内容正文:
课时素养达标
基础巩固练
选择题只有1个选项符合题意
1.(2025·玉林期末)下列关于金属冶炼的说法中错误的是( )
A.人类历史上金属被发现的顺序与金属的活泼性有关
B.电解法获得镁时,不可在CO2或N2中降温冷却
C.热还原法常用的还原剂有CO、H2、C、Al等
D.金属Na、Mg、Al均能通过电解熔融氯化物的方法获得
答案 D
解析 A.性质越稳定的金属,越容易被冶炼,根据人类掌握的冶炼技术,金属的发现与金属的活泼性有关,A正确;B.Mg在CO2或N2中能燃烧,所以电解法获得镁时,不可在CO2或N2中降温冷却,B正确;C.常用的还原剂有CO、H2、C、Al等,可用于热还原法冶炼金属,C正确;D.金属Na、Mg均能通过电解熔融氯化物的方法获得,但是AlCl3为共价化合物,熔融时不导电,Al只能电解熔融的氧化物冶炼,D错误。
2.化学与生产生活密切相关,下列说法不正确的是( )
A.在室外大雪的时候MgCl2可以用作融雪剂,原因是因为其溶解的时候可以放热
B.铬是硬度最高的金属,常在不锈钢中添加
C.TiO2为半导体,可做新型太阳能电池主要材料
D.氧化镁在工业生产中常用作耐火材料
答案 A
解析 A.氯化镁可以用作融雪剂,原因是雪-氯化镁混合物的熔点低于雪的熔点,使雪能够在比正常情况更低的温度下就能融化,故A错误;B.铬是硬度最高的金属,常在不锈钢中添加,增强不锈钢的耐腐蚀性,故B正确;C.TiO2为半导体,作为光电极很稳定,制作简单,可做新型太阳能电池主要材料,故C正确;D.氧化镁的熔点高,常在工业生产中常用作耐火材料,故D正确;综上所述,答案为A。
3.明矾[KAl(SO4)2·12H2O]可用作净水剂。某同学设计利用废铝箔(主要成分为Al,含少量Mg、Fe 等)制备明矾的流程如下图所示。
铝箔甲溶液滤渣乙溶液明矾
下列说法不正确的是( )
A.①中反应的离子方程式是2Al+2OH-+6H2O===2[Al(OH)4]-+3H2↑
B.③中反应的离子方程式是Al(OH)3+3H+===Al3++3H2O
C.操作a是蒸发结晶,用到的仪器有蒸发皿、酒精灯、玻璃棒等
D.明矾净水的原理:Al3+水解生成的Al(OH)3胶体能吸附水中的悬浮颗粒物
答案 C
解析 铝和氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和氢气,通入二氧化碳反应生成碳酸氢钠和氢氧化铝沉淀,过滤后滤渣为氢氧化铝,氢氧化铝和硫酸反应生成硫酸铝,加入硫酸钾饱和溶液,蒸发浓缩,冷却结晶得到明矾。A.铝和氢氧化钠反应生成偏铝酸钠和氢气,反应的离子方程式为:2Al+2OH-+6H2O===2[Al(OH)4]-+3H2↑,A正确;B.③为氢氧化铝和硫酸反应生成硫酸铝和水,反应的离子方程式是Al(OH)3+3H+===Al3++3H2O,B正确;C.混合溶液蒸发结晶不能得到带结晶水的物质,该操作为蒸发浓缩,冷却结晶得到明矾,C错误;D.明矾中的铝离子水解生成氢氧化铝胶体,胶体有较大的表面积,能吸附水中的悬浮颗粒物,从而达到净水目的,D正确;故选C。
4.由工业废铜泥[主要成分为CuS、Cu2S、Cu2(OH)2CO3,含少量Fe]制备难溶于水的氯化亚铜,其工艺流程如图。下列说法错误的是( )
A.灼烧时可将CuS、Cu2S 等转化为CuO
B.除杂②过程中还需加热
C.流程中可循环使用的物质有H2SO4、Na2SO3
D.还原中的反应为2Cu2++2Cl-+SO+H2O===2CuCl↓+SO+2H+
答案 C
解析 废铜泥灼烧后将金属元素转化为可溶液硫酸的氧化物,酸浸后先加H2O2氧化Fe2+,再加NaOH稀溶液,过滤除去Fe(OH)3,往滤液中加入Na2SO3、NaCl还原后经系列操作得到氯化亚铜产品。A.根据流程信息,灼烧的目的是使含铜物质尽可能溶解在硫酸溶液中,所以是将CuS、Cu2S 等转化为CuO,A正确;B.除杂的目的是使铁元素转化成Fe(OH)3而转化成滤渣,①H2O2目的是将Fe2+转化成Fe3+,②加NaOH 稀溶液,调节溶液的pH,使Fe3+转化成Fe(OH)3沉淀,但只加入NaOH 稀溶液容易形成Fe(OH)3胶体更难除杂,所以还应加热,B正确;C.还原反应同时生成H2SO4,酸浸又消耗H2SO4,所以H2SO4可循环使用,但Na2SO3没有参与循环,C错误:D.还原中Cu2+被还原得到氯化亚铜,反应为2Cu2++2Cl-+SO+H2O===2CuCl↓ +SO+2H+,D正确; 故选C。
5.(2025·福州期末)实验室以空气和镁为原料制备Mg3N2的装置如图所示(夹持和加热装置略去),已知Mg3N2遇到水蒸气会反应生成NH3,还原铁粉与N2不会反应。下列说法不正确的是( )
A.装置A、B中可依次加入NaOH溶液、浓硫酸
B.若去掉装置C,对产品纯度影响很大
C.实验时应先加热C,通入一段时间空气后再加热D
D.装置E中碱石灰的作用是吸收尾气
答案 D
解析 A.镁为活泼金属,会与空气中的氧气、二氧化碳和水蒸气反应,要制备氮化镁,需要去除空气中的氧气、二氧化碳和水蒸气,装置A、B中可依次加入NaOH溶液、浓硫酸,由于混合气体通过氢氧化钠溶液后带出水蒸气,因此浓硫酸需要放在氢氧化钠溶液后,对气体进行干燥,故A正确;B.装置C的作用是除去氧气,若去掉装置C,镁与氧气反应生成氧化镁,对产品纯度有影响,故B正确;C.氧气会与镁反应,为保证装置内氧气全部除去,实验时应先加热C,通入一段时间空气除尽氧气,然后再加热D,故C正确;D.根据Mg3N2遇水会发生反应生成Mg(OH)2和NH3,装置E中碱石灰的作用是防止空气中二氧化碳和水蒸气进入装置D中,故D错误。
6.(2025·成都月考)将0.1 mol的镁、铝混合物溶于100 mL 2 mol/L H2SO4溶液中,然后再滴加1 mol/L NaOH溶液。若在滴加NaOH溶液的过程中,沉淀质量m随加入NaOH溶液的体积V变化如图所示。当V1=160 mL时,回答下列问题:
(1)写出0~V1发生的离子反应方程式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)写出V1~V2发生的离子反应方程式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________、
________________________________________________________________________、
________________________________________________________________________。
(3)镁的物质的量为 。
(4)V2= mL。
答案 (1)H++OH-===H2O
(2)Mg2++2OH-===Mg(OH)2↓ Al3++3OH-===Al(OH)3↓ Al(OH)3+OH-===[Al(OH)4]-
(3)0.06 mol (4)440
解析 (1)由图可知0~V1沉淀量没有发生变化,则此时是氢氧化钠和过量的硫酸反应,离子方程式为H++OH-===H2O;(2)由图可知V1~V2阶段沉淀量一直在增加,不断生成氢氧化镁和氢氧化铝,随后氢氧化铝溶解,相应的离子方程式为Mg2++2OH-===Mg(OH)2↓;Al3++3OH-===Al(OH)3↓;Al(OH)3+OH-===[Al(OH)4]-;(3)由图像可知:V1 mL的NaOH溶液是与过量H2SO4反应的,则与Mg、Al反应的H2SO4为:0.2 mol-0.16 mol×=0.12 mol。假设n(Mg)=x mol,n(Al)=y mol,则有方程组:
,解得:x=0.06 mol,y=0.04 mol,则镁的物质的量为0.06 mol;(4)当加入V2 mL NaOH溶液时,得到Mg(OH)2↓和NaAlO2,关系式为:
Mg2+~2OH-,Al3+~4OH-,所以V2=160 mL+×103 mL/L=440 mL。
7.碱式碳酸铜又名孔雀石,主要成分为Cu2(OH)2CO3,呈绿色,是一种具有广泛用途的化工产品。某化学小组探究制备碱式碳酸铜的反应条件并制备少量碱式碳酸铜。
试剂:0.25 mol·L-1 Na2CO3溶液、0.5 mol·L-1 NaOH溶液、0.5 mol·L-1 Cu(NO3)2溶液各100 mL。
实验1:探究Cu(NO3)2与NaOH和Na2CO3溶液配比
取三种反应溶液,以表中的比例混合,在60 ℃条件下进行实验,并观察现象。
编号
1
2
3
4
V[Cu(NO3)2]/mL
2
2
2
2
V(NaOH)/mL
2
2
2
2
V(Na2CO3)/mL
2.8
2.4
2
1.6
沉淀数量
+++
+++
++
+
沉淀颜色
蓝色
蓝色
浅绿色
浅绿色
注:“+”越多表示沉淀的相对量越多。
实验2:探究反应温度
按上述实验得到的合适反应液用量,在不同温度下进行实验,并观察现象。
反应温度/ ℃
沉淀数量
沉淀颜色
室温
++++
蓝色
40
++++
蓝色
60
+
浅绿色
75
++
绿色
80
+++
绿色(少量黑色)
实验3:制备碱式碳酸铜
按最佳物料比取50 mL 0.5 mol·L-1 Cu(NO3)2溶液、50 mL 0.5 mol·L-1 NaOH溶液和相应体积的0.25 mol·L-1Na2CO3溶液,在最佳反应温度下进行实验,待反应完全后,静置、过滤、洗涤、干燥后,得到2.5 g产品。
请回答下列问题:
(1)本实验配制溶液时用到的玻璃仪器除烧杯、玻璃棒以外还有 。
(2)制备碱式碳酸铜时,Cu(NO3)2、NaOH和Na2CO3溶液的最佳物质的量之比为 ,最佳反应温度为 ,本实验的加热方式为 。
(3)请写出本实验制备碱式碳酸铜的化学方程式:________________________________________________________________________。
(4)实验2中在80 ℃反应生成的沉淀中有少量黑色的物质,产生该物质的原因可能是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)简述实验3中洗涤沉淀的操作:________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(6)计算本实验的产率为 %(保留三位有效数字)。
答案 (1)100 mL 容量瓶、胶头滴管
(2)2∶2∶1 75 ℃ 水浴加热
(3)2NaOH+Na2CO3+2Cu(NO3)2===Cu2(OH)2CO3+4NaNO3
(4)碱式碳酸铜受热分解生成黑色的氧化铜
(5)向过滤器中加入蒸馏水没过沉淀,待蒸馏水自然流下后,重复操作2~3次 (6)90.1
解析 (2)由实验1表格数据可知,当Cu(NO3)2、NaOH和Na2CO3溶液的体积均为2 mL时,生成的碱式碳酸铜最多,Cu(NO3)2、NaOH和Na2CO3溶液的浓度分别为0.5 mol·L-1、0.5 mol·L-1、0.25 mol·L-1,则制备碱式碳酸铜时,Cu(NO3)2、NaOH和Na2CO3溶液的最佳物质的量之比为2∶2∶1;由实验2表格数据可知,当温度为75 ℃时,生成的碱式碳酸铜最多,则最佳反应温度为75 ℃,故本实验的加热方式为水浴加热。(6)由反应方程式可知,理论上生成碱式碳酸铜的物质的量为 mol,质量为 g,则本实验的产率为×100%≈90.1%。
考能提升练
选择题有1个或2个选项符合题意
8.黄铜灰渣(含有Cu、Zn、CuO、ZnO及少量FeO、Fe2O3)生产硝酸铜溶液的流程如图,下列说法不正确的是( )
A.“浸取”时适当提高硫酸浓度可加快反应速率
B.若反应中所加Zn过量,所得Cu(NO3)2溶液中含Zn(NO3)2杂质
C.滤液Ⅱ含Zn2+、Fe2+、Fe3+、SO等离子
D.由Cu(NO3)2溶液制备Cu(NO3)2·3H2O,采用蒸发结晶的操作
答案 C
解析 黄铜灰渣加硫酸浸取,Zn、ZnO转化为ZnSO4,CuO转化为CuSO4,FeO转化为FeSO4,Fe2O3转化为Fe2(SO4)3,过滤得到Cu,向滤液中加入适量的Zn,Zn先和Fe3+反应生成Fe2+,再和Cu2+反应生成Cu,向Cu中加入稀硝酸,得到Cu(NO3)2溶液。A项,适当增加反应物浓度可以加快反应速率,A项正确;B项,加Zn过量,会导致过滤所得滤渣中含有Zn,硝酸溶解后会在硝酸铜中会有Zn(NO3)2杂质,B项正确;C项,由分析可知,向滤液Ⅰ中加入适量的Zn,Zn先和Fe3+反应生成Fe2+,再和Cu2+反应生成Cu,故滤液Ⅱ中不含Fe3+,C项错误;D项,将Cu(NO3)2溶液蒸发结晶,可得到Cu(NO3)2·3H2O,D项正确;故选C。
9.向27.2 g Cu和Cu2O的混合物中加入某浓度的稀硝酸0.5 L,固体物质完全反应,生成NO和Cu(NO3)2,在所得溶液中加入1.0 mol·L-1的NaOH溶液1.0 L,此时溶液呈中性,金属离子已完全沉淀,沉淀质量为39.2 g,下列有关说法不正确的是( )
A.Cu与Cu2O的物质的量之比为2∶1
B.硝酸的物质的量浓度为2.4 mol·L-1
C.产生的NO在标准状况下的体积为6.72 L
D.Cu、Cu2O与硝酸反应后剩余HNO3为0.2 mol
答案 C
解析 在所得溶液中加入NaOH溶液后,此时溶液呈中性,金属离子已完全沉淀,溶液中溶质为NaNO3,n(NaNO3)=n(NaOH)=1.0 mol/L×1.0 L=1 mol,沉淀为Cu(OH)2,质量为39.2 g,物质的量为=0.4 mol,根据铜元素守恒有n(Cu)+2n(Cu2O)=n[Cu(OH)2],所以反应后的溶液中n[Cu(NO3)2]=n[Cu(OH)2]=0.4 mol。
设Cu和Cu2O的物质的量分别为x mol、y mol,根据二者质量有64x+144y=27.2,根据铜元素守恒有x+2y=0.4,联立方程解得x=0.2,y=0.1,由上述分析可知,n(Cu)∶n(Cu2O)=0.2 mol∶0.1 mol=2∶1,故A正确;根据N元素守恒可知n(HNO3)=n(NO)+n(NaNO3)=0.2 mol+1.0 mol/L×1.0 L=1.2 mol,所以原硝酸溶液的浓度为:=2.4 mol/L,B正确;根据电子转移守恒可知:3n(NO)=2n(Cu)+2n(Cu2O),所以3n(NO)=2×0.2 mol+2×0.1 mol,解得n(NO)=0.2 mol,所以标准状况下NO的体积为0.2 mol×22.4 L/mol=4.48 L,C错误;反应后的溶液中加入氢氧化钠溶液,氢氧化钠与硝酸铜和剩余的硝酸反应,最后为硝酸钠溶液,根据氮元素守恒可知反应后溶液中剩余的n(HNO3)+2n[Cu(NO3)2]=n(NaNO3),所以剩余的n(HNO3)=n(NaNO3)-2n[Cu(NO3)2]=1 mol-2×0.4 mol=0.2 mol,故D正确。
10.工业上用某种氧化铝矿石(含Fe2O3杂质)为原料冶炼铝的工艺流程如图:
对上述流程中的判断正确的是( )
A.试剂X可以为氨水,沉淀中含有铁的化合物
B.CO2可以用H2SO4溶液或稀盐酸代替
C.反应Ⅱ中的反应为:CO2+[Al(OH)4]-===Al(OH)3↓+HCO
D.工业上还可采用Fe还原Al2O3的方法制Al,成本更低
答案 C
解析 分离氧化铝和氧化铁,只能用氢氧化钠溶液,不能用氨水,因为氧化铝与氨水不反应,A错误;CO2可以和四羟基合铝酸钠反应制得氢氧化铝,用H2SO4溶液或稀盐酸代替会导致生成的氢氧化铝溶于其中,B错误;过量的二氧化碳与四羟基合铝酸钠反应生成氢氧化铝沉淀与碳酸氢钠,离子方程式为:CO2+[Al(OH)4]-===Al(OH)3↓+HCO,C正确;Fe活泼性较Al弱,与Al2O3不反应,D错误。
11.(2025·湖北联考)铼(Re)被称为“类锰元素”,与锰的价电子排布相同,可以与氧气反应。一种对废氧化铝载体铂铼催化剂中金属元素综合回收利用的工艺如图:
下列说法正确的是( )
A.“第1次浸出”中可以用氢氧化钠溶液代替氨水,浸出渣1成分不变
B.铼元素的最高价氧化物Re2O7为酸性氧化物
C.制备铼粉过程中,氢气只体现还原作用
D.“第3次浸出”中若用HCl—NaClO3作浸出液,反应离子方程式可能为:3Pt+16Cl-+2ClO+12H+===3[PtCl6]2-+6H2O
答案 BD
解析 A.“第1次浸出”用氨水溶解含Re的物质,Al2O3在滤渣中,Al2O3能与氢氧化钠溶液反应,不能使用氢氧化钠溶液代替氨水,故A错误;B.七氧化二铼溶于水生成高铼酸溶液,所以Re2O7为酸性氧化物,故B正确;C.在800 ℃下通入氢气,还原NH4ReO4制备铼粉,氢气不仅作为还原剂,还可以通过气流带走生成的水蒸气和氨气,故C错误;D.用HCl—NaClO3作浸出液溶解Pt,可形成配合物,反应离子方程式可能为3Pt+16Cl-+2ClO+12H+===3[PtCl6]2-+6H2O,故D正确。
12.铜是人类最早发现的金属,也是人类广泛使用的一种金属,其化合物的应用广泛,硫酸铜是制备其他含铜化合物的重要原料,同石灰乳混合可得波尔多液,用作杀菌剂。CuBr用作有机合成原料和反应催化剂等。
Ⅰ.某小组同学在做铜与浓硫酸反应的实验时,发现铜片表面有黑色固体生成。
(1)甲同学猜想:黑色固体是未来得及溶解于酸的CuO,其猜想可用化学方程式表示为:Cu+H2SO4 。
(2)乙同学认为:黑色固体除CuO外,还可能含有Cu2S和CuS,其理由可能是 (填序号)。
a.Cu2S和CuS都是黑色的
b.Cu与浓硫酸在加热条件下反应,还可能放出O2
c.浓硫酸是氧化剂,Cu是还原剂,Cu的化合价升高与S的化合价降低有多种可能
Ⅱ.实验室中可利用无水硫酸铜、溴化钠为主要原料制备溴化亚铜,制备流程如图:
回答下列问题:
(3)制备CuBr的反应在装置乙中进行,向其中加入CuSO4和NaBr配制成的150 mL水溶液,然后通入足量的SO2(部分夹持及加热装置已略去)。
①写出装置乙中发生反应的离子方程式: ;该反应需保持反应液在60 ℃,最佳加热方式为 ,Cu2+、Br-反应完毕的标志是________________________________________________________________________。
②丙中倒扣的漏斗可防止液体倒吸,下列装置中不能防止液体倒吸的是 (填标号)。
a b
c d
(4)洗涤CuBr沉淀时可采用SO2的水溶液而不采用蒸馏水,其目的是 。
答案 (1)CuO+SO2↑+H2O
(2)ac
(3)2Cu2++2Br-+SO2+2H2O===SO+2CuBr↓+4H+ 水浴加热 溶液蓝色褪去 a
(4)防止CuBr被氧化
解析 (1)根据甲同学的猜想以及元素守恒、元素价态变化规律可知铜与硫酸加热生成CuO、SO2、H2O,化学方程式为Cu+H2SO4CuO+SO2↑+H2O;故答案为:CuO+SO2↑+H2O。(2)a.从物质的颜色判断:Cu2S和CuS的颜色也是黑色的,故a符合题意;b.而若要生成氧气,则需要氧化-2价的O氧元素,与是否生成Cu2S和CuS无关,故b不符合题意;c.Cu单质可被氧化为+2价或+1价铜,浓硫酸中的S元素也可被还原为多种低价态,故c符合题意;综上所述,答案为:ac。(3)①装置乙中二氧化硫、铜离子发生氧化还原反应,二氧化硫被氧化为硫酸根,铜离子被还原,再与溴离子反应生成溴化亚铜,其发生反应的离子方程式:2Cu2++2Br-+SO2+2H2O===SO+2CuBr↓+4H+;该反应需保持反应液在60 ℃,则应选择水浴加热;含有铜离子的溶液显蓝色,当溶液蓝色褪去,即说明Cu2+、Br-反应完毕;故答案为:2Cu2++2Br-+SO2+2H2O===SO+2CuBr↓+4H+;水浴加热;溶液蓝色褪去。②a.多孔球泡可增大气体与溶液的接触面积,但无法防倒吸,故a符合题意;b.气体不溶于CCl4,可防倒吸,故b不符合题意;c.当产生倒吸现象时,少量液体进入球形干燥管内,烧杯中液体回落,吸收液受自身重量的作用又流回烧杯内,可防倒吸,故c不符合题意;d.当产生倒吸现象时,少量液体进入玻璃管内,烧杯中液体回落,吸收液受自身重量的作用又流回烧杯内,可防倒吸,故d不符合题意;综上所述,答案为:a。(4)溴化亚铜含有亚铜离子,易被空气中氧气氧化,SO2具有还原性,为防止CuBr被氧化,洗涤CuBr沉淀时可以采用SO2的水溶液而不采用蒸馏水;故答案为:防止CuBr被氧化。
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