2018届一轮复习鲁科版金属材料复合材料学案

2018届一轮复习鲁科版金属材料复合材料学案

第3节 金属材料 复合材料 学习目标 ‎1.了解常见金属活动顺序。‎ ‎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，掌握其主要性质及其应用。‎ 考点一　金属材料　复合材料 一、熟知合金和常见的金属材料 ‎1．合金 ‎ [注意]　‎ ‎(1)常温下，多数合金是固体，但钠钾合金是液体。‎ ‎(2)合金的物理性质相比于成分金属有所改变，但合金中各成分金属的化学性质仍然不变。‎ ‎(3)并非所有的金属都能形成合金。因为两种金属必须熔合在一起才能形成合金。如果一种金属还未熔化时，另一种金属已经汽化，则一般不能熔合在一起，如Cu与Na、Fe与Na等不能形成合金。‎ ‎2．常见金属材料 ‎(1)黑色金属材料——钢铁 ‎①钢是用量最大，用途最广的合金。‎ ‎ (2)有色金属材料——铜和铝 ‎①我国使用最早的合金是青铜，常见的铜合金有黄铜和白铜。‎ ‎②铝合金。‎ ‎[基点小练]‎ ‎1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。‎ ‎(1)合金中至少含有两种金属元素，不含非金属元素(×)‎ ‎(2)合金中的金属元素以化合物的形式存在(×)‎ ‎(3)合金中各种元素的含量一定，所以合金是纯净物(×)‎ ‎(4)合金的硬度一般大于成分金属，而熔点一般低于成分金属(√)‎ ‎(5)铝合金的熔点比纯铝的高(×)‎ ‎(6)地震灾区重建所使用的钢材属于合金(√)‎ 二、掌握金属矿物开发利用的方法 ‎1．金属在自然界中的存在 ‎2．金属冶炼的一般步骤 ‎3．金属冶炼的实质 金属的冶炼过程就是把金属从化合态还原为游离态的过程。即：Mn＋＋ne－===M(写反应通式，用M表示金属)。‎ ‎4．金属冶炼的方法(用化学方程式表示)‎ ‎5．铝热反应 实验 装置 实验 ‎①‎ 现象 镁带剧烈燃烧，放出一定的热，并发出耀眼的白光，氧化铁和铝粉在较高温度下发生剧烈反应；‎ ‎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，反应的化学方程式为2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3‎ 原理 应用 ‎①制取熔点较高、活泼性弱于Al的金属铬、锰、钨等；‎ ‎②金属焊接，如野外焊接钢轨等 三、知道复合材料的组成和性能 ‎1．概念：将两种或两种以上性质不同的材料经特殊加工而制成的一种新型材料。‎ ‎2．组成 ‎(1)基体：在复合材料中起黏结作用。‎ ‎(2)增强体：在复合材料中起骨架作用。‎ ‎3．分类 ‎(1)按基体 ‎(2)按增强体形状 ‎4．性能：既保持或发展了原来材料的长处，又能弥补原材料的不足。‎ ‎5．几种常见的复合材料 增强体 基体 性能 玻璃钢 玻璃纤维 合成树脂 强度大，密度小，耐腐蚀，电绝缘性 碳纤维增强复合材料 碳纤维 合成树脂 韧性好，强度高，质轻 隔热陶瓷瓦 纤维 陶瓷 耐高温，韧性好 ‎[基点小练]‎ ‎2．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。‎ ‎(1)工业上电解熔融状态的Al2O3制备Al涉及氧化还原反应(√)‎ ‎(2)电解AlCl3、FeCl3、CuCl2的混合溶液时，阴极上依次析出Cu、Fe、Al(×)‎ ‎(3)电解氯化镁溶液制取金属镁(×)‎ ‎(4)用金属钠置换四氯化钛(TiCl4)溶液中的钛来制取单质钛(×)‎ ‎(5)将MgO与铝粉混合发生铝热反应制备镁(×)‎ ‎(6)工业上通过电解氯化钠溶液制备金属钠和氯气(×)‎ ‎(7)MgCl2(aq)Mg(OH)2MgOMg，在给定条件下能实现(×)‎ ‎3．工业上冶炼铝为什么用电解熔融Al2O3而不用电解熔融AlCl3？冶炼镁为什么用电解熔融MgCl2而不用电解熔融MgO?‎ 答案：AlCl3为共价化合物，熔融时不导电，故不能用电解AlCl3的方法冶炼铝。‎ 尽管MgO属于离子化合物，但其熔点高，熔融时耗费更多能源，增加生产成本，而MgCl2的熔点较低，更易熔融，故工业冶炼镁使用电解熔融MgCl2的方法。‎ 题点(一)　金属矿物的开发与利用 ‎1．下列说法或转化正确的是(　　)‎ A．(2016·江苏高考)MgCO3MgCl2(aq)Mg B．(2013·安徽高考)工业上通过电解氯化钠溶液制备金属钠和氯气 C．(2012·重庆高考)钢铁厂用热还原法冶炼铁 D．(2012·广东高考)工业上电解熔融状态的Al2O3制备Al不涉及氧化还原反应 解析：选C　Na、Mg属于活泼金属，用电解熔融NaCl、MgCl2的方法制备而不能电解NaCl溶液、MgCl2溶液，A、B错误；电解熔融Al2O3制取Al的反应为2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑，该反应属于氧化还原反应，D错误。‎ ‎2．下列关于金属冶炼方法的叙述不正确的是(　　)‎ 选项 金属 存在形式 冶炼方法 A 铜 化合态 铁的金属性比铜强，可将铁与CuSO4溶液反应冶炼铜 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，一般的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 解析：选D　一般用电解熔融NaCl的方法来制取钠，而电解饱和食盐水得到的是NaOH、H2和Cl2。‎ ‎3．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＋4BaO3Ba↑＋BaO·Al2O3‎ 常温下Al的金属性比Ba的金属性______(选填“强”、“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·Al2O3比Al2O3稳定 D．Ba的沸点比Al的低 解析：因Ba的金属性强于Mg，而Mg的金属性强于Al，故Al的金属性比Ba弱，题中由Al制备Ba不符合常规金属性强的制备金属性弱的反应规律，原因是此反应为可逆反应，Ba在此温度下为气体，移出钡蒸气后，上述平衡右移，故能由铝制得钡。‎ 答案：弱　D 金属活动性与冶炼方法的关系 题点(二)　合金组成与含量的测定 ‎4．(2013·重庆高考)合金是建造航空母舰的主体材料。‎ ‎(1) 航母升降机可由铝合金制造。‎ ‎①工业炼铝的原料由铝土矿提取而得，提取过程中通入的气体为________。‎ ‎②AlMg合金焊接前用NaOH溶液处理Al2O3膜，其化学方程式为________________________________________________________________________。‎ 焊接过程中使用的保护气为______________(填化学式)。‎ ‎(2)航母螺旋桨主要用铜合金制造。80.0 g CuAl合金用酸完全溶解后，加入过量氨水，过滤得白色沉淀39.0 g，则合金中Cu的质量分数为________。‎ 解析：(1)①提取铝土矿中的氧化铝，通入CO2气体使AlO转化为Al(OH)3沉淀。②Al2O3与NaOH溶液发生反应：Al2O3＋2NaOH＋3H2O===2Na[Al(OH)4]；焊接过程中的保护气与金属不能反应，故一般用稀有气体，如Ar。‎ ‎(2)白色沉淀Al(OH)3的质量为39.0 g，为0.5 mol，合金中Al的质量为0.5 mol×27 g·mol－1＝13.5 g，‎ 铜的质量分数为×100%＝83.1%。‎ 答案：(1)①CO2‎ ‎②Al2O3＋2NaOH＋3H2O===2Na[Al(OH)4]　Ar ‎(2)83.1%‎ 考点二　铜及其化合物 一、了解单质铜的性质 ‎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，不能被磁铁吸引。‎ ‎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铜锈，反应的化学方程式为2Cu＋O2＋CO2＋H2O===Cu2(OH)2CO3。‎ ‎(2)写出下列化学方程式：‎ 铜在空气中加热：2Cu＋O22CuO；‎ 铜丝在硫蒸气中反应：2Cu＋SCu2S。‎ ‎[注意]　(1)铜在潮湿空气中生锈与铁、铝不同，并不生成氧化物，而是生成碱式碳酸铜。‎ ‎(2)铜为变价金属，与Cl2反应生成CuCl2，与S反应生成Cu2S。‎ ‎[基点小练]‎ ‎1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。‎ ‎(1)用胆矾炼铜，不涉及化学反应(×)‎ ‎(2)Cu2(OH)2CO3是铜锈的主要成分，在干燥空气中不易生成(√)‎ ‎(3)过量的铜与浓硝酸反应一定没有一氧化氮生成(×)‎ ‎(4)将铁片置于CuSO4溶液中，铁片上有红色物质析出，说明铁比铜活泼(√)‎ 二、掌握铜的重要化合物间的转化与性质 ‎1．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 H2＋CuOCu＋H2O H2＋Cu2O2Cu＋H2O 转化关系 ‎4CuO2Cu2O＋O2↑‎ ‎2．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：‎ 反应①的化学方程式：Cu(OH)2CuO＋H2O 反应②的离子方程式：Cu(OH)2＋2H＋===Cu2＋＋2H2O ‎3．铜盐 ‎(1)Cu2(OH)2CO3的名称为碱式碳酸铜，是铜绿、孔雀石的主要成分，是铜在潮湿空气中被腐蚀的结果，其受热分解的化学方程式为Cu2(OH)2CO32CuO＋H2O＋CO2↑。‎ ‎(2)CuSO4·5H2O为蓝色晶体，俗称蓝矾、胆矾，其受热分解的化学方程式为CuSO4·5H2OCuSO4＋5H2O，蓝色晶体受热转化为白色粉末。无水CuSO4遇水变蓝色(生成CuSO4·5H2O)，据此可用来检验水的存在。‎ ‎[注意]　(1)通常利用反应：2Cu＋O22CuO除去混合气体中的少量O2。‎ ‎(2)Cu与稀H2SO4不反应，但在通入O2的条件下，Cu可在稀H2SO4中逐渐溶解：2Cu＋O2＋2H2SO4===2CuSO4＋2H2O。‎ ‎(3)无水CuSO4只能作为检验水的试剂，不能作为水蒸气的吸收试剂而用于除杂。‎ ‎[基点小练]‎ ‎2．把铜及其化合物的化学式与其颜色连接起来。‎ 题点(一)　铜及其化合物的性质 ‎1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。‎ ‎(1)(2016·全国甲卷)除去Cu粉中混有CuO的方法是加入稀硝酸溶解、过滤、洗涤、干燥(×)‎ ‎(2)(2015·全国卷Ⅰ)将铜粉加入1.0 mol·L－1 Fe2(SO4)3溶液中，现象是溶液变蓝，有黑色固体出现(×)‎ ‎(3)(2015·广东高考)1 mol Cu和足量热浓硫酸反应可生成NA个SO3分子(×)‎ ‎(4)(2015·四川高考)中国古代利用明矾溶液的酸性清除铜镜表面的铜锈(√)‎ ‎(5)(2015·四川高考)气体通过无水硫酸铜，粉末变蓝，证明原气体中含有水蒸气(√)‎ ‎(6)(2014·全国卷Ⅱ)H2通过灼热的CuO粉末，反应后固体物质增重(×)‎ ‎2．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(　　)‎ 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氨气，有深蓝色沉淀产生，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 解析：选D　稀盐酸可以与碱式碳酸铜(铜绿的主要成分)反应，而且稀盐酸不与Cu反应，所以可用稀盐酸除铜器表面的铜绿，Ⅰ、Ⅱ有因果关系，A错误；铜表面不能形成致密的氧化膜，铜与浓硫酸在一定温度下能发生反应，所以不能用铜制容器盛放浓硫酸，B错误；硫酸铜与氨水反应生成Cu(OH)2，Cu(OH)2受热分解生成黑色CuO，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，属于化学变化，CuSO4可用作消毒剂，但与前者没有因果关系，D正确。‎ ‎3．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作了验证，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 有红色固体剩余和溶液变为蓝色 产生无 色气体 产生无色气体和溶液变为蓝色 产生红棕色气体和溶液变为绿色 由此推出本次氢气还原氧化铜实验的产物(　　)‎ A．是Cu　　　　　　　　　 B．是Cu2O C．一定有Cu，一定有Cu2O D．一定有Cu2O，可能有Cu 解析：选D　浓H2SO4(加热)、硝酸均能氧化Cu或Cu2O；而稀H2SO4与Cu不反应，与Cu2O反应。‎ 区别红色物质Cu和Cu2O的方法 向红色物质中加入稀硫酸，若溶液由无色变成蓝色，则该红色物质为Cu2O，否则为Cu。反应的化学方程式为Cu2O＋H2SO4===CuSO4＋Cu＋H2O。‎ 题点(二)　铜及其化合物的制取 ‎4．Cu2S是火法炼铜的重要原料之一，下面是由Cu2S冶炼铜及制取CuSO4·5H2‎ O的流程图：‎ ‎ (1)Cu2S中铜元素的化合价为________，火法炼铜的反应原理是________________________________________________________________________‎ ‎(用化学方程式表示)。‎ ‎(2)向Cu2O、CuO中加入足量稀硫酸得到的体系A中溶液呈蓝色，且有红色物质生成，请写出生成红色物质的离子方程式：__________________________________。‎ ‎(3)若将A中红色物质反应掉，操作Ⅰ中加入的试剂最好是________(填字母序号)。‎ A．适量的NaNO3　 B．适量的HNO3　 C．适量的H2O2‎ 解析：(1)Cu2S中铜为＋1价，火法炼铜中Cu、O被还原，S被氧化，反应的化学方程式为Cu2S＋O22Cu＋SO2。‎ ‎(2)依据信息知Cu2O在酸性条件下生成Cu2＋(蓝色)和单质铜(红色)，反应的离子方程式为Cu2O＋2H＋===Cu2＋＋Cu＋H2O。‎ ‎(3)H2O2不产生污染物，不引入杂质。‎ 答案：(1)＋1　Cu2S＋O22Cu＋SO2‎ ‎(2)Cu2O＋2H＋===Cu2＋＋Cu＋H2O ‎(3)C ‎5．铜是生活中常见的金属，请回答下列问题：‎ ‎(1)Cu不活泼，通常情况下不与稀硫酸反应，但向Cu和稀硫酸的混合物中滴入H2O2溶液后，溶液很快变蓝色，试写出该反应的离子方程式：______________________________。‎ ‎(2)将硫酸铜溶液和碳酸钠溶液混合，会析出Cu2(OH)2CO3绿色固体，试写出该反应的离子方程式：_________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(3)火法炼铜的原理：Cu2S＋O22Cu＋SO2，在该反应中每生成1 mol Cu，转移________mol e－。‎ ‎(4)以CuSO4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________(填选项字母)。‎ a．粗铜接电源正极，发生氧化反应 b．溶液中Cu2＋向阴极移动 c．电解过程中，阳极和阴极的质量变化相等 d．利用阳极泥可回收Al、Zn等金属 ‎(5)据报道，有一种叫Thibacillus ‎ Ferroxidans的细菌在有氧气存在的酸性溶液中，可将黄铜矿CuFeS2氧化成硫酸盐：4CuFeS2＋2H2SO4＋17O2===4CuSO4＋2Fe2(SO4)3＋2H2O，利用反应后的溶液，按如下流程可制备胆矾(CuSO4·5H2O)：‎ ‎　①检验溶液B中Fe3＋是否被除尽的实验方法___________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎②在实验室中，设计两个原理不同的方案，从溶液B中提炼金属铜(要求：一种方案只用一个反应来完成)。写出两种方案中涉及的化学方程式：方案一：________________；方案二：________________________________________________________________________。‎ 解析：(1)金属铜投入稀硫酸中不发生反应，但再加入H2O2溶液后铜开始溶解，溶液逐渐变为蓝色，说明过氧化氢在酸性溶液中具有氧化性，能溶解铜，离子方程式为Cu＋H2O2＋2H＋===Cu2＋＋2H2O。‎ ‎(2)将硫酸铜溶液和碳酸钠溶液混合，会析出Cu2(OH)2CO3，反应的化学方程式为2Cu2＋＋CO＋H2O===Cu2(OH)2CO3↓＋2H＋。‎ ‎(3)反应中Cu元素化合价由＋1价降低到0价，O元素化合价由0价降低到－2价，S元素化合价由－2价升高到＋4价，由方程式可知生成2 mol Cu，转移6 mol电子，则该反应中每生成1 mol Cu，转移3 mol电子。‎ ‎(4)a.精炼铜时，粗铜做阳极，连接电源正极，发生氧化反应故a正确；b.溶液中Cu2＋向阴极移动，故b正确；c.比铜活泼的金属先放电，所以阳极和阴极的质量变化不相等，故c错误；d.Al、Zn比Cu活泼，在正极会生成Zn2＋和Al3＋，故不能利用阳极泥回收Al、Zn金属，故d错误。‎ ‎(5)①检验溶液B中Fe3＋是否被除尽的试剂是KSCN溶液，加入KSCN溶液若变红证明含有铁离子，若加入后溶液不变红证明不含铁离子；‎ ‎②硫酸铜溶液得到金属铜的方法，可以加入铁粉置换铜，反应的化学方程式为CuSO4＋Fe===FeSO4＋Cu；也可用惰性电极通电电解硫酸铜溶液，反应的化学方程式为2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4。‎ 答案：(1)Cu＋H2O2＋2H＋===Cu2＋＋2H2O ‎(2)2Cu2＋＋CO＋H2O===Cu2(OH)2CO3↓＋2H＋‎ ‎(3)3　(4)ab ‎(5)①加入KSCN溶液若变红证明含有铁离子，若加入后溶液不变红证明不含铁离子 ‎②CuSO4＋Fe===FeSO4＋Cu　2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4‎ 铜的冶炼“两方法”‎ ‎(1)湿法炼铜：Fe＋CuSO4===FeSO4＋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)：‎ ‎2CuFeS2＋4O2Cu2S＋3SO2＋2FeO(炉渣)‎ ‎2Cu2S＋3O22Cu2O＋2SO2‎ ‎2Cu2O＋Cu2S6Cu＋SO2↑‎ 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Cu2＋，用纯铜棒作阴极即可得精铜。‎ ‎ [课堂巩固练]‎ ‎1．下列几种关于金属冶炼方法的叙述中，正确的是(　　)‎ A．蒸发海水制成饱和食盐水，将其电解可制得金属钠 B．炼铁高炉中，利用焦炭作为还原铁矿石的还原剂 C．高炉炼铁能得到纯铁 D．铝热法能够使氧化铁跟铝在高温条件下炼出铁来 解析：选D　电解食盐水得到的是NaOH，得不到Na；炼铁高炉中利用CO作为铁矿石的还原剂；高炉炼铁得到的是含碳等元素的生铁。‎ ‎2．下列常见金属的冶炼原理中不合理的是(　　)‎ 选项 金属 冶炼原理 A Fe Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2‎ B Hg ‎2HgO2Hg＋O2↑‎ C Mg ‎2MgO(熔融) 2Mg＋O2↑‎ D Na ‎2NaCl(熔融) 2Na＋Cl2↑‎ 解析：选C　A项，铁可以通过还原剂还原铁的氧化物进行冶炼，正确；B项，Hg是不活泼金属，通过热分解冶炼，正确；C项，镁是活泼金属，电解熔融的MgCl2冶炼Mg，错误；D项，Na是活泼金属，电解熔融NaCl冶炼Na，正确。‎ ‎3．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：‎ ‎①FeH2Cu ‎②CuOCuSO4Cu 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 解析：选A　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 ，即第①种方法消耗的Fe、H2SO4 均比第②种方法多。‎ ‎4．(2016·吴忠模拟)下列对玻璃钢的叙述正确的是(　　)‎ A．玻璃钢是由普通玻璃加强热然后骤冷而得到的，所以其成分与普通玻璃相同 B．玻璃钢是以玻璃为基体，钢纤维做增强体的复合材料 C．玻璃钢的基体是合成树脂，增强体是玻璃纤维 D．玻璃钢的强度和机械加工性能比合金钢稍差，但耐腐蚀性和绝缘性比合金钢好 解析：选C　玻璃钢是一种以玻璃纤维作增强体、合成树脂作基体的复合材料，强度高于合金钢，有较好的耐化学腐蚀性和电绝缘性。‎ ‎5．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 B．相对于途径①，途径②更好地体现了绿色化学思想 C．CuSO4在1 100 ℃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 解析：选C　将CuSO4溶液蒸发浓缩、冷却结晶可制得胆矾，A项说法正确；相对于途径①，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项说法正确；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项说法错误；碱性条件下，葡萄糖与新制氢氧化铜反应会生成Cu2O，所以Y可能是葡萄糖，D项说法正确。‎ ‎6．某校化学研究性学习小组在学习了金属的知识后，探究Cu的常见化合物的性质。过程如下：‎ ‎[提出问题]　①在元素周期表中，Cu、Al位置接近，Cu不如Al活泼，Al(OH)3具有两性，Cu(OH)2也具有两性吗？‎ ‎②通常情况下，Fe2＋的稳定性小于Fe3＋，Cu＋的稳定性小于Cu2＋吗？‎ ‎③CuO有氧化性，能被H2、CO等还原，也能被NH3还原吗？‎ ‎[实验方案]　(1)解决问题①需用到的药品有CuSO4溶液、________(填试剂名称，一种或多种)，同时进行相关实验。‎ ‎(2)解决问题②的实验步骤和现象如下：取98 g Cu(OH)2固体，加热至80～100 ℃时，得到80 g黑色固体粉末，断续加热到1 000 ℃以上，黑色粉末全部变成红色粉末A。冷却后称量，A的质量为72 g，A的化学式为________。向A中加入足量的稀硫酸，得到蓝色溶液，同时观察到容器中还有红色固体存在，则反应的离子方程式为________________。(3)为解决问题③，设计的实验装置如图所示(夹持及尾气处理装置未画出)：实验中观察到CuO变为红色物质。查资料可知，同时生成一种无污染的气体，该气体的化学式为________。‎ ‎[实验结论]　(4)Cu(OH)2具有两性。证明Cu(OH)2具有两性的实验现象是________________________________________________________________________。‎ ‎(5)根据实验方案(2)，得出的Cu＋和Cu2＋稳定性大小的结论：在高温时__________；在酸性溶液中________________。‎ ‎(6)CuO能被NH3还原。有同学认为NH3与CuO反应后生成的红色物质是Cu，也有同学认为NH3与CuO反应后生成的红色物质是Cu和A的混合物。请你设计一个简单的实验方案验证NH3与CuO反应后生成的红色物质中是否含有A：__________________________。‎ 解析：(1)要证明Cu(OH)2具有两性，应先用CuSO4溶液与碱反应生成Cu(OH)2，再做Cu(OH)2与酸、碱液反应的实验，所需试剂为稀硫酸、NaOH溶液。(2)98 g Cu(OH)2的物质的量为1 mol，解热分解生成的72 g固体中含Cu 1 mol，即64 g，氧原子的质量为72－64＝8 g，n(O)＝8/16＝0.5 mol，A中n(Cu)∶n(O)＝2∶1，A的化学式为Cu2O，向A中加入适量的稀硫酸，得到蓝色溶液，同时观察到容器中还有红色固体存在，说明生成了Cu和Cu2＋，反应的离子方程式为Cu2O＋2H＋===Cu＋Cu2＋＋H2O。(3)CuO和NH3反应生成红色物质Cu，根据元素守恒知生成无污染气体为N2。(4)Cu(OH)2如具有两性，则既能溶解于强酸(稀硫酸)，又能溶解于强碱(NaOH)溶液，分别生成盐和水。(5)80 ℃～100 ℃时，得到黑色固体粉末，为CuO，继续加热到1 000 ℃以上，黑色粉末全部变成红色粉末，说明在较高温度时Cu2O稳定，与酸反应生成CuSO4‎ 和Cu，说明在酸性条件下＋2价的铜稳定。(6)如含有Cu2O，则根据其与酸反应的现象可判断，化学方程式为Cu2O＋H2SO4===Cu＋CuSO4＋H2O，故步骤是取NH3与CuO反应后生成的红色物质少许，加入稀硫酸中，若溶液变为蓝色，说明红色物质中含有A，反之则无A。‎ 答案：(1)稀硫酸、NaOH溶液　(2)Cu2O　Cu2O＋2H＋===Cu＋Cu2＋＋H2O　(3)N2　(4)Cu(OH)2既能溶于稀硫酸，又能溶于NaOH溶液，具有两性　(5)Cu＋比Cu2＋稳定　Cu2＋比Cu＋稳定　(6)取NH3与CuO反应后生成的红色物质少许，加入稀硫酸中，若溶液变为蓝色，说明红色物质中含有A，反之则无A ‎[课下提能练]‎ ‎1．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 解析：选C　A项，CuO→Cu(OH)2不能通过一步实现，错误；B项，铝合金比纯铝的熔点低，错误；D项，铜表面不能形成致密的氧化膜，错误。‎ ‎2．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，如表为四种金属的熔、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 解析：选C　Na的沸点 883 ℃，而Fe的熔点为 1 535 ℃，当Fe熔化时，Na已汽化，二者不会形成合金。‎ ‎3．(2017·南昌模拟)工业上由含钒、铬和锰的矿物冶炼难熔的金属钒、铬和锰，通常采用的方法是(　　)‎ A．炭还原法 B．铝热法还原 C．直接加热法 D．盐的水溶液与活泼金属置换法 解析：选B　工业上用铝热法冶炼活泼性比Al差的、熔点较高的金属，如钒、铬、锰等。‎ ‎4．(2016·日照模拟)在导弹中使用了大量的复合材料，正是复合材料的使用使导弹的射程更远。复合材料使导弹射程有了更大提高的原因是(　　)‎ A．复合材料的使用可以使导弹能承受超高温 B．复合材料的使用可以使导弹质量减轻 C．复合材料的使用可以使导弹承受超高强度的改变 D．复合材料的使用可以使导弹承受温度的剧烈变化 解析：选B　导弹的壳体、尾翼中的复合材料大多数是以耐热性能好的纤维为增强体，以密度小的轻金属(如镁、铝、钛等)为基体的复合材料，复合材料的使用使导弹质量减轻，射程增大。‎ ‎5．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＋Fe2O32Fe＋Al2O3‎ 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 解析：选D　A项，铝是活泼金属，高温条件下可置换出氧化铁中的铁，正确；B项，铝热反应放出大量的热，产生高温、发出强光，正确；C项，高熔点的金属可采用铝热法冶炼，正确；D项，铁元素的化合价从＋3价降低到0价，因此1 mol Fe2O3在反应中得到6 mol电子，则若反应中转移3 mol电子，消耗氧化剂的物质的量是0.5 mol，错误。‎ ‎6．(2017·宝鸡质检)已知下列转化关系中，M、N均为单质，则M可能是(　　)‎ M＋NQQ溶液M＋N A．Na B．Al C．Fe D．Cu 解析：选D　Na、Al、Fe均为活泼金属，电解相关溶液不能制取其单质；电解铜盐溶液可以生成铜单质，题给转化是：Cu＋Cl2―→CuCl2―→CuCl2溶液Cu＋Cl2。‎ ‎7．从经济效益和环境保护考虑，大量制取Cu(NO3)2最宜采用的方法是(　　)‎ A．CuCu(NO3)2‎ B．CuCu(NO3)2‎ C．CuCuOCu(NO3)2‎ D．CuCuCl2Cu(NO3)2‎ 解析：选C　A项，Cu与浓HNO3反应生成NO2，NO2是有毒气体，污染环境，错误；B项，Cu与稀HNO3反应生成NO，NO是有毒气体，污染环境，错误；C项，发生反应2Cu＋O22CuO，CuO＋2HNO3===Cu(NO3)2＋H2O，过程中没有有毒气体生成，不污染环境，正确；D项，硝酸银成本较高，不经济，错误。‎ ‎8．如图是物质间发生化学反应的颜色变化，其中物质a、b、c、d对应的物质正确的是(　　)‎ 选项 物质a 物质b 物质c 物质d A Cu2(OH)2CO3‎ Ba(OH)2‎ Fe(OH)3‎ 酚酞溶液 B CuO NaAlO2‎ Fe2O3‎ 紫色石蕊溶液 C CuO BaCl2‎ FeO 酚酞溶液 D Cu(OH)2‎ Ba(NO3)2‎ FeO 紫色石蕊溶液 解析：选D　稀硫酸与Fe(OH)3反应得到的Fe2(SO4)3溶液呈黄色，稀硫酸遇酚酞溶液不变色，A项错误，C项错误；稀硫酸与Fe2O3反应得到的Fe2(SO4)3溶液呈黄色，B项错误；稀硫酸与Cu(OH)2反应得到的CuSO4溶液呈蓝色，稀硫酸与Ba(NO3)2反应得到的BaSO4是白色沉淀，稀硫酸与FeO反应得到的FeSO4溶液呈浅绿色，稀硫酸遇紫色石蕊溶液变红，D项正确。‎ ‎9．氧化铜矿用稀硫酸溶解后所得酸浸液(含Cu2＋、H＋、SO、Mg2＋、Al3＋、Fe2＋)经下列流程可制得高纯度硫酸铜晶体：‎ 已知：该实验条件下，各金属离子沉淀的pH如图所示。‎ 下列判断正确的是(　　)‎ A．沉淀1的主要成分为Al(OH)3和Fe(OH)3‎ B．溶液2中所含金属阳离子只有Mg2＋‎ C．将溶液3蒸干即得CuSO4·5H2O晶体 D．若不加入NaClO溶液，对制得硫酸铜晶体的纯度将无影响 解析：选A　酸浸液中含Cu2＋、H＋、SO、Mg2＋、Al3＋、Fe2＋，加入NaClO溶液，Fe2＋氧化为Fe3＋，调节溶液的pH＝4.7，由图可知，Al3＋、Fe3＋转化为Al(OH)3和Fe(OH)3沉淀，过滤，沉淀1为Al(OH)3和Fe(OH)3，溶液1含有Cu2＋、H＋、SO、Mg2＋，调节pH＝6.7，Cu2＋转化为Cu(OH)2沉淀，过滤，沉淀2为Cu(OH)2，溶液2主要含有Mg2＋，Cu(OH)2与硫酸反应生成溶液3为硫酸铜溶液，然后加热浓缩、冷却结晶得到硫酸铜晶体。A项，沉淀1的主要成分为Al(OH)3和Fe(OH)3，正确；B项，溶液 2主要含有Mg2＋、Na＋，还有少量的Cu2＋、Al3＋、Fe3＋，因为Cu2＋、Al3＋、Fe3＋不能全部转化为沉淀，错误；C项，从溶液中制得CuSO4·5H2O晶体，应加热浓缩、冷却结晶，不能蒸干，错误；D项，若不加入NaClO溶液，在调节pH＝4.7时，Fe2＋不能转化为沉淀，在调节pH＝6.7，Cu2＋转化为Cu(OH)2沉淀，而此时Fe2＋不能转化为沉淀，但Fe2＋具有很强的还原性，在操作过程中会有部分Fe2＋被氧化，进而混入硫酸铜晶体中，影响硫酸铜晶体的纯度，错误。‎ ‎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0.005 mol电子发生了转移 B．图1整个过程中共生成0.18 g水 C．图2三条曲线中，表示CuO和其中所含Cu元素质量关系的曲线是A D．图1中A和B化学式分别为Cu2O和CuO 解析：选B　0.98 g Cu(OH)2的物质的量为0.01 mol，若全部生成CuO，质量为0.01 mol×80 g·mol－1＝0.8 g，所以A点是CuO；若全部生成Cu2O，质量为0.005 mol×144 g·mol－1＝0.72 g，所以B点是Cu2O，D项错误；根据4CuO2Cu2O＋O2↑可知，A到B的过程中有0.01 mol电子发生了转移，A项错误；根据Cu(OH)2CuO＋H2O、4CuO2Cu2O＋O2↑可知，水的物质的量为0.01 mol，质量为0.01 mol×18 g·mol－1＝0.18 g，B项正确；CuO和其中所含Cu元素的质量关系(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，B曲线符合上述质量关系，表示的是CuO，C项错误。‎ ‎11．(2017·长沙模拟)铜及其化合物在生产生活中有着广泛的应用，铜在化合物中的常见化合价有＋1、＋2。‎ ‎(1)工业上可用Cu2S＋O2===2Cu＋SO2反应制取粗铜，反应中被氧化的元素是________，当消耗32 g Cu2S时，转移电子数目是________(用NA表示，NA表示阿伏加德罗常数的值)。‎ ‎(2)将少量铜丝放入适量的稀硫酸中，温度控制在50～60 ℃，通入O2，反应一段时间后可制得硫酸铜，发生反应的离子方程式为________________________________________。‎ CuSO4溶液中加入一定量的Na2SO3溶液和NaCl溶液加热，生成CuCl沉淀，写出生成CuCl的离子方程式：‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(3)某小组同学在做铜与浓硫酸反应的实验时，发现铜片表面有黑色固体生成。‎ ‎①甲同学猜想：黑色固体是未来得及溶解于酸的CuO，其猜想可用化学方程式表示为：‎ Cu＋H2SO4(浓)____________________。‎ ‎②乙同学认为：黑色固体除CuO外，还可能含有Cu2S和CuS，其理由可能是________(填字母)。‎ a．Cu2S和CuS都是黑色的 b．铜与浓硫酸在加热条件下反应，还可能放出O2‎ c．浓硫酸是氧化剂，铜是还原剂，Cu的化合价升高与S的化合价降低有多种可能 解析：(1)硫元素的化合价从－2升到＋4，被氧化，当消耗32 g Cu2S时，转移电子数目是×6NA＝1.2NA。(2)H2SO4、Cu和O2反应的离子方程式为2Cu＋4H＋＋O22Cu2＋＋2H2O。CuSO4溶液中加入一定量的Na2SO3溶液和NaCl溶液加热，生成CuCl沉淀，离子方程式：2Cu2＋＋2Cl－＋SO＋H2O===2CuCl↓＋SO＋2H＋。(3)①按照甲同学猜想：铜被氧化得CuO，硫酸还原为SO2，化学方程式表示为Cu＋H2SO4(浓)CuO＋SO2↑＋H2O。②‎ 从化合价上分析，铜有可能升高到＋1价，而硫也有可能从＋6价降到－2价，结合Cu2S和CuS均为黑色固体，故a、c符合。‎ 答案：(1)S　1.2NA ‎(2)2Cu＋4H＋＋O22Cu2＋＋2H2O ‎2Cu2＋＋2Cl－＋SO＋H2O===2CuCl↓＋SO＋2H＋‎ ‎(3)①CuO＋SO2↑＋H2O　②ac ‎12．以硅孔雀石[主要成分为CuCO3·Cu(OH)2、CuSiO3·2H2O，含SiO2、FeCO3、Fe2O3等杂质]为原料制备CuCl2的工艺流程如下：‎ 已知：SOCl2＋H2OSO2↑＋2HCl↑‎ ‎(1)“酸浸”时盐酸与CuCO3·Cu(OH)2反应的化学方程式为_______________________。‎ 检验“酸浸”后浸出液中的Fe3＋可用____________溶液。‎ ‎(2)“氧化”时发生反应的离子方程式为____________________________。‎ ‎(3)“滤渣2”的主要成分为________(填化学式)；“调pH”时，pH不能过高，其原因是________________。‎ ‎(4)“加热脱水”时，加入SOCl2的目的是____________。解析：(1)盐酸与CuCO3·Cu(OH)2发生复分解反应，产物为CuCl2、CO2和H2O，配平后的化学方程式为CuCO3·Cu(OH)2＋4HCl===2CuCl2＋CO2↑＋3H2O。检验Fe3＋用KSCN溶液作试剂。(2)根据流程图，加盐酸“酸浸”后的溶液中只有Fe2＋可被Cl2氧化，反应的离子方程式为Cl2＋2Fe2＋===2Fe3＋＋2Cl－。(3)根据流程图，经氧化后溶液中阳离子主要为Cu2＋和Fe3＋，加试剂X调节pH使Fe3＋完全沉淀而除去，Cu2＋仍留在溶液中，实现Cu2＋和Fe3＋的分离，最终制备CuCl2；“调pH”时，pH不能过高，否则Cu2＋转化为Cu(OH)2沉淀。(4)由反应SOCl2＋H2OSO2↑＋2HCl↑知，“加热脱水”时，加入SOCl2的目的是生成的HCl抑制CuCl2的水解。‎ 答案：(1)CuCO3·Cu(OH)2＋4HCl===2CuCl2＋CO2↑＋3H2O　KSCN ‎(2)Cl2＋2Fe2＋===2Fe3＋＋2Cl－‎ ‎(3)Fe(OH)3　防止Cu2＋转化为Cu(OH)2沉淀 ‎(4)生成的HCl抑制CuCl2的水解 ‎13．某化学兴趣小组用含有铝、铁、铜的合金制取纯净的氯化铝溶液、绿矾晶体[FeSO4·7H2O]和胆矾晶体，以探索工业废料的再利用。其实验方案如下：‎ 回答下列问题：‎ ‎(1)写出合金与烧碱溶液反应的离子方程式_______________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(2)用滤渣F通过两种途径制取胆矾，与途径③相比，途径④明显具有的两个优点是__________________________ ，____________________________。‎ ‎(3)进行途径②时，该小组用如图所示装置及试剂，将制得的CO2气体通入滤液A中。一段时间后，观察到烧杯中产生的白色沉淀逐渐减少，其原因是________________________________________(用离子方程式表示)；为了避免沉淀D减少，应该在装置Ⅰ和装置Ⅱ之间增加一个盛有____________的洗气瓶。‎ ‎(4)通过途径④制取胆矾，必须进行的实验操作步骤：加硫酸、加热通氧气、过滤、________、冷却结晶、过滤、自然干燥。其中“加热通氧气”所起的作用为________________________________________(用离子方程式表示)。‎ ‎(5)白磷有剧毒，不慎沾到皮肤上，可取少量胆矾配制成CuSO4溶液冲洗解毒。白磷可与热的CuSO4溶液反应生成Cu3P(Cu为＋1价)，与冷CuSO4溶液则析出Cu，反应方程式分别(均未配平)为：‎ ‎①P4＋CuSO4＋H2OCu3P＋H3PO4＋H2SO4‎ ‎②P4＋CuSO4＋H2O―→Cu＋H3PO4＋H2SO4‎ 若上述两反应中被氧化的P4的物质的量相等，则消耗的CuSO4的物质的量之比为________。‎ 解析：合金中只有铝和NaOH溶液反应，所得滤液A中含有Na[Al(OH)4]和剩余的NaOH，向滤液A通入足量的CO2，生成沉淀为 Al (OH)3，滤渣为Fe和Cu。滤渣B加入足量的稀硫酸，Fe溶解，滤液E为FeSO4溶液，滤渣F为Cu。‎ ‎(1)Al和NaOH溶液反应的离子方程式为2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑。‎ ‎(2)途径④中通入空气，H2SO4只表现酸性，所以产生等量胆矾途径④消耗H2SO4少而且途径④不会产生污染大气的气体。‎ ‎(3)大理石和浓盐酸反应生成的CO2中含有HCl，通入Na[Al(OH)4]溶液中，反应生成的Al(OH)3和盐酸反应生成AlCl3和H2O，离子方程式为Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O。除去CO2中的HCl，用饱和NaHCO3溶液。‎ ‎(4)要得到硫酸铜晶体，先蒸发浓缩，然后冷却结晶。加热通入氧气可以在酸性条件下把Cu氧化为Cu2＋，离子方程式为2Cu＋O2＋4H＋===2Cu2＋＋2H2O。‎ ‎(5)两化学方程式配平后得11P4＋60CuSO4＋60H2O20Cu3P＋24H3PO4＋60H2SO4，P4＋10CuSO4＋16H2O===10Cu＋4H3PO4＋10H2SO4，前一个反应中，有6 mol P4被氧化，消耗60 mol CuSO4，后一个反应中，有1 mol P4被氧化，消耗10 mol CuSO4，所以当被氧化的P4的物质的量相等时，消耗的CuSO4的物质的量比为1∶1。‎ 答案：(1)2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑‎ ‎(2)产生等量胆矾途径④消耗硫酸少　途径④不会产生污染大气的气体 ‎(3)Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O　饱和NaHCO3溶液 ‎(4)蒸发浓缩　2Cu＋O2＋4H＋===2Cu2＋＋2H2O ‎(5)1∶1‎