高考化学一轮综合复习第三章金属及其化合物第13讲金属材料及金属矿物的开发利用练习.doc
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1、- 1 - / 27【2019【2019 最新最新】精选高考化学一轮综合复习第三章金属及其化合精选高考化学一轮综合复习第三章金属及其化合物第物第 1313 讲金属材料及金属矿物的开发利用练习讲金属材料及金属矿物的开发利用练习考纲要求 1.了解常见金属活动顺序。2.了解合金的概念及重要应用。3.了解铜及其重要化合物的主要性质及其应用。考点一考点一 铜及其化合物铜及其化合物1单质铜(1)物理性质:紫红色固体,具有良好的延展性、导热性和导电性。(2)化学性质常温下,铜在干燥的空气中性质稳定,但在潮湿的空气里则会被锈蚀,在其表面逐渐形成一层绿色的_。有关化学方程式_。写出下列化学方程式:铜在空气中加热
2、:_;铜丝在硫蒸气中反应:_。答案 铜锈 2CuO2CO2H2O=Cu2(OH)2CO3- 2 - / 272CuO22CuO 2CuSCu2S2铜的重要化合物(1)Cu2(OH)2CO3 的名称为碱式碳酸铜,是铜绿、孔雀石的主要成分,受热分解可生成黑色的氧化铜,化学方程式:Cu2(OH)2CO32CuOCO2H2O,可溶于稀硫酸,离子方程式:Cu2(OH)2CO34H=2Cu2CO23H2O。(2)黑色氧化铜在高温下分解为红色的 Cu2O,化学方程式为4CuO2Cu2OO2。(3)蓝色的硫酸铜晶体受热分解为白色的硫酸铜粉末,化学方程式为CuSO45H2OCuSO45H2O。(4)红色的 Cu
3、2O 与稀硫酸反应,溶液变蓝,同时生成红色的单质铜,离子方程式为 Cu2O2H=CuCu2H2O。铜及其化合物的性质、应用(1)CuO 是黑色固体,与水反应生成 Cu(OH)2( )(2)铜锈是铜被空气中的氧气缓慢氧化生成的氧化物( )(3)无水硫酸铜可用于检验酒精中是否含有水( )(4)将铜片置于干燥的空气中,不易被腐蚀( )(5)CuSO45H2O 失去结晶水属于物理变化( )(6)用稀硝酸清除铜制品上的铜锈( )(7)过量铜与浓硝酸反应,产生的气体中有 NO2、NO 和 H2( )(8)铜是导电性最好的金属材料( )(9)Cu2(OH)2CO3 是铜锈的主要成分,在干燥的空气中铜不易生锈
4、( )(10)将 CuCl2 溶液在蒸发皿中加热蒸干,制得无水 CuCl2 固体( )答案 (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10)- 3 - / 27把铜及其化合物的化学式与其颜色连接起来答案 题组一 铜及其化合物的转化1已知 CuO 经高温灼烧生成 Cu2O,Cu2O 与 H发生反应:Cu2O2H=CuCu2H2O。将经高温灼烧后的 CuO 样品投入足量的热的稀硝酸溶液中,下列有关说法中正确的是( )A如果溶液变为蓝色,同时有紫红色固体出现,说明样品全部生成Cu2OB溶液中最终可能有紫红色固体出现C该实验的结果无法说明 CuO 分解的程度D如果溶液中
5、出现蓝色,最终没有紫红色固体出现,说明 CuO 没有分解答案 C解析 解答此题的关键是明确稀硝酸具有酸性和强氧化性,能溶解CuO、Cu2O 和单质 Cu,因而该实验结果无法说明 CuO 分解的程度。2(2017邯郸调研)某炼铁废渣中含有大量 CuS 及少量铁的化合物,工业上以该废渣为原料生产 CuCl22H2O 晶体的工艺流程如下:下列说法正确的是( )A焙烧过程中每消耗 1molCuS 则消耗 3molO2B焙烧后的废气能够使酸性高锰酸钾溶液褪色C滤渣中主要含铁的氧化物D将获得的 CuCl22H2O 晶体加热可制得 CuCl2 固体答案 B解析 A 项,2CuS3O22CuO2SO2,由方程
6、式可知,1molCuS 消耗- 4 - / 271.5molO2,错误;B 项,废气中含有 SO2,能使酸性高锰酸钾溶液褪色,正确;C 项,调节 pH 时,Fe3水解转化为 Fe(OH)3 而除去,错误;D项,将 CuCl22H2O 直接加热脱水,Cu2水解,HCl 挥发会产生 Cu(OH)2,无法得到 CuCl2,错误。题组二 铜及其化合物的制取3Cu2S 是火法炼铜的重要原料之一,下面是由 Cu2S 冶炼铜及制取CuSO45H2O 的流程图:Cu2SCuCu2O、CuOAB 胆矾(1)Cu2S 中铜元素的化合价为_,火法炼铜的反应原理是_(用化学方程式表示)。(2)向 Cu2O、CuO 中
7、加入足量稀硫酸得到的体系 A 中溶液呈蓝色,且有红色物质生成,请写出生成红色物质的离子方程式:_。(3)若将 A 中红色物质反应掉,操作中加入的试剂最好是_(填字母)。A适量的 NaNO3B适量的 HNO3C适量的 H2O2答案 (1)1 Cu2SO22CuSO2(2)Cu2O2H=Cu2CuH2O(3)C解析 (1)Cu2S 中铜为1 价,火法炼铜中 Cu、O 被还原,S 被氧化,反应的化学方程式为 Cu2SO22CuSO2。(2)依据信息知 Cu2O 在酸性条件下生成 Cu2(蓝色)和单质铜(红色),反应的离子方程式为 Cu2O2H=Cu2CuH2O。(3)H2O2 不产生污染物,不引入杂
8、质。4(2018安顺检测)工业上由黄铜矿(主要成分为 CuFeS2)冶炼铜的主- 5 - / 27要流程如下:(1)气体 A 中的大气污染物可选用下列试剂中的_吸收。a浓硫酸b稀硝酸cNaOH 溶液d氨水(2)由泡铜冶炼粗铜的化学方程式为_。(3)以 CuSO4 溶液为电解质溶液进行粗铜(含 Al、Zn、Ag、Pt、Au 等杂质)的电解精炼,下列说法正确的是_。a电能全部转化为化学能b粗铜接电源正极,发生氧化反应c溶液中 Cu2向阳极移动d从阳极泥中可回收 Ag、Pt、Au 等金属(4)利用反应 2CuO22H2SO4=2CuSO42H2O 可制备 CuSO4,若将该反应设计为原电池,其正极电
9、极反应式为_。答案 (1)cd(2)3Cu2O2AlAl2O36Cu(3)bd(4)4HO24e=2H2O解析 (1)气体 A 中的大气污染物为 SO2,可以用 NaOH 溶液或氨水吸收。(2)依据图示,泡铜中的 Cu2O 与 Al 高温下发生铝热反应制得铜。(3)电- 6 - / 27解精炼铜过程中,电能转变为化学能的同时,部分电能也转化为热能,a 错;电解精炼粗铜时,粗铜作阳极,与电源正极相连,发生氧化反应,b 对;电解过程中 Cu2向阴极移动,c 错;粗铜中 Ag、Pt、Au 的放电能力比铜的弱,形成阳极泥,可以回收,d 对。(4)根据总反应,O2 发生还原反应,因此正极反应式为 O24
10、H4e=2H2O。铜的冶炼“两方法”(1)湿法炼铜:FeCuSO4=FeSO4Cu。(2)高温炼铜:工业上用高温冶炼黄铜矿的方法获得铜(粗铜):2CuFeS24O2Cu2S3SO22FeO(炉渣)2Cu2S3O22Cu2O2SO22Cu2OCu2S6CuSO2粗铜中铜的含量为 99.5%99.7%,主要含有 Ag、Zn、Fe、Au 等杂质,粗铜通过电解精炼可得到纯度达 99.95%99.98%的铜。电解精炼铜的原理是用粗铜作阳极,失电子变为 Cu2,用纯铜棒作阴极即可得精铜。考点二考点二 金属材料与金属矿物的开发利用金属材料与金属矿物的开发利用1合金(1)概念:合金是指两种或两种以上的金属(或
11、金属与非金属)熔合而成的具有金属特性的物质。(2)性能:合金具有不同于各成分金属的物理、化学性能或机械性能。熔点:一般比它的各成分金属的低;硬度和强度:一般比它的各成分金属的大。2常见金属材料金属材料Error!(1)重要的黑色金属材料钢- 7 - / 27钢是用量最大、用途最广的合金。钢Error!(2)几种有色金属材料铝及铝合金Error!铜及铜合金Error!3金属矿物的开发利用(1)金属在自然界中的存在在地壳中除了金、铂等少数极不活泼的金属外,绝大多数金属元素以_形式存在。(2)金属冶炼的实质金属元素只有正价,没有负价,所以金属的冶炼过程就是把金属从其化合物中_出来的过程。(3)金属冶
12、炼的方法热分解法。如由 HgO、Ag2O 冶炼Hg、Ag:_、_。热还原法。aCO 还原Fe3O4:_;bH2 还原WO3:_;- 8 - / 27cC 还原 ZnO:ZnOCZnCO。电解法。工业上用电解法冶炼 Na、Mg、Al 的化学方程式分别为_、_、_。答案 (1)化合物 (2)还原 (3)2HgO2HgO22Ag2O4AgO2 Fe3O44CO3Fe4CO2 WO33H2W3H2O 2NaCl(熔融)2NaCl2 MgCl2(熔融)MgCl2 2Al2O34Al3O24铝热反应实验中的有关问题实验装置实验现象镁带剧烈燃烧,放出大量的热,并发出耀眼的白光,氧化铁与铝粉在较高温度下发生剧
13、烈的反应;纸漏斗的下部被烧穿,有熔融物落入沙中实验结论高温下,铝与氧化铁发生反应,放出大量的热Fe2O32Al2FeAl2O3=高温原理应用制取熔点较高、活动性弱于 Al 的金属,如铁、铬、锰、钨等。金属焊接,如野外焊接钢轨等1金属与合金的性质和应用(1)金属元素的单质只有还原性,其离子只有氧化性( )(2)金属元素的单质在常温下均为固体( )(3)金属元素在不同化合物中化合价均相同( )(4)大多数金属元素的单质为电的良导体( )- 9 - / 27(5)铝合金的熔点比纯铝的高( )(6)合金材料中不可能含有非金属元素( )(7)地震灾区重建要使用大量钢材,钢材是合金( )(8)铁是人类在生
14、产、生活中最早使用的金属( )(9)合金中的金属元素都是以化合态形式存在( )(10)合金的硬度一般大于成分金属,而熔点一般低于成分金属( )答案 (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10)2金属矿物的开发利用(1)金属氧化物与铝粉的混合物都是铝热剂( )(2)用金属钠在高温下还原 TiCl4 可制取金属钛( )(3)人类历史上使用铝的时间比铁晚,原因是铝的冶炼成本高( )(4)用黄铜矿经电解精炼得到纯度为 99.9%的铜( )(5)电解氯化镁溶液制取金属镁( )(6)用焦炭和空气反应产生的 CO 在高温下还原铁矿石中铁的氧化物( )答案 (1) (2)
15、(3) (4) (5) (6)题组一 金属冶炼方法的选择1(2018芜湖质检)下列说法正确的是( )A工业上通过电解氯化钠溶液制备金属钠和氯气B钢铁厂用热还原法冶炼铁C工业上电解熔融状态的 Al2O3 制备 Al 不涉及氧化还原反应DMgCl2(aq)Mg(OH)2MgOMg答案 B解析 电解 NaCl 溶液生成 NaOH、H2 和 Cl2,得不到单质钠,A 错误;电解熔融 Al2O3 发生的是氧化还原反应,C 错误;工业上冶炼镁是电解- 10 - / 27熔融 MgCl2 而不是 MgO,D 错误。2金属铝质轻且有良好的防腐蚀性,在国防工业中有非常重要的应用。完成下列填空:(1)镓(Ga)与
16、铝同主族。写出镓的氯化物与氨水反应的化学方程式:_。(2)用铝和金属氧化物反应制备金属单质是工业上较常用的方法。如:2Al4BaO3BaBaOAl2O3常温下 Al 的金属性比 Ba 的金属性_(填“强”或“弱”)。利用上述方法可制取 Ba 的主要原因是_。a高温时 Al 的活泼性大于 Bab高温有利于 BaO 分解c高温时 BaOAl2O3 比 Al2O3 稳定dBa 的沸点比 Al 的低答案 (1)GaCl33NH3H2O=Ga(OH)33NH4Cl (2)弱 d解析 (1)由 AlCl3 与 NH3H2O 的反应可推出化学方程式。(2)依据元素周期律可知 Al 的金属性弱于 Mg,Mg
17、的金属性弱于 Ba。应从化学平衡移动的观点分析此反应发生的原因。有些很活泼的金属也可以用还原法来冶炼,如NaKClKNaCl2RbClMgMgCl22Rb等,主要运用了化学平衡移动原理,利用 K、Rb 沸点低,气化离开反应体系,使化学反应得以向正反应方向进行。题组二 铝热反应及应用- 11 - / 273铝热反应的本质是利用铝的还原性,将难熔金属从其氧化物中置换出来,关于铝热反应解答下列问题:(1)用铝粉和 Fe2O3 做铝热反应实验,需要的试剂还有_。AKClBKClO3CMnO2DMg(2)用等物质的量的 MgO 和 Fe2O3 组成的混合物在一定条件下与 Al 粉进行铝热反应。引发铝热反
18、应的操作是_。产物中单质是_(写名称)。(3)取少量(1)中铝热反应所得的固体混合物,将其溶于足量稀 H2SO4,滴加 KSCN 溶液无明显现象,_(填“能”或“不能”)说明固体混合物中无 Fe2O3,理由是_(用离子方程式说明)。答案 (1)BD (2)加少量 KClO3,插上镁条并将其点燃 铁 (3)不能 Fe2O36H=2Fe33H2O、Fe2Fe3=3Fe2解析 (1)做铝热反应的实验时,需要 KClO3 作助燃剂,且用镁条引燃。(2)在混合物上加少量 KClO3 固体并插上 Mg 条,点燃 Mg 条后放出热量,使 KClO3 固体分解放出 O2,进一步加剧 Mg 的燃烧,可在短时间内
19、使混合物温度迅速升高,引发反应。MgO 不能与铝发生铝热反应,所以产物中单质为 Fe。(3)反应后固体混合物中若有 Fe2O3,因发生反应:Fe2O36H=2Fe33H2O、Fe2Fe3=3Fe2,Fe3转化为Fe2,加 KSCN 溶液不会变红。题组三 定量测定合金组成的两种方法- 12 - / 274为测试一铁片中铁元素的含量,某课外活动小组提出下面两种方案并进行了实验(以下数据为多次重复实验测定结果的平均值):方案一:将 ag 铁片完全溶解于过量稀硫酸中,测得生成氢气的体积为580mL(标准状况);方案二:将 g 铁片完全溶解于过量稀硫酸中,将反应后得到的溶液用0.02000molL1 的
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- 高考 化学 一轮 综合 复习 第三 金属 及其 化合物 13 金属材料 矿物 开发利用 练习
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