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第3節(jié) 金屬材料 復合材料 [課后達標檢測] 一、選擇題 1．(教材改編題)下列說法中正確的是(　　) A．鐵是人類在生產(chǎn)、生活中最早使用的金屬材料 B．金、銀、銅是應用最廣泛的金屬材料 C．鈦被譽為“21世紀的金屬”，應用前景很廣闊 D．銅是導電性、導熱性最好的有色金屬 解析：選C。銅是人類使用最早的金屬材料，A錯；鐵、鋁及鋁合金是應用最廣泛的金屬材料，B錯；銀的導電性比銅好，D錯。 2．合金與純金屬制成的金屬材料相比，優(yōu)點是(　　) ①合金的硬度一般比它的各成分金屬的大 ②一般地，合金的熔點比它的各成分金屬的更低 ③改變原料的配比、改變生成合金的條件，得到有不同性能的合金 ④合金比純金屬的導電性更強 ⑤合金比純金屬的應用范圍更廣泛 A．②③④　　　　　　　　 B．①②③⑤ C．①②④　　　　　　 D．①②④⑤ 答案：B 3．下列有關(guān)金屬的工業(yè)制法中正確的是 (　　) A．制鈦：用金屬鈉置換氯化鈦(TiCl4)溶液中的鈦 B．煉鐵：用焦炭和空氣反應產(chǎn)生的CO在高溫下還原鐵礦石中鐵的氧化物 C．通電條件下，電解熔融AlCl3制備單質(zhì)Al D．煉銅：用黃銅礦經(jīng)電解精煉得到純度為99．9%的銅 解析：選B。A中不能用TiCl4溶液，要用熔融狀態(tài)的TiCl4；C中熔融AlCl3不導電，應電解熔融Al2O3制取單質(zhì)Al；D中電解法精煉銅的原料是粗銅。 4．(2018阜陽模擬)下列說法中正確的是(　　) A．氯化鋁是一種電解質(zhì)，可用于電解法制鋁 B．工業(yè)上通過電解氯化鈉溶液制備金屬鈉和氯氣 C．工業(yè)上電解熔融狀態(tài)的Al2O3制備Al涉及氧化還原反應 D．MgCl2(aq)Mg(OH)2MgOMg，在給定條件下能實現(xiàn) 解析：選C。A項，AlCl3屬于共價化合物，熔融時不發(fā)生電離；B項，電解氯化鈉溶液的反應方程式：2NaCl＋2H2O2NaOH＋Cl2↑＋H2↑；D項，MgO熔點高，高溫熔化時耗能大，應電解熔融MgCl2制Mg。 5．(2018蚌埠模擬)Al、Fe、Cu都是重要的金屬元素，下列說法正確的是(　　) A．三者都有多種氧化物 B．三者的單質(zhì)放置在空氣中均只生成氧化物 C．制備AlCl3、FeCl3、CuCl2固體時，均能采用將溶液直接蒸干的方法 D．電解AlCl3、FeCl3、CuCl2的混合溶液時陰極上只能析出Cu 解析：選D。A項，Al的氧化物只有Al2O3；B項，Cu在空氣中久置時生成Cu2(OH)2CO3；C項，由于Al3＋、Fe3＋、Cu2＋均易水解，且加熱時，水解生成的HCl易揮發(fā)促進水解平衡正向移動，故不能得到相應固體。 6．下列反應中，反應后固體物質(zhì)增重的是(　　) A．將氫氣通過灼熱的CuO粉末 B．將二氧化碳通過Na2O2粉末 C．鋁與Fe2O3發(fā)生鋁熱反應 D．將鋅粒投入Cu(NO3)2溶液中 解析：選B。氫氣與灼熱的CuO反應生成Cu和水，反應前固體為CuO，反應后固體為Cu，二者物質(zhì)的量相同，固體質(zhì)量減小，A項錯誤；二氧化碳與過氧化鈉反應生成碳酸鈉和氧氣，反應前固體為過氧化鈉，反應后固體為碳酸鈉，二者物質(zhì)的量相同，固體質(zhì)量增加，B項正確；Al與Fe2O3反應生成Al2O3和Fe，反應前后固體質(zhì)量不變，C項錯誤；等物質(zhì)的量的Zn與Cu(NO3)2反應生成Zn(NO3)2和Cu，反應前固體為Zn，反應后固體為Cu，固體質(zhì)量減小，D項錯誤。 7．氫化亞銅(CuH)是一難溶物質(zhì)，用CuSO4溶液和另一種“反應物”在40～50 ℃時反應可生成它。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：選C。C項中Cl2具有強氧化性，產(chǎn)物應為CuCl2和HCl。 8．已知酸性條件下有如下反應：2Cu＋Cu2＋＋Cu。由于反應溫度不同，用氫氣還原氧化銅時，可能產(chǎn)生Cu或Cu2O，兩者都是紅色固體。一同學對某次用氫氣還原氧化銅實驗所得的紅色固體產(chǎn)物做了驗證，實驗操作和實驗現(xiàn)象記錄如下： 加入試劑 稀硫酸 濃硫酸、加熱 稀硝酸 濃硝酸 實驗現(xiàn)象 紅色固體和藍色溶液 無色氣體和藍色溶液 無色氣體和藍色溶液 紅棕色氣體和藍色溶液 由此推出本次氫氣還原氧化銅實驗的產(chǎn)物是(　　) A．Cu　　　　　　　　　 B．Cu2O C．一定有Cu，可能有Cu2O D．一定有Cu2O，可能有Cu 解析：選D。H2還原CuO生成紅色固體，可能是Cu和Cu2O中的一種或兩種，產(chǎn)物中加入稀H2SO4溶液變藍并得到紅色固體，證明產(chǎn)物中含Cu2O，在酸性條件下2Cu＋Cu2＋＋Cu，故不能證明產(chǎn)物中是否含有Cu。 9．(2018安徽五校聯(lián)考)某物質(zhì)W由Cu、Al2O3、SiO2、Fe2O3中的一種或幾種物質(zhì)組成。進行如下實驗： 4．7 g W 下列有關(guān)說法不正確的是(　　) A．由步驟Ⅰ可知W中一定存在Fe2O3和Cu B．由步驟Ⅱ可知4．7 g W中SiO2的質(zhì)量為1．5 g C．根據(jù)步驟Ⅰ、Ⅱ可以判斷W中一定存在Fe2O3、Cu、SiO2 D．根據(jù)步驟Ⅰ、Ⅱ可以得出m(Fe2O3)∶m(Cu)＝1∶1 解析：選D。4．7 g W和過量鹽酸反應生成藍色溶液，說明溶液中有銅離子，但是金屬Cu和鹽酸不反應，所以W中一定含有氧化鐵，氧化鐵和鹽酸反應生成的三價鐵離子可以和金屬銅反應。二氧化硅可以和氫氧化鈉反應，2．46 g固體和氫氧化鈉反應后，固體質(zhì)量減少了1．5 g，所以減少的1．5 g固體為二氧化硅，一定涉及的反應有Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O，Cu＋2Fe3＋===2Fe2＋＋Cu2＋，SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O，又Cu與NaOH不反應，0．96 g固體中只含Cu，故W中一定存在Fe2O3、Cu、SiO2，A、B、C項正確；不能確定W中是否存在Al2O3，無法計算Fe2O3和Cu的質(zhì)量比，D項錯誤。 二、非選擇題 10．(2018銀川質(zhì)檢)黃銅礦(主要成分為CuFeS2，S為－2價)是工業(yè)煉銅的主要原料，現(xiàn)有一種天然黃銅礦(含SiO2)，為了測定該黃銅礦的純度，設計了如下實驗： 現(xiàn)稱取研細的黃銅礦樣品1．84 g，在空氣存在下進行煅燒，發(fā)生如下反應： 3CuFeS2＋8O23Cu＋Fe3O4＋6SO2 實驗后取d中溶液的置于錐形瓶中，用0．050 0 molL－1標準碘溶液進行滴定，消耗標準溶液20．00 mL。請回答下列問題： (1)3CuFeS2＋8O23Cu＋Fe3O4＋6SO2中氧化產(chǎn)物是________________，當生成0．3 mol SO2氣體時，轉(zhuǎn)移電子________mol。 (2)將樣品研細后再反應，其目的是__________________________________________ ________________________________________________________________________； 裝置c的作用是________________。 (3)用標準碘溶液滴定d中溶液的離子方程式是__________________________，滴定達終點時的現(xiàn)象是__________________________________________。 (4)上述反應結(jié)束后，仍需通一段時間的空氣，其目的是 ________________________________________________________________________。 (5)通過計算可知，該黃銅礦的純度為________。 (6)若將原裝置d中的試液換為Ba(OH)2溶液，測得黃銅礦純度偏高，假設實驗操作均正確，可能的原因主要是__________________________________________。 解析：(1)該反應中電子轉(zhuǎn)移情況為，則氧化產(chǎn)物為Fe3O4、SO2。該反應中轉(zhuǎn)移38e－，則生成0．3 mol SO2氣體時，轉(zhuǎn)移1．9 mol電子。 (2)將樣品研細后再反應，可以增大接觸面積，使原料充分反應，加快反應速率。裝置c中銅網(wǎng)的作用是除去反應后多余的氧氣。 (3)用標準碘溶液滴定d中溶液，SO2和I2發(fā)生氧化還原反應，離子方程式為SO2＋I2＋2H2O===SO＋2I－＋4H＋。滴定達終點時，SO2消耗完，淀粉遇I2變藍色，錐形瓶中的溶液由無色變?yōu)樗{色且半分鐘內(nèi)不退色。 (4)反應結(jié)束后，仍需通一段時間的空氣，目的是使反應生成的SO2全部進入d裝置中，以減少實驗誤差。 (5)根據(jù)關(guān)系式CuFeS2～2SO2～2I2，得n(CuFeS2)＝n(I2)＝0．050 0 molL－120．0010－3 L10＝0．005 mol，故該黃銅礦的純度為100%＝50%。 (6)若將原裝置d中的試液換為Ba(OH)2溶液，空氣中的CO2與Ba(OH)2反應生成BaCO3沉淀或BaSO3被氧化成BaSO4，均會使所得沉淀質(zhì)量偏大，實驗結(jié)果偏高。 答案：(1)Fe3O4、SO2　1．9 (2)增大接觸面積，使原料充分反應，加快反應速率　除去反應后多余的氧氣 (3)SO2＋I2＋2H2O===SO＋2I－＋4H＋　錐形瓶中的溶液由無色變?yōu)樗{色且半分鐘內(nèi)不退色 (4)使反應生成的SO2全部進入d裝置中，以減少實驗誤差 (5)50% (6)空氣中的CO2與Ba(OH)2反應生成BaCO3沉淀(或BaSO3被氧化成BaSO4) 11．(2018北京高三模擬)CuCl是有機合成的重要催化劑，并用于顏料、防腐等工業(yè)。工業(yè)上由廢銅料(含F(xiàn)e、Al及其化合物、SiO2雜質(zhì))生產(chǎn)CuCl的工藝流程如下： 物質(zhì) 開始沉淀時的pH 沉淀完全時的pH Fe(OH)3 2．7 3．7 Cu(OH)2 5．6 6．7 Al(OH)3 3．8 4．7 已知：CuCl溶于NaCl的濃溶液可生成CuCl，CuCl的溶液用水稀釋后可生成CuCl沉淀。 (1)煅燒的主要目的是__________________________________________。 (2)操作Ⅰ為調(diào)節(jié)溶液的pH，范圍為________，加入的物質(zhì)X可以是________。 A．CuO　　　　　　　　 B．Cu(OH)2 C．NaOH溶液 D．CaCO3 (3)濾渣Ⅱ的主要成分是________。 (4)往濾液Ⅱ中加入食鹽并通入SO2可生成CuCl，請寫出反應的離子方程式： ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析：(1)銅在廢銅料中主要以銅單質(zhì)的形式存在，由整個流程圖可知，CuCl需從溶液中提取，故煅燒的目的是將銅轉(zhuǎn)化為溶于酸的氧化物。(2)調(diào)節(jié)溶液中的pH時，應保證使Fe3＋和Al3＋完全沉淀，而Cu2＋不能沉淀，故溶液的pH應為4．7≤pH<5．6，加入的物質(zhì)能消耗H＋，但不能在含銅離子的溶液中引入新的雜質(zhì)，再結(jié)合后面反應Ⅰ中需加入NaCl，符合要求的有ABC三項。(3)溶液的pH為4．7≤pH<5．6時，F(xiàn)e3＋和Al3＋完全轉(zhuǎn)化為相應的氫氧化物沉淀，故濾渣Ⅱ的主要成分為Fe(OH)3和Al(OH)3。(4)根據(jù)題給的反應物和生成物，再結(jié)合氧化還原反應的基本規(guī)律可寫出反應的離子方程式：2H2O＋2Cu2＋＋SO2＋4Cl－===2CuCl＋SO＋4H＋。 答案：(1)使銅轉(zhuǎn)化為可溶于酸的氧化物 (2)4．7≤pH<5．6　ABC (3)Fe(OH)3和Al(OH)3 (4)2H2O＋2Cu2＋＋SO2＋4Cl－===2CuCl＋SO＋4H＋ 12．將銅器久置，其表面會生成一層綠色固體，某化學興趣小組收集家中銅器表面的綠色固體進行探究。查閱相關(guān)資料后，得知該綠色物質(zhì)是堿式碳酸銅。該小組同學利用如圖裝置進行實驗，探究堿式碳酸銅的分解產(chǎn)物。 ①對試管內(nèi)的綠色固體進行加熱至完全分解，觀察到A裝置中綠色固體逐漸變成黑色，B裝置中無水硫酸銅變成藍色，C裝置中澄清石灰水變渾濁。 ②取少量A裝置中加熱后生成的黑色固體于試管中，加入稀鹽酸，觀察到黑色固體逐漸溶解，溶液變成藍綠色。 ③取少量上述藍綠色溶液于試管中，浸入一根潔凈的鐵絲，觀察到鐵絲表面有紅色物質(zhì)析出。 請回答下列問題： (1)加熱后試管中剩余的黑色物質(zhì)是________(填化學式)。 (2)寫出該綠色物質(zhì)受熱分解的化學方程式：__________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)上述實驗步驟③中反應的離子方程式為____________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)實驗裝置最后的干燥管的作用是__________________________________________。 (5)已知： 物質(zhì) 開始沉淀時的pH 完全沉淀時的pH Fe(OH)3 2．7 3．7 Fe(OH)2 7．0 9．0 Cu(OH)2 5．6 6．7 若提供的藥品有Cl2、濃硫酸、NaOH溶液、CuO、Cu，試結(jié)合題給表格，簡述除去步驟③CuCl2溶液中Fe2＋的實驗步驟：________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析：根據(jù)無水硫酸銅變藍，可知反應中有水生成；根據(jù)澄清石灰水變渾濁，可知有CO2生成；根據(jù)黑色固體溶于稀鹽酸，溶液變藍綠色，插入鐵絲后有紅色物質(zhì)析出，知黑色物質(zhì)應是CuO。(1)加熱后試管中剩余的黑色物質(zhì)是CuO。(2)堿式碳酸銅受熱分解的化學方程式為Cu2(OH)2CO32CuO＋H2O＋CO2↑。(3)上述實驗步驟③中為鐵置換出銅的反應，離子方程式為Cu2＋＋Fe===Cu＋Fe2＋。(4)該實驗裝置中最后的干燥管中裝有堿石灰，目的是防止空氣中的CO2進入廣口瓶中，干擾實驗。(5)根據(jù)表格中數(shù)據(jù)可知Fe2＋開始沉淀的pH為7．0，而Cu2＋完全沉淀的pH為6．7，所以當Fe2＋開始沉淀時Cu2＋已完全沉淀，要保證Cu2＋不被沉淀，只有把Fe2＋先氧化為Fe3＋，再調(diào)節(jié)溶液pH使Fe3＋生成沉淀。根據(jù)提供的氧化劑，只能選擇Cl2，為了不引入雜質(zhì)，選擇CuO調(diào)節(jié)溶液的pH，注意沉淀后一定要過濾。 答案：(1)CuO (2)Cu2(OH)2CO32CuO＋H2O＋CO2↑ (3)Cu2＋＋Fe===Cu＋Fe2＋ (4)防止空氣中的CO2進入廣口瓶，干擾實驗 (5)向溶液中通入足量Cl2，再加入過量CuO，然后進行過濾