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2019-2020年高考化學(xué)專題復(fù)習(xí)導(dǎo)練測 第三章 第四講 銅及其化合物 金屬材料 一、選擇題 1．下列關(guān)于金屬元素的敘述正確的是(　　) A．金屬元素的單質(zhì)只有還原性，其離子只有氧化性 B．金屬元素的單質(zhì)在常溫下均為固體 C．金屬元素在不同化合物中化合價均相同 D．大多數(shù)金屬元素的單質(zhì)為電的良導(dǎo)體 解析 金屬離子中的中間價態(tài)離子，比如Fe2＋，既有氧化性又有還原性，A錯；常溫下金屬汞呈液態(tài)，B錯；有的金屬元素存在變價，比如Fe、Cu等，C錯。 答案 D 2．合金比純金屬制成的金屬材料的優(yōu)點(diǎn)是 (　　)。 ①合金的硬度一般比它的各成分金屬的大?、谝话愕?，合金的熔點(diǎn)比它的各成分金屬的更低?、鄹淖冊系呐浔?、改變生成合金的條件，得到有不同性能的合金?、芎辖鸨燃兘饘俚膶?dǎo)電性更強(qiáng)　⑤合金比純金屬的應(yīng)用范圍更廣泛 A．①②③⑤ B．②③④ C．①②④ D．①②④⑤ 解析　合金的機(jī)械性能比各成分金屬的大，故①正確；根據(jù)教材知識，②③是正確的；合金的電阻率比純金屬要大，故④是錯誤的；合金由于性能好而應(yīng)用更廣泛，⑤是正確的。 答案　A 3．氫化亞銅(CuH)是一難溶物質(zhì)，用CuSO4溶液和另一種“反應(yīng)物”在40～50 ℃時反應(yīng)可生成它。CuH不穩(wěn)定，易分解；CuH在氯氣中能燃燒，跟鹽酸反應(yīng)能產(chǎn)生氣體。下列有關(guān)推斷中錯誤的是 (　　)。 A．這里的“另一種反應(yīng)物”具有還原性 B．CuH可作氧化劑、還原劑 C．CuH＋Cl2===CuCl＋HCl(燃燒) D．CuH＋HCl===CuCl＋H2↑(常溫) 解析　C項中Cl2具有強(qiáng)氧化性，產(chǎn)物應(yīng)為CuCl2和HCl。 答案　C 4．下列有關(guān)金屬的說法中，不正確的是(　　) A．青銅、不銹鋼、硬鋁都是合金 B．銅表面易形成致密的氧化膜 C．工業(yè)上用電解熔融MgCl2的方法制取金屬鎂 D．鋁是活潑金屬，但在空氣中耐腐蝕 解析 通常情況下Cu表面生成銅綠(堿式碳酸銅)，該物質(zhì)非常疏松；Al易氧化生成致密的Al2O3薄膜，防止內(nèi)部Al繼續(xù)氧化。 答案 B 5．硝酸銅是一種重要的工業(yè)產(chǎn)品，化學(xué)上有很多方法可以制取硝酸銅：①將銅溶于硝酸中、②先將銅與O2反應(yīng)生成CuO，再溶于硝酸中、③將銅溶于N2O4的乙酸乙酯(溶劑，不參加反應(yīng))溶液中生成硝酸銅和一氧化氮。下列認(rèn)識或判斷錯誤的是 (　　)。 A．方法③是最經(jīng)濟(jì)和環(huán)保的 B．方法①中，若從經(jīng)濟(jì)和環(huán)保的角度考慮，用稀硝酸比用濃硝酸好 C．方法②需要消耗能源，對環(huán)境不產(chǎn)生污染 D．方法③中N2O4既是氧化劑又是還原劑 解析　①、③都生成污染性氣體，②不生成污染性氣體且HNO3全部轉(zhuǎn)化為Cu(NO3)2。 答案　A 6．為了比較鐵和銅金屬活動性強(qiáng)弱，某研究小組的同學(xué)設(shè)計了如下一些方案，并將實(shí)驗(yàn)結(jié)果記錄如下： 方案 現(xiàn)象或產(chǎn)物 ①將鐵片置于CuSO4溶液中 鐵片上有亮紅色物質(zhì)析出 ②將鐵絲和銅絲分別在氯氣中燃燒 產(chǎn)物分別為FeCl3和CuCl2 ③將鐵片和銅片分別放入熱濃硫酸中 產(chǎn)物分別為Fe2(SO4)3和CuSO4 ④將鐵片和銅片分別置于稀硫酸溶液中 鐵片上有氣泡，銅片上不產(chǎn)生氣泡 ⑤將鐵片和銅片同時插入盛有稀硫酸的燒杯中，并用導(dǎo)線連接 鐵片溶解，銅片上有氣泡產(chǎn)生 A．2種 B．3種 C．4種 D．5種 解析?、勹F能置換出銅，證明鐵比銅活潑；②不能證明；③不能證明；④鐵能置換出稀硫酸中的氫，銅不能，證明鐵比銅活潑；⑤鐵與銅形成原電池，鐵作負(fù)極，銅作正極，證明鐵比銅活潑，共有3種方案，選項B正確。 答案　B 7．常溫下，向含有H2SO4的CuSO4溶液中逐滴加入含a mol 溶質(zhì)的NaOH溶液，恰好使溶液的pH＝7，下列敘述錯誤的是(　　) A．反應(yīng)后溶液中c(Na＋)＝2c(SO) B．a(chǎn)/2 mol＞沉淀的物質(zhì)的量＞0 C．沉淀的質(zhì)量為49 a g D．溶液中n(SO)＝a/2 mol 解析 pH＝7時溶液中只有Na2SO4，故A、D對；沉淀是Cu(OH)2，若a mol NaOH全部與CuSO4反應(yīng)，則生成的沉淀為a/2 mol，而實(shí)際上NaOH還與硫酸反應(yīng)，B對、C錯。 答案 C 二、非選擇題 8．美國航天飛機(jī)“哥倫比亞號”爆炸，是震驚世界的航天慘案。專家推測“哥倫比亞”航天飛機(jī)的失事原因之一是覆蓋在航天飛機(jī)外層的一片微不足道的隔熱瓦脫離，引起飛機(jī)外表金屬溫度迅速升高而熔化解體。 (1)其中照片顯示，在“哥倫比亞號”機(jī)翼下方有幾片小瓷片脫落，引起了科學(xué)家的注意，這是一種覆蓋在航天飛機(jī)表面的特殊的陶瓷片，其主要作用是__________________________________________________________。 A．增加航天飛機(jī)的強(qiáng)度，防止流星和太空垃圾撞擊而損壞航天飛機(jī) B．將太陽能轉(zhuǎn)化為電能供航天飛機(jī)使用 C．便于雷達(dá)跟蹤，接受地面指揮中心的指令 D．在返回大氣層時，陶瓷耐高溫隔熱，有效地保護(hù)航天飛機(jī)平安返回地面 (2)隔熱瓦是一種金屬陶瓷，金屬陶瓷是由陶瓷和黏結(jié)金屬組成的非勻質(zhì)的復(fù)合材料。陶瓷主要是Al2O3、ZrO2等耐高溫氧化物，黏結(jié)金屬主要是Cr、Mo、W、Ti等高熔點(diǎn)金屬。下列關(guān)于復(fù)合材料的說法不正確的是________。 A．由兩種或兩種以上金屬(或金屬與非金屬)熔合而成的物質(zhì)叫復(fù)合材料 B．復(fù)合材料一般具有強(qiáng)度高、質(zhì)量輕、耐高溫、耐腐蝕等優(yōu)異性能，在綜合性能上超過了單一材料 C．玻璃鋼是以玻璃纖維和樹脂組成的復(fù)合材料，它可做船體、汽車車身等，也可做印刷電路板 D．復(fù)合材料的熔、沸點(diǎn)一般比它的各組成成分的熔、沸點(diǎn)低 (3)將陶瓷和黏結(jié)金屬研磨，混合均勻，成型后在不活潑氣氛中燒結(jié)，就可制得金屬陶瓷。金屬陶瓷兼有金屬和陶瓷的優(yōu)點(diǎn)，其密度小、硬度高、耐磨、導(dǎo)熱性好，不會因?yàn)轶E冷或驟熱而脆裂。實(shí)驗(yàn)室有一金屬陶瓷制成的容器，可用來盛放下列哪些物質(zhì)________。 A．NaOH溶液 B．KNO3溶液 C．氫氟酸 D．鹽酸 解析　(1)從題干信息看出，特殊陶瓷片的主要作用是隔熱、防止機(jī)體與空氣摩擦產(chǎn)生高溫而熔化。故D正確。(2)復(fù)合材料是由基體和增強(qiáng)體組合而成。A項敘述的物質(zhì)是合金而不是復(fù)合材料。復(fù)合材料一般具有各成分的性質(zhì)，又比各成分的性能優(yōu)良，強(qiáng)度高、密度小、耐高溫、耐腐蝕等。故A、D錯。(3)金屬陶瓷具有金屬的性質(zhì)和硅酸鹽的性質(zhì)，所以不能用來盛放酸性或堿性物質(zhì)。 答案　(1)D　(2)A、D　(3)B 9．要除去銅屑中的少量鐵屑。某同學(xué)設(shè)計了以下兩個實(shí)驗(yàn)方案： ①過濾―→洗滌 ②過濾―→洗滌 (1)寫出兩個實(shí)驗(yàn)方案中有關(guān)反應(yīng)的離子方程式： ①__________________________________________________； ②__________________________________________________。 (2)以上兩個實(shí)驗(yàn)方案中，你愿意選擇的是_________________________________。 理由是__________________________________________________ __________________________________________________。 (3)你是否有更簡便的方法？寫出你的做法。 解析 除雜時選擇的試劑只能與雜質(zhì)反應(yīng)，不能與主要物質(zhì)反應(yīng)，除雜的同時不能引入新的雜質(zhì)。 答案 (1)①Fe＋Cu2＋===Cu＋Fe2＋ ②Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑ (2)方案②　方案①生成的銅可能附著在鐵的表面，導(dǎo)致很難完全除去其中的鐵屑；方案②中的鐵可完全與稀硫酸反應(yīng)而銅不反應(yīng)　(3)用磁鐵進(jìn)行分離 10．利用廢鐵絲、硫酸銅廢液(含硫酸亞鐵)和被有機(jī)物污染的廢 銅粉制備硫酸銅晶體。生產(chǎn)過程如下： 試回答下列問題： (1)鐵絲在投入硫酸銅廢液前需用稀H2SO4進(jìn)行處理，可能發(fā)生反應(yīng)的離子方程式有_____________________。 (2)廢銅粉與還原所得銅粉混合灼燒，檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)灼燒后得到的是CuO和少量Cu的混合物。原因可能是： ①灼燒不充分Cu未被完全氧化。 ②CuO被還原。還原劑可能是________，該反應(yīng)的化學(xué)方程式是______________ ________________________________________________________________________。 (3)為了使灼燒后的氧化銅混合物充分酸溶，在加入稀H2SO4的同時，還通入O2。通入O2的目的是(用化學(xué)反應(yīng)方程式表示)____________________。 (4)直接向氧化銅混合物中加入濃硫酸并加熱進(jìn)行酸溶，也可達(dá)到充分酸溶的目的，但實(shí)際操作中較少使用，原因可能是__________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析 廢鐵絲中含有鐵銹(Fe2O3xH2O)，所以在用稀硫酸處理時可能發(fā)生的反應(yīng)有：Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O,2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，F(xiàn)e＋2H＋===Fe2＋＋H2↑；廢銅粉在灼燒后得到的產(chǎn)物中含有單質(zhì)銅，可能是原來雜質(zhì)中含有C等還原性雜質(zhì)導(dǎo)致；Cu在不斷通入氧氣和加熱的條件下，可溶解于稀硫酸中，發(fā)生反應(yīng)2Cu＋O2＋2H2SO42CuSO4＋2H2O；若用濃硫酸來溶解，發(fā)生反應(yīng)Cu＋2H2SO4(濃)CuSO4＋SO2↑＋2H2O，其缺點(diǎn)是生成等量硫酸銅晶體所消耗的硫酸更多，且會產(chǎn)生污染大氣的氣體SO2。 答案 (1)Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O， 2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，F(xiàn)e＋2H＋===Fe2＋＋H2↑ (2)C或CO　2CuO＋C2Cu＋CO2↑或CuO＋COCu＋CO2 (3)2Cu＋O2＋2H2SO42CuSO4＋2H2O (4)生成等量CuSO4晶體所消耗的H2SO4更多，且會產(chǎn)生污染大氣的氣體 11．隨著材料科學(xué)的發(fā)展，金屬釩及其化合物得到了越來越廣泛的應(yīng)用，并被譽(yù)為“合金的維生素”。為回收利用含釩催化劑(含有V2O15、VOSO4及不溶性殘渣)，科研人員最新研制了一種離子交換法回收釩的新工藝，回收率達(dá)91.7%以上。部分含釩物質(zhì)在水中的溶解性如表所示： 物質(zhì) VOSO4 V2O15 NH4VO3 (VO2)2SO4 溶解性 可溶 難溶 難溶 易溶 該工藝的主要流程如下。 請回答下列問題： (1)請寫出加入Na2SO3溶液發(fā)生反應(yīng)的離子方程式 ________________________________________________________________________。 (2)催化氧化所使用的催化劑釩觸媒(V2O15)能加快二氧化硫的氧化速率，此過程中產(chǎn)生了一連串的中間體(如圖1)。其中a、c兩步的化學(xué)方程式可表示為________________________，________________________________。 (3)該工藝中沉釩率是回收釩的關(guān)鍵之一，沉釩率的高低除受溶液pH影響外，還需要控制氯化銨的系數(shù)(NH4Cl加入質(zhì)量與料液中V2O15的質(zhì)量比)和溫度。根據(jù)圖2和圖3，試建議控制氯化銨系數(shù)和溫度的適宜值分別為________、________。 解析　(1)根據(jù)表格信息，V2O15難溶于水，被亞硫酸鈉還原成可溶于水的VOSO4，離子方程式為V2O15＋SO＋4H＋===2VO2＋＋SO＋2H2O。(2)V2O15是催化劑，反應(yīng)前后質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)不變。依題意和物質(zhì)轉(zhuǎn)化圖知，a反應(yīng)：五氧化二釩與二氧化硫反應(yīng)生成三氧化硫和四氧化二釩；c反應(yīng)：VOSO4在氧氣作用下生成V2O15和SO3。(3)根據(jù)圖像知，加氯化銨系數(shù)為4、溫度為80 ℃時沉釩率最大。 答案　(1)V2O15＋SO＋4H＋===2VO2＋＋SO＋2H2O　(2)SO2＋V2O15SO3＋V2O4　4VOSO4＋O22V2O15＋4SO3　(3)4　80 ℃