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第3節(jié) 金屬材料 復合材料 [課后達標檢測] 一、選擇題 1．(教材改編題)下列說法中正確的是(　　) A．鐵是人類在生產、生活中最早使用的金屬材料 B．金、銀、銅是應用最廣泛的金屬材料 C．鈦被譽為“21世紀的金屬”，應用前景很廣闊 D．銅是導電性、導熱性最好的有色金屬 解析：選C。銅是人類使用最早的金屬材料，A錯；鐵、鋁及鋁合金是應用最廣泛的金屬材料，B錯；銀的導電性比銅好，D錯。 2．合金與純金屬制成的金屬材料相比，優(yōu)點是(　　) ①合金的硬度一般比它的各成分金屬的大　②一般地，合金的熔點比它的各成分金屬的更低?、鄹淖冊系呐浔?、改變生成合金的條件，得到有不同性能的合金?、芎辖鸨燃兘饘俚膶щ娦愿鼜姟、莺辖鸨燃兘饘俚膽梅秶鼜V泛 A．②③④　　　　　　　　 B．①②③⑤ C．①②④　　　　　　 D．①②④⑤ 答案：B 3．下列有關金屬的工業(yè)制法中正確的是 (　　) A．制鈦：用金屬鈉置換氯化鈦(TiCl4)溶液中的鈦 B．煉鐵：用焦炭和空氣反應產生的CO在高溫下還原鐵礦石中鐵的氧化物 C．通電條件下，電解熔融AlCl3制備單質Al D．煉銅：用黃銅礦經電解精煉得到純度為99.9%的銅 解析：選B。A中不能用TiCl4溶液，要用熔融狀態(tài)的TiCl4；C中熔融AlCl3不導電，應電解熔融Al2O3制取單質Al；D中電解法精煉銅的原料是粗銅。 4．不同的金屬在冶煉方法上也有所不同。下列說法正確的是　(　　) A．釩、鉻、錳、鐵等難熔金屬通常采用鋁熱法煉制 B．鋁及其合金是電氣、工業(yè)、家庭廣泛使用的材料，是因為鋁的冶煉方法比較簡單 C．由于鈉、鎂、鋁等金屬化學性質太活潑，人們通常采用電解熔融狀態(tài)下的氯化物的方式來獲取它們的單質 D．煉鐵時加入的焦炭除了提供熱量外，還用來制造還原劑一氧化碳 解析：選D。A項，鐵用CO還原法煉制，錯誤；B項，Al及其合金被廣泛使用是因為Al及其合金有良好的性能，錯誤；C項，氯化鋁是共價化合物，熔融時不導電，工業(yè)上用電解氧化鋁的方法制取鋁，錯誤；D項，高爐煉鐵中焦炭的作用為與氧氣反應產生熱量和制造還原劑一氧化碳，正確。 5．下列反應中，反應后固體物質增重的是(　　) A．將氫氣通過灼熱的CuO粉末 B．將二氧化碳通過Na2O2粉末 C．鋁與Fe2O3發(fā)生鋁熱反應 D．將鋅粒投入Cu(NO3)2溶液中 解析：選B。氫氣與灼熱的CuO反應生成Cu和水，反應前固體為CuO，反應后固體為Cu，二者物質的量相同，固體質量減小，A項錯誤；二氧化碳與過氧化鈉反應生成碳酸鈉和氧氣，反應前固體為過氧化鈉，反應后固體為碳酸鈉，二者物質的量相同，固體質量增加，B項正確；Al與Fe2O3反應生成Al2O3和Fe，反應前后固體質量不變，C項錯誤；等物質的量的Zn與Cu(NO3)2反應生成Zn(NO3)2和Cu，反應前固體為Zn，反應后固體為Cu，固體質量減小，D項錯誤。 6．下列是部分礦物資源的利用及產品流程，有關說法不正確的是(　　) A．粗銅電解精煉時，粗銅做陽極 B．生產鋁、銅、高純硅及玻璃過程中都涉及氧化還原反應 C．黃銅礦冶煉銅時，副產物SO2可用于生產硫酸，FeO可用作冶煉鐵的原料 D．粗硅制高純硅時，提純四氯化硅可用多次分餾的方法 解析：選B。電解精煉銅時，粗銅做陽極，自身可以溶解，故A正確；制備單質時涉及化合價變化，是氧化還原反應，制玻璃的反應是SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑和SiO2＋CaCO3CaSiO3＋CO2↑，元素化合價未發(fā)生變化，均不屬于氧化還原反應，故B錯誤；SO2可以轉化成SO3，進而生成H2SO4，FeO與CO在高溫下可生成Fe，故C正確；制備硅的過程中，利用沸點不同進行分餾，將SiCl4從雜質中提取出來，再與H2發(fā)生置換反應得到高純硅，故D正確。 7．(2019安徽江淮十校第二次聯考)實驗探究Cu及其化合物的性質，操作正確且能達到目的的是(　　) A．將銅粉和硫粉混合均勻并加熱以制取CuS B．向Cu與過量濃硫酸反應后的試管中加水以觀察CuSO4溶液的顏色 C．向CuSO4溶液中加入適量的NaOH，過濾、洗滌并收集沉淀充分灼燒以制取CuO D．在淀粉溶液中加入適量稀硫酸微熱水解，再加入少量新制Cu(OH)2懸濁液并加熱，產生磚紅色沉淀 解析：選C。硫的氧化性較弱，只能將銅氧化為＋1價生成Cu2S，A項錯誤；銅與過量的濃硫酸反應后稀釋，應將反應后的溶液緩慢加入水中，并不斷攪拌，B項錯誤；CuSO4與NaOH溶液反應生成Cu(OH)2沉淀，過濾、洗滌、灼燒后可得CuO，C項正確；淀粉水解后應先加NaOH溶液至溶液呈堿性，然后加入新制Cu(OH)2懸濁液并加熱，才會產生磚紅色沉淀，D項錯誤。 8．已知CuO經高溫灼燒生成Cu2O，Cu2O與H＋發(fā)生反應：Cu2O＋2H＋===Cu＋Cu2＋＋H2O。將經高溫灼燒后的CuO樣品投入足量的熱的稀硝酸溶液中，下列有關說法中正確的是(　　) A．如果溶液變?yōu)樗{色，同時有紫紅色固體出現，說明樣品全部生成Cu2O B．溶液中最終可能有紫紅色固體出現 C．該實驗的結果無法說明CuO分解的程度 D．如果溶液中出現藍色，最終沒有紫紅色固體出現，說明CuO沒有分解 解析：選C。解答此題的關鍵是明確稀硝酸具有酸性和強氧化性，能溶解CuO、Cu2O和單質Cu，因而該實驗結果無法說明CuO分解的程度。 9．(2019安徽五校聯考)某物質W由Cu、Al2O3、SiO2、Fe2O3中的一種或幾種物質組成。進行如下實驗： 下列有關說法不正確的是(　　) A．由步驟Ⅰ可知W中一定存在Fe2O3和Cu B．由步驟Ⅱ可知4.7 g W中SiO2的質量為1.5 g C．根據步驟Ⅰ、Ⅱ可以判斷W中一定存在Fe2O3、Cu、SiO2 D．根據步驟Ⅰ、Ⅱ可以得出m(Fe2O3)∶m(Cu)＝1∶1 解析：選D。4.7 g W和過量鹽酸反應生成藍色溶液，說明溶液中有銅離子，但是金屬Cu和鹽酸不反應，所以W中一定含有氧化鐵，氧化鐵和鹽酸反應生成的三價鐵離子可以和金屬銅反應。二氧化硅可以和氫氧化鈉反應，2.46 g固體和氫氧化鈉反應后，固體質量減少了1.5 g，所以減少的1.5 g固體為二氧化硅，一定涉及的反應有Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O，Cu＋2Fe3＋===2Fe2＋＋Cu2＋，SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O，又Cu與NaOH不反應，0.96 g固體中只含Cu，故W中一定存在Fe2O3、Cu、SiO2，A、B、C項正確；不能確定W中是否存在Al2O3，無法計算Fe2O3和Cu的質量比，D項錯誤。 二、非選擇題 10．(2019銀川質檢)黃銅礦(主要成分為CuFeS2，S為－2價)是工業(yè)煉銅的主要原料，現有一種天然黃銅礦(含SiO2)，為了測定該黃銅礦的純度，設計了如下實驗： 現稱取研細的黃銅礦樣品1.84 g，在空氣存在下進行煅燒，發(fā)生如下反應： 3CuFeS2＋8O23Cu＋Fe3O4＋6SO2 實驗后取d中溶液的置于錐形瓶中，用0.050 0 molL－1標準碘溶液進行滴定，消耗標準溶液20.00 mL。請回答下列問題： (1)3CuFeS2＋8O23Cu＋Fe3O4＋6SO2中氧化產物是________________，當生成0.3 mol SO2氣體時，轉移電子________mol。 (2)將樣品研細后再反應，其目的是______________________________________；裝置c的作用是________________。 (3)用標準碘溶液滴定d中溶液的離子方程式是________________________，滴定達終點時的現象是____________________________________________。 (4)上述反應結束后，仍需通一段時間的空氣，其目的是______________________。 (5)通過計算可知，該黃銅礦的純度為________。 (6)若將原裝置d中的試液換為Ba(OH)2溶液，測得黃銅礦純度偏高，假設實驗操作均正確，可能的原因主要是__________________________________。 解析：(1)該反應中電子轉移情況為，則氧化產物為Fe3O4、SO2。該反應中轉移38e－，則生成0.3 mol SO2氣體時，轉移1.9 mol電子。 (2)將樣品研細后再反應，可以增大接觸面積，使原料充分反應，加快反應速率。裝置c中銅網的作用是除去反應后多余的氧氣。 (3)用標準碘溶液滴定d中溶液，SO2和I2發(fā)生氧化還原反應，離子方程式為SO2＋I2＋2H2O===SO＋2I－＋4H＋。滴定達終點時，SO2消耗完，淀粉遇I2變藍色，錐形瓶中的溶液由無色變?yōu)樗{色且半分鐘內不退色。 (4)反應結束后，仍需通一段時間的空氣，目的是使反應生成的SO2全部進入d裝置中，以減少實驗誤差。 (5)根據關系式CuFeS2～2SO2～2I2，得n(CuFeS2)＝n(I2)＝0.050 0 molL－120.0010－3 L10＝0.005 mol，故該黃銅礦的純度為100%＝50%。 (6)若將原裝置d中的試液換為Ba(OH)2溶液，空氣中的CO2與Ba(OH)2反應生成BaCO3沉淀或BaSO3被氧化成BaSO4，均會使所得沉淀質量偏大，實驗結果偏高。 答案：(1)Fe3O4、SO2　1.9 (2)增大接觸面積，使原料充分反應，加快反應速率　除去反應后多余的氧氣 (3)SO2＋I2＋2H2O===SO＋2I－＋4H＋　錐形瓶中的溶液由無色變?yōu)樗{色且半分鐘內不退色 (4)使反應生成的SO2全部進入d裝置中，以減少實驗誤差 (5)50% (6)空氣中的CO2與Ba(OH)2反應生成BaCO3沉淀(或BaSO3被氧化成BaSO4) 11．(2019北京高三模擬)CuCl是有機合成的重要催化劑，并用于顏料、防腐等工業(yè)。工業(yè)上由廢銅料(含Fe、Al及其化合物、SiO2雜質)生產CuCl的工藝流程如下： 物質 開始沉淀時的pH 沉淀完全時的pH Fe(OH)3 2.7 3.7 Cu(OH)2 5.6 6.7 Al(OH)3 3.8 4.7 已知：CuCl溶于NaCl的濃溶液可生成CuCl，CuCl的溶液用水稀釋后可生成CuCl沉淀。 (1)煅燒的主要目的是_____________________________________________。 (2)操作Ⅰ為調節(jié)溶液的pH，范圍為________，加入的物質X可以是________。 A．CuO　　　　　　　　 B．Cu(OH)2 C．NaOH溶液 D．CaCO3 (3)濾渣Ⅱ的主要成分是________。 (4)往濾液Ⅱ中加入食鹽并通入SO2可生成CuCl，請寫出反應的離子方程式： ________________________________________________________________________。 解析：(1)銅在廢銅料中主要以銅單質的形式存在，由整個流程圖可知，CuCl需從溶液中提取，故煅燒的目的是將銅轉化為溶于酸的氧化物。(2)調節(jié)溶液中的pH時，應保證使Fe3＋和Al3＋完全沉淀，而Cu2＋不能沉淀，故溶液的pH應為4.7≤pH<5.6，加入的物質能消耗H＋，但不能在含銅離子的溶液中引入新的雜質，再結合后面反應Ⅰ中需加入NaCl，符合要求的有ABC三項。(3)溶液的pH為4.7≤pH<5.6時，Fe3＋和Al3＋完全轉化為相應的氫氧化物沉淀，故濾渣Ⅱ的主要成分為Fe(OH)3和Al(OH)3。(4)根據題給的反應物和生成物，再結合氧化還原反應的基本規(guī)律可寫出反應的離子方程式：2H2O＋2Cu2＋＋SO2＋4Cl－===2CuCl＋SO＋4H＋。 答案：(1)使銅轉化為可溶于酸的氧化物 (2)4.7≤pH<5.6　ABC (3)Fe(OH)3和Al(OH)3 (4)2H2O＋2Cu2＋＋SO2＋4Cl－===2CuCl＋SO＋4H＋ 12．某鋁合金中含有元素鎂、銅、硅，為了測定該合金中鋁的含量，設計了如下實驗，請回答有關問題： (1)稱取樣品a g，稱量時應該使用的主要儀器的名稱是____________________。 (2)將樣品溶解于足量的稀鹽酸，過濾。濾液中主要含有____________________；濾渣中含有_______________________________________________，溶解、過濾用到的玻璃儀器是____________________________________。 (3)向濾液中加入過量氫氧化鈉溶液、過濾。有關的反應離子方程式是 ________________________________________________________________________。 (4)向步驟(3)的濾液中通入足量二氧化碳氣體，過濾。有關的反應離子方程式是 ________________________________________________________________________。 (5)步驟(4)過濾后的濾渣用蒸餾水洗滌數次，烘干并灼燒至恒重，冷卻后稱量，其質量為b g。有關的反應化學方程式是_______________________________，原樣品中鋁的質量分數是__________________。 (6)若步驟(3)中加入氫氧化鈉的量不足，則實驗結果________(填“偏高”“偏低”或“不影響”，下同)；若步驟(5)中濾渣沒有洗滌，則實驗結果________；若濾渣的灼燒不充分，則實驗結果________。 答案：(1)托盤天平 (2)MgCl2、AlCl3、HCl　Cu、Si　燒杯、玻璃棒、普通漏斗 (3)Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓、Al3＋＋4OH－===[Al(OH)4]－ (4)[Al(OH)4]－＋CO2===Al(OH)3↓＋HCO (5)2Al(OH)3Al2O3＋3H2O　100% (6)偏低　偏高　偏高