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基础课时4 铜及其化合物 金属材料
(时间：45分钟)
一、选择题(每小题仅有一个选项符合题意)
1.“东方之冠”的主体结构是用国产Q460钢制成的。下列有关Q460钢的说法可能不正确的是]
( )。
A．硬度比纯铁大
B．性能优于一般钢
C．熔点比纯铁高
D．属于合金
解析 合金的硬度比其组分金属的大，熔点比其组分金属的低，故选C。
答案 C
2．金属材料在日常生活以及生产中有着广泛的应用。下列关于金属的一些说法不正确的是
( )。
A．合金的性质与其成分金属的性质不完全相同
B．工业上金属Mg、Cu都是用热还原法制得的
C．金属冶炼的本质是金属阳离子得到电子变成金属原子
D．越活泼的金属越难冶炼
解析 合金的化学性质与成分金属的化学性质相像，物理性质略有不同，A正确；Mg在工业上用电解法冶炼，Cu用热还原法冶炼，B错误；金属冶炼的实质是Mn＋＋ne－===M，C正确；金属越活泼，则金属离子的氧化性越弱，越难被还原，D正确。
答案 B
3．下列关于金属的冶炼方法叙述不正确的是
( )。
金属
存在形式
冶炼方法
A
金
游离态
金子比沙子密度大，利用水洗法直接分别
B
银
化合态
银的金属性弱，用加热Ag2O的方法冶炼
C
铁
化合态
铝的金属性比铁强，可用铝热法炼铁
D
钠
化合态
钠的金属性强，一般还原剂很难将其还原出来，所以用电解饱和NaCl溶液的方法冶炼
解析 钠一般是由电解熔融NaCl的方法来制取，而电解饱和食盐水得到的是NaOH、H2和Cl2。同时留意，此题易误选C，一般认为铁是由CO还原Fe2O3制得，但在实际生活中，在铁轨焊接等方面时，是用铝热反应来制取的。
答案 D
4．某合金与铁的物理性质的比较如下表所示：
熔点/℃
密度/ g·cm－3
硬度(金刚石为10)
导电性(银为100)
某合金
2 500
3.00
7.4
2.3
铁
1 535
7.86
4.5
17
还知该合金耐腐蚀，强度大，从以上性能看，该合金不适合作
( )。
A．导线 B．门窗框 C．炉具 D．飞机外壳
解析 该合金熔点高，硬度大，密度小，B、C、D项中的应用均适合，但导电性仅为Ag的0.023倍，不适合作导线。
答案 A
5．硝酸铜是一种重要的工业产品，化学上有很多方法可以制取硝酸铜：①将铜溶于硝酸中、②先将铜与O2反应生成CuO，再溶于硝酸中、③将铜溶于N2O4的乙酸乙酯(溶剂，不参与反应)溶液中生成硝酸铜和一氧化氮。下列生疏或推断错误的是
( )。
A．方法③是最经济和环保的
B．方法①中，若从经济和环保的角度考虑，用稀硝酸比用浓硝酸好
C．方法②需要消耗能源，对环境不产生污染
D．方法③中N2O4既是氧化剂又是还原剂
解析 ①、③都生成污染性气体，②不生成污染性气体且HNO3全部转化为Cu(NO3)2。
答案 A
6．CuSO4是一种重要的化工原料，其有关制备途径及性质如下图所示。下列说法正确的是
( )。
A．相对于途径②，途径①更好地体现了绿色化学思想
B．Y可以是葡萄糖溶液
C．X可能是SO2和SO3的混合气体
D．将CuSO4溶液蒸发，利用余热蒸干，可制得胆矾晶体
解析 途径①中会产生有毒物质SO2而途径②不会，A错误；CuSO4与过量NaOH溶液反应会生成新制Cu(OH)2悬浊液，葡萄糖溶液能还原新制Cu(OH)2悬浊液生成Cu2O，B正确；CuSO4热分解过程中，铜元素价态降低，故必有化合价上升的元素，CuSO4中只有氧元素的化合价能上升，故X中必有O2，C错误；D项操作会导致开头得到的胆矾晶体失去结晶水，D错误。
答案 B
二、不定项选择题(每小题有1～2个选项符合题意)
7．氢化亚铜(CuH)是一种不稳定的物质，能在氯气中燃烧，也能与酸反应。用CuSO4溶液和“某物质”在40～50 ℃时反应可生成CuH。下列叙述中错误的是
( )。
A．“某物质”具有氧化性
B．CuH与盐酸反应可能产生H2
C．CuH与足量稀硝酸反应：CuH＋3H＋＋NO===Cu2＋＋NO↑＋2H2O
D．CuH在氯气中燃烧：CuH＋Cl2===CuCl＋HCl
解析 A项，用CuSO4溶液和“某物质”在40～50 ℃时反应可生成CuH，Cu元素的化合价由＋2价变为＋1价，则CuSO4作氧化剂，“某物质”为还原剂，表现出还原性；B项，CuH与盐酸发生氧化还原反应：2CuH＋4HCl===2CuCl2＋3H2↑；C项，HNO3具有强氧化性，与CuH反应时，＋1价Cu、－1价H均被氧化成最高价态；D项，Cl2具有强氧化性，CuH具有强还原性，二者反应会生成CuCl2和HCl。
答案 AD
8．某同学设计了如下试验测量m g铜银合金样品中铜的质量分数：
下列说法中不正确的是
( )。
A．合金的熔点比其成分金属高，通常比成分金属具有更优良的金属特性
B．铜银都能与稀硝酸反应，收集到的V L气体可能全为NO
C．操作Ⅰ是过滤，操作Ⅱ是洗涤，操作Ⅲ应是烘干
D．依据反应收集到的气体体积可以计算铜和银的质量分数
解析 解答本题要留意以下两点：(1)没有告知硝酸的浓度，合金与硝酸反应放出的气体中可能含有NO2；(2)W g固体应当是干燥纯洁的AgCl，由此确定三步操作。
答案 AD
9．已知酸性条件下有如下反应：2Cu＋Cu2＋＋Cu。由于反应温度不同，用氢气还原氧化铜时，可能产生Cu或Cu2O，两者都是红色固体。一同学对某次用氢气还原氧化铜试验所得的红色固体产物做了验证，试验操作和试验现象记录如下：
加入试剂
稀硫酸
浓硫酸、加热
稀硝酸
浓硝酸
试验现象
红色固体和蓝色溶液
无色气体和蓝色溶液
无色气体和蓝色溶液
红棕色气体和蓝色溶液
由此推出本次氢气还原氧化铜试验的产物是
( )。
A．Cu
B．Cu2O
C．确定有Cu，可能有Cu2O
D．确定有Cu2O，可能有Cu
解析 H2还原CuO生成红色固体，可能是Cu和Cu2O中的一种或两种，产物中加入稀H2SO4溶液变蓝和得到红色固体，证明产物中含Cu2O，在酸性条件下2Cu＋Cu2＋＋Cu，故不能证明产物中是否含有Cu。
答案 D
10．(2022·衡水二模)部分氧化的FeCu合金样品(氧化产物为Fe2O3、CuO)共5.76 g，经如下处理：
下列说法正确的是
( )。
A．滤液A中的阳离子为Fe2＋、Fe3＋、H＋
B．样品中Fe元素的质量为2.24 g
C．样品中CuO的质量为4.0 g
D．V＝896 mL
解析 依据题意，3.2 g滤渣确定是铜，而铜与Fe3＋不共存，故A中无Fe3＋则A项错误；最终的3.2 g固体为Fe2O3，其中Fe元素的质量为2.24 g，B项正确；样品中Cu元素和O元素共5.76 g－2.24 g＝3.52 g，则C项错误；2.24 g Fe元素不行能全是单质，故标准状况下生成的H2的体积小于896 mL，D项错误。
答案 B
三、填空题
11．工业上以废铜为原料经一系列化学反应可生产氯化亚铜(CuCl)，其工艺流程如下图所示：
试回答下列问题：
(1)工业生产Cl2时，尾气常用石灰乳吸取，而不用烧碱溶液吸取的缘由是___________________________________。
(2)还原过程中的产物为Na[CuCl2]，试写出反应的化学方程式_______________________________。
制备过程中当氯化完成后必需经还原过程再制得CuCl，为什么不用一步法制得CuCl?
(已知Cu2＋＋Cu＋2Cl－===2CuCl)
________________________________________。
(3)还原过程中加入少量盐酸的作用是________________________，加入过量NaCl的缘由是_______________。
(4)合成结束后所得产品用酒精淋洗的目的是________________。
(5)试验室中在CuCl2热溶液中通入SO2气体也可制备白色的CuCl沉淀，试写出该反应的离子方程式
_________________。
解析 (1)主要从原料经济性的角度来回答。(2)产物Na[CuCl2]中Cu元素的化合价为＋1价，因此还原过程发生的是归中反应。(3)主要考查盐类水解和化学平衡学问。(4)产品用酒精洗涤，是由于酒精沸点低，易挥发，产品易晾干，可防止CuCl被空气氧化。(5)反应中CuCl2被还原为CuCl，则SO2被氧化为H2SO4。
答案 (1)石灰乳来源丰富，成本低
(2)CuCl2＋2NaCl＋Cu===2Na[CuCl2] CuCl沉淀沉积Cu表面阻碍反应的进行
(3)防止Cu2＋水解 增大NaCl的浓度有利于生成更多Na[CuCl2]，提高产率
(4)使CuCl尽快干燥，防止其被空气氧化
(5)2Cu2＋＋2Cl－＋SO2＋2H2O2CuCl↓＋4H＋＋SO
12．(2021·重庆化学，8)合金是建筑航空母舰的主体材料。
(1)航母升降机可由铝合金制造。
①铝元素在周期表中的位置为_________________________，
工业炼铝的原料由铝土矿提取而得，提取过程中通入的气体为________。
②Al－Mg合金焊接前用NaOH溶液处理Al2O3膜，其化学方程式为_____________。焊接过程中使用的疼惜气为__________________(填化学式)。
(2)航母舰体材料为合金钢。
①舰体在海水中发生的电化学腐蚀主要为___________________________。
②航母用钢可由低硅生铁冶炼而成，则在炼铁过程中为降低硅含量需加入的物质为______________。
(3)航母螺旋浆主要用铜合金制造。
①80.0 g Cu－Al合金用酸完全溶解后，加入过量氨水，过滤得白色沉淀39.0 g，则合金中Cu的质量分数为________________________。
②为分析某铜合金的成分，用酸将其完全溶解后，用NaOH溶液调整pH，当pH＝3.4时开头毁灭沉淀，分别在pH为7.0、8.0时过滤沉淀。结合下图信息推断该合金中除铜外确定含有____________________。
解析 (3)①因加入过量的氨水会发生反应Cu2＋＋4NH3·H2O===[Cu(NH3)4]2＋＋4H2O，故得到的白色沉淀为Al(OH)3，物质的量为0.5 mol，据Al原子守恒可知Al的质量为13.5 g，则Cu的质量为66.5 g，Cu的质量分数约为83.1%。②由图像可知，Fe3＋在pH≈1.9时开头沉淀，在pH≈3.2时沉淀完全，依次类推。pH＝3.4时才开头毁灭沉淀，说明溶液中没有Fe3＋，则一般也无Fe2＋，由于Fe2＋在空气中会被氧化成Fe3＋，此时的沉淀为Al(OH)3；pH＝7.0时过滤出的沉淀为Al(OH)3和Cu(OH)2；pH＝8.0时过滤出的沉淀为Ni(OH)2。
答案 (1)①第三周期第ⅢA族 CO2
②Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O Ar(其他合理答案均可)
(2)①吸氧腐蚀
②CaCO3或CaO
(3)①83.1% ②Al、Ni
13．试验室用辉铜矿(主要成分为Cu2S，含少量Fe2O3、SiO2等杂质)制备碱式碳酸铜的主要试验流程如下。
(1)滤渣Ⅰ的成分为MnO2、单质S和__________(写化学式)；硫酸浸取时，Cu2S被MnO2氧化的化学方程式为____________。
(2)浸取时，Fe2O3溶于硫酸的离子方程式为___________________；争辩发觉若先除铁再浸取，浸取速率明显变慢，其可能缘由是______________。
(3)“赶氨”时，最适宜的操作方法是________。
(4)滤液Ⅱ经蒸发结晶得到的盐主要是________(写化学式)。
解析 (1)辉铜矿中含有Cu2S、Fe2O3和SiO2，加入H2SO4和MnO2后，Cu2S中＋1的Cu和－2价的S均被氧化生成Cu2＋和S，Fe2O3溶解生成Fe3＋，SiO2不溶于H2SO4，故滤渣中还含有SiO2。Cu2S在H2SO4作用下，被MnO2氧化，产物有S、CuSO4、MnSO4和H2O，Cu2S的化合价共上升4，MnO2中的Mn由＋4价降低到MnSO4中的＋2价，变化2，依据化合价升降总值相等得，Cu2S前配1，MnO2前配2，然后再依据原子守恒即可写出其反应的化学方程式。(2)Fe2O3犯难溶的氧化物，写离子方程式不行拆；由题意分析知，除铁后速率变慢，说明Fe3＋对浸取速率是有影响的，可联想到Fe3＋可能作催化剂(实际是Fe3＋可先氧化Cu2S生成Fe2＋，Fe2＋酸性条件下，再被MnO2氧化
Fe3＋)。(3)此处考查NH3具有挥发性的性质，以及[Cu(NH3)4]2＋受热分解为
Cu2＋和NH3，故接受加热的方法可将NH3从溶液中赶出。(4)分析流程图，第一步中加入了H2SO4，在整个过程中，没有除SO，阳离子Fe3＋、Mn2＋均以沉淀形式除去，Cu2＋进入主产物碱式碳酸铜中，所以滤液中应含有NH，故蒸发得到的盐为(NH4)2SO4。
答案 (1)SiO2 2MnO2＋Cu2S＋4H2SO4===2MnSO4＋2CuSO4＋S＋4H2O
(2)Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O
Fe3＋可做Cu2S被MnO2氧化的催化剂(或答：Fe2O3在浸取时起媒介作用)
(3)将溶液加热 (4)(NH4)2SO4
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