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第4節(jié) 金屬材料及金屬礦物的開發(fā)利用 課時跟蹤練 一、選擇題 1．中國銀行發(fā)行的中國航天普通紀念幣，面額為10元，直徑為27毫米，材質(zhì)為雙色銅合金，如下圖。下列關(guān)于合金的敘述不正確的是(　　) A．銅合金和單質(zhì)銅一樣，具有良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和延展性 B．銅合金的硬度比單質(zhì)銅大 C．銅合金的熔點比單質(zhì)銅低 D．該紀念幣能完全溶解于稀硫酸中 解析：合金有別于成分金屬的特性是熔點低、硬度大，共性是具有金屬的物理通性，但是化學(xué)性質(zhì)沒有改變，故D項錯誤。 答案：D 2．在冶金工業(yè)上，均不能用化學(xué)還原劑制得的一組金屬是(　　) A．Na、Mg、Al　　　 B．Na、K、Zn、Fe C．Zn、Fe、Cu、Ag D．Mg、Al、Zn、Fe 解析：Na、Mg、Al的冶煉方法為電解法；用Na還原K＋是由于鉀的沸點比鈉的低，在高溫時還原生成的單質(zhì)K以氣態(tài)形式揮發(fā)出來，從而制得金屬鉀；Zn、Fe的冶煉方法為化學(xué)還原劑還原法；Cu、Ag的冶煉方法為熱分解法，故選A項。 答案：A 3．明代《天工開物》記載“火法”冶煉鋅：“爐甘石十斤，裝載入一泥罐內(nèi)，……然后逐層用煤炭餅墊盛，其底鋪薪，發(fā)火煅紅，……冷淀，毀罐取出，……，即倭鉛也”(注：爐甘石的主要成分為碳酸鋅，泥罐中摻有煤炭)。下列說法不正確的是(　　) A．“倭鉛”是指金屬鋅和鉛的混合物 B．煤炭中起作用的主要成分是C C．冶煉Zn的化學(xué)方程式：ZnCO3＋2CZn＋3CO↑ D．該冶煉鋅的方法屬于熱還原法 解析：由題意可知，“倭鉛”是指金屬鋅，不是混合物，故A錯誤；煤炭的主要成分是碳，反應(yīng)中碳作還原劑，故B、C、D均正確。 答案：A 4．下列幾種關(guān)于金屬冶煉方法的敘述中，正確的是(　　) A．蒸發(fā)海水制成飽和食鹽水，將其電解可制得金屬鈉 B．煉鐵高爐中，利用焦炭作為還原鐵礦石的還原劑 C．高爐煉鐵能得到純鐵 D．鋁熱法能夠使氧化鐵跟鋁在高溫條件下煉出鐵來 解析：電解食鹽水得到的是NaOH，得不到Na；煉鐵高爐中利用CO作為鐵礦石的還原劑；高爐煉鐵得到的是含碳等元素的生鐵。 答案：D 5．下列說法中正確的是(　　) A．Cu→CuO→Cu(OH)2每步轉(zhuǎn)化均能通過一步反應(yīng)實現(xiàn) B．鋁合金是一種混合物，它比純鋁的熔點高 C．金屬銅放置在潮濕的空氣中會被銹蝕，生成綠色的銅銹——堿式碳酸銅 D．金屬鋁、鐵、銅都有一定的抗腐蝕性能，其抗腐蝕的原因都是表面形成氧化物薄膜，阻止反應(yīng)的進一步進行 解析：CuO→Cu(OH)2不能通過一步實現(xiàn)，A錯誤；鋁合金比純鋁的熔點低，B錯誤；銅表面不能形成致密的氧化膜，D錯誤。 答案：C 6．釣魚島群島的東海海域及部分太平洋海域探明為海底熱水礦床。海底熱水礦床是沉積著由巖漿熱氣從地底噴出的金、銅、鋅、稀有金屬等區(qū)域。下列說法正確的是(　　) A．金不溶于任何溶液 B．銅、鋅在空氣中均能被氧化成對應(yīng)的氧化物 C．銅鋅合金的熔點低于銅或鋅的熔點 D.Cu的質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)之差為34 解析：金能夠溶于王水，A項錯誤；銅在空氣中被腐蝕生成銅綠，主要成分是Cu2(OH)2CO3，B項錯誤；合金的熔點一般比成分金屬的都低，C項正確；Cu的質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)之差為(63－29)－29＝5，D項錯誤。 答案：C 7．已知酸性條件下有反應(yīng)：2Cu＋===Cu2＋＋Cu。氫氣還原氧化銅實驗由于反應(yīng)溫度不同，可能產(chǎn)生Cu或Cu2O，兩者都是紅色固體。某同學(xué)對某次氫氣還原氧化銅的紅色固體產(chǎn)物做了如下實驗，實驗操作和實驗現(xiàn)象列表如下： 加入試劑 稀硫酸 濃硫酸并加熱 稀硝酸 濃硝酸 實驗現(xiàn)象 紅色固體 不反應(yīng) 無色氣體 無色氣體、 藍色溶液 紅棕色氣體、 藍色溶液 由此推出本次氫氣還原氧化銅實驗的產(chǎn)物(　　) A．是Cu B．是Cu2O C．一定有Cu，一定有Cu2O D．一定有Cu2O，可能有Cu 解析：由題目提供的信息可知：Cu2O在酸性條件下發(fā)生反應(yīng)生成Cu和Cu2＋，而向該紅色固體中加入稀硫酸后紅色固體不反應(yīng)，故該紅色固體中不存在Cu2O，全部為Cu。 答案：A 8．如圖所示的反應(yīng)均是在高溫引燃后進行，選項中的物質(zhì)表示A和B，不合理的是(　　) A．CO2、Mg B．MgO、Al C．Fe2O3、Al D．CuO、H2 解析：本題可采用逐個篩選法解答，顯然本題綜合了高溫下可以進行的置換反應(yīng)類型，中學(xué)化學(xué)中符合高溫下可以進行的置換反應(yīng)主要有①2Mg＋CO2===2MgO＋C，②鋁熱反應(yīng)，③3Fe＋4H2O===Fe3O4＋4H2，④CuO＋C(或H2)，⑤SiO2＋2C===Si＋2CO。故可得。 答案：B 9．CuSO4是一種重要的化工原料，有關(guān)制備途徑及性質(zhì)如圖所示。下列說法錯誤的是(　　) A．途徑①所用混酸中H2SO4與HNO3物質(zhì)的量之比最好為3∶2 B．相對于途徑①、③，途徑②更好地體現(xiàn)了綠色化學(xué)思想 C．生成等量的硫酸銅，三個途徑中參加反應(yīng)的硫酸的物質(zhì)的量：①＝②<③ D．利用途徑②制備16 g硫酸銅，被還原的硫酸的物質(zhì)的量為0.1 mol 解析：三種途徑制得CuSO4的原理為①3Cu＋3H2SO4＋2HNO3===3CuSO4＋2NO↑＋4H2O；②2Cu＋O22CuO，CuO＋H2SO4===CuSO4＋H2O；③Cu＋2H2SO4(濃)CuSO4＋SO2↑＋2H2O。 A項，途徑①的總方程式可得n(H2SO4)∶n(HNO3)＝3∶2最好； B項，途徑①會產(chǎn)生NO，途徑③產(chǎn)生SO2均有污染； C項，生產(chǎn)1 mol CuSO4消耗H2SO4，途徑①為1 mol，途徑②為1 mol，途徑③為2 mol； D項，途徑②中H2SO4沒有發(fā)生化合價變化，不被還原。 答案：D 二、非選擇題 10．冶煉金屬常用以下幾種方法： ①熱分解法?、谝曰顫娊饘貼a、Mg等作還原劑 ③以C、CO或H2作還原劑?、茈娊夥ā、堇娩X熱反應(yīng)原理還原 下列金屬各采用哪種方法還原最佳(用序號填空)。 (1)Fe、Zn、Cu等中等活潑金屬________。 (2)Na、Mg、Al等活潑或較活潑金屬________。 (3)Hg、Ag等不活潑金屬________。 (4)V、Cr、Mn、W等高熔點金屬________。 解析：(1)Fe、Zn、Cu等中等活潑金屬：以C、CO或H2作還原劑； (2)Na、Mg、Al等活潑或較活潑金屬：電解法； (3)Hg、Ag等不活潑金屬：熱分解法； (4)V、Cr、Mn、W等高熔點金屬：利用鋁熱反應(yīng)原理還原。 答案：(1)③　(2)④　(3)①　(4)⑤ 11．銅器久置，表面會生成一層綠色固體，為了解銅在空氣中的腐蝕情況，某化學(xué)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，猜想該綠色物質(zhì)可能是銅的碳酸鹽。 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取少量加熱后生成的黑色固體于試管中，加入稀硫酸。觀察到黑色固體逐漸溶解，溶液變成藍色。 ③取少量上述藍色溶液于試管中，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)綠色固體中含有的元素是________。 (2)加熱后試管中剩余的黑色物質(zhì)是________。 (3)假設(shè)該綠色物質(zhì)是一種純凈物，則其化學(xué)式可能是________，加熱分解的化學(xué)方程式為____________________________________ _______________________________________________________ ______________________________________________________。 (4)上述實驗步驟③中的反應(yīng)的離子方程式為_______________ _______________________________________________________ ______________________________________________________。 (5)實驗裝置最后的干燥管的作用是______________________。 (6)如果將B、C兩裝置對調(diào)，能否達到實驗?zāi)康?？________，為什么？____________________________________________________ _______________________________________________________ ______________________________________________________。 解析：無水硫酸銅變藍，說明有H2O生成，澄清石灰水變渾濁，說明有CO2生成，所以綠色固體中含有H、C、O；由②可知黑色固體為CuO。 答案：(1)Cu、H、O、C　(2)CuO　(3)Cu2(OH)2CO3 Cu2(OH)2CO32CuO＋H2O＋CO2↑　(4)Fe＋Cu2＋===Cu＋Fe2＋　(5)防止空氣中的CO2進入　(6)不能　對調(diào)后無法說明反應(yīng)中有水生成 12．某課外研究小組，用含有較多雜質(zhì)的銅粉，通過不同的化學(xué)反應(yīng)精制CuO，其設(shè)計的實驗過程為 (1)雜銅經(jīng)灼燒后得到的產(chǎn)物是氧化銅及少量銅的混合物，灼燒后含有少量銅的可能原因是________。 a．灼燒過程中部分氧化銅被還原 b．灼燒不充分銅未被完全氧化 c．氧化銅在加熱過程中分解生成銅 d．該條件下銅無法被氧氣氧化 (2)由粗制氧化銅通過兩種途徑制取純凈CuO，與途徑Ⅰ相比，途徑Ⅱ有明顯的兩個優(yōu)點是_________________________________。 (3)有同學(xué)指出，由CuSO4溶液到生成CuO少了一個環(huán)節(jié)，即應(yīng)先生成Cu(OH)2沉淀，過濾洗滌后再加熱分解Cu(OH)2得CuO。以下說法不可能成為減少該環(huán)節(jié)的理由的是________。 A．CuO比Cu(OH)2顆粒粗大，更易于過濾從溶液中分離 B．Cu(OH)2分解溫度較低，加熱其濁液即可使其分解 C．干態(tài)下分解Cu(OH)2，溫度難以控制，可能因溫度過高導(dǎo)致CuO進一步分解生成Cu2O D．過濾分離出的CuO不需洗滌就已非常純凈 解析：(1)灼燒后含有少量銅，其原因可能是灼燒不充分，銅未被完全氧化，也可能是灼燒過程中部分氧化銅被還原。 (2)根據(jù)途徑Ⅰ的反應(yīng)方程式Cu＋2H2SO4(濃)CuSO4＋SO2↑＋2H2O和途徑Ⅱ的反應(yīng)方程式2Cu＋O2＋2H2SO42CuSO4＋2H2O，可以看出途徑Ⅱ的優(yōu)點是①產(chǎn)生等量的CuSO4，比途徑Ⅰ消耗硫酸少；②途徑Ⅱ不產(chǎn)生污染大氣的氣體SO2。 (3)顯然過濾得到的不溶物不經(jīng)洗滌是不會純凈的，故D項一定不會成為本問題理由。 答案：(1)ab　(2)耗酸少；無污染性氣體SO2產(chǎn)生　(3)D