【创新设计】2021高考化学(人教版)一轮配套练习：第3章-课时4-铜及其化合物-金属材料.docx

课时4 铜及其化合物 金属材料

(时间：45分钟　分值：100分)
一、选择题(本题共7个小题，每题6分，共42分，每个小题只有一个选项符合题意。)
1．日本地震后，导致福岛第一核电站引发核危机。核反应堆的第一层护罩是锆锡合金外壳，其次层护罩是压力仓，第三层护罩是用最牢固的钢和混凝土制成的格外厚的球体。下列叙述错误的是 (　　)。

A．锆锡合金、钢、混凝土都属于混合物
B．钢的硬度和熔沸点都高于纯铁
C．锆锡合金和钢属于金属材料，混凝土属于传统的硅酸盐材料
D．在高温下，钢和水蒸气可发生反应产生氢气
解析　钢是铁碳合金，其硬度大于纯铁，但熔点低于纯铁。
答案　B
2．(2021·宝鸡质检)已知下列转化关系中，M、N均为单质，则M可能是(　　)。
M＋NQQ溶液M＋N
A．Na B．Al C．Fe D．Cu
解析　Na、Al、Fe均为活泼金属，电解相关溶液不能制取其单质；电解铜盐溶液可以生成铜单质，转化关系可能是Cu＋Cl2CuCl2CuCl2溶液Cu＋Cl2。
答案　D
3．(2021·郑州质检)钓鱼岛群岛的东海海疆及部分太平洋海疆探明为海底热水矿床。海底热水矿床是沉积着由岩浆热气从地底喷出的金、铜、锌、稀有金属等区域。下列说法正确的是 (　　)。
A．金不溶于任何溶液
B．铜锌在空气中均能被氧化成对应的氧化物
C．铜锌合金的熔点低于铜或锌的熔点
D．2963Cu的质子数和中子数之差为34
解析　金能够溶于王水，A项错误；铜在空气中被腐蚀生成铜锈，主要成分是Cu2(OH)2CO3，B项错误；合金的熔点一般比成分金属的都低，C项正确；2963Cu的质子数和中子数之差为(63－29)－29＝5，D项错误。
答案　C
4．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”具有还原性
B．CuH与盐酸反应可能产生H2
C．CuH与足量稀硝酸反应：CuH＋3H＋＋NO3－===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　D

5．(2021·黑龙江质检)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，制取同样的硝酸铜，用稀硝酸比用浓硝酸耗酸量少，②不生成污染性气体且HNO3全部转化为Cu(NO3)2。
答案　A
6．某地污水中含有Zn2＋、Hg2＋、Fe3＋、Cu2＋四种阳离子。甲、乙、丙三位同学设计的从该污水中回收金属铜的方案如下：
甲：
乙：
丙：

下列推断正确的是 (　　)。
A．三种试验方案都能制得纯洁的铜
B．乙方案中加过量铁粉可以将四种阳离子全部还原
C．甲方案中的反应涉及置换、分解、化合、复分解四种反应类型
D．丙方案会产生环境污染
解析　甲方案得到的滤渣中含有Hg(OH)2、Fe(OH)3、Cu(OH)2，加热后得到HgO、Fe2O3和CuO，通H2还原后不能得到纯洁的铜；乙方案中加入过量铁粉，过滤所得的滤渣中含有铁、铜、汞等物质，最终也不能得到纯洁的铜；丙方案中用盐酸溶解了滤渣中过量的铁，最终可以得到纯洁的铜。由于锌比铁活泼，所以乙方案中加入的铁不能还原Zn2＋。甲方案中没有涉及化合反应。丙方案可能会产生汞和酸性废水，从而导致环境污染。
答案　D
7．(2021·成都联考)铜有两种常见的氧化物CuO和Cu2O。某学习小组取0.98 g(用精密天平测量)Cu(OH)2，固体，将其加热，有铜的氧化物生成，剩余固体质量随温度变化的曲线如图1所示。另外，某同学绘制了三条表示铜的氧化物的质量与其所含铜元素养量的关系曲线，如图2所示。则下列分析正确的是
(　　)。

A．图1中产物a、b的化学式分别为Cu2O和CuO
B．图1整个过程中共生成0.26 g H2O
C．图2三条曲线中，表示CuO和其所含Cu元素养量的关系曲线是曲线A
D．图2中绘制错误的曲线共2条
解析　0.98 g Cu(OH)2的物质的量为0.01 mol，若全部生成CuO，则质量为0.01 mol×80 g·mol－1＝0.80 g，所以a点是CuO；若全部生成Cu2O，则质量为0.005 mol×144 g·mol－1＝0.72 g，所以b点是Cu2O，A错误。依据化学方程式Cu(OH)2CuO＋H2O，4CuO2Cu2O＋O2↑，反应过程中产生0.01 mol H2O，即0.18 g，B错误。CuO和其所含铜元素的质量关系(以CuO的质量为10 g计算)为10 g CuO中含8 g铜元素，观看图2知，曲线B符合上述质量关系(表示的是CuO)。而曲线A上的任何一点都表示金属氧化物的质量小于其所含金属元素的质量，这是错误的，曲线C不符合Cu2O和其所含的铜元素的质量关系，所以C错误、D正确。
答案　D

二、非选择题(本题共4个小题，共58分)
8．(13分)历史上金、银、铜主要是作为货币金属或装饰品被应用。
(1)金、银、铜常被作为钱币流通，从化学角度来看，主要是利用它们的________。
A．硬度适中
B．密度适中
C．在自然界里都可得到纯洁的单质
D．不活泼性
(2)一位保藏者有一枚表面是黑色，且有少量绿色锈状物的货币，这确定是________币，黑色物质是________，形成这种物质的化学方程式为________，绿色物质是________，形成这种物质的化学方程式为________________________，这枚金属币的真面目为________色。另外一枚是闪闪发光的黄色金属币，它确定是________币，表面始终未被氧化的缘由是______________________________________________________________。
(3)不法分子有时用铜锌合金制成假金币行骗。下列方法中能有效鉴别其真假的是________。
A．观看颜色
B．查看图案
C．用手掂量轻重
D．滴一滴硝酸在币的表面，观看现象
解析　(1)金、银、铜都属于不活泼金属，易加工，因此，在历史上都曾经用作货币。(2)铜稳定性略微差一些，简洁与氧气、水蒸气等物质反应而“生锈”。金的化学性质最不活泼，在空气中更稳定。(3)有些假金币外形逼真，看上去也是“金光闪闪”，密度和真金币差不太多，手不太简洁掂出来。假金币中的Zn、Cu均可与硝酸反应产生大量气泡，而Au不与硝酸反应。
答案　(1)D
(2)铜　氧化铜　2Cu＋O2===2CuO　Cu2(OH)2CO3　2Cu＋O2＋CO2＋H2O===Cu2(OH)2CO3　红　金
金不活泼，不易被氧化
(3)D
9．(15分)高温条件下，辉铜矿(主要成分为Cu2S)通适量的空气可冶炼金属铜，经过一系列反应可得到B和D、E。G为砖红色沉淀。

请回答下列问题：
(1)辉铜矿(Cu2S)通适量的空气冶炼金属铜的化学方程式为__________________，其中氧化剂为_________________________________。
(2)E的浓溶液与Cu发生反应②的化学方程式是________________________ _________________________________________________________________。
(3)利用电解可提纯铜，在该电解反应中阳极物质是________，电解质溶液是________。
(4)自然界中当胆矾矿与黄铁矿(主要成分为FeS2)相遇时会缓慢发生下列反应产生辉铜矿。对反应：14CuSO4＋5FeS2＋12H2O===7Cu2S＋5FeSO4＋12H2SO4，被氧化的硫和被还原的硫的质量比为________。
解析　(1)依据图示，Cu2S与O2的反应为氧化还原反应，结合B与O2的反应条件，可以推断B为SO2，该反应为Cu2S＋O2(适量)2Cu＋SO2。反应中Cu、O的化合价降低，因此氧化剂为O2和Cu2S。(2)B为SO2，则D为SO3，E为H2SO4。反应②为Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O。(3)电解精炼铜时，粗铜作阳极，含Cu2＋的盐溶液作电解质溶液。(4)依据化学方程式中硫元素的化合价变化，可知被氧化的硫和被还原的硫的质量比为3∶7。
答案　(1)Cu2S＋O2(适量)2Cu＋SO2　O2和Cu2S
(2)Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O
(3)粗铜　硫酸铜或含Cu2＋的盐溶液
(4)3∶7
10．(15分)某课外争辩小组，用含有较多杂质的铜粉，通过不同的化学反应制取胆矾。其设计的试验过程为：

(1)杂铜中含有大量的有机物，可接受灼烧的方法除去有机物，灼烧时将瓷坩埚置于________上(用以下所给仪器的编号填入，下同)，取用坩埚应使用________，灼烧后的坩埚应放在________上，不能直接放在桌面上。
试验所用仪器：
a．蒸发皿　　b．石棉网　　c．泥三角　　d．表面皿　　e．坩埚钳　　f．试管夹
(2)杂铜经灼烧后得到的产物是氧化铜及少量铜的混合物，灼烧后含有少量铜的可能缘由是___________________________________________________。
a．灼烧过程中部分氧化铜被还原
b．灼烧不充分铜未被完全氧化
c．氧化铜在加热过程中分解生成铜
d．该条件下铜无法被氧气氧化
(3)通过途径Ⅱ实现用粗制氧化铜制取胆矾，必需进行的试验操作步骤：酸溶、加热通氧气、过滤、________、冷却结晶、________、自然干燥。
(4)由粗制氧化铜通过两种途径制取胆矾，与途径Ⅰ相比，途径Ⅱ有明显的两个优点是_________________________________________________________、
_________________________________________________________________。
(5)在测定所得胆矾(CuSO4·xH2O)中结晶水x值的试验过程中：称量操作至少进行________次。
(6)若测定结果x值偏高，可能的缘由是_________ _____________________________________________________ (填字母编号)。
a．加热温度过高 b．胆矾晶体的颗粒较大
c．加热后放在空气中冷却 d．胆矾晶体部分风化
解析　(1)因加热坩埚时温度较高，应放在泥三角上进行加热，且取用坩埚时要用坩埚钳，并且为防止坩埚炸裂和烧坏桌面，烧后的坩埚要在石棉网上冷却，不能直接放在桌面上。(2)灼烧后含有少量铜，其缘由可能是灼烧不充分，铜未被完全氧化，也可能是灼烧过程中部分氧化铜被还原。(3)利用途径Ⅱ制取胆矾时，必需先加酸将氧化铜溶解加热通氧气将Cu氧化，过滤除去粗制氧化铜中的不溶物杂质后，然后再蒸发溶剂，冷却结晶，再过滤得晶体，最终将其干燥，由此可写出答案。(4)依据途径Ⅰ的反应化学方程式Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O和途径Ⅱ的反应化学方程式2Cu＋O2＋2H2SO4(稀)2CuSO4＋2H2O，可以看出途径Ⅱ的优点是：①产生等量的胆矾比途径Ⅰ耗硫酸少；②途径Ⅱ不产生污染大气的气体(SO2)。(5)称量操作至少进行4次，分别是：①称量坩埚；②称量加入晶体后的坩埚；③称量加热冷却后的坩埚；④称量再加热、再冷却后的坩埚至两次称量的值相差不超过0.1 g。(6)若测定结果x值偏高，可能是加热温度过高使CuSO4晶体中的CuSO4分解了，其他三项均使x值偏低。
答案　(1)c　e　b　(2)a、b　(3)蒸发　过滤　(4)产生等量胆矾途径Ⅱ消耗硫酸少　途径Ⅱ不会产生污染大气的气体　(5)4　(6)a
11．(15分)(2011·福建，24)四氯化钛(TiCl4)是制取航天航空工业材料——钛合金的重要原料。由钛铁矿(主要成分是FeTiO3)制备TiCl4等产品的一种工艺流程示意如下：

回答下列问题：
(1)往①中加入铁屑至浸出液显紫色，此时溶液仍呈强酸性。该过程中有如下反应发生：
2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋
2TiO2＋(无色)＋Fe＋4H＋===2Ti3＋(紫色)＋Fe2＋＋2H2O
Ti3＋(紫色)＋Fe3＋＋H2O===TiO2＋(无色)＋Fe2＋＋2H＋
加入铁屑的作用是________________________________________________。
(2)在②→③工艺过程中需要把握条件以形成TiO2·nH2O溶胶，该溶胶的分散质颗粒直径大小在________范围。
(3)若把③中制得的固体TiO2·nH2O用酸清洗除去其中的Fe(OH)3杂质，还可制得钛白粉。已知25 ℃时，Ksp[Fe(OH)3]＝2.79×10－39，该温度下反应Fe(OH)3＋3H＋Fe3＋＋3H2O的平衡常数K＝________。
(4)已知：TiO2(s)＋2Cl2(g)===TiCl4(l)＋O2(g)
ΔH＝＋140 kJ·mol－1
2C(s)＋O2(g)===2CO(g)　ΔH＝－221 kJ·mol－1
写出④中TiO2和焦炭、氯气反应生成液态TiCl4和CO气体的热化学方程式：_________________________________________________________________。
(5)上述工艺具有成本低、可用低品位矿物为原料等优点。依据绿色化学理念，该工艺流程中存在的不足之处是________(只要求写出一项)。
(6)依据下表信息，要精制含少量SiCl4杂质的TiCl4，可接受方法。

TiCl4
SiCl4
熔点/℃
－25.0
－68.8
沸点/℃
136.4
57.6
解析　(1)由题目所给的反应可以看出加入铁屑使溶液中的Fe3＋转化为Fe2＋，爱护TiO2＋不被Fe3＋氧化。
(3)由Ksp[Fe(OH)3]＝2.79×10－39可得c(Fe3＋)·c3(OH－)＝2.79×10－39
K＝＝＝
＝＝2.79×103。
(4)利用盖斯定律：两个热化学方程式相加即得所要的热化学方程式TiO2(s)＋2Cl2(g)＋2C(s)===TiCl4(l)＋2CO(g)　ΔH＝－81 kJ·mol－1。
(5)由工业流程图可以得出该生产过程中产生了工业三废。
(6)TiCl4与SiCl4的沸点差异很大，所以接受蒸馏的方法进行分别。
答案　(1)使Fe3＋还原为Fe2＋；爱护TiO2＋不被Fe3＋氧化　(2)10－9 m～
10－7 m(或其他合理答案)　(3)2.79×103　(4)TiO2(s)＋2Cl2(g)＋2C(s)===TiCl4(l)＋2CO(g)　ΔH＝－81 kJ·mol－1。　(5)产生三废(或其他合理答案)　(6)蒸馏(或分馏或精馏)