铜及其化合物 金属材料.docx

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铜及其化合物金属材料

配餐作业（九）　铜及其化合物　金属材料

1．（2018·豫北豫南联考）《天工开物》中记载：

凡铜供世用，出山与出炉只有赤铜。

以炉甘石或倭铅参合，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

解析　合金的熔点低于其组成成分金属的熔点。

青铜是铜锡合金，熔点比铜低，故A项错误；黄铜是铜锌合金，熔点比铜低，故B项错误；赤铜是纯度较高的铜，熔点比合金高，故C项正确；白铜是铜镍合金，熔点比铜低，故D项错误。

答案　C

2．（2018·大连二十四中考试）人们习惯上把金、银、铜、铁、锡五种金属统称为“五金”。

在“五金”顺序中，把一种金属的位置向后移一位，正好符合某化学规律。

这种金属和该化学规律是（　　）

A．铁、金属活动性顺序表

B．金、质量守恒定律

C．银、元素周期律

D．铜、金属密度顺序表

解析　将铁移到锡后，金、银、铜、锡、铁的金属活动性逐渐增强，A项正确。

答案　A

3．下列化学反应在冶金工业中没有得到广泛应用的是（　　）

A．MgCl2（熔融）

Mg＋Cl2↑

B．Al2O3＋3C

2Al＋3CO↑

C．Fe2O3＋3CO

2Fe＋3CO2

D．HgS＋O2

Hg＋SO2

解析　Al为活泼金属，不能用炭还原法冶炼，应用电解法冶炼。

答案　B

4．所谓合金，就是不同种金属（也包括一些非金属）在熔化状态下形成的一种熔合物，根据下列四种金属的熔沸点：

Na

Cu

Al

Fe

熔点

97.5℃

1083℃

660℃

1535℃

沸点

883℃

2595℃

2200℃

3000℃

其中不能形成合金的是（　　）

A．Cu和NaB．Fe与Cu

C．Fe与AlD．Al与Na

解析　合金形成的条件是有共同的熔化状态，所以看两种金属的熔沸点的范围：

A中钠达到沸点时Cu还没熔化，所以不能形成合金；而其他三项均可。

答案　A

5．江西某铜业公司在火法炼铜时也生产硫酸。

下列叙述不正确的是（　　）

A．自然界中化合态的硫以FeS2、CuFeS2等形式存在

B．火法炼铜的矿石原料主要含Cu2S

C．该公司炼铜产生的SO2可用于生产H2SO4

D．1mol·L－1H2SO4溶液可储存于铁制或铝制容器中

解析　1mol·L－1H2SO4是稀硫酸，会腐蚀铁、铝，D项错误。

答案　D

6．（2018·佛山质检）2017年国产大飞机C919试飞成功，化学工作者研发的新材料发挥了重要作用。

下列关于C919说法错误的是（　　）

A．机身涂料中的氢氧化铝有阻燃作用

B．发动机使用的高温陶瓷材料氮化硅属于硅酸盐产品

C．使用的碳纤维复合材料能经受许多由温差带来的“冷冻热蒸”的考验

D．使用的第三代铝锂合金具有低密度、高强度、优良的耐低温等性能

解析　氢氧化铝受热分解吸热，分解得到的氧化铝的熔点很高，所以氢氧化铝有阻燃作用，A项正确；氮化硅不属于硅酸盐，所以B项错误；碳纤维主要是由碳元素组成的一种特种纤维，具有出色的耐热性和低膨胀系数，所以能经受许多由温差带来的“冷冻热蒸”的考验，C项正确；锂是世界上最轻的金属。

把锂作为合金元素加到金属铝中，就形成了铝锂合金。

加入锂之后，可以降低合金的密度，增加刚度，同时仍然保持较高的强度、较好的抗腐蚀性和耐低温性以及适宜的延展性，D项正确。

答案　B

7．合金与纯金属制成的金属材料相比，优点是（　　）

①合金的硬度一般比它的各成分金属的大　②一般地，合金的熔点比它的各成分金属的更低　③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　④合金比纯金属的导电性更强　⑤合金比纯金属的应用范围更广泛

A．②③④　　　　　　　B．①②③⑤

C．①②④D．①②④⑤

解析　合金具有比成分金属更加优良的机械加工性能，其硬度一般比它的各成分金属的大，熔点比各成分金属的低。

用途比纯金属的更为广泛。

但导电性并不比纯金属的强，④错误。

答案　B

8．（2018·河北三市联考）化学美无处不在，下图是物质间发生化学反应的颜色变化，其中物质a、b、c、d对应的物质正确的是（　　）

选项

物质a

物质b

物质c

物质d

A.

Cu2（OH）2CO3

Ba（OH）2

Fe（OH）3

酚酞试液

B.

CuO

NaAlO2

Fe2O3

紫色石蕊试液

C.

Cu2O

BaCl2

Fe2O3和Cu

酚酞试液

D.

Cu（OH）2

Ba（NO3）2

Fe（OH）2

紫色石蕊试液

解析　稀硫酸与Fe（OH）3反应得到的Fe2（SO4）3溶液呈黄色，稀硫酸遇酚酞试液显无色，A项错误，C项错误；稀硫酸与Fe2O3反应得到的Fe2（SO4）3溶液呈黄色，B项错误；稀硫酸与Cu（OH）2反应得到的CuSO4溶液呈蓝色，稀硫酸与Ba（NO3）2反应得到的BaSO4是白色沉淀，稀硫酸与Fe（OH）2反应得到的FeSO4溶液呈浅绿色，稀硫酸遇紫色石蕊试液变红，D项正确。

答案　D

9．已知酸性条件下有反应：

2Cu＋===Cu2＋＋Cu。

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Cu2O

C．一定有Cu，一定有Cu2O

D．一定有Cu2O，可能有Cu

解析　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Cu。

答案　A

10．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，主要是利用它们的________（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________（填选项字母）。

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

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。

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

11．某课外活动小组，收集了一种合金进行研究（已知Cu的焰色反应为绿色）。

①外观暗灰色，表面光滑；

②在酒精灯上灼烧，火焰呈绿色；合金片熔化，但不滴落；

③取刮去表皮的金属10.0g，放入足量稀硫酸溶液中，收集到标准状况下的H29.96L；

④另取刮去表皮的金属10.0g，放入足量NaOH溶液，也收集到标准状况下的H29.96L。

试据此判断，合金中一定含有的元素是________（写元素符号）；下列元素可能含有的是________（填选项字母）。

a．Ag　　　b．Mg　　　c．Mn　　　d．Fe

如果该合金中只含两种元素，它们的质量比是______________。

解析　将合金放在酒精灯上灼烧，火焰呈绿色，说明合金中含有铜，由实验③④可知合金中的金属与足量稀硫酸或足量NaOH溶液反应生成的H2量相等，即合金中含有Al。

合金中也可能含有不与酸碱反应的Ag，但不能含有比铜活泼的能与酸反应不与碱反应的金属。

若合金中只含两种元素Cu和Al，则其质量比为

m（Al）∶m（Cu）＝

∶

≈8∶2＝4∶1。

答案　Cu、Al　a　m（Al）∶m（Cu）＝4∶1

【拓展延伸】

1．钒及其化合物的性质

（1）V2O5：

两性氧化物，有较强的氧化性，V2O5＋6NaOH===2Na3VO4＋3H2O，V2O5＋H2SO4===（VO2）2SO4＋H2O，V2O5＋6HCl（浓）===2VOCl2＋Cl2↑＋3H2O。

（2）VO2＋、VO

：

VO

是一种较强的氧化剂，VO

＋Fe2＋＋2H＋===VO2＋＋Fe3＋＋H2O,2VO

＋H2C2O4＋2H＋===2VO2＋＋2CO2↑＋2H2O。

（3）NaVO3、NH4VO3：

偏钒酸盐，正钒酸盐为Na3VO4、（NH4）3VO4；NH4VO3在加热条件下不稳定，2NH4VO3

V2O5＋2NH3↑＋H2O。

2．锰及其化合物的性质

（1）Mn：

高温时，与O2反应，生成Mn3O4；Mn的活泼性在Al与Zn之间，与非氧化性酸反应生成H2，Mn＋2H＋===Mn2＋＋H2↑。

（2）MnO2：

具有氧化性，如MnO2＋4H＋＋2Cl－

Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O。

（3）KMnO4与K2MnO4：

KMnO4具有强氧化性，如2KMnO4＋16HCl（浓）===2MnCl2＋2KCl＋5Cl2↑＋8H2O，酸性条件下还能与I－、SO2、SO

、Fe2＋等反应；电解K2MnO4溶液可制备KMnO4，2K2MnO4＋2H2O

2KMnO4＋2KOH＋H2↑。

12．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＋O2

2Cu＋SO2，在该反应中每生成1molCu，转移________mole－。

（4）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＋17O2===4CuSO4＋2Fe2（SO4）3＋2H2O。

利用反应后的溶液，按如下流程可制备胆矾（CuSO4·5H2O）：

上述

溶液

浊液B

Fe（OH）3沉淀溶液B

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：

____________________________________。

解析　

（1）加入H2O2，相当于加入了较强氧化剂，从而使反应发生。

（2）Cu2＋、CO

水解互相促进，生成CO2，配平即可。

（3）由反应可知生成1molCu，有0.5mol－2价的S生成＋4价的S，反应转移3mol电子。

（4）从CuSO4溶液中得到铜可以用置换反应，也可用电解法进行。

答案　

（1）Cu＋H2O2＋2H＋===Cu2＋＋2H2O

（2）2Cu2＋＋2CO

＋H2O===Cu2（OH）2CO3↓＋CO2↑

（3）3

（4）①加入KSCN溶液，若变红证明含有铁离子，若加入后溶液不变红证明不含铁离子　

②CuSO4＋Fe===FeSO4＋Cu　2CuSO4＋2H2O

2Cu＋O2↑＋2H2SO4

【素养立意】

本题意在考查考生应用化学原理分析问题和解决问题的能力，难度中等。

高考对工艺流程的考查常涉及工业冶炼铜、铁，从海水中提取溴、镁，工业制备粗硅等。

13．（2018·河北正定中学第五次月考）某红色固体粉末样品可能含有Fe2O3和Cu2O中的一种或两种，某校化学自主探究实验小组拟对其组成进行探究。

查阅资料：

Cu2O在酸性溶液中会发生反应：

Cu2O＋2H＋===Cu＋Cu2＋＋H2O

实验探究一　学生甲利用如图所示装置进行实验，称量反应前后装置C中样品的质量，以确定样品的组成。

回答下列问题：

（1）仪器组装完成后，夹好止水夹，_________________，

则说明装置A的气密性良好。

（2）从下列实验步骤中，选择正确的操作顺序：

__________________（填序号）。

①打开止水夹　②熄灭C处的酒精喷灯　③C处冷却至室温后，关闭止水夹　④点燃C处的酒精喷灯　⑤收集氢气并验纯

实验探究二

（3）学生乙取少量样品于烧杯中，加入过量稀硫酸，并作出如下假设和判断，结论正确的是________（填选项字母）。

A．若固体全部溶解，说明样品中一定含有Fe2O3，一定不含有Cu2O

B．若固体部分溶解，说明样品中一定含有Cu2O，一定不含有Fe2O3

C．若固体全部溶解，再滴加KSCN溶液，溶液不变红色，说明样品一定含有Fe2O3和Cu2O

另取少量样品于试管中，加入适量的浓硝酸，产生红棕色气体证明样品中一定含有________，写出产生上述气体的化学方程式：

__________________________________________________

__________________________________________________。

实验探究三

（4）学生丙取一定量样品于烧杯中，加入足量的稀硫酸，反应后经过滤得到固体3.2g，测得滤液中Fe2＋有1.0mol，则样品中n（Cu2O）＝________mol。

解析　

（2）氢气中混有空气加热易发生爆炸，所以开始先通氢气，打开止水夹，使生成的氢气通过后续装置，目的是排出装置中的空气，检验玻璃管出来的氢气纯度，气体纯净后再点燃C处的酒精喷灯，反应完成后熄灭C处的酒精喷灯，待C处冷却至室温后，关闭止水夹，防止生成的金属被空气中的氧气氧化，正确的操作顺序为①⑤④②③。

（3）若固体全部溶解，说明样品中一定含有Fe2O3，由于Fe3＋能氧化金属铜，所以可能含有Cu2O，A项错误；若固体部分溶解，说明样品中一定含有Cu2O，由于Fe3＋能氧化金属铜，可能含有少量Fe2O3，B项错误；若固体全部溶解，再滴加KSCN溶液，溶液不变红色，即不存在Fe3＋，由于Fe3＋能氧化金属铜，说明样品一定含有Fe2O3和Cu2O，C项正确。

另取少量样品于试管中，加入适量的浓硝酸，产生红棕色气体，说明硝酸被还原，因此证明样品中一定含有Cu2O。

（4）Cu2O＋2H＋===Cu＋Cu2＋＋H2O,2Fe3＋＋Cu===Cu2＋＋2Fe2＋，固体为Cu，Fe3＋全部反应生成Fe2＋，生成1.0molFe2＋消耗0.5molCu，剩余Cu的物质的量为

＝0.05mol，原样品中Cu2O的物质的量为n（Cu2O）＝n（Cu）＝0.05mol＋0.5mol＝0.55mol。

答案　

（1）向装置A中的长颈漏斗内注入液体至形成一段液柱，过一段时间若液柱高度保持不变

（2）①⑤④②③　

（3）C　Cu2O　Cu2O＋6HNO3（浓）===2Cu（NO3）2＋2NO2↑＋3H2O　

（4）0.55