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2022届高考化学一轮复习 课后限时集训10 金属材料 铜与常见过渡金属新人教版

2022届高考化学一轮复习 课后限时集训10 金属材料 铜与常见过渡金属新人教版

年级：
姓名：

- 9 -

课后限时集训(十)
(建议用时：40分钟)

1．(2020·豫北豫南联考)《天工开物》中记载：凡铜供世用，出山与出炉只有亦铜。以炉甘石或倭铅参合，转色为黄铜，以砒霜等药制炼为白铜，矾、硝等药制炼为青铜。其中涉及的物质中熔点最高的是(　　)
A．青铜 B．黄铜 C．赤铜 D．白铜
C　[青铜(Cu—Sn合金)，黄铜(Cu—Zn合金)，赤铜为纯铜，白铜(Cu—Ni合金)，纯铜比合金铜熔点高。]
2．明代《天工开物》记载“火法”冶炼锌：“炉甘石十斤，装载入一泥罐内……然后逐层用煤炭饼垫盛，其底铺薪，发火煅红……冷定，毁罐取出……即倭铅也”(注：炉甘石的主要成分为碳酸锌，泥罐中掺有煤炭)。下列说法不正确的是(　　)
A．倭铅是指金属锌和铅的混合物
B．煤炭中起作用的主要成分是C
C．冶炼Zn的过程中发生氧化还原反应
D．该冶炼锌的方法属于热还原法
A　[A项，由题意可知，倭铅是指金属锌，不是混合物；B项，反应中C作还原剂，则煤炭中起作用的主要成分是C；C项，碳酸锌与碳在高温下反应生成锌和一氧化碳，发生氧化还原反应；D项，该反应是利用碳还原碳酸锌生成锌单质，属于热还原法。]
3．(2020·通州区模拟)向铜屑、稀盐酸和铁盐的混合溶液中持续通入空气可制备氯化铜。其反应过程如图所示。下列说法错误的是(　　)

A．Fe3＋对该反应有催化作用
B．该过程中的Fe3＋可由Fe(NO3)3提供
C．可用K3[Fe(CN)6]溶液区分Fe2＋与Fe3＋
D．制备CuCl2的总反应为2Cu＋O2＋4HCl===2CuCl2＋2H2O
B　[依据题图可知，Cu与Fe3＋反应生成Fe2＋和Cu2＋，Fe2＋与O2、HCl反应生成Fe3＋与H2O，所以Fe3＋作催化剂，故A正确；Fe(NO3)3溶液为强酸弱碱盐，NO酸性环境下能够氧化Cu，本身被还原为NO，NO会引起空气污染，故B错误；K3[Fe(CN)6]溶液遇到Fe2＋反应生成蓝色沉淀，所以可以用K3[Fe(CN)6]溶液区分Fe3＋与Fe2＋，故C正确；依据题图可知，Cu与Fe3＋反应生成Fe2＋和Cu2＋，Fe2＋与O2、HCl反应生成Fe3＋和H2O，将两步反应联立得2Cu＋O2＋4HCl===2CuCl2＋2H2O，故D正确。]
4．如图是物质间发生化学反应的颜色变化，其中物质a、b、c、d对应的物质正确的是(　　)

选项
物质a
物质b
物质c
物质d
A
Cu2(OH)2CO3
Ba(OH)2
Fe(OH)3
酚酞溶液
B
CuO
NaAlO2
Fe2O3
紫色石蕊溶液
C
CuO
BaCl2
FeO
酚酞溶液
D
Cu(OH)2
Ba(NO3)2
FeO
紫色石蕊溶液
D　[稀硫酸与Fe(OH)3反应得到的Fe2(SO4)3溶液呈黄色，稀硫酸遇酚酞溶液不变色，A、C项错误；稀硫酸与Fe2O3反应得到的Fe2(SO4)3溶液呈黄色，B项错误；稀硫酸与Cu(OH)2反应得到的CuSO4溶液呈蓝色，稀硫酸与Ba(NO3)2反应得到的BaSO4是白色沉淀，稀硫酸与FeO反应得到的FeSO4溶液呈浅绿色，稀硫酸遇紫色石蕊溶液变红，D项正确。]
5．镁铝合金质优体轻，又不易锈蚀，被大量用于航空工业、造船工业、日用化工等领域。下列关于镁铝合金性质的叙述中，正确的是 (　　)
A．此合金的熔点比镁和铝的熔点都高
B．此合金能全部溶解于稀盐酸中
C．此合金能全部溶解于氢氧化钠溶液中
D．此合金的硬度比镁和铝的硬度都小
B　[镁和铝都可以与盐酸反应，故镁铝合金能全部溶解于稀盐酸中。]
6．某同学利用下列实验探究金属铝与铜盐溶液的反应。下列说法正确的是(　　)

A．由实验1可以得出结论：金属铝的活泼性弱于金属铜
B．实验2中生成红色物质的离子方程式为Al＋Cu2＋===Al3＋＋Cu
C．溶液中阴离子种类不同是导致实验1、2出现不同现象的原因
D．由上述实验可推知：用砂纸打磨后的铝片分别与H＋浓度均为0.2 mol·L－1的盐酸和硫酸溶液反应，后者更剧烈
C　[A项，Al比Cu活泼，错误；B项，离子方程式电荷不守恒，错误；C项，比较实验1、实验2可知二者的不同之处为二者中分别含有SO、Cl－，故二者现象不同是由于二者所含阴离子种类不同，正确；D项，由C项可知SO能使反应速率变慢，故Al与盐酸反应剧烈，错误。]
7．(2020·长沙长郡中学一模)实验室利用废弃旧电池的铜帽(Zn、Cu总含量约为99%)回收Cu并制备ZnO的部分实验过程如图所示：

下列叙述错误的是 (　　)
A．合理处理废弃旧电池的铜帽既有利于节约资源，又有利于保护环境
B．“溶解”操作中可用酸性条件下不断鼓入O2代替H2O2
C．加入锌粉反应的离子为Cu2＋
D．“过滤”操作后直接将溶液蒸发结晶、高温灼烧得到ZnO
D　[过滤后所得溶液中含有Na2SO4等溶质，蒸发结晶得到的晶体不是Zn(OH)2，是ZnSO4和Na2SO4的混合物，不能得到纯净的ZnO，D项错误。]
8．(2020·荆州模拟)某同学对Cu的常见化合物的性质进行实验探究，探究的问题和过程如下：
(1)为探究不同价态铜的稳定性，进行如下实验：
①将CuO粉末加热至1 000 ℃以上完全分解成红色的Cu2O粉末，该实验说明：在高温条件下，＋1价Cu比＋2价Cu更 (填“稳定”或“不稳定”)。
②向Cu2O中加适量稀硫酸，得到蓝色溶液和一种红色固体，该反应的离子方程式为 ，由此可知，在酸性溶液中，＋1价Cu比＋2价Cu更 (填“稳定”或“不稳定”)。
③向Cu2O中加适量稀硝酸，反应的离子方程式为
。
(2)为了探究氨气能否和氢气一样还原CuO，他根据所提供的下列装置进行实验(夹持装置未画)，装置A产生氨气，按气流方向连接各仪器接口，顺序为a→ → → → → → →h。

①实验结束后，装置B中固体由黑色变为红色，装置E中收集到无色无味的气体，在空气中无颜色变化，点燃的镁条可以在其中燃烧，则B装置中发生反应的化学方程式为
。
②装置C中的球形装置的作用是 。
[答案]　(1)①稳定　②Cu2O＋2H＋===Cu2＋＋Cu＋H2O　不稳定
③3Cu2O＋14H＋＋2NO===6Cu2＋＋2NO↑＋7H2O
(2)g　f　b　c　d　e(bc可互换)
①3CuO＋2NH33Cu＋N2＋3H2O　②防倒吸

9．某同学通过如下流程制备氧化亚铜：

已知：CuCl难溶于水和稀硫酸；Cu2O＋2H＋===Cu2＋＋Cu＋H2O
下列说法不正确的是 (　　)
A．步骤②中的SO2可用Na2SO3替换
B．步骤③中为防止CuCl被氧化，可用SO2水溶液洗涤
C．步骤④发生反应的离子方程式为2CuCl＋2OH－Cu2O＋2Cl－＋H2O
D．如果Cu2O试样中混有CuCl和CuO杂质，用足量稀硫酸与Cu2O试样充分反应，根据反应前、后固体质量可计算试样纯度
D　[试样用足量稀硫酸溶解后，得到的固体中有CuCl和Cu，无法计算其中Cu的质量，故无法计算试样纯度。]
10．(2019·全国卷Ⅲ)高纯硫酸锰作为合成镍钴锰三元正极材料的原料，工业上可由天然二氧化锰粉与硫化锰矿(还含Fe、Al、Mg、Zn、Ni、Si等元素)制备，工艺如下图所示。回答下列问题：

相关金属离子[c0(Mn＋)＝0.1 mol·L－1]形成氢氧化物沉淀的pH范围如下：

金属离子
Mn2＋
Fe2＋
Fe3＋
Al3＋
Mg2＋
Zn2＋
Ni2＋
开始沉淀的pH
8.1
6.3
1.5
3.4
8.9
6.2
6.9
沉淀完全的pH
10.1
8.3
2.8
4.7
10.9
8.2
8.9
(1)“滤渣1”含有S和 ；写出“溶浸”中二氧化锰与硫化锰反应的化学方程式：
。
(2)“氧化”中添加适量的MnO2的作用是 。
(3)“调pH”除铁和铝，溶液的pH范围应调节为 ～6之间。
(4)“除杂1”的目的是除去Zn2＋和Ni2＋，“滤渣3”的主要成分是 。
(5)“除杂2”的目的是生成MgF2沉淀除去Mg2＋。若溶液酸度过高，Mg2＋沉淀不完全，原因是
。
(6)写出“沉锰”的离子方程式：
。
(7)层状镍钴锰三元材料可作为锂离子电池正极材料，其化学式为LiNixCoyMnzO2，其中Ni、Co、Mn的化合价分别为＋2、＋3、＋4。当x＝y＝时，z＝ 。
[解析]　(1)硫化锰矿及二氧化锰粉末中加入硫酸后，发生氧化还原反应：MnO2＋MnS＋2H2SO4===2MnSO4＋S＋2H2O，故滤渣1的主要成分为S和SiO2(不溶性硅酸盐)。
(2)Fe2＋沉淀完全时，Mn2＋已经开始沉淀，故加入MnO2是为了将溶液中的Fe2＋氧化为Fe3＋，便于除去。
(3)除去Fe3＋及Al3＋，应使二者沉淀完全，故pH应大于4.7。
(4)锌和镍的硫化物都难溶于水，故“滤渣3”的主要成分为ZnS、NiS。
(5)“除杂1”步骤结束后，杂质金属阳离子只有Mg2＋，加入MnF2形成MgF2沉淀而除去Mg2＋，若溶液酸度过高，H＋浓度偏大，则F－与H＋结合形成HF，使MgF2沉淀溶解平衡正向移动而重新溶解。
(6)“沉锰”时加入NH4HCO3发生反应：Mn2＋＋2HCO===MnCO3↓＋CO2↑＋H2O。
(7)根据化合物中各元素化合价代数和为0的原则，求得z＝。
[答案]　(1)SiO2(不溶性硅酸盐)　MnO2＋MnS＋2H2SO4===2MnSO4＋S＋2H2O　(2)将Fe2＋氧化为Fe3＋　(3)4.7　(4)NiS和ZnS　(5)F－与H＋结合形成弱电解质HF，MgF2Mg2＋＋2F－平衡向右移动　(6)Mn2＋＋2HCO===MnCO3↓＋CO2↑＋H2O
(7)
11．(2020·开封模拟)钠离子电池由于成本低、资源丰富，成为取代锂离子电池在大规模储能领域应用的理想选择。作为钠离子电池的正极材料之一，束状碳包覆K3V2(PO4)3纳米线电极材料成为关注焦点之一。其制备工艺流程如图：

【资料】
①石煤的主要成分为V2O3，含有Al2O3、CaO、Fe2O3等杂质。
②＋5价钒在溶液中的主要存在形式与溶液pH的关系如下表。
pH
4～6
6～8
主要离子
VO
VO
(1)K3V2(PO4)3中V的化合价为 。
(2)焙烧时，向石煤中加生石灰，将V2O3转化为Ca(VO3)2。焙烧过程中主要反应的化学方程式为
。
(3)加入的草酸晶体是过量的，其中只有的草酸为还原剂，将VO还原成VO2＋，的草酸以C2O的形式存在，此过程中反应的离子方程式为
。
(4)“氩气中煅烧”时，氩气的作用是 。
(5)某工厂利用上述工艺流程，用10 t石煤生产束状碳包覆K3V2(PO4)3纳米线0.8064 t，若整个过程中钒的总回收率为80%，则石煤中钒元素的质量分数为 。
[解析]　石煤的主要成分为V2O3，含有Al2O3、CaO、Fe2O3等杂质，在空气中焙烧，生成Ca(VO3)2，固体进行酸浸，生成Fe3＋、Al3＋、Ca2＋、VO等，加入萃取剂将含VO的物质萃取，然后进行反萃取操作将含VO的物质提纯，向所得溶液中加入沉淀剂生成NH4VO3，NH4VO3与KOH、H3PO4反应后得到棕红色透明含VO溶液，然后向溶液中加入过量草酸晶体发生氧化还原反应，将VO还原成VO2＋，然后进行干燥，将固体在氩气中煅烧制备束状碳包覆K3V2(PO4)3纳米线。
(3)只有的草酸为还原剂，草酸被氧化为CO2，并将VO还原成VO2＋，的草酸以C2O的形式存在，根据氧化还原转移电子守恒、电荷守恒以及原子守恒可知该离子反应方程式为：2H＋＋2VO＋3H2C2O4·2H2O===2VO2＋＋2C2O＋2CO2↑＋10H2O。
(5)根据V元素守恒可得
＝，ω＝2.04%。
[答案]　(1)＋3　(2)CaO＋O2＋V2O3Ca(VO3)2
(3)2H＋＋2VO＋3H2C2O4·2H2O===2VO2＋＋2C2O＋2CO2↑＋10H2O
(4)防止K2V2(PO4)3被氧化　(5)2.04%