化学一轮复习文档第3章 常见金属及其化合物 第11讲 含答案Word格式文档下载.docx

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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）Cu

CuSO4

硫酸铜溶液

CuSO4·

（2）Cu

CuO

（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。

题组一　铜及其化合物的转化

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：

Cu2O＋2H＋===Cu＋Cu2＋＋H2O。

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Cu2O

B．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（　　）

A．Cu2SB．CuSC．FeS2D．Fe3S4

答案　A

解析　由题意并结合选项可知，1.60gM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氢氧化钠，可以求出n（S）＝n（SO2）＝n（H2SO4）＝

n（NaOH）＝

×

20.00×

10－3L×

0.1mol·

L－1×

＝0.01mol，所以m（S）＝0.32g，则m（金属）＝1.60g－0.32g＝1.28g，假若是铜，则n（Cu）＝0.02mol，M可能为Cu2S；

假若是铁，则n（Fe）≈0.023mol，没有与之对应的选项。

综上所述，A项正确。

题组二　铜及其化合物的制取

4．（2019·

西安调研）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CuCl2·

2H2O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退色

C．滤渣中主要含铁的氧化物

D．将获得的CuCl2·

2H2O晶体加热可制得CuCl2固体

答案　B

解析　A项，2CuS＋3O2

2CuO＋2SO2，由方程式可知，1molCuS消耗1.5molO2，错误；

B项，废气中含有

SO2，能使酸性高锰酸钾溶液退色，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CuCl2·

2H2O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。

5．（2018·

安顺检测）工业上由黄铜矿（主要成分为CuFeS2）冶炼铜的主要流程如下：

（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

c．NaOH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2Cu＋O2＋2H2SO4===2CuSO4＋2H2O可制备CuSO4，若将该反应设计为原电池，其正极电极反应式为________________________________________________________。

答案　

（1）cd　

（2）3Cu2O＋2Al

Al2O3＋6Cu

（3）bd　（4）4H＋＋O2＋4e－===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，粗铜做阳极，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O2＋4H＋＋4e－===2H2O。

铜的冶炼“两方法”

（1）湿法炼铜：

Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu。

（2）高温炼铜：

工业上用高温冶炼黄铜矿的方法获得铜（粗铜）：

2CuFeS2＋4O2

Cu2S＋3SO2＋2FeO（炉渣）

2Cu2S＋3O2

2Cu2O＋2SO2

2Cu2O＋Cu2S

6Cu＋SO2↑

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做阳极，失电子变为Cu2＋，用纯铜棒做阴极即可得精铜。

考点二　合金　金属材料

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。

①熔点：

一般比它的各成分金属的低；

②硬度和强度：

一般比它的各成分金属的大。

2．常见金属材料及应用

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．金属的性质与金属冶炼

（1）应用金属活动顺序表整合金属的性质

金属活动性顺序

K、Ca、Na

Mg

Al、Zn

Fe、Sn、Pb（H）

Cu、Hg、Ag

Pt、Au

与O2反应

常温下易被氧化，点燃生成过氧化物或其他复杂氧化物

常温下一般生成致密的氧化膜（铁在潮湿的空气中生成疏松的铁锈，不能保护内部金属）

加热化合

不反应

与H2O反应

常温下生成碱和氢气

与热水反应

有碱存在与水反应

与高温水蒸气反应

与非氧化性酸反应

生成盐和氢气

与盐溶液反应

先与水反应，生成的碱再与盐反应

排在前面的金属能把排在后面的金属从其盐溶液中置换出来

（2）金属活动顺序与金属冶炼的关系

①热分解法：

适用于不活泼的金属，如Hg和Ag。

写出由HgO、Ag2O冶炼Hg、Ag的化学方程式：

_____________________________________________________________、

________________________________________________________________________。

②热还原法：

用还原剂（C、CO、H2、Al等）还原金属氧化物，适合较活泼的金属。

完成冶炼铁、锌、钨的化学方程式：

a．CO还原Fe3O4：

______________________________________________________；

b．C还原ZnO：

________________________________________________________；

c．H2还原WO3：

_______________________________________________________。

③电解法：

适合冶炼金属活动性很强的金属（一般指在金属活动性顺序中排在锌前面的金属）。

工业上用电解法冶炼Na、Mg、Al的化学方程式分别为

________________________________________________________________________、

答案　①2HgO

2Hg＋O2↑　2Ag2O

4Ag＋O2↑

②Fe3O4＋4CO

3Fe＋4CO2　ZnO＋C

Zn＋CO↑

WO3＋3H2

W＋3H2O　③2NaCl（熔融）

2Na＋Cl2↑　MgCl2（熔融）

Mg＋Cl2↑　2Al2O3

4Al＋3O2↑

（1）金属冶炼：

将金属从其化合物中还原出来，即用化学方法将金属由化合态转变为游离态（　　）

（2）金属单质在化学反应中只作为还原剂失去电子（　　）

（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）生铁、普通钢和不锈钢中的含碳量依次降低（　　）

（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（　　）

答案　

（1）√　

（2）√　（3）×

　（4）×

　（5）√　（6）√　（7）×

已知：

化合物

MgO

Al2O3

MgCl2

AlCl3

类型

离子化合物

共价化合物

熔点/℃

2800

2050

714

191

工业制镁时，电解MgCl2而不电解MgO的原因是_______________________________；

制铝时，电解Al2O3而不电解AlCl3的原因是____________________________________。

答案　MgO的熔点高，熔融时耗费更多能源，增加生产成本　AlCl3是共价化合物，熔融态不导电

解析　氯化镁和氧化镁均为离子化合物，电解熔融态时均可制得镁，但氧化镁的熔点高，熔融时耗费能源多，成本高，而氯化铝是共价化合物，熔融时不导电，无法制得铝，只能通过电解熔融氧化铝来制取。

题组一　金属的性质及应用

1．（2018·

厦门期末）下列金属用途和有关性质的对应关系错误的是（　　）

选项

金属用途

金属的有关性质

A

金可以制成比纸还薄的金箔

延展性

B

生活用铁锅

导热性

C

用铁回收照相定影废液中的银

氧化性

D

用铜制作印刷电路

导电性

解析　A项，金可制成比纸还薄的金箔是金属的延展性，所以对应的关系正确；

B项，利用金属的导热性可用铁做铁锅，所以对应的关系正确；

C项，用铁粉回收照相定影废液中的银利用了铁的还原性，而不是氧化性，错误；

D项，根据铜的导电性用铜制作印刷电路，所以对应的关系正确。

2．下列关于金属性质的叙述正确的是（　　）

A．所有的金属常温下都是固态

B．根据金属与酸反应置换出氢的难易程度可比较金属的活泼性

C．金属都能在空气中形成致密的保护膜

D．金属都能与盐酸发生置换反应

解析　汞常温下为液态，钠、钾等活泼的金属不能形成致密的氧化膜，排在金属活动顺序表H后面的金属不能从盐酸中置换出氢气。

题组二　金属材料与合金

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D．18K金首饰

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。

4．C919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

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。

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组成可能为（提示：

Si＋2OH－＋H2O===SiO

＋2H2↑）（　　）

样品

A．Al、Mg、Si、ZnB．Al、Fe、Zn、Na

C．Al、Na、Cu、FeD．Al、Cu、Mg、Si、Mn

解析　通过反应①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②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。

题组三　金属冶炼方法的选择

6．（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

D．MgCl2（aq）

Mg（OH）2

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熔融MgCl2而不是MgO，D错误。

7．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：

2Al＋4BaO

3Ba↑＋BaO·

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Ba

b．高温有利于BaO分解

c．高温时BaO·

Al2O3比Al2O3稳定

d．Ba的沸点比Al的低

答案　

（1）GaCl3＋3NH3·

H2O===Ga（OH）3↓＋3NH4Cl　

（2）弱　d

解析　

（1）由AlCl3与NH3·

H2O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

Na＋KCl

K↑＋NaCl

2RbCl＋Mg

MgCl2＋2Rb↑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。

1．（2016·

浙江理综，7）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发生熔融或结晶时会吸收或释放较大的热量

B．Ge（32号元素）的单晶可以作为光电转换材料用于太阳能电池

C．Ba2＋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

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，属于化学变化，错误。

2．（2018·

海南，24）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：

①2Cu2＋＋5I－===2CuI↓＋I

②I

＋2S2O

===S4O

＋3I－

反应①中的氧化剂为__________。

现取20.00mL含有Cu2＋的溶液，加入足量的KI充分反应后，用0.1000mol·

L－1的Na2S2O3标准溶液滴定至终点，消耗Na2S2O3溶液25.00mL，此溶液中Cu2＋的浓度为________mol·

L－1。

答案　

（1）Cu＋H2O2＋H2SO4===CuSO4＋2H2O

（2）Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋　酸性　防止Fe3＋水解生成Fe（OH）3　（3）Cu2＋　0.1250

全国卷Ⅱ，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＋）＝0.1mol·

L－1]形成氢氧化物沉淀的pH范围如下：

金属离子

Fe3＋

Fe2＋

Zn2＋

Cd2＋

开始沉淀的pH

1.5

6.3

6.2

7.4

沉淀完全的pH

2.8

8.3

8.2

9.4

（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）2ZnS＋3O2

2ZnO＋2SO2

（2）PbSO4　调节溶液的pH　无法除去杂质Fe2＋

（3）Cd2＋＋Zn===Cd＋Zn2＋　（4）Zn2＋＋2e－===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2ZnS＋3O2

2ZnO＋2SO2。

（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：

ZnO＋H2SO4===ZnSO4＋H2O、Fe2O3＋3H2SO4===Fe2（SO4）3＋3H2O、CdO＋H2SO4===CdSO4＋H2O、PbO＋H2SO4===PbSO4＋H2O。

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2.8～6.2，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Zn＋Cd2＋===Zn2＋＋Cd。

（4）电解ZnSO4溶液制备单质Zn时，阴极放电的是Zn2＋和H＋。

因为溶液中的Zn2＋浓度较大，所以阴极电极反应式应该是Zn