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2019-2020年高考化學專題復習導練測 第三章 第四講 銅及其化合物 金屬材料 一、選擇題 1．下列關于金屬元素的敘述正確的是(　　) A．金屬元素的單質只有還原性，其離子只有氧化性 B．金屬元素的單質在常溫下均為固體 C．金屬元素在不同化合物中化合價均相同 D．大多數(shù)金屬元素的單質為電的良導體 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)點是 (　　)。 ①合金的硬度一般比它的各成分金屬的大?、谝话愕兀辖鸬娜埸c比它的各成分金屬的更低?、鄹淖冊系呐浔取⒏淖兩珊辖鸬臈l件，得到有不同性能的合金?、芎辖鸨燃兘饘俚膶щ娦愿鼜姟、莺辖鸨燃兘饘俚膽梅秶鼜V泛 A．①②③⑤ B．②③④ C．①②④ D．①②④⑤ 解析　合金的機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用更廣泛，⑤是正確的。 答案　A 3．氫化亞銅(CuH)是一難溶物質，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　C項中Cl2具有強氧化性，產(chǎn)物應為CuCl2和HCl。 答案　C 4．下列有關金屬的說法中，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)，該物質非常疏松；Al易氧化生成致密的Al2O3薄膜，防止內部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)溶液中生成硝酸銅和一氧化氮。下列認識或判斷錯誤的是 (　　)。 A．方法③是最經(jīng)濟和環(huán)保的 B．方法①中，若從經(jīng)濟和環(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?、佟ⅱ鄱忌晌廴拘詺怏w，②不生成污染性氣體且HNO3全部轉化為Cu(NO3)2。 答案　A 6．為了比較鐵和銅金屬活動性強弱，某研究小組的同學設計了如下一些方案，并將實驗結果記錄如下： 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 溶質的NaOH溶液，恰好使溶液的pH＝7，下列敘述錯誤的是(　　) A．反應后溶液中c(Na＋)＝2c(SO) B．a(chǎn)/2 mol＞沉淀的物質的量＞0 C．沉淀的質量為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，則生成的沉淀為a/2 mol，而實際上NaOH還與硫酸反應，B對、C錯。 答案 C 二、非選擇題 8．美國航天飛機“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”航天飛機的失事原因之一是覆蓋在航天飛機外層的一片微不足道的隔熱瓦脫離，引起飛機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”機翼下方有幾片小瓷片脫落，引起了科學家的注意，這是一種覆蓋在航天飛機表面的特殊的陶瓷片，其主要作用是__________________________________________________________。 A．增加航天飛機的強度，防止流星和太空垃圾撞擊而損壞航天飛機 B．將太陽能轉化為電能供航天飛機使用 C．便于雷達跟蹤，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，有效地保護航天飛機平安返回地面 (2)隔熱瓦是一種金屬陶瓷，金屬陶瓷是由陶瓷和黏結金屬組成的非勻質的復合材料。陶瓷主要是Al2O3、ZrO2等耐高溫氧化物，黏結金屬主要是Cr、Mo、W、Ti等高熔點金屬。下列關于復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)熔合而成的物質叫復合材料 B．復合材料一般具有強度高、質量輕、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合材料，它可做船體、汽車車身等，也可做印刷電路板 D．復合材料的熔、沸點一般比它的各組成成分的熔、沸點低 (3)將陶瓷和黏結金屬研磨，混合均勻，成型后在不活潑氣氛中燒結，就可制得金屬陶瓷。金屬陶瓷兼有金屬和陶瓷的優(yōu)點，其密度小、硬度高、耐磨、導熱性好，不會因為驟冷或驟熱而脆裂。實驗室有一金屬陶瓷制成的容器，可用來盛放下列哪些物質________。 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、防止機體與空氣摩擦產(chǎn)生高溫而熔化。故D正確。(2)復合材料是由基體和增強體組合而成。A項敘述的物質是合金而不是復合材料。復合材料一般具有各成分的性質，又比各成分的性能優(yōu)良，強度高、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和硅酸鹽的性質，所以不能用來盛放酸性或堿性物質。 答案　(1)D　(2)A、D　(3)B 9．要除去銅屑中的少量鐵屑。某同學設計了以下兩個實驗方案： ①過濾―→洗滌 ②過濾―→洗滌 (1)寫出兩個實驗方案中有關反應的離子方程式： ①__________________________________________________； ②__________________________________________________。 (2)以上兩個實驗方案中，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反應，不能與主要物質反應，除雜的同時不能引入新的雜質。 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而銅不反應　(3)用磁鐵進行分離 10．利用廢鐵絲、硫酸銅廢液(含硫酸亞鐵)和被有機物污染的廢 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進行處理，可能發(fā)生反應的離子方程式有_____________________。 (2)廢銅粉與還原所得銅粉混合灼燒，檢驗發(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________，該反應的化學方程式是______________ ________________________________________________________________________。 (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(用化學反應方程式表示)____________________。 (4)直接向氧化銅混合物中加入濃硫酸并加熱進行酸溶，也可達到充分酸溶的目的，但實際操作中較少使用，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)物中含有單質銅，可能是原來雜質中含有C等還原性雜質導致；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2Cu＋O2＋2H2SO42CuSO4＋2H2O；若用濃硫酸來溶解，發(fā)生反應Cu＋2H2SO4(濃)CuSO4＋SO2↑＋2H2O，其缺點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．隨著材料科學的發(fā)展，金屬釩及其化合物得到了越來越廣泛的應用，并被譽為“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91.7%以上。部分含釩物質在水中的溶解性如表所示： 物質 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兩步的化學方程式可表示為________________________，________________________________。 (3)該工藝中沉釩率是回收釩的關鍵之一，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加入質量與料液中V2O15的質量比)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，反應前后質量和化學性質不變。依題意和物質轉化圖知，a反應：五氧化二釩與二氧化硫反應生成三氧化硫和四氧化二釩；c反應：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 ℃