第09講金屬材料與金屬礦物的開發(fā)利用(講義)-2023年高考化學一輪復習四點卓越講義_第1頁
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文檔簡介

第0第09講金屬材料與金屬礦物的開發(fā)利用考綱要求:考綱要求:1.了解常見金屬活動順序。2.了解合金的概念及重要應用。3.了解銅及其重要化合物的主要性質(zhì)及其應用??键c一銅及其化合物1.單質(zhì)銅(1)物理性質(zhì):紫紅色固體,具有良好的延展性、導熱性和導電性。(2)化學性質(zhì)寫出圖中有關反應的化學方程式或離子方程式:①化學方程式:2Cu+O2+CO2+H2O=Cu2(OH)2CO3。②化學方程式:2Cu+Seq\o(=,\s\up7(△))Cu2S。③與氧化性酸反應與濃硫酸反應的化學方程式:Cu+2H2SO4(濃)eq\o(=,\s\up7(△))CuSO4+SO2↑+2H2O與稀硝酸反應的離子方程式:3Cu+8H++2NOeq\o\al(-,3)=3Cu2++2NO↑+4H2O與濃硝酸反應的離子方程式:Cu+4H++2NOeq\o\al(-,3)=Cu2++2NO2↑+2H2O④與鹽溶液反應(寫離子方程式)與AgNO3溶液反應的離子方程式:Cu+2Ag+=2Ag+Cu2+與FeCl3溶液反應的離子方程式:Cu+2Fe3+=2Fe2++Cu2+2.銅的重要化合物(1)氧化銅和氧化亞銅名稱氧化銅氧化亞銅顏色黑色磚紅色與酸反應(H+)CuO+2H+=Cu2++H2OCu2O+2H+=Cu2++Cu+H2O與H2反應CuO+H2eq\o(=,\s\up7(△))Cu+H2OCu2O+H2eq\o(=,\s\up7(△))2Cu+H2O轉(zhuǎn)化關系4CuOeq\o(=,\s\up7(高溫))2Cu2O+O2↑3.氫氧化銅(1)物理性質(zhì):藍色不溶于水的固體。(2)化學性質(zhì)及應用:4.銅鹽(1)Cu2(OH)2CO3的名稱為堿式碳酸銅,是銅綠的成分,是銅在潮濕的空氣中被腐蝕的結(jié)果,其受熱分解的化學方程式為Cu2(OH)2CO3eq\o(=,\s\up7(△))2CuO+H2O+CO2。(2)CuSO4·5H2O為藍色晶體,俗稱藍礬、膽礬,其受熱分解的化學方程式為CuSO4·5H2Oeq\o(=,\s\up7(△))CuSO4+5H2O,藍色晶體受熱轉(zhuǎn)化為白色粉末。無水CuSO4遇水變藍色(生成CuSO4·5H2O),可作為檢驗水的依據(jù)。(3)銅鹽溶液有毒,主要是因為Cu2+作為一種重金屬離子能與蛋白質(zhì)作用,使蛋白質(zhì)變性失去生理活性,因此可將膽礬、熟石灰、水配成波爾多液,用來殺滅植物的病毒。5.銅的冶煉(1)濕法煉銅:Fe+CuSO4=FeSO4+Cu。(2)高溫煉銅:工業(yè)上用高溫冶煉黃銅礦的方法獲得銅(粗銅):2CuFeS2+4O2eq\o(=,\s\up7(800℃))Cu2S+3SO2+2FeO(爐渣)2Cu2S+3O2eq\o(=,\s\up7(1200℃))2Cu2O+2SO22Cu2O+Cu2Seq\o(=,\s\up7(1200℃))6Cu+SO2↑粗銅中銅的含量為99.5%~99.7%,主要含有Ag、Zn、Fe、Au等雜質(zhì),粗銅通過電解精煉可得到純度達99.95%~99.98%的銅。電解精煉銅的原理是用粗銅作陽極,銅在陽極上失電子變?yōu)镃u2+,用純銅棒作陰極,Cu2+在陰極上得電子生成銅。基礎通關練基礎通關練1.焊接兩根漆包銅線(銅線表面有絕緣油漆)的操作是:①先把漆包銅線放在火上灼燒,②立即在酒精中蘸一下,③然后焊接銅線頭。有關敘述正確的是A.①中只有銅發(fā)生了氧化反應B.②中的乙醇做溶劑C.經(jīng)歷①②的變化后銅線的質(zhì)量不變D.長期使用后的酒精會有香味【答案】D【解析】焊接兩根漆包銅線操作中,①先把漆包銅線放在火上灼燒,油漆燃燒,Cu和氧氣反應變?yōu)檠趸~,②立即在酒精中蘸一下,氧化銅和酒精反應生成Cu、乙醛和水,以此來解析;A.①先把漆包銅線放在火上灼燒,油漆燃燒,Cu和氧氣反應變?yōu)檠趸~,A錯誤;B.②立即在酒精中蘸一下,氧化銅和酒精反應生成Cu、乙醛和水,乙醇作反應物,B錯誤;C.經(jīng)歷①②的變化后,Cu的量不變,但銅線表面油漆燃燒,銅線質(zhì)量減小,C錯誤;D.乙醇和CuO反應生成乙醛,乙醛氧化會生成乙酸,長期使用后乙酸和乙醇反應生成乙酸乙酯,酒精會有香味,D正確;故選D。2.下列有關物質(zhì)的用途與化學原理具有對應關系的是選項用途化學原理A用氫氟酸雕刻玻璃氫氟酸顯弱酸性B用FeCl3溶液蝕刻印刷電路板FeCl3溶液顯酸性C用SiO2制造坩堝SiO2熔點高D用HNO3制備硝酸銨HNO3具有強氧化性A.A B.B C.C D.D【答案】C【解析】A.用氫氟酸雕刻玻璃化學原理為HF能與玻璃中的二氧化硅反應生成SiF4氣體和水,其用途與HF是否為弱酸無關,故不選A;B.用FeCl3溶液蝕刻印刷電路板,反應方程式為2Fe3++Fe=3Fe2+,化學原理為Fe3+具有氧化性,能將單質(zhì)銅氧化為銅離子,與鐵離子的酸性無關,故不選B;C.SiO2是原子晶體,SiO2的熔點高,所以可用SiO2制造坩堝,故選C;D.硝酸銨是一種鹽,利用硝酸制備硝酸銨體現(xiàn)了硝酸的酸性,與硝酸的強氧化性無關,故不選D;選C。3.2022年春晚上,《只此青綠》驚艷了許多觀眾,生動還原了北宋名畫——《千里江山圖》。下列說法合理的是A.《千里江山圖》中青色來自藍銅礦顏料[]可表示為B.《千里江山圖》中綠色顏料銅綠的主要成分是氫氧化銅C.《千里江山圖》中的紅色來自赭石(Fe2O3),其性質(zhì)穩(wěn)定,不易被空氣氧化D.《千里江山圖》的畫布材質(zhì)為麥青色的蠶絲織品——絹,絹的主要成分是纖維素【答案】C【解析】A.《千里江山圖》中青色來自藍銅礦顏料可表示為,A錯誤;B.《千里江山圖》中綠色顏料銅綠的主要成分是堿式碳酸銅,不是氫氧化銅,B錯誤;C.《千里江山圖》中的紅色來自赭石,其主要化學成分為,C正確;D.《千里江山圖》的畫布材質(zhì)為麥青色的蠶絲織品——絹,蠶絲的主要成分是蛋白質(zhì),D錯誤。故選C。4.向2mL0.2mol/LCuSO4溶液中滴加0.2mol/LNa2SO3溶液時溶液變綠,繼續(xù)滴加產(chǎn)生棕黃色沉淀,經(jīng)檢驗棕黃色沉淀中不含。通過實驗探究棕黃色沉淀的成分。實驗1:向棕黃色沉淀中加入稀硫酸,觀察到溶液變藍,產(chǎn)生紅色固體實驗2:已知:,(白色)。下列同學對實驗現(xiàn)象的分析正確的是A.實驗1中加入稀后溶液變藍可證實棕黃色沉淀中含有B.實驗2中加入KI溶液后產(chǎn)生白色沉淀,可證實棕黃色沉淀中含有C.實驗2中加入淀粉溶液后無明顯現(xiàn)象,說明不存在D.在的存在下,與發(fā)生了氧化還原反應,產(chǎn)生CuI沉淀和,說明棕黃色沉淀中含有和【答案】B【解析】A.加入稀硫酸后,溶液變藍,說明溶液中有Cu2+,可能固體中就有Cu2+,不能說明棕黃色沉淀中含有Cu+,A錯誤;B.根據(jù)已知條件Cu2+CuI↓(白色)+I2,加入KI溶液后出現(xiàn)白色沉淀,說明棕黃色沉淀中含有Cu2+,B正確;C.淀粉遇碘單質(zhì)變藍,實驗2加入淀粉無明顯現(xiàn)象,說明不存在碘單質(zhì),不能說明不存在Cu2+,C錯誤;D.根據(jù)實驗2中沉淀A為BaSO4,且加入淀粉無現(xiàn)象,則溶液中無I2,Cu2+CuI↓(白色)+I2,I2與SO反應生成碘離子和硫酸根,硫酸根與氯化鋇f生成白色沉淀BaSO4不,是Cu2+與SO反應,D錯誤;故選B。5.部分含銅物質(zhì)的分類與相應化合價關系如圖所示。下列推斷錯誤的是A.d的代表物質(zhì)高銅酸鉀具有強氧化性 B.將c加入濃堿液中可制得e的膠體C.的轉(zhuǎn)化可用于檢驗葡萄糖 D.存在的轉(zhuǎn)化關系【答案】B【解析】A.由圖可知,d的代表物質(zhì)高銅酸鉀中的銅元素具有最高價,化合價容易降低,具有強氧化性,A正確;B.c為正二價的銅鹽,加入濃氫氧化鈉會生成氫氧化銅沉淀,不會形成膠體,B錯誤;C.葡萄糖具有還原性,在堿性環(huán)境中可以二價銅轉(zhuǎn)化為一價銅,故的轉(zhuǎn)化可用于檢驗葡萄糖,C正確;D.氧化銅和稀硫酸生成硫酸銅,硫酸銅和氫氧化鈉生成氫氧化銅,氫氧化銅受熱分解生成氧化銅,存在的轉(zhuǎn)化關系,D正確;故選B。(1)通常利用反應:2Cu+O2eq\o(=,\s\up7(△))2CuO除去混合氣體中的少量O2。(2)Cu與稀H2SO4不反應,但在通入O2的條件下,Cu可在稀H2SO4中逐漸溶解:2Cu+O2+2H2SO4=2CuSO4+2H2O。(3)無水CuSO4只能作為檢驗水的試劑,不能作為水蒸氣的吸收試劑而用于除雜。(4)銅為變價金屬,與Cl2反應生成CuCl2,與S反應生成Cu2S,由此可知氧化性:Cl2>S。(5)區(qū)別紅色物質(zhì)Cu和Cu2O的方法向紅色物質(zhì)中加入稀硫酸,若溶液由無色變成藍色,則該紅色物質(zhì)為Cu2O,否則為Cu。反應的化學方程式為Cu2O+H2SO4=CuSO4+Cu+H2O。查缺補漏練查缺補漏練1.某同學進行如下實驗:實驗實驗現(xiàn)象ⅰ將銅粉加入試管中,再加入稀溶液變藍,液面上方呈淺紅棕色;至不再產(chǎn)生氣泡時,銅粉有剩余,余液呈酸性ⅱ繼續(xù)向ⅰ中試管加入少量固體又產(chǎn)生氣泡,銅粉減少,液面上方呈淺紅棕色ⅲ取飽和溶液,加入少量固體和銅粉無明顯變化下列說法不正確的是A.氧化性的強弱與其濃度大小有關B.ⅰ、ⅱ中銅粉減少的原因能用相同的離子反應解釋C.ⅰ中余液呈酸性的主要原因是D.用一定濃度的與也能使銅粉溶解【答案】C【解析】i.將銅粉加入試管中,再加入稀HNO3,稀硝酸和銅反應生成NO、硝酸銅,溶液變藍,開始產(chǎn)生無色氣體,無色氣體又變?yōu)榧t棕色;銅粉有剩余,溶液為酸性;ii.繼續(xù)向i中試管加入少量固體NaNO3,由于銅粉剩余,溶液為酸性,加入硝酸鈉,等同于加入了稀硝酸,所以稀硝酸和銅反應生成NO、硝酸銅,產(chǎn)生無色氣體,無色氣體又變?yōu)榧t棕色,同時可知推論i中的酸性是硝酸有剩余;iii.飽和Cu(NO3)2溶液,加入少量固體NaNO3和銅粉,三者不反應,無明顯變化;A.由i、ii分析可知i還有硝酸剩余,不能將銅全部溶解,故硝酸氧化性和濃度有關,A正確;B.i、ii銅粉減少的原因均為硝酸和銅發(fā)生了氧化還原反應,能用相同的離子反應解釋,B正確;C.由i、ii分析可知i還有剩余氫離子,不能說明余液呈酸性的主要原因是銅離子水解所導致,C錯誤;D.硝酸根離子在酸性條件下具有強化性,可以將銅氧化,故用一定濃度的H2SO4與NaNO3也能使銅粉溶解,D正確;故答案選C。2.CuSO4是一種重要的化工原料,有關制備途徑及性質(zhì)如圖所示。下列說法錯誤的是A.途徑①所用混酸中H2SO4與HNO3物質(zhì)的量之比最好是1:1B.生成等量的硫酸銅,三個途徑中參加反應的硫酸的物質(zhì)的量:①=②<③C.硫酸銅在1100℃分解反應的方程式可能為2CuSO4Cu2O+SO2↑+SO3↑+O2↑D.Y為葡萄糖或甲酸甲酯,均可實現(xiàn)這一步的轉(zhuǎn)化【答案】A【解析】A.途徑①涉及反應3Cu+8H++2NO=3Cu2++2NO↑+4H2O,NO由硝酸提供,做氧化劑,H+由硝酸和硫酸共同提供,每個硝酸可以提供1個H+,所以還需要6個H+由硫酸提供,需要3個H2SO4,所以H2SO4與HNO3物質(zhì)的量之比最好是3:1,A錯誤;B.途徑②涉及反應為2Cu+2H2SO4+O2=2CuSO4+2H2O;途徑③涉及反應Cu+2H2SO4(濃)CuSO4+SO2↑+2H2O;若生成1mol硫酸銅,途徑①消耗1mol硫酸,途徑②消耗1mol硫酸,途徑③消耗2mol硫酸,所以三個途徑中,生成等量的硫酸銅,參加反應的硫酸的物質(zhì)的量:①=②<③,B正確;C.據(jù)圖可知,CuSO4在1100℃分解產(chǎn)生Cu2O和混合氣體X,Cu2O為化合價降低的產(chǎn)物,則混合氣體X中一定有化合價升高的產(chǎn)物,則一定含有O2,根據(jù)原子守恒,CuSO4在1100℃分解的方程式可能為2CuSO4Cu2O+SO2↑+SO3↑+O2↑,C正確;D.葡萄糖或甲酸甲酯中均含有CHO結(jié)構(gòu),可以還原新制氫氧化銅生成Cu2O,D正確;綜上所述答案為A。3.下列轉(zhuǎn)化不能通過一步實現(xiàn)的是()A.FeFe3O4 B.AlNaAlO2C.CuCuSO4 D.CuCuS【答案】D【解析】A.Fe與氧氣反應生成四氧化三鐵,可一步實現(xiàn)轉(zhuǎn)化,故A正確;B.Al與NaOH溶液反應生成偏鋁酸鈉和氫氣,可一步實現(xiàn)轉(zhuǎn)化,故B正確;C.Cu與濃硫酸加熱反應生成硫酸銅,可一步實現(xiàn)轉(zhuǎn)化,故C正確;D.S具有弱氧化性,與Cu反應生成Cu2S,則Cu與S不能一步轉(zhuǎn)化為CuS,故D錯誤;答案選D。4.C和CuO在高溫下反應生成Cu、Cu2O、CO2、CO?,F(xiàn)將1g碳粉跟8gCuO混合,在硬質(zhì)試管中隔絕空氣高溫加熱,將生成的氣體全部通入足量NaOH溶液中,并收集殘余的氣體,測得溶液增加的質(zhì)量為1.1g,殘余氣體在標準狀況下的體積為560mL。下列說法不正確的是A.反應后硬質(zhì)試管中碳粉有剩余B.反應后生成Cu2O為0.025molC.該氧化還原反應共轉(zhuǎn)移電子0.2molD.反應后硬質(zhì)試管中剩余的固體混合物的總質(zhì)量為7.2g【答案】C【解析】生成的氣體全部通過足量NaOH溶液,收集殘余氣體.測得溶液增重的1.1g為二氧化碳的質(zhì)量,二氧化碳的物質(zhì)的量為:=0.025mol,殘余氣體在標準狀況下的體積為560mL為CO的體積,一氧化碳的物質(zhì)的量為:=0.025mol,A.根據(jù)碳元素守恒可知:參加反應的C原子的物質(zhì)的量等于CO2與CO的物質(zhì)的量之和,所以參加反應的碳元素質(zhì)量為:(0.025mol+0.025mol)×12g/mol=0.6g,碳粉總質(zhì)量為1g,則反應后硬質(zhì)試管中碳粉有剩余,故A正確;B.氧化銅的物質(zhì)的量為:n(CuO)==0.1mol,二氧化碳與一氧化碳含有的氧原子物質(zhì)的量為:0.025mol×2+0.025mol×1=0.075mol,反應后氧原子還存在于氧化亞銅中,所以氧化亞銅的物質(zhì)的量為:0.1mol0.075mol=0.025mol,故B正確;C.反應中C元素化合價升高,銅元素化合價降低,碳元素失去的電子物質(zhì)的量與銅元素得到電子的物質(zhì)的量相等,所以轉(zhuǎn)移電子物質(zhì)的量為:0.025mol×4+0.025mol×2=0.15mol,故C錯誤;D.根據(jù)B項分析,氧化銅的物質(zhì)的量為0.1mol,生成的氧化亞銅的物質(zhì)的量為0.025mol,生成的銅單質(zhì)的物質(zhì)的量=氧化銅中銅原子的物質(zhì)的量氧化亞銅中銅原子的物質(zhì)的量=0.1mol0.025mol×2=0.05mol,根據(jù)A項分析,反應后碳有剩余,剩余碳的質(zhì)量為1g0.6g=0.4g,則硬質(zhì)試管中剩余的固體混合物的總質(zhì)量=氧化亞銅的質(zhì)量+銅單質(zhì)的質(zhì)量+剩余碳粉的質(zhì)量=0.025mol×144g/mol+0.05mol×64g/mol+0.4g=7.2g,故D正確;答案選C。5.已知在酸性條件下能發(fā)生下列反應:Cu+→Cu+Cu2+(未配平)。NH4CuSO3與足量的10mol?L?1硫酸溶液混合微熱,產(chǎn)生下列現(xiàn)象:①有紅色金屬生成;②有刺激性氣味氣體產(chǎn)生;③溶液呈藍色。據(jù)此判斷下列說法一定合理的是A.該反應顯示硫酸具有酸性B.NH4CuSO3中硫元素被氧化C.刺激性氣味的氣體是氨氣D.反應中硫酸作氧化劑【答案】A【解析】A.在酸性條件下能發(fā)生下列反應:Cu+→Cu+Cu2+,NH4CuSO3與足量的10mol?L?1硫酸溶液混合微熱,產(chǎn)生了藍色溶液,說明該反應顯示硫酸具有酸性,故A正確;B.有刺激性氣味氣體產(chǎn)生,說明NH4CuSO3和硫酸反應生成二氧化硫氣體,NH4CuSO3中硫元素化合價沒有變化,故B錯誤;C.刺激性氣味的氣體是二氧化硫氣體,故C錯誤;D.反應中硫酸作了酸性作用,硫酸中S化合價沒有變化,沒有作氧化劑,故D錯誤。綜上所述,答案為A。廢銅綜合利用常見化工流程能力提升練能力提升練1.某小組利用含銅刻蝕廢液制備無水,并電解飽和溶液探究其陰極產(chǎn)物以便回收銅。I.制備無水。制備流程如下:(1)實驗室中,“結(jié)晶”時使用的陶瓷儀器是_______,“脫水”最適宜的方法為_______。(2)已知“過濾”后的濾液中主要溶質(zhì)為,則“反應①”的離子方程式為_______。II.探究電解飽和溶液的陰極產(chǎn)物。用下圖所示裝置電解飽和溶液,一段時間后,觀察到陰極電極表面附著白色固體,電極底部有少量紅色固體生成,電極附近的溶液呈“黑色”。(3)查閱文獻發(fā)現(xiàn)白色固體是CuCl。則生成CuCl的陰極電極反應為_______。(4)為抑制陰極副反應的發(fā)生,該小組繼續(xù)探究影響CuCl固體析出量的因素,實驗如下:編號電解液陰極電極析出固體量白色固體紅色固體15%溶液無較多215%溶液少量較多3飽和溶液較多少4飽和溶液,適量鹽酸無較多實驗結(jié)果表明,為減少電解過程中CuCl的析出,可采取的措施有_______、_______。(5)為探究溶液呈“黑色”的原因,該小組查閱含銅物質(zhì)的顏色后有如下猜想:猜想1:“黑色”物質(zhì)是細小的CuO粉末;猜想2:“黑色”物質(zhì)是納米銅粉;猜想3:“黑色”物質(zhì)是與、形成的絡合離子。為驗證猜想,該小組進行以下實驗,得出初步結(jié)論:編號操作現(xiàn)象初步結(jié)論1取2mL“黑色”溶液于試管中,加入適量①_______,振蕩無明顯現(xiàn)象猜想1不成立2取2mL“黑色”溶液于試管中,加入適量稀硝酸,振蕩②_______猜想2成立有同學認為,實驗2的現(xiàn)象不能證明猜想2一定成立,理由是③_______,因此,關于“黑色”物質(zhì)的成分還需進一步研究。【答案】(1)

蒸發(fā)皿

在HCl氣氛中加熱(2)Cu2++[Cu(NH3)4]2++H++Cl+3H2O=Cu2(OH)3Cl↓+4NH(3)Cu2++e+Cl=CuCl↓(4)

降低CuCl2溶液的濃度

加入鹽酸(5)

稀硫酸

溶液變藍,有氣泡冒出,試管口有紅棕色氣體生成

Cu+與Cu2+、Cl形成的絡合離子也可能與稀硝酸發(fā)生氧化還原反應,產(chǎn)生與猜想2相同的實驗現(xiàn)象,因此猜想2不一定成立【解析】由流程可知,2種含銅刻蝕廢液相互反應生成Cu2(OH)3Cl,Cu2(OH)3Cl加入鹽酸酸溶生成氯化銅溶液,在氯化氫氣體氛圍中結(jié)晶得到晶體,加熱脫水得到無水氯化銅。(1)實驗室中,“結(jié)晶”時使用的陶瓷儀器是蒸發(fā)皿;氯化銅溶液中銅離子水解會生成氫氧化銅,為抑制水解得到氯化銅晶體,“脫水”最適宜的方法為在HCl氣氛中加熱;(2)“過濾”后的濾液中主要溶質(zhì)為,由流程可知,則廢液中Cu2+和[Cu(NH3)4]2+中的銅均和氯離子反應生成Cu2(OH)3Cl沉淀并且[Cu(NH3)4]2+中NH3轉(zhuǎn)化為銨根離子,故“反應①”的離子方程式為Cu2++[Cu(NH3)4]2++H++Cl+3H2O=Cu2(OH)3Cl↓+4NH;(3)電解池陰極發(fā)生還原反應,銅離子得到電子發(fā)生還原反應生產(chǎn)CuCl,電極反應為:Cu2++e+Cl=CuCl↓;(4)實驗123變量為氯化銅濃度,實驗記錄說明氯化銅濃度越小,生成CuCl量越少;實驗34變量為溶液酸性強弱,實驗記錄說明加入鹽酸可以抑制CuCl的生成;故為減少電解過程中CuCl的析出,可采取的措施有降低CuCl2溶液的濃度、加入鹽酸;(5)實驗1:氧化銅和稀硫酸反應生成藍色硫酸銅溶液,,故可以加入適量稀硫酸,振蕩觀察,無明顯現(xiàn)象,說明猜想1不成立;實驗2:硝酸具有強氧化性和銅反應生成硝酸銅和一氧化氮氣體,一氧化氮與空氣中氧氣生成紅棕色二氧化氮氣體,實驗結(jié)論為猜想2成立,則實驗現(xiàn)象為:溶液變藍,有氣泡冒出,試管口有紅棕色氣體生成;Cu+與Cu2+、Cl形成的絡合離子中的Cu+也具有還原性,也可能與稀硝酸發(fā)生氧化還原反應,產(chǎn)生與猜想2相同的實驗現(xiàn)象,因此猜想2不一定成立。2.實驗室利用廢棄舊電池的銅帽(Zn、Cu總含量約為99%)回收Cu并制備納米ZnO的部分實驗過程如圖所示:(1)在“溶解”步驟中,提高銅帽溶解速率的措施_______(例舉兩種)。(2)有同學提出溶解步驟中可在酸性條件下不斷鼓入并加熱,這種情況下,銅發(fā)生溶解的離子方程式為_______。(3)“過濾”步驟中使用的玻璃儀器有_______。(4)生成的沉淀需經(jīng)充分洗滌,檢驗沉淀是否洗滌干凈的方法是_______。(5)在封閉的高溫電爐中焙燒,焙燒后的ZnO粉末用去離子水洗凈,再用乙醇洗滌3次,減壓過濾,干燥,得到純凈的納米級ZnO。用乙醇洗滌的目的是_______。(6)有同學提出用純堿代替溶液,在實際生產(chǎn)中得到的是一種堿式碳酸鋅[],取該樣品6.82g,充分灼燒后測得殘留物質(zhì)量為4.86g,將所得氣體通入足量澄清石灰水中,得到2.00g沉淀,則此堿式碳酸鋅的化學式是_______?!敬鸢浮?1)提高硫酸濃度、加熱或攪拌、銅帽粉碎等(2)(3)漏斗、燒杯、玻璃棒(4)取最后一次洗滌液少許,先加鹽酸,然后加BaCl2溶液,若無沉淀生成則已洗凈(5)乙醇易揮發(fā),有利于ZnO粉末的干燥(6)【解析】由題給流程可知,電池銅帽加入稀硫酸和過氧化氫溶液溶解時,鋅、銅轉(zhuǎn)化為硫酸鋅、硫酸銅,向反應后的溶液中加入適量鋅粉,將硫酸銅轉(zhuǎn)化為銅,過濾得到海綿銅和硫酸鋅溶液;向硫酸鋅溶液中加入碳酸銨溶液,將硫酸鋅轉(zhuǎn)化為碳酸鋅沉淀,過濾、洗滌、干燥得到碳酸鋅;碳酸鋅高溫灼燒制得納米氧化鋅。(1)提高硫酸濃度、加熱、攪拌、銅帽粉碎等措施能提高銅帽溶解速率,故答案為:提高硫酸濃度、加熱或攪拌、銅帽粉碎等;(2)由題意可知,酸性條件下,銅和氧氣共熱反應生成銅離子和水,反應的離子方程式為;(3)過濾步驟中使用的玻璃儀器為漏斗、燒杯、玻璃棒,故答案為:漏斗、燒杯、玻璃棒;(4)碳酸鋅沉淀的表面附有可溶性的硫酸銨雜質(zhì),檢驗沉淀是否洗滌干凈實際上就是檢驗洗滌液中是否存在硫酸根離子,檢驗的具體操作為取最后一次洗滌液少許,先加鹽酸,然后加入氯化鋇溶液,若無沉淀生成,則沉淀已洗凈,故答案為:取最后一次洗滌液少許,先加鹽酸,然后加BaCl2溶液,若無沉淀生成則已洗凈;(5)乙醇具有揮發(fā)性,氧化鋅用去離子水洗凈,再用乙醇洗滌3次,可以帶走氧化鋅表面的水分,起到干燥的作用,故答案為:乙醇易揮發(fā),有利于ZnO粉末的干燥;(6)由題意可知,2.00g沉淀為碳酸鈣的質(zhì)量,由碳原子個數(shù)守恒可知,堿式碳酸鋅中碳酸鋅的物質(zhì)的量為=0.02mol,由鋅原子的原子個數(shù)守恒,氫氧化鋅的物質(zhì)的量為=0.04mol,則結(jié)晶水的物質(zhì)的量為=0.02mol,由堿式碳酸鋅中碳酸鋅、氫氧化鋅、結(jié)晶水的個數(shù)比等于物質(zhì)的量比可得:1:x:y=0.02mol:0.04mol:0.02mol,解得x=2、y=4,堿式碳酸鋅的化學式為,故答案為:??键c二合金金屬礦物的開發(fā)利用1.合金(1)概念:合金是指兩種或兩種以上的金屬(或金屬與非金屬)熔合而成的具有金屬特性的物質(zhì)。(2)特性:合金具有不同于各成分金屬的物理性能、化學性能或機械性能。①熔點:一般比它的各成分金屬的低;②硬度和強度:一般比它的各成分金屬的大。易錯提醒:(1)常溫下,多數(shù)合金是固體,但鈉鉀合金是液體。(2)合金的物理性質(zhì)相比于成分金屬有所改變,但合金中各成分金屬的化學性質(zhì)仍然不變。2.常見的金屬材料(1)金屬材料黑色金屬材料有色金屬材料鐵、鉻、錳以及它們的合金除黑色金屬以外的其他金屬材料及其合金(2)黑色金屬材料——鋼鐵①鋼是用量最大,用途最廣的合金。(3)有色金屬材料——銅和鋁3.金屬礦物的開發(fā)利用(1)金屬在自然界中的存在形式(2)金屬冶煉的一般步驟(3)金屬冶煉的實質(zhì)金屬冶煉的過程就是把金屬從化合態(tài)還原為游離態(tài)的過程,即:Mn++ne-=M。(4)金屬冶煉的方法(用化學方程式表示)①電解法Na:2NaCl(熔融)eq\o(=,\s\up7(通電))2Na+Cl2↑;Mg:MgCl2(熔融)eq\o(=,\s\up7(通電))Mg+Cl2↑;Al:2Al2O3(熔融)eq\o(=,\s\up7(通電),\s\do5(冰晶石))4Al+3O2↑。②熱還原法高爐煉鐵:Fe2O3+3COeq\o(=,\s\up7(高溫))2Fe+3CO2;鋁熱反應制鉻:2Al+Cr2O3eq\o(=,\s\up7(高溫))Al2O3+2Cr;焦炭還原銅:C+2CuOeq\o(=,\s\up7(高溫))2Cu+CO2↑。③熱分解法Hg:2HgOeq\o(=,\s\up7(△))2Hg+O2↑;Ag:2Ag2Oeq\o(=,\s\up7(△))4Ag+O2↑。金屬活動性與冶煉方法的關系:易錯提醒:①冶煉Mg時只能電解MgCl2不能電解MgO,原因是MgO的熔點高,熔融時耗費更多能源,增加生產(chǎn)成本。②冶煉Al時只能電解Al2O3不能電解AlCl3,原因是AlCl3是共價化合物,熔融態(tài)難導電。加入冰晶石(Na3AlF6)的目的是降低Al2O3的熔化溫度。③用熱還原法得到的銅還要經(jīng)過電解精煉才能得到精銅?;A通關練基礎通關練1.工業(yè)上以鋁土礦(主要成分是氧化鋁,含氧化鐵雜質(zhì))為原料冶煉鋁的工藝流程如下:下列敘述正確的是A.反應①中試劑X是稀硫酸溶液B.試劑Y是二氧化碳,它與AlO反應生成氫氧化鋁C.圖中所示轉(zhuǎn)化反應中包含2個氧化還原反應D.將X與Y試劑進行對換,最終可以達到相同結(jié)果【答案】B【解析】氧化鋁為兩性氧化物,氧化鐵為堿性氧化物,根據(jù)流程圖可知,應加入足量氫氧化鈉溶液,發(fā)生Al2O3+2OH=2AlO+H2O,過濾,濾渣C為氧化鐵,濾液A為偏鋁酸鈉和氫氧化鈉,氫氧化鋁為兩性氫氧化物,能溶于鹽酸、硫酸等,利用碳酸的酸性強于氫氧化鋁,且氫氧化鋁不溶于碳酸,反應②發(fā)生NaOH+CO2=NaHCO3,NaAlO2+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+NaHCO3,過濾,氫氧化鋁受熱分解得到氧化鋁,電解氧化鋁冶煉金屬鋁,據(jù)此分析;A.氧化鋁為兩性氧化物,氧化鐵為堿性氧化物,加入硫酸溶液,氧化鋁、氧化鐵均與硫酸反應生成相應可溶鹽,與流程圖不符,根據(jù)上述分析,X應為氫氧化鈉溶液,故A不符合題意;B.根據(jù)上述分析,試劑Y為二氧化碳,發(fā)生NaAlO2+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+NaHCO3,故B符合題意;C.根據(jù)上述分析,只有電解氧化鋁為氧化還原反應,故C不符合題意;D.根據(jù)上述分析,Y為二氧化碳,氧化鋁、氧化鐵不與碳酸反應,因此兩者互換,不能達到相同結(jié)果,故D不符合題意;答案為A。2.鋁土礦主要成分為Al2O3,主要雜質(zhì)為Fe2O3、SiO2,某實驗小組設計了如圖流程制備鋁:下列說法不正確的是A.步驟①過濾得到的濾渣主要為SiO2B.步驟②的沉淀劑可以選用NaOH、氨水或Ca(OH)2,考慮成本,Ca(OH)2最合適C.步驟④加入冰晶石的目的是降低Al2O3熔融的溫度,降低能耗D.該方案的缺陷在于未能很好的將Fe2O3雜質(zhì)除去【答案】B【解析】鋁土礦主要成分為Al2O3,主要雜質(zhì)為Fe2O3、SiO2,加入鹽酸,過濾,濾渣為二氧化硅,濾液中含有Al3+、Fe3+;將濾液加入弱堿,得到氫氧化鋁,灼燒得到三氧化二鋁,電解得到Al;A.二氧化硅不溶于HCl,故步驟①得到的濾渣為二氧化硅,A正確;B.步驟②的沉淀劑應選用弱堿,否則生成的氫氧化鋁會溶于強堿,B錯誤;C.加入冰晶石可降低三氧化二鋁熔融的溫度,降低能耗,C正確;D.在步驟②時得到的沉淀有氫氧化鋁和氫氧化鐵,故灼燒會得到三氧化二鐵,D正確;答案選B。3.下列金屬冶煉的反應原理,不恰當?shù)氖?。A.2NaCl(熔融) B.C. D.【答案】B【解析】金屬冶煉的方法與金屬的活潑性相關,金屬越是活潑,越難冶煉,其中活潑金屬Na、Mg、Al要用電解法來冶煉,而Fe、Cu可用還原法來冶煉;A.Na是活潑金屬,利用電解熔融的氯化鈉獲得金屬Na,A正確,不符合題意;B.Mg是活潑金屬,利用電解熔融的氯化鎂獲得金屬Mg,B錯誤,符合題意;C.Al是活潑金屬,利用電解熔融的氧化鋁獲得金屬Al,C正確,不符合題意;D.Fe是較活潑金屬,利用熱還原法來獲得Fe,其中可以使用的還原劑有C、CO、和Al,D正確,不符合題意;故合理選項為B。4.化學創(chuàng)造美好生活。下列生產(chǎn)活動中,沒有運用相應化學原理的是選項生產(chǎn)活動化學原理A食品中添加適量二氧化硫SO2可以起到漂白、防腐、抗氧化等作用B利用氯堿工業(yè)制備氫氧化鈉溶液中Na2CO3與Ca(OH)2反應C高爐煉鐵CO高溫下還原鐵礦石D利用冰箱冷藏食物溫度低時,化學反應速率慢A.A B.B C.C D.D【答案】B【解析】A.食品中添加適量二氧化硫,是因為SO2可以起到漂白、防腐、抗氧化等作用,故A正確;B.氯堿工業(yè)制備氫氧化鈉,是電解飽和食鹽水制備,2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑,故B錯誤;C.高爐煉鐵是利用CO高溫下還原鐵礦石,故C正確;D.利用冰箱冷藏食物,溫度低時,化學反應速率慢,延緩食物變質(zhì)的速率,故D正確;選B。5.下列說法不正確的是A.工業(yè)上利用鋁熱反應可以冶煉鐵、釩、鉻、錳等金屬B.鎂燃燒會發(fā)出耀眼的白光,可用于制造信號彈和焰火C.硫酸鋇難溶于水和酸是可用作透視胃腸的內(nèi)服藥劑原因之一D.工業(yè)上燃煤脫硫可采用將煤燃燒后的煙氣通過氨水吸收后再排放的方法【答案】A【解析】A.工業(yè)上不是用鋁冶煉鐵,A錯誤;B.鎂燃燒會發(fā)出耀眼的白光,可以照亮黑暗的夜空和地面,可用于制造信號彈和焰火,

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