还剩13页未读，
继续阅读
所属成套资源：2020高考人教版化学新增分一轮讲义（）
成套系列资料，整套一键下载
2020版化学新增分大一轮人教版（全国）讲义：第三章金属及其化合物第13讲
展开
第13讲 金属材料及金属矿物的开发利用
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
①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____________________________________
________________________________________________________________________。
②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 ①铜锈 2Cu＋O2＋CO2＋H2O===Cu2(OH)2CO3
②2Cu＋O22CuO 2Cu＋SCu2S
2.铜的重要化合物
(1)Cu2(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：Cu2(OH)2CO32CuO＋CO2↑＋H2O，可溶于稀硫酸，离子方程式：Cu2(OH)2CO3＋4H＋===2Cu2＋＋CO2↑＋3H2O。
(2)黑色氧化铜在高温下分解为红色的Cu2O，化学方程式为4CuO2Cu2O＋O2↑。
(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CuSO4·5H2OCuSO4＋5H2O。
(4)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＋2H＋===Cu＋Cu2＋＋H2O。
(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)CuSO4·5H2O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)CuCuSO4硫酸铜溶液CuSO4·5H2O
(2)CuCuO硫酸铜溶液CuSO4·5H2O
(3)
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[Cu2(OH)2CO3]的铜器放入盐酸中浸泡，除去铜绿
答案 D
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；CuCl2水解生成的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，Cu2O与H＋ 发生反应：Cu2O＋2H＋===Cu＋Cu2＋＋H2O。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Cu2O
B.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CuO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、Cu2O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( )
A.Cu2S B.CuS C.FeS2 D.Fe3S4
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(NaOH)＝×20.00×10－3 L×0.1 mol·L－1×＝0.01 mol，所以m(S)＝0.32 g，则m(金属)＝1.60 g－0.32 g＝1.28 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.(2018·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
答案 B
解析 A项，2CuS＋3O22CuO＋2SO2，由方程式可知，1 mol CuS消耗1.5 mol O2，错误；B项，废气中含有SO2，能使酸性高锰酸钾溶液褪色，正确；C项，调节pH时，Fe3＋水解转化为Fe(OH)3而除去，错误；D项，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，错误。
5.(2019·西宁检测)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
c.NaOH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2Cu＋O2＋2H2SO4===2CuSO4＋2H2O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)3Cu2O＋2AlAl2O3＋6Cu (3)bd (4)4H＋＋O2＋4e－===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，粗铜作阳极，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，O2发生还原反应，因此正极反应式为O2＋4H＋＋4e－===2H2O。
铜的冶炼“两方法”
(1)湿法炼铜：Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu。
(2)高温炼铜：工业上用高温冶炼黄铜矿的方法获得铜(粗铜)：
2CuFeS2＋4O2Cu2S＋3SO2＋2FeO(炉渣)
2Cu2S＋3O22Cu2O＋2SO2
2Cu2O＋Cu2S6Cu＋SO2↑
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作阳极，失电子变为Cu2＋，用纯铜棒作阴极即可得精铜。
考点二 金属材料与金属矿物的开发利用
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。
①熔点：一般比它的各成分金属的低；
②硬度和强度：一般比它的各成分金属的大。
2.常见金属材料
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
(2)几种有色金属材料
铝及铝合金
铜及铜合金
3.金属矿物的开发利用
(1)金属在自然界中的存在
在地壳中除了金、铂等少数极不活泼的金属外，绝大多数金属元素以________________形式存在。
(2)金属冶炼的实质
金属元素只有正价，没有负价，所以金属的冶炼过程就是把金属从其化合物中____________出来的过程。
(3)金属冶炼的方法
①热分解法
如由HgO、Ag2O冶炼Hg、Ag：___________________________________________、
________________________________________________________________________。
②热还原法
a.CO还原Fe3O4：_______________________________________________________；
b.H2还原WO3：_________________________________________________________；
c.C还原ZnO：ZnO＋CZn＋CO↑。
③电解法
工业上用电解法冶炼Na、Mg、Al的化学方程式分别为
________________________________________________________________________、
________________________________________________________________________、
________________________________________________________________________。
答案 (1)化合物 (2)还原 (3)①2HgO2Hg＋O2↑ 2Ag2O4Ag＋O2↑ ②Fe3O4＋4CO3Fe＋4CO2 WO3＋3H2W＋3H2O ③2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑ MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑ 2Al2O34Al＋3O2↑
4.铝热反应实验中的有关问题
实验装置
实验现象
①镁带剧烈燃烧，放出大量的热，并发出耀眼的白光，氧化铁与铝粉在较高温度下发生剧烈的反应；②纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中
实验结论
高温下，铝与氧化铁发生反应，放出大量的热Fe2O3＋2Al2Fe＋Al2O3
原理应用
①制取熔点较高、活动性弱于Al的金属，如铁、铬、锰、钨等；②金属焊接，如野外焊接钢轨等
(1)金属元素的单质只有还原性，其离子只有氧化性( )
(2)金属元素的单质在常温下均为固体( )
(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)金属氧化物与铝粉的混合物都是铝热剂( )
(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( )
(8)电解氯化镁溶液制取金属镁( )
答案 (1)× (2)× (3)× (4)× (5)√ (6)× (7)× (8)×
题组一 金属材料与合金
1.(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 D.18K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。
2.C919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。
3.(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：Si＋2OH－＋H2O===SiO＋2H2↑)( )
样品
A.Al、Mg、Si、Zn B.Al、Fe、Zn、Na
C.Al、Na、Cu、Fe D.Al、Cu、Mg、Si、Mn
答案 D
解析 通过反应①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之后的金属或其他非金属；由反应②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。
题组二 金属冶炼方法的选择
4.(2019·九江质检)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
D.MgCl2(aq)Mg(OH)2MgOMg
答案 B
解析 电解NaCl溶液生成NaOH、H2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。
5.金属铝质轻且有良好的防腐蚀性，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：
2Al＋4BaO3Ba↑＋BaO·Al2O3
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Ba
b.高温有利于BaO分解
c.高温时BaO·Al2O3比Al2O3稳定
d.Ba的沸点比Al的低
答案 (1)GaCl3＋3NH3·H2O===Ga(OH)3↓＋3NH4Cl (2)弱 d
解析 (1)由AlCl3与NH3·H2O的反应可推出化学方程式。(2)依据元素周期律可知Al的金属性弱于Mg，Mg的金属性弱于Ba。应从化学平衡移动的观点分析此反应发生的原因。
有些很活泼的金属也可以用还原法来冶炼，如Na＋KClK↑＋NaCl
2RbCl＋MgMgCl2＋2Rb↑等，
主要运用了化学平衡移动原理，利用K、Rb沸点低，汽化离开反应体系，使化学反应得以向正反应方向进行。
题组三 铝热反应及应用
6.铝热反应的本质是利用铝的还原性，将难熔金属从其氧化物中置换出来，关于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Al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)。
(3)取少量(1)中铝热反应所得的固体混合物，将其溶于足量稀H2SO4，滴加KSCN溶液无明显现象，________(填“能”或“不能”)说明固体混合物中无Fe2O3，理由是______________
_________________________________________________________(用离子方程式说明)。
答案 (1)BD (2)①加少量KClO3，插上镁条并将其点燃 ②铁 (3)不能 Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O、Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋
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Mg条，点燃Mg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。(3)反应后固体混合物中若有Fe2O3，因发生反应：Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O、Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，Fe3＋转化为Fe2＋，加KSCN溶液不会变红。
1.(2016·浙江理综，7)下列说法不正确的是( )
A.储热材料是一类重要的能量存储物质，单位质量的储热材料在发生熔融或结晶时会吸收或释放较大的热量
B.Ge(32号元素)的单晶可以作为光电转换材料用于太阳能电池
C.Ba2＋浓度较高时危害健康，但BaSO4可服入体内，作为造影剂用于X射线检查肠胃道疾病
D.纳米铁粉可以高效地去除被污染水体中的Pb2＋、Cu2＋、Cd2＋、Hg2＋等重金属离子，其本质是纳米铁粉对重金属离子较强的物理吸附
答案 D
解析 A项，储热材料具有在熔融或结晶时会吸收或释放较大热量的特点，正确；B项，Ge是一种优质的光电转换材料，可用于太阳能电池，正确；C项，硫酸钡具有无毒、不溶于水、不溶于酸、不能被X射线透过的特点，可用于造影，正确；D项，纳米铁粉属于单质，能把Cu2＋、Hg2＋等重金属离子置换出来，属于化学变化，错误。
2.(2018·海南，24)铜是人类发现最早并广泛使用的一种金属。回答下列问题：
(1)实验室使用稀硫酸和H2O2溶解铜片，该反应的化学方程式为__________________。
(2)电子工业使用FeCl3溶液刻蚀印刷电路板铜箔，写出该过程的离子方程式_________，
配制的FeCl3溶液应保持________(填“酸性”“碱性”或“中性”)，原因是________________________________________________________________________。
(3)溶液中Cu2＋的浓度可采用碘量法测得：
①2Cu2＋＋5I－===2CuI↓＋I
②I＋2S2O===S4O＋3I－
反应①中的氧化剂为__________。现取20.00 mL含有Cu2＋的溶液，加入足量的KI充分反应后，用0.100 0 mol·L－1的Na2S2O3标准溶液滴定至终点，消耗Na2S2O3溶液25.00 mL，此溶液中Cu2＋的浓度为________ mol·L－1。
答案 (1)Cu＋H2O2＋H2SO4===CuSO4＋2H2O
(2)Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋ 酸性 防止Fe3＋水解生成Fe(OH)3
(3)Cu2＋ 0.125 0
3.(2018·全国卷Ⅱ，26)我国是世界上最早制得和使用金属锌的国家。一种以闪锌矿(ZnS，含有SiO2和少量FeS、CdS、PbS杂质)为原料制备金属锌的流程如图所示：
相关金属离子[c0(Mn＋)＝0.1 mol·L－1]形成氢氧化物沉淀的pH范围如下：
金属离子
Fe3＋
Fe2＋
Zn2＋
Cd2＋
开始沉淀的pH
1.5
6.3
6.2
7.4
沉淀完全的pH
2.8
8.3
8.2
9.4
回答下列问题：
(1)焙烧过程中主要反应的化学方程式为______________________。
(2)滤渣1的主要成分除SiO2外还有________；氧化除杂工序中ZnO的作用是________________________________________________________________________，
若不通入氧气，其后果是______________________________________________。
(3)溶液中的Cd2＋可用锌粉除去，还原除杂工序中反应的离子方程式为_____________。
(4)电解硫酸锌溶液制备单质锌时，阴极的电极反应式为__________________；沉积锌后的电解液可返回________工序继续使用。
答案 (1)2ZnS＋3O22ZnO＋2SO2
(2)PbSO4 调节溶液的pH 无法除去杂质Fe2＋
(3)Cd2＋＋Zn===Cd＋Zn2＋
(4)Zn2＋＋2e－===Zn 溶浸
解析 (1)闪锌矿的主要成分是ZnS，所以高温焙烧过程中主要反应的化学方程式为2ZnS＋3O22ZnO＋2SO2。
(2)闪锌矿焙烧后的主要成分变为ZnO，还存在少量SiO2、Fe2O3、CdO、PbO，加稀H2SO4后，发生一系列化学反应：ZnO＋H2SO4===ZnSO4＋H2O、Fe2O3＋3H2SO4===Fe2(SO4)3＋3H2O、CdO＋H2SO4===CdSO4＋H2O、PbO＋H2SO4===PbSO4＋H2O。其中SiO2和PbSO4不溶于水，以沉淀的形式沉降下来，所以滤渣1的主要成分是SiO2和PbSO4。氧化除杂工序中ZnO的作用是调节溶液的pH在2.8～6.2，使Fe3＋完全转变为Fe(OH)3沉淀；通入O2的目的是使溶液中的Fe2＋转化为Fe3＋，有利于除杂，若不通入O2，无法除去溶液中的杂质Fe2＋。
(3)溶液中的Cd2＋与加入的Zn粉反应而被除去，反应的离子方程式为Zn＋Cd2＋===Zn2＋＋Cd。
(4)电解ZnSO4溶液制备单质Zn时，阴极放电的是Zn2＋和H＋。因为溶液中的Zn2＋浓度较大，所以阴极电极反应式应该是Zn2＋＋2e－===Zn，阳极放电的是OH－，电极反应式是4OH－－4e－===2H2O＋O2↑。沉积锌后的溶液应该是ZnSO4和稀H2SO4，可返回到溶浸工序循环使用。
1.(2018·海淀区一模)平昌冬奥会“北京8分钟”，主创团队用石墨烯制作了－20 ℃能发热4 h的智能服饰；用铝合金管材和碳纤维制作了高2.35 m、重量仅为10 kg的熊猫木偶，向世界展现了新时代的中国形象，下列说法中，不正确的是( )
A.石墨烯是能导热的金属材料
B.铝合金是密度较低的金属材料
C.碳纤维是耐低温的无机非金属材料
D.新型材料种类多、用途广
答案 A
解析 石墨烯是碳的一种单质，属于无机非金属材料，故A错误；铝合金的密度小，硬度小，属于金属材料，故B正确；碳纤维是由有机纤维经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料，属于无机非金属材料，故C正确；人们依据生产生活的需要研制出很多种用途不同的新型材料，如功能新型材料，新的合金材料等，故D正确。
2.(2018·开封模拟)下列说法不正确的是( )
A.镁合金密度虽小，但硬度和强度较大
B.硅酸钠的水溶液俗称“水玻璃”，是一种建筑行业常用的黏合剂
C.海水中含量最高的非金属元素是氯元素
D.铁的化合物应用广泛，如氯化铁和硫酸铁均是优良的净水剂
答案 C
解析 镁合金具有硬度大、耐腐蚀、密度小等方面的特点，故A正确；硅酸钠的水溶液俗称“水玻璃”，硅酸钠溶液具有粘性，是一种建筑行业常用的黏合剂，故B正确；海水的主要成分是水，水中O元素的含量最多，所以海水中含量最高的非金属元素是O元素，故C错误；铁盐电离的铁离子能水解生成氢氧化铁胶体，氢氧化铁胶体能吸附杂质，所以铁盐可以用作净水剂，D正确。
3.(2019·洛阳调研)据《本草纲目》记载：“生熟铜皆有青，即是铜之精华，大者即空绿，以次空青也，铜青则是铜器上绿色者，淘洗用之。”这里的“铜青”是指( )
A.CuO B.Cu2O
C.Cu D.Cu2(OH)2CO3
答案 D
解析 铜在空气中长时间放置，会与空气中的氧气、二氧化碳、水反应生成碱式碳酸铜Cu2(OH)2CO3，发生反应为：2Cu＋O2＋H2O＋CO2===Cu2(OH)2CO3，则这里的“铜青”是指Cu2(OH)2CO3。
4.金属材料在日常生活以及生产中有着广泛的应用。下列关于金属的一些说法不正确的是( )
A.合金的性质与其成分金属的性质不完全相同
B.锈蚀后的铁制品没有回收价值
C.金属冶炼的本质是金属阳离子得到电子变成金属原子
D.越活泼的金属越难冶炼
答案 B
解析 合金的熔点比它的各成分金属的熔点都低，故A正确；锈蚀后的铁制品除去铁锈可以回收利用，保护矿产资源，故B错误；越活泼的金属，其金属阳离子就越难得到电子被还原，越难冶炼，故D正确。
5.(2018·河北高三模拟)铜在自然界多以化合态的形式存在于矿石中。常见的铜矿石有：黄铜矿(CuFeS2)、斑铜矿(Cu5FeS4)、辉铜矿(Cu2S)、孔雀石[CuCO3·Cu(OH)2]。下列说法不正确的是( )
A.可用稀盐酸除去铜器表面的铜绿
B.硫酸铜溶液可用作游泳池的消毒剂
C.工业上常采用电解法制取粗铜
D.在上述几种含铜化合物中，铜的质量分数最高的是Cu2S
答案 C
解析 CuSO4是重金属盐，能使蛋白质变性，B项正确；工业上常用电解法精炼铜，C项不正确。
6.不同的金属在冶炼方法上也有所不同，下列说法正确的是( )
A.钒、铬、锰、铁等难熔金属通常采用铝热法炼制
B.铝及其合金是电气、工业、家庭广泛使用的材料，是因为铝的冶炼方法比较简单
C.由于钠、镁、铝等金属化学性质太活泼，人们通常采用电解熔融状态下的氯化物的方式来获取它们的单质
D.炼铁时加入的焦炭除了提供热量外，还用来制造还原剂一氧化碳
答案 D
解析 A项，铁用CO还原法炼制，错误；B项，是因为Al有良好的性能，才被广泛使用，错误；C项，氯化铝是共价化合物，熔融时不导电，工业上用电解氧化铝的方法制取铝，错误；D项，高炉炼铁中焦炭的作用为与氧气反应产生热量和制造还原剂一氧化碳，正确。
7.氢化亚铜(CuH)是一种难溶物质，用CuSO4溶液和另一种“反应物”在40～50 ℃时反应可生成它。CuH不稳定，易分解；CuH在氯气中能燃烧，跟盐酸反应能产生气体。下列有关推断中错误的是( )
A.这里的“另一种反应物”具有还原性
B.CuH可作氧化剂，还原剂
C.CuH＋Cl2===CuCl＋HCl(燃烧)
D.CuH＋HCl===CuCl＋H2↑(常温)
答案 C
解析 C项中Cl2具有强氧化性，产物应为CuCl2和HCl。
8.(2018·哈尔滨高三质检)利用如图装置做铝热反应实验，下列说法不正确的是( )
A.该反应的化学方程式是2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3
B.该反应会产生高温，发出强光
C.根据铝热反应的原理，可以冶炼某些金属
D.若反应中转移3 mol电子，消耗氧化剂的物质的量是1 mol
答案 D
9.(2018·安徽江淮十校第二次联考)实验探究Cu及其化合物的性质，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，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，产生红色沉淀
答案 C
解析 硫的氧化性较弱，只能将铜氧化为＋1价生成Cu2S，A项错误；铜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，B项错误；CuSO4与NaOH溶液反应生成Cu(OH)2沉淀，过滤、洗涤、灼烧后可得CuO，C项正确；淀粉水解后应先加NaOH溶液至溶液呈碱性，然后加入新制Cu(OH)2悬浊液并加热，才会产生红色沉淀，D项错误。
10.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( )
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
铜制容器可以盛放浓硫酸
Ⅰ对；Ⅱ对；有
C
向硫酸铜溶液中通入少量氨气，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
答案 D
解析 稀盐酸可以与Cu2(OH)2CO3反应，而且稀盐酸不能与Cu反应，Ⅰ、Ⅱ有因果关系，A错误；铜表面不能形成致密的氧化膜，B错误；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，CuSO4可用作消毒剂，但与前者没有因果关系，D正确。
11.(2018·渭南一模)CuSO4是一种重要的化工原料，其有关制备途径如图所示。下列说法正确的是( )
A.途径①所用混酸中H2SO4与HNO3物质的量之比最好为2∶3
B.利用途径③制备16 g硫酸铜，消耗硫酸的物质的量为0.1 mol
C.生成等量的硫酸铜，三个途径中参加反应的硫酸的物质的量：①＝②＝③
D.与途径①③相比，途径②更好地体现了绿色化学思想
答案 D
解析 Cu与混酸反应，硝酸根离子由硝酸提供，氢离子由硝酸和硫酸提供，H2SO4与HNO3物质的量之比最好为3∶2，故A错误；途径③制备硫酸铜，这一过程中消耗硫酸的物质的量为0.2 mol，故B错误；三个途径中①②参加反应的硫酸的物质的量相等，而③生成SO2，消耗更多的硫酸，则①＝②<③，故C错误；途径②无污染性气体产生，更好地体现了绿色化学思想，故D正确。
12.历史上金、银、铜主要是作为货币金属或装饰品被应用。
(1)金、银、铜常被作为钱币流通，从化学角度来看，主要是利用它的________(填选项字母)。
A.硬度适中
B.密度适中
C.在自然界都可得到纯净的单质
D.不活泼性
(2)一位收藏者有一枚表面是黑色，且有少量绿色锈状物的货币，这肯定是________币，黑色物质是________，形成这种物质的化学方程式为______________________________，绿色物质是______________，形成这种物质的化学方程式为______________________________，这枚金属币的真面目为________色。另外一枚是闪闪发光的黄色金属币，它肯定是________币，表面一直未被氧化的原因是______________________________________。
(3)不法分子有时用铜锌合金制成假金币行骗。下列方法中能有效鉴别其真假的是________(填字母)。
A.观察颜色
B.查看图案
C.用手掂量轻重
D.滴一滴硝酸在币的表面，观察现象
答案 (1)D
(2)铜 氧化铜 2Cu＋O2===2CuO
Cu2(OH)2CO3 2Cu＋O2＋CO2＋H2O===Cu2(OH)2CO3 红 金 金不活泼，不易被氧化
(3)D
解析 (1)金、银、铜都属于不活泼金属，易加工，因此，在历史上都曾经用作货币。(2)铜稳定性略微差一些，容易与氧气等物质反应而“生锈”。金的化学性质最不活泼，在空气中更稳定。(3)有些假金币外形逼真，看上去也是“金光闪闪”，密度和真金币差不太多，手不太容易掂出来。假金币中的Zn、Cu均可与硝酸反应产生大量气泡，而Au不与硝酸反应。
13.某铝合金中含有元素镁、铜、硅，为了测定该合金中铝的含量，设计了如下实验，请回答有关问题：
(1)称取样品a g，称量时应该使用的主要仪器的名称是
________________________________________________________________________。
(2)将样品溶解于足量的稀盐酸，过滤。滤液中主要含有______________，滤渣中含有________，溶解、过滤用到的玻璃仪器是______________________________________。
(3)滤液中加过量氢氧化钠溶液、过滤。有关反应的离子方程式是___________________。
(4)步骤(3)的滤液中通入足量二氧化碳气体，过滤。有关反应的离子方程式是__________。
(5)步骤(4)过滤后的滤渣用蒸馏水洗涤数次，烘干并灼烧至恒重，冷却后称量，其质量为b g。有关反应的化学方程式是_________________________________________________________，原样品中铝的质量分数是________。
(6)若步骤(3)中加入氢氧化钠的量不足，则实验结果________(填“偏高”“偏低”或“不影响”，下同)；若步骤(5)中滤渣没有洗涤，则实验结果________；若滤渣灼烧不充分，则实验结果__________。
答案 (1)托盘天平
(2)MgCl2、AlCl3、HCl Cu、Si 烧杯、玻璃棒、普通漏斗
(3)Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓、Al3＋＋4OH－===AlO＋2H2O
(4)AlO＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO
(5)2Al(OH)3Al2O3＋3H2O ×100%
(6)偏低 偏高 偏高
14.工业上以废铜为原料经一系列化学反应可生产氯化亚铜(CuCl)，其工艺流程如下图所示：
试依据如图转化回答下列问题：
(1)工业生产Cl2时，尾气常用石灰乳吸收，而不用烧碱溶液吸收的原因是_____________
________________________________________________________________________。
(2)还原过程中的产物为Na[CuCl2]，试写出该反应的化学方程式： _________________。
制备中当氯化过程完成后必须经还原过程再制得CuCl，为什么不用一步法制得CuCl？(已知Cu2＋＋Cu＋2Cl－===2CuCl↓)______________ ___________________________________。
(3)还原过程中加入少量盐酸的作用是________________，加入NaCl且过量的原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)合成结束后所得产品用酒精淋洗的目的是____________________________________
________________________________________________________________________。
(5)实验室中在CuCl2热溶液中通入SO2气体也可制备白色的CuCl沉淀，试写出该反应的离子方程式：__________________________________________________________________
__________________________________________________________________________。
答案 (1)石灰乳来源丰富，成本低，且反应结束后可得副产品漂白粉
(2)CuCl2＋2NaCl＋Cu===2Na[CuCl2] CuCl沉淀沉积在Cu表面阻碍反应的进行
(3)防止Cu2＋水解 增大NaCl的浓度有利于生成更多的Na[CuCl2]，提高产率
(4)使CuCl尽快干燥，防止被空气氧化
(5)2Cu2＋＋2Cl－＋SO2＋2H2O2CuCl↓＋4H＋＋SO
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
①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____________________________________
________________________________________________________________________。
②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 ①铜锈 2Cu＋O2＋CO2＋H2O===Cu2(OH)2CO3
②2Cu＋O22CuO 2Cu＋SCu2S
2.铜的重要化合物
(1)Cu2(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：Cu2(OH)2CO32CuO＋CO2↑＋H2O，可溶于稀硫酸，离子方程式：Cu2(OH)2CO3＋4H＋===2Cu2＋＋CO2↑＋3H2O。
(2)黑色氧化铜在高温下分解为红色的Cu2O，化学方程式为4CuO2Cu2O＋O2↑。
(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CuSO4·5H2OCuSO4＋5H2O。
(4)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＋2H＋===Cu＋Cu2＋＋H2O。
(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)CuSO4·5H2O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)CuCuSO4硫酸铜溶液CuSO4·5H2O
(2)CuCuO硫酸铜溶液CuSO4·5H2O
(3)
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[Cu2(OH)2CO3]的铜器放入盐酸中浸泡，除去铜绿
答案 D
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；CuCl2水解生成的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，Cu2O与H＋ 发生反应：Cu2O＋2H＋===Cu＋Cu2＋＋H2O。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Cu2O
B.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CuO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、Cu2O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( )
A.Cu2S B.CuS C.FeS2 D.Fe3S4
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(NaOH)＝×20.00×10－3 L×0.1 mol·L－1×＝0.01 mol，所以m(S)＝0.32 g，则m(金属)＝1.60 g－0.32 g＝1.28 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.(2018·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
答案 B
解析 A项，2CuS＋3O22CuO＋2SO2，由方程式可知，1 mol CuS消耗1.5 mol O2，错误；B项，废气中含有SO2，能使酸性高锰酸钾溶液褪色，正确；C项，调节pH时，Fe3＋水解转化为Fe(OH)3而除去，错误；D项，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，错误。
5.(2019·西宁检测)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
c.NaOH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2Cu＋O2＋2H2SO4===2CuSO4＋2H2O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)3Cu2O＋2AlAl2O3＋6Cu (3)bd (4)4H＋＋O2＋4e－===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，粗铜作阳极，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，O2发生还原反应，因此正极反应式为O2＋4H＋＋4e－===2H2O。
铜的冶炼“两方法”
(1)湿法炼铜：Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu。
(2)高温炼铜：工业上用高温冶炼黄铜矿的方法获得铜(粗铜)：
2CuFeS2＋4O2Cu2S＋3SO2＋2FeO(炉渣)
2Cu2S＋3O22Cu2O＋2SO2
2Cu2O＋Cu2S6Cu＋SO2↑
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作阳极，失电子变为Cu2＋，用纯铜棒作阴极即可得精铜。
考点二 金属材料与金属矿物的开发利用
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。
①熔点：一般比它的各成分金属的低；
②硬度和强度：一般比它的各成分金属的大。
2.常见金属材料
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
(2)几种有色金属材料
铝及铝合金
铜及铜合金
3.金属矿物的开发利用
(1)金属在自然界中的存在
在地壳中除了金、铂等少数极不活泼的金属外，绝大多数金属元素以________________形式存在。
(2)金属冶炼的实质
金属元素只有正价，没有负价，所以金属的冶炼过程就是把金属从其化合物中____________出来的过程。
(3)金属冶炼的方法
①热分解法
如由HgO、Ag2O冶炼Hg、Ag：___________________________________________、
________________________________________________________________________。
②热还原法
a.CO还原Fe3O4：_______________________________________________________；
b.H2还原WO3：_________________________________________________________；
c.C还原ZnO：ZnO＋CZn＋CO↑。
③电解法
工业上用电解法冶炼Na、Mg、Al的化学方程式分别为
________________________________________________________________________、
________________________________________________________________________、
________________________________________________________________________。
答案 (1)化合物 (2)还原 (3)①2HgO2Hg＋O2↑ 2Ag2O4Ag＋O2↑ ②Fe3O4＋4CO3Fe＋4CO2 WO3＋3H2W＋3H2O ③2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑ MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑ 2Al2O34Al＋3O2↑
4.铝热反应实验中的有关问题
实验装置
实验现象
①镁带剧烈燃烧，放出大量的热，并发出耀眼的白光，氧化铁与铝粉在较高温度下发生剧烈的反应；②纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中
实验结论
高温下，铝与氧化铁发生反应，放出大量的热Fe2O3＋2Al2Fe＋Al2O3
原理应用
①制取熔点较高、活动性弱于Al的金属，如铁、铬、锰、钨等；②金属焊接，如野外焊接钢轨等
(1)金属元素的单质只有还原性，其离子只有氧化性( )
(2)金属元素的单质在常温下均为固体( )
(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)金属氧化物与铝粉的混合物都是铝热剂( )
(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( )
(8)电解氯化镁溶液制取金属镁( )
答案 (1)× (2)× (3)× (4)× (5)√ (6)× (7)× (8)×
题组一 金属材料与合金
1.(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 D.18K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。
2.C919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。
3.(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：Si＋2OH－＋H2O===SiO＋2H2↑)( )
样品
A.Al、Mg、Si、Zn B.Al、Fe、Zn、Na
C.Al、Na、Cu、Fe D.Al、Cu、Mg、Si、Mn
答案 D
解析 通过反应①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之后的金属或其他非金属；由反应②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。
题组二 金属冶炼方法的选择
4.(2019·九江质检)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
D.MgCl2(aq)Mg(OH)2MgOMg
答案 B
解析 电解NaCl溶液生成NaOH、H2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。
5.金属铝质轻且有良好的防腐蚀性，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：
2Al＋4BaO3Ba↑＋BaO·Al2O3
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Ba
b.高温有利于BaO分解
c.高温时BaO·Al2O3比Al2O3稳定
d.Ba的沸点比Al的低
答案 (1)GaCl3＋3NH3·H2O===Ga(OH)3↓＋3NH4Cl (2)弱 d
解析 (1)由AlCl3与NH3·H2O的反应可推出化学方程式。(2)依据元素周期律可知Al的金属性弱于Mg，Mg的金属性弱于Ba。应从化学平衡移动的观点分析此反应发生的原因。
有些很活泼的金属也可以用还原法来冶炼，如Na＋KClK↑＋NaCl
2RbCl＋MgMgCl2＋2Rb↑等，
主要运用了化学平衡移动原理，利用K、Rb沸点低，汽化离开反应体系，使化学反应得以向正反应方向进行。
题组三 铝热反应及应用
6.铝热反应的本质是利用铝的还原性，将难熔金属从其氧化物中置换出来，关于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Al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)。
(3)取少量(1)中铝热反应所得的固体混合物，将其溶于足量稀H2SO4，滴加KSCN溶液无明显现象，________(填“能”或“不能”)说明固体混合物中无Fe2O3，理由是______________
_________________________________________________________(用离子方程式说明)。
答案 (1)BD (2)①加少量KClO3，插上镁条并将其点燃 ②铁 (3)不能 Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O、Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋
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Mg条，点燃Mg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。(3)反应后固体混合物中若有Fe2O3，因发生反应：Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O、Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，Fe3＋转化为Fe2＋，加KSCN溶液不会变红。
1.(2016·浙江理综，7)下列说法不正确的是( )
A.储热材料是一类重要的能量存储物质，单位质量的储热材料在发生熔融或结晶时会吸收或释放较大的热量
B.Ge(32号元素)的单晶可以作为光电转换材料用于太阳能电池
C.Ba2＋浓度较高时危害健康，但BaSO4可服入体内，作为造影剂用于X射线检查肠胃道疾病
D.纳米铁粉可以高效地去除被污染水体中的Pb2＋、Cu2＋、Cd2＋、Hg2＋等重金属离子，其本质是纳米铁粉对重金属离子较强的物理吸附
答案 D
解析 A项，储热材料具有在熔融或结晶时会吸收或释放较大热量的特点，正确；B项，Ge是一种优质的光电转换材料，可用于太阳能电池，正确；C项，硫酸钡具有无毒、不溶于水、不溶于酸、不能被X射线透过的特点，可用于造影，正确；D项，纳米铁粉属于单质，能把Cu2＋、Hg2＋等重金属离子置换出来，属于化学变化，错误。
2.(2018·海南，24)铜是人类发现最早并广泛使用的一种金属。回答下列问题：
(1)实验室使用稀硫酸和H2O2溶解铜片，该反应的化学方程式为__________________。
(2)电子工业使用FeCl3溶液刻蚀印刷电路板铜箔，写出该过程的离子方程式_________，
配制的FeCl3溶液应保持________(填“酸性”“碱性”或“中性”)，原因是________________________________________________________________________。
(3)溶液中Cu2＋的浓度可采用碘量法测得：
①2Cu2＋＋5I－===2CuI↓＋I
②I＋2S2O===S4O＋3I－
反应①中的氧化剂为__________。现取20.00 mL含有Cu2＋的溶液，加入足量的KI充分反应后，用0.100 0 mol·L－1的Na2S2O3标准溶液滴定至终点，消耗Na2S2O3溶液25.00 mL，此溶液中Cu2＋的浓度为________ mol·L－1。
答案 (1)Cu＋H2O2＋H2SO4===CuSO4＋2H2O
(2)Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋ 酸性 防止Fe3＋水解生成Fe(OH)3
(3)Cu2＋ 0.125 0
3.(2018·全国卷Ⅱ，26)我国是世界上最早制得和使用金属锌的国家。一种以闪锌矿(ZnS，含有SiO2和少量FeS、CdS、PbS杂质)为原料制备金属锌的流程如图所示：
相关金属离子[c0(Mn＋)＝0.1 mol·L－1]形成氢氧化物沉淀的pH范围如下：
金属离子
Fe3＋
Fe2＋
Zn2＋
Cd2＋
开始沉淀的pH
1.5
6.3
6.2
7.4
沉淀完全的pH
2.8
8.3
8.2
9.4
回答下列问题：
(1)焙烧过程中主要反应的化学方程式为______________________。
(2)滤渣1的主要成分除SiO2外还有________；氧化除杂工序中ZnO的作用是________________________________________________________________________，
若不通入氧气，其后果是______________________________________________。
(3)溶液中的Cd2＋可用锌粉除去，还原除杂工序中反应的离子方程式为_____________。
(4)电解硫酸锌溶液制备单质锌时，阴极的电极反应式为__________________；沉积锌后的电解液可返回________工序继续使用。
答案 (1)2ZnS＋3O22ZnO＋2SO2
(2)PbSO4 调节溶液的pH 无法除去杂质Fe2＋
(3)Cd2＋＋Zn===Cd＋Zn2＋
(4)Zn2＋＋2e－===Zn 溶浸
解析 (1)闪锌矿的主要成分是ZnS，所以高温焙烧过程中主要反应的化学方程式为2ZnS＋3O22ZnO＋2SO2。
(2)闪锌矿焙烧后的主要成分变为ZnO，还存在少量SiO2、Fe2O3、CdO、PbO，加稀H2SO4后，发生一系列化学反应：ZnO＋H2SO4===ZnSO4＋H2O、Fe2O3＋3H2SO4===Fe2(SO4)3＋3H2O、CdO＋H2SO4===CdSO4＋H2O、PbO＋H2SO4===PbSO4＋H2O。其中SiO2和PbSO4不溶于水，以沉淀的形式沉降下来，所以滤渣1的主要成分是SiO2和PbSO4。氧化除杂工序中ZnO的作用是调节溶液的pH在2.8～6.2，使Fe3＋完全转变为Fe(OH)3沉淀；通入O2的目的是使溶液中的Fe2＋转化为Fe3＋，有利于除杂，若不通入O2，无法除去溶液中的杂质Fe2＋。
(3)溶液中的Cd2＋与加入的Zn粉反应而被除去，反应的离子方程式为Zn＋Cd2＋===Zn2＋＋Cd。
(4)电解ZnSO4溶液制备单质Zn时，阴极放电的是Zn2＋和H＋。因为溶液中的Zn2＋浓度较大，所以阴极电极反应式应该是Zn2＋＋2e－===Zn，阳极放电的是OH－，电极反应式是4OH－－4e－===2H2O＋O2↑。沉积锌后的溶液应该是ZnSO4和稀H2SO4，可返回到溶浸工序循环使用。
1.(2018·海淀区一模)平昌冬奥会“北京8分钟”，主创团队用石墨烯制作了－20 ℃能发热4 h的智能服饰；用铝合金管材和碳纤维制作了高2.35 m、重量仅为10 kg的熊猫木偶，向世界展现了新时代的中国形象，下列说法中，不正确的是( )
A.石墨烯是能导热的金属材料
B.铝合金是密度较低的金属材料
C.碳纤维是耐低温的无机非金属材料
D.新型材料种类多、用途广
答案 A
解析 石墨烯是碳的一种单质，属于无机非金属材料，故A错误；铝合金的密度小，硬度小，属于金属材料，故B正确；碳纤维是由有机纤维经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料，属于无机非金属材料，故C正确；人们依据生产生活的需要研制出很多种用途不同的新型材料，如功能新型材料，新的合金材料等，故D正确。
2.(2018·开封模拟)下列说法不正确的是( )
A.镁合金密度虽小，但硬度和强度较大
B.硅酸钠的水溶液俗称“水玻璃”，是一种建筑行业常用的黏合剂
C.海水中含量最高的非金属元素是氯元素
D.铁的化合物应用广泛，如氯化铁和硫酸铁均是优良的净水剂
答案 C
解析 镁合金具有硬度大、耐腐蚀、密度小等方面的特点，故A正确；硅酸钠的水溶液俗称“水玻璃”，硅酸钠溶液具有粘性，是一种建筑行业常用的黏合剂，故B正确；海水的主要成分是水，水中O元素的含量最多，所以海水中含量最高的非金属元素是O元素，故C错误；铁盐电离的铁离子能水解生成氢氧化铁胶体，氢氧化铁胶体能吸附杂质，所以铁盐可以用作净水剂，D正确。
3.(2019·洛阳调研)据《本草纲目》记载：“生熟铜皆有青，即是铜之精华，大者即空绿，以次空青也，铜青则是铜器上绿色者，淘洗用之。”这里的“铜青”是指( )
A.CuO B.Cu2O
C.Cu D.Cu2(OH)2CO3
答案 D
解析 铜在空气中长时间放置，会与空气中的氧气、二氧化碳、水反应生成碱式碳酸铜Cu2(OH)2CO3，发生反应为：2Cu＋O2＋H2O＋CO2===Cu2(OH)2CO3，则这里的“铜青”是指Cu2(OH)2CO3。
4.金属材料在日常生活以及生产中有着广泛的应用。下列关于金属的一些说法不正确的是( )
A.合金的性质与其成分金属的性质不完全相同
B.锈蚀后的铁制品没有回收价值
C.金属冶炼的本质是金属阳离子得到电子变成金属原子
D.越活泼的金属越难冶炼
答案 B
解析 合金的熔点比它的各成分金属的熔点都低，故A正确；锈蚀后的铁制品除去铁锈可以回收利用，保护矿产资源，故B错误；越活泼的金属，其金属阳离子就越难得到电子被还原，越难冶炼，故D正确。
5.(2018·河北高三模拟)铜在自然界多以化合态的形式存在于矿石中。常见的铜矿石有：黄铜矿(CuFeS2)、斑铜矿(Cu5FeS4)、辉铜矿(Cu2S)、孔雀石[CuCO3·Cu(OH)2]。下列说法不正确的是( )
A.可用稀盐酸除去铜器表面的铜绿
B.硫酸铜溶液可用作游泳池的消毒剂
C.工业上常采用电解法制取粗铜
D.在上述几种含铜化合物中，铜的质量分数最高的是Cu2S
答案 C
解析 CuSO4是重金属盐，能使蛋白质变性，B项正确；工业上常用电解法精炼铜，C项不正确。
6.不同的金属在冶炼方法上也有所不同，下列说法正确的是( )
A.钒、铬、锰、铁等难熔金属通常采用铝热法炼制
B.铝及其合金是电气、工业、家庭广泛使用的材料，是因为铝的冶炼方法比较简单
C.由于钠、镁、铝等金属化学性质太活泼，人们通常采用电解熔融状态下的氯化物的方式来获取它们的单质
D.炼铁时加入的焦炭除了提供热量外，还用来制造还原剂一氧化碳
答案 D
解析 A项，铁用CO还原法炼制，错误；B项，是因为Al有良好的性能，才被广泛使用，错误；C项，氯化铝是共价化合物，熔融时不导电，工业上用电解氧化铝的方法制取铝，错误；D项，高炉炼铁中焦炭的作用为与氧气反应产生热量和制造还原剂一氧化碳，正确。
7.氢化亚铜(CuH)是一种难溶物质，用CuSO4溶液和另一种“反应物”在40～50 ℃时反应可生成它。CuH不稳定，易分解；CuH在氯气中能燃烧，跟盐酸反应能产生气体。下列有关推断中错误的是( )
A.这里的“另一种反应物”具有还原性
B.CuH可作氧化剂，还原剂
C.CuH＋Cl2===CuCl＋HCl(燃烧)
D.CuH＋HCl===CuCl＋H2↑(常温)
答案 C
解析 C项中Cl2具有强氧化性，产物应为CuCl2和HCl。
8.(2018·哈尔滨高三质检)利用如图装置做铝热反应实验，下列说法不正确的是( )
A.该反应的化学方程式是2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3
B.该反应会产生高温，发出强光
C.根据铝热反应的原理，可以冶炼某些金属
D.若反应中转移3 mol电子，消耗氧化剂的物质的量是1 mol
答案 D
9.(2018·安徽江淮十校第二次联考)实验探究Cu及其化合物的性质，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，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，产生红色沉淀
答案 C
解析 硫的氧化性较弱，只能将铜氧化为＋1价生成Cu2S，A项错误；铜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，B项错误；CuSO4与NaOH溶液反应生成Cu(OH)2沉淀，过滤、洗涤、灼烧后可得CuO，C项正确；淀粉水解后应先加NaOH溶液至溶液呈碱性，然后加入新制Cu(OH)2悬浊液并加热，才会产生红色沉淀，D项错误。
10.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( )
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
铜制容器可以盛放浓硫酸
Ⅰ对；Ⅱ对；有
C
向硫酸铜溶液中通入少量氨气，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
答案 D
解析 稀盐酸可以与Cu2(OH)2CO3反应，而且稀盐酸不能与Cu反应，Ⅰ、Ⅱ有因果关系，A错误；铜表面不能形成致密的氧化膜，B错误；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，CuSO4可用作消毒剂，但与前者没有因果关系，D正确。
11.(2018·渭南一模)CuSO4是一种重要的化工原料，其有关制备途径如图所示。下列说法正确的是( )
A.途径①所用混酸中H2SO4与HNO3物质的量之比最好为2∶3
B.利用途径③制备16 g硫酸铜，消耗硫酸的物质的量为0.1 mol
C.生成等量的硫酸铜，三个途径中参加反应的硫酸的物质的量：①＝②＝③
D.与途径①③相比，途径②更好地体现了绿色化学思想
答案 D
解析 Cu与混酸反应，硝酸根离子由硝酸提供，氢离子由硝酸和硫酸提供，H2SO4与HNO3物质的量之比最好为3∶2，故A错误；途径③制备硫酸铜，这一过程中消耗硫酸的物质的量为0.2 mol，故B错误；三个途径中①②参加反应的硫酸的物质的量相等，而③生成SO2，消耗更多的硫酸，则①＝②<③，故C错误；途径②无污染性气体产生，更好地体现了绿色化学思想，故D正确。
12.历史上金、银、铜主要是作为货币金属或装饰品被应用。
(1)金、银、铜常被作为钱币流通，从化学角度来看，主要是利用它的________(填选项字母)。
A.硬度适中
B.密度适中
C.在自然界都可得到纯净的单质
D.不活泼性
(2)一位收藏者有一枚表面是黑色，且有少量绿色锈状物的货币，这肯定是________币，黑色物质是________，形成这种物质的化学方程式为______________________________，绿色物质是______________，形成这种物质的化学方程式为______________________________，这枚金属币的真面目为________色。另外一枚是闪闪发光的黄色金属币，它肯定是________币，表面一直未被氧化的原因是______________________________________。
(3)不法分子有时用铜锌合金制成假金币行骗。下列方法中能有效鉴别其真假的是________(填字母)。
A.观察颜色
B.查看图案
C.用手掂量轻重
D.滴一滴硝酸在币的表面，观察现象
答案 (1)D
(2)铜 氧化铜 2Cu＋O2===2CuO
Cu2(OH)2CO3 2Cu＋O2＋CO2＋H2O===Cu2(OH)2CO3 红 金 金不活泼，不易被氧化
(3)D
解析 (1)金、银、铜都属于不活泼金属，易加工，因此，在历史上都曾经用作货币。(2)铜稳定性略微差一些，容易与氧气等物质反应而“生锈”。金的化学性质最不活泼，在空气中更稳定。(3)有些假金币外形逼真，看上去也是“金光闪闪”，密度和真金币差不太多，手不太容易掂出来。假金币中的Zn、Cu均可与硝酸反应产生大量气泡，而Au不与硝酸反应。
13.某铝合金中含有元素镁、铜、硅，为了测定该合金中铝的含量，设计了如下实验，请回答有关问题：
(1)称取样品a g，称量时应该使用的主要仪器的名称是
________________________________________________________________________。
(2)将样品溶解于足量的稀盐酸，过滤。滤液中主要含有______________，滤渣中含有________，溶解、过滤用到的玻璃仪器是______________________________________。
(3)滤液中加过量氢氧化钠溶液、过滤。有关反应的离子方程式是___________________。
(4)步骤(3)的滤液中通入足量二氧化碳气体，过滤。有关反应的离子方程式是__________。
(5)步骤(4)过滤后的滤渣用蒸馏水洗涤数次，烘干并灼烧至恒重，冷却后称量，其质量为b g。有关反应的化学方程式是_________________________________________________________，原样品中铝的质量分数是________。
(6)若步骤(3)中加入氢氧化钠的量不足，则实验结果________(填“偏高”“偏低”或“不影响”，下同)；若步骤(5)中滤渣没有洗涤，则实验结果________；若滤渣灼烧不充分，则实验结果__________。
答案 (1)托盘天平
(2)MgCl2、AlCl3、HCl Cu、Si 烧杯、玻璃棒、普通漏斗
(3)Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓、Al3＋＋4OH－===AlO＋2H2O
(4)AlO＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO
(5)2Al(OH)3Al2O3＋3H2O ×100%
(6)偏低 偏高 偏高
14.工业上以废铜为原料经一系列化学反应可生产氯化亚铜(CuCl)，其工艺流程如下图所示：
试依据如图转化回答下列问题：
(1)工业生产Cl2时，尾气常用石灰乳吸收，而不用烧碱溶液吸收的原因是_____________
________________________________________________________________________。
(2)还原过程中的产物为Na[CuCl2]，试写出该反应的化学方程式： _________________。
制备中当氯化过程完成后必须经还原过程再制得CuCl，为什么不用一步法制得CuCl？(已知Cu2＋＋Cu＋2Cl－===2CuCl↓)______________ ___________________________________。
(3)还原过程中加入少量盐酸的作用是________________，加入NaCl且过量的原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)合成结束后所得产品用酒精淋洗的目的是____________________________________
________________________________________________________________________。
(5)实验室中在CuCl2热溶液中通入SO2气体也可制备白色的CuCl沉淀，试写出该反应的离子方程式：__________________________________________________________________
__________________________________________________________________________。
答案 (1)石灰乳来源丰富，成本低，且反应结束后可得副产品漂白粉
(2)CuCl2＋2NaCl＋Cu===2Na[CuCl2] CuCl沉淀沉积在Cu表面阻碍反应的进行
(3)防止Cu2＋水解 增大NaCl的浓度有利于生成更多的Na[CuCl2]，提高产率
(4)使CuCl尽快干燥，防止被空气氧化
(5)2Cu2＋＋2Cl－＋SO2＋2H2O2CuCl↓＋4H＋＋SO
相关资料
更多
