北京海淀进修2021高三 一轮复习金属矿物的开发利用讲义

北京海淀进修2021高三 一轮复习金属矿物的开发利用讲义

金属材料及金属矿物的开发利用 高三化学 一轮复习讲义 第三章 金属及其化合物 考纲要求 KAOGANGYAOQIU 1. 了解常见金属的活动顺序。 2. 了解合金的概念及其重要应用。 3. 了解铜及其重要化合物的制备方法、主要性质及其应用。 内容索引 NEIRONGSUOYIN 考点一　铜及其化合物 考点二　金属材料与金属矿物的开发利用 探究高考　明确考向 课时作业 01 考点一 铜 及其化合物 1. 单质铜 知识梳理 ZHISHISHULI ( 1) 物理性质：紫红色固体，具有良好的延展性、导热性和导电性。 (2) 化学性质 ① 常温下，铜在干燥的空气中性质稳定，但在潮湿的空气里则会被锈蚀，在其表面逐渐形成一层绿色的 ______ 。有关化学方程式 _____ _ _________ ___________________ 。 铜锈 2Cu ＋ O 2 ＋ CO 2 ＋ H 2 O == = Cu 2 (OH) 2 CO 3 ② 写出下列化学方程式： 铜在空气中加热： ____________________ ； 铜丝在硫蒸气中反应： __________________ 。 2. 铜的重要化合物 (1)Cu 2 (OH) 2 CO 3 的名称 为 ， 是铜绿、孔雀石的主要成分，受热分解可生成黑色的氧化铜，化学方程式 ： ___________________________________ ， 可 溶于稀硫酸，离子方程式 ： 。 ( 2) 黑色氧化铜在高温下分解为红色的 Cu 2 O ，化学方程式 为 _________________ ________ 。 碱式碳酸铜 Cu 2 (OH) 2 CO 3 ＋ 4H ＋ == =2Cu 2 ＋ ＋ CO 2 ↑ ＋ 3H 2 O ＋ O 2 ↑ (3) 蓝色的硫酸铜晶体受热分解为白色的硫酸铜粉末，化学方程式 为 ___________ ________________ _ __ 。 (4) 红色的 Cu 2 O 与稀硫酸反应，溶液变蓝，同时生成红色的单质铜，离子方程式 为 ______________________________ 。 CuSO 4 ·5H 2 O Cu 2 O ＋ 2H ＋ == =Cu ＋ Cu 2 ＋ ＋ H 2 O (1)CuO 是黑色固体，与水反应生成 Cu(OH) 2 ( 　　 ) (2) 铜锈是铜被空气中的氧气缓慢氧化生成的氧化物 ( 　　 ) (3) 无水硫酸铜可用于检验酒精中是否含有水 ( 　　 ) (4) 将铜片置于干燥的空气中，不易被腐蚀 ( 　　 ) (5)CuSO 4 ·5H 2 O 失去结晶水属于物理变化 ( 　　 ) 辨析易错易混 · 正误判断 × × √ × √ 某研究小组用废铜粉制取胆矾，设计了如下几个实验方案： 提升思维能力 · 深度思考 (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 CuCl 2 的生成 C. 将 CuCl 2 溶液在蒸发皿中加热蒸干，得到无水 CuCl 2 固体 D. 将表面有铜绿 [Cu 2 (OH) 2 CO 3 ] 的铜器放入盐酸中浸泡，除去铜绿 解题探究 JIETITANJIU √ 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 Cl 2 在常温下不反应，需要加热才能发生反应， B 项错误 ； CuCl 2 水解生成的 HCl 易挥发，加热蒸干能促进 CuCl 2 的水解而得不到 CuCl 2 固体， C 项错误。 2. 已知 CuO 经高温灼烧生成 Cu 2 O ， Cu 2 O 与 H ＋ 发生反应 ： Cu 2 O ＋ 2H ＋ == =Cu ＋ Cu 2 ＋ ＋ H 2 O 。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 Cu 2 O 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 √ 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 、 Cu 2 O 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.Cu 2 S B.CuS C.FeS 2 D.Fe 3 S 4 √ 解析　 由题意并结合选项可知， 1.60 g M 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 (SO 2 ) ＝ n (H 2 SO 4 ) ＝ 0.01 mol ，所以 m (S) ＝ 0.32 g ，则 m ( 金属 ) ＝ 1.60 g － 0.32 g ＝ 1.28 g ，假若是铜，则 n (Cu) ＝ 0.02 mol ， M 可能为 Cu 2 S ；假若是铁，则 n (Fe) ≈ 0.023 mol ，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.(2018· 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 CuCl 2 ·2H 2 O 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 O 2 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 CuCl 2 ·2H 2 O 晶体加热可制得 CuCl 2 固体 √ 解析　 A 项， 2CuS ＋ 3O 2 2CuO ＋ 2SO 2 ，由方程式可知， 1 mol CuS 消耗 1.5 mol O 2 ，错误 ； B 项，废气中含有 SO 2 ，能使酸性高锰酸钾溶液褪色，正确 ； C 项，调节 pH 时， Fe 3 ＋ 水解转化为 Fe(OH) 3 而除去，错误 ； D 项，将 CuCl 2 ·2H 2 O 直接加热脱水， Cu 2 ＋ 水解， HCl 挥发会产生 Cu(OH) 2 ，无法得到 CuCl 2 ，错误。 解析　 气体 A 中的大气污染物为 SO 2 ，可以用 NaOH 溶液或氨水吸收。 5.(2019· 西宁检测 ) 工业上由黄铜矿 ( 主要成分为 CuFeS 2 ) 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 cd 解析　 依据图示，泡铜中的 Cu 2 O 与 Al 高温下发生铝热反应制得铜。 (2) 由泡铜冶炼粗铜的化学方程式为 ___________________________ 。 (3) 以 CuSO 4 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 Cu 2 ＋ 向阳极移动 d. 从阳极泥中可回收 Ag 、 Pt 、 Au 等 金属 bd 解析　 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，粗铜作阳极，与电源正极相连，发生氧化反应， b 对 ； 电解 过程中 Cu 2 ＋ 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) 利用反应 2Cu ＋ O 2 ＋ 2H 2 SO 4 == =2CuSO 4 ＋ 2H 2 O 可制备 CuSO 4 ，若将该反应设计为原电池，其正极电极反应式为 _______________________ 。 4H ＋ ＋ O 2 ＋ 4e － == =2H 2 O 解析　 根据总反应， O 2 发生还原反应，因此正极反应式为 O 2 ＋ 4H ＋ ＋ 4e － == =2H 2 O 。 铜的冶炼 “ 两方法 ” (1) 湿法炼铜： Fe ＋ CuSO 4 == =FeSO 4 ＋ 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 ) ： 练后反思 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作阳极，失电子变为 Cu 2 ＋ ，用纯铜棒作阴极即可得精铜。 02 考点二 金属材料 与金属矿物的开发利用 1. 合金 知识梳理 ZHISHISHULI (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 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 ； ② 硬度和强度：一般比它的各成分金属 的 。 金属特性 低 大 2. 常见金属材料 金属材料 黑色金属材料：铁、铬、锰以及它们的 合金 有色金属 材料：除黑色金属以外的其他金属及其 合金 (1) 重要的黑色金属材料 —— 钢 钢是用量最大、用途最广的合金。 (2) 几种有色金属材料 3. 金属矿物的开发利用 (1) 金属在自然界中的存在 在地壳中除了金、铂等少数极不活泼的金属外，绝大多数金属元素以 _______ 形式 存在 。 化合物 (2) 金属冶炼的实质 金属元素只有正价，没有负价，所以金属的冶炼过程就是把金属从其化合物中 _____ 出来 的过程。 (3) 金属冶炼的方法 ① 热分解法 如由 HgO 、 Ag 2 O 冶炼 Hg 、 Ag ： _____________________ 、 _________ __ ______ _______ 。 还原 ＋ O 2 ↑ ② 热还原法 a.CO 还原 Fe 3 O 4 ： _______________________________ ； b.H 2 还原 WO 3 ： _________________________ ； ③ 电解法 工业上用电解法冶炼 Na 、 Mg 、 Al 的化学方程式分别为 __________________________ 、 __________________________ 、 ________________________ 。 4. 铝热反应实验中的有关问题 实验装置 实验现象 ① 镁带剧烈燃烧，放出大量的热，并发出耀眼的白光，氧化铁与铝粉在较高温度下发生剧烈的反应； ② 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 Fe 2 O 3 ＋ 2Al 2Fe ＋ Al 2 O 3 原理应用 ① 制取熔点较高、活动性弱于 Al 的金属，如铁、铬、锰、钨等； ② 金属焊接，如野外焊接钢轨等 (1) 金属元素的单质只有还原性，其离子只有氧化性 ( 　　 ) (2) 金属元素的单质在常温下均为固体 ( 　　 ) (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) 金属氧化物与铝粉的混合物都是铝热剂 ( 　　 ) (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 ( 　　 ) (8) 电解氯化镁溶液制取金属镁 ( 　　 ) 辨析易错易混 · 正误判断 × × × × √ × × × 题组一　金属材料与合金 1.(2018· 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 √ 解题探究 JIETITANJIU 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。 2.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。 3.(2018· 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 － ＋ H 2 O == = ＋ 2H 2 ↑ ) A.Al 、 Mg 、 Si 、 Zn B.Al 、 Fe 、 Zn 、 Na C.Al 、 Na 、 Cu 、 Fe D.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。 题组二　金属冶炼方法的选择 4.(2019· 九江质检 ) 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 Al 2 O 3 制备 Al 不涉及氧化还原反应 √ 解析　 电解 NaCl 溶液生成 NaOH 、 H 2 和 Cl 2 ，得不到单质钠， A 错误 ； 电解 熔融 Al 2 O 3 发生的是氧化还原反应， C 错误 ； 工业 上冶炼镁是电解熔融 MgCl 2 而不是 MgO ， D 错误。 5. 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： _______ _ _ _______________________________ 。 3NH 3 ·H 2 O == =Ga(OH) 3 ↓ ＋ 3NH 4 Cl 　 GaCl 3 ＋ 解析　 由 AlCl 3 与 NH 3 ·H 2 O 的反应可推出化学方程式。 (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·Al 2 O 3 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·Al 2 O 3 比 Al 2 O 3 稳定 d.Ba 的沸点比 Al 的低 d 弱 解析　 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。 练后反思 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 。 题组三　铝热反应及 应用 6. 铝热反应的本质是利用铝的还原性，将难熔金属从其氧化物中置换出来，关于铝热反应解答下列问题： (1) 用铝粉和 Fe 2 O 3 做铝热反应实验，需要的试剂还有 _____ 。 A.KCl B.KClO 3 C.MnO 2 D.Mg 解析　 做铝热反应的实验时，需要 KClO 3 作助燃剂，且用镁条引燃。 √ √ (2) 用等物质的量的 MgO 和 Fe 2 O 3 组成的混合物在一定条件下与 Al 粉进行铝热反应。 ① 引发铝热反应的操作是 ________________ _ _________________ 。 ② 产物中单质是 _____( 写名称 ) 。 解析　 在混合物上加少量 KClO 3 固体并插上 Mg 条，点燃 Mg 条后放出热量，使 KClO 3 固体分解放出 O 2 ，进一步加剧 Mg 的燃烧，可在短时间内使混合物温度迅速升高，引发反应。 MgO 不能与铝发生铝热反应， 所以产物中单质为 Fe 。 加少量 KClO 3 ，插上镁条并将其点燃 铁 (3) 取少量 (1) 中铝热反应所得的固体混合物，将其溶于足量稀 H 2 SO 4 ，滴加 KSCN 溶液无明显现象， ______( 填 “ 能 ” 或 “ 不能 ” ) 说明固体混合物中无 Fe 2 O 3 ，理由是 _______________________________________ _ _____( 用离子方程式说明 ) 。 Fe 2 O 3 ＋ 6H ＋ == =2Fe 3 ＋ ＋ 3H 2 O 、 Fe ＋ 2Fe 3 ＋ == =3Fe 2 ＋ 不能 解析　 反应 后固体混合物中若有 Fe 2 O 3 ，因发生反应： Fe 2 O 3 ＋ 6H ＋ ===2Fe 3 ＋ ＋ 3H 2 O 、 Fe ＋ 2Fe 3 ＋ == =3Fe 2 ＋ ， Fe 3 ＋ 转化为 Fe 2 ＋ ，加 KSCN 溶液不会变红。 03 探究高考 　 明确考向 1 2 3 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.Ba 2 ＋ 浓度较高时危害健康，但 BaSO 4 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 Pb 2 ＋ 、 Cu 2 ＋ 、 Cd 2 ＋ 、 Hg 2 ＋ 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 √ 1 2 3 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 Cu 2 ＋ 、 Hg 2 ＋ 等重金属离子置换出来，属于化学变化，错误 。 2.( 2019· 海淀 ) 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 H 2 O 2 溶解铜片，该反应的化学方程式为 _____________ _________________ _ ____ 。 (2) 电子工业使用 FeCl 3 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 FeCl 3 溶液应保持 ______( 填 “ 酸性 ”“ 碱性 ” 或 “ 中性 ” ) ，原因是 _________________________ 。 1 2 3 H 2 SO 4 == = CuSO 4 ＋ 2H 2 O Cu ＋ H 2 O 2 ＋ Cu ＋ 2Fe 3 ＋ == =Cu 2 ＋ ＋ 2Fe 2 ＋ 酸性 防止 Fe 3 ＋ 水解生成 Fe(OH) 3 (3) 溶液中 Cu 2 ＋ 的浓度可采用碘量法测得： 1 2 3 反应 ① 中的氧化剂为 ______ 。现取 20.00 mL 含有 Cu 2 ＋ 的溶液，加入足量的 KI 充分反应后，用 0.100 0 mol·L － 1 的 Na 2 S 2 O 3 标准溶液滴定至终点，消耗 Na 2 S 2 O 3 溶液 25.00 mL ，此溶液中 Cu 2 ＋ 的浓度为 ________ mol·L － 1 。 Cu 2 ＋ 0.125 0 3.(2018· 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 SiO 2 和少量 FeS 、 CdS 、 PbS 杂质 ) 为原料制备金属锌的流程如图所示： 1 2 3 相关金属离子 [ c 0 (M n ＋ ) ＝ 0.1 mol·L － 1 ] 形成氢氧化物沉淀的 pH 范围如下： 金属离子 Fe 3 ＋ Fe 2 ＋ Zn 2 ＋ Cd 2 ＋ 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 回答下列问题： (1) 焙烧过程中主要反应的化学方程式为 ____________________________ 。 1 2 3 解析　 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 ＋ 3O 2 2ZnO ＋ 2SO 2 。 1 2 3 (2) 滤渣 1 的主要成分除 SiO 2 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 __________________ 。 调节 溶液的 pH PbSO 4 无法除去杂质 Fe 2 ＋ 1 2 3 解析　 闪锌矿焙烧后的主要成分变为 ZnO ，还存在少量 SiO 2 、 Fe 2 O 3 、 CdO 、 PbO ，加稀 H 2 SO 4 后，发生一系列化学反应： ZnO ＋ H 2 SO 4 == =ZnSO 4 ＋ H 2 O 、 Fe 2 O 3 ＋ 3H 2 SO 4 == =Fe 2 (SO 4 ) 3 ＋ 3H 2 O 、 CdO ＋ H 2 SO 4 == =CdSO 4 ＋ H 2 O 、 PbO ＋ H 2 SO 4 == =PbSO 4 ＋ H 2 O 。其中 SiO 2 和 PbSO 4 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 SiO 2 和 PbSO 4 。氧化除杂工序中 ZnO 的作用是调节溶液的 pH 在 2.8 ～ 6.2 ，使 Fe 3 ＋ 完全转变为 Fe(OH) 3 沉淀；通入 O 2 的目的是使溶液中的 Fe 2 ＋ 转化为 Fe 3 ＋ ，有利于除杂，若不通入 O 2 ，无法除去溶液中的杂质 Fe 2 ＋ 。 1 2 3 (3) 溶液中的 Cd 2 ＋ 可用锌粉除去，还原除杂工序中反应的离子方程式为 __________ _____ ________ 。 Cd 2 ＋ ＋ Zn == =Cd ＋ Zn 2 ＋ 解析　 溶液中的 Cd 2 ＋ 与加入的 Zn 粉反应而被除去，反应的离子方程式为 Zn ＋ Cd 2 ＋ == =Zn 2 ＋ ＋ Cd 。 1 2 3 (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。 解析　 电解 ZnSO 4 溶液制备单质 Zn 时，阴极放电的是 Zn 2 ＋ 和 H ＋ 。因为溶液中的 Zn 2 ＋ 浓度较大， 所以阴极电极反应式应该是 Zn 2 ＋ ＋ 2e － ===Zn ，阳极放电的是 OH － ，电极反应式是 4OH － － 4e － == =2H 2 O ＋ O 2 ↑ 。沉积锌后的溶液应该是 ZnSO 4 和稀 H 2 SO 4 ，可返回到溶浸工序循环使用。 Zn 2 ＋ ＋ 2e － == = Zn 溶浸 04 课时作业 1.( 2019· 海淀区一模 ) 平昌冬奥会 “ 北京 8 分钟 ” ，主创团队用石墨烯制作 了－ 20 ℃ 能发热 4 h 的智能服饰；用铝合金管材和碳纤维制作了高 2.35 m 、重量仅为 10 kg 的熊猫木偶，向世界展现了新时代的中国形象，下列说法中，不正确的是 A. 石墨烯是能导热的金属材料 B. 铝合金是密度较低的金属材料 C. 碳纤维是耐低温的无机非金属材料 D. 新型材料种类多、用途 广 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 14 13 解析　 石墨烯是碳的一种单质，属于无机非金属材料，故 A 错误 ； 铝合金 的密度小，硬度小，属于金属材料，故 B 正确 ； 碳纤维 是由有机纤维经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料，属于无机非金属材料，故 C 正确 ； 人们 依据生产生活的需要研制出很多种用途不同的新型材料，如功能新型材料，新的合金材料等，故 D 正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 14 13 2.( 2019· 北京海淀 模拟 ) 下列说法不正确的是 A. 镁合金密度虽小，但硬度和强度较大 B. 硅酸钠的水溶液俗称 “ 水玻璃 ” ，是一种建筑行业常用的黏合剂 C. 海水中含量最高的非金属元素是氯元素 D. 铁的化合物应用广泛，如氯化铁和硫酸铁均是优良的净水剂 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 14 13 解析 　 镁合金具有硬度大、耐腐蚀、密度小等方面的特点，故 A 正确； 硅酸钠的水溶液俗称 “ 水玻璃 ” ，硅酸钠溶液具有粘性，是一种建筑行业常用的黏合剂，故 B 正确； 海水的主要成分是水，水中 O 元素的含量最多，所以海水中含量最高的非金属元素是 O 元素，故 C 错误； 铁盐电离的铁离子能水解生成氢氧化铁胶体，氢氧化铁胶体能吸附杂质，所以铁盐可以用作净水剂， D 正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 14 13 3.(2019 · 朝阳 调研 ) 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.Cu 2 O C.Cu D.Cu 2 (OH) 2 CO 3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 14 √ 13 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 Cu 2 (OH) 2 CO 3 ，发生反应为： 2Cu ＋ O 2 ＋ H 2 O ＋ CO 2 == =Cu 2 (OH) 2 CO 3 ，则这里的 “ 铜青 ” 是指 Cu 2 (OH) 2 CO 3 。 4. 金属材料在日常生活以及生产中有着广泛的应用。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 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 14 13 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 后的铁制品除去铁锈可以回收利用，保护矿产资源，故 B 错误 ； 越 活泼的金属，其金属阳离子就越难得到电子被还原，越难冶炼，故 D 正确。 5.( 2019· 西城 高 三模拟 ) 铜在自然界多以化合态的形式存在于矿石中。常见的铜矿石有：黄铜矿 (CuFeS 2 ) 、斑铜矿 (Cu 5 FeS 4 ) 、辉铜矿 (Cu 2 S) 、孔雀石 [CuCO 3 ·Cu(OH) 2 ] 。下列说法不正确的是 A. 可用稀盐酸除去铜器表面的铜绿 B. 硫酸铜溶液可用作游泳池的消毒剂 C. 工业上常采用电解法制取粗铜 D. 在上述几种含铜化合物中，铜的质量分数最高的是 Cu 2 S 解析　 CuSO 4 是重金属盐，能使蛋白质变性， B 项正确 ； 工业 上常用电解法精炼铜， C 项不正确。 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 14 13 6. 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 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 14 √ 13 解析　 A 项，铁用 CO 还原法炼制，错误 ； B 项，是因为 Al 有良好的性能，才被广泛使用，错误 ； C 项，氯化铝是共价化合物，熔融时不导电，工业上用电解氧化铝的方法制取铝，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，正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 14 13 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 14 13 7. 氢化亚铜 (CuH) 是一种难溶物质，用 CuSO 4 溶液和另一种 “ 反应物 ” 在 40 ～ 50 ℃ 时反应可生成它。 CuH 不稳定，易分解； CuH 在氯气中能燃烧，跟盐酸反应能产生气体。下列有关推断中错误的是 A. 这里的 “ 另一种反应物 ” 具有还原性 B.CuH 可作氧化剂，还原剂 C.CuH ＋ Cl 2 == =CuCl ＋ HCl( 燃烧 ) D.CuH ＋ HCl == =CuCl ＋ H 2 ↑ ( 常温 ) √ 解析 　 C 项中 Cl 2 具有强氧化性，产物应为 CuCl 2 和 HCl 。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 14 13 8.(2018· 哈尔滨高三质检 ) 利用如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 ＋ Fe 2 O 3 2Fe ＋ Al 2 O 3 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 3 mol 电子，消耗氧化剂的物质的量是 1 mol √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 14 9.( 2019· 北京 十 校第二次联考 ) 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 CuSO 4 溶液的颜色 C. 向 CuSO 4 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 ，产生红色沉淀 13 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 14 解析　 硫的氧化性较弱，只能将铜氧化为＋ 1 价生成 Cu 2 S ， 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 ； CuSO 4 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，才会产生红色沉淀， D 项错误。 13 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 14 10. 下表中，对陈述 Ⅰ 、 Ⅱ 的正确性及其有无因果关系的判断都正确的是 13 选项 陈述 Ⅰ 陈述 Ⅱ 判断 A 铜绿的主要成分是碱式碳酸铜 可用稀盐酸除去铜器表面的铜绿 Ⅰ 对； Ⅱ 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 Ⅰ 对； Ⅱ 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 Ⅰ 对； Ⅱ 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 Ⅰ 错； Ⅱ 对；无 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 14 解析　 稀盐酸可以与 Cu 2 (OH) 2 CO 3 反应，而且稀盐酸不能与 Cu 反应， Ⅰ 、 Ⅱ 有因果关系， A 错误 ； 铜 表面不能形成致密的氧化膜， B 错误 ； Ⅰ 、 Ⅱ 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， CuSO 4 可用作消毒剂，但与前者没有因果关系， D 正确。 13 11.( 2019· 石景山 一 模 )CuSO 4 是一种重要的化工原料，其有关制备途径如图所示 。下列 说法正确的是 A . 途径 ① 所用混酸中 H 2 SO 4 与 HNO 3 物质的量之比最好为 2 ∶ 3 B. 利用途径 ③ 制备 16 g 硫酸铜，消耗硫酸的物质的量为 0.1 mol C. 生成等量的硫酸铜，三个途径中参加反应的硫酸的物质的量： ① ＝ ② ＝ ③ D. 与途径 ①③ 相比，途径 ② 更好地体现了绿色化学 思想 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 14 √ 13 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 14 13 解析　 Cu 与混酸反应，硝酸根离子由硝酸提供，氢离子由硝酸和硫酸提供， H 2 SO 4 与 HNO 3 物质的量之比最好为 3 ∶ 2 ，故 A 错误 ； 途径 ③ 制备硫酸铜，这一过程中消耗硫酸的物质的量为 0.2 mol ，故 B 错误 ； 三 个途径中 ①② 参加反应的硫酸的物质的量相等，而 ③ 生成 SO 2 ，消耗更多的硫酸，则 ① ＝ ② < ③ ，故 C 错误 ； 途径 ② 无污染性气体产生，更好地体现了绿色化学思想，故 D 正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 14 13 12. 历史上金、银、铜主要是作为货币金属或装饰品被应用。 (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 _____( 填选项字母 ) 。 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 D 解析 　 金 、银、铜都属于不活泼金属，易加工，因此，在历史上都曾经用作货 币 。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 14 13 (2) 一位收藏者有一枚表面是黑色，且有少量绿色锈状物的货币，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 ______________________ 。 金 不活泼，不易被氧 化 铜 氧化铜 2Cu ＋ O 2 == = 2CuO Cu 2 (OH) 2 CO 3 2Cu ＋ O 2 ＋ CO 2 ＋ H 2 O == =Cu 2 (OH) 2 CO 3 红 金 解析 　 铜稳定性略微差一些，容易与氧气等物质反应而 “ 生锈 ” 。金的化学性质最不活泼，在空气中更稳定 。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 14 13 (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 D 解析 　 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。假金币中的 Zn 、 Cu 均可与硝酸反应产生大量气泡，而 Au 不与硝酸反应。 13. 某铝合金中含有元素镁、铜、硅，为了测定该合金中铝的含量，设计了如下实验，请回答有关问题： (1) 称取样品 a g ，称量时应该使用的主要仪器的名称是 __________ 。 (2) 将样品溶解于足量的稀盐酸，过滤。滤液中主要含有 ___________________ ，滤渣中含有 ______ ，溶解、过滤用到的玻璃仪器是 _______________________ 。 (3) 滤液中加过量氢氧化钠溶液、过滤。有关反应的离子方程式是 ____________ __________________________ _ _______________ 。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 14 13 托盘天平 MgCl 2 、 AlCl 3 、 HCl Cu 、 Si 烧杯、玻璃棒、普通漏斗 Mg 2 ＋ ＋ 2OH － ( 4) 步骤 (3) 的滤液中通入足量二氧化碳气体，过滤。有关反应的离子方程式是 _____________________________________ 。 (5) 步骤 (4) 过滤后的滤渣用蒸馏水洗涤数次，烘干并灼烧至恒重，冷却后称量 ， 其 质量为 b g 。有关反应的化学方程式 是 _________________ ___ _______ ， 原样 品 中铝的质量分数是 ____________ 。 (6) 若步骤 (3) 中加入氢氧化钠的量不足，则实验结果 ______( 填 “ 偏高 ”“ 偏低 ” 或 “ 不影响 ” ，下同 ) ；若步骤 (5) 中滤渣没有洗涤，则实验结果 ______ ；若滤渣灼烧不充分，则实验结果 _____ 。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 14 13 偏高 偏低 偏高 14. 工业上以废铜为原料经一系列化学反应可生产氯化亚铜 (CuCl) ，其工艺流程如下图所示 ： 试 依据如图转化回答下列问题： (1) 工业生产 Cl 2 时，尾气常用石灰乳吸收，而不用烧碱溶液吸收的原因是 ______________________________________________________ 。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 14 13 石灰乳来源丰富，成本低，且反应结束后可得副产品漂白粉 (2) 还原过程中的产物为 Na[CuCl 2 ] ，试写出该反应的化学方程式： _______ __ ___ ___________________ 。 制备中当氯化过程完成后必须经还原过程再制得 CuCl ，为什么不用一步法制得 CuCl ？ ( 已知 Cu 2 ＋ ＋ Cu ＋ 2Cl － == =2CuCl ↓ )______________ ____ ______________ ______ 。 (3) 还原过程中加入少量盐酸的作用是 ______________ ，加入 NaCl 且过量的原因是 ___________________________________________________ 。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 14 13 CuCl 沉淀沉积在 Cu 表面阻碍反应 的 ＋ Cu == =2Na [CuCl 2 ] CuCl 2 ＋ 2NaCl 进行 防止 Cu 2 ＋ 水解 增大 NaCl 的浓度有利于生成更多的 Na [CuCl 2 ] ，提高 产率 (4) 合成结束后所得产品用酒精淋洗的目的是 ________________________________ 。 (5) 实验室中在 CuCl 2 热溶液中通入 SO 2 气体也可制备白色的 CuCl 沉淀，试写出 该 反应 的离子方程式： __________________________________________________ 。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 14 13 使 CuCl 尽快干燥，防止被空气氧化 本课结束