第4講用途廣泛的金屬材料和開發(fā)利用金屬礦物A組基礎題組1.(2018湖南長沙押題卷)淮南萬畢術(shù)中有“曾青得鐵,則化為銅,外化而內(nèi)不化”,下列說法中正確的是()A.“外化”時化學能轉(zhuǎn)化為熱能B.“化為銅”表明鐵轉(zhuǎn)化為銅C.“內(nèi)不化”是因為內(nèi)部的鐵活潑性較差D.反應中溶液由藍色轉(zhuǎn)化為黃色答案A“曾青得鐵,則化為銅”指Fe從CuSO4溶液中置換出Cu,反應為Fe+CuSO4 FeSO4+Cu。A項,“外化”時發(fā)生反應Fe+CuSO4 FeSO4+Cu,該反應為放熱反應,“外化”時化學能轉(zhuǎn)化為熱能,正確;B項,“化為銅”表明Fe從CuSO4溶液中置換出Cu,錯誤;C項,“內(nèi)不化”是置換出的Cu覆蓋在Fe的表面,導致內(nèi)部Fe不能與Cu2+繼續(xù)反應,錯誤;D項,CuSO4溶液呈藍色,FeSO4溶液呈淡綠色,錯誤。2.將銅放入稀硫酸中,再加入下列一種試劑,常溫下就可產(chǎn)生氣體的是()A.KNO3B.FeCl3C.CuSO4D.濃H2SO4答案ACu、稀硫酸、KNO3混合時發(fā)生反應:3Cu+8H+2NO3- 3Cu2+2NO+4H2O,則銅粉質(zhì)量減輕,同時溶液逐漸變?yōu)樗{色,且有氣體逸出,A正確;將銅放入稀硫酸中,再加入FeCl3,銅溶解,但不產(chǎn)生氣體,B錯誤;Cu與稀硫酸不反應,加入CuSO4混合時也不反應,C錯誤;在常溫下銅與濃硫酸不反應,在加熱的條件下反應生成硫酸銅、二氧化硫和水,D錯誤。3.“綠色化學”要求從技術(shù)、經(jīng)濟上設計出可行的化學反應,盡可能減少對環(huán)境的副作用。下列化學反應中,你認為最不符合綠色化學理念的是()A.除去硝酸工業(yè)尾氣中的氮氧化物:NO2+NO+2NaOH 2NaNO2+H2OB.制硫酸銅:2Cu+O2 2CuO,CuO+H2SO4(稀) CuSO4+H2OC.用氨水吸收硫酸廠的尾氣:SO2+2NH3+H2O (NH4)2SO3D.制硫酸銅:Cu+2H2SO4(濃) CuSO4+SO2+2H2O答案DD項,由此法制取硫酸銅,生成硫酸銅、二氧化硫和水,會導致空氣污染,不符合綠色化學理念。4.根據(jù)下列四種金屬的熔、沸點,判斷其中不能形成合金的是() NaCuAlFe熔點()97.51 0836601 535沸點()8832 5952 2003 000A.Cu和AlB.Fe和CuC.Fe和NaD.Al和Na答案C鐵的熔點(1 535 )高于Na的沸點(883 ),無法制得鐵鈉合金。5.工業(yè)上制取硫酸銅不是直接用濃硫酸與銅反應,而是將銅絲浸入稀硫酸中并不斷地從容器下部吹入細小的空氣泡,這樣做的優(yōu)點是()節(jié)省能源不產(chǎn)生污染大氣的二氧化硫提高了硫酸的利用率提高了銅的利用率A.B.C.D.全部答案C濃硫酸與銅加熱反應生成硫酸銅、二氧化硫和水,二氧化硫有毒,對環(huán)境有危害;將銅絲浸入稀硫酸中并不斷地從容器下部吹入細小的空氣泡,銅、氧氣和稀硫酸共同反應生成硫酸銅和水,不產(chǎn)生有害氣體,避免對環(huán)境的污染,同時提高了硫酸的利用率,節(jié)省了能源,均符合題意,C正確。6.(2018晉豫省際大聯(lián)考)已知Fe2+或I2能與H2O2在一定條件下發(fā)生下列反應:Fe2+:H2O2+2Fe2+2H+ 2Fe3+2H2O;H2O2+2Fe3+ 2Fe2+2H+O2。I2:H2O2+I2 2HIO;下列說法中錯誤的是()A.通過反應可知Fe2+為過氧化氫分解的催化劑B.根據(jù)反應可知,在該條件下,氧化性:H2O2>Fe3+C.1 mol H2O2分解,轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為2NAD.反應為2HIO+H2O2 I2+2H2O+O2答案C反應相加的總反應恰好為過氧化氫的分解反應:2H2O2 2H2O+O2,并且反應前后Fe2+無變化,A項正確;反應中,過氧化氫為氧化劑,Fe3+為氧化產(chǎn)物,所以氧化性:H2O2>Fe3+,B項正確;過氧化氫分解的化學方程式為2H2O2 2H2O+O2,由反應方程式可知,1 mol H2O2分解,轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為NA,C項錯誤;由過氧化氫分解反應的化學方程式減去反應得到反應為:2HIO+H2O2 I2+2H2O+O2,D項正確。7.某同學設計了如下實驗測量m g銅銀合金樣品中銅的質(zhì)量分數(shù):下列說法中不正確的是()A.合金的熔點比其成分金屬低,合金通常比成分金屬具有更優(yōu)良的金屬特性B.銅、銀都能與硝酸反應,收集到的V L氣體一定全為NOC.操作是過濾,操作是洗滌,操作是烘干D.根據(jù)反應收集到的氣體體積可以計算銅和銀的質(zhì)量分數(shù)答案D解答本題要注意以下兩點:題中沒有給出硝酸的濃度,合金與硝酸反應放出的氣體中可能含有NO2,但經(jīng)排水法收集到的氣體均為NO;W g固體應該是干燥、純凈的AgCl,由此確定三步操作。8.向CuSO4酸性溶液中加入H2O2溶液,很快有大量氣體逸出,同時放熱。一段時間后,藍色溶液變?yōu)榧t色渾濁(Cu2O),繼續(xù)加入H2O2溶液,紅色渾濁又變?yōu)樗{色溶液,這個過程可以反復多次。下列關(guān)于上述過程的說法不正確的是()A.逸出氣體的主要成分是O2B.H2O2既表現(xiàn)氧化性又表現(xiàn)還原性C.Cu2+將H2O2還原D.發(fā)生了反應:Cu2O+H2O2+4H+ 2Cu2+3H2O答案CCu2+將H2O2氧化為O2,A正確;“藍色溶液變?yōu)榧t色渾濁(Cu2O)”說明銅離子被還原成Cu2O,H2O2表現(xiàn)了還原性,繼續(xù)加入H2O2溶液,紅色渾濁又變?yōu)樗{色溶液,說明發(fā)生了反應:Cu2O+H2O2+4H+ 2Cu2+3H2O,Cu2O中+1價Cu 被氧化成+2價Cu2+,H2O2又表現(xiàn)了氧化性,B、D正確;H2O2變?yōu)镺2,氧元素化合價從-1變?yōu)?價,發(fā)生氧化反應,Cu2+將H2O2氧化,C錯誤。9.CuSO4是一種重要的化工原料,其有關(guān)制備途徑及性質(zhì)如圖所示。下列說法不正確的是()A.與途徑相比,途徑更好地體現(xiàn)了綠色化學思想B.Y可以是葡萄糖溶液C.CuSO4在1 100 分解所得氣體X可能是SO2和SO3的混合氣體D.將CuSO4溶液蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶可制得膽礬晶體答案C途徑中銅和濃硫酸反應生成二氧化硫氣體,會污染空氣,通過途徑制取等質(zhì)量CuSO4需要的硫酸少且無污染性氣體產(chǎn)生,更好地體現(xiàn)了綠色化學思想,故A正確;葡萄糖溶液與新制氫氧化銅反應可生成Cu2O,所以Y可為葡萄糖溶液,故B正確;若X是二氧化硫和三氧化硫的混合氣體,則只有銅元素、硫元素化合價降低,無元素化合價升高,故C錯誤;將CuSO4溶液蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶可制得膽礬晶體,故D正確。10.足量銅與一定量濃硝酸反應,得到硝酸銅溶液和NO2、N2O4、NO的混合氣體,這些氣體與2.24 L O2(標準狀況)混合后通入水中,所有氣體完全被水吸收生成硝酸。若向所得硝酸銅溶液中加入2 mol/L NaOH溶液至Cu2+恰好完全沉淀,則消耗NaOH溶液的體積是()A.60 mLB.50 mLC.45 mLD.15 mL答案BNO2、N2O4、NO的混合氣體與2.24 L O2(標準狀況)混合后通入水中,完全生成HNO3,則整個過程中HNO3 反應前后沒有變化,即Cu失去的電子數(shù)等于O2得到的電子數(shù),根據(jù)得失電子守恒:n(Cu)2=n(O2)4=2.24L22.4L/mol4 ,解得:n(Cu)=0.05 mol,所以n Cu(NO3)2為0.05 mol,根據(jù)Cu2+2OH-,則n(NaOH)=2n(Cu2+)=0.05 mol2=0.1 mol,則NaOH 體積V=nc=0.1mol2mol/L=0.05 L,即50 mL。11.鋁熱反應的本質(zhì)是利用鋁的還原性,將難溶金屬從其氧化物中置換出來,根據(jù)鋁熱反應解答下列問題:(1)用鋁粉和Fe2O3做鋁熱反應實驗,需要的試劑還有。A.KClB.KClO3C.MnO2D.Mg(2)用等物質(zhì)的量的MgO和Fe2O3組成的混合物在一定條件下與鋁粉進行鋁熱反應。引發(fā)鋁熱反應的操作是。產(chǎn)物中單質(zhì)是(寫名稱)。答案(1)BD(2)加少量KClO3,插入鎂條并將其點燃鐵解析(1)做鋁熱反應的實驗時,需要KClO3作助燃劑,且用鎂條引燃。(2)在混合物上加少量KClO3固體并插上鎂條,點燃鎂條后放出熱量,使KClO3固體分解放出O2,進一步加劇Mg的燃燒,可在短時間內(nèi)使混合物溫度迅速升高,引發(fā)反應。MgO不能與鋁發(fā)生鋁熱反應,所以產(chǎn)物中單質(zhì)為Fe。12.(2017北京理綜,26,13分)TiCl4是由鈦精礦(主要成分為TiO2)制備鈦(Ti)的重要中間產(chǎn)物,制備純TiCl4的流程示意圖如下:鈦精礦粗TiCl4純TiCl4資料:TiCl4及所含雜質(zhì)氯化物的性質(zhì)化合物SiCl4TiCl4AlCl3FeCl3MgCl2沸點/58136181(升華)3161 412熔點/-69-25193304714在TiCl4中的溶解性互溶微溶難溶(1)氯化過程:TiO2與Cl2難以直接反應,加碳生成CO和CO2可使反應得以進行。已知:TiO2(s)+2Cl2(g) TiCl4(g)+O2(g)H1=+175.4 kJmol-12C(s)+O2(g) 2CO(g)H2=-220.9 kJmol-1沸騰爐中加碳氯化生成TiCl4(g)和CO(g)的熱化學方程式:。氯化過程中CO和CO2可以相互轉(zhuǎn)化,根據(jù)下圖判斷:CO2生成CO反應的H0(填“>”“<”或“=”),判斷依據(jù):。氯化反應的尾氣須處理后排放,尾氣中的HCl和Cl2經(jīng)吸收可得粗鹽酸、FeCl3溶液,則尾氣的吸收液依次是。氯化產(chǎn)物冷卻至室溫,經(jīng)過濾得到粗TiCl4混合液,則濾渣中含有。(2)精制過程:粗TiCl4經(jīng)兩步蒸餾得純TiCl4。示意圖如下:物質(zhì)a是,T2應控制在。答案(1)TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s) TiCl4(g)+2CO(g)H=-45.5 kJmol-1>隨溫度升高,CO含量增大,說明生成CO的反應是吸熱反應H2O、FeCl2溶液、NaOH溶液MgCl2、AlCl3、FeCl3(2)SiCl4高于136 ,低于181 解析本題考查熱化學方程式的書寫、利用平衡移動判斷反應的熱效應、物質(zhì)的分離和提純等。(1)將已知的兩個熱化學方程式相加,即可得出答案。觀察圖像可知,隨著溫度的升高,CO的物質(zhì)的量增大,說明平衡向生成CO的方向移動,所以生成CO的反應是吸熱反應,H>0。在室溫下,TiCl4、SiCl4為液態(tài),AlCl3、FeCl3、MgCl2為固態(tài)且在TiCl4中微溶或難溶,所以濾渣中應含有AlCl3、FeCl3、MgCl2,但AlCl3、FeCl3在TiCl4中微溶,故粗TiCl4混合液中仍然會存在少量的AlCl3、FeCl3。(2)TiCl4在蒸餾塔二中被蒸出,說明物質(zhì)a應是一種沸點比TiCl4低的物質(zhì),結(jié)合題給資料可知a是SiCl4。T2應控制在136 以上,181 以下,確保TiCl4被蒸出,同時AlCl3等雜質(zhì)不能被蒸出。B組提升題組13.(2018河南一輪復習診斷調(diào)研聯(lián)考)將物質(zhì)的量均為a mol的FeCl3和CuCl2投入水中形成混合溶液,再加入b mol鐵粉充分反應(忽略離子的水解),下列說法中不正確的是()A.當ba2時,發(fā)生的離子方程式為2Fe3+Fe 3Fe2+B.當b3a2時,發(fā)生總反應的離子方程式為2Fe3+Cu2+2Fe 4Fe2+CuC.當a2<b<3a2時,反應中轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量:a mol<n(e-)<3a molD.當a2<b<3a2時,反應后的溶液中n(Cu2+)n(Fe2+)=(3a2-b)(b+a)答案BFe3+的氧化性強于Cu2+,因此先發(fā)生反應Fe+2Fe3+ 3Fe2+,兩者恰好完全反應時b=a2,鐵過量,接著發(fā)生反應Fe+Cu2+ Fe2+Cu,當把Cu2+全部轉(zhuǎn)化成Cu時,b=3a2 mol。根據(jù)上述分析,當ba2時,只發(fā)生反應Fe+2Fe3+ 3Fe2+,A項正確;根據(jù)上述分析,當b3a2時,發(fā)生反應Fe+2Fe3+ 3Fe2+、Fe+Cu2+ Fe2+Cu,且Cu2+全部轉(zhuǎn)化成Cu,總反應應是2Fe3+2Cu2+3Fe 5Fe2+2Cu,B項錯誤;假設只發(fā)生反應Fe+2Fe3+ 3Fe2+,轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為a mol,假設再把Cu2+全部轉(zhuǎn)化成Cu,此時轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為(a+2a) mol=3a mol,當a2<b<3a2時,轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為a mol<n(e-)<3a mol,C項正確;當a2<b<3a2時,發(fā)生反應Fe+2Fe3+ 3Fe2+、Fe+Cu2+ Fe2+Cu,且Cu2+部分轉(zhuǎn)化成Cu,根據(jù)鐵原子守恒,溶液中Fe2+的物質(zhì)的量為(b+a)mol,根據(jù)反應方程式,求出n(Cu2+)=(3a2-b) mol,因此n(Cu2+)n(Fe2+)=(3a2-b)(b+a),D項正確。14.(2018福建泉州高三質(zhì)量檢查)硫酸銅可用于消毒、制殺蟲劑、鍍銅等。實驗小組制取CuSO45H2O晶體并進行熱分解的探究。請回答以下問題:探究:制取CuSO45H2O晶體小組同學設計了如下兩種方案:甲:將銅片加入足量濃硫酸中并加熱乙:將銅片加入稀硫酸,控溫4050 ,滴加雙氧水(1)方案甲發(fā)生反應的化學方程式為,反應結(jié)束后有大量白色固體析出。簡述從中提取CuSO45H2O晶體的方法:倒出剩余液體,。(2)方案乙發(fā)生反應:Cu+H2SO4+H2O2 CuSO4+2H2O,該實驗控溫4050 的原因是 :與方案甲相比,方案乙的主要優(yōu)點有、。(寫出2種)探究:用以下裝置(加熱裝置省略)探究CuSO45H2O晶體熱分解產(chǎn)物已知:CuSO45H2O脫水后升高溫度,會繼續(xù)分解成CuO 和氣體產(chǎn)物,氣體產(chǎn)物可能含有SO3、SO2、O2中的13 種。(3)稱5.00 g CuSO45H2O于A 中加熱,當觀察到A中出現(xiàn),可初步判斷晶體已完全脫水并發(fā)生分解。加熱一段時間后,A中固體質(zhì)量為3.00 g,則此時A中固體的成分為。(4)裝置B中迅速生成白色沉淀,說明分解產(chǎn)物中有,C裝置的作用是。(5)理論上E中應收集到V mL氣體,事實上體積偏少,可能的原因是。(不考慮泄漏等儀器與操作原因)答案(1)Cu+2H2SO4(濃) SO2+CuSO4+2H2O加入適量水、蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥(2)溫度較低,反應速率慢;溫度太高,H2O2分解,損耗大原料利用率高不產(chǎn)生污染等合理答案(3)黑色固體CuSO4和CuO(4)SO3檢驗有SO2生成(5)在C裝置中部分O2參與了氧化還原反應解析(1)方案甲發(fā)生反應的化學方程式為Cu+2H2SO4(濃) SO2+CuSO4+2H2O,反應結(jié)束后有大量白色固體析出。(2)方案乙發(fā)生反應:Cu+H2SO4+H2O2 CuSO4+2H2O,該實驗控溫4050 的原因是溫度較低,反應速率慢;溫度太高,H2O2分解,損耗大。與方案甲相比,方案乙的主要優(yōu)點有原料利用率高、不產(chǎn)生污染等。(3)若5.00 g CuSO45H2O完全轉(zhuǎn)化成CuO,則質(zhì)量為1.6 g。加熱一段時間后,A中固體質(zhì)量為3.00 g>1.6 g,則此時A中固體的成分為CuSO4 和 CuO。(4)裝置B中迅速生成白色沉淀,說明分解產(chǎn)物中有SO3,C裝置的作用是檢驗有SO2生成。(5)理論上E中應收集到V mL氣體,事實上體積偏少,可能的原因是在C裝置中部分O2參與了氧化還原反應。