2024高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)第三章金屬及其化合物第四講用途廣泛的金屬材料金屬礦物的利用規(guī)范演練含解析新人教版

PAGE8-第四講用途廣泛的金屬材料金屬礦物的利用一、選擇題1．(2024·濰坊聯(lián)考)我國(guó)晉代《抱樸子》中描述了大量的化學(xué)反應(yīng)，其中有：①“丹砂(HgS)燒之成水銀，積變又還成丹砂”；②“以曾青涂鐵，鐵赤色如銅”。下列有關(guān)敘述正確的是()A．①中描述的化學(xué)反應(yīng)是可逆反應(yīng)B．“曾青”是含有Cu2＋的溶液，如硫酸銅溶液C．“積變又還成丹砂”中的“還”可理解為“被還原”D．水銀能跟曾青發(fā)生置換反應(yīng)生成單質(zhì)銅解析：①中描述的化學(xué)反應(yīng)為HgSeq\o(=,\s\up14(△))Hg＋S、Hg＋S=HgS，兩個(gè)反應(yīng)的反應(yīng)條件不同，不是可逆反應(yīng)，A項(xiàng)錯(cuò)誤；“鐵赤色如銅”，說(shuō)明鐵置換出銅，故“曾青”應(yīng)為可溶性銅鹽的水溶液，B項(xiàng)正確；“積變又還成丹砂”，發(fā)生的反應(yīng)是Hg＋S=HgS，Hg發(fā)生了氧化反應(yīng)，“還”是指復(fù)原原來(lái)的狀態(tài)，C項(xiàng)錯(cuò)誤；Hg的活動(dòng)性比Cu弱，因此水銀不能與曾青發(fā)生置換反應(yīng)生成單質(zhì)銅，D項(xiàng)錯(cuò)誤。答案：B2．(2024·濟(jì)寧三中模擬)明代《天工開(kāi)物》記載“火法”冶煉鋅：“爐甘石十斤，裝載入一泥罐內(nèi)，……然后逐層用煤炭餅墊盛，其底鋪薪，發(fā)火煅紅，……冷淀，毀罐取出，……，即倭鉛也”(注：爐甘石的主要成分為碳酸鋅，泥罐中摻有煤炭)。下列說(shuō)法不正確的是()A．倭鉛是指金屬鋅和鉛的混合物B．煤炭中起作用的主要成分是CC．冶煉Zn的化學(xué)方程式：ZnCO3＋2Ceq\o(=,\s\up14(高溫))Zn＋3CO↑D．該冶煉鋅的方法屬于熱還原法解析：由題意可知，倭鉛是指金屬鋅，不是混合物，故A錯(cuò)誤；煤炭的主要成分是碳，反應(yīng)中碳作還原劑，故B、C、D均正確。答案：A3．某煉鐵廢渣中含有大量CuS及少量鐵的化合物，工業(yè)上以該廢渣為原料生產(chǎn)CuCl2·2H2O晶體的工藝流程如下。下列說(shuō)法正確的是()A．焙燒過(guò)程中每消耗1molCuS則消耗3molO2B．焙燒后的廢氣能夠使酸性高錳酸鉀溶液褪色C．濾渣中主要含鐵的氧化物D．將獲得的CuCl2·2H2O晶體加熱可制得CuCl2固體解析：A項(xiàng)，2CuS＋3O2eq\o(=,\s\up14(高溫))2CuO＋2SO2，由方程式可知，1molCuS消耗1.5molO2；B項(xiàng)，廢氣中含有SO2，能使酸性高錳酸鉀溶液褪色，正確；調(diào)整pH時(shí)，F(xiàn)e3＋水解轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3而除去，因而C項(xiàng)錯(cuò)誤；將CuCl2·2H2O干脆加熱脫水，Cu2＋水解，HCl揮發(fā)會(huì)產(chǎn)生Cu(OH)2，無(wú)法得到CuCl2，因而D項(xiàng)錯(cuò)誤。答案：B4．(2024·海口模擬)銅的冶煉大致可分為①富集，將硫化物礦進(jìn)行浮選；②焙燒，主要反應(yīng)為2CuFeS2＋4O2=Cu2S＋3SO2＋2FeO(爐渣)；③制粗銅，在1200℃發(fā)生的主要反應(yīng)為2Cu2S＋3O2=2Cu2O＋2SO2，2Cu2O＋Cu2S=6Cu＋SO2↑；④電解精煉銅。下列說(shuō)法不正確的是()A．上述焙燒過(guò)程的尾氣回收后可用來(lái)制硫酸B．上述過(guò)程中，由6molCuFeS2制取6molCu時(shí)共消耗15molO2C．在反應(yīng)2Cu2O＋Cu2S=6Cu＋SO2↑中，氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為1∶6D．在反應(yīng)2Cu2O＋Cu2S=6Cu＋SO2↑中，只有Cu2O作氧化劑解析：二氧化硫能用來(lái)制取硫酸，A項(xiàng)正確；依據(jù)最終產(chǎn)物為Cu、SO2和FeO可寫(xiě)出總反應(yīng)方程式為6CuFeS2＋15O2=6Cu＋12SO2＋6FeO，依據(jù)方程式計(jì)算可知B項(xiàng)正確；在反應(yīng)2Cu2O＋Cu2S=6Cu＋SO2↑中，Cu元素化合價(jià)由＋1價(jià)變?yōu)?價(jià)、S元素化合價(jià)由－2價(jià)變?yōu)椋?價(jià)，則氧化劑是Cu2O、Cu2S，還原劑是Cu2S，氧化產(chǎn)物是二氧化硫、還原產(chǎn)物是Cu，C項(xiàng)正確，D項(xiàng)錯(cuò)誤。答案：D5．(2024·遼寧師大附中期中)用下列裝置進(jìn)行相應(yīng)試驗(yàn)，不能達(dá)到有關(guān)試驗(yàn)?zāi)康牡氖?)A．用甲圖裝置電解精煉鋁B．用乙圖裝置制備Fe(OH)2C．用丙圖裝置制取金屬錳D．用丁圖裝置驗(yàn)證NaHCO3和Na2CO3的熱穩(wěn)定性解析：因?yàn)锳l3＋得電子實(shí)力小于水溶液中的H＋，所以電解AlCl3溶液不能得到Al單質(zhì)，A項(xiàng)錯(cuò)誤；FeSO4溶液上面加入煤油，可防止空氣中的氧氣氧化生成的Fe(OH)2，有利于得到純凈的Fe(OH)2，B項(xiàng)正確；利用鋁熱反應(yīng)可把MnO2還原為金屬錳，C項(xiàng)正確；碳酸氫鈉放在小試管中，碳酸鈉放在大試管中同時(shí)加熱，可以驗(yàn)證NaHCO3和Na2CO3的熱穩(wěn)定性，D項(xiàng)正確。答案：A6．(2024·深圳龍崗中學(xué)月考)已知酸性條件下有如下反應(yīng)：2Cu＋=Cu2＋＋Cu。由于反應(yīng)溫度不同，用氫氣還原氧化銅時(shí)，可能產(chǎn)生Cu或Cu2O，兩者都是紅色固體。一同學(xué)對(duì)某次用氫氣還原氧化銅試驗(yàn)所得的紅色固體產(chǎn)物做了驗(yàn)證，試驗(yàn)操作和試驗(yàn)現(xiàn)象記錄如下。由此推出本次氫氣還原氧化銅試驗(yàn)的產(chǎn)物是()加入試劑稀硫酸濃硫酸、加熱稀硝酸濃硝酸試驗(yàn)現(xiàn)象紅色固體和藍(lán)色溶液無(wú)色氣體和藍(lán)色溶液無(wú)色氣體和藍(lán)色溶液紅棕色氣體和藍(lán)色溶液A．CuB．Cu2OC．肯定有Cu，可能有Cu2OD．肯定有Cu2O，可能有Cu解析：H2還原CuO生成紅色固體，該紅色固體可能是Cu和Cu2O中的一種或兩種。紅色固體產(chǎn)物中加入稀H2SO4，溶液變藍(lán)并得到紅色固體，證明原紅色固體產(chǎn)物中含Cu2O；由于上述反應(yīng)中有Cu生成，干擾了對(duì)原紅色固體產(chǎn)物中是否含有Cu的推斷，故不能證明原紅色固體產(chǎn)物中是否含有Cu。答案：D7．(2024·新疆農(nóng)三師中學(xué)月考)下列是部分礦物資源的利用及產(chǎn)品流程，有關(guān)說(shuō)法不正確的是()A．粗銅電解精煉時(shí)，粗銅作陽(yáng)極B．生產(chǎn)鋁、銅、高純硅及玻璃過(guò)程中都涉及氧化還原反應(yīng)C．黃銅礦冶煉銅時(shí)，副產(chǎn)物SO2可用于生產(chǎn)硫酸，F(xiàn)eO可用作冶煉鐵的原料D．粗硅制高純硅時(shí)，提純四氯化硅可用多次分餾的方法解析：電解精煉銅時(shí)，粗銅作陽(yáng)極，自身可以溶解，故A正確；制備單質(zhì)時(shí)涉及化合價(jià)改變，是氧化還原反應(yīng)，制玻璃的反應(yīng)是SiO2＋Na2CO3eq\o(=,\s\up14(高溫))Na2SiO3＋CO2↑和SiO2＋CaCO3eq\o(=,\s\up14(高溫))CaSiO3＋CO2↑，元素化合價(jià)未發(fā)生改變，均不屬于氧化還原反應(yīng)，故B錯(cuò)誤；SO2可以轉(zhuǎn)化成SO3，進(jìn)而生成H2SO4，F(xiàn)eO與CO在高溫下可生成Fe，故C正確；制備硅的過(guò)程中，利用沸點(diǎn)不同進(jìn)行分餾，將SiCl4從雜質(zhì)中提取出來(lái)，再與H2發(fā)生置換反應(yīng)得到高純硅，故D正確。答案：B8．(2024·隨州一中模擬)下列有關(guān)Cu及其化合物的性質(zhì)和應(yīng)用正確的是()A．除去Cu粉中混有CuO的方法是加入稀硝酸溶解，過(guò)濾、洗滌、干燥B．將銅粉加入1.0mol·L－1Fe2(SO4)3溶液中，現(xiàn)象是溶液變藍(lán)、有黑色固體出現(xiàn)，說(shuō)明金屬鐵比銅活潑C．向含Cl－的溶液中同時(shí)加入Cu和CuSO4，生成CuCl沉淀而除去Cl－的反應(yīng)為Cu＋Cu2＋＋2Cl－=2CuClD．FeCl3腐蝕Cu刻制印刷電路板，說(shuō)明鐵比銅金屬性強(qiáng)解析：A項(xiàng)，Cu、CuO均與稀硝酸反應(yīng)；B項(xiàng)，不會(huì)出現(xiàn)黑色固體；D項(xiàng)，不能說(shuō)明Fe比Cu金屬性強(qiáng)，只能說(shuō)明Fe3＋氧化性比Cu2＋強(qiáng)。答案：C二、非選擇題9．(2024·南昌第十四中學(xué)模擬)銅是與人類(lèi)關(guān)系特別親密的有色金屬。已知，常溫下，在溶液中Cu2＋穩(wěn)定，Cu＋易在酸性條件下發(fā)生反應(yīng)：2Cu＋=Cu2＋＋Cu。大多數(shù)＋1價(jià)銅的化合物多數(shù)不溶于有機(jī)溶劑，如Cu2O(磚紅色)、CuI、CuCl、CuH等。(1)在CuCl2溶液中逐滴滴加過(guò)量的KI溶液可能發(fā)生：a．2Cu2＋＋4I－=2CuI↓(白色)＋I(xiàn)2b．2Cu2＋＋2Cl－＋2I－=2CuCl↓(白色)＋I(xiàn)2為順當(dāng)視察到白色沉淀可以加入的最佳試劑是________(填字母)。A．SO2 B．苯C．NaOH溶液 D．乙醇(2)肯定條件下，在CuSO4中加入NH5反應(yīng)生成氫化亞銅(CuH)。①已知NH5是離子化合物且全部原子都達(dá)到稀有氣體的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，請(qǐng)寫(xiě)出NH5的電子式：_________________________________；②寫(xiě)出CuH在過(guò)量稀鹽酸中有氣體生成的離子方程式：______________________________________________。(3)納米級(jí)Cu2O具有特別的光學(xué)、電學(xué)及光電化學(xué)性質(zhì)，在太陽(yáng)能電池、傳感器、超導(dǎo)體等方面有著潛在的應(yīng)用，探討制備納米氧化亞銅的方法已成為當(dāng)前的熱點(diǎn)探討之一。方法一：在新制Cu(OH)2濁液中滴入N2H4·H2O水溶液，藍(lán)色沉淀漸漸轉(zhuǎn)化為磚紅色，同時(shí)產(chǎn)生無(wú)污染無(wú)色氣體。①寫(xiě)出上述制備過(guò)程中的總反應(yīng)方程式：_______________________________________________________________________。方法二：以銅作陽(yáng)極，石墨作陰極電解。已知：ⅰ.銅作陽(yáng)極時(shí)，銅先被氧化生成Cu＋，后Cu＋接著氧化生成Cu2＋；ⅱ.在堿性溶液中CuCl濁液易轉(zhuǎn)化為Cu2O。②以NaCl和含少量NaOH的溶液作為電解質(zhì)溶液，電解時(shí)陽(yáng)極區(qū)會(huì)產(chǎn)生白色沉淀，寫(xiě)出陽(yáng)極反應(yīng)方程式：___________________________________________________________________________。③電解一段時(shí)間后，溶液中可能產(chǎn)生的現(xiàn)象：____________________________________________________________________，寫(xiě)出轉(zhuǎn)化的離子方程式：______________________________________________________________________________________。④這樣制得的Cu2O中往往含有CuCl，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)試驗(yàn)證明CuCl的存在：___________________________________________。解析：(1)碘水是棕褐色的，影響白色沉淀的視察，可以用苯把碘單質(zhì)萃取出來(lái)，由于酒精與水以隨意比例混溶，因此不能作萃取劑。(2)①NH5全部原子都達(dá)到氮原子最外層達(dá)到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，全部氫原子達(dá)到2電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，說(shuō)明NH5是由NHeq\o\al(＋,4)和H－組成的離子化合物。②CuH犯難溶物質(zhì)保留化學(xué)式，依據(jù)題干信息知＋1價(jià)的銅在酸性條件下發(fā)生歧化反應(yīng)生成Cu2＋和Cu，反應(yīng)產(chǎn)生的氣體是CuH中的H－與鹽酸中H＋，發(fā)生歸中反應(yīng)產(chǎn)生的氫氣。(3)①藍(lán)色沉淀漸漸轉(zhuǎn)化為磚紅色，即氫氧化銅沉淀轉(zhuǎn)化成氧化亞銅；無(wú)污染的氣體只能是N2。②銅作陽(yáng)極，先被氧化為Cu＋，再與溶液中的Cl－結(jié)合生成CuCl白色沉淀，即可寫(xiě)出陽(yáng)極的電極反應(yīng)方程式。③依據(jù)方法二的信息ⅱ可知，CuCl在堿性條件下易轉(zhuǎn)化為Cu2O。④得到的Cu2O中往往含有CuCl，可以通過(guò)檢驗(yàn)混合物中是否含有氯離子的方法來(lái)檢驗(yàn)是否含有CuCl，應(yīng)先用硝酸溶解，再檢驗(yàn)氯離子。答案：(1)B(2)①②2CuH＋2H＋↑＋7H2O②Cu＋Cl－－e－=CuCl③白色沉淀漸漸變?yōu)榇u紅色2CuCl＋2OH－=Cu2O＋H2O＋2Cl－④取試樣少量于試管中，加入稀硝酸溶解，再加硝酸銀溶液，若生成沉淀，則含有CuCl，若無(wú)明顯現(xiàn)象，則無(wú)CuCl10．(2024·河南信陽(yáng)模擬)為探究銅與稀硝酸反應(yīng)的產(chǎn)物及影響反應(yīng)速率的主要因素，進(jìn)行如下試驗(yàn)。[試驗(yàn)一]探究銅和稀硝酸反應(yīng)的產(chǎn)物。試驗(yàn)裝置如圖所示，氣密性已檢查。已知：FeSO4＋NO=[Fe(NO)]SO4該反應(yīng)較慢，待生成肯定量[Fe(NO)]2＋時(shí)，突顯明顯棕色。(1)試驗(yàn)起先時(shí)先將Y形試管向盛有碳酸鈣的支管傾斜，然后向其中緩慢滴入稀硝酸，該試驗(yàn)操作的目的是_____________________。(2)銅片和稀硝酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)___________________。(3)若Y形試管中產(chǎn)生的氣體有NO2，B中的試驗(yàn)現(xiàn)象為_(kāi)____________________________________________________；若Y形試管中產(chǎn)生的氣體只有NO，B中的試驗(yàn)現(xiàn)象是______________________________________________。[試驗(yàn)二]探究銅和稀硝酸反應(yīng)速領(lǐng)先慢后快的緣由。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)一，測(cè)得硝酸的濃度小于6mol·L－1時(shí)，只有NO生成。當(dāng)銅片與5mol·L－1硝酸反應(yīng)，起先時(shí)反應(yīng)特別緩慢，一段時(shí)間后反應(yīng)速率明顯加快。為探究此反應(yīng)的反應(yīng)速領(lǐng)先慢后快的緣由，進(jìn)行如下探究。探究一：探討反應(yīng)過(guò)程中溫度改變對(duì)反應(yīng)速率的影響，試驗(yàn)所得現(xiàn)象記錄如表所示。時(shí)間/min現(xiàn)象0～15銅表面出現(xiàn)氣泡，但速度很慢25溶液有很淺的藍(lán)色，氣泡生成速度加快30氣泡生成速度較快，勻稱冒出45洗氣瓶中可見(jiàn)少量淡棕色的物質(zhì)50溶液中藍(lán)色明顯變深，洗氣瓶中突顯明顯棕色(4)分析上述圖表信息可得到的結(jié)論是__________________________________________________________________________。探究二：探討化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)物對(duì)反應(yīng)速率的影響。某同學(xué)設(shè)計(jì)了如下試驗(yàn)，利用試驗(yàn)一的裝置測(cè)定溶液突顯明顯棕色的時(shí)間。序號(hào)溫度/℃銅片/g硝酸/mL硝酸銅/g125①②③2255200.53255201.0(5)請(qǐng)將表中的試驗(yàn)條件填寫(xiě)完整：①________；②________；③________。(6)通過(guò)試驗(yàn)發(fā)覺(jué)試驗(yàn)1、2、3的反應(yīng)速率并無(wú)明顯改變，為達(dá)到試驗(yàn)?zāi)康倪€須要接著進(jìn)行的試驗(yàn)是______________________________________________________________________________。解析：(1)試驗(yàn)起先時(shí)先將Y形試管向盛有碳酸鈣的支管傾斜，然后向其中緩慢滴入稀硝酸，碳酸鈣與稀硝酸反應(yīng)生成CO2，將整個(gè)裝置內(nèi)的空氣趕盡，避開(kāi)NO和O2反應(yīng)生成NO2，對(duì)氣體產(chǎn)物的視察產(chǎn)生干擾。(2)在常溫下，銅片和稀硝酸反應(yīng)生成硝酸銅、一氧化氮和水，化學(xué)方程式為3Cu＋8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O。(3)若Y形試管中產(chǎn)生的氣體有NO2，NO2溶于水生成硝酸，把Fe2＋氧化成Fe3＋，B中溶液顯紅色；若Y形試管中只有NO生成，＋時(shí)，突顯棕色。(4)由圖表信息可知，反應(yīng)25～30min時(shí)，反應(yīng)速率明顯增大，但溫度幾乎不變；且反應(yīng)30min時(shí)，反應(yīng)速率已經(jīng)較大了，再上升溫度，反應(yīng)速率增大有限，可知反應(yīng)溶液溫度上升不是使反應(yīng)速率增大的主要因素。(5)探討化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)物硝酸銅對(duì)反應(yīng)速率的影響，試驗(yàn)1作為比照試驗(yàn)，故試驗(yàn)1中銅片的質(zhì)量、硝酸的體積應(yīng)當(dāng)與試驗(yàn)2、3中完全一樣，硝酸銅的質(zhì)量是0。(6)試驗(yàn)1、2、3的反應(yīng)速率并無(wú)明顯改變，說(shuō)明硝酸銅沒(méi)有催化作用；就須要探討另一種產(chǎn)物NO對(duì)反應(yīng)速率是否有影響。答案：(1)利用生成的CO2將整個(gè)裝置內(nèi)的空氣趕盡，避開(kāi)NO和O2反應(yīng)生成NO2對(duì)氣體產(chǎn)物的視察產(chǎn)生干擾(2)3Cu＋8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O(3)溶液突顯紅色溶液突顯明顯棕色(4)反應(yīng)溶液溫度上升不是使反應(yīng)速率增大的主要因素(5)5200(6)探討NO對(duì)反應(yīng)速率的影響11．(2024·淄博摸底)某銅礦石的主要成分是Cu2O，還含有少量的Al2O3、Fe2O3和SiO2。某工廠利用此礦石煉制精銅的工藝流程如圖所示(已知：Cu2O＋2H＋=Cu＋Cu2＋＋H2O)。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)濾液A中鐵元素的存在形式為_(kāi)_______(填離子符號(hào))，生成該離子的離子方程式為_(kāi)____________________________________________________________________________________________，檢驗(yàn)存在該離子的試劑為_(kāi)_______(填試劑名稱)。(2)混合物B的成分有________________________。(3)將Na2CO3溶液滴入肯定量的CuCl2溶液中，得到氯化鈉、二氧化碳和一種綠色的不溶于水的鹽(不含結(jié)晶水)，該鹽受熱分解產(chǎn)生三種氧化物，則該鹽的化學(xué)式是__________________________。解析：(1)依據(jù)Fe2O3＋6H＋=2Fe3＋＋3H2O、Cu2O＋2H＋=Cu＋Cu2＋＋H2O、2Fe3＋＋Cu=2Fe2＋＋Cu2＋，且銅礦石的主要成分為Cu2O，而Fe2O3是少量的，可知濾液A中鐵元素的存在形式為Fe2＋。檢驗(yàn)Fe2＋，可以用鐵氰化鉀溶液(或氯水和KSCN溶液或雙氧水和KSCN溶液)。(2)SiO2與鹽酸不反應(yīng)，因?yàn)榛旌衔锟煞謩e出粗Cu，可知混合物B的成分為SiO2和Cu。(3)由題中信息知綠色的不溶于水的鹽為Cu2(OH)2CO3[或Cu(OH)2·CuCO3]。答案：(1)Fe2＋2Fe3＋＋Cu=2Fe2＋＋Cu2＋鐵氰化鉀溶液(或氯水和KSCN溶液或雙氧水和KSCN溶液或其他合理答案)(2)SiO2、Cu(3)Cu2(OH)2CO3[或Cu(OH)2·CuCO3]12．(2024·洛陽(yáng)模擬)用輝銅礦(主要成分為Cu2S，含少量Fe2O3、SiO2等雜質(zhì))制備難溶于水的堿式碳酸銅的流程如圖所示。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)下列措施是為了加快浸取速率，其中無(wú)法達(dá)到目的的是________(填字母)。A．延長(zhǎng)浸取時(shí)間 B．將輝銅礦粉碎C．充分?jǐn)嚢?D．適當(dāng)增加硫酸濃度(2)濾渣Ⅰ中的主要成分是MnO2、S、SiO2，請(qǐng)寫(xiě)出“浸取”反應(yīng)中生成S的離子方程式