第二节　资源综合利用　环境保护教案3

第13讲

金属材料及金属矿物的开发利用

考纲要求

1.了解常见金属活动顺序。2.了解合金的概念及重要应用。3.了解铜及其重要化合物的主要性质及其应用。

考点一

铜及其化合物

1．单质铜

(1)物理性质：紫红色固体，具有良好的延展性、导热性和导电性。

(2)化学性质

①常温下，铜在干燥的空气中性质稳定，但在潮湿的空气里则会被锈蚀，在其表面逐渐形成一层绿色的____________。有关化学方程式_________________________________________ ________________________________________________________________________。

②写出下列化学方程式：

铜在空气中加热：______________________________________________________________；

铜丝在硫蒸气中反应：____________________________________________________________。

答案

①铜锈

2Cu＋O2＋CO2＋H2O===Cu2(OH)2CO3

②2Cu＋O2=====2CuO

2Cu＋S=====Cu2S 2．铜的重要化合物

△△

(1)Cu2(OH)2CO3的名称为碱式碳酸铜，是铜绿、孔雀石的主要成分，受热分解可生成黑色的氧化铜，化学方程式：Cu2(OH)2CO3=====2CuO＋CO2↑＋H2O，可溶于稀硫酸，离子方程式：Cu2(OH)2CO3＋4H===2Cu2＋CO2↑＋3H2O。

＋＋△(2)黑色氧化铜在高温下分解为红色的Cu2O，化学方程式为4CuO=====2Cu2O＋O2↑。

(3)蓝色的硫酸铜晶体受热分解为白色的硫酸铜粉末，化学方程式为CuSO4·5H2O=====CuSO4＋5H2O。

△高温

(4)红色的Cu2O与稀硫酸反应，溶液变蓝，同时生成红色的单质铜，离子方程式为Cu2O＋2H＋===Cu＋Cu2＋H2O。

＋

铜及其化合物的性质、应用

(1)CuO是黑色固体，与水反应生成Cu(OH)2(

) (2)铜锈是铜被空气中的氧气缓慢氧化生成的氧化物(

) (3)无水硫酸铜可用于检验酒精中是否含有水(

) (4)将铜片置于干燥的空气中，不易被腐蚀(

) (5)CuSO4·5H2O失去结晶水属于物理变化(

) (6)用稀硝酸清除铜制品上的铜锈(

) (7)过量铜与浓硝酸反应，产生的气体中有NO2、NO和H2(

) (8)铜是导电性最好的金属材料(

) (9)Cu2(OH)2CO3是铜锈的主要成分，在干燥的空气中铜不易生锈(

) (10)将CuCl2溶液在蒸发皿中加热蒸干，制得无水CuCl2固体(

) 答案

(1)×

(2)×

(3)√

(4)√

(5)×

(6)×

(7)×

(8)×

(9)√

(10)×

把铜及其化合物的化学式与其颜色连接起来

答案

题组一

铜及其化合物的转化

1．已知CuO经高温灼烧生成Cu2O，Cu2O与H

发生反应：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Cu2O B．溶液中最终可能有紫红色固体出现

C．该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

答案

C 解析

解答此题的关键是明确稀硝酸具有酸性和强氧化性，能溶解CuO、Cu2O和单质Cu，因而该实验结果无法说明CuO分解的程度。

2．(2017·邯郸调研)某炼铁废渣中含有大量CuS及少量铁的化合物，工业上以该废渣为原料生产CuCl2·2H2O晶体的工艺流程如下：

下列说法正确的是(

) A．焙烧过程中每消耗1 mol CuS则消耗3 mol O2

B．焙烧后的废气能够使酸性高锰酸钾溶液褪色

C．滤渣中主要含铁的氧化物

D．将获得的CuCl2·2H2O晶体加热可制得CuCl2固体

答案

B 解析

A项，2CuS＋3O2=====2CuO＋2SO2，由方程式可知，1 mol CuS消耗1.5 mol O2，错误；B项，废气中含有SO2，能使酸性高锰酸钾溶液褪色，正确；C项，调节pH时，Fe3＋＋高温水解转化为Fe(OH)3而除去，错误；D项，将CuCl2·2H2O直接加热脱水，Cu2水解，HCl挥发会产生Cu(OH)2，无法得到CuCl2，错误。

题组二

铜及其化合物的制取

3．Cu2S是火法炼铜的重要原料之一，下面是由Cu2S冶炼铜及制取CuSO4·5H2O的流程图：

Cu2S――→Cu――→Cu2O、CuO――→A――→B△O2焙烧足量稀硫酸操作Ⅰ蒸发、结晶、过滤――→胆矾

(1)Cu2S中铜元素的化合价为________，火法炼铜的反应原理是_______________(用化学方程式表示)。

(2)向Cu2O、CuO中加入足量稀硫酸得到的体系A中溶液呈蓝色，且有红色物质生成，请写

出生成红色物质的离子方程式：_________________________________________________。

(3)若将A中红色物质反应掉，操作Ⅰ中加入的试剂最好是________(填字母)。

A．适量的NaNO3

B．适量的HNO3

C．适量的H2O2

答案

(1)＋1

Cu2S＋O2=====2Cu＋SO2

(2)Cu2O＋2H===Cu2＋Cu＋H2O ＋＋△(3)C 解析

(1)Cu2S中铜为＋1价，火法炼铜中Cu、O被还原，S被氧化，反应的化学方程式为Cu2S＋O2=====2Cu＋SO2。

(2)依据信息知Cu2O在酸性条件下生成Cu2(蓝色)和单质铜(红色)，反应的离子方程式为Cu2O＋△＋2H===Cu2＋Cu＋H2O。(3)H2O2不产生污染物，不引入杂质。

＋＋4．(2018·安顺检测)工业上由黄铜矿(主要成分为CuFeS2)冶炼铜的主要流程如下：

(1)气体A中的大气污染物可选用下列试剂中的______吸收。

a．浓硫酸

c．NaOH溶液

b．稀硝酸

d．氨水

(2)由泡铜冶炼粗铜的化学方程式为_______________________________________________ ________________________________________________________________________。

(3)以CuSO4溶液为电解质溶液进行粗铜(含Al、Zn、Ag、Pt、Au等杂质)的电解精炼，下列说法正确的是________________________________________________________________。

a．电能全部转化为化学能

b．粗铜接电源正极，发生氧化反应

c．溶液中Cu2向阳极移动

＋d．从阳极泥中可回收Ag、Pt、Au等金属

(4)利用反应2Cu＋O2＋2H2SO4===2CuSO4＋2H2O可制备CuSO4，若将该反应设计为原电池，其正极电极反应式为____________________________________________________________。

答案

(1)cd (2)3Cu2O＋2Al=====Al2O3＋6Cu (3)bd (4)4H＋O2＋4e===2H2O 解析

(1)气体A中的大气污染物为SO2，可以用NaOH溶液或氨水吸收。(2)依据图示，泡铜中的Cu2O与Al高温下发生铝热反应制得铜。(3)电解精炼铜过程中，电能转变为化学能的同时，部分电能也转化为热能，a错；电解精炼粗铜时，粗铜作阳极，与电源正极相连，发＋－高温

生氧化反应，b对；电解过程中Cu2向阴极移动，c错；粗铜中Ag、Pt、Au的放电能力比铜＋的弱，形成阳极泥，可以回收，d对。(4)根据总反应，O2发生还原反应，因此正极反应式为O2＋4H＋4e===2H2O。

铜的冶炼“两方法”

(1)湿法炼铜：Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu。

(2)高温炼铜：工业上用高温冶炼黄铜矿的方法获得铜(粗铜)：

2CuFeS2＋4O2=====Cu2S＋3SO2＋2FeO(炉渣) 2Cu2S＋3O2=====2Cu2O＋2SO2

2Cu2O＋Cu2S=====6Cu＋SO2↑

粗铜中铜的含量为99.5%～99.7%，主要含有Ag、Zn、Fe、Au等杂质，粗铜通过电解精炼可得到纯度达99.95%～99.98%的铜。电解精炼铜的原理是用粗铜作阳极，失电子变为Cu2，＋＋－800 ℃1 200 ℃1 200 ℃用纯铜棒作阴极即可得精铜。

考点二

金属材料与金属矿物的开发利用

1．合金

(1)概念：合金是指两种或两种以上的金属(或金属与非金属)熔合而成的具有金属特性的物质。

(2)性能：合金具有不同于各成分金属的物理、化学性能或机械性能。

①熔点：一般比它的各成分金属的低；

②硬度和强度：一般比它的各成分金属的大。

2．常见金属材料

黑色金属材料：铁、铬、锰以及它们的合金金属材料—

有色金属材料：除黑色金属以外的其他金属及其合金(1)重要的黑色金属材料——钢

钢是用量最大、用途最广的合金。

低碳钢：韧性、焊接性好，强度低碳素钢中碳钢：强度高，韧性及加工性好高碳钢：硬而脆，热处理后弹性好钢

合金钢：具有各种不同的优良性能，用于制不锈钢

及各种特种钢

(2)几种有色金属材料



性能：密度小、强度高、塑性好、易于成型、铝及铝合金

制造工艺简单、成本低廉铝合金用途：主要用于建筑业、容器和包装业、

交通运输业、电子行业等性能：良好的延展性和导电性铝用途：制导线性能：良好的导电性和导热性铜用途：主要用于电器和电子工业、建筑业铜及铜合金铜合金：青铜是我国使用最早的合金，常见的

还有黄铜和白铜

3．金属矿物的开发利用

(1)金属在自然界中的存在

在地壳中除了金、铂等少数极不活泼的金属外，绝大多数金属元素以________________形式存在。

(2)金属冶炼的实质

金属元素只有正价，没有负价，所以金属的冶炼过程就是把金属从其化合物中____________出来的过程。

(3)金属冶炼的方法

①热分解法。

如由HgO、Ag2O冶炼Hg、Ag：____________________________________________________、

________________________________________________________________________。

②热还原法。

a．CO还原Fe3O4：_______________________________________________________________；

b．H2还原WO3：_______________________________________________________________；

c．C还原ZnO：ZnO＋C=====Zn＋CO↑。

③电解法。

工业上用电解法冶炼Na、Mg、Al的化学方程式分别为______________________________、

______________________________________________________________________________、

________________________________________________________________________。

答案

(1)化合物

(2)还原

(3)①2HgO=====2Hg＋O2↑ 2Ag2O=====4Ag＋O2↑

②Fe3O4＋4CO=====3Fe＋4CO2

WO3＋3H2=====W＋3H2O

③2NaCl(熔融)=====2Na＋Cl2↑

MgCl2(熔融)=====Mg＋Cl2↑

2Al2O3=====4Al＋3O2↑

冰晶石电解电解高温高温电解△△高温

4．铝热反应实验中的有关问题

实验装置

实验现象

实验结论

原理应用

1．金属与合金的性质和应用

(1)金属元素的单质只有还原性，其离子只有氧化性(

) (2)金属元素的单质在常温下均为固体(

) (3)金属元素在不同化合物中化合价均相同(

) (4)大多数金属元素的单质为电的良导体(

) (5)铝合金的熔点比纯铝的高(

) (6)合金材料中不可能含有非金属元素(

) (7)地震灾区重建要使用大量钢材，钢材是合金(

) (8)铁是人类在生产、生活中最早使用的金属(

) (9)合金中的金属元素都是以化合态形式存在(

) (10)合金的硬度一般大于成分金属，而熔点一般低于成分金属(

) 答案

(1)×

(2)×

(3)×

(4)√

(5)×

(6)×

(7)√

(8)×

(9)×

(10)√

2．金属矿物的开发利用

(1)金属氧化物与铝粉的混合物都是铝热剂(

) (2)用金属钠在高温下还原TiCl4可制取金属钛(

) (3)人类历史上使用铝的时间比铁晚，原因是铝的冶炼成本高(

) (4)用黄铜矿经电解精炼得到纯度为99.9%的铜(

) (5)电解氯化镁溶液制取金属镁(

) (6)用焦炭和空气反应产生的CO在高温下还原铁矿石中铁的氧化物(

) 答案

(1)×

(2)√

(3)×

(4)×

(5)×

(6)√

①镁带剧烈燃烧，放出大量的热，并发出耀眼的白光，氧化铁与铝粉在较高温度下发生剧烈的反应；②纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中

高温下，铝与氧化铁发生反应，放出大量的热Fe2O3＋2Al=====2Fe＋Al2O3

①制取熔点较高、活动性弱于Al的金属，如铁、铬、锰、钨等。

②金属焊接，如野外焊接钢轨等

高温

题组一

金属冶炼方法的选择

1．(2018·芜湖质检)下列说法正确的是(

) A．工业上通过电解氯化钠溶液制备金属钠和氯气

B．钢铁厂用热还原法冶炼铁

C．工业上电解熔融状态的Al2O3制备Al不涉及氧化还原反应

D．MgCl2(aq)――→Mg(OH)2――→MgO――→Mg 答案

B 解析

电解NaCl溶液生成NaOH、H2和Cl2，得不到单质钠，A错误；电解熔融Al2O3发生的是氧化还原反应，C错误；工业上冶炼镁是电解熔融MgCl2而不是MgO，D错误。

2．金属铝质轻且有良好的防腐蚀性，在国防工业中有非常重要的应用。

完成下列填空：

(1)镓(Ga)与铝同主族。写出镓的氯化物与氨水反应的化学方程式：_____________________。

(2)用铝和金属氧化物反应制备金属单质是工业上较常用的方法。如：

2Al＋4BaO=====3Ba↑＋BaO·Al2O3

常温下Al的金属性比Ba的金属性________(填“强”或“弱”)。利用上述方法可制取Ba的主要原因是__________________________________________________________________。

a．高温时Al的活泼性大于Ba b．高温有利于BaO分解

c．高温时BaO·Al2O3比Al2O3稳定

d．Ba的沸点比Al的低

答案

(1)GaCl3＋3NH3·H2O===Ga(OH)3↓＋3NH4Cl

(2)弱

d 解析

(1)由AlCl3与NH3·H2O的反应可推出化学方程式。(2)依据元素周期律可知Al的金属性弱于Mg，Mg的金属性弱于Ba。应从化学平衡移动的观点分析此反应发生的原因。

有些很活泼的金属也可以用还原法来冶炼，如

Na＋KCl=====K↑＋NaCl 2RbCl＋Mg=====MgCl2＋2Rb↑等，

主要运用了化学平衡移动原理，利用K、Rb沸点低，气化离开反应体系，使化学反应得以向正反应方向进行。

700～800 ℃850 ℃高温石灰乳煅烧电解

题组二

铝热反应及应用

3．铝热反应的本质是利用铝的还原性，将难熔金属从其氧化物中置换出来，关于铝热反应解答下列问题：

(1)用铝粉和Fe2O3做铝热反应实验，需要的试剂还有________。

A．KCl

C．MnO2

B．KClO3

D．Mg (2)用等物质的量的MgO和Fe2O3组成的混合物在一定条件下与Al粉进行铝热反应。

①引发铝热反应的操作是______________________________________________________。

②产物中单质是________(写名称)。

(3)取少量(1)中铝热反应所得的固体混合物，将其溶于足量稀H2SO4，滴加KSCN溶液无明显现象，________(填“能”或“不能”)说明固体混合物中无Fe2O3，理由是_______________ _____________________________________________________________(用离子方程式说明)。

答案

(1)BD

(2)①加少量KClO3，插上镁条并将其点燃

②铁

(3)不能

Fe2O3＋6H===2Fe3＋3H2O、Fe＋2Fe3===3Fe2

＋＋＋＋解析

(1)做铝热反应的实验时，需要KClO3作助燃剂，且用镁条引燃。(2)在混合物上加少量KClO3固体并插上Mg条，点燃Mg条后放出热量，使KClO3固体分解放出O2，进一步加剧Mg的燃烧，可在短时间内使混合物温度迅速升高，引发反应。MgO不能与铝发生铝热反应，所以产物中单质为Fe。(3)反应后固体混合物中若有Fe2O3，因发生反应：Fe2O3＋6H===2Fe3＋＋＋3H2O、Fe＋2Fe3===3Fe2，Fe3转化为Fe2，加KSCN溶液不会变红。

＋＋＋＋题组三

定量测定合金组成的两种方法

4．为测试一铁片中铁元素的含量，某课外活动小组提出下面两种方案并进行了实验(以下数据为多次重复实验测定结果的平均值)：

方案一：将a g铁片完全溶解于过量稀硫酸中，测得生成氢气的体积为580 mL(标准状况)；

a－方案二：将

g铁片完全溶解于过量稀硫酸中，将反应后得到的溶液用0.020 00 mol·L1的10KMnO4溶液滴定，达到终点时消耗了25.00 mL KMnO4溶液。

请回答下列问题：

(1)配平下面的化学方程式：

KMnO4＋

FeSO4＋

H2SO4===

Fe2(SO4)3＋

MnSO4＋

K2SO4＋

H2O (2)在滴定实验中不能选择________式滴定管，理由是_______________________________ ________________________________________________________________________。

(3)根据方案一和方案二测定的结果计算，铁片中铁的质量分数依次为________和________。

(4)若排除实验仪器和操作的影响，试对上述两种方案测定结果的准确性做出判断和分析。

①方案一________(填“准确”“不准确”或“不一定准确”)，理由是

________________________________________________________________________。

②方案二________(填“准确”“不准确”或“不一定准确”)，理由是

________________________________________________________________________。

答案

(1)2

10

8

5

2

1

8 (2)碱

KMnO4是强氧化剂，会腐蚀乳胶管

1.451.40(3)

aa(4)①不一定准确

如果铁片中存在与稀硫酸反应并能生成氢气的其他金属，会导致结果偏高；如果铁片中存在与稀硫酸反应而溶解、但不产生氢气的铁的氧化物，会导致结果偏低；如果上述情况均不存在，则结果准确

②不一定准确

如果铁片中存在与稀硫酸反应而溶解的其他金属，生成的金属离子在酸性溶液中能被高锰酸钾氧化，会导致结果偏高；如果铁片中存在与稀硫酸反应而溶解的铁的氧化物，生成的Fe3在酸性溶液中不能被高锰酸钾氧化，会导致结果偏低；如果上述情况均不存＋在，则结果准确(答案合理即可) 解析

(1)在反应中MnO4中Mn的化合价由＋7价降至＋2价，Fe2被氧化为Fe3，依据化合－＋＋价升降相等可知KMnO4与FeSO4的化学计量数之比应为1∶5，考虑到Fe2(SO4)3的化学计量数为整数，将KMnO4与FeSO4的化学计量数分别配成2、10，依据原子守恒再配出其他物质的化学计量数即可。

(2)因KMnO4是强氧化剂，它会腐蚀碱式滴定管的乳胶管，因此不能用碱式滴定管盛装KMnO4溶液。

(3)方案一：依据铁与硫酸反应的方程式可知产生580 mL H2(标准状况)所需m(Fe)＝580 mL1.45－mol1＝1.45 g，故铁的质量分数为；方案二：利用(1)中配平的方－1×56 g·a22 400 mL·mola－－程式可知，

g铁片中含有m(Fe)＝0.020 00 mol·L1×0.025 0 L×5×56 g·mol1＝0.140 g，100.140 g1.40故铁的质量分数为＝。

aa

g105．某铝合金中含有元素镁、铜、硅，为了测定该合金中铝的含量，设计了如下实验，请回答有关问题：

(1)称取样品a g，称量时应该使用的主要仪器的名称是_______________________________。

(2)将样品溶解于足量的稀盐酸，过滤。滤液中主要含有______________，滤渣中含有________，溶解、过滤用到的玻璃仪器是_________________________________________。

(3)滤液中加过量氢氧化钠溶液、过滤。有关反应的离子方程式是

________________________________________________________________________。

(4)步骤(3)的滤液中通入足量二氧化碳气体，过滤。有关反应的离子方程式是

________________________________________________________________________。

(5)步骤(4)过滤后的滤渣用蒸馏水洗涤数次，烘干并灼烧至恒重，冷却后称量，其质量为b g。有关反应的化学方程式是_____________________________________________________，原样品中铝的质量分数是________。

(6)若步骤(3)中加入氢氧化钠的量不足，则实验结果________(填“偏高”“偏低”或“不影响”，下同)；若步骤(5)中滤渣没有洗涤，则实验结果________；若滤渣灼烧不充分，则实验结果__________。

答案

(1)托盘天平

(2)MgCl2、AlCl3、HCl

Cu、Si

烧杯、玻璃棒、普通漏斗

(3)Mg2＋2OH===Mg(OH)2↓、Al3＋4OH===AlO2＋2H2O ＋－＋－－(4)AlO2＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO3

(5)2Al(OH)3=====Al2O3＋3H2O

(6)偏低

偏高

偏高

1．定量集气法

定量集气法是指收集合金中某种物质溶于酸或碱溶液时所产生的气体的量，应用化学方程式或关系式来判断合金的组成。其原理的关键点是某组分具有特殊性质(特别是与酸或碱反应能产生气体)。其操作要点和注意事项有：保证装置的气密性良好，注意收集气体的读数方法。

2．沉淀法

沉淀法测定物质含量是常用的一种方法，采用沉淀法时涉及的基本实验操作和主要问题有：称量、溶解(溶解试剂)、沉淀(重点是沉淀试剂的选择)、过滤、沉淀洗涤、沉淀的干燥、称量及数据的处理(包括测定结果的误差分析)。

△－－9b×100% 17a

1．(2016·浙江理综，7)下列说法不正确的是(

) A．储热材料是一类重要的能量存储物质，单位质量的储热材料在发生熔融或结晶时会吸收或释放较大的热量

B．Ge(32号元素)的单晶可以作为光电转换材料用于太阳能电池

C．Ba2浓度较高时危害健康，但BaSO4可服入体内，作为造影剂用于X-射线检查肠胃道疾＋病

D．纳米铁粉可以高效地去除被污染水体中的Pb2、Cu2、Cd2、Hg2等重金属离子，其本＋＋＋＋

质是纳米铁粉对重金属离子较强的物理吸附

答案

D 解析

A项，储热材料具有在熔融或结晶时会吸收或释放较大热量的特点，正确；B项，Ge是一种优质的光电转换材料，可用于太阳能电池，正确；C项，硫酸钡具有无毒、不溶于水、不溶于酸、不能被X-射线透过，用于造影，正确；D项，纳米铁粉属于单质，能把Cu2、＋Hg2等重金属离子置换出来，属于化学变化，错误。

＋2．[2013·重庆理综，8(1)(2)]合金是建造航空母舰的主体材料。

(1)航母升降机可由铝合金制造。

①铝元素在周期表中的位置为__________________________________________________，工业炼铝的原料由铝土矿提取而得，提取过程中通入的气体为______________。

②Al-Mg合金焊接前用NaOH溶液处理Al2O3膜，其化学方程式为

________________________________________________________________________。焊接过程中使用的保护气为__________________(填化学式)。

(2)航母舰体材料为合金钢。

①舰体在海水中发生的电化学腐蚀主要为___________________________________________。

②航母用钢可由低硅生铁冶炼而成，则在炼铁过程中为降低硅含量需加入的物质为______________。

答案

(1)①第三周期ⅢA族

CO2

②Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O

Ar(其他合理答案均可) (2)①吸氧腐蚀

②CaCO3(或CaO) 解析

本题围绕金属材料命题，要根据题目设问的角度，联系相关知识解答。(1)①Al元素在周期表中的第三周期ⅢA族；提纯铝土矿通入CO2使AlO2转化为Al(OH)3沉淀。②Al2O3与NaOH溶液发生的反应为Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O；保护气应不能与金属反应，一般用稀有气体。(2)金属在海水中主要发生吸氧腐蚀；炼钢过程中为降低Si的含量，常加入CaCO3或CaO，将SiO2转化为CaSiO3而除去。

3．[2013·山东理综，28(1)(2)]金属冶炼与处理常涉及氧化还原反应。

(1)由下列物质冶炼相应金属时采用电解法的是______________________________________。

a．Fe2O3

c．Cu2S

b．NaCl d．Al2O3

－(2)辉铜矿(Cu2S)可发生反应：2Cu2S＋2H2SO4＋5O2===4CuSO4＋2H2O，该反应的还原剂是____________。当1 mol O2发生反应时，还原剂所失电子的物质的量为________ mol。向CuSO4溶液中加入镁条时有气体生成，该气体是________。

答案

(1)bd

(2)Cu2S

4

H2

解析

(1)Na、K、Mg、Al等活泼金属的冶炼均采用电解法，Fe、Cu的冶炼采用热还原法。

(2)在辉铜矿和H2SO4、O2的反应中，O2作氧化剂，所以1 mol O2得到4 mol e，还原剂失去4 mol e。CuSO4溶液中由于Cu2水解而显酸性，加入镁条时，Mg与H反应放出H2。

－＋＋－

1．(2018·河南省实验中学高三检测)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C C．冶炼Zn的化学方程式：ZnCO3＋2C=====Zn＋3CO↑

D．该冶炼锌的方法属于热还原法

答案

A 解析

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。

2．(2017·郑州高三联考)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

B．金、质量守恒定律

C．银、元素周期律

D．铜、金属密度顺序

答案

A 解析

金、银、铜、铁、锡五种金属的金属活动性顺序由弱到强的顺序为金、银、铜、锡、铁，A项正确。

3．金属材料在日常生活以及生产中有着广泛的应用。下列关于金属的一些说法不正确的是(

) A．合金的性质与其成分金属的性质不完全相同

B．锈蚀后的铁制品没有回收价值

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

答案

B 解析

合金的熔点比它的各成分金属的熔点都低，故A正确；锈蚀后的铁制品除去铁锈可以回收利用，保护矿产资源，故B错误；越活泼的金属，其金属阳离子就越难得到电子被还原，高温

越难冶炼，故D正确。

4．(2017·石家庄第二中学高三模拟)铜在自然界多以化合态的形式存在于矿石中。常见的铜矿石有：黄铜矿(CuFeS2)、斑铜矿(Cu5FeS4)、辉铜矿(Cu2S)、孔雀石[CuCO3·Cu(OH)2]。下列说法不正确的是(

) A．可用稀盐酸除去铜器表面的铜绿

B．硫酸铜溶液可用作游泳池的消毒剂

C．工业上常采用电解法制取粗铜

D．在上述几种含铜化合物中，铜的质量分数最高的是Cu2S 答案

C 解析

CuSO4是重金属盐，能使蛋白质变性，B项正确；工业上常用电解法精炼铜，C项不正确。

5．不同的金属在冶炼方法上也有所不同，下列说法正确的是(

) A．钒、铬、锰、铁等难熔金属通常采用铝热法炼制

B．铝及其合金是电气、工业、家庭广泛使用的材料，是因为铝的冶炼方法比较简单

C．由于钠、镁、铝等金属化学性质太活泼，人们通常采用电解熔融状态下的氯化物的方式来获取它们的单质

D．炼铁时加入的焦炭除了提供热量外，还用来制造还原剂一氧化碳

答案

D 解析

A项，铁用CO还原法炼制，错误；B项，是因为Al有良好的性能，才被广泛使用，错误；C项，氯化铝是共价化合物，所以熔融时不导电，工业上用电解氧化铝方法制取铝，错误；D项，高炉炼铁中焦炭的作用为与氧气反应产生热量和制造还原剂一氧化碳，正确。

6．氢化亚铜(CuH)是一种难溶物质，用CuSO4溶液和另一种“反应物”在40～50 ℃时反应可生成它。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

B．CuH可作氧化剂，还原剂

C．CuH＋Cl2===CuCl＋HCl(燃烧) D．CuH＋HCl===CuCl＋H2↑(常温) 答案

C 解析

C项中Cl2具有强氧化性，产物应为CuCl2和HCl。

7．(2018·哈尔滨高三质检)利用如图装置做铝热反应实验，下列说法不正确的是(

)

A．该反应的化学方程式是2Al＋Fe2O3=====2Fe＋Al2O3

B．该反应会产生高温，发出强光

C．根据铝热反应的原理，可以冶炼某些金属

D．若反应中转移3 mol电子，消耗氧化剂的物质的量是1 mol 答案

D 8．拟晶Al65Cu23Fe12具有合金的某些优良物理性能，将相同质量的此拟晶分别与足量的盐酸、烧碱和稀硝酸反应，产生的气体物质的量按由小到大的顺序排列正确的是(

) A．盐酸、稀硝酸、烧碱

B．烧碱、盐酸、稀硝酸

C．烧碱、稀硝酸、盐酸

D．稀硝酸、烧碱、盐酸

答案

D 解析

将Al65Cu23Fe12看作是由65 mol铝、23 mol铜、12 mol 铁组成的混合物，只有铝与烧3碱反应放出氢气，氢气的物质的量是65 mol×＝97.5 mol；与盐酸反应时，铝和铁都反应，23放出氢气的物质的量是65 mol×＋12 mol＝109.5 mol；与稀硝酸反应时，三种金属都溶解放22出NO气体，放出NO的物质的量是65 mol＋23 mol×＋12 mol≈92.3 mol。所以产生的气3体物质的量由小到大的顺序为稀硝酸、烧碱、盐酸，D项正确。

9．下表中，对陈述Ⅰ、Ⅱ的正确性及其有无因果关系的判断都正确的是(

) 选项

A 陈述Ⅰ

铜绿的主要成分是碱式碳酸铜

陈述Ⅱ

可用稀盐酸除去铜器表面的铜绿

判断

Ⅰ对；Ⅱ对；无

Ⅰ对；Ⅱ对；有

Ⅰ对；Ⅱ对；有

Ⅰ错；Ⅱ对；高温B 铜表面易形成致密的氧化膜

向硫酸铜溶液中通入少量氨气，铜制容器可以盛放浓硫酸

C 有蓝色沉淀产生，过滤后灼烧滤渣，最后变成黑色固体

把铜丝放在酒精灯火焰上灼烧，铜丝表面变黑

硫酸铜溶液可用作游泳池的消毒D 蓝色硫酸铜晶体受热转化为白色

硫酸铜粉末是物理变化

答案

D 剂

无

解析

稀盐酸可以与Cu2(OH)2CO3反应，而且稀盐酸不能与Cu反应，Ⅰ、Ⅱ有因果关系，A错误；铜表面不能形成致密的氧化膜，B错误；Ⅰ、Ⅱ均正确，但没有因果关系，C错误；蓝色硫酸铜晶体受热转化为白色硫酸铜粉末有新物质生成，属于化学变化，CuSO4可用作消毒剂，但与前者没有因果关系，D正确。

10．(2017·兰州模拟)下列是部分矿物资源的利用及产品流程，有关说法不正确的是(

)

A．粗铜电解精炼时，粗铜作阳极

B．生产铝、铜、高纯硅及玻璃过程中都涉及氧化还原反应

C．黄铜矿冶炼铜时，副产物SO2可用于生产硫酸，FeO可用作冶炼铁的原料

D．粗硅制高纯硅时，提纯四氯化硅可用多次分馏的方法

答案

B 解析

电解精炼铜时，粗铜作阳极，故A正确；制备单质时涉及化合价变化，是氧化还原反应，制玻璃的反应是SiO2＋Na2CO3=====Na2SiO3＋CO2↑和SiO2＋CaCO3=====CaSiO3＋CO2↑，元素化合价未发生变化，均不属于氧化还原反应，故B错误；SO2可以转化成SO3，进而生成H2SO4，FeO与CO在高温下可生成Fe，故C正确；制备硅的过程中，利用沸点不同进行分馏，将SiCl4从杂质中提取出来，再与H2发生置换反应得到高纯硅，故D正确。

11．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1 mol Cu，转移_______mol e。

(4)以CuSO4溶液为电解质溶液进行粗铜(含Al、Zn、Ag、Pt、Au等杂质)的电解精炼，下列说法正确的是________(填字母)。

－高温高温△

a．粗铜接电源正极，发生氧化反应

b．溶液中Cu2向阴极移动

＋c．电解过程中，阳极和阴极的质量变化相等

d．利用阳极泥可回收Al、Zn等金属

(5)据报道，有一种叫Thibacillus Ferroxidans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)：

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：________________________________________________________________________。

答案

(1)Cu＋H2O2＋2H===Cu2＋2H2O

(2)2Cu2＋CO23＋2H2O===Cu2(OH)2CO3↓＋2H＋＋＋－＋

(3)3

(4)ab

(5)①取少量溶液于试管中，加入KSCN溶液，若溶液变红证明含有铁离子，电解若不变红证明不含铁离子

②CuSO4＋Fe===FeSO4＋Cu

2CuSO4＋2H2O=====2Cu＋O2↑＋2H2SO4

解析

(1)金属铜投入稀硫酸中不发生反应，但再加入H2O2溶液后铜开始溶解，溶液逐渐变为蓝色，说明过氧化氢在酸性溶液中具有氧化性，能溶解铜，离子方程式为Cu＋H2O2＋2H===Cu2＋2H2O。

＋＋(2)将硫酸铜溶液和碳酸钠溶液混合，会析出Cu2(OH)2CO3，反应的离子方程式为2Cu2＋CO23＋－＋2H2O===Cu2(OH)2CO3↓＋2H。

(3)反应中Cu元素化合价由＋1价降低到0价，O元素化合价由0价降低到－2价，S元素化合价由－2价升高到＋4价，由方程式可计算出电子转移数目。

(5)①检验溶液B中Fe3是否被除尽的试剂是KSCN溶液，加入KSCN溶液，若溶液变红证＋＋明含有铁离子，若不变红证明不含铁离子；

②硫酸铜溶液得到金属铜的方法，可以加入铁粉置换铜，反应的化学方程式为CuSO4＋Fe===FeSO4＋Cu；也可用惰性电极通电电解硫酸铜溶液，反应的化学方程式为2CuSO4＋2H2O=====2Cu＋O2↑＋2H2SO4。

12．(2017·石家庄模拟)铜是与人类关系非常密切的有色金属。已知，常温下，在溶液中Cu2＋电解稳定，Cu易在酸性条件下发生反应：2Cu===Cu2＋Cu。大多数＋1价铜的化合物多数不＋＋＋

溶于有机溶剂，如Cu2O(砖红色)、CuI、CuCl、CuH等。

(1)在CuCl2溶液中逐滴滴加过量的KI溶液可能发生：

a．2Cu2＋4I===2CuI↓(白色)＋I2

＋－b．2Cu2＋2Cl＋2I===2CuCl↓(白色)＋I2

＋－－为顺利观察到白色沉淀可以加入的最佳试剂是______。

A．SO2

C．NaOH溶液

B．苯

D．乙醇

(2)一定条件下，在CuSO4中加入NH5反应生成氢化亚铜(CuH)。

①已知NH5是离子化合物且所有原子都达到稀有气体的稳定结构，请写出NH5的电子式：________________________________________________________________________。

②写出CuH在过量稀盐酸中有气体生成的离子方程式：

________________________________________________________________________。

(3)纳米级Cu2O具有特殊的光学、电学及光电化学性质，在太阳能电池、传感器、超导体等方面有着潜在的应用，研究制备纳米氧化亚铜的方法已成为当前的热点研究之一。

方法一：在新制Cu(OH)2悬浊液中滴入N2H4·H2O水溶液，蓝色沉淀逐渐转化为砖红色，同时产生无污染无色气体。

①写出上述制备过程中的总反应方程式：_________________________________________ ________________________________________________________________________。

方法二：以铜作阳极，石墨作阴极电解。已知：a.铜作阳极时，铜先被氧化生成Cu，后Cu＋＋继续氧化生成Cu2；b.在碱性溶液中CuCl浊液易转化为Cu2O。

＋②以NaCl和含少量NaOH的溶液作为电解质溶液，电解时阳极区会产生白色沉淀，写出阳极反应方程式：______________________________________________________________。

③电解一段时间后，溶液中可能产生的现象：______________________________________ ________________________________________________________________________，写出转化的离子方程式：_______________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

④这样制得的Cu2O中往往含有CuCl，请设计实验证明CuCl的存在：________________________________________________________________________。

答案

(1)B

(2)①②2CuH＋2H===Cu2＋Cu＋2H2↑

＋＋－－(3)①4Cu(OH)2＋N2H4·H2O===2Cu2O＋N2↑＋7H2O

②Cu＋Cl－e===CuCl

③白色沉淀逐渐变为砖红色

2CuCl＋2OH===Cu2O＋H2O＋2Cl－－

④取试样少量于试管中，加入稀硝酸溶解，再加硝酸银溶液，若生成沉淀，则含有CuCl，若无明显现象，则无CuCl

解析

(1)碘水是棕褐色的，影响白色沉淀的观察，可以用苯把碘单质萃取出来，由于酒精与水以任意比例混溶，因此不能作萃取剂。

(2)①NH5所有原子都达到稀有气体的稳定结构，即氮原子最外层达到8电子稳定结构，所有氢原子达到2电子稳定结构，说明NH5是由NH4和H组成的离子化合物。②CuH为难溶物质，保留化学式，根据题干信息知＋1价的铜在酸性条件下发生歧化反应生成Cu2和Cu，反＋＋－应产生的气体是CuH中的H与盐酸中H发生归中反应产生的氢气。

(3)①蓝色沉淀逐渐转化为砖红色，即氢氧化铜沉淀转化成氧化亚铜；无污染的气体只能是N2。②铜作阳极，先被氧化为Cu，再与溶液中的Cl结合生成CuCl白色沉淀，即可写出阳极的电极反应方程式。③根据方法二的信息②可知，CuCl在碱性条件下易转化为Cu2O。④得到的Cu2O中往往含有CuCl，可以通过检验混合物中是否含有氯离子的方法来检验是否含有CuCl，应先用硝酸溶解，再检验氯离子。

＋－－＋