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1、第 12 讲 金属材料及开发利用金属矿物 一、选择题 1.（新题预测）平昌冬奥会“北京 8 分钟”，主创团队用石墨烯制作了 20能发热 4h的智能服饰；用铝合金管材和碳纤维制作了高 2.35m、重量仅为 10kg 的熊猫木偶，向世界展现了新时代的中国形象。下列说法中，不正确的是（）A.石墨烯是能导热的金属材料 B.铝合金是密度较低的金属材料 C.碳纤维是耐低温的无机非金属材料 D.新型材料种类多、用途广 解析：选 A。石墨烯为非金属材料，A 错误。2.（2020怀化联考）下列有关金属的说法中正确的是（）A.生铁比纯铁抗腐蚀能力更强 B.青铜、不锈钢、硬铝都是合金 C.性质越活泼的金属越早被人类
2、冶炼和使用 D.单质铝在空气中比较耐腐蚀，所以铝是不活泼金属 解析：选 B。生铁容易被腐蚀，比纯铁抗腐蚀能力弱，A 项错误；青铜、不锈钢、硬铝都是合金，B 项正确；性质越不活泼的金属越早被人类冶炼和使用，C 项错误；单质铝在空气中比较耐腐蚀，是因为其表面有一层致密的氧化膜，铝是活泼金属，D 项错误。3.（2020河南八市第一次测评）天工开物中记载：“凡铜供世用，出山与出炉，止有赤铜。以炉甘石或倭铅参和，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：选 C。赤铜是纯度较高的铜，熔点比其合金高，青铜是铜锡合金
3、，黄铜是铜锌合金，白铜是铜镍合金，C 项正确。4.（2020河南省实验中学高三检测）天工开物中记载“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”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：ZnCO32C=高温Zn3CO D.该冶炼锌的方法属于热还原法 解析：选 A。由题意可知，“倭铅”指金属锌，不是锌和铅的混合物，故 A 错误；煤炭的主要成分是碳，反应中碳做还原剂，故 B、C、D 均正确。5.（2020长沙长
4、郡中学一模）实验室利用废弃旧电池的铜帽（Zn、Cu 总含量约为 99%）回收 Cu 并制备 ZnO 的部分实验过程如图所示：下列叙述错误的是（）A.合理处理废弃旧电池的铜帽既有利于节约资源，又有利于保护环境 B.“溶解”操作中可用酸性条件下不断鼓入 O2代替 H2O2 C.加入锌粉时反应的离子为 Cu2 D.“过滤”操作后直接将溶液蒸发结晶、高温灼烧得到 ZnO 解析：选 D。合理处理废弃旧电池中的铜帽既有利于保护环境，又实现了资源的再利用，A 项正确；在酸性条件下，O2能将铜氧化为 Cu2，化学方程式为 2Cu2H2SO4O2=2CuSO42H2O，B 项正确；加入适量锌粉，发生的反应为 Z
5、nCu2=CuZn2，C 项正确；“过滤”后直接将溶液蒸发结晶得硫酸锌和硫酸钠的混合物，高温灼烧时，硫酸锌和硫酸钠均不分解，D 项错误。6.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用来制造还原剂一氧化碳外，还提供热量 解析：选 D。A 项，铁用 CO 还原法炼制，错误；B 项，Al 及其合金被广泛使用是因为Al 及其合金有良好的性能，错误
6、；C 项，氯化铝是共价化合物，熔融时不导电，工业上用电解氧化铝的方法制取铝，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。7.（2020原创预测卷二）液态净水剂聚合硫酸铁（PFS）的主要成分可表示为 Fea（OH）b（SO4）cnH2O。以某硫酸厂烧渣（主要成分为 Fe3O4、FeO 和 Fe2O3，含少量 SiO2等杂质）为原料制备 PFS 的流程如下：下列说法不正确的是（）A.酸 A 为硫酸 B.“过滤”所得的滤渣可用于制造光导纤维 C.“氧化”过程中可能发生反应：4Fe2O24H=4Fe32H2O D.废水的 pH 越小，PFS 的净水效率越高 解析：
7、选 D。由 PFS 的主要成分和工艺流程可知，酸 A 为硫酸，A 项正确；二氧化硅不溶于硫酸，滤渣的主要成分是二氧化硅，其可以用于制造光导纤维，B 项正确；试剂 B 可以是 O2、H2O2等，能将亚铁离子氧化成铁离子，C 项正确；PFS 的主要成分是碱式硫酸铁，在酸性较强的条件下，PFS 会失去吸附水中悬浮杂质的能力，净水效率降低，D 项错误。8.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CuCO3Cu（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
8、.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 解析：选 C。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。9.（2020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 2AlFe2O3=高温2FeAl2O3 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 3mol 电子，消耗氧化剂的物质的量是 1 mol 解析：选 D。反应中转移 3 mol 电子，即 1 mol Al 参加反应，则消耗氧化剂 Fe2O3的物质的量为 0.
9、5 mol。10.下表中，对陈述、的正确性及其有无因果关系的判断都正确的是（）选项 陈述 陈述 判断 A 铜绿的主要成分是碱式碳酸铜 可用稀盐酸除去铜器表面的铜绿 对；对；无 B 铜表面易形成致密的氧化膜 铜制容器可以盛放浓硫酸 对；对；有 C 向硫酸铜溶液中通入少量氨，有蓝色沉淀产生，过滤后灼烧把铜丝放在酒精灯火焰上灼烧，铜丝表面变黑 对；对；有 滤渣，最后变成黑色固体 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 硫酸铜溶液可用作游泳池的消毒剂 错；对；无 解析：选 D。稀盐酸可以与 Cu2（OH）2CO3反应，而且稀盐酸不能与 Cu 反应，所以可用稀盐酸除去铜器表面的铜绿，、有因
10、果关系，A 错误；铜表面不能形成致密的氧化膜，B 错误；硫酸铜与氨水反应生成 Cu（OH）2，Cu（OH）2受热分解生成黑色 CuO，、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，、没有因果关系，D 正确。二、非选择题 11.历史上金、银、铜主要作为货币或装饰品被应用。（1）金、银、铜常被作为钱币流通，从化学角度来看，主要是利用它的 （填字母）。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
11、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，在空气中很稳定。（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
12、币中有 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 2CuO2=2CuO Cu2（OH）2CO3 2CuO2CO2H2O=Cu2（OH）2CO3 紫红 金 金不活泼，不易被氧化（3）D 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）火法炼铜的原理为 Cu2SO2=2CuSO2，在该反应中每
13、生成 1 mol Cu，转移 mole。（4）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：4CuFeS22H2SO417O2=4CuSO42Fe2（SO4）32H2O。利用反应后的溶液，按如下流程可制备胆矾（CuSO45H2O）：检验溶液 B 中 Fe3是否被除尽的实验方法：_ _ _。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）金属铜投入稀硫酸中不发生反应，但再加入 H2O
14、2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 CuH2O22H=Cu22H2O。（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 2Cu22CO23H2O=Cu2（OH）2CO3CO2。（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，由化学方程式可计算出电子转移数目。（4）检验溶液 B 中 Fe3是否被除尽的试剂是 KSCN 溶液。取少量溶液 B 于试管中，加入 KSCN 溶液，若溶液变红证明含有 Fe3，若不变红证明不含 Fe
15、3。从硫酸铜溶液中得到金属铜，可以加入铁粉置换出铜，反应的化学方程式为 CuSO4Fe=FeSO4Cu；也可用惰性电极电解硫酸铜溶液，反应的化学方程式为 2CuSO42H2O=电解2CuO22H2SO4。答案：（1）CuH2O22H=Cu22H2O（2）2Cu22CO23H2O=Cu2（OH）2CO3CO2（3）3（4）取少量溶液 B 于试管中，加入 KSCN 溶液，若溶液变红证明含有 Fe3，若不变红证明不含 Fe3 CuSO4Fe=FeSO4Cu（答案合理即可）2CuSO42H2O=电解2CuO22H2SO4（答案合理即可）13.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
16、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）向滤液中加入过量氢氧化钠溶液、过滤。有关反应的离子方程式是_ _。（4）向步骤（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bg。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 ；若滤渣的灼烧不充分，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）Mg22OH=Mg（OH）2、Al34OH=AlO22H2O（4）AlO2CO22H2O=Al（OH）3HCO3（5）2Al（OH）3=Al2O33H2O 9b17a100%（6）偏低 偏高 偏高