北京市2021高考化学一轮复习专题二元素及其化合物第8讲金属材料及金属矿物的开发利用同步练习

北京市2021高考化学一轮复习专题二元素及其化合物第8讲金属材料及金属矿物的开发利用同步练习

第8讲　金属材料及金属矿物的开发利用 考试要点 备考策略 ‎1.认识金属与合金在性能上的主要差异,知道生活中常见合金的组成。‎ ‎2.描述金属腐蚀的化学原理,知道金属防腐的常用方法,认识防止金属腐蚀的重要意义。‎ ‎　　金属材料与实际生活联系紧密,预计今后高考中,合金的性能、合金的应用及金属的防腐考查的可能性较大。‎ 一、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到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.金属冶炼的方法 ‎(1)热分解法 例如:2HgO2Hg+O2↑,2Ag2O4Ag+O2↑。‎ 用热分解法冶炼金属的特点:金属元素的金属性较弱,金属元素的原子不易失去电子,对应的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 a.焦炭还原法。例如:C还原ZnO、CuO,化学方程式依次为C+2ZnO2Zn+CO2↑、‎ ‎①　C+2CuO2Cu+CO2↑　。 ‎ b.一氧化碳还原法。例如:CO还原Fe2O3、CuO,化学方程式依次为②　3CO+Fe2O32Fe+‎ 17‎ ‎3CO2　、CO+CuOCu+CO2。 ‎ c.氢气还原法。例如:H2还原WO3、Fe3O4,化学方程式依次为3H2+WO3W+3H2O、‎ ‎③　4H2+Fe3O43Fe+4H2O　。 ‎ d.活泼金属还原法。例如:Al还原Cr2O3、V2O5,化学方程式依次为2Al+Cr2O3Al2O3+2Cr、10Al+3V2O56V+5Al2O3。‎ ‎(3)电解法 例如:电解熔融Al2O3、MgCl2、NaCl制Al、Mg、Na,化学方程式依次为④　2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑　、MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑、2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑。 ‎ ‎　　自测1　判断正误,正确的画“√”,错误的画“✕”。‎ ‎(1)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( √ )‎ ‎(2)炼铜:用黄铜矿经电解精炼得到纯度为99.9%的铜( ✕ )‎ ‎(3)制镁:电解MgCl2溶液或MgO制取金属镁( ✕ )‎ ‎(4)制铝:电解熔融AlCl3制取金属铝( ✕ )‎ ‎　　自测2　将金属与冶炼金属的方法搭配起来。‎ ‎①以C、CO或H2作还原剂冶炼　②用活泼金属Na冶炼　‎ ‎③利用铝热反应原理冶炼　④电解法　⑤热分解法 ‎(1)Fe、Zn、Cu等金属　　　　。 ‎ ‎(2)Na、Mg、Al等活泼或较活泼金属　　　　。 ‎ ‎(3)Hg、Ag等不活泼金属　　　　。 ‎ ‎(4)V、Cr、Mn等高熔点金属　　　　。 ‎ ‎(5)K、Rb、Ti等金属　　　　。 ‎ 答案　(1)①　(2)④　(3)⑤　(4)③　(5)②‎ 二、合金及常见金属材料 17‎ ‎1.合金 ‎2.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。‎ 钢碳素钢低碳钢:韧性、焊接性好,强度低中碳钢:强度高,韧性及加工性好高碳钢:硬而脆,热处理后弹性好合金钢:具有各种不同的优良性能,用于制不‎　　　　锈钢及各种特种钢 ‎(2)铜合金 常见的铜合金主要包括⑤　青铜　、黄铜和白铜等。 ‎ ‎　　自测3　判断正误,正确的画“√”,错误的画“✕”。‎ ‎(1)铝合金的熔点比纯铝的高( ✕ )‎ ‎(2)合金中不可能含有非金属元素( ✕ )‎ ‎(3)纯铁比生铁抗腐蚀性强( √ )‎ ‎(4)合金中各元素的含量一定,所以合金是纯净物( ✕ )‎ ‎　　自测4　下列关于金属的说法中,不正确的是(　　)‎ A.合金比纯金属具有更好的性能,合金的熔点一般比其各成分金属的低 B.一般情况下,合金的硬度大于其各成分金属的硬度 C.常用电解法冶炼钠、镁、铝等活泼金属 D.由于铝在常温下不能与氧气反应,所以铝制品具有一定的抗腐蚀性,是一种应用广泛的金属材料 17‎ 答案　D　A项,合金的熔点一般比其各成分金属的低;B项,一般情况下,合金的硬度比其各成分金属的大;C项,活泼金属常用电解法冶炼,如钠、镁、铝等;D项,铝在常温下易与氧气反应,并在其表面形成一层致密的氧化铝保护膜,所以铝制品具有一定的抗腐蚀性。‎ ‎　　自测5　某化学兴趣小组对奥运会金牌成分提出猜想:甲认为金牌是由纯金制成的;乙认为金牌是由金银合金制成的;丙认为金牌是由黄铜(铜锌合金)制成的。为了验证他们的猜想,请你选择一种试剂来证明甲、乙、丙猜想的正误(　　)‎ ‎　　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ A.硫酸铜溶液 B.稀硝酸 C.盐酸 D.硝酸银溶液 答案　B　纯金遇到稀硝酸不溶解;金银合金遇到稀硝酸会部分溶解;黄铜遇到稀硝酸会全部溶解。‎ 考点　金属活动性顺序及其应用 金属活动性顺序 K　Ca　Na Mg　　　　Al　　　　Zn Fe　　Sn　　Pb ‎(H)‎ Cu　Hg　Ag Pt　Au 性质变化规律 和水的反应 与冷水剧 烈反应 与冷水缓慢反应,与沸水迅速反应 与冷水很难反应,与沸水能反应 与高温水蒸气反应 ‎—‎ 不跟水反应 生成碱和氢气 生成氧化物和氢气 和酸的反应 剧烈反应 反应逐渐减缓 ‎—‎ 不能置换酸中的氢 与非氧化性酸H2;与浓H2SO4、浓HNO3及稀HNO3反应,不放出H2,一般产物为:盐+水+酸的还原产物 ‎—‎ 与氧化 只溶于王水 17‎ 性酸反应,‎ 但不放出H2‎ 和强碱的反应 仅铝、锌与强碱溶液反应放出H2‎ 和盐溶液的反应 放出H2,并 得到碱和盐 排在前面的金属可将后面的金属从其盐溶液中置换出来 ‎—‎ 和氧气的反应 易被氧化 常温生成氧化膜 加热能被氧化 ‎—‎ 加热能被氧化 不能被氧化 金属氧化物与水的反 应及碱的热稳定性 氧化物与水剧烈反应,生成碱,碱受热不易分解 与水 缓慢 反应 氧化物不溶于水,也不跟水反应,对应碱的热稳定性逐渐减弱 ‎—‎ 金属的冶炼 电解法 热还原法 热分解法 ‎—‎ 电解熔融盐 电解熔融 氧化物 高温下用CO(或Al等)将其从它的氧化物中还原出来 加热 氧化物 在自然界中的存在形式 只以化合态存在 多以化合态存在,极少以游离态存在 多以游离态存在 典例1　下列各选项中,不能利用置换反应通过Y得到W的一组化合物是(　　)‎ ‎　选项 化合物　　‎ A B C D 17‎ Y CO2‎ Fe2O3‎ SiO2‎ FeCl3‎ W MgO Al2O3‎ CO CuCl2‎ ‎　　答案　D　CO2与Mg发生置换反应,可生成MgO;Fe2O3与Al发生铝热反应可生成Al2O3,该反应为置换反应;SiO2与C发生置换反应,可生成CO;FeCl3和Cu反应生成FeCl2和CuCl2,不是置换反应。‎ ‎　　1-1　镁铝合金质优体轻,又不易锈蚀,大量用于航空工业、造船工业、日用化工等领域。下列关于镁铝合金性质的叙述中正确的是(　　)‎ A.此合金的熔点比镁和铝的熔点都高 B.此合金能全部溶解于稀盐酸中 C.此合金能全部溶解于氢氧化钠溶液中 D.此合金不能全部溶于过量FeCl3溶液中 答案　B　合金的熔点一般低于组成它的成分金属,镁铝合金具有镁、铝的化学性质,只有B正确。‎ ‎　　1-2　氧化还原反应广泛应用于金属的冶炼。下列说法不正确的是(　　)‎ A.冶炼铁的主要原料有铁矿石、焦炭、空气、石灰石等,其中石灰石的作用是除去铁矿石中的脉石(二氧化硅)‎ B.湿法炼铜与火法炼铜的反应中,铜元素都发生还原反应 C.工业上Mg可由电解熔融的MgO制取,Na可由电解熔融的NaCl制取 D.铝热法还原铁的反应中,放出的热量能使铁熔化 答案　C　工业上用电解熔融MgCl2的方法冶炼金属镁。‎ ‎　　1-3　(2016课标Ⅲ,7,6分)化学在生活中有着广泛的应用,下列对应关系错误的是(　　)‎ 化学性质 实际应用 A Al2(SO4)3和小苏打反应 泡沫灭火器灭火 B 铁比铜金属性强 FeCl3腐蚀Cu刻制印刷电路板 C 次氯酸盐具有氧化性 漂白粉漂白织物 D HF与SiO2反应 氢氟酸在玻璃器皿上刻蚀标记 ‎　　答案　B　FeCl3与Cu的反应为2FeCl3+Cu2FeCl2+CuCl2,不能用来比较铁与铜的金属性强弱,故错误。‎ 17‎ A组　基础题组　　　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ ‎1.鞍钢集团在上海进博会主办了钢铁产业链合作发展论坛。下列关于钢铁的说法错误的是(　　)‎ A.属于合金 B.硬度比纯铁大 C.目前消耗最多的金属材料 D.人类最早使用的金属材料 ‎1.答案　D　A项,钢铁中含有铁和碳等成分,属于合金,正确;B项,合金硬度一般大于其成分金属,所以钢铁的硬度大于纯铁,正确;C项,钢铁是用量最大、用途最广的合金,正确;D项,人类最早使用的金属材料为铜合金,错误。‎ ‎2.下列铝合金的性质与其用于国产C919飞机外壳无关的是(　　)‎ A.导电性好 B.密度小 ‎ C.抗腐蚀性强 D.硬度大 ‎2.答案　A　铝合金用于制造飞机外壳是因为其密度小、硬度大、抗腐蚀性强等性质,与其导电性无关。‎ ‎3.“马踏飞燕”是我国的旅游标志,出土的“马踏飞燕”由青铜制成。下列有关该标志的叙述不正确的是(　　)‎ A.青铜的硬度比纯铜的硬度小 B.青铜的主要成分是Cu、Sn、Pb等 C.青铜的熔点比纯铜的熔点低 D.青铜是我国使用最早的合金 ‎3.答案　A　合金比其成分金属的硬度大、熔点低;青铜的主要成分是Cu、Sn、Pb等;因为青铜性质比较不活泼,且熔点较低,历史上发现应用最早。‎ ‎4.据央视新闻报道,考古人员在江西发掘一座距今2000多年、迄今保存最完好的西汉古墓。在古墓中有10余吨西汉铜钱。这些铜钱锈迹斑斑,铜锈的主要成分可表示为Cu2H2CO5。下列有关判断正确的是(　　)‎ A.铜锈中Cu和C的化合价均为+2价 B.铜质文物表面的铜锈可用稀硝酸除去 C.铜锈易溶于水 D.32g铜生成铜锈转移1mol电子 17‎ ‎4.答案　D　A项,铜锈中Cu的化合价为+2价,C的化合价为+4价,错误;B项,稀硝酸能够溶解铜锈,也能溶解铜,除去铜质文物表面的铜锈应用稀硫酸或稀盐酸,错误;C项,铜锈难溶于水,错误;D项,铜生成铜锈时,铜元素由0价变为+2价,32g(0.5mol)铜生成铜锈时,转移1mol电子,正确。‎ ‎5.(2020北京西城期末)可回收物经综合处理可再利用,节约资源。下列可回收物的主要成分属于合金的是(　　)‎ A.旧自行车钢圈 B.旧报纸 C.旧塑料盆 D.旧衣物 ‎5.答案　A　A项,旧自行车钢圈的主要成分为钢,属于铁碳合金;B项,旧报纸的主要成分为纤维素,不属于合金;C项,旧塑料盆的主要成分为有机合成材料,不属于合金;D项,旧衣物的主要成分有纤维素、合成纤维、蛋白质等,均不属于合金。‎ ‎6.(2020北京海淀期末)2019年9月25日,北京大兴国际机场正式投入运营。在这一形似“凤凰展翅”的宏伟建筑中,使用了大量种类各异的材料。下列关于所使用材料的分类不正确的是(　　)‎ 选项 A B C D 材料 含钒钢筋 安检塑料筐 有机玻璃标牌 玻璃钢内筒垃圾桶 分类 合金材料 高分子材料 无机硅酸盐材料 复合材料 ‎6.答案　C　A项,含钒钢筋是铁合金,属于合金材料,正确;B项,塑料是合成材料,属于高分子材料,正确;C项,有机玻璃的主要成分是聚甲基丙烯酸甲酯,属于有机高分子材料,不属于无机硅酸盐材料,错误;D项,玻璃钢内筒垃圾桶属于复合材料,正确。‎ ‎7.已知合金A由两种常见金属组成。为测定其组成,某同学的实验流程如图所示:‎ 请回答:‎ 17‎ ‎(1)过程②中分离C和E的化学实验基本操作是　　　　。 ‎ ‎(2)溶液H中所含的阳离子有　　　　　(用离子符号表示)。 ‎ ‎(3)为测定合金的组成,若需要称量沉淀F的质量,则F需要洗涤,证明沉淀F洗涤干净的方法是 ‎ ‎　。 ‎ ‎(4)合金A中两种金属为　　　　。 ‎ ‎7.答案　(1)过滤　(2)Al3+、H+　(3)取最后一次洗涤液,加入少量硝酸酸化的硝酸银溶液,若产生白色沉淀,则表明沉淀F没有洗涤干净,若无白色沉淀产生,则表明沉淀F已洗涤干净　(4)Fe、Al 解析　(1)分离固体与液体混合物采用过滤的方法。‎ ‎(2)溶液H中加入过量氨水生成沉淀F,说明F是氢氧化物沉淀,再由E加适量盐酸生成F,F在过量盐酸中不沉淀而生成溶液H,说明F是Al(OH)3,F溶于过量盐酸,所得溶液中的阳离子是Al3+、H+。‎ ‎(3)若沉淀F未洗涤干净,则沉淀F上会有残留的氯离子,可向最后一次洗涤液中加入少量硝酸酸化的硝酸银溶液进行检验。‎ ‎8.已知X为Fe2O3和CuO的混合物,且氧化性强弱顺序为Fe3+>Cu2+>H+>Fe2+。X样品可发生如图所示的转化关系:‎ ‎(1)写出步骤③可能发生反应的离子方程式: ‎ ‎　　　　　　(共有3个)。 ‎ ‎(2)若E溶液中只有一种金属离子,则一定是　; 若E溶液中含有两种金属离子,则一定是　。 ‎ ‎(3)若D固体是纯净物,该固体是　　　　(填化学式)。 ‎ ‎(4)印刷电路板是由高分子材料和铜箔复合而成的,可用FeCl3溶液作“腐蚀剂”刻制印刷电路板,该过程发生反应的离子方程式为　。 ‎ ‎8.答案　(1)2Fe3++Fe3Fe2+、Cu2++FeFe2++Cu、2H++FeFe2++H2↑　(2)Fe2+　Fe2+、Cu2+　(3)Cu　(4)2Fe3++Cu2Fe2++Cu2+‎ 17‎ 解析　(1)步骤①中的反应为CuO+2HClCuCl2+H2O、Fe2O3+6HCl2FeCl3+3H2O,所得溶液为FeCl3、CuCl2及过量的HCl的混合溶液;步骤②得到的固体有铜、铁两种,若B是铜,根据题给的氧化性强弱顺序可知,步骤③中只会发生一个反应,不符合三个反应的要求,故B是铁。‎ ‎(2)若E溶液中只有一种金属离子,则一定是氧化性最弱的Fe2+;若E溶液中含有两种金属离子,则一定是Fe2+、Cu2+。‎ ‎(4)根据氧化性:Fe3+>Cu2+可知,腐蚀电路板的离子方程式为2Fe3++Cu2Fe2++Cu2+。‎ ‎9.Cu2S是火法炼铜的重要原料之一,下面是由Cu2S冶炼铜及制取CuSO4·5H2O的流程图:‎ Cu2SCuCu2O、CuOAB胆矾 ‎(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,且有紫红色固体物质生成,请写出生成紫红色固体物质的离子方程式:　。 ‎ ‎(3)若将A中紫红色固体物质反应掉,操作Ⅰ中加入的试剂最好是　　　　(填字母)。 ‎ A.适量的NaNO3　　B.适量的HNO3　　C.适量的H2O2‎ ‎9.答案　(1)+1　Cu2S+O22Cu+SO2　(2)Cu2O+2H+Cu+Cu2++H2O　(3)C 解析　(1)Cu2S中铜元素的化合价为+1;火法炼铜中Cu元素、O元素被还原,S元素被氧化,反应原理是Cu2S+O22Cu+SO2。‎ ‎(2)依据题给信息知,Cu2O在酸性条件下生成Cu2+(蓝色)和单质铜(紫红色),反应的离子方程式为Cu2O+2H+Cu+Cu2++H2O。‎ ‎(3)加入适量的H2O2不产生污染物且不引入杂质。‎ B组　提升题组　　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ ‎10.《天工开物》中记载:“凡铜供世用,出山与出炉,止有赤铜。以炉甘石或倭铅参和,转色为黄铜,以砒霜等药制炼为白铜,矾、硝等药制炼为青铜”。其中涉及的物质中熔点最高的是(　　)‎ A.青铜 B.黄铜 C.赤铜 D.白铜 17‎ ‎10.答案　C　赤铜是纯度较高的铜,熔点比其合金高,青铜是铜锡合金,黄铜是铜锌合金,白铜是铜镍合金,C正确。‎ ‎11.实验探究Cu及其化合物的性质,下列操作正确且能达到目的的是(　　)‎ A.将铜粉和硫粉混合均匀并加热以制取CuS B.向Cu与过量浓硫酸反应后的试管中加水以观察CuSO4溶液的颜色 C.向CuSO4溶液中加入适量的NaOH溶液,过滤、洗涤并收集沉淀充分灼烧以制取CuO D.在淀粉溶液中加入适量稀硫酸微热水解,再加入少量新制Cu(OH)2悬浊液并加热,产生砖红色沉淀 ‎11.答案　C　A项,硫单质的氧化性较弱,只能将金属铜氧化为+1价生成Cu2S,错误;B项,Cu与过量浓硫酸反应后稀释,应将反应后的溶液缓慢加入水中,并不断搅拌,错误;C项,CuSO4与NaOH溶液反应会生成Cu(OH)2沉淀,过滤、洗涤、灼烧后可得CuO,正确;D项,题中淀粉水解后应先加NaOH溶液至溶液呈碱性,然后再加入新制Cu(OH)2悬浊液并加热,才会产生砖红色沉淀,错误。‎ ‎12.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　(　　)‎ 矿 物 资 源 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 ‎12.答案　B　A项,电解精炼铜时,粗铜作阳极。B项,制玻璃的反应是SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑、SiO2+CaCO3CaSiO3+CO2↑,均不属于氧化还原反应。C项,SO2可以转化成SO3,进而生成H2SO4;FeO与CO在高温条件下反应可生成Fe。D项,制备高纯硅的过程中,利用沸点不同进行多次分馏,将SiCl4从杂质中提取出来,再与H2发生置换反应得到高纯硅。‎ ‎13.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(　　)‎ 17‎ 选项 陈述Ⅰ 陈述Ⅱ 判断 A 铜绿的主要成分是碱式碳酸铜 可用稀盐酸除去铜器表面的铜绿 Ⅰ对;Ⅱ对;无 B 铜表面易形成致密的氧化膜 铜制容器可以盛放稀硫酸 Ⅰ对;Ⅱ对;无 C 向CuSO4溶液中加入NaOH溶液,有蓝色沉淀产生,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 ‎13.答案　D　稀盐酸可以与Cu2(OH)2CO3反应,而且稀盐酸不能与Cu反应,所以可用稀盐酸除去铜器表面的铜绿,陈述Ⅰ、Ⅱ有因果关系,A错误;铜表面不能形成致密的氧化膜,陈述Ⅰ错误,B错误;CuSO4与NaOH溶液反应会生成Cu(OH)2,Cu(OH)2受热分解生成黑色的CuO,铜丝在火焰上灼烧,Cu与O2反应生成CuO,陈述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有新物质生成,属于化学变化,硫酸铜溶液可用作游泳池的消毒剂,但与前者没有因果关系,D正确。‎ ‎14.新制氢氧化铜中存在平衡:Cu(OH)2+2OH-[Cu(OH)4]2-(深蓝色)。某同学进行下列实验:‎ 下列说法不正确的是(　　)‎ A.①中出现蓝色沉淀 B.③中现象是Cu(OH)2+2OH-[Cu(OH)4]2-正向移动的结果 C.④中现象证明葡萄糖具有还原性 D.对比②和④可知Cu(OH)2氧化性强于[Cu(OH)4]2-‎ ‎14.答案　D　A项,①中氢氧化钠与硫酸铜溶液反应会生成氢氧化铜蓝色沉淀;B项,③中溶液呈深蓝色,是加入的氢氧化钠使反应Cu(OH)2+2OH-[Cu(OH)4]2-正向移动的结果;C项,④中新制的氢氧化铜悬浊液与葡萄糖发生氧化还原反应,生成了氧化亚铜沉淀,体现了葡萄糖的还原性;D项,对比②和④可知Cu(OH)2氧化性弱于[Cu(OH)4]2-。‎ 17‎ ‎15.(2020北京东城十一学校零模)工业上常用铁碳混合物处理含Cu2+废水获得金属铜。当保持铁屑和活性炭总质量不变时,测得废水中Cu2+浓度在不同铁、碳质量比(x)条件下随时间变化的曲线如下图所示。‎ 下列推论不合理的是(　　)‎ A.活性炭对Cu2+具有一定的吸附作用 B.铁屑和活性炭会在溶液中形成原电池,铁作负极 C.增大铁碳混合物中铁、碳质量比(x),一定会提高废水中Cu2+的去除速率 D.利用铁碳混合物回收含Cu2+废水中铜的反应原理:Fe+Cu2+Fe2++Cu ‎15.答案　C　A项,活性炭具有许多细小微孔,且表面积巨大,具有很强的吸附能力,由图像可知,Cu2+浓度在纯活性炭中减小,表明活性炭对Cu2+具有一定的吸附作用,正确;B项,铁屑和活性炭会在溶液中形成原电池,铁具有较强的还原性,易失去电子,铁作负极,正确;C项,由图像可知,随着铁碳混合物中铁含量的增加至x=2∶1时,Cu2+的去除速率逐渐增大,但当铁碳混合物变为纯铁屑时,Cu2+的去除速率减小,错误;D项,利用铁碳混合物处理含Cu2+废水过程中形成原电池,发生的总反应方程式为Fe+Cu2+Fe2++Cu,正确。‎ ‎16.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1molCu,转移　　　　mole-。 ‎ ‎(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　　　　(填字母)。 ‎ a.粗铜接电源正极,发生氧化反应 17‎ 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ThibacillusFerroxidans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+17O24CuSO4+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:　。 ‎ ‎16.答案　(1)Cu+H2O2+2H+Cu2++2H2O ‎(2)2Cu2++2CO‎3‎‎2-‎+H2OCu2(OH)2CO3↓+CO2↑‎ ‎(3)3‎ ‎(4)ab ‎(5)①取少量溶液于试管中,加入KSCN溶液,若溶液变红证明含有铁离子,若不变红证明不含铁离子 ‎②CuSO4+FeFeSO4+Cu　2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4(答案合理即可)‎ 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能氧化金属铜,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,反应的离子方程式为2Cu2++2CO‎3‎‎2-‎+‎ H2OCu2(OH)2CO3↓+CO2↑。‎ ‎(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,由化学方程式可知生成2molCu,转移6mole-,则该反应中每生成1molCu,转移3mole-。‎ 17‎ ‎(5)①检验溶液B中Fe3+是否被除尽的试剂是KSCN溶液。取少量溶液于试管中,加入KSCN溶液,若溶液变红证明含有铁离子,若不变红证明不含铁离子。②从硫酸铜溶液中得到金属铜的方法,可以加入铁粉置换铜,反应的化学方程式为CuSO4+FeFeSO4+Cu;也可用惰性电极电解硫酸铜溶液,反应的化学方程式为2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4。‎ ‎17.某化学兴趣小组用只含有铝、铁、铜的工业合金制取纯净的氯化铝溶液、绿矾晶体(FeSO4·7H2O)和胆矾晶体,其实验方案如图所示:‎ 回答下列问题:‎ ‎(1)合金属于　　　　(填“纯净物”或“混合物”),合金与NaOH溶液反应的离子方程式为　 ‎ ‎　　　　　　。 ‎ ‎(2)方案中途径②的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,D中加入适量盐酸的离子方程式为　。 ‎ ‎(3)滤渣F为　　　　,途径③、④的化学方程式分别为 ‎　　　　　　　　　　　　　　　　、　　　　　　　　　　　　　　　　。途径③、④相比,途径　　　　更好,理由是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(4)CuSO4溶液中获得胆矾的操作为　　　　　　　　　　　　、洗涤、自然干燥。 ‎ ‎(5)CuO与Al反应的化学方程式为 ‎ ‎　　　　　　。 ‎ ‎(6)Cu在潮湿的空气中放置较长的时间,最后得到绿色的铜锈,其化学式为　　　　　　。 ‎ ‎17.答案　(1)混合物　2Al+2OH-+2H2O2AlO‎2‎‎-‎+3H2↑‎ ‎(2)AlO‎2‎‎-‎+CO2+2H2OAl(OH)3↓+HCO‎3‎‎-‎　Al(OH)3+3H+Al3++3H2O 17‎ ‎(3)Cu　Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O　2Cu+O2+2H2SO42CuSO4+2H2O　④　途径④相对途径③来说H2SO4的利用率更高且无污染 ‎(4)蒸发浓缩、冷却结晶、过滤 ‎(5)3CuO+2Al3Cu+Al2O3‎ ‎(6)Cu2(OH)2CO3‎ 解析　(1)合金属于混合物;合金中铝与NaOH溶液反应的离子方程式为2Al+2OH-+2H2O2AlO‎2‎‎-‎+3H2↑。‎ ‎(2)方案中途径②的离子方程式为AlO‎2‎‎-‎+CO2+2H2OAl(OH)3↓+HCO‎3‎‎-‎;D中加入适量盐酸的离子方程式为Al(OH)3+3H+Al3++3H2O。‎ ‎(3)滤渣F为Cu;途径③、④的化学方程式分别为Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O、2Cu+O2+2H2SO42CuSO4+2H2O;途径④相对途径③来说H2SO4的利用率更高且无污染。‎ ‎(4)CuSO4溶液中获得胆矾的操作为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、自然干燥。‎ ‎(5)CuO与Al反应的化学方程式为3CuO+2Al3Cu+Al2O3。‎ ‎(6)铜锈的化学式为Cu2(OH)2CO3。‎ ‎18.CuSO4用途广泛,以Cu为原料制CuSO4有多种方法。‎ ‎(1)实验室可用Cu与浓硫酸反应制CuSO4。‎ ‎①Cu与浓硫酸反应的化学方程式是 ‎ ‎　　　　　　。 ‎ ‎②该方法制CuSO4存在的不足是　　　　　　　　　　　　　　　　(写出任意一条)。 ‎ ‎(2)实验小组采取如下方法制CuSO4。‎ 实验表明,Fe3+能加快生成CuSO4的反应速率,加快原理可表述为:‎ ⅰ.2Fe3++Cu2Fe2++Cu2+‎ ⅱ.……‎ 17‎ ⅱ的离子方程式是　。 ‎ ‎(3)用电解的方法制CuSO4,如下图所示。‎ ② 与直流电源a端相连的电极材料是　　　　　　(填“铜片”或“石墨”)。 ‎ ‎②将进口处较浓硫酸替换为Na2SO4溶液进行实验,发现得到的CuSO4溶液pH比替换前升高,结合化学用语解释pH升高的原因是 ‎　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 18.答案　(1)①Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O ‎②反应产生SO2,对环境有污染(或氧化剂浓硫酸利用率不高等,合理即可)‎ ‎(2)4Fe2++O2+4H+4Fe3++2H2O ‎(3)①铜片 ‎②替换为Na2SO4后,阴极区发生反应2H++2e-H2↑,阴极区c(OH-)>c(H+),OH-也可以通过阴离子交换膜移动到阳极区,导致CuSO4溶液pH升高 解析　(1)①Cu与浓硫酸反应的化学方程式是Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O;②该方法制CuSO4存在的不足有反应产生SO2,对环境有污染且浓硫酸的利用率不高等。‎ ‎(2)Fe3+作催化剂,因此ⅱ的反应为Fe2+被氧气氧化为Fe3+,离子方程式为4Fe2++O2+4H+4Fe3++2H2O。‎ ‎(3)①用电解的方法制CuSO4,铜电极需要与直流电源正极相连,根据硫酸根离子的移动方向可知,a为直流电源正极,因此与直流电源a端相连的电极材料是铜片。‎ 17‎