内容正文:
课时冲关十二 铜 金属材料
学生用书 P392
一、选择题:每题只有一个选项符合题意
1.(2025新疆乌鲁木齐模拟)中国三星堆出土了
大量文物,如青铜面具、青铜大立人等.下列有
关说法正确的是 ( )
A.铜在空气中主要发生析氢腐蚀
B.三星堆出土的青铜器上有大量铜锈,其主要
成分为Cu2(OH)2CO3
C.用硝酸清洗铜器可以除去铜锈,保护铜器
D.青铜是铜中加入铅、锡制得的合金,其成分会
加快铜的腐蚀
解析:B [A.铜在空气中主要发生吸氧腐蚀,故A
错误;B.铜锈的主要成分为Cu2(OH)2CO3,故B正
确;C.铜可以和硝酸反应,用硝酸清洗铜器可以除
去铜绿,但也会破坏铜器,故C错误;D.铅、锡比铜
活泼,腐蚀反应中铜做正极,会减缓铜的腐蚀,故D
错误.]
2.(2025安徽滁州模拟)课外实验可以帮助我们
更好地学习化学知识.金属活动性强弱的探究
过程如下,其中不正确的是(已知:白醋的水溶
液显酸性,与稀盐酸的化学性质相似) ( )
A.实验一证明铁的金属活动性比铜强
B.实验二的现象是铜丝不断减少,表面有银白
色固体析出,无色溶液变为黄色
C.实验一烧杯②中发生的是置换反应
D.实验过程中存在不规范操作
解析:B [A.实验一根据放铜片的烧杯内无现
象,而放铁片的烧杯内有气体冒出且溶液变为
浅绿色,说明铜不能与醋中的醋酸反应,而铁与
醋酸反应,则铁的金属活动性比铜强,故 A正
确;B.实验二铜与硝酸银能反应生成硝酸铜和
银,故现象是铜丝表面有银白色固体析出,无色
溶液变为蓝色,故B错误;C.实验一烧杯②中铁
与醋酸反应后会生成亚铁盐和氢气,属于置换
反应,故C正确;D.实验一向放铜片的烧杯中加
入白醋时,胶头滴管应正立于烧杯口的正上方,
不能伸到烧杯内与内壁接触,操作不规范,故D
正确.]
3.某兴趣小组探究金属与硝酸的还原产物,进行
了下列三组实验,下列说法正确的是 ( )
实验操作(室温)及实验现象
①
将足量的铜粉加入1mL10molL-1硝
酸中,溶液呈绿色,产生红棕色气体
②
将足量的铜粉加入100mL0.1molL-1
硝酸中,溶液呈蓝色,产生无色气体
③
将足量的铁粉加入100mL0.1molL-1
硝酸中,溶液呈浅绿色,无气体生成
A.实验①②反应后溶液颜色不同,说明氧化产
物不同
B.实验②中产生的气体不能和血红蛋白结合
C.实验③中铁发生了钝化
D.以上实验说明硝酸的还原产物与硝酸的浓度
及金属的活动性有关
解析:D [将足量的铜粉加入1mL、10molL-1
的HNO3 中,溶液呈绿色,产生红棕色气体,发生
的反 应 为 Cu+4HNO3(浓)Cu(NO3)2+
2NO2↑+2H2O,将 足 量 的 铜 粉 加 入100mL、
0.1molL-1HNO3 中,溶液呈蓝色,产生无色气
体,反应的化学方程式为3Cu+8HNO3(稀)
3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O,氧化产物相同,
只所以 溶 液 颜 色 不 同,是 因 为 反 应 后 溶 液 中
Cu2+浓度不同,A错误;实验②产生的气体是一
氧化氮,一氧化氮会和血红蛋白结合,B错误;
将足量的铁粉加入100mL0.1molL-1硝酸
中,溶液呈浅绿色,无气体生成,可能发生反应
生成了硝酸亚铁和硝酸铵,常温下铁在浓硝酸
下发生钝化,C错误;由实验①②可知,浓硝酸
和铜反应生成二氧化氮,铜和稀硝酸反应生成
一氧化氮,硝酸的还原产物与硝酸的浓度有关,
与金属活动性有关,D正确.]
4.(2025广东汕头模拟)为解决铜与稀硝酸反应
过程中装置内氧气对实验现象的干扰,以及实
验后装置内氮氧化物的绿色化处理问题.某实
验小组对装置进行微型化改造,设计如图所示
的装置(试管底部有孔隙).下列说法错误的是
( )
335
第四章 金属及其化合物
A.装置内发生反应的化学方程式为:3Cu+
8HNO3(稀)3Cu(NO3)2 +2NO↑
+4H2O
B.实验开始前需除去试管内的氧气,可拉动注
射器B
C.该装置可通过止水夹和注射器来控制反应的
开始与停止
D.实验终止时,需将铜丝提拉上来后再拉动注
射器A
解析:B [A.装置内铜与稀硝酸反应,即3Cu+
8HNO3(稀)3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O,
故A正确;B.实验开始时先拉注射器 A活塞,
其目的是除去反应前试管内的空气,故B错误;
C.该实验装置可通过止水夹和注射器来控制反
应的开始与停止,故C正确;D.反应停止后,提
拉粗铜丝,使粗铜丝下端离开反应液面,再打开
止水夹,缓慢拉注射器A活塞,可观察到试管内
的无色气体被吸入注射器A内,故D正确.]
5.(2025广西贵港高三模拟)镁及其合金是用途
很广的金属材料.从海水中获取镁的主要步骤
如图所示:
海水(含有
NaCl和
MgSO4等)
试剂 ①
操作 Ⅰ
溶液→
Mg(OH)2
沉淀
→ 盐酸→
MgCl2
溶液
操作 Ⅱ
→ MgCl26H2O
试剂 ②↓
无水
MgCl2
熔融
电解
←Mg
下列说法错误的是 ( )
A.试剂①可以选用Ca(OH)2 溶液(或 NaOH
溶液),试剂②可以选用SOCl2
B.操作Ⅱ是蒸发浓缩至有大量晶体析出、趁热
过滤、洗涤、干燥
C.实验室熔融无水 MgCl2(熔点:712℃)时需
酒精喷灯、三脚架、泥三角、坩埚和坩埚钳等
仪器
D.无水 MgCl2 电解生成镁反应的化学方程式
为 MgCl2(熔融)
电解
Mg+Cl2↑
解析:B [A.分析可知试剂①可以选用的试剂
为氢氧化钙溶液或者NaOH溶液,用来沉淀镁
离子,试剂②可以选用稀盐酸或SOCl2,SOCl2
水解后生成HCl与SO2,A正确;B.操作Ⅱ是蒸
发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到 MgCl2
6H2O,B错误;C.实验室熔融无水 MgCl2(熔
点:712℃)时需酒精喷灯、三脚架、泥三角、坩埚
和坩埚钳等仪器,C正确;D.无水MgCl2 电解生
成镁的化学方程式为 MgCl2(熔融)
电解
Mg+
Cl2↑,D正确.]
6.(2025辽宁朝阳模拟)钛铁矿(FeTiO3)制取
金属钛的流程如图所示(已知 TiCl4 为无色液
体,极易水解;Ti3+的还原性强于Fe2+)
FeTiO3 氯 化 →
↓ ↓ ↑
焦炭 Cl2 CO
FeCl3
↓
TiCl4→
Mg
Ar气氛中、800℃
→Ti
下列说法正确的是 ( )
A.钛铁矿(FeTiO3)中Ti的化合价是+3
B.氯化过程中反应2FeTiO3+6C+7Cl2
高温
2FeCl3+6CO+2TiCl4
C.镁与TiCl4 置换时可以用氮气做保护气
D.制取金属钛时可以用Na与TiCl4 溶液反应
解析:B [A.Ti3+ 的还原性强于Fe2+,则Fe3+
能将Ti3+氧化为Ti4+,所以钛铁矿(FeTiO3)中
Ti的化合价是+4价,A不正确;B.氯化过程
中,Cl2 将C氧化为CO,Fe2+氧化为Fe3+,则发
生反应2FeTiO3+6C+7Cl2
高温
2FeCl3+6CO
+2TiCl4,B正确;C.镁是活泼的金属元素,能
与氮气反应生成氮化镁,则镁与TiCl4 置换时不
能用氮气做保护气,C不正确;D.Na能与水反
应,则制取金属钛时可以用 Na与熔融的TiCl4
反应,不能使用TiCl4 溶液,D不正确;故选B.]
7.(2023山东卷)一种制备Cu2O的工艺路线如
图所示,反应Ⅱ所得溶液pH在3~4之间,反应
Ⅲ需及时补加NaOH以保持反应在pH=5条
件下进行.常温下,H2SO3 的电离平衡常数
Ka1=1.3×10-2,Ka2=6.3×10-8.下列说法
错误的是 ( )
Cu,浓H2SO4
反应 Ⅰ
↓
气体 Ⅰ→ 反应 Ⅱ→
↓
Na2CO3 溶液
气体 Ⅱ→
调pH=11
↓
低温真空蒸发
↓
固液分离
↓
溶液Y→化合物X←←
↑
CuSO4
↓
水
↓
反应 Ⅲ
Cu2O
↓
A.反应Ⅰ、Ⅲ均为氧化还原反应,反应Ⅱ为非氧
化还原反应
B.低温真空蒸发主要目的是防止 NaHSO3 被
氧化
C.溶液Y可循环用于反应Ⅱ所在操作单元中
吸收气体Ⅰ
D.若 Cu2O 产 量 不 变,参 与 反 应 Ⅲ 的 X 与
CuSO4物质的量之比
n(X)
n(CuSO4)
增大时,需补
加NaOH的量减少
435
高考总复习 化学
解析:B [由制备Cu2O的工艺路线分析.反
应Ⅱ所得溶液pH 在3~4之间,则反应Ⅱ为
SO2 和 Na2CO3 溶 液 反 应 生 成 NaHSO3 和
CO2,为非氧化还原反应,A正确;反应Ⅱ得到
NaHSO3 溶液,调pH=11时NaHSO3 转化为
Na2SO3,故 低 温 真 空 蒸 发 主 要 目 的 是 防 止
Na2SO3 被 氧 化,B 错 误;溶 液 Y 含 少 量
Na2SO3,可循环用于反应Ⅱ所在操作单元中吸
收SO2 气体生成NaHSO3,C正确;化合物X为
Na2SO3,当 Na2SO3 少量时,反应Ⅲ为2CuSO4
+Na2SO3+2H2O Cu2O↓+Na2SO4+
2H2SO4,当Na2SO3 过量时,反应Ⅲ为2CuSO4
+3Na2SO3 Cu2O↓+3Na2SO4+2SO2↑,
生成的SO2 气体会逸出,故当
n(Na2SO3)
n(CuSO4)
增大
时,需补加NaOH的量减少,D正确.]
8.X为含Cu2+ 的配合物.实验室制备X的一种
方法如图.
下列说法不正确的是 ( )
A.①中 发 生 反 应:Cu2+ +2NH3H2O
Cu(OH)2↓+2NH+4
B.在①和②中,氨水参与反应的微粒相同
C.X中所含阴离子是SO2-4
D.X的析出利用了其在乙醇中的溶解度小于在
水中的溶解度
解析:B [向硫酸铜溶液中加入氨水,首先①中发
生反应:Cu2++2NH3H2OCu(OH)2↓+
2NH+4 ,继续添加氨水沉淀溶解,②中发生反应
Cu(OH)2+4NH3[Cu(NH3)4](OH)2,X为含
Cu2+ 的 配 合 物,故 X 为 深 蓝 色 晶 体
[Cu(NH3)4]SO4H2O.A.①中发生反应:Cu2+
+2NH3H2OCu(OH)2↓+2NH+4 ,A项正
确;B.在①中,氨水参与反应的微粒是OH-,在②
中,氨水参与反应的微粒是NH3,B项错误;C.X为
深蓝色晶体[Cu(NH3)4]SO4H2O,所含阴离子为
SO2-4 ,C 项 正 确;D.加 入 95% 的 乙 醇 析 出
[Cu(NH3)4]SO4H2O,利用了其在乙醇中的溶解
度小于在水中的溶解度,D项正确.]
二、非选择题
9.(2025黑龙江哈尔滨模拟)钽(Ta)和铌(Nb)
为高新技术产业的关键元素,其单质的性质相
似.一种以花岗伟晶岩型铌钽矿(主要成分为
SiO2、Nb2O5、Ta2O5 和少量的FeO、CaO、MgO
等)为原料制取钽和铌的流程如图1:
图1
图2
“浸取”后的浸出液中含有 H2TaF7、H2NbF7 两
种二元强酸.
已知:①MIBK为甲基异丁基酮;
②Ksp(CaF2)=2.5×10
-11,Ksp(MgF2)=6.4×
10-9,Ksp(CaSO4)=7.1×10
-5.
(1)加快“浸取”速率可采取的措施是
.
(2)“浸取”时得到的“浸渣”主要成分为
(填化学式),“浸取”时还会产生“废气”,“废气”中
除了挥发出的HF还可能有 (填化学式).
Ta2O5 与氢氟酸反应的离子方程式为 .
(3)“萃取”时,若萃取剂 MIBK的量一定,
(填“一次萃取”或“少量多次萃取”)的萃取
效率更高.
(4)用金属钠还原 K2NbF7 制取金属铌的化学
方程式为 .
(5)钽形成的晶体TaAs在室温下拥有超高的空穴
迁移率和较低的电子迁移率.TaAs的晶胞结构
如图2所示.试写出As的配位数: .晶
体的密度为 gcm-3(列出计算式,阿伏
加德罗常数的值为NA).
解析:(1)加快“浸取”速率可采取的措施是:将
铌钽矿粉碎、搅拌、升高温度等;(2)由CaF2 和
MgF2 的Ksp可知,“浸取”时得到的“浸渣”主要成
分为:CaF2、MgF2;“浸取”时还会产生“废气”,“废
气”中除了挥发出的HF还可能有SiO2 与HF反
535
第四章 金属及其化合物
应生成的SiF4;Ta2O5 与氢氟酸反应生成H2TaF7,
离子方程式为:Ta2O5+14HF2TaF2-7 +4H+
+5H2O;(3)“萃取”时,若萃取剂MIBK的量一定,
少量多次萃取接触更加充分,萃取效率更高;(4)用
金属钠还原K2NbF7 制取金属铌,根据氧化还原反
应中得失电子守恒和原子守恒,可得到其反应的化
学方程式为:K2NbF7+5Na
△
2KF+5NaF+Nb;
(5)由图可知,As的配位数为6;由均摊法原则可
知,一 个 晶 胞 中 含 有4个 TaAs,晶 胞 质 量 为:
4×256g/mol
NA
,体积为a2b×10-21cm3,密度为ρ=
4×256×1021
NAa2b
g/cm3.
答案:(1)将铌钽矿粉碎、搅拌、升高温度等
(2)CaF2、MgF2 SiF4 Ta2O5+14HF
2TaF2-7 +4H++5H2O
(3)少量多次萃取
(4)K2NbF7+5Na
△
2KF+5NaF+Nb
(5)6 ρ=
4×256×1021
NAa2b
10.(2025山东聊城模拟)锰是生产各种合金的
重要元素.工业上以含锰矿石(主要成分为
MnCO3,还含有铁、钴、铜等的碳酸盐杂质)为
原料生产金属锰的工艺流程如下:
含锰
矿石
浸取→
↓
足量硫酸
氧化→
↓
过量 MnO2
除杂1→
↓
氨水调
pH=4
滤渣1
↓
除杂2→
↓
氨水调pH
滤渣2
↓
→ 除杂3
↓
(NH4)2S
滤渣3
↓
电解→
电解废液
↓
→ Mn→
25℃时,部分物质的溶度积常数如下表所示.
物质 Fe(OH)3 Cu(OH)2 Mn(OH)2 MnS CoS
Ksp
2.8×
10-39
2.0×
10-20
2.0×
10-13
2.5×
10-10
4.0×
10-21
回答下列问题:
(1)用硫酸浸取含锰矿石时,提高浸取速率的
方法有 (写两种).
(2)“氧化”步骤发生反应的离子方程式为
.
(3)滤渣1的主要成分是 ,实验室中
为了加快固液混合物的分离,常采用的操作是
.
(4)当 溶 液 中 可 溶 物 组 分 浓 度c≤1.0×
10-5molL-1时,可认为已除尽.“除杂2”步骤
需要控制溶液的pH至少为 (已知lg2
≈0.3).
(5)“除 杂3”步 骤 所 得 溶 液 中c(Mn2+)=
2.5molL-1,则其pS[pS=-lgc(S2-)]的范
围是 .
(6)电解废液中还含有少量 Mn2+,向其中加入
饱和NH4HCO3 溶液,有沉淀和气体生成,该
反应的离子方程式为 .
解析:(1)用硫酸浸取含锰矿石时,可采用将矿
石粉碎、适当提高硫酸浓度、适当提高温度等
方式提高浸取速率.
(2)氧化过程中,MnO2 将Fe2+氧化为Fe3+,自
身被 还 原 为 Mn2+,反 应 的 离 子 方 程 式 为
MnO2 +4H+ +2Fe2+ 2Fe3+ + Mn2+
+2H2O.
(3)根据分析可知,滤渣1的主要成分为Fe(OH)3、
MnO2,实验室为了加快固液混合物的分离,常用的
操作为抽滤.
(4)除杂2步骤中,要使铜离子转化为氢氧化
铜沉淀,锰离子不能发生沉淀,则c(Cu2+)≤
10-5mol/L时,c(OH-)≥2 5×10-8mol/L,
c(H+)≤ 5×10-7mol/L,pH≥665,pH至少
为665.
(5)除杂3中锰离子浓度为25mol/L,锰离子
不能发生沉淀,则c(S2-)<10-10mol/L,同时
Co2+ 要 沉 淀 完 全,则c(Co2+)≤10-5mol/L,
c(S2-)≥4×10-16mol/L,则10<pS≤154.
(6)电 解 废 液 中 含 有 少 量 Mn2+,加 入 饱 和
NH4HCO3 溶液,有沉淀和气体生成,沉淀为碳酸
锰,气体为二氧化碳,反应的离子方程式为 Mn2+
+2HCO-3 MnCO3↓+CO2↑+H2O.
答案:(1)将矿石粉碎、适当提高硫酸浓度,适
当提高温度等
(2)MnO2+4H+ +2Fe2+ 2Fe3+ +Mn2+
+2H2O
(3)Fe(OH)3、MnO2 抽滤
(4)665
(5)10<pS≤154
(6)Mn2+ +2HCO-3 MnCO3↓+CO2↑
+H2O
635
高考总复习 化学