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1、第4节 金属材料及金属矿物的开发利用一、选择题1中国银行发行的中国航天普通纪念币，面额为10元，直径为27毫米，材质为双色铜合金。下列关于合金的叙述不正确的是()A铜合金和单质铜一样，具有良好的导电性、导热性和延展性B铜合金的硬度比单质铜大C铜合金的熔点比单质铜低D该纪念币能完全溶解于稀硫酸中解析：选D。合金有别于成分金属的特性是熔点低、硬度大，共性是具有金属的物理通性，但是化学性质没有改变，故D项错误。2在冶金工业上，下列均不能用化学还原剂制得的一组金属是()ANa、Mg、Al BNa、K、Zn、FeCZn、Fe、Cu、AgDMg、Al、Zn、Fe解析：选A。Na、Mg、Al的冶炼方法为电解
2、法；Zn、Fe、Cu的冶炼方法为化学还原剂还原法；Ag的冶炼方法为热分解法，故选A项。3明代天工开物记载“火法”冶炼锌：“炉甘石十斤，装载入一泥罐内然后逐层用煤炭饼垫盛，其底铺薪，发火煅红冷淀，毁罐取出即倭铅也”(注：炉甘石的主要成分为碳酸锌，泥罐中掺有煤炭)。下列说法不正确的是()A倭铅是指金属锌和铅的混合物B煤炭中起作用的主要成分是CC冶炼Zn的化学方程式：ZnCO32CZn3COD该冶炼锌的方法属于热还原法解析：选A。由题意可知，倭铅是指金属锌，不是混合物，故A错误；煤炭的主要成分是碳，反应中碳作还原剂，故B、C、D均正确。4(2018泉州模拟)下列几种关于金属冶炼方法的叙述中，正确的是
3、()A蒸发海水制成饱和食盐水，将其电解可制得金属钠B炼铁高炉中，利用焦炭作为还原铁矿石的还原剂C高炉炼铁能得到纯铁D铝热法能够使氧化铁跟铝在高温条件下炼出铁来解析：选D。电解食盐水得到的是NaOH，得不到Na；炼铁高炉中利用焦炭与空气反应生成的CO作为还原铁矿石的还原剂；高炉炼铁得到的是含碳等元素的生铁。5下列说法中正确的是()ACuCuOCu(OH)2每步转化均能通过一步反应实现B铝合金是一种混合物，它比纯铝的熔点高C金属铜放置在潮湿的空气中会被锈蚀，生成绿色的铜锈碱式碳酸铜D金属铝、铁、铜都有一定的抗腐蚀性能，其抗腐蚀的原因都是表面形成氧化物薄膜，阻止反应的进一步进行解析：选C。A选项，C
4、uOCu(OH)2不能通过一步实现，错误；B选项，铝合金比纯铝的熔点低，错误；D选项，铁、铜表面不能形成致密的氧化膜，错误。6钓鱼岛群岛的东海海域及部分太平洋海域探明为海底热水矿床。海底热水矿床是沉积着由岩浆热气从地底喷出的金、铜、锌、稀有金属等区域。下列说法正确的是()A金不溶于任何溶液B铜、锌在潮湿的空气中均能被氧化成对应的氧化物C铜锌合金的熔点低于铜或锌的熔点DCu的质子数和中子数之差为34解析：选C。金能够溶于王水，A项错误；铜在潮湿的空气中被腐蚀生成铜绿，主要成分是Cu2(OH)2CO3，B项错误；合金的熔点一般比成分金属的都低，C项正确；Cu的质子数和中子数之差为(6329)295
5、，D项错误。7已知酸性条件下有反应：2Cu=Cu2Cu。氢气还原氧化铜实验由于反应温度不同，可能产生Cu或Cu2O，两者都是红色固体。某同学对某次氢气还原氧化铜的红色固体产物做了如下实验，实验操作和实验现象列表如下：加入试剂稀硫酸浓硫酸并加热稀硝酸浓硝酸实验现象红色固体不反应无色气体无色气体、蓝色溶液红棕色气体、蓝色溶液由此推出本次氢气还原氧化铜实验的产物()A是Cu B是Cu2OC一定有Cu，可能有Cu2O D一定有Cu2O，可能有Cu解析：选A。由题目提供的信息可知Cu2O在酸性条件下发生反应生成Cu和Cu2，而向该红色固体中加入稀硫酸后红色固体不反应，故该红色固体中不存在Cu2O，全部为
6、Cu。8如图所示的反应均是在高温或引燃条件下进行，选项中的物质表示A和B，不合理的是()ACO2、MgBMgO、AlCFe2O3、AlDCuO、H2 解析：选B。A项，Mg高温下与CO2反应生成C和MgO，C、Mg与足量氧气引燃分别能生成CO2与MgO，故A项正确；B项，Al的还原性比Mg弱，故不能置换出Mg，故B项错误；C项，Al与Fe2O3高温下反应生成Al2O3与Fe，Fe与氧气在高温加热条件下生成Fe2O3，故C项正确；D项，H2还原CuO生成H2O与Cu，H2、Cu与氧气引燃反应分别生成H2O和CuO，故D项正确。9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
7、中不正确的是()A合金的熔点比其成分金属低，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气体全为NOC操作是过滤，操作是洗涤，操作应是烘干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解析：选D。实验中过滤、洗涤、烘干得到的W g沉淀是AgCl，根据“银”质量守恒，可确定合金中Ag的质量分数，而合金与硝酸反应生成的气体不一定全是NO(有可能含有NO2，NO2能溶于水生成NO)，故用排水法收集的气体体积不能用于计算Cu、Ag的质量分数。10CuSO4是一种重要的化工原料，有关制备途径及性质如图所示。下列说法错误的是() A途径所用混酸中H2SO4与HNO3物质的量
8、之比最好为32B相对于途径、，途径更好地体现了绿色化学思想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：D利用途径制备16 g硫酸铜，被还原的硫酸的物质的量为0.1 mol解析：选D。三种途径制得CuSO4的原理为3Cu3H2SO42HNO3=3CuSO42NO4H2O；2CuO22CuO，CuOH2SO4=CuSO4H2O；Cu2H2SO4(浓)CuSO4SO22H2O。A项，根据途径的总方程式可得n(H2SO4)n(HNO3)32最好；B项，途径产生NO，途径产生SO2，均有污染；C项，生产1 mol CuSO4消耗H2SO4的量：途径为1 mol，途径为1 mol，途径为2 m
9、ol；D项，途径中H2SO4没有发生化合价变化，不被还原。二、非选择题11冶炼金属常用以下几种方法：热分解法以活泼金属Na、Mg等作还原剂 以C、CO或H2作还原剂电解法利用铝热反应原理还原下列金属各采用哪种方法还原最佳(用序号填写下列空白)。(1)Fe、Zn、Cu等中等活泼金属_。(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、W等高熔点金属_。答案：(1)(2)(3)(4)12铜器久置，表面会生成一层绿色固体，为了解铜在空气中的腐蚀情况，某化学兴趣小组收集家中铜器表面的绿色固体进行探究。查阅相关资料后，猜想该绿色物质可能是铜的碳酸盐。对试管
10、内的绿色固体进行加热，至完全分解，观察到A装置中绿色固体逐渐变成黑色，B装置中无水硫酸铜变成蓝色，C装置中澄清石灰水变浑浊。取少量加热后生成的黑色固体于试管中，加入稀硫酸，观察到黑色固体逐渐溶解，溶液变成蓝色。取少量上述蓝色溶液于试管中，浸入一根洁净的铁丝，观察到铁丝表面有红色物质析出。请回答下列问题：(1)绿色固体中含有的元素是_(填元素符号)。(2)加热后试管中剩余的黑色物质是_。(3)假设该绿色物质是一种纯净物，则其化学式可能是_，加热分解的化学方程式为_。(4)上述实验步骤中反应的离子方程式为_。(5)实验装置最后的干燥管的作用是_。(6)如果将B、C两装置对调，能否达到实验目的？_，
11、为什么？_。解析：无水硫酸铜变蓝，说明有H2O生成，澄清石灰水变浑浊，说明有CO2生成，所以绿色固体中含有H、C、O；由可知黑色固体为CuO。答案：(1)Cu、H、O、C(2)CuO(3)Cu2(OH)2CO3Cu2(OH)2CO32CuOH2OCO2(4)FeCu2=CuFe2(5)防止空气中的CO2进入C装置(6)不能对调后无法说明反应中有水生成13某课外研究小组，用含有较多杂质的铜粉，通过不同的化学反应精制CuO，其设计的实验过程为(1)杂铜经灼烧后得到的产物是氧化铜及少量铜的混合物，灼烧后含有少量铜的可能原因是_。A灼烧过程中部分氧化铜被还原 B灼烧不充分铜未被完全氧化C氧化铜在加热过
12、程中分解生成铜 D该条件下铜无法被氧气氧化(2)由粗制氧化铜通过两种途径制取纯净CuO，与途径相比，途径有明显的两个优点：_。(3)有同学指出，由CuSO4溶液到生成CuO少了一个环节，即应先生成Cu(OH)2沉淀，过滤洗涤后再加热分解Cu(OH)2得CuO。以下说法不可能成为减少该环节的理由的是_。ACuO比Cu(OH)2颗粒粗大，更易于过滤从溶液中分离BCu(OH)2分解温度较低，加热其浊液即可使其分解C干态下分解Cu(OH)2，温度难以控制，可能因温度过高导致CuO进一步分解生成Cu2OD过滤分离出的CuO不需洗涤就已非常纯净解析：(1)灼烧后含有少量铜，其原因可能是灼烧不充分，铜未被完
13、全氧化，也可能是灼烧过程中部分氧化铜被还原。(2)根据途径的反应方程式：Cu2H2SO4(浓)CuSO4SO22H2O和途径的反应方程式：2CuO22H2SO42CuSO42H2O，可以看出途径的优点是产生等量的CuSO4，比途径消耗硫酸少；途径不产生污染大气的SO2气体。(3)显然过滤得到的不溶物不经洗涤是不会纯净的，故D项错误。答案：(1)AB(2)耗酸少；无污染性气体SO2产生(3)D14(2018潍坊模拟)铜及其化合物在生产生活中有广泛应用，铜在化合物中的常见化合价有1、2。已知Cu2O与稀硫酸反应，溶液呈蓝色。(1)工业上可用Cu2SO22CuSO2反应制取粗铜，该反应中_元素被还原。(2)将少量铜丝放入适量的稀硫酸中，温度控制在 50 ，加入H2O2溶液，一段时间后，升温到60 ，再反应一段时间后可制得硫酸铜，该反应的离子方程式为_。温度控制在5060 的原因除了加快反应速率外，还有_。在CuSO4溶液中加入一定量的Na2SO3和NaCl溶液加热，生成CuCl沉淀，写出生成CuCl的离子方程式：_
