2022高考化学一轮复习讲义-第3章第9讲铜及其化合物金属材料及金属矿物的开发利用-.docx

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1、第9讲铜及其化合物 金属材料及金属矿物的开发利用考点一铜及其化合物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：_；铜丝在硫蒸气中反应：_。答案铜锈2CuO2CO2H2O=Cu2(OH)2CO32CuO22CuO2CuSCu2S2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，

2、离子方程式：Cu2(OH)2CO34H=2Cu2CO23H2O。(2)黑色氧化铜在高温下分解为砖红色的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)砖红色的Cu2O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。(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

3、于物理变化( )答案(1)(2)(3)(4)(5)某研究小组用废铜粉制取胆矾，设计了如下几个实验方案：(1)CuCuSO4硫酸铜溶液CuSO45H2O(2)CuCuO硫酸铜溶液CuSO45H2O(3)对三个方案进行评价，你认为最好的是哪个方案？为什么？答案方案(1)：产生污染性气体，且消耗硫酸较多。方案(2)：消耗能量较多，且步骤复杂。方案(3)：不产生污染性气体，原料利用率高，节约能源。因此方案(3)更经济合理。1某研究小组通过实验探究Cu及其化合物的性质，下列操作正确且能达到实验目的的是( )A将铜丝插入浓硫酸中并加热，反应后再加入水，观察硫酸铜溶液的颜色B常温下将铜丝伸入盛满氯气的集气瓶

4、中，观察CuCl2的生成C将CuCl2溶液在蒸发皿中加热蒸干，得到无水CuCl2固体D将表面有铜绿Cu2(OH)2CO3的铜器放入盐酸中浸泡，除去铜绿答案D解析铜丝与浓硫酸反应后，仍有大量浓硫酸存在，不能把水加入反应器中，否则会发生危险，A项错误；Cu与Cl2在常温下不反应，需要加热才能发生反应，B项错误；CuCl2水解生成的HCl易挥发，加热蒸干能促进CuCl2的水解而得不到CuCl2固体，C项错误。2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，

5、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。3(2018河北邯郸教学质量检测)某化合物M由两种常见的元素组成，为了测定其组成进行如下实验：M的化学式可能为( )ACu2S BCuS CFeS2 DFe3S4答案A解析由题意并结合选项可知，1.60 g M在高温下反应生成的气体是二氧化硫，二氧化硫被双氧水氧化为硫酸，根据滴定过程消耗的

6、氢氧化钠，可以求出n(S)n(SO2)n(H2SO4)n(NaOH)20.00103 L0.1 molL10.01 mol，所以m(S)0.32 g，则m(金属)1.60 g0.32 g1.28 g，假若是铜，则n(Cu)0.02 mol，M可能为Cu2S；假若是铁，则n(Fe)0.023 mol，没有与之对应的选项。综上所述，A项正确。考点二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

7、。2常见金属材料金属材料(1)重要的黑色金属材料钢钢是用量最大、用途最广的合金。钢(2)几种有色金属材料铝及铝合金铜及铜合金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：_；cC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

8、原(3)2HgO2HgO22Ag2O4AgO2Fe3O44CO3Fe4CO2WO33H2W3H2O2NaCl(熔融)2NaCl2MgCl2(熔融)MgCl22Al2O34Al3O24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

9、固体( )(3)合金材料中不可能含有非金属元素( )(4)铁是人类在生产、生活中最早使用的金属( )(5)合金的硬度一般大于成分金属，而熔点一般低于成分金属( )(6)金属氧化物与铝粉的混合物都是铝热剂( )(7)人类历史上使用铝的时间比铁晚，原因是铝的冶炼成本高( )(8)电解氯化镁溶液制取金属镁( )答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)题组一金属材料与合金1(2019武汉调研)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 D18K金首饰答案B解析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

10、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。2C919大型飞机的制造采用了大量新材料铝锂合金。下列关于铝锂合金的说法不正确的是( )A铝锂合金是铝与锂形成的混合物B铝锂合金的硬度比锂大C铝锂合金的熔、沸点比铝低D铝锂合金耐酸碱腐蚀答案D解析铝锂合金中的铝既能与酸反应，又能与碱反应，锂能与酸反应，故铝锂合金不耐酸碱腐蚀。3(2018唐山调研)现代建筑的门窗框架常用电解加工成的古铜色硬铝制造。取硬铝样品进行如下实验(每一步试剂均过量)，由此可以推知硬铝的

11、组成可能为(提示：Si2OHH2O=SiO2H2)( )样品AAl、Mg、Si、Zn BAl、Fe、Zn、NaCAl、Na、Cu、Fe DAl、Cu、Mg、Si、Mn答案D解析通过反应知合金中必须含有排在金属活动性顺序中H之前的金属和H之后的金属或其他非金属；由反应知合金中必须含有Si及排在金属活动性顺序中H之后的金属或其他非金属。题组二金属冶炼方法的选择4(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

12、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熔融MgCl2而不是MgO，D错误。5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

13、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，汽化离开反应体系，使化学反应得以向正反应方向进行。题组三铝热反应及应用6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

14、有_。AKCl BKClO3 CMnO2 DMg(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

15、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。1絮凝剂有助于去除工业和生活废水中的悬浮物。下列物质可作为絮凝剂的是( )ACoC2O42H2O BCaSO42H2OCPb(CH3COO)23H2O DKAl(SO4)212H2O答案D2下列说法不正确的是( )A储热材料是一类重要的能量存储物质，单位质量的储热材料在

16、发生熔融或结晶时会吸收或释放较大的热量BGe(32号元素)的单晶可以作为光电转换材料用于太阳能电池CBa2浓度较高时危害健康，但BaSO4可服入体内，作为造影剂用于X射线检查肠胃道疾病D纳米铁粉可以高效地去除被污染水体中的Pb2、Cu2、Cd2、Hg2等重金属离子，其本质是纳米铁粉对重金属离子较强的物理吸附答案D解析A项，储热材料具有在熔融或结晶时会吸收或释放较大热量的特点，正确；B项，Ge是一种优质的光电转换材料，可用于太阳能电池，正确；C项，硫酸钡具有无毒、不溶于水、不溶于酸、不能被X射线透过的特点，可用于造影，正确；D项，纳米铁粉属于单质，能把Cu2、Hg2等重金属离子置换出来，属于化学

17、变化，错误。3铜是人类发现最早并广泛使用的一种金属。回答下列问题：(1)实验室使用稀硫酸和H2O2溶解铜片，该反应的化学方程式为_。(2)电子工业使用FeCl3溶液刻蚀印刷电路板铜箔，写出该过程的离子方程式_，配制的FeCl3溶液应保持_(填“酸性”“碱性”或“中性”)，原因是_。(3)溶液中Cu2的浓度可采用碘量法测得：2Cu25I=2CuIII2S2O=S4O3I反应中的氧化剂为_。现取20.00 mL含有Cu2的溶液，加入足量的KI充分反应后，用0.100 0 molL1的Na2S2O3标准溶液滴定至终点，消耗Na2S2O3溶液25.00 mL，此溶液中Cu2的浓度为_ molL1。答案

18、(1)CuH2O2H2SO4=CuSO42H2O(2)Cu2Fe3=Cu22Fe2酸性防止Fe3水解生成Fe(OH)3(3)Cu20.12504(2018全国卷，26)我国是世界上最早制得和使用金属锌的国家。一种以闪锌矿(ZnS，含有SiO2和少量FeS、CdS、PbS杂质)为原料制备金属锌的流程如图所示：相关金属离子c0(Mn)01 molL1形成氢氧化物沉淀的pH范围如下：金属离子Fe3Fe2Zn2Cd2开始沉淀的pH1.56.36.27.4沉淀完全的pH2.88.38.29.4回答下列问题：(1)焙烧过程中主要反应的化学方程式为_。(2)滤渣1的主要成分除SiO2外还有_；氧化除杂工序中

19、ZnO的作用是_，若不通入氧气，其后果是_。(3)溶液中的Cd2可用锌粉除去，还原除杂工序中反应的离子方程式为_ 。(4)电解硫酸锌溶液制备单质锌时，阴极的电极反应式为_；沉积锌后的电解液可返回_工序继续使用。答案(1)2ZnS3O22ZnO2SO2(2)PbSO4调节溶液的pH无法除去杂质Fe2(3)Cd2Zn=CdZn2(4)Zn22e=Zn溶浸解析(1)闪锌矿的主要成分是ZnS，所以高温焙烧过程中主要反应的化学方程式为2ZnS3O22ZnO2SO2。(2)闪锌矿焙烧后的主要成分变为ZnO，还存在少量SiO2、Fe2O3、CdO、PbO，加稀H2SO4后，发生一系列化学反应：ZnOH2SO

20、4=ZnSO4H2O、Fe2O33H2SO4=Fe2(SO4)33H2O、CdOH2SO4=CdSO4H2O、PbOH2SO4=PbSO4H2O。其中SiO2和PbSO4不溶于水，以沉淀的形式沉降下来，所以滤渣1的主要成分是SiO2和PbSO4。氧化除杂工序中ZnO的作用是调节溶液的pH在2.86.2，使Fe3完全转变为Fe(OH)3沉淀；通入O2的目的是使溶液中的Fe2转化为Fe3，有利于除杂，若不通入O2，无法除去溶液中的杂质Fe2。(3)溶液中的Cd2与加入的Zn粉反应而被除去，反应的离子方程式为ZnCd2=Zn2Cd。(4)电解ZnSO4溶液制备单质Zn时，阴极放电的是Zn2和H。因为

21、溶液中的Zn2浓度较大，所以阴极电极反应式应该是Zn22e=Zn，阳极放电的是OH，电极反应式是4OH4e=2H2OO2。沉积锌后的溶液应该是ZnSO4和稀H2SO4，可返回到溶浸工序循环使用。52017天津，7(1)(2)某混合物浆液含Al(OH)3、MnO2和少量Na2CrO4。考虑到胶体的吸附作用使Na2CrO4不易完全被水浸出，某研究小组利用设计的电解分离装置，使浆液分离成固体混合物和含铬元素溶液，并回收利用。回答中的问题。固体混合物分离利用的流程图固体混合物的分离和利用(流程图中的部分分离操作和反应条件未标明)(1)反应所加试剂NaOH的电子式为_，BC的反应条件为_，CAl的制备方

22、法称为_。(2)该小组探究反应发生的条件。D与浓盐酸混合，不加热，无变化；加热有Cl2生成，当反应停止后，固体有剩余，此时滴加硫酸，又产生Cl2。由此判断影响该反应有效进行的因素有(填序号)_。a温度bCl的浓度c溶液的酸度答案(1) 加热(或煅烧) 电解法(2)ac解析(1)由题给流程图知，溶液A中含有的溶质为偏铝酸钠、铬酸钠和NaOH，通入CO2得到的沉淀B为Al(OH)3，Al(OH)3受热分解可得到固体C(Al2O3)，电解熔融的Al2O3可得到Al；固体D为MnO2，MnO2可与浓盐酸在加热的条件下生成Cl2。NaOH的电子式为。BC的反应条件为加热(或煅烧)，CAl的制备方法称为电解法。(2)由题意“反应发生的条件。D与浓盐酸混合，不加热，无变化，加热有Cl2生成”说明温度对反应有影响；当反应停止后，滴加硫酸，提供H，故反应又开始产生Cl2；由此判断H对反应有影响。综上所述，故选ac。