2020版高考化学新增分大一轮复习第3章第11讲铜金属材料精讲义优习题(含解析)鲁科版.docx
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1、1第 11 讲 铜 金属材料考纲要求 1.了解常见金属的活动顺序。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、主要性质及其应用。考点一 铜及其化合物1单质铜(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。(2)化学性质常温下,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_。有关化学方程式_。写出下列化学方程式:铜在空气中加热:_;铜丝在硫蒸气中反应:_。答案 铜锈 2CuO 2CO 2H 2O=Cu2(OH)2CO32CuO 2 2CuO 2CuS Cu2S= = = = = = = = = = 2铜的重要化合物(1)C
2、u2(OH)2CO3的名称为碱式碳酸铜,是铜绿、孔雀石的主要成分,受热分解可生成黑色的氧化铜,化学方程式:Cu 2(OH)2CO3 2CuOCO 2H 2O,可溶于稀硫酸,离= = = = = 子方程式:Cu 2(OH)2CO34H =2Cu2 CO 23H 2O。(2)黑色氧化铜在高温下分解为砖红色的 Cu2O,化学方程式为4CuO 2Cu2OO 2。= = = = =高 温 (3)蓝色的硫酸铜晶体受热分解为白色的硫酸铜粉末,化学方程式为 CuSO45H2O2CuSO45H 2O。= = = = = (4)砖红色的 Cu2O 与稀硫酸反应,溶液变蓝,同时生成红色的单质铜,离子方程式为Cu2O
3、2H =CuCu 2 H 2O。(1)CuO 是黑色固体,与水反应生成 Cu(OH)2( )(2)铜锈是铜被空气中的氧气缓慢氧化生成的氧化物( )(3)无水硫酸铜可用于检验酒精中是否含有水( )(4)将铜片置于干燥的空气中,不易被腐蚀( )(5)CuSO45H2O 失去结晶水属于物理变化( )答案 (1) (2) (3) (4) (5)某研究小组用废铜粉制取胆矾,设计了如下几个实验方案:(1)Cu CuSO4 硫酸铜溶液 CuSO45H2O 浓 H2SO4 加 热 加 水 稀 释 蒸 发 结 晶(2)Cu CuO 硫酸铜溶液 CuSO45H2O O2 灼 烧 稀 H2SO4 蒸 发 结 晶(3
4、)对三个方案进行评价,你认为最好的是哪个方案?为什么?答案 方案(1):产生污染性气体,且消耗硫酸较多。方案(2):消耗能量较多,且步骤复杂。方案(3):不产生污染性气体,原料利用率高,节约能源。因此方案(3)更经济合理。题组一 铜及其化合物的转化1某研究小组通过实验探究 Cu 及其化合物的性质,下列操作正确且能达到实验目的的是( )A将铜丝插入浓硫酸中并加热,反应后再加入水,观察硫酸铜溶液的颜色B常温下将铜丝伸入盛满氯气的集气瓶中,观察 CuCl2的生成C将 CuCl2溶液在蒸发皿中加热蒸干,得到无水 CuCl2固体D将表面有铜绿Cu 2(OH)2CO3的铜器放入盐酸中浸泡,除去铜绿答案 D
5、解析 铜丝与浓硫酸反应后,仍有大量浓硫酸存在,不能把水加入反应器中,否则会发生危险,A 项错误;Cu 与 Cl2在常温下不反应,需要加热才能发生反应,B 项错误;CuCl 2水解生3成的 HCl 易挥发,加热蒸干能促进 CuCl2的水解而得不到 CuCl2固体,C 项错误。2已知 CuO 经高温灼烧生成 Cu2O,Cu 2O 与 H 发生反应:Cu2O2H =CuCu 2 H 2O。将经高温灼烧后的 CuO 样品投入足量的热的稀硝酸溶液中,下列有关说法中正确的是( )A如果溶液变为蓝色,同时有紫红色固体出现,说明样品全部生成 Cu2OB溶液中最终可能有紫红色固体出现C该实验的结果无法说明 Cu
6、O 分解的程度D如果溶液中出现蓝色,最终没有紫红色固体出现,说明 CuO 没有分解答案 C解析 解答此题的关键是明确稀硝酸具有酸性和强氧化性,能溶解 CuO、Cu 2O 和单质 Cu,因而该实验结果无法说明 CuO 分解的程度。3(2018河北邯郸教学质量检测)某化合物 M 由两种常见的元素组成,为了测定其组成进行如下实验:M 的化学式可能为( )ACu 2SBCuSCFeS 2DFe 3S4答案 A解析 由题意并结合选项可知,1.60 g M 在高温下反应生成的气体是二氧化硫,二氧化硫被双氧水氧化为硫酸,根据滴定过程消耗的氢氧化钠,可以求出 n(S) n(SO2) n(H2SO4)n(NaO
7、H) 20.00103 L0.1 molL1 0.01 mol,所以 m(S)0.32 12 12 250 mL25.00 mLg,则 m(金属)1.60 g0.32 g1.28 g,假若是铜,则 n(Cu)0.02 mol,M 可能为Cu2S;假若是铁,则 n(Fe)0.023 mol,没有与之对应的选项。综上所述,A 项正确。题组二 铜及其化合物的制取4(2019西安调研)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 CuCl22H2O 晶体的工艺流程如下:下列说法正确的是( )4A焙烧过程中每消耗 1molCuS 则消耗 3molO2B焙烧后的废气能够使酸性高
8、锰酸钾溶液退色C滤渣中主要含铁的氧化物D将获得的 CuCl22H2O 晶体加热可制得 CuCl2固体答案 B解析 A 项,2CuS3O 2 2CuO2SO 2,由方程式可知,1molCuS 消耗= = = = =高 温 1.5molO2,错误;B 项,废气中含有SO2,能使酸性高锰酸钾溶液退色,正确;C 项,调节 pH 时,Fe 3 水解转化为 Fe(OH)3而除去,错误;D 项,将 CuCl22H2O 直接加热脱水,Cu 2 水解,HCl 挥发会产生 Cu(OH)2,无法得到 CuCl2,错误。5(2018安顺检测)工业上由黄铜矿(主要成分为 CuFeS2)冶炼铜的主要流程如下:(1)气体
9、A 中的大气污染物可选用下列试剂中的_吸收。a浓硫酸 b稀硝酸cNaOH 溶液 d氨水(2)由泡铜冶炼粗铜的化学方程式为_。(3)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_。a电能全部转化为化学能b粗铜接电源正极,发生氧化反应c溶液中 Cu2 向阳极移动d从阳极泥中可回收 Ag、Pt、Au 等金属(4)利用反应 2CuO 22H 2SO4=2CuSO42H 2O 可制备 CuSO4,若将该反应设计为原电池,其正极电极反应式为_。答案 (1)cd (2)3Cu 2O2Al Al2O36Cu= = = = =高 温 (3)bd
10、(4)4H O 24e =2H2O解析 (1)气体 A 中的大气污染物为 SO2,可以用 NaOH 溶液或氨水吸收。(2)依据图示,泡铜中的 Cu2O 与 Al 高温下发生铝热反应制得铜。(3)电解精炼铜过程中,电能转变为化学能的同时,部分电能也转化为热能,a 错;电解精炼粗铜时,粗铜做阳极,与电源正极相连,发生氧化反应,b 对;电解过程中 Cu2 向阴极移动,c 错;粗铜中 Ag、Pt、Au 的放电能力比铜的弱,形成阳极泥,可以回收,d 对。(4)根据总反应,O 2发生还原反应,因此正极反5应式为 O24H 4e =2H2O。铜的冶炼“两方法”(1)湿法炼铜:FeCuSO 4=FeSO4Cu
11、。(2)高温炼铜:工业上用高温冶炼黄铜矿的方法获得铜(粗铜):2CuFeS24O 2 Cu2S3SO 22FeO(炉渣)= = = = =800 2Cu2S3O 2 2Cu2O2SO 2= = = = =1200 2Cu2OCu 2S 6CuSO 2= = = = =1200 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做阳极,失电子变为 Cu2 ,用纯铜棒做阴极即可得精铜。考点二 合金 金属材料1合金(1)概念:合金是指两种或两种以上的金属(或金属与非金属)熔合而成的具有
12、金属特性的物质。(2)性能:合金具有不同于各成分金属的物理、化学性能或机械性能。熔点:一般比它的各成分金属的低;硬度和强度:一般比它的各成分金属的大。2常见金属材料及应用金属材料Error!(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Error!(2)几种有色金属材料铝及铝合金Error!铜及铜合金Error!3金属的性质与金属冶炼6(1)应用金属活动顺序表整合金属的性质金属活动性顺序K、Ca、Na MgAl、ZnFe、Sn、Pb(H)Cu、Hg、Ag Pt、Au与 O2反应常温下易被氧化,点燃生成过氧化物或其他复杂氧化物常温下一般生成致密的氧化膜(铁在潮湿的空气中生成疏松的铁锈
13、,不能保护内部金属)加热化合与 H2O 反应常温下生成碱和氢气与热水反应有碱存在与水反应与高温水蒸气反应不反应与非氧化性酸反应生成盐和氢气 生成盐和氢气 不反应不反应与盐溶液反应先与水反应,生成的碱再与盐反应排在前面的金属能把排在后面的金属从其盐溶液中置换出来(2)金属活动顺序与金属冶炼的关系热分解法:适用于不活泼的金属,如 Hg 和 Ag。写出由 HgO、Ag 2O 冶炼 Hg、Ag 的化学方程式:_、_。热还原法:用还原剂(C、CO、H 2、Al 等)还原金属氧化物,适合较活泼的金属。完成冶炼铁、锌、钨的化学方程式:aCO 还原 Fe3O4:_;bC 还原 ZnO:_;cH 2还原 WO3
14、:_。电解法:适合冶炼金属活动性很强的金属(一般指在金属活动性顺序中排在锌前面的金属)。工业上用电解法冶炼 Na、Mg、Al 的化学方程式分别为_、_、_。7答案 2HgO 2HgO 2 2Ag 2O 4AgO 2= = = = = = = = = = Fe 3O44CO 3Fe4CO 2 ZnOC ZnCO= = = = =高 温 = = = = =高 温 WO33H 2 W3H 2O 2NaCl(熔融) 2NaCl 2 MgCl 2(熔= = = = =高 温 = = = = =通 电 融) MgCl 2 2Al 2O3 4Al3O 2= = = = =通 电 = = = = =通 电 冰
15、 晶 石(1)金属冶炼:将金属从其化合物中还原出来,即用化学方法将金属由化合态转变为游离态( )(2)金属单质在化学反应中只作为还原剂失去电子( )(3)合金材料中不可能含有非金属元素( )(4)铁是人类在生产、生活中最早使用的金属( )(5)合金的硬度一般大于成分金属,而熔点一般低于成分金属( )(6)生铁、普通钢和不锈钢中的含碳量依次降低( )(7)人类历史上使用铝的时间比铁晚,原因是铝的冶炼成本高( )答案 (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7)已知:化合物 MgO Al2O3 MgCl2 AlCl3类型 离子化合物 离子化合物 离子化合物 共价化合物熔点/ 2800 2
16、050 714 191工业制镁时,电解 MgCl2而不电解 MgO 的原因是_;制铝时,电解 Al2O3而不电解 AlCl3的原因是_。答案 MgO 的熔点高,熔融时耗费更多能源,增加生产成本 AlCl 3是共价化合物,熔融态不导电解析 氯化镁和氧化镁均为离子化合物,电解熔融态时均可制得镁,但氧化镁的熔点高,熔融时耗费能源多,成本高,而氯化铝是共价化合物,熔融时不导电,无法制得铝,只能通过电解熔融氧化铝来制取。题组一 金属的性质及应用1(2018厦门期末)下列金属用途和有关性质的对应关系错误的是( )选项 金属用途 金属的有关性质8A 金可以制成比纸还薄的金箔 延展性B 生活用铁锅 导热性C
17、用铁回收照相定影废液中的银 氧化性D 用铜制作印刷电路 导电性答案 C解析 A 项,金可制成比纸还薄的金箔是金属的延展性,所以对应的关系正确;B 项,利用金属的导热性可用铁做铁锅,所以对应的关系正确;C 项,用铁粉回收照相定影废液中的银利用了铁的还原性,而不是氧化性,错误;D 项,根据铜的导电性用铜制作印刷电路,所以对应的关系正确。2下列关于金属性质的叙述正确的是( )A所有的金属常温下都是固态B根据金属与酸反应置换出氢的难易程度可比较金属的活泼性C金属都能在空气中形成致密的保护膜D金属都能与盐酸发生置换反应答案 B解析 汞常温下为液态,钠、钾等活泼的金属不能形成致密的氧化膜,排在金属活动顺序
18、表H 后面的金属不能从盐酸中置换出氢气。题组二 金属材料与合金3(2018武汉调研)下列生活用品中主要由黑色金属材料制造的是( )A塑钢门窗 B不锈钢刀 C纯铜导线 D18K 金首饰答案 B解析 冶金工业上习惯把铁、铬、锰以及它们的合金(主要指合金钢及钢铁)叫做黑色金属材料。塑钢门窗是以聚氯乙烯树脂为主要原料制造的,A 项错误;不锈钢刀为铁的合金,主要由黑色金属材料制造而成,B 项正确;纯铜导线为铜单质,铜属于有色金属,C 项错误;18K金首饰为金的合金,属于有色金属材料,D 项错误。4C919 大型飞机的制造采用了大量新材料铝锂合金。下列关于铝锂合金的说法不正确的是( )A铝锂合金是铝与锂形
19、成的混合物B铝锂合金的硬度比锂大C铝锂合金的熔沸点比铝低D铝锂合金耐酸碱腐蚀答案 D解析 铝锂合金中的铝既能与酸反应,又能与碱反应,锂能与酸反应,故铝锂合金不耐酸碱腐蚀。95(2018唐山调研)现代建筑的门窗框架常用电解加工成的古铜色硬铝制造。取硬铝样品进行如下实验(每一步试剂均过量),由此可以推知硬铝的组成可能为(提示:Si2OH H 2O=SiO 2H 2)( )23样品 Error! 稀 盐 酸 AAl、Mg、Si、Zn BAl、Fe、Zn、NaCAl、Na、Cu、Fe DAl、Cu、Mg、Si、Mn答案 D解析 通过反应知合金中必须含有排在金属活动性顺序中 H 之前的金属和 H 之后的
20、金属或其他非金属;由反应知合金中必须含有 Si 及排在金属活动性顺序中 H 之后的金属或其他非金属。题组三 金属冶炼方法的选择6(2018芜湖质检)下列说法正确的是( )A工业上通过电解氯化钠溶液制备金属钠和氯气B钢铁厂用热还原法冶炼铁C工业上电解熔融状态的 Al2O3制备 Al 不涉及氧化还原反应DMgCl 2(aq) Mg(OH)2 MgO Mg 石 灰 乳 煅 烧 电 解 答案 B解析 电解 NaCl 溶液生成 NaOH、H 2和 Cl2,得不到单质钠,A 错误;电解熔融 Al2O3发生的是氧化还原反应,C 错误;工业上冶炼镁是电解熔融 MgCl2而不是 MgO,D 错误。7金属铝质轻且
21、有良好的防腐蚀性,在国防工业中有非常重要的应用。完成下列填空:(1)镓(Ga)与铝同主族。写出镓的氯化物与氨水反应的化学方程式:_。(2)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:2Al4BaO 3BaBaOAl 2O3= = = = =高 温 常温下 Al 的金属性比 Ba 的金属性_(填“强”或“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 Bab高温有利于 BaO 分解c高温时 BaOAl2O3比 Al2O3稳定dBa 的沸点比 Al 的低答案 (1)GaCl 33NH 3H2O=Ga(OH)33NH 4Cl (2)弱 d10解析 (1)由
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