重庆市2021高考化学一轮复习专题三金属及其化合物第4讲用途广泛的金属材料和开发利用金属矿物教案

重庆市2021高考化学一轮复习专题三金属及其化合物第4讲用途广泛的金属材料和开发利用金属矿物教案

第4讲　用途广泛的金属材料和开发利用金属矿物 单科命题 考试要点 素养链接 ‎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。‎ 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。‎ 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。‎ 考点一　铜及其重要化合物 ‎1.铜 ‎(1)物理性质:铜是①　紫红　色金属,具有良好的②　导电　性、③　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+O2+CO2+H2OCu2(OH)2CO3(碱式碳酸铜,绿色)‎ 加热条件下与O2反应:④　2Cu+O2 2CuO　 ‎ Cl2‎ ‎⑤　Cu+Cl2 CuCl2　 ‎ S ‎⑥　2Cu+S Cu2S　 ‎ 浓硫酸 ‎⑦　Cu+2H2SO4(浓) CuSO4+SO2↑+2H2O　 ‎ 浓硝酸 ‎⑧　Cu+4HNO3(浓) Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O　 ‎ 稀硝酸 ‎⑨　3Cu+8HNO3(稀) 3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O　 ‎ AgNO3溶液 ‎　Cu+2AgNO3 2Ag+Cu(NO3)2　 ‎ FeCl3溶液 ‎　2FeCl3+Cu 2FeCl2+CuCl2　 ‎ ‎　　2.氧化铜和氧化亚铜 氧化铜 氧化亚铜 颜色 ‎　黑色　 ‎ ‎　砖红色　 ‎ - 21 -‎ 与酸反应 ‎(H+)‎ ‎　CuO+2H+ Cu2++H2O　 ‎ ‎　Cu2O+2H+ Cu2++Cu+H2O　 ‎ 与H2反应 ‎　CuO+H2 Cu+H2O　 ‎ ‎　Cu2O+H2 2Cu+H2O　 ‎ 转化关系 ‎　4CuO 2Cu2O+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.CuSO4·5H2O CuSO4·5H2O为　蓝色　晶体,俗称蓝矾、胆矾。无水CuSO4为　白色　粉末,遇水变　蓝色　(生成CuSO4·5H2O),可作为水的检验试剂。 ‎ ‎1.易错易混辨析(正确的画“√”,错误的画“✕”)。‎ ‎(1)电解CuCl2溶液的化学方程式:CuCl2Cu2++2Cl-(　　)‎ ‎(2)H2还原CuO时,应先加热后通H2(　　)‎ ‎(3)常温下,Fe和Cu与浓硝酸反应产生的气体体积相同(　　)‎ ‎(4)将铁片和铜片用导线连接后置于稀H2SO4中,铜片上有气泡产生,说明铜比铁活泼(　　)‎ ‎(5)Cu2O遇硝酸会被氧化成Cu2+(　　)‎ ‎(6)利用无水硫酸铜遇水变成蓝色这一性质,来检验水的存在(　　)‎ ‎(7)CuCO3是铜锈的主要成分,可用盐酸除去铜锈(　　)‎ ‎(8)农业上配制波尔多液时可在铁桶或铝桶中进行(　　)‎ ‎1.答案　(1)✕　(2)✕　(3)✕　(4)✕　(5)√　(6)√　(7)✕　(8)✕‎ ‎2.【深度思考】‎ 填写下列铜及其化合物的颜色。‎ ‎①CuO　　　　　②Cu2O　　　　　③Cu2S　　　　 ‎ ‎④CuS　　　　　⑤Cu2(OH)2CO3　　　　 ‎ ‎⑥CuSO4·5H2O　　　　　⑦Cu　　　　 ‎ - 21 -‎ ‎⑧CuSO4　　　　　⑨Cu(OH)2　　　　 ‎ ‎2.答案　①黑色　②砖红色　③黑色 ‎④黑色　⑤绿色　⑥蓝色　⑦紫红色 ‎⑧白色　⑨蓝色 ‎　　　　　　　 　　　　　　 　　　　　　 ‎ 题组一　铜及其化合物的性质与应用 ‎1.实验探究Cu及其化合物的性质,操作正确且能达到目的的是(　　)‎ A.将铜粉和硫粉混合均匀并加热以制取CuS B.向Cu与过量浓硫酸反应后的试管中加水以观察CuSO4溶液的颜色 C.向CuSO4溶液中加入适量的NaOH,过滤洗涤并收集沉淀充分灼烧以制取CuO D.在淀粉溶液中加入适量稀硫酸微热水解,再加入少量新制Cu(OH)2悬浊液并加热,产生砖红色沉淀 ‎1.答案　C　硫的氧化性较弱,只能将铜氧化为+1价生成Cu2S,A项错误;铜与过量浓硫酸反应后稀释,应将反应后的溶液缓慢加入水中,并不断搅拌,B项错误;CuSO4与NaOH溶液反应生成Cu(OH)2沉淀,过滤、洗涤、灼烧后可得CuO,C项正确;淀粉水解后应先加NaOH溶液至溶液呈碱性,然后加入新制Cu(OH)2悬浊液并加热,才会产生砖红色沉淀,D项错误。‎ ‎2.(2019河北衡水月考)将铜放入稀硫酸中,再加入下列一种试剂,常温下就可产生气体的是(　　)‎ A.FeCl3 B.KNO3 C.CuSO4 D.浓H2SO4‎ ‎2.答案　B　将铜放入稀硫酸中,再加入氯化铁,铜溶解,但不产生气体,A错误;铜、稀硫酸、硝酸钾混合时发生反应:3Cu+8H++2NO‎3‎‎-‎ 3Cu2++2NO↑+4H2O,有气体逸出,B正确;铜与稀硫酸不反应,加入硫酸铜混合时也不反应,C错误;在常温下,铜与浓硫酸不反应,在加热条件下反应生成硫酸铜、二氧化硫和水,D错误。‎ ‎3.(2019河北邯郸月考)用毛笔蘸取少量30% FeCl3溶液在铜片上写一个“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:Fe3++Cu Cu2++Fe2+‎ - 21 -‎ ‎3.答案　C　FeCl3溶液与铜片发生反应:2FeCl3+Cu 2FeCl2+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。‎ 题组二　化工流程中铜及其化合物的转化 ‎4.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1 mol CuS则消耗3 mol O2‎ 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CuCl2·2H2O晶体加热可制得CuCl2固体 ‎4.答案　B　根据2CuS+3O2 2CuO+2SO2知,1 mol CuS消耗1.5 mol O2,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;Cu2+能够发生水解,加热CuCl2·2H2O晶体,不能制得CuCl2固体,D错误。‎ ‎5.(2019山东济宁调研)氯化亚铜(CuCl)是白色粉末,微溶于水,酸性条件下不稳定,易生成金属Cu和Cu2+,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CuCl2·2H2O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)2Cl2 2CuO+2HCl↑‎ C.X气体可以是N2,目的是做保护气,抑制CuCl2·2H2O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++SO‎4‎‎2-‎ 2Cu2++2Cl-+SO2↑+2H2O ‎5.答案　B　途径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)2Cl2 2CuO+2HCl↑,故B正确;CuCl2水解生成氢氧化铜和 - 21 -‎ 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Cu2+,故D错误。‎ 题后悟道 废铜利用的思维模式 考点二　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.⑤　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.‎ - 21 -‎ 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 - 21 -‎ 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+2Al 2Fe+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)金属在自然界中都以化合态形式存在,故金属的冶炼就是将金属从其化合物中置换出来(　　)‎ ‎(2)铁的冶炼属于热还原法,还原剂为CO(　　)‎ ‎(3)铝热反应可以冶炼难熔金属(　　)‎ ‎(4)湿法炼铜和火法炼铜的反应中,铜元素都发生了还原反应(　　)‎ ‎(5)工业上金属Al是用电解熔融的氯化物制得的(　　)‎ ‎(6)金属冶炼的本质是金属阳离子得到电子变成金属原子(　　)‎ ‎(7)合金的性质与其成分金属的性质相同(　　)‎ ‎(8)金属不论是否活泼都比较容易冶炼(　　)‎ ‎1.答案　(1)✕　(2)√　(3)√　(4)√　(5)✕　(6)√　(7)✕　(8)✕　‎ ‎2.(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。‎ ‎①Hg:　; ‎ ‎②Fe:　; ‎ ‎③Cr:　; ‎ ‎④Mg:　; ‎ ‎⑤Al:　。 ‎ ‎2.答案　(1)电解法　热还原法　热分解法 ‎(2)①2HgO 2Hg+O2↑‎ ‎②Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2‎ ‎③Cr2O3+2Al 2Cr+Al2O3‎ - 21 -‎ ‎④MgCl2(熔融) Mg+Cl2↑‎ ‎⑤2Al2O3(熔融) 4Al+3O2↑‎ 题组一　合金 ‎1.下列材料掺入普通钢中,可形成不锈钢的是(　　)‎ ‎　　　　　　 　　　　　　 　　　　　　 ‎ A.Ni、Cr　　　B.Mn、Si　　　C.稀土金属　　　D.W、Pt ‎1.答案　A　不锈钢是含有镍、镉的合金。‎ ‎2.将10.0 g铁碳合金放入氧气中高温灼烧,反应后的气体通入过量澄清石灰水中得到1.4 g沉淀,则此铁碳合金是(　　)‎ A.生铁 B.高碳钢 C.中碳钢 D.低碳钢 ‎2.答案　B　根据C原子守恒得:‎ C~CO2~CaCO3‎ ‎12 100‎ m(C) 1.4 g m(C)=0.168 g　ω(C)=‎0.168 g‎10.0 g×100%=1.68%。C含量在0.60%~1.70%之间,是高碳钢。‎ ‎3.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.此合金不能全部溶于过量FeCl3溶液中 ‎3.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。　　　　　　　 　　　　 　　　　　　 ‎ 题组二　金属的冶炼 ‎4.(2019江西上饶中学开学测试)金属冶炼中不会涉及的反应类型是　(　　)‎ A.氧化还原反应 B.置换反应 C.分解反应 D.复分解反应 - 21 -‎ ‎4.答案　D　金属冶炼是将金属离子还原为金属单质的过程,反应一定是氧化还原反应,而复分解反应不是氧化还原反应,D正确。‎ ‎　　　　　　　 　　　　　　 　　　　　　 ‎ ‎5.明代《天工开物》中记载:“凡铸钱每十斤,红铜居六七,倭铅(锌的古称)居三四。”下列金属的冶炼原理与倭铅相同的是(　　)‎ A.Na B.Ag C.Mg D.Fe ‎5.答案　D　倭铅指的是锌,冶炼锌采用热还原法;冶炼铁也采用热还原法,D正确。‎ ‎6.(2019甘肃静宁一模)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 ‎6.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+2H2O 2NaOH+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。‎ 题后悟道 ‎　　金属的冶炼方法取决于金属的活泼性,活泼金属K、Ca、Na、Mg、Al用电解熔融的氯化物(Al是电解熔融的氧化铝)制得;较不活泼的金属Zn、Fe、Sn、Pb、Cu等用热还原法制得,常用还原剂有(C、CO、H2等);Hg、Ag用加热分解氧化物的方法制得,Pt、Au用物理分离的方法制得。‎ 题组三　金属矿物的开发利用 ‎7.(2019黑龙江牡丹江摸底)下列是部分矿物资源的利用及产品流程,有关说法不正确的是(　　)‎ - 21 -‎ A.粗铜电解精炼时,粗铜作阳极 B.生产铝、铜、高纯硅及玻璃过程中都涉及氧化还原反应 C.黄铜矿冶铜时,副产物SO2可用于生产硫酸,FeO可用作冶铁的原料 D.粗硅制高纯硅时,提纯四氯化硅可用多次分馏的方法 ‎7.答案　B　粗铜电解精炼时,粗铜作阳极,纯铜作阴极,CuSO4溶液作电解质溶液,A正确;生产玻璃的反应为非氧化还原反应,B不正确;SO2可作制硫酸的原料气,FeO可作冶铁的原料,C正确;利用沸点不同进行分馏,将SiCl4从杂质中提取出来,D正确。‎ ‎8.(2019四川成都调研)用自然资源生产部分材料,其流程示意图如图所示:‎ 下列有关说法正确的是(　　)‎ A.制取铝也可用电解熔融AlCl3的方法 B.由赤铁矿冶炼生铁时,发生的反应既有吸热反应,又有放热反应 C.粗铜精炼时往往以粗铜作电解池的阴极 D.将MgCl2溶液加热蒸发结晶,即可得到MgCl2‎ ‎8.答案　B　A项,AlCl3为共价化合物,熔融状态下不导电;B项,由赤铁矿冶炼生铁时,发生吸热反应:C+CO22CO,发生放热反应:C+O2CO2;C项,电解精炼铜时,粗铜作阳极;D项,由于Mg2+易水解,故加热蒸发MgCl2溶液时得不到MgCl2。‎ 题组四　铝热反应及其应用 ‎9.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+Fe2O3 2Fe+Al2O3‎ B.该反应会产生高温、发出强光 - 21 -‎ 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3 mol电子,则消耗氧化剂的物质的量是1 mol ‎9.答案　D　铁元素的化合价从+3价降低到0价,因此1 mol氧化铁在反应中得到6 mol电子,若反应中转移3 mol电子,则消耗氧化剂的物质的量是0.5 mol,D错误。‎ ‎10.实验室将9 g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18 g,则该氧化物粉末不可能是(　　)‎ A.Fe2O3和MnO2 B.Fe2O3和V2O5‎ C.Cr2O3和V2O5 D.Fe3O4和FeO ‎10.答案　C　9 g铝粉可以提供1 mol电子,则氧化物中的金属元素每得到1 mol电子对应的质量就应该是18 g。各金属得到1 mol电子对应的质量:Fe‎+3‎:18.7 g;Mn‎+4‎:13.8 g;V‎+5‎:10.2 g;Cr‎+3‎:17.3 g;Fe‎+2‎:28 g;Fe‎+8/3‎:21 g,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.(2019课标Ⅱ,26节选)立德粉ZnS·BaSO4(也称锌钡白),是一种常用白色颜料。回答下列问题:‎ ‎(1)利用焰色反应的原理既可制作五彩缤纷的节日烟花,亦可定性鉴别某些金属盐。灼烧立德粉样品时,钡的焰色为　　　　(填标号)。 ‎ ‎　　　　　　 　　　　　　 　　　　　　 ‎ A.黄色 B.红色 C.紫色 D.绿色 ‎(2)以重晶石(BaSO4)为原料,可按如下工艺生产立德粉:‎ ‎①在回转炉中重晶石被过量焦炭还原为可溶性硫化钡,该过程的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　。回转炉尾气中含有有毒气体,生产上可通过水蒸气变换反应将其转化为CO2和一种清洁能源气体,该反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎②在潮湿空气中长期放置的“还原料”,会逸出臭鸡蛋气味的气体,且水溶性变差。其原因是“还原料”表面生成了难溶于水的　　　　(填化学式)。 ‎ - 21 -‎ ‎③沉淀器中反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎1.答案　(1)D ‎(2)①BaSO4+4C BaS+4CO↑　CO+H2O CO2+H2　②BaCO3　③S2-+Ba2++Zn2++SO‎4‎‎2-‎ BaSO4·ZnS↓‎ 解析　(1)重要金属的焰色反应的颜色平时要注意识记。‎ ‎(2)①已知反应物有BaSO4、C,生成物有BaS,因焦炭过量则生成CO,根据得失电子守恒、原子守恒写出化学方程式;CO与H2O(g)反应生成CO2与一种清洁能源气体,不难推测该气体为H2。②“还原料”的主要成分为BaS,长期放置发生水解生成Ba(OH)2与H2S,Ba(OH)2吸收空气中的CO2生成了难溶于水的BaCO3。③沉淀器中溶液的成分为Ba2+、S2-、Zn2+、SO‎4‎‎2-‎,反应生成了BaSO4·ZnS沉淀,根据电荷守恒、原子守恒写出离子方程式。‎ ‎2.(2019课标Ⅲ,26,14分)高纯硫酸锰作为合成镍钴锰三元正极材料的原料,工业上可由天然二氧化锰粉与硫化锰矿(还含Fe、Al、Mg、Zn、Ni、Si等元素)制备,工艺如下图所示。回答下列问题:‎ 相关金属离子[c0(Mn+)=0.1 mol·L-1]形成氢氧化物沉淀的pH范围如下:‎ 金属离子 Mn2+‎ Fe2+‎ Fe3+‎ Al3+‎ Mg2+‎ Zn2+‎ Ni2+‎ 开始沉淀的pH ‎8.1‎ ‎6.3‎ ‎1.5‎ ‎3.4‎ ‎8.9‎ ‎6.2‎ ‎6.9‎ 沉淀完全的pH ‎10.1‎ ‎8.3‎ ‎2.8‎ ‎4.7‎ ‎10.9‎ ‎8.2‎ ‎8.9‎ ‎(1)“滤渣1”含有S和　　　　　　　;写出“溶浸”中二氧化锰与硫化锰反应的化学方程式　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(2)“氧化”中添加适量的MnO2的作用是　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(3)“调pH”除铁和铝,溶液的pH范围应调节为　　　　~6之间。 ‎ ‎(4)“除杂1”的目的是除去Zn2+和Ni2+,“滤渣3”的主要成分是　　　　　　。 ‎ ‎(5)“除杂2”的目的是生成MgF2沉淀除去Mg2+。若溶液酸度过高,Mg2+沉淀不完全,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(6)写出“沉锰”的离子方程式　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(7)层状镍钴锰三元材料可作为锂离子电池正极材料,其化学式为LiNixCoyMnzO2,其中Ni、Co、Mn的化合价分别为+2、+3、+4。当x=y=‎1‎‎3‎时,z=　　　　。 ‎ - 21 -‎ ‎2.答案　(1)SiO2(不溶性硅酸盐)‎ MnO2+MnS+2H2SO4 2MnSO4+S+2H2O ‎(2)将Fe2+氧化为Fe3+‎ ‎(3)4.7‎ ‎(4)NiS和ZnS ‎(5)F-与H+结合形成弱电解质HF,MgF2 Mg2++2F-平衡向右移动 ‎(6)Mn2++2HCO‎3‎‎-‎ MnCO3↓+CO2↑+H2O ‎(7)‎‎1‎‎3‎ 解析　(1)由题干信息可知,滤渣有生成的S和不与H2SO4反应的SiO2(或写不溶性硅酸盐);依据氧化还原反应原理可知,MnO2作氧化剂,MnS作还原剂,由此可写出化学方程式。‎ ‎(2)Fe溶于H2SO4中得到Fe2+,为了去除方便,需将Fe2+氧化为Fe3+。‎ ‎(3)由相关金属离子形成氢氧化物沉淀的pH范围可知除铁和铝时溶液pH范围应调节为4.7~6。‎ ‎(4)NiS和ZnS是难溶于水的硫化物。‎ ‎(5)MgF2(s) Mg2+(aq)+2F-(aq),若增大H+浓度,F-与H+会结合成弱电解质HF而使沉淀溶解平衡正向移动,导致溶液中Mg2+沉淀不完全。‎ ‎(6)由于HCO‎3‎‎-‎ H++CO‎3‎‎2-‎‎,CO‎3‎‎2-‎与Mn2+可形成MnCO3沉淀,使HCO‎3‎‎-‎电离平衡正向移动,H+浓度增大,H+与HCO‎3‎‎-‎反应生成H2O和CO2,所以离子方程式为Mn2++2HCO‎3‎‎-‎ MnCO3↓+CO2↑+H2O。‎ ‎(7)根据化合物中各元素正、负化合价的代数和为0,可知+1+(+2)×x+(+3)×y+(+4)×z+(-2)×2=0,将x=y=‎1‎‎3‎代入计算,可得z=‎1‎‎3‎。‎ A组　基础题组 ‎1.下列关于金属的说法中,正确的是(　　)‎ A.各种金属在常温下都不能与水反应 B.各种金属在高温下都能与水反应 C.根据金属与水反应的难易程度可以初步比较一些金属的活动性 D.各种金属都能与水发生置换反应 ‎1.答案　C　Ca、Na、K与水(不管热的冷的)剧烈反应;镁在热水中生成氢氧化镁;铁在高温下与水蒸气反应生成四氧化三铁;铜和热水、高温水蒸气均不反应。故选C。‎ - 21 -‎ ‎2.我国在春秋战国时期就懂得将白口铁(含碳量>2%)经淬火热处理得到相当于铸钢的器物(如锋利的宝剑),这一技术要比欧洲早近两千年。白口铁淬火热处理的主要作用是(　　)‎ A.除硫、磷杂质 B.适当降低了含碳量 C.掺进合金元素 D.改善表面的结构性质 ‎2.答案　B　钢比铁的含碳量要低,从“经淬火热处理得到相当于铸钢的器物”中可知主要作用是降低合金的含碳量。‎ ‎3.(2019天津武清月考)在稀硫酸中加入铜粉,铜粉不溶解,再加入下列物质:①FeCl3,②Fe2O3,③Cu(NO3)2,④KNO3,铜粉溶解的是(　　)‎ A.只有①② B.只有②④‎ C.只有①或②或③ D.上述物质中任意一种 ‎3.答案　D　①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;②Fe2O3能与稀硫酸反应:Fe2O3+3H2SO4 Fe2(SO4)3+3H2O,硫酸铁能与铜粉反应:Fe2(SO4)3+Cu 2FeSO4+CuSO4,所以铜粉溶解;③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,硝酸能和铜反应:3Cu+8H++2NO‎3‎‎-‎ 3Cu2++2NO↑+4H2O,所以加入硝酸铜后能溶解铜;④依据③的分析可知,加入硝酸钾,溶液中含有硝酸根离子,也与硫酸中的氢离子构成硝酸使铜溶解。‎ ‎4.下列各种冶炼方法中,可以制得相应金属的是(　　)‎ A.加热氧化铝 B.加热碳酸钙 C.电解熔融氯化钠 D.氯化钠与铝粉高温共热 ‎4.答案　C　Al一般用电解熔融氧化铝制得,加热氧化铝,不能制取金属铝,A错误;钙是活泼金属,可以采用电解熔融氯化钙的方法来获得,高温煅烧碳酸钙得到的是氧化钙和二氧化碳,不能制取金属钙,B错误;钠是活泼金属,可以采用电解熔融氯化钠的方法来获得金属钠,C正确;钠的活泼性大于铝,所以不能用铝热法制取钠,D错误。‎ ‎5.(2019河北邯郸月考)铁、铜混合粉末18.0 g加入到100 mL 5.0 mol·L-1 FeCl3溶液中,剩余固体质量为3.2 g。下列说法正确的是(　　)‎ A.剩余固体是铁、铜混合物 - 21 -‎ B.原固体混合物中铜的质量是9.6 g C.反应后溶液中n(Fe3+)=0.10 mol D.反应后溶液中n(Fe2+)+n(Cu2+)=0.5 mol ‎5.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0.5 mol,设0.5 mol铁离子完全反应消耗铜m1 g、消耗铁m2 g,则有Cu+2Fe3+ Cu2++2Fe2+,根据Cu~2Fe3+,m‎1‎‎64‎∶0.5=1∶2,m1=16;Fe+2Fe3+ 3Fe2+,根据Fe~2Fe3+,m‎2‎‎56‎∶0.5=1∶2,m2=14,溶解的金属质量为18.0 g-3.2 g=14.8 g,因为14<14.8<16,所以铁完全反应,铜部分反应,且铁离子完全反应。设反应消耗铜的物质的量为x mol,消耗铁的物质的量为y mol,则有64 g·mol-1×x mol+56 g·mol-1×y mol=14.8 g,x mol+y mol=0.25 mol,x=0.1、y=0.15,原混合物中铜的质量是0.1 mol×64 g·mol-1+3.2 g=9.6 g,根据反应方程式可知反应后的溶液中:n(Fe2+)=2n(Cu)+3n(Fe)=2×0.1 mol+3×0.15 mol=0.65 mol;反应后溶液中铜离子的物质的量n(Cu2+)=0.1 mol,n(Fe2+)+n(Cu2+)=0.65 mol+0.1 mol=0.75 mol。综上分析,剩余固体全部为铜,溶液中不可能含有Fe3+,A、C均错误;反应后溶液中n(Fe2+)+n(Cu2+)=0.75 mol,D错误。‎ ‎6.(2019广东惠州月考)28 g Cu、Ag合金与一定量某浓度的硝酸溶液完全反应,将放出的气体与2.24 L(标准状况)O2混合通入水中,恰好被水完全吸收,则合金中Cu的质量为(　　)‎ A.9.6 g B.6.4 g C.3.2 g D.4.8 g ‎6.答案　B　铜、银与硝酸反应生成硝酸铜、硝酸银与氮的氧化物,氮的氧化物与氧气、水反应生成硝酸,纵观整个过程,金属提供的电子等于氧气获得的电子,n(O2)=‎2.24 L‎22.4 L/mol=0.1 mol,设Cu、Ag的物质的量分别为x、y,则根据质量守恒定律列式:x×64 g/mol+y×108 g/mol=28 g;根据得失电子守恒列式:2x+y=0.1 mol×4,解得:x=0.1 mol;y=0.2 mol,m(Cu)=0.1 mol×64 g/mol=6.4 g,B正确。‎ ‎7.(2019甘肃武威阶段性测试)铜的冶炼过程大致可分为:①富集,将硫化物矿进行浮选;②焙烧,主要反应为2CuFeS2+4O2 Cu2S+3SO2+2FeO(炉渣);③制粗铜,在1 200 ℃发生的主要反应为2Cu2S+3O2 2Cu2O+2SO2,2Cu2O+Cu2S 6Cu+SO2↑;④电解精炼铜。下列说法正确的是(　　)‎ A.冶炼过程中的尾气可用来制硫酸 B.上述过程中,由1 mol CuFeS2制取1 mol Cu时共消耗2 mol O2‎ C.在反应2Cu2O+Cu2S 6Cu+SO2↑中,只有Cu2O作氧化剂 D.电解精炼铜的过程中,每转移1 mol电子时,阳极溶解铜的质量为32 g - 21 -‎ ‎7.答案　A　在铜的冶炼过程中,②焙烧、③制粗铜过程中都有二氧化硫生成,二氧化硫是制取硫酸的原料,所以冶炼过程中的尾气可用来制硫酸,A正确;根据题给反应可得关系式:6CuFeS2~15O2~6Cu,由1 mol CuFeS2制取1 mol Cu时,共消耗2.5 mol O2,B错误;在反应2Cu2O+Cu2S 6Cu+SO2↑中,Cu的化合价由+1价降低为0价,S的化合价由-2价升高为+4价,反应物中Cu2O只作氧化剂,Cu2S既是氧化剂又是还原剂,C错误;电解精炼铜的过程中,阳极溶解的不都是铜,所以每转移1 mol电子时,阳极溶解铜的质量不是32 g,D错误。‎ ‎8.(2019安徽凤阳月考)碳酸铜和碱式碳酸铜均可溶于盐酸,转化为氯化铜。在高温下这两种化合物均能分解成氧化铜。溶解28.4 g上述混合物,消耗1 mol·L-1盐酸500 mL。煅烧等质量的上述混合物,得到氧化铜的质量是(　　)‎ A.35 g B.30 g C.20 g D.15 g ‎8.答案　C　碳酸铜和碱式碳酸铜均可溶于盐酸,转化为氯化铜。28.4 g碳酸铜和碱式碳酸铜混合物,消耗1 mol·L-1盐酸500 mL,即参加反应的HCl的物质的量为0.5 mol,则得到CuCl2的物质的量为0.25 mol。根据Cu元素守恒可知灼烧等质量的上述混合物,得到氧化铜的物质的量为0.25 mol,则氧化铜的质量为m(CuO)=0.25 mol×80 g·mol-1=20 g。‎ ‎9.(2019宁夏银川月考)某混合物X由Al2O3、Fe2O3、Cu、SiO2中的一种或几种物质组成。某校课外兴趣小组以两条途径分别对X进行如下实验探究,下列有关说法正确的是(　　)‎ A.由图可知X中一定存在Fe2O3‎ B.不可以判断混合物中是否含有Al2O3‎ C.混合物X中含0.64 g Cu D.Ⅰ中发生的反应的离子方程式为Cu+2H+ Cu2++H2↑‎ ‎9.答案　A　根据途径b可知,混合物X加入过量的NaOH溶液,生成偏铝酸钠、硅酸钠,过滤后剩余固体5.12 g,若全为铜,则加入盐酸后,铜不反应,剩余固体仍为5.12 g,而实际为0.64 g,所以5.12 g固体中一定含有Fe2O3和铜;设Fe2O3的物质的量为x mol,Cu的物质的量为y mol,根据反应Fe2O3+6HCl 2FeCl3+3H2O、2FeCl3+Cu 2FeCl2+CuCl2可知,消耗铜x mol,剩余铜‎0.64 g‎64 g/mol=0.01 mol,所以有160 g·mol-1×x mol+64 g·mol-1×y mol=5.12 g,y mol-x mol=0.01 mol,解得x=0.02,y=0.03;根据途径a可知,混合物X加入过量的盐酸,剩余固体为Cu、SiO2,加入足量的NaOH溶液,只有SiO2‎ - 21 -‎ 与NaOH溶液反应生成硅酸盐,铜不反应,所以剩余铜为‎0.64 g‎64 g/mol=0.01 mol,所以二氧化硅的质量为1.84 g-0.64 g=1.2 g,所以氧化铝的质量为8.36 g-1.2 g-0.03 mol×64 g/mol-0.02 mol×160 g/mol=2.04 g。根据以上分析可知,X中一定存在Fe2O3,A正确;根据以上分析可知,原混合物中含有Al2O3,B错误;根据以上分析可知,混合物X中含0.03 mol×64 g/mol=1.92 g Cu,C错误;铜和盐酸不反应,D错误。‎ ‎10.钛(Ti)因为具有神奇的性能越来越引起人们的关注,常温下钛不和非金属、强酸反应,红热时,却可与常见的非金属单质反应,钛是航空、军事、电力等方面的必需原料。地壳中含钛矿石之一是金红石(TiO2),目前大规模生产钛的方法是:‎ 第一步:金红石、炭粉混合,在高温条件下,通入Cl2制得TiCl4和一种可燃性气体,该反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　,该反应的还原剂是　　　　　。 ‎ 第二步:在氩气的气氛中,用过量的镁在加热条件下与TiCl4反应制得金属钛。‎ ‎(1)写出此反应的化学方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(2)简述从上述所得产物中获得金属钛的步骤:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎10.答案　第一步:TiO2+2C+2Cl2 TiCl4+2CO　C 第二步:(1)2Mg+TiCl4 2MgCl2+Ti ‎(2)加入足量盐酸,除去过量金属镁,过滤,并用蒸馏水洗涤固体得金属钛 ‎11.(2019山东济南一中月考)铁、铝、铜等金属及其化合物在日常生活中应用广泛,请根据下列实验回答问题。‎ ‎(1)生铁中含有一种铁碳化合物X(Fe3C)。X在足量的空气中高温煅烧,生成有磁性的固体Y,将Y溶于过量盐酸后溶液中大量存在的阳离子是　　　　　　　。 ‎ ‎(2)某溶液中有Mg2+、Fe2+、Al3+、Cu2+等离子,向其中加入过量的NaOH溶液后,过滤,将滤渣高温灼烧,并将灼烧后的固体投入过量的稀盐酸中,所得溶液与原溶液相比,溶液中大量减少的阳离子是　　　　。 ‎ ‎(3)氧化铁是重要的工业颜料,用废铁屑制备氧化铁的流程如下:‎ 回答下列问题:‎ ‎①操作Ⅰ的名称是　　　　。 ‎ ‎②Na2CO3溶液可以除油污,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ - 21 -‎ ‎③加入稍过量NH4HCO3溶液的作用是　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎④请写出生成FeCO3沉淀的离子方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎⑤若上述过程中煅烧不充分,会含有少量的FeO,试设计实验验证产品中有FeO杂质: ‎ ‎ ‎ ‎　。 ‎ ‎11.答案　(1)Fe2+、Fe3+、H+　(2)Fe2+、Al3+　(3)①过滤　②碳酸钠水解使溶液显碱性,碱性条件下能促进油脂的水解　③调节溶液pH,使Fe2+转化为FeCO3　④Fe2++2HCO‎3‎‎-‎ FeCO3↓+CO2↑+H2O　⑤取煅烧后固体加稀硫酸溶解,取少许溶解后的溶液于试管中,滴加少量酸性KMnO4溶液,酸性KMnO4溶液褪色 解析　(1)Fe3C在足量的空气中高温煅烧,生成有磁性的固体Y,Y为Fe3O4,溶于过量的盐酸反应生成氯化亚铁、氯化铁,溶液中有剩余的HCl,溶液中大量存在的阳离子是Fe2+、Fe3+、H+。(2)加入过量的NaOH溶液,Al3+转化为AlO‎2‎‎-‎,Mg2+、Fe2+、Cu2+转化为氢氧化物沉淀,且氢氧化亚铁易被氧化,灼烧固体得到氧化镁、氧化铜、氧化铁,再投入过量的稀盐酸中,所得溶液中含有Mg2+、Fe3+、Cu2+,与原溶液相比,溶液中大量减少的阳离子是Al3+、Fe2+。(3)①由工艺流程可知,操作Ⅰ是将固体与液体分离,应采取过滤的方法;②碳酸钠水解使溶液显碱性,碱性条件下能促进油脂的水解。‎ B组　提升题组 ‎　　　　　　　 　　　　　　 　　　　　　 ‎ ‎12.(不定项)下列有关CuSO4溶液的叙述正确的是(　　)‎ A.该溶液中Na+、NH‎4‎‎+‎、NO‎3‎‎-‎、Mg2+可以大量共存 B.通入CO2气体产生蓝色沉淀 C.与H2S反应的离子方程式:Cu2++S2- CuS↓‎ D.与过量浓氨水反应的离子方程式:Cu2++2NH3·H2O Cu(OH)2↓+2NH‎4‎‎+‎ ‎12.答案　A　B项,CO2不和CuSO4溶液反应;C项,H2S为弱酸,书写离子方程式时不可拆写成离子;D项,Cu2+与过量浓氨水反应生成[Cu(NH3)4]2+。‎ ‎13.(不定项)在含有Cu(NO3)2、Zn(NO3)2、Fe(NO3)3和AgNO3各0.1 mol的混合溶液中加入0.1 mol铁粉,充分搅拌后铁完全反应,且溶液中不存在Fe3+,同时又析出0.1 mol Ag,则下列结论中不正确的是(　　)‎ A.反应后溶液中Cu2+与Fe2+的物质的量之比为2∶1‎ B.氧化性:Ag+>Cu2+>Fe3+>Zn2+‎ - 21 -‎ C.含Fe3+的溶液可腐蚀铜板 D.1 mol Fe可还原2 mol Fe3+‎ ‎13.答案　AB　混合溶液中阳离子的氧化性:Ag+>Fe3+>Cu2+>Zn2+,B不正确;将0.1 mol铁粉加入溶液中先发生反应Fe+2Ag+ Fe2++2Ag,0.1 mol Ag+消耗0.05 mol铁粉,然后发生反应:Fe+2Fe3+ 3Fe2+,0.1 mol Fe3+恰好消耗剩余的0.05 mol铁粉,反应后溶液中Cu2+为0.1 mol,Fe2+为0.2 mol,A错误;Fe3+氧化性强于Cu2+,故反应2Fe3++Cu Cu2++2Fe2+可发生,C正确;由Fe+2Fe3+ 3Fe2+可知D正确。‎ ‎14.(不定项)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甲所示;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,如图乙所示。则下列分析正确的是(　　)‎ 图甲 图乙 A.图甲中a点和b点对应物质的化学式分别为Cu2O和CuO B.图甲整个过程中共生成0.26 g水 C.图乙三条曲线中,表示CuO和其所含Cu元素质量关系的曲线是A D.图甲中,a到b的过程中有0.01 mol电子发生了转移 ‎14.答案　D　0.98 g Cu(OH)2的物质的量为‎0.98 g‎98 g/mol=0.01 mol,若完全分解得到CuO,由Cu元素守恒,n(CuO)=0.01 mol,m(CuO)=0.01 mol×80 g/mol=0.8 g,若完全分解得到Cu2O,由Cu元素守恒,n(Cu2O)=‎0.01mol‎2‎=0.005 mol,m(Cu2O)=0.005 mol×144 g/mol=0.72‎ - 21 -‎ ‎ g,故a为CuO、b为Cu2O。由上述分析可知,a为CuO、b为Cu2O,A错误;根据H元素守恒,生成水的物质的量为‎0.01mol×2‎‎2‎=0.01 mol,故生成水的质量=0.01 mol×18 g/mol=0.18 g,B错误;根据CuO的化学式可知CuO中所含Cu元素的质量与CuO的质量之比=64∶80=4∶5,即曲线斜率为0.8,曲线A的斜率大于1,曲线C的斜率为0.5,曲线B的斜率为0.8,故曲线B表示CuO和其所含Cu元素质量关系,C错误;由a点到b点发生反应:4CuO 2Cu2O+O2↑,CuO完全分解生成Cu2O,Cu元素化合价由+2价降低为+1价,故转移电子为0.01 mol×(2-1)=0.01 mol,D正确。‎ ‎15.(2019云南师范大学附属中学月考)胆矾(CuSO4·5H2O)是一种重要的含铜化合物,某课外研究小组用粗铜(含少量Fe)通过不同的化学反应制取胆矾的过程如图所示。‎ 物质 完全沉淀时的pH Fe(OH)3‎ ‎3.2‎ Fe(OH)2‎ ‎9.6‎ Cu(OH)2‎ ‎6.4‎ 当溶液中被沉淀离子的物质的量浓度小于1×1‎0‎‎-‎‎5‎ mol·L-1时,认为该离子沉淀完全。‎ 试回答下列问题:‎ ‎(1)下列物质中,最适合作为试剂X的是　　　　　(填序号)。 ‎ A.KMnO4　　　　　B.K2Cr2O4‎ C.H2O2 D.NaClO ‎(2)由粗铜通过两种途径制取胆矾,与途径Ⅱ相比,途径Ⅰ有明显的两个优点,分别是　　　　　　　　　　　　　,　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(3)试剂Y可以是　　　　　　　　　。(任填一种物质的化学式) ‎ ‎(4)若溶液C中Cu2+、Fe3+的浓度分别为1 mol/L、0.1 mol/L,则向溶液C中加入少量试剂Y的过程中应控制溶液C的pH范围约为　　　　　　　　。 ‎ ‎(5)氢化亚铜(CuH)是一种红色固体,40~50 ℃时,滤液E和H3PO2溶液混合反应可得氢化亚铜沉淀,同时得到硫酸和磷酸,该反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　,该反应每转移1.5NA个电子,生成CuH的物质的量为　　　　　。 ‎ - 21 -‎ ‎(6)得到CuSO4·5H2O晶体,乙醇代替蒸馏水洗涤晶体的原因是　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎15.答案　(1)C ‎(2)产生等量胆矾途径Ⅰ消耗硫酸少　途径Ⅰ不会产生污染大气的气体 ‎(3)CuO或Cu(OH)2或CuCO3或Cu2(OH)2CO3‎ ‎(4)3.2~3.9‎ ‎(5)4Cu2++3H3PO2+6H2O 4CuH↓+8H++3H3PO4　0.5 mol ‎(6)硫酸铜在乙醇中溶解度较小且乙醇易挥发 解析　(1)根据题图可知,试剂X应为氧化剂,其作用是将Fe2+氧化为Fe3+,为了不引入杂质,最适合作为试剂X的是H2O2,C正确。(3)试剂Y的作用是调节溶液的pH,使Fe3+沉淀,为了不引入杂质,因此试剂Y可以是CuO、Cu(OH)2、CuCO3、Cu2(OH)2CO3。(4)制备的最终目的是得到胆矾,要除去铁元素,加入少量试剂Y的过程中应控制溶液C的pH,使Fe3+沉淀完全,且Cu2+不沉淀,由表中数据可知,Fe3+沉淀完全时pH=3.2,Cu2+沉淀完全时pH=6.4,此时c(OH-)=10-7.6,据此可求出氢氧化铜的溶度积Ksp[Cu(OH)2]=c(Cu2+)·c2(OH-)=1×10-5×10-15.2=10-20.2,若c(Cu2+)=1 mol/L,解得c(OH-)=10-10.1,则c(H+)=10-3.9,pH=3.9。(5)滤液E中的铜离子和H3PO2溶液混合反应可得氢化亚铜沉淀,同时得到硫酸和磷酸,根据得失电子守恒和电荷守恒,写出反应的离子方程式:4Cu2++3H3PO2+6H2O 4CuH↓+8H++3H3PO4;该反应中每生成4 mol CuH转移12 mol电子,所以每转移1.5NA个电子,生成CuH的物质的量为0.5 mol。(6)因为硫酸铜在乙醇中溶解度较小且乙醇易挥发,所以用乙醇代替蒸馏水洗涤硫酸铜晶体。‎ - 21 -‎