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1、第9讲,用途广泛金属材料和开发利用金属矿物第 第 9 9 讲用途广泛的金属材料和开发利用金属矿物基础题组 1.(2017 吉林长春第一次质量检测)下列物质或物质的主要成分对应的化学式错误的是() A.胆矾(CuSO 4 5H 2 O) B.磁性氧化铁(Fe 3 O 4 ) C.苏打(NaHCO 3 ) D.铁锈(Fe 2 O 3 xH 2 O) 2.(2017 河北八所重点中学第一次联考)下列离子方程式书写不正确的是() A.Fe 与盐酸反应:2Fe+6H +2Fe 3+ +3H 2 ↑ B.Cu 与 AgNO 3 溶液反应:2Ag + +CuCu 2+ +2Ag C.醋酸溶液与 N
2、aOH 溶液反应:CH 3 COOH+OH -CH 3 COO - +H 2 O D.CuSO 4 与 Ba(OH) 2 溶液反应:Cu 2+ +SO 42- +Ba 2+ +2OH - BaSO 4 ↓+Cu(OH) 2 ↓ 3.某同学设计了如下试验测量 m g 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,合金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 气体肯定全为 NO C.操作是过滤,操作是洗涤,操作是烘干 D.依据反应收集到的气体体积可以计算铜和银的质量分数 4.(2017 贵州遵义一中模拟
3、)下表各选项中,不能利用置换反应通过 Y 得到 W 的一组化合物是()选项 化合物A B C D Y CO 2Fe 2 O 3SiO 2FeCl 3W MgO Al 2 O 3CO CuCl 2 5.(2017 吉林长春调研)已知下列转化关系中,M、N 均为单质,则 M 可能是() M+N Q Q 溶液 M+NA.NaB.AlC.FeD.Cu 6.下列制取硝酸铜的方法最合理的是() A.Cu+HNO 3 (浓)Cu(NO 3 ) 2B.Cu+HNO 3 (稀)Cu(NO 3 ) 2C.CuCuOCu(NO 3 ) 2D.CuCuSO 4Cu(NO 3 ) 27.下列叙述正确的是() A.将钠放
4、入滴有酚酞的水中,溶液颜色没有明显改变 B.用惰性电极电解 NaCl 溶液,起先时阴极、阳极产生气体体积比为 11 C.H 2 O 在反应 LiH+H 2 O LiOH+H 2 ↑中既是氧化剂又是还原剂 D.用铁作电极电解 CuCl 2 溶液的离子方程式为 Cu 2+ +2Cl - Cu+Cl 2 ↑ 8.(2017 辽宁瓦房店模拟)CuSO 4 是一种重要的化工原料,其有关制备途径及性质如图所示。下列说法不正确的是()A.与途径相比,途径更好地体现了绿色化学思想 B.Y 可以是葡萄糖溶液 C.CuSO 4 在 1 100 分解所得气体 X 可能是 SO 2 和 SO 3
5、的混合气体 D.将 CuSO 4 溶液蒸发浓缩、冷却结晶可制得胆矾晶体 9.(2017 辽宁大连双基检测)铜是与人类关系特别亲密的有色金属。已知大多数+1 价铜的化合物是难溶物,如 CuH、CuI、CuCl 等。(1)肯定条件下,在 CuSO 4 中加入 NH 5 反应生成氢化亚铜(CuH)。已知 NH 5 的全部原子都达到稀有气体的稳定结构,NH 5 是 (填离子化合物或共价化合物)。在上述反应中NH 5 作(填氧化剂或还原剂)。(2)在 CuCl 2 溶液中逐滴加入过量 KI 溶液可能发生如下反应: a.2Cu 2+ +4I - 2CuI↓(白色)+I 2b.2Cu 2+ +2C
6、l - +2I - 2CuCl↓(白色)+I 2若 a 反应是主要反应,则 K sp (CuI)(填><或=)K sp (CuCl)。为顺当视察到白色沉淀,可以加入的最佳试剂是 (填序号)。A.淀粉溶液 B.苯 C.氯化铁溶液 D.乙醇10.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 价、+2 价。已知 Cu 2 O 与稀硫酸反应,溶液呈蓝色。(1)工业上可用 Cu 2 S+O 22Cu+SO 2 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,温度限制在 50 ,加入 H 2 O 2 溶液,一段时间后,升温到 60 ,再反
7、应一段时间后可制得硫酸铜,该反应的离子方程式为 。温度限制在 5060 的缘由除了加快反应速率外,还有 。在 CuSO 4 溶液中加入肯定量的Na 2 SO 3 溶液和 NaCl 溶液加热,生成 CuCl 沉淀,写诞生成 CuCl 的离子方程式: 。(3)现向 Cu、Cu 2 O 和 CuO 组成的混合物中,加入 2 L 0.6 molL -1 HNO 3 溶液恰好使混合物溶解,同时收集到 4 480 mL NO 气体(标准状况)。Cu 2 O 跟稀硝酸反应的离子方程式为。若将上述混合物用足量的 H 2 加热还原,所得到固体的质量为g。若混合物中含 0.2 mol Cu,将该混合物与稀硫酸充分
8、反应,消耗 H 2 SO 4 的物质的量为 mol。提升题组 11.(2018 山东枣庄模拟)在 100 mL 硫酸和硝酸的混合液中,HNO 3 和 H 2 SO 4 的物质的量浓度分别是 0.3 mol/L、0.15 mol/L,向该混合液中加入 2.56 g 铜粉,加热,待充分反应后,所得溶液中铜离子的物质的量浓度是() A.0.15 mol/L B.0.225 mol/L C.0.30 mol/L D.0.45 mol/L 12.(2017 辽宁沈阳模拟)部分被氧化的 Fe、Cu 合金样品(氧化产物为 Fe 2 O 3 、CuO)共 5.76 g,经如下处理:下列说法正确的是() A.滤
9、液 A 中的阳离子为 Fe 2+ 、Fe 3+ 、H +B.样品中 Fe 元素的质量为 2.24 g C.样品中 CuO 的质量为 4.0 g D.V=896 mL 13.某小组同学利用如图装置对电解氯化铜溶液的试验进行了探讨。装置 现象电解一段时间,阳极石墨表面产生气体,阴极石墨上附着红色物质,烧杯壁变热,溶液由蓝色变为绿色(1)甲认为电解过程中阳极产生的是溶液变绿的缘由,写出产生该物质的电极反应式: 。(2)乙查阅资料,CuCl 2 溶液中存在平衡:Cu 2+ +4Cl - CuCl 4 2- (黄色) ΔH>0。据此乙认为:电解过程中,CuCl 4 2- (黄色)浓度增
10、大,与 CuCl 2 蓝色溶液混合呈绿色。乙依据平衡移动原理推想在电解过程中CuCl 4 2- 浓度增大的缘由:。(3)丙改用下图装置,在相同条件下电解 CuCl 2 溶液,对溶液变色现象接着探究。装置 现象电解相同时间时,阳极石墨表面产生气泡,其旁边溶液仍为蓝色;阴极石墨上附着红色物质,其旁边溶液由蓝色变为绿色;U 形管变热,冷却后,阴极旁边溶液仍为绿色丙通过对现象分析证明了甲和乙的观点均不正确。丙否定甲的依据是 ,否定乙的依据是 。(4)丙接着查阅资料: .电解 CuCl 2 溶液时可能产生CuCl 2 - ,CuCl 2 - 掺杂少量 Cu 2+ 后呈黄色; .稀释含CuCl 2 - 的
11、溶液生成 CuCl 白色沉淀。据此丙认为:电解过程中,产生的CuCl 2 - 掺杂 Cu 2+ 后呈黄色,与 CuCl 2 蓝色溶液混合呈绿色。丙进行如下试验: a.取电解后绿色溶液 2 mL,加 20 mL 水稀释,静置 5 分钟后溶液中产生白色沉淀。b.另取铜粉和少量氯化铜晶体,向其中加入 2 mL 浓盐酸,加热获得含CuCl 2 - 的黄色溶液。c.冷却后向上述溶液中 d.取 c 中 2 mL 溶液,加 20 mL 水稀释,静置 5 分钟后溶液中产生白色沉淀。a 的目的是 。写出 b 中生成CuCl 2 - 的离子方程式: 。补充 c 中必要的操作及现象: 。据此丙得出结论:电解时阴极旁
12、边生成CuCl 2 - 是溶液变绿的缘由。答案精解精 析基础题组1.C 苏打的化学式为 Na 2 CO 3 。2.A Fe 与盐酸反应生成 Fe 2+ 和 H 2 ,A 错误。3.D 解答本题要留意以下两点:题中没有给出硝酸的浓度,合金与硝酸反应放出的气体中可能含有 NO 2 ,但经排水法收集到的气体均为 NO;W g 固体应当是干燥、纯净的 AgCl,由此确定三步操作。4.D CO 2 与 Mg 发生置换反应,可生成 MgO;Fe 2 O 3 与 Al 发生铝热反应可生成 Al 2 O 3 ,该反应为置换反应;SiO 2 可与 C 发生置换反应,生成 CO;FeCl 3 和 Cu 反应生成
13、FeCl 2 和 CuCl 2 ,不是置换反应。5.D Na、Al、Fe 均为活泼金属,电解相关溶液不能制取其单质;电解铜盐溶液可以生成铜单质,转化关系为 Cu+Cl 2 CuCl 2 CuCl 2 溶液 Cu 和 Cl 2 。6.C A 项,有 NO 2 生成,污染环境,不符合题意;B 项,有 NO 生成,污染环境,不符合题意;D 项,有 SO 2 生成,污染环境,不符合题意。7.B A 项,钠能和水反应生成氢氧化钠和氢气,所以会看到溶液变成红色,错误;B 项,用惰性电极电解 NaCl溶液的化学方程式为 2NaCl+2H 2 O 2NaOH+H 2 ↑+Cl 2 ↑,依据
14、化学方程式知,氢气和氯气的体积之比为11,正确;C 项,反应中,LiH 中 H 由-1 价变为 0 价,LiH 作还原剂,水只作氧化剂,错误;D 项,用 Fe 作阳极时,铁会参加电极反应,故其离子方程式应为 Fe+Cu 2+ Fe 2+ +Cu,错误。8.C 途径中铜和浓硫酸反应生成二氧化硫气体,会污染空气,通过途径制取等质量CuSO 4 须要的硫酸少且无污染性气体产生,更好地体现了绿色化学思想,故 A 正确;葡萄糖溶液与新制氢氧化铜反应可生成Cu 2 O,所以 Y 可为葡萄糖溶液,故 B 正确;若 X 是二氧化硫和三氧化硫的混合气体,则只有铜元素、硫元素化合价降低,无元素化合价上升,故 C
15、错误;将 CuSO 4 溶液蒸发浓缩、冷却结晶可制得胆矾晶体,故 D 正确。9.答案 (1)离子化合物 还原剂 (2)< B 解析 (1)由题意可知 NH 5 为 NH 4 H,是离子化合物,由于反应中 Cu 元素化合价降低,故 NH 5 中必有元素化合价上升,即 NH 5 是还原剂。(2)主要发生 a 反应,即优先生成 CuI,说明 CuI 更难溶,溶度积更小;加苯可萃取I 2 ,在水层中更易视察到生成的白色沉淀。10.答案 (1)Cu、O(2)Cu+H 2 O 2 +2H +Cu 2+ +2H 2 O 防止 H 2 O 2 分解 2Cu 2+ +2Cl - +SO 32- +H2 O
16、2CuCl↓+SO 42- +2H +(3)3Cu 2 O+2NO 3-+14H +6Cu 2+ +2NO↑+7H 2 O 32 0.2 解析 (1)在该反应中铜、氧元素的化合价降低,得到电子,被还原。(3)Cu 2 O 跟稀硝酸反应的离子方程式是3Cu 2 O+2NO 3-+14H +6Cu 2+ +2NO↑+7H 2 O。硝酸发生反应后得到的产物是 Cu(NO 3 ) 2 和 NO,由 2 L×0.6 molL -1 =2nCu(NO 3 ) 2 +4.480 L÷22.4 Lmol -1 得 nCu(NO 3 ) 2 =0.5 mo
17、l,n(Cu 2+ )=0.5 mol,所以若将上述混合物用足量的 H 2 加热还原,所得到固体的质量为 0.5 mol×64 gmol -1 =32 g。若混合物中含 0.2 mol Cu,则依据铜原子守恒可得 2n(Cu 2 O)+n(CuO)=0.3 mol;依据得失电子守恒可得:2n(Cu)+2n(Cu 2 O)=3×(4.480 L÷22.4 Lmol -1 ),解得 n(CuO)=0.1 mol,n(Cu 2 O)=0.1 mol,消耗 H 2 SO 4 的物质的量为 0.1 mol+0.1 mol=0.2 mol。提升题组 11.答案 B 溶
18、液中 n(H + )=0.15 mol/L×2×0.1 L+0.3 mol/L×0.1 L=0.06 mol,相关计算如下:3Cu+8H + + 2N O 3- 3Cu 2+ +2NO↑+4H 2 O 3×64 g 8 mol 2 mol 3 mol 2.56 g 0.06 mol 0.03 mol n(Cu 2+ )因为 3×642.56 <80.06 ,所以 Cu 过量,因为80.06 >20.03 ,所以 NO 3-过量,因此用 H + 的量进行计算,得 n(Cu 2+ )=0.022 5 mol,则 c(
19、Cu 2+ )= 0.022 5mol0.1 L=0.225 mol/L。12.B 由于氧化性 Fe 3+ >Cu 2+ >H + ,铁离子优先反应,所以滤液 A 中肯定不存在铁离子,故 A 错误;滤液 A 中含有亚铁离子和氢离子,加入足量氢氧化钠溶液后,过滤,最终灼烧得到的固体为氧化铁,3.2 g 氧化铁的物质的量为 0.02 mol,样品中全部铁元素都生成了氧化铁,所以样品中 Fe 元素的质量为 56 g/mol×0.04 mol=2.24 g,故 B 正确;滤液 A 中不含铜离子,滤渣为金属铜,铜的物质的量为 0.05 mol,若样品中 Cu 元素全部以氧化铜形式
20、存在,则氧化铜的质量为 80 g/mol×0.05 mol=4.0 g,由于部分铜被氧化成氧化铜,则样品中氧化铜的质量肯定小于4.0 g,故C错误;由于部分铁用于置换金属铜,故与氢离子反应生成氢气的铁的物质的量小于 0.04 mol,反应生成的气体的物质的量小于 0.04 mol,标准状况下生成的气体的体积肯定小于 22.4 L/mol×0.04 mol=0.896 L=896 mL,故 D 错误。13.答案 (1)Cl 22Cl - -2e - Cl 2 ↑ (2)电解过程放热导致温度上升,Cu 2+ +4Cl - CuCl 4 2- 正向移动 (3)阳极旁
21、边溶液仍为蓝色 U 形管冷却后阴极旁边溶液仍为绿色 (4)证明在题述试验条件下,电解后的绿色溶液中存在CuCl 2 -Cu 2+ +4Cl - +Cu 2CuCl 2 -加入 CuCl 2 蓝色溶液,直至溶液颜色与电解后的绿色溶液基本相同 解析 (1)电解氯化铜溶液,阳极氯离子失电子转化为Cl 2 ,Cl 2 为黄绿色气体,溶解在溶液中可能使溶液变绿,电极反应式为 2Cl - -2e - Cl 2 ↑。(2)由信息可知,反应 Cu 2+ +4Cl - CuCl 4 2- 为吸热反应,电解过程放热,导致温度上升,平衡正向移动,CuCl 4 2- 的浓度增大。(3)阳极石墨表面产生气泡,
22、则阳极生成了氯气,但阳极旁边溶液仍为蓝色,说明溶有氯气不是溶液变绿的缘由;假如乙的观点正确,U 形管冷却后,温度降低,平衡Cu 2+ +4Cl - CuCl 4 2- 逆向移动,CuCl 4 2- 的浓度减小,阴极旁边溶液的绿色应褪去,但 U 形管冷却后阴极旁边溶液仍为绿色。(4)由资料可知,稀释含CuCl 2 - 的溶液可生成 CuCl 白色沉淀,故 a 的目的为证明在题述试验条件下,电解后的绿色溶液中存在CuCl 2 - 。由 b 中所给信息可 知,反应物为 Cu、CuCl 2 、HCl,生成物为CuCl 2 - ,配平可得离子方程式为 Cu 2+ +4Cl - +Cu 2CuCl 2 - 。c的目的是验证丙同学的结论,所以c操作及现象为冷却后向溶液中加入CuCl 2 蓝色溶液,直至溶液颜色与电解后的绿色溶液基本相同。