1、第第 4 4 讲讲用途广泛的金属材料和开发利用金属矿物用途广泛的金属材料和开发利用金属矿物 考试要点核心素养 1.了解常见金属的活动性顺序。 2.理解铜及其重要化合物的主要性质及其应 用,了解铜及其重要化合物的制备方法。 3.了解合金的概念及其重要应用。 1.宏观辨识与微观探析:通过对铜及其合金的 性质的了解,理解金属材料在工业中的应用。 2.科学精神与社会责任:了解金属材料的性质, 激发学生对金属矿物的开发利用的热情与积极 性。 一、铜及其重要化合物 1.铜 (1)物理性质:铜是紫红色金属,具有良好的导电性、导热性和延展 性。 (2)化学性质 反应物质化学方程式 O2 潮湿的空气中:2Cu+
2、O2+CO2+H2OCu2(OH)2CO3(碱式碳酸铜,绿色) 加热条件下与 O2反应:2Cu+O22CuO Cl2Cu+Cl2CuCl2 S2Cu+SCu2S 浓硫酸Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2+2H2O 浓硝酸Cu+4HNO3(浓)Cu(NO3)2+2NO2+2H2O 稀硝酸3Cu+8HNO3(稀)3Cu(NO3)2+2NO+4H2O AgNO3溶液Cu+2AgNO32Ag+Cu(NO3)2 FeCl3溶液2FeCl3+Cu2FeCl2+CuCl2 2.氧化铜和氧化亚铜 氧化铜氧化亚铜 颜色黑色砖红色 与酸反应(H +) CuO+2H + Cu 2+H 2O Cu2O+2H
3、+ Cu 2+Cu+H 2O 与 H2反应CuO+H2Cu+H2OCu2O+H22Cu+H2O 转化关系4CuO2Cu2O+O2 3.氢氧化铜 (1)物理性质:蓝色不溶于水的固体。 (2)化学性质及应用 4.CuSO45H2O CuSO45H2O 为蓝色晶体,俗称蓝矾、胆矾。无水 CuSO4为白色粉末,遇水变成 蓝色(生成 CuSO45H2O),可作为水的检验试剂。 二、合金金属的冶炼 1.合金 2.常见金属材料 (1)黑色金属材料钢铁 a.钢是用量最大、用途最广的合金。 b. (2)有色金属材料铜和铝 a. b. 3.金属矿物的开发利用 (1)金属冶炼的一般步骤 (2)金属活动性与冶炼方法的
4、关系 (3)金属冶炼的方法 (用化学方程式表示) 4.铝热反应 实验装置 实验现象 a.镁带剧烈燃烧,放出热量,并发出耀眼的白光 b.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,反应的化学方程式为 Fe2O3+2Al2Fe+Al2O3 原理应用 a.制取熔点较高、活动性弱于 Al 的金属,如铁、铬、锰等 b.金属焊接,如野外焊接钢轨等 1.易错易混辨析(正确的画“”,错误的画“”)。 (1)铜绿的主要成分是碱式碳酸铜,可用稀盐酸除铜器表面的铜绿() (2)除去 Cu 粉中混有的 CuO 的方法是加入稀硝酸溶解、过滤、洗涤、干燥() (3)将铜粉加入
5、 1.0molL -1Fe 2(SO4)3溶液中,现象是溶液变蓝,有黑色固体出现 () (4)铁比铜活泼,铆在铜板上的铁钉在潮湿空气中不易生锈() (5)硫酸铜可用作游泳池的消毒剂 () (6)CuSO4溶液与过量浓氨水反应的离子方程式:Cu 2+2NH 3H2O Cu(OH)2+2NH4 + () (7)金属元素的单质只有还原性,其离子只有氧化性() (8)工业上通过电解氯化钠溶液制备金属钠和氯气() (9)合金的性质与其成分金属的性质不完全相同 () (10)由铁矿石炼成铁是化学变化,由生铁炼成钢是物理变化() 答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)(10) 2.填写下
6、列铜及其化合物的颜色。 CuOCu2OCu2S CuSCu2(OH)2CO3 CuSO45H2OCu CuSO4Cu(OH)2 答案黑色砖红色黑色黑色绿色蓝色紫红色白色蓝色 3.(1)根据金属的活动性不同,金属冶炼的方法分为、等。 (2)写出冶炼下列金属的化学方程式。 Hg:; Fe:; Cr:; Mg:; Al:。 答案(1)电解法热还原法热分解法 (2)2HgO2Hg+O2 Fe2O3+3CO2Fe+3CO2 Cr2O3+2Al2Cr+Al2O3 MgCl2(熔融)Mg+Cl2 2Al2O3(熔融)4Al+3O2 考点一考点一铜及其重要化合物铜及其重要化合物 典例探究 例氯化亚铜(CuCl
7、)是白色粉末,微溶于水,酸性条件下不稳定,易生成金属 Cu 和 Cu 2+,广泛 应用于化工和印染等行业。某研究性学习小组拟热分解 CuCl22H2O 制备 CuCl,并进行相关探究。 下列说法正确的是() A.途径 1 中产生的 Cl2可以回收循环利用,也可以通入饱和 CaCl2溶液中除去 B.途径 2 中 200时反应的化学方程式为 Cu2(OH)2Cl22CuO+2HCl C.X 气体可以是 N2,目的是做保护气,抑制 CuCl22H2O 在加热过程发生水解 D.CuCl 与稀硫酸反应的离子方程式为 2CuCl+4H +SO 4 2- 2Cu 2+2Cl-+SO 2+2H2O 答案B途径
8、 1 中产生的 Cl2可以转化为 HCl,回收循环利用,Cl2在饱和 CaCl2溶液中溶解 度很小,不能被吸收除去,故 A 错误;Cu2(OH)2Cl2加热到 200生成 CuO,由原子守恒可知,还生成 HCl,则化学方程式为 Cu2(OH)2Cl22CuO+2HCl,故 B 正确;CuCl2水解生成氢氧化铜和 HCl,X 气体用于抑制 CuCl2水解,则 X 为 HCl,不是氮气,故 C 错误;CuCl 在酸性条件下不稳定,易生成金 属 Cu 和 Cu 2+,故 D 错误。 名师点拨 废铜利用的思维模式 题组训练 题组一铜及其化合物的性质与应用 1.用毛笔蘸取少量 30%FeCl3溶液在铜片
9、上写一个“Cu”字,放置片刻,用少量水将铜片上的溶液 冲到小烧杯中,下列说法正确的是 () A.烧杯中的溶液呈黄色 B.铜片无任何变化 C.铜片上有凹陷的“Cu”字 D.发生了反应:Fe 3+Cu Cu 2+Fe2+ 答案CFeCl3溶液与铜片发生反应:2FeCl3+Cu2FeCl2+CuCl2,FeCl2溶液是浅绿色的,CuCl2 溶液是蓝色的,A 错;FeCl3溶液与铜片发生了反应,B 错;电荷不守恒,D 错。 2.A、B、C、D、E 分别是 Cu、Ag、Fe、Al、Mg 五种金属中的一种。已知:(1)将 A、C 用导线相 连后放入稀 H2SO4中,C 的表面有气泡产生;(2)将 B 放入
10、 D 的硝酸盐中,B 的表面析出单质 D;(3) 将 C、E 放入冷浓硫酸中,均无明显现象。由此可以推断五种金属 A、B、C、D、E 依次可能为 () A.Fe、Cu、Al、Ag、MgB.Mg、Cu、Al、Ag、Fe C.Al、Cu、Mg、Ag、FeD.Mg、Ag、Al、Cu、Fe 答案B由题给信息可知,E 不可能是 Mg 元素,且 A 比 C 活泼,而 Fe 不如 Al 活泼,故 A 错误。A 为 Mg,可以和稀硫酸反应,与 C(Al)和稀硫酸形成原电池时 Al 为负极,产生气泡;B 为 Cu,比 D(Ag) 活泼;C(Al)和 E(Fe)在浓硫酸中钝化,故 B 符合题意。五种元素中最活泼的
11、金属为 Mg,而 A 比 C 活泼,且根据(3)也可知 C 不可能是 Mg,故 C 错误。根据分析可知 B 比 D 活泼,而 Ag 不如 Cu 活泼, 故 D 错误。 题组二化工流程中铜及其化合物的转化 3.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 3molO2 B.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根据 2CuS+3O22CuO+2SO2知,1m
12、olCuS 消耗 1.5molO2,A 错误;焙烧后的废气中含 SO2, 能够使酸性高锰酸钾溶液褪色,B 正确;滤渣中主要含氢氧化铁,C 错误;Cu 2+能够发生水解,加热 CuCl22H2O 晶体,不能制得 CuCl2固体,D 错误。 4.CuCl 是应用广泛的有机合成催化剂,可从黄铜矿(主要成分为 CuFeS2)中制取。 已知:CuCl 是一种白色粉末,微溶于水,难溶于乙醇,在空气中易被氧化,在水溶液中存在平 衡:CuCl(s)+2Cl -(aq) CuCl3 2-(aq)(无色溶液)。下列叙述正确的是 () A.“浸取”过程中的主要反应为 CuFeS2+4CuCl24CuCl+FeCl2
13、+2S B.浸取所得到的 FeCl2溶液,可用来腐蚀覆在绝缘板上的铜箔制造印刷电路板 C.加水有利于 CuCl(s)+2Cl -(aq) CuCl3 2-(aq)平衡逆向移动,析出 CuCl,Cl-浓度增大 D.为提高产率和纯度,可采用乙醇洗涤、真空干燥 答案D由题图中反应物、生成物结合原子守恒可知浸取中的主要反应为 CuFeS2+3CuCl24CuCl+FeCl2+2S,故 A 错误;浸取所得到的 FeCl2溶液,与 Cu 不反应,不能用来 腐蚀覆在绝缘板上的铜箔,故 B 错误;加水向离子浓度增大的方向移动,加水有利于 CuCl(s)+2Cl -(aq) CuCl3 2-(aq)平衡逆向移动
14、,析出 CuCl,Cl-浓度减小,故 C 错误;CuCl 难溶 于乙醇,在空气中易被氧化,则为提高产率和纯度,可采用乙醇洗涤、真空干燥,故 D 正确。 考点二考点二合金合金金属的冶炼金属的冶炼 典例探究 例下列有关金属的工业制法中,正确的是 () A.制钠:用海水为原料制得精盐,再电解纯净的 NaCl 溶液 B.制铁:以铁矿石为原料,CO 还原得铁 C.制镁:用海水为原料,经一系列过程制得氧化镁固体,H2还原得镁 D.制铝:从铝土矿中获得氧化铝再得到氯化铝固体,电解熔融的氯化铝得到铝 答案B工业制钠是电解熔融 NaCl:2NaCl(熔融)2Na+Cl2,而电解 NaCl 溶 液:2NaCl+2
15、H2O2NaOH+H2+Cl2,得不到钠,A 错误;工业制镁是电解熔融氯化镁:MgCl2(熔 融)Mg+Cl2,C 错误;工业制铝是电解熔融的氧化铝:2Al2O3(熔融)4Al+3O2,氯化铝 是共价化合物,在熔融状态下不导电,D 错误。 名师点拨 (1)金属冶炼时,不同冶炼方法有不同的特点,如用气态物质还原时,气体与矿石充分接触, 反应速率快,无残留,得到的金属纯度高;电解冶炼需消耗大量的电能;铝热反应适用于高熔点金 属的冶炼。 (2)当一种金属可用多种方法冶炼时,工业上一般优先采用经济效益高的方法。即热分解法 优于焦炭还原法,焦炭还原法优于铝热还原法,铝热还原法优于电解法。从环保角度考虑,
16、H2还 原法优于 C、CO 还原法。 (3)用还原剂还原法制得的金属一般含有较多的有害杂质,如含其他金属或非金属。为了满 足金属的多种用途,除去金属中的有害杂质是必要的。低沸点金属(如锌和汞)可以用蒸馏法与 较不易挥发的有害杂质分离而达到提纯的目的;电解法精炼金属是使用最广泛的金属精炼法,铜、 银、金、铅等都可以用这种方法精炼。 题组训练 题组一合金 1.镁铝合金质优体轻,又不易锈蚀,大量用于航空工业、造船工业、日用化工等领域。下列关于 镁铝合金性质的叙述中正确的是() A.此合金的熔点比镁和铝的熔点都高 B.此合金能全部溶解于稀盐酸中 C.此合金能全部溶解于氢氧化钠溶液中 D.此合金不能全部
17、溶于过量 FeCl3溶液中 答案B合金的熔点一般低于组成它的成分金属,A 错误;镁铝合金具有镁、铝的化学性质,只 有 B 正确。 2.(2020 湖南怀化联考)下列有关金属的说法中正确的是() A.生铁比纯铁抗腐蚀能力更强 B.青铜、不锈钢、硬铝都是合金 C.性质越活泼的金属越早被人类冶炼和使用 D.单质铝在空气中比较耐腐蚀,所以铝是不活泼金属 答案B生铁容易被腐蚀,比纯铁抗腐蚀能力弱,A 项错误;青铜、不锈钢、硬铝都是合金,B 项 正确;性质越不活泼的金属越早被人类冶炼和使用,C 项错误;单质铝在空气中比较耐腐蚀,是因 为其表面有一层致密的氧化膜,铝是活泼金属,D 项错误。 题组二金属的冶炼
18、 3.下列说法不正确的是() A.Cu(NH3)4SO4可通过 CuSO4溶液与过量氨水作用得到 B.“丹砂(HgS)烧之成水银”,该反应为吸热反应 C.钙单质可以从 TiCl4中置换出 Ti D.可用 H2还原 MgO 制备单质 Mg 答案D硫酸铜溶液与氨水反应,当氨水过量时生成Cu(NH3)4SO4,A 选项正确;由“丹砂(HgS) 烧之成水银”可知,HgS 受热分解过程中需要持续加热,由此可知该反应为吸热反应,B 选项正确; 钙还原性较强,钙单质可以从 TiCl4中置换出 Ti,C 选项正确;镁属于较活泼金属,常用电解熔融 MgCl2的方法制备镁,D 选项错误。 4.碱式碳酸铝镁MgaA
19、lb(OH)c(CO3)d在一定条件下的转化如图所示,下列说法正确的是 () A.a、b、c、d符合关系式:2a+3b=c+3d B.X 可能为 NaOH C.Q 可能为 NH3 D.工业上用 CO 还原 Al2O3的方法制取金属 Al 答案B化合物中 Mg 元素的化合价为+2、Al 元素的化合价为+3、氢氧根离子的化合价为-1、 碳酸根离子的化合价为-2,根据正负化合价代数和为 0 可得,2a+3b=c+2d,故 A 错误;根据题给流 程可知,烧渣主要为氧化镁和氧化铝,氧化铝具有两性,能溶于强碱溶液,而氧化镁不与碱反应, 所以溶液 X 可能为 NaOH 溶液,故 B 正确;由前面的分析并结合
20、题给流程可知,溶液 Z 可能为 NaAlO2溶液,则气体 X 可能为 CO2,不可能为 NH3,故 C 错误;金属活动性顺序中铝及排在铝前面的 金属一般用电解法制取,所以工业上用电解 Al2O3的方法制取金属 Al,故 D 错误。 题组三铝热反应及其应用 5.利用下图装置做铝热反应实验。下列说法不正确的是() A.该反应的化学方程式是 2Al+Fe2O32Fe+Al2O3 B.该反应会产生高温、发出强光 C.根据铝热反应的原理,可以冶炼某些金属 D.若反应中转移 3mol 电子,则消耗氧化剂的物质的量是 1mol 答案D铁元素的化合价从+3 降低到 0,Fe2O3作氧化剂,1mol 氧化铁在反
21、应中得到 6mol 电子, 若反应中转移 3mol 电子,则消耗氧化剂的物质的量是 0.5mol,D 错误。 6.实验室将 9g 铝粉跟一定量的金属氧化物粉末混合形成铝热剂。发生铝热反应之后,所得固体 中含金属单质 18g,则该氧化物粉末不可能是() A.Fe2O3和 MnO2B.Fe2O3和 V2O5 C.Cr2O3和 V2O5D.Fe3O4和 FeO 答案C9g 铝粉可以提供 1mol 电子,则氧化物中的金属元素每得到 1mol 电子对应的质量就应 该是 18g。各金属得到 1mol 电子对应的质量为 Fe +3 :18.7g;Mn +4 :13.75g;V +5 :10.2g;Cr +3
22、 :17.3g;Fe +2 :28g; Fe +8/3 :21g,由平均值原则可知 A、B 可能,C 不 可能,铝粉不完全反应时,D 可能。 1.(2020 课标,26 节选)钒具有广泛用途。黏土钒矿中,钒以+3、+4、+5 价的化合物存在,还包 括钾、镁的铝硅酸盐,以及 SiO2、Fe3O4。采用以下工艺流程可由黏土钒矿制备 NH4VO3。 该工艺条件下,溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的 pH 如下表所示: 金属离子Fe 3+ Fe 2+ Al 3+ Mn 2+ 开始沉淀 pH1.97.03.08.1 完全沉淀 pH3.29.04.710.1 回答下列问题: (1)“酸浸氧化”需要加热,其
23、原因是。 (3)“中和沉淀”中,钒水解并沉淀为 V2O5xH2O,随滤液可除去金属离子 K +、Mg2+、Na+、 ,以及部分的。 (4)“沉淀转溶”中,V2O5xH2O 转化为钒酸盐溶解。滤渣的主要成分是。 (5)“调 pH”中有沉淀生成,生成沉淀反应的化学方程是。 答案(1)加快酸浸和氧化反应速率(促进氧化完全) (3)Mn 2+ Al 3+和 Fe3+ (4)Fe(OH)3 (5)NaAl(OH)4+HClAl(OH)3+NaCl+H2O 解析(1)加热的目的是使反应完全,加快酸浸速率。(3)pH=3.03.1 时,Mn 2+还未沉淀,所以滤液 中有 Mn 2+,另外 Fe3+、Al3+
24、在该 pH 范围内没有沉淀完全,部分留在滤液中。(4)滤饼中除了 有 V2O5xH2O,还有少量 Fe(OH)3和 Al(OH)3,加 NaOH 调 pH13,V2O5xH2O 与 NaOH 反应生成 NaVO3,Al(OH)3与 NaOH 反应生成 NaAl(OH)4,Fe(OH)3不与 NaOH 反应,所以滤渣是 Fe(OH)3。 (5)“调 pH”的目的是将 NaAl(OH)4转化为 Al(OH)3沉淀除去,反应的化学方程式为 NaAl(OH)4+HClAl(OH)3+NaCl+H2O,则滤渣为 Al(OH)3。 2.(2020 课标,27 节选)某油脂厂废弃的油脂加氢镍催化剂主要含金属
25、 Ni、Al、Fe 及其氧化 物,还有少量其他不溶性物质。采用如下工艺流程回收其中的镍制备硫酸镍晶体(NiSO47H2O): 溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的 pH 如下表所示: 金属离子Ni 2+ Al 3+ Fe 3+ Fe 2+ 开始沉淀时(c=0.01molL -1)的 pH 7.23.72.27.5 沉淀完全时(c=1.010 -5molL-1)的 pH 8.74.73.29.0 回答下列问题: (1)“碱浸”中 NaOH 的两个作用分别是。为回收金属,用稀硫 酸将“滤液”调为中性,生成沉淀。写出该反应的离子方程式。 (2)“滤液”中含有的金属离子是。 (3)“转化”中可替代 H2
26、O2的物质是。若工艺流程改为先“调 pH”后“转化”,即 ， “滤液”中可能含有的杂质离子为。 答案(1)除去油脂、溶解铝及其氧化物Al(OH)4 -+H+ Al(OH)3+H2O (2)Ni 2+、Fe2+、Fe3+ (3)O2或空气Fe 3+ 解析(1)油脂可在 NaOH 溶液中发生水解反应生成可溶性的高级脂肪酸钠和甘油,并且 NaOH 溶 液能溶解 Al 和 Al2O3,2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2、Al2O3+2NaOH2NaAlO2+H2O,故“碱 浸”中 NaOH 的两个作用分别是除去油脂和溶解铝及其氧化物。“滤液”中含有 NaAl(OH)4(也可写成 NaA
27、lO2),向其中加入稀 H2SO4调为中性会生成 Al(OH)3沉淀,反应的离子方 程式为 Al(OH)4 -+H+ Al(OH)3+H2O 或 AlO2 -+H+H 2O Al(OH)3。(2)“滤饼”中含有 Ni、 Fe、NiO、FeO、Fe2O3以及少量其他不溶物,加入稀 H2SO4后主要发生反应 Ni+2H + Ni 2+ H2、Fe+2H + Fe 2+H 2、NiO+2H + Ni 2+H 2O、FeO+2H + Fe 2+H 2O、Fe2O3+6H + 2Fe 3+3H 2O, 故“滤液”中含有的金属离子是 Ni 2+、Fe2+、Fe3+。(3)H 2O2的作用是在酸性条件下将
28、Fe 2+氧化 为 Fe 3+(2Fe2+H 2O2+2H + 2Fe 3+2H 2O),且在“转化”中不引入新杂质,故可替代 H2O2的物质是 O2 或空气,发生反应 4Fe 2+O 2+4H + 4Fe 3+2H 2O,也不引入新杂质。加 NaOH 溶液“调 pH”的目的是 生成 Fe(OH)3沉淀除去 Fe 3+,为除尽 Fe3+而又不生成 Ni(OH) 2沉淀,需控制 pH 范围:3.2pH7.2, 此时溶液中还存在 Fe 2+,H 2O2可将 Fe 2+氧化为 Fe3+,故“滤液”中可能含有的杂质离子为 Fe3+。 A A 组组基础达标基础达标 1.(2020 河南八市联考)天工开物
29、中记载:“凡铜供世用,出山与出炉只有赤铜。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 答案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 正确。 2.(2020 山西师大附中调研)下列对铝热反应的说法错误的是 () A.铝热剂中的还原剂是铝粉 B.铝热剂是纯净物 C.铝与 Fe2O3可组成铝热剂 D.铝热反应是放热反应 答案B铝热剂为铝和金属氧化物的混合物,故 B 项错误。 3.在稀硫酸中加入铜粉,铜粉不溶解,再加入下列物质:FeCl3、Fe2O
30、3、Cu(NO3)2、KNO3, 铜粉溶解的是() A.只有B.只有 C.只有或或D.上述物质中任意一种 答案D铜能和氯化铁反应生成氯化亚铁和氯化铜,所以铜能在氯化铁溶液中溶解;Fe2O3 能与稀硫酸发生反应:Fe2O3+3H2SO4Fe2(SO4)3+3H2O,硫酸铁能与铜粉发生反 应:Fe2(SO4)3+Cu2FeSO4+CuSO4,铜粉溶解;向稀硫酸中加入硝酸铜后,溶液中含有氢离子和 硝酸根离子,所以相当于溶液中含有硝酸,硝酸能和铜发生反应:3Cu+8H +2NO 3 - 3Cu 2+2NO +4H2O,所以加入硝酸铜后铜能溶解;依据的分析可知,加入硝酸钾,溶液中含有硝酸根离子, 也与硫
31、酸中的氢离子构成硝酸使铜溶解;故选 D。 4.(2020 江西吉安模拟)江西南昌“海昏侯墓”出土了一件青铜白酒蒸馏器。下列说法不正确的 是() A.在实验室进行蒸馏时,必须使用圆底烧瓶、直形冷凝管、酒精灯、锥形瓶等仪器 B.我国古代人民常用明矾除去铜器表面的铜绿(铜锈) C.青铜文物和铁质文物在潮湿的土壤环境中容易发生电化学腐蚀 D.与火法冶铜(以 Cu2S 为原料)相比,采用湿法冶铜(以 CuSO4为原料)的优点是减少了环境污染 和能源的消耗 答案A实验室进行蒸馏时,需要使用蒸馏烧瓶、温度计、直形冷凝管、酒精灯、牛角管、锥 形瓶等仪器,A 选项错误;明矾中含有铝离子,铝离子水解使溶液显酸性,
32、Cu(OH)2CO3能与酸性溶 液反应,所以可用明矾除去铜器表面的铜绿(铜锈),B 选项正确;青铜文物和铁质文物,在潮湿环 境中易形成原电池发生电化学腐蚀,腐蚀速率更快,C 选项正确;火法冶铜(以 Cu2S 为原料)过程 中会产生 SO2,对环境造成污染,同时高温条件耗能较高,而湿法冶铜(以 CuSO4为原料)相比火法 冶铜减少了环境污染和能源的消耗,D 选项正确。 5.(2020 山东东营模拟)不同的金属在冶炼方法上也有所不同。下列说法正确的是 () A.钒、铬、锰、铁等难熔金属通常采用铝热法炼制 B.铝及其合金是电气、工业、家庭广泛使用的材料,是因为铝的冶炼方法比较简单 C.由于钠、镁、铝
33、等金属化学性质太活泼,人们通常采用电解熔融状态下的氯化物的方式来获 取它们的单质 D.炼铁时加入的焦炭除了用来生成还原剂一氧化碳外,还提供热量 答案DA 项,通常采用 CO 还原法炼制铁,错误;B 项,铝及其合金是电气、工业、家庭广泛使 用的材料,是因为铝具有良好的导电性且美观、坚固等,但其冶炼方法不简单,错误;C 项,通常采 用电解熔融状态下的氧化铝的方式来获取单质 Al,而不是氯化铝,错误;D 项,炼铁时加入的焦炭 除了用来生成还原剂一氧化碳,还可以提供热量,正确。 6.(2020 黑龙江哈尔滨模拟)下表中,对陈述、的正确性及其有无因果关系的判断都正确的 是() 选项陈述陈述判断 A铜绿的
34、主要成分是碱式碳酸铜 可用稀盐酸除去铜器表面 的铜绿 对;对;无 B铜表面易形成致密的氧化膜铜制容器可以盛放浓硫酸对;对;有 C 向硫酸铜溶液中通入少量氨气,有蓝色沉淀 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 对;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 错;对;无 答案D稀盐酸可以与 Cu2(OH)2CO3反应,而且稀盐酸不与 Cu 反应,所以可用稀盐酸除去铜器表 面的铜绿,、均正确,且有因果关系,A 错误;铜表面不能形成致密的氧化膜,B 错误;硫酸铜 与氨水反应生成 Cu(OH)2,Cu(O
35、H)2受热分解生成黑色 CuO,、均正确,但没有因果关系,C 错 误;蓝色硫酸铜晶体受热转化为白色硫酸铜粉末有新物质生成,属于化学变化,CuSO4可用作消毒 剂,错、对,且没有因果关系,D 正确。 7.(2020 湖南长沙一模)实验室利用废弃旧电池的铜帽(Zn、Cu 总含量约为 99%)回收 Cu 并制备 ZnO 的部分实验过程如图所示: 下列叙述错误的是() A.合理处理废弃旧电池的铜帽既有利于节约资源,又有利于保护环境 B.“溶解”操作中可用酸性条件下不断鼓入 O2代替 H2O2 C.加入锌粉时反应的离子为 Cu 2+ D.“过滤”操作后直接将溶液蒸发结晶、高温灼烧得到 ZnO 答案DD
36、项,“过滤”后直接将溶液蒸发结晶得硫酸锌和硫酸钠的混合物,实验室中高温灼烧 时,硫酸锌和硫酸钠均不分解,错误。 8.(2020 山东临沂联考)为了探究铁、铜及其化合物的性质,某同学设计并进行了下列实验。下 列说法错误的是() A.高温加热装置中发生的反应为 2Fe(s)+3H2O(g)Fe2O3(s)+3H2(g) B.虚线框处宜选择的装置是乙 C.实验时将螺旋状铜丝加热变黑后再趁热迅速伸入试管中,可观察到铜丝由黑色变为红色 D.实验后,可用铝粉在高温下还原玻璃管中的固体获得铁单质 答案A高温加热装置中铁粉与水蒸气反应生成四氧化三铁与氢气,化学方程式为 3Fe(s)+4H2O(g)Fe3O4(
37、s)+4H2(g),故 A 错误;氢气的密度比空气的密度小,虚线框处宜选择装 置乙,故 B 正确;氧化铜与氢气反应生成铜和水,发生反应的化学方程式为 CuO+H2Cu+H2O,所 以可观察到铜丝由黑色变为红色,故 C 正确;实验后玻璃管中的固体含有 Fe3O4,铝粉与 Fe3O4发生 铝热反应生成氧化铝和铁单质,故 D 正确。 9.(2020 山西太原模拟)历史上金、银、铜主要作为货币或装饰品被应用。 (1)金、银、铜常被作为钱币流通,从化学角度来看,主要是利用它的(填字母)。 A.硬度适中 B.密度适中 C.在自然界都可得到纯净的单质 D.不活泼性 (2)一位收藏者有一枚表面是黑色,且有少量
38、绿色锈状物的货币,这肯定是币,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,它肯定是 币,表面一直未被氧化的原因是。 (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(填字 母)。 A.观察颜色 B.查看图案 C.用手掂量轻重 D.滴一滴硝酸在币的表面,观察现象 答案(1)D(2)铜氧化铜2Cu+O22CuOCu2(OH)2CO32Cu+O2+CO2+H2OCu2(OH)2CO3 紫红金金不活泼,不易被氧化(3)D 解析(1)金、银、铜都属于不活泼金属,易加工,因此在历史上
39、都曾经用作货币。(2)与金、银 相比,铜稳定性略差一些,容易与氧气等物质反应而“生锈”。金的化学性质不活泼,在空气中 很稳定。(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,手不太容 易掂出来,假金币中含有 Zn、Cu 等,可与硝酸反应产生大量气泡,而 Au 不与硝酸反应。 10.(2020 广西桂林模拟)某小组进行铝热反应实验,装置如图所示。 (1)铝热反应原理(写化学方程式);试剂 A 为(写化 学式)。 (2)该实验现象为, 放出大量的热,纸漏下端被烧穿,沙子上落下红热状液珠,液珠冷却后变为黑色固体。 (3)对黑色固体物质的组成,小组进行了如下探究: 假设:该黑色
40、物质为铁; 假设:该黑色物质为铁与四氧化三铁的混合物。 【设计方案并实验】 实验步骤现象结论 取少量黑色固体于试管中加稀盐酸固体全部溶解,有气泡产生假设成立,假设不 成立滴入几滴 0.01mol/LKSCN 溶液溶液不变色 【交流评价】 你认为上述结论是否合理,并说明理由:。 (4)取上述实验所得溶液,滴入适量氯水,溶液变成红色。此时涉及的离子反应方程式: 、。 答案(1)Fe2O3+2AlAl2O3+2FeKClO3 (2)火星四射发出耀眼的强光(或放出大量的热) (3)不合理,Fe3O4与酸反应生成的 Fe 3+会与 Fe 反应生成 Fe2+,滴入 KSCN 溶液后也不变色 (4)2Fe
41、2+Cl 2 2Fe 3+2Cl- Fe 3+3SCN- Fe(SCN)3 解析(1)铝热反应的原理是铝与金属氧化物反应制取其他金属单质,所以铝与氧化铁反应的化 学方程式为 Fe2O3+2AlAl2O3+2Fe;试剂 A 为镁的燃烧提供氧化剂,所以试剂 A 是 KClO3。 (2)实验现象为火星四射、发出耀眼的强光、放出大量的热、纸漏斗下端被烧穿。 (3)该实验方案不合理,因为若假设成立,则在步骤中 Fe 过量,四氧化三铁与盐酸反应生成 的 Fe 3+会与 Fe 反应生成 Fe2+,滴入 KSCN 溶液后也不变色,所以不合理。 (4)氯水中的氯气可以将亚铁离子氧化为铁离子,铁离子与 SCN -
42、反应溶液变成红色,离子方程式 为 2Fe 2+Cl 2 2Fe 3+2Cl-;Fe3+3SCN- Fe(SCN)3。 B B 组组综合提升综合提升 11.铁、铜混合粉末 18.0g 加入 100mL5.0molL -1FeCl 3溶液中,剩余固体质量为 3.2g。下列说 法正确的是() A.剩余固体是铁、铜混合物 B.原固体混合物中铜的质量是 9.6g C.反应后溶液中n(Fe 3+)=0.10mol D.反应后溶液中n(Fe 2+)+n(Cu2+)=0.5mol 答案B铁的还原性大于铜,铁、铜混合粉末加入到 FeCl3溶液中,铁先反应,FeCl3的物质的量 为 0.5mol,设 0.5mol
43、 铁离子完全反应消耗铜m1g、消耗铁m2g,则有 Cu+2Fe 3+ Cu 2+2Fe2+,根据 Cu2Fe 3+,得?1 640.5=12,m1=16;Fe+2Fe 3+ 3Fe 2+,根据 Fe2Fe3+,?2 560.5=12,m2=14,溶解的 金属质量为 18.0g-3.2g=14.8g,因为 1414.80;2FeCl3+ZnSZnCl2+2FeCl2+S;2FeCl3+FeS3FeCl2+S。 (1)溶浸时 ZnS 发生的离子方程式为;氧化的 目的是。 (2)滤渣 3 的主要成分有;滤液 4 可以循环使用到的工序为;某工序是物理变 化,则该工序利用了 Fe3O4的。 (3)滤渣
44、2 在缺氧条件下与 FeS2混合焙烧生成 Fe3O4和 SO2,该反应的化学反应方程式是 。 (4)用化学平衡移动的原理解释,在“搅拌,80”时加入饱和食盐水和蒸发浓缩后使用冰水浴 的原因:。 (5)PrCl3晶体经过处理可以得到制取镨蓄电池的物质 PrF3,镨蓄电池具有稳定性高等优点,充电 后两个电极上沉积的 PrF3分别转化为 PrO2和 Pr,充电时阳极的电极反应式为。 答案(1)2Fe 3+ZnS Zn 2+2Fe2+S 将亚铁离子氧化为铁离子,利于沉淀(2)S、SiO2搅拌 磁性(3)32Fe(OH)3+FeS211Fe3O4+2SO2+48H2O(4)加入饱和食盐水,提高溶液中的
45、Cl -浓度, 使反应 PrCl3(s)+2Cl -(aq) PrCl5 2-(aq) H0 正向移动,利于 PrCl3(s)溶解;该反应为吸热 反应,冰水浴使温度降低,平衡逆向移动,使 PrCl5 2-不断转化为 PrCl 3晶体而析出 (5)PrF3- e -+2H 2O PrO2+3HF+H + 解析(1)加入 H2O2的作用是将亚铁离子氧化为铁离子,离子方程式为 2Fe 2+H 2O2+2H + 2Fe 3+2H 2O。 (2)加入的 FeCl3溶液会与 ZnS、Pr2S3、FeS 发生反应生成沉淀 S 和 PrCl3,SiO2不反应且不溶于 水;滤液 4 为 NaCl 溶液,可以循环利用到搅拌工序中。
