2018届一轮复习人教版用途广泛的金属材料及开发利用金属矿物教案(1)

2018届一轮复习人教版用途广泛的金属材料及开发利用金属矿物教案(1)

第4讲　用途广泛的金属材料及开发利用金属矿物 ‎[考纲要求]　1.知道铜及其重要化合物的性质。2.了解合金的概念及重要应用。3.了解常见金属的活动顺序及金属冶炼的一般方法。4.了解化学科学发展对自然资源开发利用的作用。‎ 考点一　铜及其化合物 ‎1． 单质铜 ‎(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 写出图中有关反应的化学方程式或离子方程式：‎ ‎①化学方程式：2Cu＋O2＋CO2＋H2O===Cu2(OH)2CO3(绿色固体)。‎ ‎②化学方程式：2Cu＋SCu2S。‎ ‎③与氧化性酸 a．与浓硫酸共热的化学方程式：Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O；‎ b．与稀硝酸反应的离子方程式：3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O。‎ ‎④与盐溶液反应(写离子方程式)‎ a．与硝酸银溶液：Cu＋2Ag＋===2Ag＋Cu2＋；‎ b．与FeCl3溶液：Cu＋2Fe3＋===2Fe2＋＋Cu2＋。‎ ‎2． 氧化铜和氧化亚铜 名称 氧化铜 氧化亚铜 颜色 黑色 砖红色 与酸反应(H＋)‎ CuO＋2H＋===Cu2＋＋H2O Cu2O＋2H＋===Cu2＋＋Cu＋H2O 与H2反应 CuO＋H2Cu＋H2O Cu2O＋H22Cu＋H2O 转化关系 ‎4CuO2Cu2O＋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)，可作为水的检验依据。‎ 题组一　铜及其化合物的性质 ‎1． 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 答案　D 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。‎ ‎2． 铜是生命必需的元素，也是人类最早使用的金属之一，铜的生产和使用对国计民生各个方面都产生了深远的影响，请完成(1)～(3)题：‎ ‎(1)在西汉古籍中曾有记载：曾青得铁则化为铜[即曾青(CuSO4)跟铁反应生成铜]。试写出该反应的化学方程式：‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(2)铜器表面有时会生成铜绿，请写出生成铜绿的化学方程式：__________________，‎ 这层铜绿可以用化学方法除去。试写出除去铜绿而不损伤器物的化学方程式：________________________________________________________________________。‎ ‎(3)铜钱在历史上曾经是一种广泛流通的货币。试从物理性质和化学性质的角度分析为什么铜常用于制造货币：___________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(铜的熔点是1 ‎183.4 ℃‎，铁的熔点是1 ‎534.8 ℃‎)‎ 答案　(1)Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu ‎(2)2Cu＋O2＋H2O＋CO2===Cu2(OH)2CO3‎ Cu2(OH)2CO3＋4HCl===2CuCl2＋CO2↑＋3H2O ‎(3)选择铜做货币是因为铜的熔点比较低，容易冶炼铸造成型；铜的化学性质比较稳定，不易被腐蚀 解析　(2)2Cu＋O2＋H2O＋CO2===Cu2(OH)2CO3；要除去铜器表面的铜绿，考虑选择盐酸，因盐酸不和铜反应，且盐酸具有挥发性。化学反应方程式如下：‎ Cu2(OH)2CO3＋4HCl===2CuCl2＋CO2↑＋3H2O。‎ ‎(3)根据题给信息以及做货币的实际要求，选择铜做货币是因为铜的熔点比较低，容易冶炼铸造成型；铜的化学性质比较稳定，不易被腐蚀。‎ 题组二　废铜的利用 ‎3． 某课外研究小组，用含有较多杂质的铜粉，通过不同的化学反应精制CuO，其设计的实验过程为 ‎(1)杂铜经灼烧后得到的产物是氧化铜及少量铜的混合物，灼烧后含有少量铜的可能原因是________(填字母序号)。‎ a．灼烧过程中部分氧化铜被还原 b．灼烧不充分铜未被完全氧化 c．氧化铜在加热过程中分解生成铜 d．该条件下铜无法被氧气氧化 ‎(2)由粗制氧化铜通过两种途径制取纯净CuO，与途径Ⅰ相比，途径Ⅱ有明显的两个优点是________________________________________________________________________。‎ 答案　(1)ab ‎(2)耗酸少；无污染性气体SO2产生 解析　(1)灼烧后含有少量铜，其原因可能是灼烧不充分，铜未被完全氧化，也可能是灼烧过程中部分氧化铜被还原。‎ ‎(2)根据途径Ⅰ的反应方程式Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O和途径Ⅱ的反应方程式2Cu＋O2＋2H2SO42CuSO4＋2H2O，可以看出途径Ⅱ的优点是①产生等量的CuSO4，比途径Ⅰ消耗硫酸少；②途径Ⅱ不产生污染大气的气体SO2。‎ 反思归纳 废铜综合利用的常见流程框图模式 考点二　合金的概念及其重要应用 ‎1． 熟记金属活动性顺序 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 常温下易氧化，点燃生成过氧化物或其他复杂氧化物 常温生成氧化膜 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 不反应 与H＋反应 生成盐和氢气 不反应 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 自然界存在形态 化合态 游离态 ‎2． 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。‎ ‎3． 常见金属材料 ‎(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 题组一　金属的性质和应用 ‎1． 下列关于金属元素的叙述正确的是 (　　)‎ A．金属元素的单质只有还原性，其离子只有氧化性 B．金属元素的单质在常温下均为固体 C．金属元素在不同化合物中化合价均相同 D．大多数金属元素的单质为电的良导体 答案　D 解析　金属离子中的中间价态离子，比如Fe2＋‎ ‎，既有氧化性又有还原性，A错；常温下金属汞呈液态，B错；有的金属元素存在变价，比如Fe、Cu等，C错。‎ ‎2． 下列说法中正确的是 (　　)‎ A．铁是人类在生产、生活中最早使用的金属材料 B．金、银、铜是应用最广泛的金属材料 C．钛被誉为“21世纪的金属”，应用前景很广阔 D．铜是导电性、导热性最好的有色金属 答案　C 解析　铜是人类使用最早的金属材料，A错；铁、铝及铝合金是应用最广泛的金属材料，B错；银的导电性比铜好，D项错。‎ 题组二　合金的性能特点及应用 ‎3． 合金与纯金属制成的金属材料相比，优点是 (　　)‎ ‎①合金的硬度一般比它的各成分金属的大 ‎②一般地，合金的熔点比它的各成分金属的更低 ‎③改变原料的配比、改变生成合金的条件，得到有不同性能的合金 ‎④合金比纯金属的导电性更强 ‎⑤合金比纯金属的应用范围更广泛 A．②③④ B．①②③⑤‎ C．①②④ D．①②④⑤‎ 答案　B 题组三　合金组成的分析 ‎4． 现代建筑的门窗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、Zn B．Al、Fe、Zn、Na C．Al、Na、Cu、Fe D．Al、Cu、Mg、Si、Mn 答案　D 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；由反应②知合金中必须含有Si及排在金属活动性顺序表H之后的金属或其他非金属。‎ ‎5． 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气体可能全为NO C．操作Ⅰ是过滤，操作Ⅱ是洗涤，操作Ⅲ应是烘干 D．根据反应收集到的气体体积可以计算铜和银的质量分数 答案　D 解析　解答本题要注意以下两点：(1)没有告诉硝酸的浓度，合金与硝酸反应放出的气体中可能含有NO2；(2)W g固体应该是干燥纯净的AgCl，由此确定三步操作。‎ 方法指导 ‎1． 定性分析型 形成合金的各种成分的特殊化学性质仍按单一组分的性质(例如铝合金中的铝既能溶于酸又能溶于碱的性质不变，铜能溶于稀硝酸，且硝酸的还原产物为NO气体等性质不变)，一般是将合金酸溶或碱溶，根据反应中的特殊现象或根据溶解后所得溶液继续加沉淀剂产生的现象判断其成分。此类试题常以流程的形式呈现，解答的关键是理清每一步加入的物质和生成物质的成分。‎ ‎2． 定量分析型 定量测定合金的成分常用量气或沉淀两种方法。‎ ‎(1)定量集气法 定量集气法是指收集合金中某种物质溶解时所产生的气体的量，应用化学方程式或关系式来判断合金的组成。其原理的关键点是根据某组分的特殊性质(特别是与酸或碱反应能产生气体)，其操作要点和注意事项有：保证装置的气密性良好，注意收集气体的读数方法。‎ ‎(2)沉淀法 沉淀法测定物质含量是常用的一种方法，采用沉淀法时，涉及到的基本实验操作和主要问题有：称量、溶解(溶解试剂)；沉淀(重点是沉淀试剂的选择)；过滤、沉淀洗涤、沉淀的干燥、称量；数据的处理(包括测定结果的误差分析)。‎ 考点三　金属矿物的开发和利用 ‎1． 金属在自然界中存在的形态 除了金、铂等极少数金属外，绝大多数金属以化合物的形式存在于自然界中。‎ 在这些金属化合物中，金属元素都显正化合价。‎ ‎2． 金属冶炼的实质 使金属化合物中的金属离子得电子被还原为金属单质的过程：Mn＋＋ne－===M。‎ ‎3． 金属冶炼的一般步骤 ‎4． 金属冶炼方法 ‎(1)热分解法 例如：2HgO2Hg＋O2↑，2Ag2O4Ag＋O2↑。‎ 用热分解冶炼法冶炼金属的特点：金属元素的金属性弱，金属元素的原子不易失去电子，其金属离子容易得到电子，该金属元素所形成的化合物稳定性较差。‎ ‎(2)热还原法冶炼金属 ‎①焦炭还原法。例如：C还原ZnO、CuO，其化学方程式依次为C＋2ZnO2Zn＋CO2↑，C＋2CuO2Cu＋CO2↑。‎ ‎②一氧化碳还原法。例如：CO还原Fe2O3、CuO，其化学方程式依次为3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2，CO＋CuOCu＋CO2。‎ ‎③氢气还原法。例如：H2还原WO3、Fe3O4，其化学方程式依次为3H2＋WO3W＋3H2O,4H2＋Fe3O43Fe＋4H2O。‎ ‎④活泼金属还原法。例如：Al还原Cr2O3、V2O5，其化学方程式依次为2Al＋Cr2O3Al2O3＋2Cr,10Al＋3V2O56V＋5Al2O3。‎ ‎(3)电解法冶炼金属 例如：电解Al2O3、MgCl2、NaCl，其化学方程式依次为2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑，MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑，2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑。‎ 深度思考 ‎1． 能否用电解AlCl3和MgO的方法冶炼Al、Mg?‎ 答案　不能。因为AlCl3是共价化合物，熔融时无法电离出自由移动的离子，不导电；而MgO虽是离子化合物，但其熔点太高，熔融会消耗大量的电能，成本较高。‎ ‎2． 铝是地壳中含量最高的金属元素，为什么人类对铝的使用比铁、铜晚得多？‎ 答案　铝的金属活动性比铁、铜强，难于冶炼，古代人们的技术条件达不到，不能冶炼铝，故铝的发现和大量使用比铁、铜晚得多。‎ ‎3． 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，关于铝热反应思考下列问题：‎ ‎(1)是否所有的金属氧化物都能和铝发生铝热反应？‎ 答案　否，判断铝热反应能否发生，应首先看金属的活动性。例如MgO和Al不能发生铝热反应。‎ ‎(2)在铝热反应中，镁条、KClO3的作用是________。‎ 答案　引燃、助燃作用 ‎(3)做铝热反应时，应注意哪些事项？‎ 答案　①要保证纸漏斗重叠时四周均为四层，且内层纸漏斗一定要用水润湿，以防止高温物质从四周溅出，同时损坏纸漏斗。‎ ‎②蒸发皿中的细纱要适量，既要防止蒸发皿炸裂，又要防止熔融的液体溅出伤人。‎ ‎③实验装置不要距人群太近，应远离易燃物。‎ 题组一　金属冶炼原理的考查 ‎1． 下列有关金属的工业制法中正确的是 (　　)‎ A．制钛：用金属钠置换四氯化钛(TiCl4)溶液中的钛 B．炼铁：用焦炭和空气反应产生的CO在高温下还原铁矿石中铁的氧化物 C．制钠：用海水为原料制得精盐，再电解纯净的NaCl溶液 D．炼铜：用黄铜矿经电解精炼得到纯度为99.9%的铜 答案　B 解析　A中不能用TiCl4溶液，要用熔融态的TiCl4；电解NaCl溶液得到NaOH、Cl2和H2；电解法精炼铜的原料是粗铜。‎ ‎2． 下列金属冶炼的反应原理，错误的是 (　　)‎ A．MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑‎ B．Al2O3＋3H22Al＋3H2O C．Fe3O4＋4CO3Fe＋4CO2‎ D．2HgO2Hg＋O2↑‎ 答案　B 解析　金属冶炼的方法很多，由于金属离子得电子的能力不同，因此必须采取不同的冶炼方法。在金属活动性顺序表中，位于氢后面的金属(Hg、Ag等)的氧化物受热就能分解得到单质；位于前面的几种金属(如K、Na、Ca、Al等)的还原性太强，这些金属都很容易失去电子，只能用通电电解其熔融盐或氧化物的方法冶炼。‎ 归纳总结 ‎(1)选择金属冶炼的方法要依据金属在自然界中的存在形态和金属的活泼性。金属活动性顺序表中，金属的位置越靠后，越容易被还原；金属的位置越靠前，越难被还原。‎ ‎(2)化学性质很稳定的金属如Au、Pt等，在自然界中呈游离态，用物理方法即可得到。‎ ‎(3)有些活泼性很强的金属也可以用还原法来冶炼，如 Na＋KClK↑＋NaCl ‎2RbCl＋MgMgCl2＋2Rb↑等，‎ 在此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。‎ 题组二　对铝热反应的定性及定量考查 ‎3． 粉末状试样A是由等物质的量的MgO和Fe2O3组成的混合物。进行如下实验：‎ ‎①取适量A进行铝热反应，产物中有单质B生成；‎ ‎②另取‎20 g A全部溶于‎0.15 L 6.0 mol·L－1盐酸中，得溶液C；‎ ‎③将①中得到的单质B和溶液C反应，放出‎1.12 L(标况)气体，同时生成溶液D，还残留有固体物质B；‎ ‎④用KSCN溶液检验时，溶液D不变色。‎ 请填空：‎ ‎(1)①中引发铝热反应的实验操作是________，产物中的单质B是________。‎ ‎(2)②中所发生的各反应的化学方程式是_______________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(3)③中所发生的各反应的离子方程式是______________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(4)若溶液D的体积仍视为‎0.15 L，则该溶液中c(Mg2＋)为__________，c(Fe2＋)为__________。‎ 答案　(1)加少量KClO3，插上镁条并将其点燃　Fe ‎(2)Fe2O3＋6HCl===2FeCl3＋3H2O、‎ MgO＋2HCl===MgCl2＋H2O ‎(3)Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑、Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋‎ ‎(4)0.67 mol·L－1　2.3 mol·L－1‎ 解析　此题将实验操作与元素化合物知识巧妙结合在一起考查，增大了试题的容量，增强了试题的测试能力。‎ ‎(1)铝热反应是指单质Al和某些金属氧化物发生的反应，反应过程中放出大量热，但该反应需要较高的温度才能引发。在混合物上加少量KClO3‎ 固体并插上Mg条，点燃Mg条后放出热量，使KClO3固体分解放出O2，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。发生的反应为Fe2O3＋2AlAl2O3＋2Fe，所以产物中单质B为Fe。‎ ‎(2)Fe2O3和MgO都是碱性氧化物，能和酸反应生成盐和水：Fe2O3＋6HCl===2FeCl3＋3H2O、MgO＋2HCl===MgCl2＋H2O。‎ ‎(3)混合物中只有Fe2O3能和Al发生铝热反应，生成Fe单质。C溶液中有反应生成的FeCl3，还有未反应的HCl。发生的离子反应为Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑、Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋。‎ ‎(4)假设步骤②用去的‎20 g固体中，MgO的物质的量为x，则Fe2O3的物质的量也为x，则‎40 g·mol－1x＋‎160 g·mol－1x＝‎20 g，解得：x＝0.1 mol。‎ 根据MgO～MgCl2的关系，则溶液中MgCl2的浓度为 ‎0．1 mol÷‎0.15 L＝0.67 mol·L－1。‎ 步骤④说明溶液中没有Fe3＋，也就是溶质为FeCl2和MgCl2。根据Cl－不变的关系，可知MgCl2和FeCl2的总的物质的量等于＝0.45 mol，所以，FeCl2的浓度为＝2.3 mol·L－1。‎ 探究高考　明确考向 ‎1． 下列说法错误的是 (　　)‎ A．工业上电解熔融状态的Al2O3制备Al涉及氧化还原反应 (2012·广东理综，10B)‎ B．四川灾区重建使用了大量钢材，钢材是合金 (2009·广东，5②)‎ C．金属材料都是导体，非金属材料都是绝缘体 (2008·山东理综，‎9A)‎ D．合金材料中可能含有非金属元素 (2009·山东理综，‎9A)‎ 答案　C ‎2． [2013·山东理综，28(1)(2)]金属冶炼与处理常涉及氧化还原反应。‎ ‎(1)由下列物质冶炼相应金属时采用电解法的是________。‎ a．Fe2O3 b．NaCl c．Cu2S d．Al2O3‎ ‎(2)辉铜矿(Cu2S)可发生反应：2Cu2S＋2H2SO4＋5O2===4CuSO4＋2H2O，该反应的还原剂是________。当1 mol O2发生反应时，还原剂所失电子的物质的量为________ mol。向CuSO4溶液中加入镁条时有气体生成，该气体是________________________________________________________________________。‎ 答案　(1)bd　(2)Cu2S　4　H2‎ 解析　(1)Na、K、Mg、Al等活泼金属的冶炼均采用电解法，Fe、Cu的冶炼采用热还原法。‎ ‎(2)在辉铜矿和H2SO4、O2的反应中，O2作氧化剂，所以1 mol O2得4 mol e－‎ ‎，还原剂也失去4 mol e－，Cu2＋＋2H2O===Cu(OH)2＋2H＋，Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑，所以放出的气体应为H2。‎ ‎3． (2013·广东理综，32)银铜合金广泛用于航空工业，从切割废料中回收银并制备铜化工产品的工艺如下：‎ ‎(1)电解精炼银时，阴极反应式为________；滤渣A与稀HNO3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____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。‎ ‎(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。‎ 答案　(1)Ag＋＋e－===Ag　2NO＋O2===2NO2‎ ‎(2)Al(OH)3、Cu(OH)2　Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O ‎(3)4　2　4　O2‎ ‎(4)50　25‎ ‎(5)蒸发结晶 解析　根据电解原理、物质的性质及工艺流程、氧化还原反应、守恒计算等分析。‎ ‎(1)电解精炼银时，阴极反应式为Ag＋＋e－===Ag。气体变色发生的反应为2NO＋O2===2NO2。(2)固体B含有Cu(OH)2、Al(OH)3。若NaOH过量，则Al(OH)3会转化为NaAlO2。(3)该反应为氧化还原反应，根据得失电子守恒、原子守恒确定缺项物质，然后配平化学方程式。(4)生成CuAlO2的物质的量为＝50 mol，据Al元素守恒可知，至少需要Al2(SO4)3的物质的量为25 mol，则需溶液体积为‎25 L。(5)CuSO4从饱和溶液中结晶生成CuSO4·5H2O(胆矾)，由CuSO4溶液制备胆矾需要的操作为蒸发结晶、过滤、洗涤和干燥。‎ ‎4． [2012·天津理综，9(1)(2)(3)(4)]‎ 信息时代产生的大量电子垃圾对环境构成了极大的威胁。某“变废为宝”学生探究小组将一批废弃的线路板简单处理后，得到含70% Cu、25% Al、4% Fe及少量Au、Pt等金属的混合物，并设计出如下制备硫酸铜和硫酸铝晶体的路线：‎ 请回答下列问题：‎ ‎(1)第①步Cu与酸反应的离子方程式为_______________________________________‎ ‎________________________________________________________________________；‎ 得到滤渣1的主要成分为____________。‎ ‎(2)第②步加H2O2的作用是______________，使用H2O2的优点是______________；调溶液pH的目的是使______________生成沉淀。‎ ‎(3)用第③步所得CuSO4·5H2O制备无水CuSO4的方法是______________________。‎ ‎(4)由滤渣2制取Al2(SO4)3·18H2O ，探究小组设计了三种方案：‎ 甲：,蒸发、冷却、结晶、过滤 Al2(SO4)3·18H2O 乙： ‎,蒸发、冷却、结晶、过滤Al2(SO4)3·18H2O 丙： ‎,蒸发、冷却、结晶、过滤Al2(SO4)3·18H2O 上述三种方案中，________方案不可行，原因是_______________________________‎ ‎________________________________________________________________________；‎ 从原子利用率角度考虑，__________方案更合理。‎ 答案　(1)Cu＋4H＋＋2NOCu2＋＋2NO2↑＋2H2O 或3Cu＋8H＋＋2NO3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O　Au、Pt ‎(2)将Fe2＋氧化为Fe3＋　不引入杂质，对环境无污染　Fe3＋、Al3＋‎ ‎(3)加热脱水 ‎(4)甲　所得产品中含有较多Fe2(SO4)3杂质　乙 解析　根据制备路线可知，Cu、Al、Fe、Au、Pt的混合物中加入稀H2SO4‎ ‎、浓硝酸，则可以将Cu、Al、Fe溶解，Au、Pt不溶解，所以滤渣1的主要成分为Au、Pt，滤液1中含有Cu、Fe、Al的离子。根据滤液2和CuSO4·5H2O可知，滤液2为CuSO4溶液，滤渣2中含有Fe(OH)3和Al(OH)3。‎ ‎(1)第①步中Cu与酸发生的反应为Cu与浓硝酸的反应：Cu＋4H＋＋2NOCu2＋＋2NO2↑＋2H2O或浓硝酸与稀硫酸的混合过程中硝酸变稀，发生的反应也可能为3Cu＋8H＋＋2NO3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O。根据分析可知滤渣1的主要成分为Pt、Au。‎ ‎(2)第②步操作中加H2O2的目的是将Fe2＋转化为Fe3＋，从而将Fe3＋转化为沉淀除去，防止对CuSO4晶体的制备产生干扰。H2O2的优点是还原产物为H2O，不引入杂质，同时对环境没有污染，调节pH的目的是将Fe3＋和Al3＋转化为沉淀而除去。‎ ‎(3)用CuSO4·5H2O制备无水CuSO4，只要除去结晶水即可。在加热过程中CuSO4发生水解，但是因为硫酸不挥发，所以最终得到的仍然是CuSO4，所以只要加热脱水即可。‎ ‎(4)甲中制备的Al2(SO4)3晶体中含有Fe2(SO4)3。乙、丙两种方案中，乙方案的原子利用率更高。‎ 练出高分 ‎1． 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．工业上金属Mg、Cu都是用热还原法制得的 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 答案　B 解析　合金的化学性质与成分金属的化学性质相似，物理性质略有不同，A正确；Mg在工业上用电解法冶炼，Cu用热还原法冶炼，B错误；金属冶炼的实质是Mn＋＋ne－===M，C正确；金属越活泼，则金属离子的氧化性越弱，越难被还原，D正确。‎ ‎2． 下列有关金属的说法中，不正确的是 (　　)‎ A．青铜、不锈钢、硬铝都是合金 B．铜表面易形成致密的氧化膜 C．工业上用电解熔融MgCl2的方法制取金属镁 D．铝是活泼金属，但在空气中耐腐蚀 答案　B 解析　铜锈的主要成分是Cu2(OH)2CO3，不是氧化膜。‎ ‎3． 下列说法正确的是 (　　)‎ A．所有不锈钢都只含有金属元素 B．我国流通的硬币材质是金属单质 C．广东打捞的明代沉船上存在大量铝制餐具 D．镁合金的硬度和强度均高于纯镁 答案　D 解析　A项不锈钢都含有C等非金属元素；流通硬币材质是合金，明代还没有铝制品，B、C错；D项一般来说合金熔点比其成分金属低，硬度、强度比其成分金属大。‎ ‎4． 下列制备金属单质的方法或原理正确的是 (　　)‎ A．在高温条件下，用H2还原MgO制备单质Mg B．在通电条件下，电解熔融Al2O3制备单质Al C．在通电条件下，电解饱和食盐水制备单质Na D．加强热，使CuO在高温条件下分解制备单质Cu 答案　B 解析　制备单质Mg应该用电解熔融MgCl2的方法；制备单质Na采用电解熔融NaCl的方法；制备单质Cu用热还原法。‎ ‎5． 氢化亚铜(CuH)是一难溶物质，用CuSO4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＋Cl2===CuCl＋HCl(燃烧)‎ D．CuH＋HCl===CuCl＋H2↑(常温)‎ 答案　C 解析　C项中Cl2具有强氧化性，产物应为CuCl2和HCl。‎ ‎6． 已知酸性条件下有如下反应：2Cu＋===Cu2＋＋Cu。由于反应温度不同，用氢气还原氧化铜时，可能产生Cu或Cu2O，两者都是红色固体。一同学对某次用氢气还原氧化铜实验所得的红色固体产物做了验证，实验操作和实验现象记录如下：‎ 加入试剂 稀硫酸 浓硫酸、加热 稀硝酸 浓硝酸 实验现象 红色固体和蓝色溶液 无色气体和蓝色溶液 无色气体和蓝色溶液 红棕色气体和蓝色溶液 由此推出本次氢气还原氧化铜实验的产物是 (　　)‎ A．Cu B．Cu2O C．一定有Cu，可能有Cu2O D．一定有Cu2O，可能有Cu 答案　D 解析　H2还原CuO生成红色固体，可能是Cu和Cu2O中的一种或两种，产物中加入稀H2SO4溶液变蓝和得到红色固体，证明产物中含Cu2O，在酸性条件下2Cu＋===Cu2＋＋Cu，故不能证明产物中是否含有Cu。‎ ‎7． 某化学小组为测定一定质量的某铜铝混合物中铜的质量分数，设计了如下实验方案：‎ 方案Ⅰ：铜铝混合物测定生成气体的体积 方案Ⅱ：铜铝混合物测定剩余固体的质量 下列有关判断中不正确的是 (　　)‎ A．溶液A和B均可以是盐酸或NaOH溶液 B．溶液A和B均可以选用稀硝酸 C．若溶液B选用浓硝酸，则测得铜的质量分数偏小 D．实验方案Ⅱ更便于实施 答案　B 解析　铜铝混合物与盐酸或NaOH溶液反应时，均只有Al参加反应，因此A正确；若A、B均选用稀HNO3，则两种金属均可反应，方案Ⅱ中无固体剩余，B错误；当B选用浓HNO3时，铝钝化生成氧化膜，所测铝的质量偏大，则铜的质量分数偏小，C正确；方案Ⅰ需收集气体，并需要将其转化为标准状况，不如方案Ⅱ称固体质量方便，D正确。‎ ‎8． 所谓合金，就是不同种金属(也包括一些非金属)在熔化状态下形成的一种熔合物，下表为四种金属的熔、沸点：‎ Na Cu Al Fe 熔点(℃)‎ ‎97.5‎ ‎1 083‎ ‎660‎ ‎1 535‎ 沸点(℃)‎ ‎883‎ ‎2 595‎ ‎2 200‎ ‎3 000‎ 根据以上数据判断其中不能形成合金的是 (　　)‎ A．Cu和Al B．Fe和Cu C．Fe和Na D．Al和Na 答案　C 解析　两种金属若形成合金，一种金属的熔点不能超过另一种金属的沸点。‎ ‎9． 右图是三种稀酸对FeCr合金随Cr含量变化的腐蚀性实验结果，‎ 下列有关说法正确的是 (　　)‎ A．稀硝酸对FeCr合金的腐蚀性比稀硫酸和稀盐酸的弱 B．稀硝酸和铁反应的化学方程式是Fe＋6HNO3(稀)===Fe(NO3)3‎ ‎＋3NO2↑＋3H2O C．Cr含量大于13%时，因为三种酸中硫酸的氢离子浓度最大，‎ 所以对FeCr合金的腐蚀性最强 D．随着Cr含量增加，稀硝酸对FeCr合金的腐蚀性减弱 答案　D 解析　根据图可知，Cr的含量不同，三种酸对FeCr合金的腐蚀性不同，当w(Cr)较小时，稀硝酸对其腐蚀性最强，A不正确；铁与稀硝酸反应生成的是NO而不是NO2，B错；三种酸的质量分数相同，盐酸中的氢离子浓度最大，C错；根据图中稀HNO3的曲线变化，可知D正确。‎ ‎10．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，将其加热有铜的氧化物生成，其质量随温度变化的曲线如图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中产物a、b的化学式分别为Cu2O和CuO B．图1整个过程中共生成‎0.26 g H2O C．图2三条曲线中，表示CuO和其中所含Cu元素质量的关系曲线是曲线A D．图2中绘制错误的曲线共2条 答案　D 解析　‎0.98 g Cu(OH)2的物质的量为0.01 mol，若全部生成CuO，则质量为0.01 mol×‎80 g·mol－1＝‎0.80 g，所以a点是CuO；若全部生成Cu2O，则质量为0.005 mol×‎144 g·mol－1＝‎0.72 g，所以b点是Cu2O，A错误；根据化学方程式4CuO2Cu2O＋O2↑，过程中有氧气产生，B错误；CuO和其所含铜元素的质量关系(以CuO的质量为‎10 g计算)为 ‎10 g‎ CuO中含‎8 g铜元素，观察图2知，曲线B符合上述质量关系(表示的是CuO)。而曲线A上的任何一点都表示金属氧化物的质量小于其所含金属元素的质量，这是错误的，曲线C不符合Cu2O和其所含的铜元素的质量关系，所以C错误、D正确。‎ ‎11．甲、乙为单质，丙、丁为化合物，它们之间存在如图所示的转化关系。‎ ‎(1)若甲、乙均为非金属，丙为氧化物，则：‎ ‎①乙为氧化产物时，乙可能是________(填化学式，下同)，按照元素周期表推测，此时反应物甲可能是__________________________________。‎ ‎②乙为还原产物时，丁所属的物质类别是___________________________________。‎ ‎(2)若该转化关系为我国古代湿法冶炼金属乙的原理，写出此反应的化学方程式：__________________________________。若该转化关系为高温火法冶炼金属乙的原理，且同时生成的丁是一种有刺激性气味的气体，则丙可能为________________________(填化学式)。‎ 答案　(1)①O2　F2　②氧化物 ‎(2)Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu　Cu2S(或CuS)‎ ‎12．某废金属屑中主要成分为Cu、Fe、Al，还含有少量的铜锈[Cu2(OH)2CO3]、少量的铁锈和少量的氧化铝，用上述废金属屑制取胆矾(CuSO4·5H2O)、无水AlCl3和铁红的过程如下图所示：‎ 请回答：‎ ‎(1)在废金属屑粉末中加入试剂A，生成气体1的反应的离子方程式是________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(2)溶液2中含有的金属阳离子是__________；气体2的成分是__________。‎ ‎(3)溶液2转化为固体3的反应的离子方程式是________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(4)利用固体2制取CuSO4溶液有多种方法。‎ ‎①在固体2中加入浓H2SO4并加热，使固体2全部溶解得CuSO4溶液，反应的化学方程式是___________________________________________________________________。‎ ‎②在固体2中加入稀H2SO4后，通入O2并加热，使固体2全部溶解得CuSO4溶液，反应的离子方程式是__________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(5)溶液1转化为溶液4过程中，不在溶液1中直接加入试剂C，理由是________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(6)直接加热AlCl3·6H2O不能得到无水AlCl3。SOCl2为无色液体，极易与水反应生成HCl和一种具有漂白性的气体。AlCl3·6H2O与SOCl2混合加热制取无水AlCl3，反应的化学方程式是______________________________________________________________。‎ 答案　(1)2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑‎ ‎(2)Fe2＋　CO2和H2‎ ‎(3)4Fe2＋＋8OH－＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3↓‎ ‎(4)①Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O ‎②2Cu＋4H＋＋O22Cu2＋＋2H2O ‎(5)若在溶液1中直接加入盐酸，会使溶液4中混有试剂A中的阳离子(如Na＋等)，而不是纯净的AlCl3溶液 ‎(6)AlCl3·6H2O＋6SOCl2AlCl3＋12HCl↑＋6SO2↑‎ 解析　由溶液1和CO2反应可知试剂A为NaOH溶液；溶液1为NaAlO2，固体4为Al(OH)3，溶液4为AlCl3溶液；固体1为Cu、Fe、Cu2(OH)2CO3、铁锈，由固体2最终到胆矾可知固体2为Cu，试剂B为非氧化性酸，溶液2为Fe2＋、气体2为CO2[Cu2(OH)2CO3与酸反应生成]和H2，溶液2到固体3有空气存在所以应该生成Fe(OH)3。‎ ‎13．某厂的酸性工业废水中含有一定量的Fe3＋、Cu2＋、Au3＋等离子。有人设计了图中的工艺流程，利用常用的酸、碱和工业生产中的废铁屑，从废水中回收金，并生产一定量的铁红和氧化铜。‎ 填写下面空白：‎ ‎(1)图中标号处需加入的相应物质分别是 ‎①____________、②____________、③____________、‎ ‎④____________、⑤____________。‎ ‎(2)写出①处发生反应的离子方程式__________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________；‎ 写出③处发生反应的化学方程式__________________________________________。‎ ‎(3)铁红的化学式为________；分别写出铁红和氧化铜在工业上的一种主要用途：铁红________________________________________________________________________；‎ 氧化铜________________________________________________________________。‎ 答案　(1)①铁屑　②稀硫酸　③稀硝酸　④氢氧化钠 ‎⑤氢氧化钠 ‎(2)Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑，2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，‎ Cu2＋＋Fe===Cu＋Fe2＋，2Au3＋＋3Fe===2Au＋3Fe2＋‎ ‎3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O ‎(3)Fe2O3　用作红色颜料　用作制造铜盐的原料 解析　(1)本实验的目的是用废铁屑、常用的酸和碱从废水中回收金，并生产一定量的铁红和氧化铜。而废水中含有Fe3＋、Cu2＋、Au3＋，因此首先加入废铁屑将Cu和Au都置换出来。Cu和Au的分离可以利用Cu与稀硝酸能反应而Au不能将其分离，Cu2＋和Fe2＋分别加入碱使其转化为沉淀，灼烧分别生成它们的氧化物。‎ ‎(2)由于废水显酸性，又含有Cu2＋、Au3＋、Fe3＋，因此加入铁屑发生反应的离子方程式为 Fe＋2H＋===H2↑＋Fe2＋‎ Fe＋Cu2＋===Cu＋Fe2＋‎ ‎3Fe＋2Au3＋===2Au＋3Fe2＋‎ ‎2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋。‎ ‎(3)铁红的化学式为Fe2O3，铁红常用作红色颜料，氧化铜常用作制铜盐的原料。‎ ‎14．铜器久置，表面会生成一层绿色固体，为了解铜在空气中的腐蚀情况，某化学兴趣小组收集家中铜器表面的绿色固体进行探究。查阅相关资料后，猜想该绿色物质可能是铜的碳酸盐。‎ 该小组同学利用下图装置进行实验(部分夹持仪器略)。‎ ‎①对试管内的绿色固体进行加热，至完全分解，观察到A装置中绿色固体逐渐变成黑色，B装置中无水硫酸铜变成蓝色，C装置中澄清石灰水变浑浊。‎ ‎②取少量加热后生成的黑色固体于试管中，加入稀硫酸，观察到黑色固体逐渐溶解，溶液变成蓝色。‎ ‎③取少量上述蓝色溶液于试管中，浸入一根洁净的铁丝。‎ 观察到铁丝表面有红色物质析出。‎ 请回答下列问题：‎ ‎(1)绿色固体中含有的元素是______________________________________________。‎ ‎(2)加热后试管中剩余的黑色物质是_______________________________________。‎ ‎(3)假设该绿色物质是一种纯净物，则其化学式可能是________________________，加热分解的化学方程式为___________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(4)上述实验步骤③中的反应的离子方程式为________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(5)实验装置最后的干燥管的作用是_______________________________________。‎ ‎(6)如果将B、C两装置对调，能否达到实验目的________(填“能”或“不能”)，为什么？________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 答案　(1)Cu、H、O、C　(2)CuO ‎(3)Cu2(OH)2CO3　Cu2(OH)2CO32CuO＋H2O＋CO2↑‎ ‎(4)Fe＋Cu2＋===Cu＋Fe2＋‎ ‎(5)防止空气中的CO2进入广口瓶 ‎(6)不能　因为对调后无法说明反应中有水生成 解析　根据无水硫酸铜变蓝，可知反应中有水生成，根据澄清石灰水变浑浊，可知有CO2生成，根据黑色固体溶于稀H2SO4，插入铁丝后有红色物质析出，知黑色物质应是CuO。若该绿色固体是纯净物，根据组成元素和各元素的化合价分析该物质应是碱式盐，化学式可能是Cu2(OH)2CO3。‎ ‎(5)该实验装置中最后的干燥管中装有碱石灰，目的是防止空气中的CO2‎ 进入广口瓶，干扰实验。‎ ‎(6)若将B、C对调，气体先通过石灰水，则无法证明绿色物质分解时是否有水生成。‎