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(chǔ)題組1.(2018湖南長(zhǎng)沙押題卷)淮南萬(wàn)畢術(shù)中有“曾青得鐵,則化為銅,外化而內(nèi)不化”,下列說(shuō)法中正確的是()A.“外化”時(shí)化學(xué)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?yàn)閮?nèi)部的鐵活潑性較差D.反應(yīng)中溶液由藍(lán)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(yīng)為Fe+CuSO4 FeSO4+Cu。A項(xiàng),“外化”時(shí)發(fā)生反應(yīng)Fe+CuSO4 FeSO4+Cu,該反應(yīng)為放熱反應(yīng),“外化”時(shí)化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能,正確;B項(xiàng),“化為銅”表明Fe從CuSO4溶液中置換出Cu,錯(cuò)誤;C項(xiàng),“內(nèi)不化”是置換出的Cu覆蓋在Fe的表面,導(dǎo)致內(nèi)部Fe不能與Cu2+繼續(xù)反應(yīng),錯(cuò)誤;D項(xiàng),CuSO4溶液呈藍(lán)色,FeSO4溶液呈淡綠色,錯(cuò)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(shí)發(fā)生反應(yīng):3Cu+8H+2NO3- 3Cu2+2NO+4H2O,則銅粉質(zhì)量減輕,同時(shí)溶液逐漸變?yōu)樗{(lán)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(cuò)誤;Cu與稀硫酸不反應(yīng),加入CuSO4混合時(shí)也不反應(yīng),C錯(cuò)誤;在常溫下銅與濃硫酸不反應(yīng),在加熱的條件下反應(yīng)生成硫酸銅、二氧化硫和水,D錯(cuò)誤。3.“綠色化學(xué)”要求從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)上設(shè)計(jì)出可行的化學(xué)反應(yīng),盡可能減少對(duì)環(huán)境的副作用。下列化學(xué)反應(yīng)中,你認(rèn)為最不符合綠色化學(xué)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(xiàng),由此法制取硫酸銅,生成硫酸銅、二氧化硫和水,會(huì)導(dǎo)致空氣污染,不符合綠色化學(xué)理念。4.根據(jù)下列四種金屬的熔、沸點(diǎn),判斷其中不能形成合金的是() NaCuAlFe熔點(diǎn)()97.51 0836601 535沸點(diǎn)()8832 5952 2003 000A.Cu和AlB.Fe和CuC.Fe和NaD.Al和Na答案C鐵的熔點(diǎn)(1 535 )高于Na的沸點(diǎn)(883 ),無(wú)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(yīng),而是將銅絲浸入稀硫酸中并不斷地從容器下部吹入細(xì)小的空氣泡,這樣做的優(yōu)點(diǎn)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(yīng)生成硫酸銅、二氧化硫和水,二氧化硫有毒,對(duì)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(xì)小的空氣泡,銅、氧氣和稀硫酸共同反應(yīng)生成硫酸銅和水,不產(chǎn)生有害氣體,避免對(duì)環(huán)境的污染,同時(shí)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(yīng):Fe2+:H2O2+2Fe2+2H+ 2Fe3+2H2O;H2O2+2Fe3+ 2Fe2+2H+O2。I2:H2O2+I2 2HIO;下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是()A.通過(guò)反應(yīng)可知Fe2+為過(guò)氧化氫分解的催化劑B.根據(jù)反應(yīng)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(yīng)為2HIO+H2O2 I2+2H2O+O2答案C反應(yīng)相加的總反應(yīng)恰好為過(guò)氧化氫的分解反應(yīng):2H2O2 2H2O+O2,并且反應(yīng)前后Fe2+無(wú)變化,A項(xiàng)正確;反應(yīng)中,過(guò)氧化氫為氧化劑,Fe3+為氧化產(chǎn)物,所以氧化性:H2O2>Fe3+,B項(xiàng)正確;過(guò)氧化氫分解的化學(xué)方程式為2H2O2 2H2O+O2,由反應(yīng)方程式可知,1 mol H2O2分解,轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為NA,C項(xiàng)錯(cuò)誤;由過(guò)氧化氫分解反應(yīng)的化學(xué)方程式減去反應(yīng)得到反應(yīng)為:2HIO+H2O2 I2+2H2O+O2,D項(xiàng)正確。7.某同學(xué)設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)測(cè)量m g銅銀合金樣品中銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù):下列說(shuō)法中不正確的是()A.合金的熔點(diǎn)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(yīng),收集到的V L氣體一定全為NOC.操作是過(guò)濾,操作是洗滌,操作是烘干D.根據(jù)反應(yīng)收集到的氣體體積可以計(jì)算銅和銀的質(zhì)量分?jǐn)?shù)答案D解答本題要注意以下兩點(diǎn):題中沒有給出硝酸的濃度,合金與硝酸反應(yīng)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(yīng)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(shí)放熱。一段時(shí)間后,藍(lán)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{(lán)色溶液,這個(gè)過(guò)程可以反復(fù)多次。下列關(guān)于上述過(guò)程的說(shuō)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(yīng):Cu2O+H2O2+4H+ 2Cu2+3H2O答案CCu2+將H2O2氧化為O2,A正確;“藍(lán)色溶液變?yōu)榧t色渾濁(Cu2O)”說(shuō)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{(lán)色溶液,說(shuō)明發(fā)生了反應(yīng):Cu2O+H2O2+4H+ 2Cu2+3H2O,Cu2O中+1價(jià)Cu 被氧化成+2價(jià)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(jià)從-1變?yōu)?價(jià),發(fā)生氧化反應(yīng),Cu2+將H2O2氧化,C錯(cuò)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(shuō)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(xué)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(yīng)生成二氧化硫氣體,會(huì)污染空氣,通過(guò)途徑制取等質(zhì)量CuSO4需要的硫酸少且無(wú)污染性氣體產(chǎn)生,更好地體現(xiàn)了綠色化學(xué)思想,故A正確;葡萄糖溶液與新制氫氧化銅反應(yīng)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(jià)降低,無(wú)元素化合價(jià)升高,故C錯(cuò)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(yīng),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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)狀況)混合后通入水中,完全生成HNO3,則整個(gè)過(guò)程中HNO3 反應(yīng)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(yīng)的本質(zhì)是利用鋁的還原性,將難溶金屬?gòu)钠溲趸镏兄脫Q出來(lái),根據(jù)鋁熱反應(yīng)解答下列問題:(1)用鋁粉和Fe2O3做鋁熱反應(yīng)實(shí)驗(yàn),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(jìn)行鋁熱反應(yīng)。引發(fā)鋁熱反應(yīng)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(diǎn)燃鐵解析(1)做鋁熱反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)時(shí),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(diǎn)燃鎂條后放出熱量,使KClO3固體分解放出O2,進(jìn)一步加劇Mg的燃燒,可在短時(shí)間內(nèi)使混合物溫度迅速升高,引發(fā)反應(yīng)。MgO不能與鋁發(fā)生鋁熱反應(yīng),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(diǎn)/58136181(升華)3161 412熔點(diǎn)/-69-25193304714在TiCl4中的溶解性互溶微溶難溶(1)氯化過(guò)程:TiO2與Cl2難以直接反應(yīng),加碳生成CO和CO2可使反應(yīng)得以進(jìn)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(xué)方程式:。氯化過(guò)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(yīng)的H0(填“>”“<”或“=”),判斷依據(jù):。氯化反應(yīng)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(guò)濾得到粗TiCl4混合液,則濾渣中含有。(2)精制過(guò)程:粗TiCl4經(jīng)兩步蒸餾得純TiCl4。示意圖如下:物質(zhì)a是,T2應(yīng)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(shuō)明生成CO的反應(yīng)是吸熱反應(yīng)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(xué)方程式的書寫、利用平衡移動(dòng)判斷反應(yīng)的熱效應(yīng)、物質(zhì)的分離和提純等。(1)將已知的兩個(gè)熱化學(xué)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(shuō)明平衡向生成CO的方向移動(dòng),所以生成CO的反應(yīng)是吸熱反應(yīng),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(yīng)含有AlCl3、FeCl3、MgCl2,但AlCl3、FeCl3在TiCl4中微溶,故粗TiCl4混合液中仍然會(huì)存在少量的AlCl3、FeCl3。(2)TiCl4在蒸餾塔二中被蒸出,說(shuō)明物質(zhì)a應(yīng)是一種沸點(diǎn)比TiCl4低的物質(zhì),結(jié)合題給資料可知a是SiCl4。T2應(yīng)控制在136 以上,181 以下,確保TiCl4被蒸出,同時(shí)AlCl3等雜質(zhì)不能被蒸出。B組提升題組13.(2018河南一輪復(fù)習(xí)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(yīng)(忽略離子的水解),下列說(shuō)法中不正確的是()A.當(dāng)ba2時(shí),發(fā)生的離子方程式為2Fe3+Fe 3Fe2+B.當(dāng)b3a2時(shí),發(fā)生總反應(yīng)的離子方程式為2Fe3+Cu2+2Fe 4Fe2+CuC.當(dāng)a2<b<3a2時(shí),反應(yīng)中轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量:a mol<n(e-)<3a molD.當(dāng)a2<b<3a2時(shí),反應(yīng)后的溶液中n(Cu2+)n(Fe2+)=(3a2-b)(b+a)答案BFe3+的氧化性強(qiáng)于Cu2+,因此先發(fā)生反應(yīng)Fe+2Fe3+ 3Fe2+,兩者恰好完全反應(yīng)時(shí)b=a2,鐵過(guò)量,接著發(fā)生反應(yīng)Fe+Cu2+ Fe2+Cu,當(dāng)把Cu2+全部轉(zhuǎn)化成Cu時(shí),b=3a2 mol。根據(jù)上述分析,當(dāng)ba2時(shí),只發(fā)生反應(yīng)Fe+2Fe3+ 3Fe2+,A項(xiàng)正確;根據(jù)上述分析,當(dāng)b3a2時(shí),發(fā)生反應(yīng)Fe+2Fe3+ 3Fe2+、Fe+Cu2+ Fe2+Cu,且Cu2+全部轉(zhuǎn)化成Cu,總反應(yīng)應(yīng)是2Fe3+2Cu2+3Fe 5Fe2+2Cu,B項(xiàng)錯(cuò)誤;假設(shè)只發(fā)生反應(yīng)Fe+2Fe3+ 3Fe2+,轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為a mol,假設(shè)再把Cu2+全部轉(zhuǎn)化成Cu,此時(shí)轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為(a+2a) mol=3a mol,當(dāng)a2<b<3a2時(shí),轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為a mol<n(e-)<3a mol,C項(xiàng)正確;當(dāng)a2<b<3a2時(shí),發(fā)生反應(yīng)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(yīng)方程式,求出n(Cu2+)=(3a2-b) mol,因此n(Cu2+)n(Fe2+)=(3a2-b)(b+a),D項(xiàng)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(shí)驗(yàn)小組制取CuSO45H2O晶體并進(jìn)行熱分解的探究。請(qǐng)回答以下問題:探究:制取CuSO45H2O晶體小組同學(xué)設(shè)計(jì)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(yīng)的化學(xué)方程式為,反應(yīng)結(jié)束后有大量白色固體析出。簡(jiǎn)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(yīng):Cu+H2SO4+H2O2 CuSO4+2H2O,該實(shí)驗(yàn)控溫4050 的原因是 :與方案甲相比,方案乙的主要優(yōu)點(diǎn)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(huì)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(dāng)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(shí)間后,A中固體質(zhì)量為3.00 g,則此時(shí)A中固體的成分為。(4)裝置B中迅速生成白色沉淀,說(shuō)明分解產(chǎn)物中有,C裝置的作用是。(5)理論上E中應(yīng)收集到V mL氣體,事實(shí)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(guò)濾、洗滌、干燥(2)溫度較低,反應(yīng)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(yàn)有SO2生成(5)在C裝置中部分O2參與了氧化還原反應(yīng)解析(1)方案甲發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為Cu+2H2SO4(濃) SO2+CuSO4+2H2O,反應(yīng)結(jié)束后有大量白色固體析出。(2)方案乙發(fā)生反應(yīng):Cu+H2SO4+H2O2 CuSO4+2H2O,該實(shí)驗(yàn)控溫4050 的原因是溫度較低,反應(yīng)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(diǎn)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(shí)間后,A中固體質(zhì)量為3.00 g>1.6 g,則此時(shí)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(shuō)明分解產(chǎn)物中有SO3,C裝置的作用是檢驗(yàn)有SO2生成。(5)理論上E中應(yīng)收集到V mL氣體,事實(shí)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(yīng)。