高考化学一轮复习考情分析检测金属及其化合物34用途广泛的金属材料开发利用金属矿物剖析

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第3章 金属及其化合物 3.4检测 ‎　　时间：45分钟　　　满分：100分 一、选择题(每题6分，共66分)‎ ‎1．[2017·山东潍坊高三联考]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 答案　B 解析　①中描述的化学反应为HgSHg＋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。‎ ‎2．[2016·石家庄模拟]下列关于金属的冶炼方法叙述不正确的是(　　)‎ 金属 存在形式 冶炼方法 A 金 游离态 金子比沙子密度大，利用水洗法直接分离 B 银 化合态 银的金属性弱，用加热Ag2O的方法冶炼 C 铁 化合态 铝的金属性比铁强，可用铝热法炼铁 D 钠 化合态 钠的金属性强，一般还原剂很难将其还原出来，所以用电解饱和NaCl溶液的方法冶炼 答案　D 解析　用电解熔融NaCl来制取金属钠，电解饱和NaCl溶液得到的是NaOH、H2和Cl2。‎ ‎3．[2017·兰州一中高三月考]如图所示的反应均是在高温引燃后进行，选项中的物质表示A和B，不合理的是(　　)‎ A．MgO　Al　　　 B．CO2　Mg C．Fe3O4　Al D．CuO　H2‎ 答案　A 解析　Mg的活泼性强于Al，若A为MgO，B为Al，二者不能发生铝热反应，A项错误；CO2与Mg反应生成C(即C)和MgO(即D)，Mg与O2反应生成MgO，C与足量O2反应生成CO2，B项正确；Fe3O4与Al能发生铝热反应，生成Fe(即C)和Al2O3(即D)，C项正确；H2还原CuO生成Cu(即C)和H2O(即D)，D项正确。‎ ‎4．[2017·大连二十四中测试]人们习惯上把金、银、铜、铁、锡五种金属统称为“五金”。在“五金”顺序中，把一种金属的位置向后移一位，正好符合某化学规律。这种金属和该化学规律是(　　)‎ A．铁、金属活动性顺序表 B．金、质量守恒定律 C．银、元素周期律 D．铜、金属密度顺序表 答案　A 解析　将铁移到锡后，金、银、铜、锡、铁的金属活动性逐渐增强，A项正确。‎ ‎5．[2017·贵阳高三期末]CuSO4是一种重要的化工原料，其有关制备途径及性质如图所示。下列说法不正确的是(　　)‎ A．将CuSO4溶液蒸发浓缩、冷却结晶可制得胆矾晶体 B．相对于途径①、③，途径②更好地体现了绿色化学思想 C．CuSO4在‎1100 ℃‎分解所得气体X可能是SO2和SO3的混合气体 D．Y可能是葡萄糖 答案　C 解析　将CuSO4溶液蒸发浓缩、冷却结晶可制得胆矾晶体，A项正确；途径①有污染性气体产生，相对于途径③，途径②的优点是制取等质量CuSO4需要的硫酸少并且无污染性气体产生，途径②更好地体现了绿色化学思想，B项正确；由流程图知硫酸铜分解生成了Cu2O，若X是SO2和SO3的混合气体，则铜元素、硫元素化合价降低，无元素化合价升高，根据2CuSO4Cu2O＋SO2↑＋SO3↑＋O2↑知，X可能是O2、SO2和SO3的混合气体，C项错误；葡萄糖与氢氧化铜反应会生成Cu2O，所以Y可能是葡萄糖，D项正确。‎ ‎6．下列说法中正确的是(　　)‎ A．Cu→CuO→Cu(OH)2每步转化均能通过一步反应实现 B．铝合金是一种混合物，它比纯铝的熔点高 C．金属铜放置在潮湿的空气中会被锈蚀，生成绿色的铜锈——碱式碳酸铜 D．金属铝、铁、铜都有一定的抗腐蚀性能，其抗腐蚀的原因都是表面形成氧化物薄膜，阻止反应的进一步进行 答案　C 解析　A选项，CuO→Cu(OH)2不能通过一步实现，错误；B选项，铝合金比纯铝的熔点低，错误；D选项，铁、铜表面不能形成致密的氧化膜，错误。‎ ‎7．下列说法中正确的是(　　)‎ A．纯铁易被腐蚀，可以在纯铁中混入碳元素制成“生铁”，以提高其抗腐蚀能力 B．我们使用合金是因为它比纯金属具有更优良的化学性质 C．我国首艘航母“辽宁舰”上用于舰载机降落的拦阻索是特种钢缆，属于金属材料 D．Na、Al、Cu可以分别用电解冶炼法、热还原法和热分解法得到 答案　C 解析　纯铁抗腐蚀能力很强，生铁在潮湿的空气中易形成微小原电池而腐蚀，A项错误；合金比其成分金属具有更加优良的物理机械性能，B项错误；Na、Al用电解法冶炼，Cu可以用热还原法冶炼得到，D项错误。‎ ‎8．为了探究金属单质M与盐溶液的反应，某同学进行了下列实验，实验过程及现象如图所示，结合实验现象判断，该同学得出的下列结论中正确的是 ( 　　)‎ A．向滤液中滴加盐酸的实验现象是产生白色沉淀 B．滤渣可能是两种金属单质的混合物 C．滤渣在足量的稀硝酸中能完全溶解 D．加入的金属M可能是镁或钠 答案　C 解析　由于Ag或Cu均不能与稀盐酸反应，故由题意可知，滤渣中含有Ag、Cu和过量的金属M，B项错误；由于Na能够与冷水反应，故金属M不可能是Na，D项错误；滤液为(较)活泼金属M的硝酸盐溶液，向其中滴加盐酸不会产生白色沉淀，A项错误；Ag、Cu和金属M均能够溶解在足量的稀硝酸中，C项正确。‎ ‎9．某同学设计了如下实验测量m g铜银合金样品中铜的质量分数：‎ 下列说法中不正确的是(　　)‎ A．合金的熔点比其成分金属低，通常比成分金属具有更优良的金属特性 B．铜银都能与稀硝酸反应，收集到的V L气体全为NO C．操作Ⅰ是过滤，操作Ⅱ是洗涤 D．铜的质量分数为×100%‎ 答案　D 解析　不论是浓硝酸还是稀硝酸与Cu、Ag反应生成的气体用排水法收集到的一定全部是NO，B项正确；W g固体应该是干燥纯净的AgCl，故Ⅰ为过滤，由于过滤后的氯化银附着一些离子，应洗涤附着的物质，防止影响氯化银的质量测定，故Ⅱ为洗涤，C项正确；氯化银的质量为W g，所以合金中银的质量为W g×＝ g，故合金中铜的质量分数为×100%＝×100%，故D错误。‎ ‎10．某混合物X由Al2O3、Fe2O3、Cu、SiO2中的一种或几种物质组成。进行如下实验：‎ ‎9．‎4 g X‎6.4 g固体蓝色溶液‎1.92 g固体 下列有关说法正确的是 (　　)‎ A．步骤Ⅰ中减少的‎3 g固体一定是混合物 B．步骤Ⅱ中质量减少的物质一定是Cu C．根据步骤Ⅰ、Ⅱ可以判断混合物X的成分为Al2O3、Fe2O3、Cu、SiO2‎ D．根据步骤Ⅱ可以得出m(Fe2O3)∶m(Cu)＝1∶1‎ 答案　D 解析　步骤Ⅰ中，加入过量氢氧化钠溶液固体质量减少了‎3 g，溶解的物质可能是Al2O3和SiO2中的一种或两种，故A项和C项错误；步骤Ⅱ中加入过量盐酸，Fe2O3溶解后又和Cu发生反应，故减少的固体是Fe2O3和Cu，B项错误；步骤Ⅱ中发生的总反应为Fe2O3＋Cu＋6HCl===2FeCl2＋CuCl2＋3H2O，溶解的固体(6.4－1.92＝‎4.48 g)中，Fe2O3和Cu的物质的量相等，又因为盐酸过量，Fe2O3完全溶解，剩余的固体为Cu，可计算出Fe2O3和Cu的质量相等，D项正确。‎ ‎11．部分氧化的FeCu合金样品(氧化产物为Fe2O3、CuO)共‎5.92 g，经如下处理：‎ 下列说法中正确的是(　　)‎ ‎①滤液A中的阳离子为Fe2＋、Fe3＋、H＋　②样品中氧元素的物质的量为0.03 mol　③溶解样品的过程中消耗H2SO4的总的物质的量为0.04 mol　④V＝224 mL ‎⑤V＝336 mL A．①③④ B．②③④ ‎ C．②③⑤ D．①③⑤‎ 答案　B 解析　由滤液A中不含Cu2＋可知，样品中加入足量稀硫酸发生的反应有Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑，Fe2O3＋3H2SO4===Fe2(SO4)3＋3H2O，CuO＋H2SO4===CuSO4＋H2O，Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu，Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋。溶液中阳离子只有Fe2＋、H＋，无Fe3＋，①错误；因滤液A中不含Cu2＋，故‎3.2 g滤渣只是Cu(物质的量是0.05 mol)，滤液经处理最终得到的‎3.2 g固体是Fe2O3。由2Fe～Fe2O3可知，该‎5.92 g样品中，铁元素的总质量为‎2.24 g(物质的量是0.04 mol)，故混合物中氧元素的质量为‎5.92 g－‎2.24 g－‎3.2 g＝‎0.48 g，即样品中氧元素的物质的量是＝0.03 mol，②正确；消耗的H2SO4以FeSO4的形式存在，故消耗的H2SO4的物质的量为0.04 mol，③正确；因‎5.92 g样品中含0.03 mol O、0.04 mol Fe、0.05 mol Cu，则样品可以看作Fe、FeO、Cu的形式，因氧元素的物质的量是0.03 mol，故FeO的物质的量为0.03 mol、Fe的物质的量为0.01 mol，与足量的稀硫酸反应可生成0.01 mol的H2，标准状况下H2的体积为224 mL，④正确、⑤错误。‎ 二、非选择题(共34分)‎ ‎12．(12分)工业上用黄铜矿冶炼铜及对炉渣综合利用的一种工艺流程如图所示：‎ ‎ ‎ ‎(1)冶炼过程中得到Cu2O和Cu的混合物称为“泡铜”，其与金属Al在高温条件下混合反应可得粗铜，反应化学方程式为______________________。黄铜矿熔炼后得到的粗铜含少量Fe、Ag、Au等金属杂质，需进一步采用电解法精制。请简述粗铜电解得到精铜的原理：______________________________________________ __________________________________________________________________________________________________。‎ ‎(2)传统炼铜的方法主要是火法炼铜，其主要反应为：‎ ‎①2CuFeS2＋4O2Cu2S＋3SO2＋2FeO ‎②2Cu2S＋3O22Cu2O＋2SO2‎ ‎③2Cu2O＋Cu2S6Cu＋SO2↑‎ 每生成1 mol Cu，共消耗________mol O2。反应③中的氧化剂是________。‎ ‎(3)炼铜产生的炉渣(含Fe2O3、FeO、SiO2、Al2O3)可制备Fe2O3。根据流程回答下列问题：‎ ‎①加入适量NaClO溶液的目的是________________(用离子方程式表示)。‎ ‎②除去Al3＋的离子方程式是________________________________________________________________________。‎ ‎③选用提供的试剂，设计实验验证炉渣中含有FeO。‎ 提供的试剂有：稀盐酸、稀硫酸、KSCN溶液、KMnO4溶液、NaOH溶液、碘水。‎ 所选试剂是________，实验设计：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。‎ 答案　(1)3Cu2O＋2AlAl2O3＋6Cu　电解池中，粗铜作阳极，精铜作阴极，电解质为硫酸铜溶液。阳极上发生氧化反应，Cu失去电子，使Cu单质变为Cu2＋进入溶液中，Cu－2e－===Cu2＋；阴极上发生还原反应，Cu2＋得到电子在阴极上析出Cu单质，Cu2＋＋2e－===Cu，从而达到精制Cu的目的 ‎(2)2.5　Cu2O和Cu2S ‎(3)①2Fe2＋＋ClO－＋2H＋===2Fe3＋＋Cl－＋H2O ‎②Al3＋＋4OH－===AlO＋2H2O ‎③稀硫酸、KMnO4溶液　取少量高锰酸钾溶液于试管中，滴加经稀硫酸溶解的炉渣溶液，高锰酸钾溶液的紫色褪去，证明含有Fe2＋‎ 解析　(1)Al和Cu2O反应生成Cu，化学方程式为3Cu2O＋2AlAl2O3＋6Cu；粗铜作阳极，纯铜作阴极，电解硫酸铜溶液制取纯铜。‎ ‎(2)由题中的化学方程式知，生成6 mol Cu，需要3 mol Cu2S,2 mol Cu2O，共需要O2 15 mol, 每生成1 mol Cu，共消耗O2 2.5 mol；由化合价变化知，氧化剂为Cu2O和Cu2S。‎ ‎(3)由流程知，加入NaClO的目的是氧化Fe2＋，离子方程式为2Fe2＋＋ClO－＋2H＋===2Fe3＋＋Cl－＋H2O，加入足量NaOH溶液除去其中的Al3＋；稀硫酸溶解矿石，然后用KMnO4‎ 溶液检验其中的Fe2＋。‎ ‎13．[2016·江西重点中学联考](12分)氯化亚铜(CuCl)常用作有机合成工业中的催化剂，是一种白色粉末；微溶于水、不溶于乙醇及稀硫酸。工业上采用如下工艺流程，从某酸性废液(主要含Cu2＋、Fe3＋、H＋、Cl－)中制备氯化亚铜。‎ 请回答下列问题：‎ ‎(1)写出步骤①中发生的两个主要反应的离子方程式：____________________________________________。‎ ‎(2)步骤②的操作名称是________。‎ ‎(3)步骤④中所加物质X为________。‎ ‎(4)步骤⑤的操作是___________________________________ _____________________________________。‎ ‎(5)步骤⑥应调节溶液pH呈酸性，且用乙醇洗涤CuCl晶体，目的是____________________。‎ ‎(6)在CuCl的生成过程中，可以循环利用的物质是________________，理论上________(填“是”或“否”)需要补充(不考虑调节等消耗)；理由是_____________________ _____________________________________________。‎ 答案　(1)Cu2＋＋Fe===Cu＋Fe2＋、Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋或Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑‎ ‎(2)过滤、洗涤(不答洗涤也可)‎ ‎(3)CuO(或Cu(OH)2等)‎ ‎(4)在HCl气流中蒸发结晶 ‎ ‎(5)减少CuCl的损失 ‎(6)硫酸(或H2SO4)　否　Cu与浓硫酸反应生成CuSO4和SO2的物质的量为1∶1，而生产CuCl的过程中消耗CuSO4和SO2的物质的量也为1∶1，所以理论上不需要补充H2SO4‎ 解析　(3)加CuO等调pH，不会引入杂质。‎ ‎(4)在HCl气流中蒸发会抑制Cu2＋的水解。‎ ‎(5)根据题中信息可知，CuCl不溶于稀H2SO4和乙醇，所以调成酸性，且用乙醇洗涤CuCl晶体。‎ ‎(6)最终有H2SO4生成，浓H2SO4与Cu反应又生成SO2和CuSO4，所以H2SO4为可循环利用的物质，生成H2SO4与消耗H2SO4在理论上相同，所以无需补充。‎ ‎14.[2017·郑州高中质检](10分)钴(Co)及其化合物在磁性材料、电池材料、超硬材料及催化剂等领域有广泛应用。已知钴属于铁系元素，其单质及化合物的性质与铁相似，其常见化合价有＋2和＋3。请回答下列问题：‎ ‎(1)在空气中加热CoCO3可得到黑色Co3O4，写出该反应的化学方程式________________________________。‎ ‎(2)Co3O4与浓盐酸反应能生成黄绿色气体，写出该反应的离子方程式________________________________。‎ ‎(3)常温下，CoCl2溶液在碱性条件下可以得到粉红色Co(OH)2沉淀。已知当溶液中某离子的浓度≤10－5 mol·L－1时，就认为该离子不存在，Ksp[Co(OH)2]＝1.0×10－15。若要使0.1 mol·L－1 CoCl2溶液中的Co2＋完全沉淀，则溶液pH的控制范围为________。‎ ‎(4)Co(OH)2具有较显著的两性，在浓的强碱溶液中可以形成[Co(OH)4]2－，写出Co(OH)2酸式电离的电离方程式________________________________。‎ ‎(5)Co(OH)2在空气中加热时，样品质量随温度变化的曲线如下图所示。通过分析计算确定：‎ ‎①‎1000 ℃‎时，固体的成分为________。‎ ‎②取‎800 ℃‎时的产物(其中Co的化合价为＋2、＋3)，用480 mL 5 mol·L－1盐酸恰好完全溶解固体，得到CoCl2溶液和‎4.48 L(标准状况)黄绿色气体。则该钴氧化物中n(Co2＋)∶n(Co3＋)＝________。‎ 答案　(1)6CoCO3＋O22Co3O4＋6CO2‎ ‎(2)Co3O4＋8H＋＋2Cl－===3Co2＋＋Cl2↑＋4H2O ‎(3)≥9‎ ‎(4)Co(OH)2＋2H2O===[Co(OH)4]2－＋2H＋‎ ‎(5)①CoO　②3∶2‎ 解析　(1)在空气中加热CoCO3，空气中含有大量O2，不可能生成CO，则必生成CO2，根据得失电子守恒和元素守恒配平方程式。‎ ‎(2)Co3＋具有强氧化性，在酸性条件下可将Cl－氧化为Cl2，本身被还原为Co2＋。‎ ‎(3)c2(OH－)≥＝＝1.0×10－10，则c(OH－)≥1.0×10－5 mol·L－1，pH≥9。‎ ‎(5)①‎1000 ℃‎时所得固体的摩尔质量为93× g·mol－1＝‎75 g·mol－1，可知该固体为CoO。‎ ‎②n(Co3＋)＝2n(Cl2)＝2×＝0.4 mol，所得溶液为CoCl2溶液，则溶液中 n(Co2＋)总＝[n(HCl)－2n(Cl2)]＝×(‎0.48 L×5 mol·L－1－0.4 mol)＝1.0 mol，则钴氧化物中n(Co2＋)＝1.0 mol－0.4 mol＝0.6 mol，故n(Co2＋)∶n(Co3＋)＝0.6∶0.4＝3∶2。‎