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24铜及其化合物金属材料
第四节 铜及其化合物 金属材料
题号
1
2
3
4
5
6
6-1
6-2
7
8
答案
一、单项选择题
1.合金比纯金属制成的金属材料的优点是( )
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.①②③⑤B.②③④
C.①②④D.①②④⑤
解析:
合金的机械性能比各成分金属的大,故①正确;根据教材知识,②③是正确的;合金的电阻率比纯金属要大,故④是错误的;合金由于性能好而应用更广泛,⑤是正确的。
答案:
A
2.下列关于金属的一些说法错误的是( )
A.合金的性质与其成分金属的性质不完全相同
B.工业上金属Mg、Al都是用电解熔融的氯化物制得的
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
解析:
合金的性质与其成分金属的性质不完全相同,例如很多合金物理性质比纯金属优越,A正确;金属镁的制备是通过电解熔融的氯化镁,而金属铝是通过电解熔融的氧化铝得到,因为氯化铝是共价化合物,B错误;金属冶炼的本质是金属阳离子得电子被还原,C正确;金属越活泼,金属阳离子的氧化性越弱,越难以得到电子,冶炼也就越困难,D正确。
答案:
B
3.下面有关铜的化合物的性质叙述中正确的是( )
A.CuSO4变成CuSO4·5H2O是物理变化
B.一定条件下,新制的Cu(OH)2浊液能与乙醛反应但不能与乙酸反应
C.CuO是黑色固体,与水反应可生成Cu(OH)2
D.Cu2O遇硝酸可能会被氧化成Cu2+
解析:
A项中变化属于化学变化;Cu(OH)2是碱,能与酸反应,B项错误;CuO不能与水反应,C项错误;Cu2O中铜处于低价态,能被强氧化剂硝酸氧化。
答案:
D
4.下列化学反应在金属冶炼工业中还没有得到应用的是( )
A.2NaCl(熔融)
2Na+Cl2↑
B.Al2O3+3C
2Al+3CO↑
C.Fe2O3+3CO
2Fe+3CO2
D.2Ag2O
4Ag+O2↑
解析:
较活泼的金属如钾、钙、钠、镁、铝等还原性很强,其冶炼采用电解法,A正确,若铝采用热还原法,则所需温度过高,能量消耗过大,B错误;中等活泼金属的冶炼采用热还原法,C正确;不活泼的金属的化合物加热即可分解,可以采用加热分解法,D正确。
答案:
B
5.近年来,科技人员又研究得到一种新型材料——泡沫铝。
它是由发泡剂加到熔融或固体粉末的铝合金中而制成的,其优点是硬度高,密度小(约为0.16~0.5g·cm-3),比木材密度还小,可浮于水面,又有很大刚性,且隔音、保温,是一种良好的建筑材料和轻质材料。
则下列关于泡沫铝的说法错误的是( )
A.泡沫铝是纯净物
B.泡沫铝是一种合金
C.泡沫铝是一种优质的建筑材料和轻质材料
D.泡沫铝可用于飞机制造
解析:
由题意可知,泡沫铝是一种合金,属于混合物,A错误,B、C正确;其优点是硬度高,很大刚性,且隔音、保温,是一种良好的建筑材料和轻质材料,故可用于飞机制造,D正确。
答案:
A
6.往CuO和铁粉混合物中,加入一定量的稀H2SO4并微热,当反应停止后,滤出不溶物,并向溶液中插入一枚铁钉,片刻后,取出铁钉,发现铁钉并无变化,根据上述现象,确定下面结论中正确的是( )
A.不溶物一定是铜
B.稀H2SO4可能过量
C.不溶物中一定含铜,但不一定含铁
D.溶液中一定含有FeSO4,可能含有CuSO4
答案:
C
6-1.等质量的锌、铁与足量的稀硫酸反应,下列产生氢气的质量与反应时间的关系图,合理的是( )
解析:
Zn比Fe活泼,所以Zn的反应速率快,斜率大,Zn的相对原子质量大于Fe的相对原子质量,同质量的Zn和Fe,Zn的物质的量小于Fe的物质的量,Zn置换出的H2量小于Fe置换出的H2量,故B正确。
答案:
B
6-2.部分氧化的Fe-Cu合金样品(氧化产物为Fe2O3、CuO)共5.76g,经如下处理:
(不含Cu2+)
滤液A
下列说法正确的是( )
A.滤液A中阳离子为Fe2+、Fe3+、H+
B.V=224
C.样品中CuO的质量为4.0g
D.V=448
解析:
加入足量的稀硫酸,铁、氧化物全部溶解,3.2g滤渣全部为铜(0.05mol),据2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+,可知溶液中不含Fe3+,A错误;根据灼烧后剩余的3.2g(0.02mol)固体是氧化铁,其中含铁0.04mol,质量为2.24g,合金中含氧原子5.76g-3.2g-2.24g=0.32g,即为0.02mol,假设氧化物全部为氧化铜,质量为1.6g,C错误;根据题意写有关总的反应:
Fe2O3+Fe+3H2SO4===3FeSO4+3H2O,Fe+CuO+H2SO4===FeSO4+Cu+H2O,可认为合金中氧化物全部为FeO,是0.02mol,剩余的铁(0.04mol-0.02mol=0.02mol)置换出氢气,得到的氢气的物质的量是0.02mol、标准状况下的体积为448mL,B错误、D正确。
答案:
D
二、双项选择题
7.已知CuO经高温灼烧生成Cu2O,Cu2O与H+发生:
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,说明样品全部生成了Cu2O
B.溶液中最终不可能有紫红色固体出现
C.这种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
解析:
若误认为Cu不与热的稀硝酸反应会造成错选D;如果样品部分生成了Cu2O,也会有类似现象发生,即这种实验的结果无法说明CuO分解的程度,A错误、C正确;由于Cu能够与热的稀硝酸反应,所以无论CuO是否完全分解,溶液中最终不可能有紫红色固体出现,B正确、D错误。
答案:
BC
8.(2013·广东卷)下列实验的现象与对应结论均正确的是( )
选项
操作
现象
结论
A
将浓硫酸滴到蔗糖表面
固体变黑膨胀
浓硫酸有脱水性和强氧化性
B
常温下将Al片放入浓硝酸中
无明显变化
Al与浓硝酸不反应
C
将一小块Na放入无水乙醇中
产生气泡
Na能置换出醇羟基中的氢
D
将水蒸气通过灼热的铁粉
粉末变红
铁与水在高温下发生反应
解析:
将浓硫酸滴到蔗糖表面,浓硫酸因脱水性使蔗糖脱水炭化,浓硫酸因强氧化性与碳反应生成二氧化碳和二氧化硫气体,所以蔗糖固体变黑膨胀,A正确;Al放入浓硝酸,因浓硝酸具有强氧化性使Al钝化,阻碍反应继续进行,B错误;Na放入无水乙醇中,会与活泼性较强的羟基反应,置换出氢气,C正确;铁与水蒸气在高温下反应生成黑色的四氧化三铁和氢气,D错误。
答案:
AC
三、非选择题
9.某校化学兴趣小组为探索金属回收物的综合利用,专门设计实验用含有铝、铁、铜的合金制取纯净的硫酸铝溶液、绿矾晶体(FeSO4·7H2O)和胆矾晶体(CuSO4·5H2O),其实验方案如下:
请回答下列问题:
(1)过滤用的玻璃仪器有____________________。
(2)写出由沉淀Ⅱ转化为硫酸铝溶液的离子方程式______________________________________________________________________________________________;滤液C转化成沉淀Ⅱ时,硫酸的用量不易控制,可改用______________________________________________________________________。
(3)小组成员经过检测,发现制得的绿矾不纯,试分析原因______________________,要想由沉淀Ⅰ最终制得纯度较高的绿矾,应_______________________________________________。
(4)兴趣小组提出以下两种方案将滤渣B转化成胆矾晶体,你认为哪种方案更合适________。
①用浓硫酸与Cu在加热条件下反应生成硫酸铜。
②在空气中加热铜生成氧化铜,氧化铜与稀硫酸反应生成硫酸铜。
小组成员从资料中获知H2O2是一种绿色氧化剂,在滤渣B中加入稀硫酸和H2O2来制备胆矾晶体,则该反应的总化学方程式为_________________________________________________。
(5)有同学提出可将方案中最初溶解合金的硫酸改用烧碱,重新设计方案,也能最终制得三种物质,你认为改进后的方案相对于原方案________(填“更合理”或“不合理”),理由是___________________________________________________。
解析:
(1)过滤的玻璃仪器有三种:
烧杯、漏斗、玻璃棒;
(2)滤液C中加入硫酸可以生成Al(OH)3沉淀,而Al(OH)3能和过量的硫酸反应,因此硫酸的用量不易控制,此时可改用向滤液C中通入CO2气体的方法,因为CO2也可以与滤液中的NaAlO2反应生成Al(OH)3,但Al(OH)3不能和CO2发生反应;(3)绿矾中之所以有杂质只能是Fe2+转化成Fe3+,而将Fe3+转化成Fe2+且不引入其他杂质可加入足量的铁粉将Fe3+还原成Fe2+;(4)方案评价,从绿色化学角度及硫酸消耗用量角度考虑,再写方程式即可;(5)首先用NaOH溶液溶解合金,则得到绿矾时不用再消耗NaOH,只需要铁与稀硫酸反应,制取Al2(SO4)3也比原方案少一步与H2SO4的反应。
答案:
(1)烧杯、漏斗、玻璃棒
(2)Al(OH)3+3H+===Al3++3H2O 向滤液C中通入足量的二氧化碳气体
(3)反应过程中部分Fe2+转化成了Fe3+ 向滤液D中加入足量铁粉,反应完全后过滤,取滤液蒸发结晶即可得到纯度较高的绿矾
(4)② Cu+H2O2+H2SO4+3H2O===CuSO4·5H2O或Cu+H2O2+H2SO4===CuSO4+2H2O
(5)更合理 原方案操作步骤多、时间长、消耗试剂量过大
10.某同学将一定浓度的Na2CO3溶液加入CuSO4溶液中,发现生成了沉淀,其对沉淀的成分进行如下探究:
[提出假设]
假设1:
沉淀是CuCO3;
假设2:
_____________________________________________________;
假设3:
沉淀是CuCO3和Cu(OH)2的混合物。
[验证假设]
(1)如果假设1成立,则反应的离子方程式为_______________________________________________________________。
(2)用离子方程式表示假设3中有Cu(OH)2生成的理论依据:
________________________________________________________________________、___________________________________。
(3)为证明以上哪种假设成立,该同学用下图装置测定沉淀样品中CuCO3的质量分数:
①实验时的步骤依次为a.打开K1、K3,关闭K2、K4,通入过量空气;b.关闭K1、K3,打开K2、K4,充分反应;c.打开K1、K4,关闭K2、K3,通入过量空气。
若未进行步骤a,将使测定结果________(填“偏低”“偏高”或“无影响”),实验结束时通入过量空气的目的是_____________________________________________________________________________________________________________________________________________。
②若沉淀样品的质量为10.0g,装置D的质量增加了2.2g,则沉淀中CuCO3的质量分数为________。
③由以上实验可知,假设________成立。
[总结反思]
除了以上方案,还可以通过测量______________来测定沉淀中CuCO3的质量分数。
解析:
(1)若假设1成立,则发生的是复分解反应,其离子方程式为Cu2++CO
===CuCO3↓;
(2)若假设3成立,则Na2CO3溶液发生了水解反应,生成OH-,然后OH-再和Cu2+反应生成Cu(OH)2;(3)若未进行步骤a,则原装置中的CO2也会被D装置中的碱石灰吸收,造成结果偏高,而实验结束时通入空气的目的是将滞留在装置中的反应产生的CO2排尽,使其能被碱石灰充分吸收。
装置D增加的质量是碳酸铜分解产生的CO2的质量,计算出CO2的物质的量为0.05mol,则碳酸铜的物质的量也为0.05mol,碳酸铜的质量为6.2g,其质量分数为62%;也就是说Cu(OH)2的质量分数为38%,所以假设3成立;除以上方案外,测量反应产生CO2的体积或者是称量充分加热后固体的质量等,也能测定碳酸铜的质量分数。
答案:
沉淀是Cu(OH)2
(1)Cu2++CO
===CuCO3↓
(2)CO
+H2O===HCO
+OH-;2OH-+Cu2+===Cu(OH)2↓ (3)①偏高 将装置中滞留的CO2排至装置D中,使其被碱石灰吸收 ②62% ③3 反应产生CO2的体积(或样品质量和样品充分灼烧后的质量)(其他合理答案均可)。
11.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:
试根据上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],试写出反应的化学方程式____________________________。
制备中当氯化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____________________。
解析:
(1)主要从原料经济性的角度来回答。
(2)产物Na[CuCl2]中Cu的化合价为+1,因此还原过程发生的是归中反应。
(3)主要考查盐类水解和化学平衡知识。
(4)产品用水和酒精洗的效果是不同的。
酒精沸点低,易挥发,易晾干。
(5)反应中CuCl2被还原为CuCl,则SO2的氧化产物必为H2SO4。
答案:
(1)石灰乳类来源丰富,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+2H2O
2CuCl↓+4H++SO
12.(2013·广东卷)银铜合金广泛用于航空工业。
从切割废料中回收银并制备铜化工产品的工艺如下:
(注:
Al(OH)3和Cu(OH)2开始分解的温度分别为450℃和80℃)
(1)电解精炼银时,阴极反应式为____________________;滤渣A与稀HNO3反应,产生的气体在空气中迅速变为红棕色,该气体变色的化学方程式为_______________________________。
(2)固体混合物B的组成为__________________;在生成固体B的过程中,需控制NaOH的加入量,若NaOH过量,则因过量引起的反应的离子方程式为__________________________。
(3)完成煅烧过程中一个反应的化学方程式:
CuO+____Al2O3
____CuAlO2+________↑。
(4)若银铜合金中铜的质量分数为63.5%,理论上5.0kg废料中的铜可完全转化为________molCuAlO2,至少需要1.0mol·L-1的Al2(SO4)3溶液________L。
(5)CuSO4溶液也可用于制备胆矾,其基本操作是________________________________、过滤、洗涤、干燥。
解析:
(1)电解精炼时,阴极上Ag+得电子生成金属银,电极反应式为Ag++e-===Ag;气体迅速变红是因为生成的NO气体被空气氧化为NO2,2NO+O2===2NO2;
(2)Al2(SO4)3和CuSO4溶液中加入NaOH溶液后得到的固体为Al(OH)3和Cu(OH)2的混合物,但是煮沸后,氢氧化铜在80度即分解,故应该为氢氧化铝和氧化铜的混合物;在该过程中加入的NaOH过量后会使生成的Al(OH)3溶解,反应的离子方程式为Al(OH)3+OH-===AlO
+2H2O;(3)在该未完成的方程式中,产生的气体只能是氧气,故配平后的方程式为4CuO+2Al2O3===4CuAlO2+O2↑;(4)根据铜守恒可知n(CuAlO2)=
=50mol;因为n(Al)=n(Cu)=n(CuAlO2)=50mol,故需要溶液的体积为25L;(5)从硫酸铜溶液中得到晶体的过程为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥。
答案:
(1)Ag++e-===Ag 2NO+O2===2NO2
(2)Al(OH)3和CuO Al(OH)3+OH-===AlO
+2H2O或Al(OH)3+OH-===[Al(OH)4]-
(3)4 2 4 1 O2
(4)50 25
(5)蒸发浓缩、冷却结晶
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- 24铜及其化合物 金属材料 24 及其 化合物