高优指导2021版高三化学一轮复习第4单元材料家族中的元素第3节金属材料复合材料考点规范练鲁科版.doc

金属材料　复合材料
(时间:45分钟　满分:100分)
一、选择题(本题共10小题,每小题5分,共50分,每小题只有一个选项符合题目要求)
1.(2015福建理综)纯净物X、Y、Z转化关系如下图所示,下列判断正确的是(　　)

A.X可能是金属铜
B.Y不可能是氢气
C.Z可能是氯化钠
D.Z可能是三氧化硫〚导学号95380230〛
答案:A
解析:H2与Cl2或Cu与Cl2反应可以生成HCl或CuCl2,用惰性电极电解上述两种溶液可以产生相应的单质,A选项正确、B选项错误;电解NaCl溶液产生H2、Cl2、NaOH,两种气体化合得到的是HCl,C选项错误;SO3溶于水得到的是H2SO4,电解硫酸溶液生成的是H2、O2,D选项错误。
2.(2015河北衡水中学二模)用无机矿物资源生产部分材料,其产品流程示意图如下:

下列有关说法不正确的是(　　)
A.生产铝、铜、高纯硅及玻璃的过程中都涉及氧化还原反应
B.粗铜电解精炼时,粗铜作阳极
C.黄铜矿冶炼铜时,SO2可用于生产硫酸,FeO可用作冶炼铁的原料
D.粗硅制高纯硅时,提纯四氯化硅可用多次分馏的方法
答案:A
解析:这是一道综合性的化工生产流程题,涉及电解法制铝、黄铜矿炼铜、石英制硅等。Al2O3→Al、黄铜矿(CuFeS2)→Cu、石英(SiO2)→Si都涉及了氧化还原反应。石灰石、纯碱、石英制玻璃主要发生的反应为CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2↑、Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑,此过程未发生氧化还原反应,故A不正确。
3.下列说法正确的是(　　)
A.铁和钢材的主要化学成分相同,性质也相同
B.硬铝(Al—Cu—Mg—Mn—Si合金)可用于制造耐高温门窗
C.若铁制品表面的铜镀层有破损,则会加快铁制品腐蚀
D.铁矿石是一种可再生资源,没有必要进行开采限制
答案:C
解析:选项A,铁是纯净物,钢材是由铁和其他单质组成的合金,两者的硬度、熔点等物理性质也存在差异。选项B,硬铝的熔点比组成它的纯金属低,不能抗高温,不能用于制造耐高温门窗。选项C,若铁制品表面的铜镀层有破损,则形成Fe-Cu原电池,Fe作负极,加快铁制品腐蚀。选项D,矿石是不可再生资源,应按计划开采。
4.下列关于合金性质的说法中,错误的是(　　)
A.合金的硬度一般比其各成分金属的硬度高
B.合金的熔点一般比其各成分金属的熔点低
C.合金的物理性质一般与其各成分金属的物理性质不同
D.合金的化学性质一般与其各成分金属的化学性质不同
答案:D
解析:合金的化学性质与其各成分金属的化学性质是相同的。
5.对化学变化中金属表现出的性质认识正确的是(　　)
A.单质均只能作还原剂,离子只能作氧化剂
B.位于金属活动性顺序中前面的金属均可将后面的金属从它们的盐溶液中置换出来
C.一定条件下铝与铁的氧化物能发生置换反应
D.金属氧化物均是碱性氧化物
答案:C
解析:Fe2+也可作还原剂,A项错;K、Ca、Na与盐溶液反应时,先与水反应,不能置换出金属,B项错;有些金属氧化物是两性氧化物,如Al2O3,D项错。
6.(2015湖北黄冈中学月考)下列有关金属冶炼说法不正确的是(　　)
A.电解饱和NaCl溶液制备Na
B.电解熔融的MgCl2制备Mg
C.CO还原赤铁矿(Fe2O3)可用于炼铁
D.Fe和CuSO4溶液的反应可用于湿法炼铜
答案:A
解析:电解饱和NaCl溶液生成NaOH、H2和Cl2。
7.下列关于生铁和钢的叙述,正确的是(　　)
A.由铁矿石炼成铁是化学变化,由生铁炼成钢是物理变化
B.用铁制容器盛放硫酸铜溶液,容器易被腐蚀
C.生铁和钢都是铁碳合金,它们在性能和用途上差别不大
D.它们都能完全溶解在盐酸中
答案:B
解析:生铁炼钢时主要是降低生铁中碳的含量,涉及化学变化;用铁制容器盛放CuSO4溶液时会发生反应:Fe+CuSO4Cu+FeSO4而被腐蚀;钢的性能要比铁优良,用途广泛;生铁和钢中都含碳等不溶于酸的杂质,不能完全溶于盐酸中。
8.(2015山东济宁模拟)某化学兴趣小组对运动会金牌中金属的成分提出猜想:甲认为该金属是由纯金制成;乙认为该金属是由金银合金制成;丙认为该金属是由黄铜(铜锌合金)制成。为了验证他们的猜想,取制造这种金牌的材质粉末少量进行实验,加入下面一种试剂来证明甲、乙、丙猜想的正误,该试剂应是(　　)
A.硫酸铜溶液 B.盐酸
C.稀硝酸 D.硝酸银溶液
答案:C
解析:将金牌放入稀硝酸中,若不反应,则由纯金制成;若部分溶解,得到无色溶液,则由Ag和Au制成;若全部溶解,则丙同学猜测正确。
9.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
红色固体和
蓝色溶液
无色
气体
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,加入稀硫酸变蓝和得到红色固体,证明原固体中含Cu2O,而不能证明有无Cu。
10.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+4O2Cu2S+3SO2+2FeO(炉渣);
③制粗铜,在1 200 ℃发生的主要反应为2Cu2S+3O22Cu2O+2SO2;2Cu2O+Cu2S6Cu+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+Cu2S6Cu+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〚导学号95380231〛
答案:A
解析:1 mol CuFeS2焙烧时需要2 mol氧气;生成的Cu2S转化为Cu2O还需要氧气,B项不正确。C项中作氧化剂的除Cu2O外还有Cu2S,不正确。电解精炼铜时阳极除溶解铜外还溶解比较活泼的金属,当转移1 mol电子时,溶解铜的量小于0.5 mol。
二、非选择题(本题共4个小题,共50分)
11.(2015西安模拟)(12分)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。

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?　　　　,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
(6)不能　B、C对调后,无法证明使B中无水CuSO4变蓝是A中生成的水还是C中带出的水
解析:无水硫酸铜变蓝,说明有H2O生成,澄清石灰水变浑浊,说明有CO2生成,所以绿色固体中含有H、C、O;由②可知黑色固体为CuO。
12.(高考组合题)(8分)Ⅰ.(2013山东理综)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
Ⅱ.(2013重庆理综)航母螺旋桨主要用铜合金制造。
(1)80.0 g Cu-Al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　　　　　　。 
(2)为分析某铜合金的成分,用酸将其完全溶解后,用NaOH溶液调节pH,当pH=3.4时开始出现沉淀,分别在pH为7.0、8.0时过滤沉淀。结合如图信息推断该合金中除铜外一定含有　　　　　　　。 

答案:Ⅰ.BD
Ⅱ.(1)83.1%　(2)Al、Ni
解析:Ⅰ.Na、Mg、Al等很活泼金属的冶炼用电解法,Fe、Cu用热还原法冶炼。
Ⅱ.(1)由题意知,白色沉淀为Al(OH)3,则n[Al(OH)3]==0.5 mol,m(Al)=0.5 mol27 g·mol-1=13.5 g,则m(Cu)=80.0 g-13.5 g=66.5 g,合金中Cu的质量分数为83.1%。
(2)pH=3.4时开始出现沉淀,则一定是Al(OH)3沉淀;合金中一定含有Al;若将Cu溶解需选用氧化性酸且酸应过量,则溶液中不会出现Fe2+,pH=8.0时能过滤出沉淀,则说明有Ni(OH)2沉淀析出。所以合金中一定有Ni。
13.(14分)由黄铜矿(主要成分是CuFeS2)炼制精铜的工艺流程示意图如下:
铜矿石铜精矿砂冰铜粗铜电解铜
(1)在反射炉中,把铜精矿砂和石英砂混合加热到1 000 ℃左右,黄铜矿与空气反应生成Cu和Fe的低价硫化物,且部分Fe的硫化物转变为低价氧化物。该过程中两个主要反应的化学方程式分别是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　、　　　　　　　　　　　　　　　,反射炉内生成炉渣的主要成分是　　　　　; 
(2)冰铜(Cu2S和FeS互相熔合而成)含Cu量为20%~50%。转炉中,将冰铜加熔剂(石英砂)在1 200 ℃左右吹入空气进行吹炼。冰铜中的Cu2S被氧化为Cu2O,生成的Cu2O与Cu2S反应,生成含Cu量约为98.5%的粗铜,该过程发生反应的化学方程式分别是　、 
　; 

(3)粗铜的电解精炼如图所示。在粗铜的电解过程中,粗铜板应是图中电极　　　(填图中的字母);在电极d上发生的电极反应式为　　　　　　　　　　　;若粗铜中还含有Au、Ag、Fe,它们在电解槽中的存在形式和位置为　 
　。 
答案:(1)2CuFeS2+O2Cu2S+2FeS+SO2　2FeS+3O22FeO+2SO2　FeSiO3
(2)2Cu2S+3O22Cu2O+2SO2　2Cu2O+Cu2S6Cu+SO2↑
(3)c　Cu2++2e-Cu　Au、Ag以单质的形式沉积在c(阳极)下方,Fe以Fe2+的形式进入电解液中
解析:(1)由信息判断Cu和Fe的低价硫化物为Cu2S和FeS,Fe的低价氧化物为FeO,S元素转化为SO2。(2)依据信息可写出反应方程式。(3)粗铜精炼时粗铜作阳极,与电源正极相连,阴极反应是Cu2++2e-Cu,粗铜中含比铜活泼的Fe,Fe-2e-Fe2+,含不活泼的Au、Ag,则形成阳极泥。
14.(2015天津理综)(16分)废旧印刷电路板是一种电子废弃物,其中铜的含量达到矿石中的几十倍。湿法技术是将粉碎的印刷电路板经溶解、萃取、电解等操作得到纯铜等产品。某化学小组模拟该方法回收铜和制取胆矾,流程简图如下:

回答下列问题:
(1)反应Ⅰ是将Cu转化为Cu(NH3,反应中H2O2的作用是
　。 
写出操作①的名称:　　　　　　。 
(2)反应Ⅱ是铜氨溶液中的Cu(NH3与有机物RH反应,写出该反应的离子方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。操作②用到的主要仪器名称为　　　　　　,其目的是(填序号)　　　　。 
a.富集铜元素
b.使铜元素与水溶液中的物质分离
c.增加Cu2+在水中的溶解度

(3)反应Ⅲ是有机溶液中的CuR2与稀硫酸反应生成CuSO4和　　　　。若操作③使用右图装置,图中存在的错误是　 

　。 
(4)操作④以石墨作电极电解CuSO4溶液。阴极析出铜,阳极产物是　　　　　　　　　　。操作⑤由硫酸铜溶液制胆矾的主要步骤是　 
　。 
(5)流程中有三处实现了试剂的循环使用,已用虚线标出两处,第三处的试剂是　　　　　　。循环使用的NH4Cl在反应Ⅰ中的主要作用是　 

　。 
〚导学号95380232〛
答案:(1)作氧化剂　过滤
(2)Cu(NH3+2RH2N+2NH3+CuR2　分液漏斗　ab
(3)RH　分液漏斗尖端未紧靠烧杯内壁、液体过多
(4)O2、H2SO4　蒸发浓缩、冷却结晶、过滤
(5)H2SO4　防止由于溶液中c(OH-)过高,生成Cu(OH)2沉淀
解析:(1)H2O2具有氧化性,可将Cu氧化为Cu2+;经操作①后固、液分开,故操作①为过滤。
(2)由提示可知发生反应:Cu(NH3+2RHCuR2+2NH3+2N。操作②为分液,主要用到分液漏斗。分液目的是a和b。
(3)CuR2和H2SO4生成CuSO4和RH。操作③对应图示中的错误有:液体过多,不利于充分萃取;分液漏斗尖端未紧贴烧杯内壁,会使液体溅出。
(4)电解CuSO4溶液时,阳极附近OH-放电,生成H2SO4和O2。由稀溶液获得晶体的实验步骤为:蒸发浓缩、冷却结晶、过滤。
(5)结合流程图可知第三处可循环利用的物质为H2SO4。反应Ⅰ中利用NH4Cl溶液的酸性,控制反应环境的酸碱性。

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