2020届高考化学一轮复习（山西专用版）用途广泛的金属材料和开发利用金属矿物作业

2020届高考化学一轮复习（山西专用版）用途广泛的金属材料和开发利用金属矿物作业

第4讲　用途广泛的金属材料和开发利用金属矿物 A组　基础题组 ‎1.(2018湖南长沙押题卷)《淮南万毕术》中有“曾青得铁,则化为铜,外化而内不化”,下列说法中正确的是(　　)‎ A.“外化”时化学能转化为热能 B.“化为铜”表明铁转化为铜 C.“内不化”是因为内部的铁活泼性较差 D.反应中溶液由蓝色转化为黄色 答案　A　“曾青得铁,则化为铜”指Fe从CuSO4溶液中置换出Cu,反应为Fe+CuSO4 FeSO4+Cu。A项,“外化”时发生反应Fe+CuSO4 FeSO4+Cu,该反应为放热反应,“外化”时化学能转化为热能,正确;B项,“化为铜”表明Fe从CuSO4溶液中置换出Cu,错误;C项,“内不化”是置换出的Cu覆盖在Fe的表面,导致内部Fe不能与Cu2+继续反应,错误;D项,CuSO4溶液呈蓝色,FeSO4溶液呈淡绿色,错误。‎ ‎2.将铜放入稀硫酸中,再加入下列一种试剂,常温下就可产生气体的是(　　)‎ A.KNO3 B.FeCl3 C.CuSO4 D.浓H2SO4‎ 答案　A　Cu、稀硫酸、KNO3混合时发生反应:3Cu+8H++2NO‎3‎‎-‎ 3Cu2++2NO↑+4H2O,则铜粉质量减轻,同时溶液逐渐变为蓝色,且有气体逸出,A正确;将铜放入稀硫酸中,再加入FeCl3,铜溶解,但不产生气体,B错误;Cu与稀硫酸不反应,加入CuSO4混合时也不反应,C错误;在常温下铜与浓硫酸不反应,在加热的条件下反应生成硫酸铜、二氧化硫和水,D错误。‎ ‎3.“绿色化学”要求从技术、经济上设计出可行的化学反应,尽可能减少对环境的副作用。下列化学反应中,你认为最不符合绿色化学理念的是(　　)‎ A.除去硝酸工业尾气中的氮氧化物:NO2+NO+2NaOH 2NaNO2+H2O B.制硫酸铜:2Cu+O2 2CuO,CuO+H2SO4(稀) CuSO4+H2O C.用氨水吸收硫酸厂的尾气:SO2+2NH3+H2O (NH4)2SO3‎ D.制硫酸铜:Cu+2H2SO4(浓) CuSO4+SO2↑+2H2O 答案　D　D项,由此法制取硫酸铜,生成硫酸铜、二氧化硫和水,会导致空气污染,不符合绿色化学理念。‎ ‎4.根据下列四种金属的熔、沸点,判断其中不能形成合金的是(　　)‎ ‎　　　　　　 　　　　　　 　　　　　　 ‎ Na Cu Al Fe 熔点(℃)‎ ‎97.5‎ ‎1 083‎ ‎660‎ ‎1 535‎ 沸点(℃)‎ ‎883‎ ‎2 595‎ ‎2 200‎ ‎3 000‎ A.Cu和Al B.Fe和Cu C.Fe和Na D.Al和Na 答案　C　铁的熔点(1 535 ℃)高于Na的沸点(883 ℃),无法制得铁钠合金。‎ ‎5.工业上制取硫酸铜不是直接用浓硫酸与铜反应,而是将铜丝浸入稀硫酸中并不断地从容器下部吹入细小的空气泡,这样做的优点是(　　)‎ ‎①节省能源　②不产生污染大气的二氧化硫　③提高了硫酸的利用率　④提高了铜的利用率 A.①② B.③④ C.①②③ D.全部 答案　C　浓硫酸与铜加热反应生成硫酸铜、二氧化硫和水,二氧化硫有毒,对环境有危害;将铜丝浸入稀硫酸中并不断地从容器下部吹入细小的空气泡,铜、氧气和稀硫酸共同反应生成硫酸铜和水,不产生有害气体,避免对环境的污染,同时提高了硫酸的利用率,节省了能源,①②③均符合题意,C正确。‎ ‎6.(2018晋豫省际大联考)已知Fe2+或I2能与H2O2在一定条件下发生下列反应:‎ Fe2+:①H2O2+2Fe2++2H+ 2Fe3++2H2O;②H2O2+2Fe3+ 2Fe2++2H++O2↑。‎ I2:③H2O2+I2 2HIO;④……‎ 下列说法中错误的是(　　)‎ A.通过反应①②可知Fe2+为过氧化氢分解的催化剂 B.根据反应①可知,在该条件下,氧化性:H2O2>Fe3+‎ C.1 mol H2O2分解,转移的电子数为2NA D.反应④为2HIO+H2O2 I2+2H2O+O2↑‎ 答案　C　反应①②相加的总反应恰好为过氧化氢的分解反应:2H2O2 2H2O+O2↑,并且反应前后Fe2+无变化,A项正确;反应①中,过氧化氢为氧化剂,Fe3+为氧化产物,所以氧化性:H2O2>Fe3+,B项正确;过氧化氢分解的化学方程式为2H2O2 2H2O+O2↑,由反应方程式可 知,1 mol H2O2分解,转移的电子数为NA,C项错误;由过氧化氢分解反应的化学方程式减去反应③得到反应④为:2HIO+H2O2 I2+2H2O+O2↑,D项正确。‎ ‎7.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,合金通常比成分金属具有更优良的金属特性 B.铜、银都能与硝酸反应,收集到的V L气体一定全为NO C.操作Ⅰ是过滤,操作Ⅱ是洗涤,操作Ⅲ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　解答本题要注意以下两点:①题中没有给出硝酸的浓度,合金与硝酸反应放出的气体中可能含有NO2,但经排水法收集到的气体均为NO;②W g固体应该是干燥、纯净的AgCl,由此确定三步操作。‎ ‎8.向CuSO4酸性溶液中加入H2O2溶液,很快有大量气体逸出,同时放热。一段时间后,蓝色溶液变为红色浑浊(Cu2O),继续加入H2O2溶液,红色浑浊又变为蓝色溶液,这个过程可以反复多次。下列关于上述过程的说法不正确的是(　　)‎ A.逸出气体的主要成分是O2‎ B.H2O2既表现氧化性又表现还原性 C.Cu2+将H2O2还原 D.发生了反应:Cu2O+H2O2+4H+ 2Cu2++3H2O 答案　C　Cu2+将H2O2氧化为O2,A正确;“蓝色溶液变为红色浑浊(Cu2O)”说明铜离子被还原成Cu2O,H2O2表现了还原性,继续加入H2O2溶液,红色浑浊又变为蓝色溶液,说明发生了反应:Cu2O+H2O2+4H+ 2Cu2++3H2O,Cu2O中+1价Cu 被氧化成+2价Cu2+,H2O2又表现了氧化性,B、D正确;H2O2变为O2,氧元素化合价从-1变为0价,发生氧化反应,Cu2+将H2O2氧化,C错误。‎ ‎9.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.与途径①相比,途径②更好地体现了绿色化学思想 B.Y可以是葡萄糖溶液 C.CuSO4在1 100 ℃分解所得气体X可能是SO2和SO3的混合气体 D.将CuSO4溶液蒸发浓缩、冷却结晶可制得胆矾晶体 答案　C　途径①中铜和浓硫酸反应生成二氧化硫气体,会污染空气,通过途径②制取等质量CuSO4需要的硫酸少且无污染性气体产生,更好地体现了绿色化学思想,故A正确;葡萄糖溶液与新制氢氧化铜反应可生成Cu2O,所以Y可为葡萄糖溶液,故B正确;若X是二氧化硫和三氧化硫的混合气体,则只有铜元素、硫元素化合价降低,无元素化合价升高,故C错误;将CuSO4溶液蒸发浓缩、冷却结晶可制得胆矾晶体,故D正确。‎ ‎10.足量铜与一定量浓硝酸反应,得到硝酸铜溶液和NO2、N2O4、NO的混合气体,这些气体与2.24 L O2(标准状况)混合后通入水中,所有气体完全被水吸收生成硝酸。若向所得硝酸铜溶液中加入2 mol/L NaOH溶液至Cu2+恰好完全沉淀,则消耗NaOH溶液的体积是(　　)‎ A.60 mL B.50 mL C.45 mL D.15 mL 答案　B　NO2、N2O4、NO的混合气体与2.24 L O2(标准状况)混合后通入水中,完全生成HNO3,则整个过程中HNO3 反应前后没有变化,即Cu失去的电子数等于O2得到的电子数,根据得失电子守恒:n(Cu)×2=n(O2)×4=‎2.24 L‎22.4 L/mol×4 ,解得:n(Cu)=0.05 mol,所以n[ Cu(NO3)2]为0.05 mol,根据Cu2+~2OH-,则n(NaOH)=2n(Cu2+)=0.05 mol×2=0.1 mol,则NaOH 体积V=nc=‎0.1mol‎2mol/L=0.05 L,即50 mL。‎ ‎11.铝热反应的本质是利用铝的还原性,将难溶金属从其氧化物中置换出来,根据铝热反应解答下列问题:‎ ‎(1)用铝粉和Fe2O3做铝热反应实验,需要的试剂还有　　　　。 ‎ A.KCl B.KClO3‎ C.MnO2 D.Mg ‎(2)用等物质的量的MgO和Fe2O3组成的混合物在一定条件下与铝粉进行铝热反应。‎ ‎①引发铝热反应的操作是　。 ‎ ‎②产物中单质是　　　　(写名称)。 ‎ 答案　(1)BD ‎(2)①加少量KClO3,插入镁条并将其点燃　②铁 解析　(1)做铝热反应的实验时,需要KClO3作助燃剂,且用镁条引燃。(2)在混合物上加少量KClO3固体并插上镁条,点燃镁条后放出热量,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。MgO不能与铝发生铝热反应,所以产物中单质为Fe。‎ ‎12.(2017北京理综,26,13分)TiCl4是由钛精矿(主要成分为TiO2)制备钛(Ti)的重要中间产物,制备纯TiCl4的流程示意图如下:‎ 钛精矿粗TiCl4纯TiCl4‎ 资料:TiCl4及所含杂质氯化物的性质 化合物 SiCl4‎ TiCl4‎ AlCl3‎ FeCl3‎ MgCl2‎ 沸点/℃‎ ‎58‎ ‎136‎ ‎181(升华)‎ ‎316‎ ‎1 412‎ 熔点/℃‎ ‎-69‎ ‎-25‎ ‎193‎ ‎304‎ ‎714‎ 在TiCl4中的溶解性 互溶 ‎——‎ 微溶 难溶 ‎(1)氯化过程:TiO2与Cl2难以直接反应,加碳生成CO和CO2可使反应得以进行。‎ 已知:TiO2(s)+2Cl2(g) TiCl4(g)+O2(g)　ΔH1=+175.4 kJ·mol-1‎ ‎2C(s)+O2(g) 2CO(g)　ΔH2=-220.9 kJ·mol-1‎ ‎①沸腾炉中加碳氯化生成TiCl4(g)和CO(g)的热化学方程式: ‎ ‎　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎②氯化过程中CO和CO2可以相互转化,根据下图判断:CO2生成CO反应的ΔH　　0(填“>”“<”或“=”),判断依据:　 ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎　。 ‎ ‎③氯化反应的尾气须处理后排放,尾气中的HCl和Cl2经吸收可得粗盐酸、FeCl3溶液,则尾气的吸收液依次是　　　　　　　　　　。 ‎ ‎④氯化产物冷却至室温,经过滤得到粗TiCl4混合液,则滤渣中含有　。 ‎ ‎(2)精制过程:粗TiCl4经两步蒸馏得纯TiCl4。示意图如下:‎ 物质a是　　　,T2应控制在　。 ‎ 答案　(1)①TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s) TiCl4(g)+2CO(g)‎ ΔH=-45.5 kJ·mol-1‎ ‎②>　随温度升高,CO含量增大,说明生成CO的反应是吸热反应 ‎③H2O、FeCl2溶液、NaOH溶液 ‎④MgCl2、AlCl3、FeCl3‎ ‎(2)SiCl4　高于136 ℃,低于181 ℃‎ 解析　本题考查热化学方程式的书写、利用平衡移动判断反应的热效应、物质的分离和提纯等。‎ ‎(1)①将已知的两个热化学方程式相加,即可得出答案。②观察图像可知,随着温度的升高,CO的物质的量增大,说明平衡向生成CO的方向移动,所以生成CO的反应是吸热反应,ΔH>0。④在室温下,TiCl4、SiCl4为液态,AlCl3、FeCl3、MgCl2为固态且在TiCl4中微溶或难溶,所以滤渣中应含有AlCl3、FeCl3、MgCl2,但AlCl3、FeCl3在TiCl4中微溶,故粗TiCl4混合液中仍然会存在少量的AlCl3、FeCl3。‎ ‎(2)TiCl4在蒸馏塔二中被蒸出,说明物质a应是一种沸点比TiCl4低的物质,结合题给资料可知a是SiCl4。T2应控制在136 ℃以上,181 ℃以下,确保TiCl4被蒸出,同时AlCl3等杂质不能被蒸出。‎ B组　提升题组 ‎13.(2018河南一轮复习诊断调研联考)将物质的量均为a mol的FeCl3和CuCl2投入水中形成混合溶液,再加入b mol铁粉充分反应(忽略离子的水解),下列说法中不正确的是(　　)‎ A.当b≤a‎2‎时,发生的离子方程式为2Fe3++Fe 3Fe2+‎ B.当b≥‎3a‎2‎时,发生总反应的离子方程式为2Fe3++Cu2++2Fe 4Fe2++Cu C.当a‎2‎1.6 g,则此时A中固体的成分为CuSO4 和 CuO。‎ ‎(4)装置B中迅速生成白色沉淀,说明分解产物中有SO3,C装置的作用是检验有SO2生成。‎ ‎(5)理论上E中应收集到V mL气体,事实上体积偏少,可能的原因是在C装置中部分O2参与了氧化还原反应。‎