备战2021 高考化学 加餐练9 铜及其化合物金属资源

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加餐练 9 铜及其化合物 金属资源 基础题 1.据《本草纲目》记载：“生熟铜皆有青，即是铜之精华，大者即空绿，以次空青也， 铜青则是铜器上绿色者，淘洗用之。”这里的“铜青”是指( ) A．CuO B．Cu2O C．Cu D．Cu2(OH)2CO3 2．我国晋代《抱朴子》中描述了大量的化学反应，其中有：①“丹砂(HgS)烧之成水银， 积变又还成丹砂”；②“以曾青涂铁，铁赤色如铜”。下列有关叙述正确的是( ) A．①中描述的化学反应是可逆反应 B．“曾青”是含有 Cu2＋的溶液，如硫酸铜溶液 C．“积变又还成丹砂”中的“还”可理解为“被还原” D．水银能跟曾青发生置换反应生成单质铜 3．某研究小组通过实验探究 Cu 及其化合物的性质，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 4．在实验室里用铁屑、氧化铜、稀硫酸为原料制备单质铜，有下列两种途径： ①Fe――→H2SO4H2――→CuO Cu ②CuO――→H2SO4CuSO4――→Fe Cu 若用这两种方法制得等量的铜，则下列有关说法符合实际情况的是( ) A．消耗氧化铜的质量相同 B．消耗铁的质量相同 C．消耗硫酸的质量相同 D．生成硫酸亚铁的质量相同 5．金属材料在日常生活以及生产中有着广泛的运用。下列关于金属的一些说法不正确 的是( ) A．合金的性质与其成分金属的性质不完全相同 B．锈蚀后的铁制品没有回收价值 C．金属冶炼的本质是金属阳离子得到电子变成金属原子 D．越活泼的金属越难冶炼 6．工业上冶炼金属一般用热分解法、热还原法和电解法，不同的金属应选用不同的冶 炼方法。选择的原则主要是依据( ) A．金属在地壳中的丰度 B．金属在自然界中的存在形式 C．金属的还原性强弱 D．金属的利用价值 7．①热分解法、②热还原法、③电解法是工业上制取金属的三种常用方法。下列金属 与冶炼方法相对应的是( ) 选项 金属 冶炼方法 A K、Na ③ B Ca、Cu ② C Fe、Mg ③ D Al、Hg ① 8.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．炼钢和炼铁都是采用还原剂将铁从其他化合物中还原出来，区别在于炼钢时选用的 还原剂的还原性更强 C．由于钠、镁、铝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提供热量外，还用来制造还原剂一氧化碳 9．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 10．下列生产、生活中的事实不能用金属活动性顺序表解释的是( ) A．铝制器皿不宜盛放酸性食物 B．电解饱和食盐水阴极产生氢气得不到钠 C．铁制容器盛放和运输浓硫酸 D．镀锌铁桶镀层破损后铁仍不易被腐蚀 能力题 11.钼(Mo)的主要用途是制造特种钢，用 CO 还原 MoO3(白色粉末，加热时变黄)制备单 质 Mo 的装置如图所示，下列说法正确的是( ) A．装置②中盛有饱和碳酸钠溶液，装置③中盛有浓硫酸，均起到净化 CO2 的作用 B．装置①中的稀盐酸可用稀硫酸代替，石灰石可用碳酸钠粉末代替 C．装置④的作用是制备 CO，装置⑤的作用是 CO 还原 MoO3 D．装置⑥能达到检验 MoO3 是否被 CO 还原的目的 12．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 固体加热，有铜的氧化物生成，其质量随温度变化如图 1 所示。另外，某同学绘制了三条表 示金属氧化物与其所含金属元素的质量的关系曲线，如图 2 所示。则下列分析正确的是( ) A．图 1 中，A 到 B 的过程中有 0.01 mol 电子转移 B．图 1 整个过程中共生成 0.26 g 水 C．图 2 三条曲线中，表示 CuO 和其中所含 Cu 质量关系的曲线是 X D．图 1 中 A 和 B 的化学式分别为 Cu2O 和 CuO 13．氯化亚铜(CuCl)广泛应用于化工、印染、电镀等行业。CuCl 难溶于醇和水，可溶 于氯离子浓度较大的体系，在潮湿空气中易水解氧化。以海绵铜(主要成分是 Cu 和少量 CuO) 为原料，采用硝酸铵氧化分解技术生产 CuCl 的工艺过程如下： 回答下列问题： (1)步骤①中得到的氧化产物是____________，溶解温度应控制在 60～70 ℃，原因是 ________________________________________________________________________。 (2)写出步骤③中主要反应的离子方程式 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)步骤⑤包括用 pH＝2 的酸洗、水洗两步操作，酸洗采用的酸是____________(写名称)。 (4)上述工艺中，步骤⑥不能省略，理由是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (5)步骤②、④、⑤、⑧都要进行固液分离。工业上常用的固液分离设备有________(填 字母)。 A．分馏塔 B．离心机 C．反应釜 D．框式压滤机 (6)准确称取所制备的氯化亚铜样品 m g，将其置于过量的 FeCl3 溶液中，待样品完全溶 解后，加入适量稀硫酸，用 a mol/L 的 K2Cr2O7 溶液滴定到终点，消耗 K2Cr2O7 溶液 b mL， 反应中 Cr2O 2－ 7 被还原为 Cr3＋，样品中 CuCl 的质量分数为____________。 14．银铜合金广泛应用于航空工业。从切割废料中回收银并制备铜化工产品的工艺流程 如下： [注：Al(OH)3 和 Cu(OH)2 开始分解的温度分别为 450 ℃和 80 ℃] (1)滤渣 A 与稀硝酸反应，产生的气体在空气中迅速变为红棕色，该气体变色的化学反 应 方 程 式 为 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)固体混合物 B 的组成为________；在生成固体 B 的过程中，需控制 NaOH 的加入量。 若 NaOH 过量，则因过量引起的反应的离子方程式为 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)完成煅烧过程中一个反应的化学方程式： ________CuO＋________Al2O3===== 高温 ________CuAlO2＋________↑。 (4)若银铜合金中铜的质量分数为 63.5%，理论上 5.0 kg 废料中的铜可完全转化为 ________ mol CuAlO2，至少需要 1.0 mol·L－1 的 Al2(SO4)3 溶液________ L(MCu＝63.5 g·mol－ 1)。 (5)CuSO4 溶液也可用于制备胆矾，其基本操作是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________、过 滤、洗涤和干燥。 加餐练 9 铜及其化合物 金属资源 1．解析：铜在空气中长时间放置，会与空气中的氧气、二氧化碳、水反应生成碱式碳 酸铜 Cu2(OH)2CO3，发生反应为：2Cu＋O2＋H2O＋CO2===Cu2(OH)2CO3，则这里的“铜青” 是指 Cu2(OH)2CO3。 答案：D 2．解析：①中描述的化学反应为 HgS===== △ Hg＋S、Hg＋S===HgS，两个反应的反应条 件不同，不是可逆反应，A 项错误；“铁赤色如铜”，说明铁置换出铜，故“曾青”应为可溶性 铜盐的水溶液，B 项正确；“积变又还成丹砂”，发生的反应是 Hg＋S===HgS，Hg 发生了氧 化反应，“还”是指恢复原来的状态，C 项错误；Hg 的活动性比 Cu 弱，因此水银不能与曾青 发生置换反应生成单质铜，D 项错误。 答案：B 3．解析：A 项浓硫酸溶于水时放热，应该是把反应后的溶液倒入水中，故该项错误； B 项需要先加热铜才与氯气发生反应，故该项错误；C 项氯化铜溶液中存在水解平衡，加热 蒸干最终得到的是氢氧化铜，故该项错误；D 项铜和盐酸不反应，只有铜绿[Cu2(OH)2CO3] 与盐酸反应，故该项正确。 答案：D 4．解析：制备 1 mol Cu 需要 1 mol CuO，而 H2 还原 CuO 时需要先用 H2 排除体系内的 空气，冷却时也需要继续通 H2，因此需要 H2 的量远大于 1 mol，即消耗的 Fe、H2SO4 均比 第②种方法多。 答案：A 5．解析：合金的熔点比它的各成分金属的熔点都低，故 A 正确；锈蚀后的铁制品可以 除去铁锈回收利用，保护矿产资源，B 错误；在化合物中金属元素均显正价，得到电子变成 金属原子，故 C 正确；越活泼的金属，金属阳离子就越难得到电子被还原，故越难冶炼，D 正确。 答案：B 6．解析：金属活动性顺序中，从左至右金属单质的还原性逐渐减弱，对应离子的氧化 性逐渐增强(越来越易被还原为单质)，故其冶炼方法不同。 答案：C 7．解析：K、Ca、Na、Mg、Al 等活泼金属应使用电解法，Cu、Fe 等金属应使用热还 原法，Hg、Ag 等不活泼金属应使用热分解法。 答案：A 8．解析：A 项，铁用 CO 还原法炼制，用铝热反应成本太高，故 A 错误；B 项，不同 点是前者使用氧化剂，后者使用还原剂，故 B 错误；C 项，氯化铝是共价化合物，所以熔 融时，它是不导电的，工业上用电解氧化铝方法制取铝，故 C 错误；D 项，高炉炼铁中焦 炭的作用为与氧气反应产生热量和制造还原剂一氧化碳，故 D 项正确。 答案：D 9．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。 答案：C 10．解析：A 项，铝性质较活泼，能和强酸、强碱反应生成盐和氢气，在金属活动性顺 序表中 Al 位于 H 之前，所以能用金属活动性顺序解释；B 项，金属阳离子得电子能力越强， 其单质的还原性越弱，用惰性电极电解饱和食盐水时，阴极生成氢气而得不到钠，说明 Na 的活动性大于氢，所以可以用金属活动性顺序解释；C 项，常温下，浓硫酸和铁发生氧化还 原反应生成致密的氧化物薄膜而阻止进一步被氧化，该现象是钝化现象，与金属活动性顺序 无关；D 项，构成原电池的装置中，作负极的金属加速被腐蚀，作正极的金属被保护，Fe、 Zn 和电解质构成原电池，Zn 易失电子作负极，Fe 作正极，则 Fe 被保护，所以能用金属活 动性顺序解释。 答案：C 11．解析：选项 A，盐酸与碳酸钙反应制备的 CO2 中含 HCl 杂质，除去 HCl 杂质，用 饱和 NaHCO3 溶液，而不是饱和 Na2CO3 溶液，错误；选项 B，启普发生器中的固体反应物 不能呈粉末状，错误；选项 C，装置④中 CO2 与炽热的 C 反应生成 CO，装置⑤中 CO 与 MoO3 发生氧化还原反应，正确；选项 D，装置④中未反应的 CO2 也能使装置⑥中澄清石灰 水变浑浊，错误。 答案：C 12．解析：0.98 g Cu(OH)2 的物质的量为 0.01 mol，若加热时全部生成 CuO，则 CuO 的 质量为 0.01 mol×80 g·mol－1＝0.80 g，所以 A 点是 CuO。若加热时全部生成 Cu2O，则 Cu2O 的质量为 0.005 mol×144 g·mol－1＝0.72 g，所以 B 点是 Cu2O，D 项错误；由 A 到 B 发生反 应：4CuO===== △ 2Cu2O＋O2↑，根据化学方程式可知，当 0.01 mol CuO 完全转化为 Cu2O 时， 转移 0.01 mol 电子，A 项正确；生成的水和氧气的质量总和为 0.26 g，B 项错误；CuO 和其 中所含 Cu 的质量关系(以 CuO 的质量为 10 g 计算)为 CuO ～ Cu 80 64 10 g 8 g 观察图 2 可知，曲线 Y 表示的是 CuO 和其中所含 Cu 质量的关系，故 C 项错误。 答案：A 13．解析： (1)题中采用硝酸铵氧化分解技术生产 CuCl，所以步骤①还原剂只能是单质铜，氧化产 物为 CuSO4。 (2)步骤③中的反应物为硫酸铜、亚硫酸铵、氯化铵，生成了 CuCl，铜元素化合价降低， 所以 SO 2－ 3 作还原剂，生成 SO2－ 4 ，配平得 2Cu2＋＋SO2－ 3 ＋2Cl－＋H2O===2CuCl↓＋SO2－ 4 ＋2H ＋。 (3)由步骤①中加入了硫酸，经过步骤⑧回收到硫酸铵可知酸洗采用的酸是硫酸。 (4)CuCl 难溶于乙醇，在潮湿的空气中易水解氧化，所以醇洗有利于加快去除 CuCl 表 面水分，防止其水解氧化。 (5)工业上常用的固液分离设备有离心机和框式压滤机。 (6)根据题中信息可得关系式：6CuCl～6Fe2＋～Cr2O2－ 7 ，则 n(CuCl)＝a×b×10－3×6 mol， m(CuCl) ＝ a×b×10 － 3×6×99.5 g·mol － 1 ＝ 0.597ab g ， 故 样 品 中 CuCl 的 质 量 分 数 为 0.597ab m ×100%。 答案： (1)CuSO4 或 Cu2＋ 温度低溶解速度慢、温度过高铵盐分解 (2)2Cu2＋＋SO2－ 3 ＋2Cl－＋H2O===2CuCl↓＋SO2－ 4 ＋2H＋ (3)硫酸 (4)醇洗有利于加快去除 CuCl 表面水分，防止其水解氧化 (5)BD (6)0.597ab m ×100% 14．解析：(2)NaOH 与 Al2(SO4)3、CuSO4 反应生成 Al(OH)3、Cu(OH)2，由 Al(OH)3 和 Cu(OH)2 的分解温度知，煮沸时 Cu(OH)2 分解，Al(OH)3 则不分解，则固体混合物 B 含有 CuO、 Al(OH)3。若 NaOH 过量，Al(OH)3 会转化为 NaAlO2。 (4)生成 CuAlO2 的物质的量为5.0×1 000×63.5% 63.5 mol＝50 mol，至少需要 Al2(SO4)3 的物 质的量为 25 mol，即至少需要 1.0 mol·L－1 的 Al2(SO4)3 溶液 25 L。 答案： (1)2NO＋O2===2NO2 (2)CuO、Al(OH)3 Al(OH)3＋OH－===AlO－ 2 ＋2H2O (3)4 2 4 O2 (4)50 25 (5)蒸发浓缩、冷却结晶