2021高考化学人教版一轮复习规范演练：第三章 第四讲 用途广泛的金属材料 金属矿物的利用

2021高考化学人教版一轮复习规范演练：第三章 第四讲 用途广泛的金属材料 金属矿物的利用

www.ks5u.com 规范演练8‎ 一、选择题 ‎1．(2019·潍坊联考)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 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。‎ 答案：B ‎2．(2019·济宁三中模拟)明代《天工开物》记载“火法”冶炼锌：“炉甘石十斤，装载入一泥罐内，……然后逐层用煤炭饼垫盛，其底铺薪，发火煅红，……冷淀，毁罐取出，……，即倭铅也”(注：炉甘石的主要成分为碳酸锌，泥罐中掺有煤炭)。下列说法不正确的是(　　)‎ A．倭铅是指金属锌和铅的混合物 B．煤炭中起作用的主要成分是C C．冶炼Zn的化学方程式：ZnCO3＋2CZn＋3CO↑‎ D．该冶炼锌的方法属于热还原法 解析：由题意可知，倭铅是指金属锌，不是混合物，故A错误；煤炭的主要成分是碳，反应中碳作还原剂，故B、C、D均正确。‎ 答案：A ‎3．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CuCl2·2H2O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 O2‎ 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CuCl2·2H2O晶体加热可制得CuCl2固体 解析：A项，2CuS＋3O22CuO＋2SO2，由方程式可知，1 mol CuS消耗1.5 mol O2；B项，废气中含有SO2，能使酸性高锰酸钾溶液褪色，正确；调节pH时，Fe3＋水解转化为Fe(OH)3而除去，因而C项错误；将CuCl2·2H2O直接加热脱水，Cu2＋水解，HCl挥发会产生Cu(OH)2，无法得到CuCl2，因而D项错误。‎ 答案：B ‎4．(2019·海口模拟)铜的冶炼大致可分为①富集，将硫化物矿进行浮选；②焙烧，主要反应为2CuFeS2＋4O2===Cu2S＋3SO2＋2FeO(炉渣)；③制粗铜，在1 200 ℃发生的主要反应为2Cu2S＋3O2===2Cu2O＋2SO2，2Cu2O＋Cu2S===6Cu＋SO2↑；④电解精炼铜。下列说法不正确的是(　　)‎ A．上述焙烧过程的尾气回收后可用来制硫酸 B．上述过程中，由6 mol CuFeS2制取6 mol Cu时共消耗15 mol O2‎ C．在反应2Cu2O＋Cu2S===6Cu＋SO2↑中，氧化产物与还原产物的物质的量之比为1∶6‎ D．在反应2Cu2O＋Cu2S===6Cu＋SO2↑中，只有Cu2O作氧化剂 解析：二氧化硫能用来制取硫酸，A项正确；根据最终产物为Cu、SO2和FeO可写出总反应方程式为6CuFeS2＋15O2===6Cu＋12SO2＋6FeO，根据方程式计算可知B项正确；在反应2Cu2O＋Cu2S===6Cu＋SO2↑中，Cu元素化合价由＋1价变为0价、S元素化合价由－2价变为＋4价，则氧化剂是Cu2O、Cu2S，还原剂是Cu2S，氧化产物是二氧化硫、还原产物是Cu，C项正确，D项错误。‎ 答案：D ‎5．(2019·辽宁师大附中期中)用下列装置进行相应实验，不能达到有关实验目的的是(　　)‎ A．用甲图装置电解精炼铝 B．用乙图装置制备Fe(OH)2‎ C．用丙图装置制取金属锰 D．用丁图装置验证NaHCO3和Na2CO3的热稳定性 解析：因为Al3＋得电子能力小于水溶液中的H＋，所以电解AlCl3溶液不能得到Al单质，A项错误；FeSO4溶液上面加入煤油，可防止空气中的氧气氧化生成的Fe(OH)2，有利于得到纯净的Fe(OH)2，B 项正确；利用铝热反应可把MnO2还原为金属锰，C项正确；碳酸氢钠放在小试管中，碳酸钠放在大试管中同时加热，可以验证NaHCO3和Na2CO3的热稳定性，D项正确。‎ 答案：A ‎6．(2019·深圳龙岗中学月考)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。由此推出本次氢气还原氧化铜实验的产物是(　　)‎ 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 A．Cu B．Cu2O C．一定有Cu，可能有Cu2O D．一定有Cu2O，可能有Cu 解析：H2还原CuO生成红色固体，该红色固体可能是Cu和Cu2O中的一种或两种。红色固体产物中加入稀H2SO4，溶液变蓝并得到红色固体，证明原红色固体产物中含Cu2O；由于上述反应中有Cu生成，干扰了对原红色固体产物中是否含有Cu的判断，故不能证明原红色固体产物中是否含有Cu。‎ 答案：D ‎7．(2019·新疆农三师中学月考)下列是部分矿物资源的利用及产品流程，有关说法不正确的是(　　)‎ A．粗铜电解精炼时，粗铜作阳极 B．生产铝、铜、高纯硅及玻璃过程中都涉及氧化还原反应 C．黄铜矿冶炼铜时，副产物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 解析：电解精炼铜时，粗铜作阳极，自身可以溶解，故A正确；制备单质时涉及化合价变化，是氧化还原反应，制玻璃的反应是SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑和SiO2＋CaCO3CaSiO3＋CO2↑，元素化合价未发生变化，均不属于氧化还原反应，故B错误；SO2可以转化成SO3，进而生成H2SO4，FeO与CO在高温下可生成Fe，故C正确；制备硅的过程中，利用沸点不同进行分馏，将SiCl4从杂质中提取出来，再与H2发生置换反应得到高纯硅，故D正确。‎ 答案：B ‎8．(2019·随州一中模拟)下列有关Cu及其化合物的性质和应用正确的是(　　)‎ A．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 B．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，说明金属铁比铜活泼 C．向含Cl－的溶液中同时加入Cu和CuSO4，生成CuCl沉淀而除去Cl－的反应为Cu＋Cu2＋＋2Cl－===2CuCl D．FeCl3腐蚀Cu刻制印刷电路板，说明铁比铜金属性强 解析：A项，Cu、CuO均与稀硝酸反应；B项，不会出现黑色固体；D项，不能说明Fe比Cu金属性强，只能说明Fe3＋氧化性比Cu2＋强。‎ 答案：C 二、非选择题 ‎9．(2019·南昌第十四中学模拟)铜是与人类关系非常密切的有色金属。已知，常温下，在溶液中Cu2＋稳定，Cu＋易在酸性条件下发生反应：2Cu＋===Cu2＋＋Cu。大多数＋1价铜的化合物多数不溶于有机溶剂，如Cu2O(砖红色)、CuI、CuCl、CuH等。‎ ‎(1)在CuCl2溶液中逐滴滴加过量的KI溶液可能发生：‎ a．2Cu2＋＋4I－===2CuI↓(白色)＋I2‎ b．2Cu2＋＋2Cl－＋2I－===2CuCl↓(白色)＋I2‎ 为顺利观察到白色沉淀可以加入的最佳试剂是________(填字母)。‎ A．SO2　　　　　　 B．苯 C．NaOH溶液 D．乙醇 ‎(2)一定条件下，在CuSO4中加入NH5反应生成氢化亚铜(CuH)。‎ ‎①已知NH5是离子化合物且所有原子都达到稀有气体的稳定结构，请写出NH5的电子式：_________________________________；‎ ‎②写出CuH在过量稀盐酸中有气体生成的离子方程式：‎ ‎______________________________________________。‎ ‎(3)纳米级Cu2O具有特殊的光学、电学及光电化学性质，在太阳能电池、传感器、超导体等方面有着潜在的应用，研究制备纳米氧化亚铜的方法已成为当前的热点研究之一。‎ 方法一：在新制Cu(OH)2浊液中滴入N2H4·H2O 水溶液，蓝色沉淀逐渐转化为砖红色，同时产生无污染无色气体。‎ ‎①写出上述制备过程中的总反应方程式：___________________‎ ‎____________________________________________________。‎ 方法二：以铜作阳极，石墨作阴极电解。已知：ⅰ.铜作阳极时，铜先被氧化生成Cu＋，后Cu＋继续氧化生成Cu2＋；ⅱ.在碱性溶液中CuCl浊液易转化为Cu2O。‎ ‎②以NaCl和含少量NaOH的溶液作为电解质溶液，电解时阳极区会产生白色沉淀，写出阳极反应方程式：______________________‎ ‎_____________________________________________________。‎ ‎③电解一段时间后，溶液中可能产生的现象：_______________‎ ‎_____________________________________________________，‎ 写出转化的离子方程式：_________________________________‎ ‎_____________________________________________________。‎ ‎④这样制得的Cu2O中往往含有CuCl，请设计实验证明CuCl的存在：___________________________________________。‎ 解析：(1)碘水是棕褐色的，影响白色沉淀的观察，可以用苯把碘单质萃取出来，由于酒精与水以任意比例混溶，因此不能作萃取剂。(2)①NH5所有原子都达到氮原子最外层达到8电子稳定结构，所有氢原子达到2电子稳定结构，说明NH5是由NH和H－组成的离子化合物。②CuH为难溶物质保留化学式，根据题干信息知＋1价的铜在酸性条件下发生歧化反应生成Cu2＋和Cu，反应产生的气体是CuH中的H－与盐酸中H＋，发生归中反应产生的氢气。(3)①蓝色沉淀逐渐转化为砖红色，即氢氧化铜沉淀转化成氧化亚铜；无污染的气体只能是N2。②铜作阳极，先被氧化为Cu＋，再与溶液中的Cl－结合生成CuCl白色沉淀，即可写出阳极的电极反应方程式。③根据方法二的信息ⅱ可知，‎ CuCl在碱性条件下易转化为Cu2O。④得到的Cu2O中往往含有CuCl，可以通过检验混合物中是否含有氯离子的方法来检验是否含有CuCl，应先用硝酸溶解，再检验氯离子。‎ 答案：(1)B　(2)①　②2CuH＋2H＋===Cu2＋＋Cu＋2H2↑　(3)①4Cu(OH)2＋N2H4·H2O===2Cu2O＋N2↑＋7H2O　②Cu＋Cl－－e－===CuCl　③白色沉淀逐渐变为砖红色　2CuCl＋2OH－===Cu2O＋H2O＋2Cl－　④取试样少量于试管中，加入稀硝酸溶解，再加硝酸银溶液，若生成沉淀，则含有CuCl，若无明显现象，则无CuCl ‎10．(2019·河南信阳模拟)为探究铜与稀硝酸反应的产物及影响反应速率的主要因素，进行如下实验。‎ ‎[实验一]‎ 探究铜和稀硝酸反应的产物。实验装置如图所示，气密性已检查。‎ 已知：FeSO4＋NO===[Fe(NO)]SO4该反应较慢，待生成一定量[Fe(NO)]2＋时，突显明显棕色。‎ ‎(1)实验开始时先将Y形试管向盛有碳酸钙的支管倾斜，然后向其中缓慢滴入稀硝酸，该实验操作的目的是_____________________。‎ ‎(2)铜片和稀硝酸反应的化学方程式为____________________。‎ ‎(3)若Y形试管中产生的气体有NO2，B中的实验现象为 ‎_____________________________________________________；‎ 若Y形试管中产生的气体只有NO，B中的实验现象是 ‎______________________________________________。‎ ‎[实验二]‎ 探究铜和稀硝酸反应速率先慢后快的原因。经过实验一，测得硝酸的浓度小于6 mol·L－1时，只有NO生成。当铜片与5 mol·L－1硝酸反应，开始时反应非常缓慢，一段时间后反应速率明显加快。为探究此反应的反应速率先慢后快的原因，进行如下探究。‎ 探究一：研究反应过程中温度变化对反应速率的影响，实验所得现象记录如表所示。‎ 时间/min 现象 ‎0～15‎ 铜表面出现气泡，但速度很慢 ‎25‎ 溶液有很浅的蓝色，气泡生成速度加快 ‎30‎ 气泡生成速度较快，均匀冒出 ‎45‎ 洗气瓶中可见少量淡棕色的物质 ‎50‎ 溶液中蓝色明显变深，洗气瓶中突显明显棕色 ‎(4)分析上述图表信息可得到的结论是_____________________‎ ‎_____________________________________________________。‎ 探究二：研究化学反应产物对反应速率的影响。‎ 某同学设计了如下实验，利用实验一的装置测定溶液突显明显棕色的时间。‎ 序号 温度/℃‎ 铜片/g 硝酸/mL 硝酸铜/g ‎1‎ ‎25‎ ‎①‎ ‎②‎ ‎③‎ ‎2‎ ‎25‎ ‎5‎ ‎20‎ ‎0.5‎ ‎3‎ ‎25‎ ‎5‎ ‎20‎ ‎1.0‎ ‎(5)请将表中的实验条件填写完整：①________；②________；③________。‎ ‎(6)通过实验发现实验1、2、3的反应速率并无明显变化，为达到实验目的还需要继续进行的实验是________________________‎ ‎______________________________________________________。‎ 解析：(1)实验开始时先将Y形试管向盛有碳酸钙的支管倾斜，然后向其中缓慢滴入稀硝酸，碳酸钙与稀硝酸反应生成CO2，将整个装置内的空气赶尽，避免NO和O2反应生成NO2，对气体产物的观察产生干扰。(2)在常温下，铜片和稀硝酸反应生成硝酸铜、一氧化氮和水，化学方程式为3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O。(3)若Y形试管中产生的气体有NO2，NO2溶于水生成硝酸，把Fe2＋氧化成Fe3＋，B中溶液显红色；若Y形试管中只有NO生成，FeSO4＋NO===[Fe(NO)]SO4，该反应较缓慢，待生成一定量[Fe(NO)]2＋时，突显棕色。(4)由图表信息可知，反应25～30 min时，反应速率明显增大，但温度几乎不变；且反应30 min时，反应速率已经较大了，再升高温度，反应速率增大有限，可知反应溶液温度升高不是使反应速率增大的主要因素。(5)研究化学反应产物硝酸铜对反应速率的影响，实验1作为对照试验，故实验1中铜片的质量、硝酸的体积应该与实验2、3中完全一样，硝酸铜的质量是0。(6)实验1、2、3的反应速率并无明显变化，说明硝酸铜没有催化作用；就需要研究另一种产物NO对反应速率是否有影响。‎ 答案：(1)利用生成的CO2将整个装置内的空气赶尽，避免NO和O2反应生成NO2对气体产物的观察产生干扰　(2)3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O　(3)‎ 溶液突显红色　溶液突显明显棕色　(4)反应溶液温度升高不是使反应速率增大的主要因素　(5)5　20　0　(6)研究NO对反应速率的影响 ‎11．(2019·淄博摸底)某铜矿石的主要成分是Cu2O，还含有少量的Al2O3、Fe2O3和SiO2。某工厂利用此矿石炼制精铜的工艺流程如图所示(已知：Cu2O＋2H＋===Cu＋Cu2＋＋H2O)。请回答下列问题：‎ ‎(1)滤液A中铁元素的存在形式为________(填离子符号)，生成该离子的离子方程式为________________________________________‎ ‎_____________________________________________________，‎ 检验存在该离子的试剂为________(填试剂名称)。‎ ‎(2)混合物B的成分有________________________。‎ ‎(3)将Na2CO3溶液滴入一定量的CuCl2溶液中，得到氯化钠、二氧化碳和一种绿色的不溶于水的盐(不含结晶水)，该盐受热分解产生三种氧化物，则该盐的化学式是__________________________。‎ 解析：(1)根据Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O、Cu2O＋2H＋===Cu＋Cu2＋＋H2O、2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋，且铜矿石的主要成分为Cu2O，而Fe2O3是少量的，可知滤液A中铁元素的存在形式为Fe2＋。检验Fe2＋，可以用铁氰化钾溶液(或氯水和KSCN溶液或双氧水和KSCN溶液)。(2)SiO2与盐酸不反应，因为混合物可分离出粗Cu，可知混合物B的成分为SiO2和Cu。(3)由题中信息知绿色的不溶于水的盐为Cu2(OH)2CO3[或Cu(OH)2·CuCO3]。‎ 答案：(1)Fe2＋　2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋　铁氰化钾溶液(或氯水和KSCN溶液或双氧水和KSCN溶液或其他合理答案)　(2)SiO2、Cu　(3)Cu2(OH)2CO3[或Cu(OH)2·CuCO3]‎ ‎12．(2019·洛阳模拟)用辉铜矿(主要成分为Cu2S，含少量Fe2O3、SiO2等杂质)制备难溶于水的碱式碳酸铜的流程如图所示。请回答下列问题：‎ ‎(1)下列措施是为了加快浸取速率，其中无法达到目的的是________(填字母)。‎ A．延长浸取时间 B．将辉铜矿粉碎 C．充分搅拌 D．适当增加硫酸浓度 ‎(2)滤渣Ⅰ中的主要成分是MnO2、S、SiO2，请写出“浸取”反应中生成S的离子方程式：___________________________________‎ ‎_____________________________________________________。‎ ‎(3)研究发现，若先除铁再浸取，浸取速率明显变慢，可能的原因是______________________________________________________‎ ‎______________________________________________________。‎ ‎(4)“除铁”的方法是通过调节溶液pH，使Fe3＋转化为Fe(OH)3。则加入的试剂A可以是____________(填化学式)；“赶氨”时，最适宜的操作方法是____________。‎ ‎(5)“沉锰”(除Mn2＋)过程中有关反应的离子方程式为________。‎ ‎(6)滤液Ⅱ经蒸发结晶得到的盐主要是____________(填化学式)。‎ 解析：(1)加快矿石浸取速率的一般措施有加热，增大浓度，搅拌，粉碎矿石等。(2)根据题意反应物为Cu2S、MnO2、H＋，生成物为Cu2＋、S、Mn2＋、H2O，配平即可。(3)先除铁再浸取，发现浸取速率变慢，说明Fe2O3在浸取时有催化作用，即Fe3＋可催化Cu2S被MnO2氧化。(4)为了防止引入杂质，且沉淀Fe3＋可加CuO或Cu(OH)2等。(5)“‎ 沉锰”过程涉及的物质有NH4HCO3、Mn2＋、NH3，可写出离子方程式。(6)溶液Ⅱ中含有SO、NH。‎ 答案：(1)A　(2)2MnO2＋Cu2S＋8H＋===S↓＋2Cu2＋＋2Mn2＋＋4H2O　(3)Fe3＋可催化Cu2S被MnO2氧化　(4)CuO或Cu(OH)2　将溶液加热　(5)Mn2＋＋HCO＋NH3===MnCO3↓＋NH　(6)(NH4)2SO4‎