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1、第四单元 铜的获取及应用一、选择题1出土的锡青铜(铜锡合金)文物常有 Cu2(OH)3Cl 覆盖在其表面。下列说法不正确的是( )A锡青铜的熔点比纯铜低B在自然环境中,锡青铜中的锡可对铜起保护作用C锡青铜文物在潮湿环境中的腐蚀比干燥环境中快D生成 Cu2(OH)3Cl 覆盖物是电化学腐蚀过程,但不是化学反应过程解析 锡青铜是合金,合金的熔点比任何一种纯金属的熔点低,一般合金的硬度比任何一种纯金属的硬度大,可判断 A 对;由于锡比铜活泼,故在发生电化学腐蚀时,锡失电子保护铜,B 正确;潮湿的环境将会加快金属的腐蚀,C 正确;电化学腐蚀过程实质是金属失去电子生成金属阳离子,有电子的转移,属于化学反
2、应过程,D 错。答案 D2合金比纯金属制成的金属材料的优点是 ( )合金的硬度一般比它的各成分金属的大 一般地,合金的熔点比它的各成分金属的更低 改变原料的配比、改变生成合金的条件,得到有不同性能的合金 合金比纯金属的导电性更强 合金比纯金属的应用范围更广泛A BC D解析 合金的机械性能比各成分金属的大,故正确;根据教材知识,是正确的;合金的电阻率比纯金属要大,故是错误的;合金由于性能好而应用更广泛,是正确的。答案 A3自然界地表层原生铜的硫化物经氧化、淋滤作用后变成 CuSO4溶液,向地下深层渗透,遇到难溶的 ZnS 或 PbS,慢慢转变为铜蓝(CuS)。下列分析正确的是 ( )ACuS
3、的溶解度大于 PbS 的溶解度B原生铜的硫化物具有还原性,而铜蓝没有还原性CCuSO4与 ZnS 反应的离子方程式是 Cu2S2=CuSD整个过程涉及的反应类型有氧化还原反应和复分解反应解析 CuSO4与 PbS 反应可以生成 CuS,所以 CuS 的溶解度小于 PbS 的,A 错误;硫化物中硫的化合价为2,均具有还原性,B 错误;ZnS 难溶于水,不能写成离子形式,C错误;铜的硫化物首先被氧化成 CuSO4,然后硫酸铜与 ZnS、PbS 发生复分解反应生成更难溶的 CuS,D 正确。答案 D4氢化亚铜(CuH)是一难溶物质,用 CuSO4溶液和另一种“反应物”在 40 50 时反应可生成它。
4、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BCuH 可作氧化剂、还原剂CCuHCl2CuClHCl(燃烧)DCuHHClCuClH2(常温)解析 C 项中 Cl2具有强氧化性,产物应为 CuCl2和 HCl。答案 C56.4 g 铜跟 60 mL 8 molL1的硝酸充分反应,硝酸的还原产物有 NO、NO2。铜完全溶解后,测得溶液中 H的物质的量为n mol,此时溶液中所含 NO的物质的量为 ( ) 3A(n0.2)mol B(n0.4)molC0.28 mol D0.31 mol解析 当铜完全溶解后,
5、此时溶液中含有硝酸铜和剩余的硝酸,所以溶液中n(NO) 3n(H)2n(Cu2)n mol20.1 mol(n0.2)mol。答案 A6用一定量的铁与足量的稀 H2SO4及足量的 CuO 制成单质铜,有人设计以下两种方案:若按实验原则进行操作,则两者制得单质铜的量的比较中,正确的是 ( )A多 B多 C相等 D无法判断解析 中在 H2还原 CuO 之前应先通入一段时间的 H2,故中制得的单质铜较多。答案 B7钛和钛的合金被誉为“21 世纪最有发展前景的金属材料” ,它们具有很多优良的性能,如熔点高、密度小、可塑性好、易于加工、耐腐蚀等,尤其是钛合金与人体器官具有很好的“生物相容性” 。根据它们
6、的主要性能,下列用途不切合实际的是 ( )A用来做保险丝B用于制造航天飞机C用来制造人造骨D用于家庭装修,做钛合金装饰门解析 由于钛和钛的合金密度小、可塑性好,因此可用于航天领域,B 正确;由于钛和钛合金与人体器官具有很好的“生物相容性” ,可与人体的组织相容,不引起排异反应,因此可以用来制造人造骨,C 正确;由于其密度小、可塑性好、易于加工,因此可用于家庭装修,做钛合金装饰门,D 正确;只有 A 错误,由于其熔点高,不适合做保险丝。答案 A8某合金(仅含铜、铁)中铜和铁的物质的量之和为y mol,其中 Cu 的物质的量分数为a,将其全部投入 50 mL b molL1的硝酸溶液中,加热使其充
7、分反应(假设 NO 是唯一的还原产物)。下列说法正确的是 ( )A若金属有剩余,在溶液中再滴入硫酸后,金属又开始溶解B若金属全部溶解,则溶液中一定含有 Fe3C若金属全部溶解,且产生 336 mL 气体(标准状况),则b0.3D当溶液中金属离子只有 Fe3、Cu2时,则a与b的关系为:b80y(1a 3)解析 A 项中铁铜合金与硝酸反应除生成 NO 外,还要生成相应的硝酸铁、硝酸铜等盐,即溶液中存在 NO,当在其中加入 H2SO4时,H和 NO可继续氧化剩余的金属,A 正 3 3确;B 项中,因 Fe3也可以氧化 Cu 而被还原为 Fe2,因此当金属全部溶解时也可能只有 Fe2、Cu2,B 错
8、;C 项中,因没有告诉溶液中所含的铁离子是 Fe2、Fe3,还是两者都有,故无法计算b;D 项中,根据题设条件,n(Cu)ay,n(Fe)(1a)y,所以当溶液中只有 Cu2和 Fe3时它们对应的n(NO)2ay3(1a)y(3a)y,因此根据硝酸 3中的 N 守恒,硝酸的浓度b至少应等于80y,故 D 错。3ay3ay3mol50 103L(1a 3)答案 A二、非选择题90.80 g CuSO45H2O 样品受热脱水过程的热重曲线(样品质量随温度变化的曲线)如下图所示。请回答下列问题:(1)试确定 200 时固体物质的化学式_ (要求写出推断过程);(2)取 270 所得样品,于 570
9、灼烧得到的主要产物是黑色粉末和一种氧化性气体,该反应的化学方程式为_。把该黑色粉末溶解于稀硫酸中,经浓缩、冷却,有晶体析出,该晶体的化学式为_,其存在的最高温度是_;(3)上述氧化性气体与水反应生成一种化合物,该化合物的浓溶液与 Cu 在加热时发生反应的化学方程式为_;(4)在 0.10 molL1硫酸铜溶液中加入氢氧化钠稀溶液充分搅拌,有浅蓝色氢氧化铜沉淀生成,当溶液的 pH8 时,c(Cu2)_molL1(KspCu(OH)22.21020)。若在0.1 molL1硫酸铜溶液中通入过量 H2S 气体,使 Cu2完全沉淀为 CuS,此时溶液中的H浓度是_molL1。解析 该题考查铜及其化合物
10、的性质及其相关化学方程式的书写。(1)由图像可知:200 时,0.80 g CuSO45H2O 分解后剩余固体为 0.57 g,可分析出结晶水未完全失去。由 CuSO45H2OCuSO4(5n)H2OnH2O 可求出n等于=4。(2)由图像可看出 270 时固体质量为 0.51 g,经过计算分析该固体为 CuSO4,当加热到 102 时 CuSO45H2O 质量减少,说明该温度时晶体已开始分解,其存在的最高温度是 102 。(4)由 pH8 知c(OH) molL1106 molL1,再根据KspCu(OH)21014 1082.21020c(Cu2)c2(OH)可求出c(Cu2);H2SCu
11、SO4=CuSH2SO4,由题给数据可求出c(H)0.2 molL1。答案 (1)CuSO45H2OCuSO4(5n)H2OnH2O=250 18n0.80 g 0.80 g0.57 g0.23 gn4200 时该固体物质的化学式为 CuSO4H2O(2)CuSO4CuOSO3CuSO45H2O 102 (3)2H2SO4(浓)CuCuSO4SO22H2O=(4)2.2108 0.210物质 AG 有下图所示转化关系(部分反应物、生成物没有列出)。其中 A 为某金属矿的主要成分,经过一系列反应可得到 B 和 C。单质 C 可与 E 的浓溶液发生反应,G 为红色沉淀。请回答下列问题:(1)写出下
12、列物质的化学式:B_、E_、G_;(2)利用电解可提纯 C 物质,在该电解反应中阳极物质是_,阴极物质是_,电解质溶液是_;(3)反应的化学方程式是_。解析 (1)由 G 为红色沉淀及 F 转化为 G 的条件可知,G 为 Cu2O,则 C 为 Cu,E 为浓硫酸或者硝酸,结合题中所给的信息可知,矿物 A 应为 Cu2S,则 B 为 SO2,D 为 SO3,E 为浓硫酸而不是硝酸,F 为 CuSO4。(2)用电解法提纯金属铜的方法是将粗铜作为电解池的阳极,精铜作为电解池的阴极,一般用 CuSO4溶液作电解质溶液。(3)反应的化学方程式:Cu2H2SO4(浓)CuSO4SO22H2O。=答案 (1
13、)SO2 H2SO4 Cu2O(2)粗铜 精铜 CuSO4溶液(3)Cu2H2SO4(浓)CuSO4SO22H2O=11铜合金是人类使用最早的金属材料,铜在化合物中的常见化合价为1、2。已知 Cu2O与稀硫酸反应,溶液呈蓝色。现向 Cu、Cu2O 和 CuO 组成的混合物中,加入 1 L 0.6 molL1 HNO3溶液恰好使混合物溶解,同时收集到 2 240 mL NO 气体(标准状况)。请回答下列问题:(1)写出 Cu2O 跟稀硝酸反应的离子方程式_。(2)若将上述混合物用足量的 H2加热还原,所得到固体的质量为_。(3)若混合物中含 0.1 mol Cu,将该混合物与稀硫酸充分反应,至少
14、消耗 H2SO4的物质的为_。解析 (1)Cu2O 被稀 HNO3氧化为 Cu2,NO被还原为 NO,同时生成 H2O,其反应的离 3子方程式为:3Cu2O14H2NO=6Cu22NO7H2O。 3(2)Cu、Cu2O、CuO 与 0.6 mol HNO3恰好完全反应时生成 Cu(NO3)2、NO 和 H2O,根据N 原子守恒可知:nCu(NO3)20.25 mol,混合物中所含的 Cu 元素共有 0.25 mol,用0.6 mol0.1 mol 2H2还原 Cu、Cu2O、CuO 混合物后应得到 0.25 mol Cu,其质量为 16 g。(3)根据 3Cu2NO,3Cu2O2NO,n(Cu)0.1 mol,n(NO)0.1 mol,可得混合物中 Cu2O为 0.05 mol,故 CuO 为 0.05 mol。混合物中,0.1 mol Cu 不与稀 H2SO4反应,0.