第十二周 用途广泛的金属材料选题、解析新.doc

第12周 用途广泛的金属材料
1、以色列科学家发现准晶体独享2011年诺贝尔化学奖。已知的准晶体都是金属互化物。有关准晶体的组成与结构的规律仍在研究之中。人们发现组成为铝－铜－铁－铬的准晶体具有低摩擦系数、高硬度、低表面能以及低传热性，正被开发为炒菜锅的镀层；Al65Cu23Fe12十分耐磨，被开发为高温电弧喷嘴的镀层。有关这种拟晶的说法中一定错误的是(　　)
A．Al65Cu23Fe12的硬度比金属Al、Cu、Fe都大
B．Al65Cu23Fe12中三种金属的化合价均可看做零
C．Al65Cu23Fe12不可用做长期浸泡在海水中的材料
D．1 mol Al65Cu23Fe12溶于过量的稀盐酸时共失去277 mol电子
答案：C
试题来源：自选
知识点：0305003008001 常见的金属材料及其应用
难度：难
解题分析：
【思路分析】
题目中说：拟晶具有合金的某些优良物理性能，可以把拟晶视为一种合金。
【解答过程】
A.正确，Al65Cu23Fe12的硬度大于金属铁。
B.正确， Al65Cu23Fe12中三种金属的化合价都为0。
C.错误，Al65Cu23Fe12长期浸泡在海水中会被腐蚀。
D.正确，是3*65+2*23+3*12=277mol电子。
【拓展提升】
合金的特点要优于单纯的一种金属，所以具有很大的发展潜力。在解答这类题目时，一定要注意题中所叙述的条件。通过在题目中找寻有价值的讯息，再通过已有的知识储备解题。如在计算电子转移的数目、比较合金与单纯金属的硬度等等。
2、有Al、CuO、Fe2O3组成的混合物共10.0 g，放入500 mL某浓度的盐酸中，混合物完全溶解，当再加入250 mL 2.00 mol·L-1的NaOH溶液时，得到的沉淀最多。上述盐酸的浓度为（ ）
A.1.00 mol·L-1 B.0.500 mol·L-1
C.2.00 mol·L-1 D.3.00 mol·L-1
答案：A
试题来源：自选+改编
知识点：0305003008001001 常见合金的性质及其用途
难度：难
解题分析：
【思路分析】
混合物种加入盐酸后，金属铝、氧化铜、氧化铝都会溶解，再向溶液中加入碱后，会产生沉淀，当沉淀量最大时，钠离子与氯离子结合产生氯化钠，即他们的物质的量相等。
【解答过程】
以Al为例：2Al + 6HCl == 2AlCl3 + 3H2，2AlCl3 + 6NaOH == 2 Al(OH)3 + 6NaCl
沉淀最大值：消耗的n(HCl) == n(NaOH) == 2.0mol/L * 0.250L == 0.5mol
C(HCl) == 0.5mol / 0.5L ==1mol/L
【拓展提升】
解答此类题目时，一定要注意分析题目中物质的转化关系，应用一些简便算法，可以起到事半功倍的效果。同时也要考虑到铝、氧化铝、氢氧化铝的两性，高考中对两性的考察非常普遍，要注意对方程式的熟练书写。
3、某合金(仅含铜、铁)中铜和铁的物质的量之和为ymol，其中Cu的物质的量分数为a ，将其全部投入100mLbmol·L－1的硝酸溶液中，加热使其充分反应(假设NO是唯一的还原产物)。当溶液中金属离子只有Fe3＋、Cu2＋时，则a与b的关系为：C
A．b≥40y(2－) B．b≥80y(2－)
C．b≥40y(1－) D．b≥80y(1－)
答案：C
试题来源：自选
知识点：0305003008001001 常见合金的性质及其用途
难度：难
解题分析：
【思路分析】
因为溶液只有Fe3+、Cu2+，由于Fe3+的氧化性不可能存在铜、铁过量的情况,那么硝酸的量肯定是过量或者刚好完全反应
【解答过程】
3Cu+8HNO3=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
3 8
ay 8ay/3
Fe + 4HNO3=Fe(NO3)3+NO↑+2H2O
1 4
y(1-a) 4y(1-a)
所以有0.05b≥8ay/3+4y(1-a)
解得b≥80y（1-a/3）
【拓展提升】
铁、铜与硝酸反应，是考试中的热点、难点，在解答这类题目中时，存在铁少量、过量与硝酸不同浓度时，不同的产物问题，在审题过程中，一定要注意铁的量，以及硝酸的浓、稀的问题。当不能确定硝酸的还原产物时，也许存在一些简便算法，比如物质的量守恒，因为无论产生NO、NO2，都只含有一个N 原子。
4、a mol FeS与b mol FeO投入到VL、c mol/L的硝酸溶液中充分反应，产生NO气体，所得澄清溶液成分可看作是Fe(NO3)3、H2SO4的混合液，则反应中未被还原的硝酸可能为
（ ）
①(a+b)×63g ②(a+b)×189g ③(a+b)mol ④Vc-(9a+b)/3mol
A．①④ B．②③ C．①③ D．②④
答案：D
试题来源：自选
知识点：0305003008002 金属资源的保护
难度：中
解题分析：
【思路分析】
铁在与酸反应时，如过量铁与稀硝酸反应，产生硝酸亚铁与一氧化氮，方程式为8HNO3(稀)+3Fe（过量）===3Fe(NO3)2+2NO↑+4H2O
则未被还原的硝酸占6摩尔。本题中要判断的为未被还原的硝酸的物质的量。因为所得澄清溶液成分看作是硝酸铁和硫酸的混合液 没有反应的硝酸根全部都形成 硝酸铁了
【解答过程】
因为所得澄清溶液成分可看作是硝酸铁和硫酸的混合液，没有反应的硝酸根全部都形成硝酸铁了，则铁的物质的量是（a+b）mol。所以硝酸根就是 3（a+b）mol硫酸提供氢离子，所以相当于没有参加的反应的硝酸就是 3（a+b）mol质量就是②
判断④是应用的是电子守恒，一个二价的铁到三价的需要失去一个电子，一个负二价的硫转换成硫酸失去电子个数是 8 个。所以依照题意a mol FeS与b mol FeO 失去的电子总数是（a + 8a ）+ b mol，这些电子全部是硝酸还原变成 NO， 一个硝酸换成一个NO需要得到3个电子，所以还原的硝酸是 （9a+b）/3反之没有被还原的就是④。
所以答案为D
【拓展提升】
解答铁与硝酸的题目，最常用的方法为电子守恒，当题目中条件众多，产物比较的量比较难判断，而且又难以确定产物的成分，可以应用电子守恒的方法，取得事半功倍的效果。因为在铁与硝酸反应时，要考虑铁是否过量，硝酸的浓、稀及还原产物是NO2还是NO。
5、将15.6 g Na2O2和5.4 g Al同时放入一定量的水中，充分反应后得到200 mL溶液，再向该溶液中缓慢通入标准状况下的HCl气体6.72 L，若反应过程中溶液的体积保持不变，则(　　)
A．反应过程中得到6.72 L的气体(标况)
B．最终得到的溶液中c(Na＋)＝c(Cl－)＋c(OH－)
C．最终得到7.8 g的沉淀
D．最终得到的溶液中c(NaCl)＝0.15 mol/L
答案：C
试题来源：自选
知识点：
难度：难
解题分析：
【思路分析】
本题中，加入的过氧化钠首先与水反应产生氢氧化钠，然后铝溶于产生的氢氧化钠中，产生偏铝酸钠，当再向溶液中通入氯化氢气体时，产生沉淀。
【解答过程】
(1)n(Na2O2)==15.6/78 ==0.2mol
n(Al)==5.4/27==0.2mol
n(HCl)==6.72/22.4==0.3mol
(2)2Na2O2 + 2Al + 3H2O == 2NaAlO2 + 2NaOH + O2 + 3H2
----0.2----0.2-------------0.2-----0.2----0.1---0.3mol
(3)NaOH + HCl == NaCl + H2O
---0.2----0.2----0.2mol
(4)NaAlO2 + HCl + H2O == Al(OH)3 + NaCl
----0.1-----0.1-----------0.1-------0.1mol
(5)A.---0.1molO2+0.3molH2-------不对！
B.---c(Na+)=c(Cl-)--------------不对！
C.0.1molAl(OH)3---7.8g----------对！
D.c(NaCl)=0.3/0.2 ==1.5mol/L----对！
【拓展提升】
此类题目在去解答时，一定要注意所加物质的物质的量的关系，是恰好将溶液中的离子转化为沉淀，还是所加物质过量将其溶解。在计算产生的气体的体积时，要同时考虑到过氧化钠与水反应产生的氧气，也要考虑到铝与氢氧化钠溶液产生的氢气的体积，这在计算时是容易被人忽视的。
6、工业上制备氯化铜时，是将浓盐酸用蒸气加热至80℃左右，慢慢加入粗制氧化铜粉末(含杂质氧化亚铁)，充分搅拌，使之溶解，反应如下：
CuO＋2HCl===CuCl2＋H2O
FeO＋2HCl===FeCl2＋H2O
已知：pH≥9.6时，Fe2＋以Fe(OH)2形式完全沉淀；pH≥6.4时，Cu2＋以Cu(OH)2的形式完全沉淀；pH在3～4时，Fe3＋以Fe(OH)3的形式完全沉淀．除去溶液中的Fe2＋，可以采用的方法是 (　　)
A．直接加碱，调整溶液pH≥9.6
B．加纯铜粉，将Fe2＋还原出来
C．先将Fe2＋氧化成Fe3＋，再调整pH在3～4
D．通入硫化氢，使Fe2＋直接沉淀
答案：C
知识点：0305003008003 废旧金属的回收利用
难度：难
解题分析：
【思路分析】
向含亚铁离子、铜离子溶液中加入碱，会产生沉淀，通过调节溶液的pH值使两种离子先后沉淀，本题中通过调节溶液的pH值，来分别沉淀两种离子。
【解答过程】
根据题给信息知．Fe2＋、Cu2＋、Fe3＋三种离子在溶液中以氢氧化物形式沉淀的pH不同，要制备CuCl2且除去其中的Fe2＋，若直接通过调整溶液的pH使Fe(OH)2生成，需pH≥9.6，此时对于Cu2＋来说已在pH≥6.4时就成为Cu(OH)2，Fe(OH)2、Cu(OH)2混在一起难以分离，应当先将Fe2＋氧化成Fe3＋后，再将pH调至3～4之间将Fe(OH)3沉淀出来，此时Cu2＋并不沉淀，C选项符合题意．
【拓展提升】
在解答此类题目时，一定要注意题目中所给的条件，在哪个pH值范围内来沉淀哪种离子。采取化学方法除去杂质的原则，一般是加入一种试剂除去一种离子，那么如果加入一种试剂沉淀了两种离子怎么办，只能通过分步沉淀的方法实现。
7