高考化学复习专题152铜及其化合物 金属材料含答案.docx
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高考化学复习专题152铜及其化合物金属材料含答案
1.纯净物X、Y、Z转化关系如图所示,下列判断正确的是( )
A.X可能是金属铜
B.Y不可能是氢气
C.Z可能是氯化钠
D.Z可能是三氧化硫
答案 A
解析 X是Cu,Y是Cl2,Z为CuCl2时,符合图示转化关系,A项正确;X为Cl2,Y为H2,Z为HCl时,符合图示转化关系,B项错误;Z为NaCl时,电解NaCl溶液生成NaOH、H2、Cl2,不能实现“X+YZ”,C项错误;Z为SO3时,其水溶液为H2SO4溶液,电解H2SO4溶液时,实质为电解水,生成H2和O2,不能实现“X+YZ”,D项错误。
2.下列实验中,对应的现象以及结论都正确且两者具有因果关系的是( )
选项
实验
现象
结论
A
将稀硝酸加入过量铁粉中,充分反应后滴加KSCN溶液
有气体生成,溶液呈血红色
稀硝酸将Fe氧化为Fe3+
B
将铜粉加入
1.0mol·L-1
Fe2(SO4)3溶液中
溶液变蓝、有黑色固体出现
金属铁比铜活泼
C
用坩埚钳夹住一小块用砂纸仔细打磨过的铝箔在酒精灯上加热
熔化后的液态铝滴落下来
金属铝的熔点较低
D
将0.1mol·L-1MgSO4溶液滴入NaOH溶液至不再有沉淀产生,再滴加0.1mol·L-1CuSO4溶液
先有白色沉淀生成,后变为浅蓝色沉淀
Cu(OH)2的溶度积比Mg(OH)2的小
答案 D
解析 稀硝酸中加入过量的铁粉,生成硝酸亚铁,溶液中没有三价铁离子,加入硫氰化钾溶液,溶液不变红,A项错误;Cu与Fe2(SO4)3发生氧化还原反应生成CuSO4和FeSO4,无黑色固体出现,B项错误;铝和氧气反应生成了氧化铝,又因氧化铝的熔点远高于铝的熔点,而氧化铝在铝的表面,所以加热铝箔的时候铝熔化了但是不会滴落,C项错误;对于组成类似(阴、阳离子个数比相同)的难溶电解质,溶度积大的易转化为溶度积小的,D项正确。
3.某同学设计了如下实验测量mg铜银合金样品中铜的质量分数:
下列说法中不正确的是( )
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.铜和银都能与稀硝酸反应,收集到的VL气体可能全为NO
C.操作Ⅰ是过滤,操作Ⅱ是洗涤,操作Ⅲ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
答案 D
解析 解答本题要注意以下两点:
(1)没有告诉硝酸的浓度,合金与硝酸反应放出的气体中可能含有NO2或NO,用排水法收集到VL气体为NO;
(2)Wg固体应该是干燥纯净的AgCl,由此确定Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ操作。
4.用含少量铁的氧化物的氧化铜制取氯化铜晶体(CuCl2·xH2O)。
有如下操作:
已知:
在pH为4~5时,Fe3+几乎完全水解而沉淀,而此时Cu2+却几乎不水解。
(1)溶液A中的金属离子有Fe3+、Fe2+、Cu2+。
能检验溶液A中Fe2+的试剂为________(填编号,下同)。
①KMnO4 ②(NH4)2S ③NaOH ④KSCN
(2)氧化剂可选用________。
①Cl2 ②KMnO4 ③HNO3 ④H2O2
(3)要得到较纯的产品,试剂可选用________。
①NaOH ②CuO ③Cu(OH)2 ④Cu2(OH)2CO3
(4)某同学设计以原电池的形式实现Fe2+至Fe3+的转化,电解质溶液为稀硫酸,请写出负极的电极反应:
____________________。
(5)为了测定制得的氯化铜晶体(CuCl2·xH2O)中x的值,某兴趣小组设计了两种实验方案:
(已知CuCl2的摩尔质量为135g·mol-1;H2O的摩尔质量为18g·mol-1)
方案一:
称取mg晶体灼烧至质量不再减轻为止,冷却、称量所得无水CuCl2的质量为n1g。
方案二:
称取mg晶体溶于水,加入足量氢氧化钠溶液,过滤、沉淀洗涤后用小火加热至质量不再减轻为止,冷却,称量所得固体的质量为n2g。
试评价上述两种实验方案:
其中正确的方案是________,据此计算得x=______________________(用含m、n1或n2的代数式表示)。
答案
(1)①
(2)①④ (3)②③④
(4)Fe2+-e-===Fe3+
(5)方案二
解析
(1)只能抓住Fe2+的还原性,用氧化剂鉴别,只有KMnO4符合,加入酸性高锰酸钾溶液后如果褪色,则证明含有Fe2+。
(2)氧化剂不能掺入新的杂质,溶液中含有Cl-,所以可以用Cl2,H2O2属于绿色氧化剂,被还原后生成H2O,也可以。
(3)依据Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+来除去Fe3+,①掺入新的杂质Na+,②③④均可。
(4)负极发生失电子的氧化反应,所以应为Fe2+失电子。
(5)CuCl2水解,方案一不会得到无水CuCl2,错误;n(CuCl2)=n(CuO)=mol,所以CuCl2·xH2O的摩尔质量为mg÷mol=g·mol-1,1mol晶体中H2O的质量为g,所以x的值为。
5.合金是一类非常重要的金属材料,在生产、生活、军事或高科技领域中都有广泛应用。
铁铝合金是一种新型的高温结构材料。
(1)写出工业上生产铁和铝的化学方程式(只写最后得到金属单质的反应):
____________________、____________________________。
(2)高温条件下,Al和Fe2O3按一定比例混合反应可制得Fe3Al,写出该反应的化学方程式:
____________________________。
(3)如图表示室温时不同组分的Fe3Al在65%的浓硝酸中的腐蚀情况。
由图可看出添加了________(填符号)元素的合金耐腐蚀性最差。
(4)某校兴趣小组欲测定另一种铁铝硅合金(FexAlySiz)粉末的组成。
①小明同学提出如下方案:
准确称取1.46g该合金粉末,再加入足量NaOH溶液(Si+2NaOH+H2O===Na2SiO3+2H2↑),充分反应后过滤,通过测定剩余固体质量及收集到气体的体积,可计算出此合金的组成。
写出Al与NaOH溶液反应的离子方程式:
___________。
②小军同学认为小明同学的方案难以测定标准状况下气体的体积,操作不简便。
于是他设计了第二种方案:
准确称取1.46g该合金粉末,加入过量盐酸溶液充分反应后过滤,测定剩余固体质量0.07g。
向滤液中滴加足量浓NaOH溶液,充分搅拌、过滤、洗涤得固体。
再将所得固体充分加热、灼烧得红棕色粉末1.60g。
试通过计算确定此合金的组成。
答案
(1)Fe2O3+3CO2Fe+3CO2
2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑
(2)3Fe2O3+8Al2Fe3Al+3Al2O3
(3)Si
(4)①2Al+2OH-+2H2O===2AlO+3H2↑
②m(Si)=0.07g,n(Si)=0.0025mol
n(Fe)=2n(Fe2O3)=2×=0.02mol,m(Fe)=0.02mol×56g·mol-1=1.12g
m(Al)=1.46g-1.12g-0.07g=0.27g,n(Al)=0.01mol
n(Fe)∶n(Al)∶n(Si)=0.02mol∶0.01mol∶0.0025mol=8∶4∶1
故该合金的组成为Fe8Al4Si
解析
(1)工业上用热还原法制备铁,用电解法制备铝。
(2)Al置换出Fe2O3中的Fe,然后Al和Fe在高温下可制得Fe3Al。
(3)由图可看出添加了Si元素的合金在65%的浓硝酸中失重最多,耐腐蚀性最差。
辉铜矿石主要含有硫化亚铜(Cu2S)及少量脉石(SiO2)。
一种以辉铜矿石为原料制备硝酸铜的工艺流程如下所示:
(1)写出“浸取”过程中Cu2S溶解时发生反应的离子方程式:
_________________________________________________________。
(2)“回收S”过程中温度控制在50~60℃之间,不宜过高或过低的原因是___________________________________________。
(3)气体NOx与氧气混合后通入水中能生成流程中可循环利用的一种物质,该反应的化学方程式为____________________;向“滤液M”中加入(或通入)________(填字母),可得到另一种可循环利用的物质。
a.铁B.氯气
c.高锰酸钾
(4)“保温除铁”过程中,加入CuO的目的是______________;
“蒸发浓缩、冷却结晶”过程中,要用HNO3溶液调节溶液的pH,其理由是________________________________________________。
[错解]
(1)Cu2S+Fe3+===Cu2++FeS
(3)NOx+O2+H2O===HNO3 c
[错因分析] 工艺流程问题常因流程复杂而无从下手,导致不能理性分析而盲目答题,掌握该类问题的分析步骤和方法非常必要。
[解析]
(1)Fe3+作氧化剂,Cu2S被氧化,离子方程式为Cu2S+4Fe3+===2Cu2++4Fe2++S。
(2)苯的沸点较低,温度过高苯易挥发,温度过低矿渣的溶解速率小,故应控制温度为50~60℃。
(3)NOx作还原剂,根据质量守恒和得失电子守恒可写出反应的化学方程式:
4NOx+(5-2x)O2+2H2O===4HNO3;向滤液M中通入Cl2,将FeCl2氧化成FeCl3,FeCl3溶液可循环使用。
(4)Fe3+可发生水解反应Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+,加入CuO,可使水解平衡向正反应方向移动;Cu2+会水解,加入HNO3溶液可抑制Cu2+的水解(不引入其他杂质)。
[答案]
(1)Cu2S+4Fe3+===2Cu2++4Fe2++S
(2)温度过高苯易挥发,温度过低矿渣的溶解速率小
(3)4NOx+(5-2x)O2+2H2O===4HNO3 b
(4)加大Fe3+转化为Fe(OH)3的程度 调节溶液的pH,抑制Cu2+的水解
解答此类问题时,首先要明确各个流程的目的,然后仔细分析各步发生的反应及得到的产物,最后结合理论与实际问题进行思考答题,答题时要注意答题的模式和要点。
[归纳总结]
无机化工流程题的解题策略
1.解题基本步骤
(1)审题
①从题干中获取有用信息,了解生产的产品,并在流程框图上,标出原料中的成分,找出原料中的杂质。
②审流程图:
看箭头,进入的是投料(即反应物),出去的是生成物(包括主产物和副产物);找三线,物料进出线、操作流程线、循环线。
(2)析题:
分析流程中的每一步骤,知道“四个什么”:
①反应物是什么?
②发生了什么反应?
③该反应造成了什么后果?
④对制造产品有什么作用?
抓住一个关键点:
一切反应或操作都是为获得产品而服务。
(3)技巧:
从问题中获取信息,帮助解题,流程图下面题目中所提的问题,有时对我们分析流程中某一步的作用有很大帮助,所以我们在做题时,不仅要把题中所给信息及流程图审一遍,还要把题中所提问题浏览一遍。
2.解题思维方向
化工流程题目在流程上一般分为3个过程:
―→―→
(1)原料处理阶段的常见考点与常见名词
①研磨、粉碎、加热:
加快反应速率。
②溶解:
通常用酸溶,如用硫酸、盐酸、浓硫酸等。
③水浸:
与水接触反应或溶解。
④浸出:
固体加水(酸)溶解得到离子。
⑤浸出率:
固体溶解后,离子在溶液中含量的多少(更多转化)。
⑥酸浸:
在酸溶液中反应使可溶性金属离子进入溶液,不溶物通过过滤除去的溶解过程。
⑦灼烧、焙烧、煅烧:
改变结构,使一些物质能溶解,并使一些杂质高温下氧化,分解。
(2)分离提纯阶段的常见考点
①调pH除杂
a.控制溶液的酸碱性使某些金属离子形成氢氧化物沉淀。
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