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1、2021届高考化学一轮复习 课时作业13 金属材料及金属矿物的开发利用新人教版 2021届高考化学一轮复习 课时作业13 金属材料及金属矿物的开发利用新人教版 年级： 姓名： - 10 - 金属材料及金属矿物的开发利用 1．《天工开物》中记载：凡铜供世用，出山与出炉，止有赤铜。以炉甘石或倭铅参和，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 [赤铜是纯度较高的铜，熔点比其合金高，青铜是铜锡合金，黄铜是铜锌合金，白铜是铜镍合金，C
2、项正确。] 2．下列生活用品中主要由黑色金属材料制造的是( ) A．塑钢门窗 B．不锈钢刀 C．纯铜导线 D．18K金首饰 B [冶金工业上习惯把铁、铬、锰以及它们的合金(主要指合金钢及钢铁)叫做黑色金属材料。塑钢门窗是以聚氯乙烯树脂为主要原料制造的，A项错误；不锈钢刀为铁的合金，主要由黑色金属材料制造而成，B项正确；纯铜导线为铜单质，铜属于有色金属，C项错误；18K金首饰为金的合金，属于有色金属材料，D项错误。] 3．下列应用不符合金属冶炼原理的是( ) A．焊接钢轨：Fe2O3＋2Al2Fe＋Al2O3 B．工业制铝：2Al2O3＋3C4Al＋3CO2↑ C．湿法炼
3、铜：CuSO4＋Fe===Cu＋FeSO4 D．从海水中制镁：MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑ B [利用铝热反应，可以焊接钢轨，A项符合金属冶炼原理；铝为活泼金属，工业制铝采用的是电解熔融氧化铝，B项不符合金属冶炼原理；Cu的活动性比Fe弱，可以利用Fe从CuSO4溶液中置换出Cu，C项符合金属冶炼原理；从海水中得到氯化镁，电解熔融氯化镁可以制镁，D项符合金属冶炼原理。] 4．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，…冷淀，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
4、 ( ) 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的化学方程式：ZnCO3＋2CZn＋3CO↑ D．该冶炼锌的方法属于热还原法 A [由题意可知，倭铅是指金属锌，不是混合物，故A错误；煤炭的主要成分是碳，反应中碳作还原剂，故B、C、D均正确。] 5．用铝热反应还原下列物质，制得金属各1 mol时，消耗铝最少的是( ) A．MnO2 B．Cr2O3 C．V2O5 D．Fe3O4 D [制得1 mol金属需要电子最少的消耗铝最少。A～D项制得1 mol金属需要电子的物质的量依次为4 mol、3 mol、5 mol、 mol。] 6．
5、铜在自然界多以化合态的形式存在于矿石中。常见的铜矿石有：黄铜矿(CuFeS2)、斑铜矿(Cu5FeS4)、辉铜矿(Cu2S)、孔雀石[CuCO3·Cu(OH)2]。下列说法不正确的是( ) A．可用稀盐酸除去铜器表面的铜绿 B．硫酸铜溶液可用作游泳池的消毒剂 C．工业上常采用电解法制取粗铜 D．在上述几种含铜化合物中，铜的质量分数最高的是Cu2S C [CuSO4是重金属盐，能使蛋白质变性，B项正确；工业上常用电解法精炼铜，C项不正确。] 7．(2019·吉林省实验中学模拟)工业上用洗净的废铜屑作原料来制备硝酸铜。为了节约原料和防止污染环境，最宜采用的方法是( ) A．Cu＋
6、HNO3(浓)―→Cu(NO3)2 B．Cu＋HNO3(稀)―→Cu(NO3)2 C．Cu→CuO→Cu(NO3)2 D．Cu→CuSO4→Cu(NO3)2 C [A项产生二氧化氮气体，污染环境；B项产生NO气体，污染环境；C项不产生有害气体，且节约原料；D项会生成二氧化硫气体，污染环境，且浪费原料。] 8．(2020·山东肥城升级考)实验探究Cu及其化合物的性质，操作正确且能达到目的的是 ( ) A．将铜粉和硫粉混合均匀并加热以制取CuS B．向Cu与过量浓硫酸反应后的试管中加水以观察CuSO4溶液的颜色 C．向CuSO4溶液中加入适量的NaOH，过滤洗涤并收集沉淀充分
7、灼烧以制取CuO D．在淀粉溶液中加入适量稀硫酸微热水解，再加入少量新制Cu(OH)2悬浊液并加热，产生砖红色沉淀 C [硫的氧化性较弱，只能将铜氧化为＋1价生成Cu2S，A项错误；铜与过量浓硫酸反应后稀释，应将反应后的溶液缓慢加入水中，并不断搅拌，B项错误；CuSO4与NaOH溶液反应生成Cu(OH)2沉淀，过滤、洗涤、灼烧后可得CuO，C项正确；淀粉水解后应先加NaOH溶液至溶液呈碱性，然后加入新制Cu(OH)2悬浊液并加热，才会产生砖红色沉淀，D项错误。] 9．下表中，对陈述Ⅰ、Ⅱ的正确性及其有无因果关系的判断都正确的是( ) 选项 陈述Ⅰ 陈述Ⅱ 判断 A 铜绿的主
8、要成分是碱式碳酸铜 可用稀盐酸除去铜器表面的铜绿 Ⅰ对；Ⅱ对；无 B 铜表面易形成致密的氧化膜 铜容器可以盛放浓硫酸 Ⅰ对；Ⅱ对；有 C 向硫酸铜溶液通入氨气，有深蓝色沉淀产生，过滤后灼烧滤渣，最后变成黑色固体 把铜丝放在酒精灯火焰上灼烧，铜丝表面变黑 Ⅰ对；Ⅱ对；有 D 蓝色硫酸铜晶体受热转化为白色硫酸铜粉末是物理变化 硫酸铜溶液可用作游泳池的消毒剂 Ⅰ错；Ⅱ对；无 D 10．(2019·江西重点中学联考)某学习小组以废催化剂(主要成分为SiO2、ZnO、ZnS和CuS)为原料，制备锌和铜的硫酸盐晶体。设计的实验方案如下： 下列说法正确的是( ) A
9、．步骤①中能溶于稀硫酸的是ZnO、ZnS和CuS B．步骤①、③中发生的反应均为氧化还原反应 C．步骤③涉及的离子反应可能为CuS＋H2O2＋2H＋△,Cu2＋＋S＋2H2O D．步骤②和④均采用蒸发结晶的方法获取粗晶体 C [ZnO、ZnS可与稀硫酸反应，CuS不溶于稀硫酸，A项错误；步骤①中主要发生反应ZnO＋H2SO4===ZnSO4＋H2O、ZnS＋H2SO4===ZnSO4＋H2S↑，均不是氧化还原反应，B项错误；步骤③中主要发生反应CuS＋H2O2＋H2SO4CuSO4＋S＋2H2O，离子反应为CuS＋H2O2＋2H＋Cu2＋＋S＋2H2O，C项正确；步骤②和④均采用蒸发浓
10、缩、冷却结晶法获得粗晶体，D项错误。] 11．(2019·湖南长沙长郡中学调研)部分被氧化的Fe－Cu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 B [根据题意，3.2 g滤渣一定是铜，而铜与Fe3＋不共存，则A项错误；最后的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
11、 Fe元素不可能全是单质铁，故生成的氢气的体积小于896 mL，则D项错误。] 12．下列是部分矿物资源的利用流程，有关说法不正确的是( ) A．粗铜电解精炼时，粗铜作阳极 B．生产铝、铜、高纯硅及玻璃过程中都涉及氧化还原反应 C．利用黄铜矿冶炼铜时，副产物SO2可用于生产硫酸，FeO可用作冶炼铁的原料 D．粗硅制高纯硅时，提纯四氯化硅可用多次分馏的方法 B [电解精炼铜时，用粗铜作阳极，纯铜作阴极，A正确；制备铝、铜、硅单质涉及氧化还原反应；制玻璃的主要反应是SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑和SiO2＋CaCO3CaSiO3＋CO2↑，各元素化合价未发生变化，
12、均不属于氧化还原反应，B错误；SO2可以转化成SO3，进而生成H2SO4；FeO与CO在高温下反应可生成Fe，故C正确；制备硅的过程中，利用沸点不同通过分馏可以将SiCl4从杂质中提取出来，再与H2发生置换反应得到高纯硅，D正确。] 13．某同学这样描述“铝热反应”的现象：“反应放出大量的热，并发出耀眼的光芒”，“纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中”。查阅《化学手册》知：Al、Al2O3、Fe、Fe2O3的熔点、沸点数据如表所示： 物质 Al Al2O3 Fe Fe2O3 熔点/℃ 660 2 054 1 535 1 462 沸点/℃ 2 467 2 980
13、2 750 — (1)该同学推测，铝热反应所得到的熔融物应是铁铝合金。理由是该反应放出的热量使铁熔化，而铝的熔点比铁低，此时液态的铁和铝熔合形成铁铝合金。你认为他的解释是否合理：________(填“合理”或“不合理”)。 (2)该同学设计实验证明了所得的块状熔融物中含有金属铝。该实验所用试剂是________，反应的离子方程式为 ________________________________________________________________________ ______________________________________________________
14、 (3)实验室溶解该熔融物，下列试剂中最好的是________(填字母)。 A．浓硫酸 B．稀硫酸 C．稀硝酸 D．氢氧化钠溶液 解析： (1)根据铁、铝的熔点和沸点，不难判断在一定温度下Fe、Al能熔合。 (2)根据Al与NaOH溶液反应生成H2，可证明Al的存在，故选用NaOH溶液。 (3)Fe、Al均为活泼金属，可以用稀硫酸溶解；浓硫酸在常温下使铁、铝钝化，加热时有污染性气体生成，稀硝酸与铁、铝反应有污染性气体生成，故不选A、C；氢氧化钠溶液只能溶解铝，不能溶解铁，故不选D。 答案： (1)合理 (2)NaOH溶
15、液 2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑ (3)B 14．(1)将少量铜丝放入适量的稀硫酸中，温度控制在50～60 ℃，加入H2O2，反应一段时间后可制得硫酸铜，发生反应的离子方程式为 ________________________________________________________________________。 CuSO4溶液中加入一定量的Na2SO3溶液和NaCl溶液加热，生成CuCl沉淀，写出生成CuCl的离子方程式： _________________________________________________________________
16、 ________________________________________________________________________。 (2)某小组同学在做铜与浓硫酸反应的实验时，发现铜片表面有黑色固体生成。 ①甲同学猜想：黑色固体是未来得及溶解于酸的CuO，其猜想可用化学方程式表示为Cu＋H2SO4 ________________________________________________________________________。 ②乙同学认为：黑色固体除CuO外，还可能含有Cu2S和CuS，其理由可能是________(填字母)。 a．
17、Cu2S和CuS都是黑色的 b．铜与浓硫酸在加热条件下反应，还可能放出O2 c．浓硫酸是氧化剂，铜是还原剂，Cu的化合价升高与S的化合价降低有多种可能 解析： (1)H2O2在硫酸溶液中能把铜氧化生成硫酸铜，而双氧水被还原为水，反应的离子方程式为Cu＋H2O2＋2H＋===Cu2＋＋2H2O；根据氧化还原原理，Cu2＋把SO氧化为SO，而自身被还原为Cu＋，反应的离子方程式为2Cu2＋＋2Cl－＋SO＋H2O2CuCl↓＋SO＋2H＋。(2)①浓硫酸把铜氧化为CuO，本身被还原为SO2，同时生成水，反应的化学方程式为Cu＋H2SO4CuO＋SO2↑＋H2O；②从物质的颜色判断：Cu2S和
18、CuS的颜色也是黑色的，故a项正确；Cu单质可被氧化为＋2价或＋1价铜，浓硫酸中的S元素也可被还原为多种低价态，故c项正确。 答案： (1)Cu＋H2O2＋2H＋===Cu2＋＋2H2O 2Cu2＋＋2Cl－＋SO＋H2O2CuCl↓＋SO＋2H＋ (2)①CuO＋SO2↑＋H2O ②ac 15．为研究红色固体产物的组成，进行如下实验(以下每步均充分反应)： 已知：Cu2O[Cu(NH3)4]＋(无色)[Cu(NH3)4]2＋(蓝色)。 (1)摇动锥形瓶ⅰ的目的是 ________________________________________________________
19、 (2)锥形瓶ⅱ中固体完全溶解得深蓝色溶液的离子方程式为 ________________________________________________________________________。 (3)将容量瓶ⅱ中的溶液稀释100倍后，溶液的颜色与容量瓶ⅰ相近。由此可知固体产物的组成及物质的量之比约__________。 解析： (1)由题给信息“Cu2O溶于浓氨水生成无色的[Cu(NH3)4]＋，[Cu(NH3)4]＋在空气中被氧化为蓝色的[Cu(NH3)4]2＋”，可知摇动锥形瓶的目的是为了使溶液充分接触空气。 (2)ⅱ中剩余固体为Cu，
20、加浓氨水并摇动锥形瓶，最终生成蓝色的[Cu(NH3)4]2＋，Cu元素的化合价升高，说明被空气中的O2氧化，反应物为Cu、O2、NH3·H2O，生成物有[Cu(NH3)4]2＋，根据电子守恒配平有：2Cu＋O2＋NH3·H2O―→2[Cu(NH3)4]2＋，后有4个正电荷，由于溶液呈碱性(氨水)，利用OH－平衡电荷有：2Cu＋O2＋NH3·H2O―→2[Cu(NH3)4]2＋＋4OH－，最后根据原子守恒配平即可。 (3)说明容量瓶ⅱ中[Cu(NH3)4]2＋的浓度是ⅰ中的100倍，容量瓶ⅰ中铜元素来自于Cu2O，容量瓶ⅱ中铜元素来自于Cu，则n(Cu2O)∶n(Cu)＝1∶200。 答案：
21、 (1)使溶液与空气中O2充分接触 (2)2Cu＋O2＋8NH3·H2O===2[Cu(NH3)4]2＋＋4OH－＋6H2O (3)n(Cu2O)∶n(Cu)＝1∶200 16．(2019·重庆一调)氯化亚铜(CuCl)广泛应用于化工和印染等行业。以硫化铜精矿为原料生产CuCl的工艺过程如下： 已知：①CuCl难溶于乙醇和水，可溶于氯离子浓度较大的体系 ②CuCl在潮湿空气中易氧化，在热水中易水解 Ⅰ.制海绵铜 (1)经测定氧化酸浸过程中有单质S生成，写出此过程中的化学方程式 __________________________________________________
22、 ________________________________________________________________________。 Ⅱ.制CuCl (2)熔融态的CuCl导电性极差，则CuCl属于________(填“离子”或“共价”)化合物；CuCl固体应________保存。 (3)步骤①中溶解温度应控制在60～70 ℃，原因是 ________________________________________________________________________ ______________________
23、 (4)写出步骤③中主要反应的离子方程式 ________________________________________________________________________； 步骤③中如果先加NH4Cl再加入(NH4)2SO3时无沉淀产生，则产生沉淀的进一步操作是________。 (5)上述工艺中，步骤⑥不能省略，理由是 ________________________________________________________________________
24、 解析： 在氧化酸浸过程中CuS在O2和H2SO4共同作用下生成S、H2O和CuSO4，其化学方程式为2CuS＋2H2SO4＋O2===2CuSO4＋2S＋2H2O。(2)根据熔融态的CuCl导电性极差，可知CuCl为共价化合物；根据题中信息CuCl在潮湿空气中易氧化，可知CuCl固体应密封或充氮保存。(3)温度过低溶解速度慢，温度过高铵盐会分解，故应将温度控制在60～70 ℃。(4)步骤③中，亚硫酸铵将Cu2＋还原为Cu＋，Cu＋与Cl－结合生成CuCl沉淀，反应的离子方程式为2Cu2＋＋SO＋2Cl－＋H2O===2CuCl↓＋SO＋2H＋。根据题中信息可知步骤③中产生沉淀的进一步操作是加水稀释。(5)水洗后CuCl表面会有水分，烘干时，CuCl会水解氧化，故要再用醇洗，加快除去CuCl表面水分，同时可以防止其水解氧化。 答案： (1)2CuS＋2H2SO4＋O2===2CuSO4＋2S＋2H2O (2)共价 密封或充氮 (3)温度过低溶解速率慢，温度过高硝酸铵会分解 (4)2Cu2＋＋SO＋2Cl－＋H2O===2CuCl↓＋SO＋2H＋ 加水稀释 (5)醇洗有利于去除CuCl表面水分，防止其水解氧化
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