内容正文:
课下巩固精练卷(十五) 铜及其化合物 金属的冶炼
一、选择题
1.青铜的主要成分是铜和锡,锡的熔点是232 ℃,含锡25%的青铜熔点约为800 ℃,《吕氏春秋·别类编》中有关于青铜的记载“金(铜)柔锡柔,合两柔则为刚,燔(烧)之则为淖(液体)。”下列说法正确的是( )
A.在轮船外壳悬挂锌、锡等金属块可减慢钢铁的腐蚀
B.合金的熔点一定低于各组分金属的熔点
C.铜和锡在元素周期表中均位于第四周期
D.“合两柔则为刚”体现了合金的硬度通常大于各组分金属的特点
解析:选D。要保护钢铁,在和海水构成的原电池中应该让钢铁作正极,活泼性比Fe强的金属作负极,锡金属性弱于铁,不能保护铁,故A错误;青铜的主要成分是铜和锡,锡的熔点是232 ℃,含锡25%的青铜熔点约为800 ℃,青铜的熔点高于锡,故B错误;锡位于周期表的第五周期,故C错误;“金(铜)柔锡柔,合两柔则为刚”体现了合金硬度大于成分金属硬度,故D正确。
2.下列关于金属的冶炼方法叙述不正确的是( )
选项
金属
存在形式
冶炼方法
A
金
游离态
金子比沙子密度大,利用水洗法直接分离
B
银
化合态
银的金属性弱,用加热Ag2O的方法冶炼
C
铁
化合态
铝的金属性比铁强,可用铝热法制铁
D
钠
化合态
钠的金属性强,一般还原剂很难将其还原出来,所以用电解饱和NaCl溶液的方法冶炼
解析:选D。钠一般是由电解熔融NaCl的方法来制取,而电解饱和食盐水得到的是NaOH、H2和Cl2。
3.金属的冶炼与生产、生活及国防军事等领域均密切相关。下列有关金属冶炼的原理错误的是( )
A.用电解法制取金属钠:2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑
B.用Na、Mg等活泼金属为还原剂冶炼Ti:2Mg+TiCl4(熔融)Ti+2MgCl2
C.用Al作还原剂冶炼金属V:3V2O5+10Al6V+5Al2O3
D.用H2作还原剂冶炼金属Ag:Ag2O+H22Ag+H2O
解析:选D。银是不活泼金属,一般采用加热Ag2O的方法冶炼Ag,故D错误。
4.(2025·陕西咸阳期中)下列实验的方案设计、现象和结论都正确的是( )
选项
实验目的
方案设计
现象和结论
A
检验Cu2O固体中是否含有单质Cu
取样,加入足量稀盐酸,观察现象
若有红色固体剩余,则说明样品中有单质Cu
B
检验某固体试样中是否存在三价铁
取少量固体试样完全溶于盐酸,再滴加KSCN溶液
没有出现红色,说明该固体试样中不存在三价铁
C
检验铜与浓硫酸反应是否有酸剩余
取少量反应冷却液加入盛有水的烧杯中,再逐滴滴加稀NaOH溶液
若不立即产生蓝色沉淀,则硫酸有剩余
D
比较镁与铝元素的金属性强弱
分别取少量MgCl2与AlCl3溶液于试管中,加入足量浓氨水
MgCl2溶液出现白色沉淀,AlCl3溶液先出现白色沉淀,后溶解,证明镁元素的金属性更强
解析:选C。Cu2O在酸性条件下会歧化生成Cu和Cu2+,不能确定是否混有单质Cu,A错误;若为Fe和Fe2O3的混合物,溶于盐酸后,若只得到氯化亚铁,再滴加KSCN溶液,不显红色,但Fe2O3中含三价铁,B错误;硫酸剩余会与氢氧化钠反应,故需要一段时间再与硫酸铜反应生成蓝色沉淀,C正确;氢氧化镁不溶于氨水,氢氧化铝也不溶于氨水,不能说明氢氧化铝具有两性,故不能说明Mg的金属性大于Al,D错误。
5.(双选)(2025·浙江绍兴模拟)CuCl为白色立方结晶或白色粉末,难溶于水,露置于空气中易被氧化为绿色的碱式氯化铜。以工业废铜泥为原料制备CuCl的流程如下图[工业废铜泥的主要成分为CuS、Cu2S、Cu2(OH)2CO3,还含有Fe等金属杂质]。
下列说法错误的是( )
A.“灼烧”不充分会降低CuCl的产率
B.溶液1经处理后不能循环使用
C.“除杂”步骤中,加氢氧化钠溶液不能过量
D.实验室模拟工业灼烧操作可在蒸发皿中进行
解析:选BD。“灼烧”不充分,铜没有完全转化为氧化铜,则会降低CuCl的产率,A正确;溶液1含有硫酸,酸浸需要硫酸,故经处理后可以循环使用,B错误;“除杂”步骤中,加过量的氢氧化钠溶液会提高成本,并且可能生成氢氧化铜沉淀,降低CuCl的产率,C正确;灼烧固体可在坩埚中进行,D错误。
6.(双选)用铬铁合金(含少量Ni、Co单质)生产硫酸铬的工艺流程如下:
已知浸出液中主要金属阳离子为Ni2+、Co2+、Cr3+、Fe2+。下列说法正确的是( )
A.“浸出”产生的气体主要为氢气
B.“滤渣1”的主要成分为NiS、CoS
C.“沉铁”步骤主要反应的离子方程式为:Fe2++C2O===FeC2O4↓
D.整个流程中铬元素先被氧化为+6价,后被还原为+3价
解析:选AB。由流程可知,加入稀硫酸溶解,生成的气体为H2,溶液中含Ni2+、Co2+、Cr3+、Fe2+,加入Na2S分离出滤渣CoS和NiS,Cr3+和Fe2+不会沉淀,再加入草酸除铁生成FeC2O4,过滤分离出硫酸铬。加入稀硫酸溶解合金,产生的气体为氢气,A正确;共有四种金属,由流程可知,沉铁后分离出硫酸铬,则“除杂”的目的是除去Ni、Co元素,所以“滤渣1”的主要成分为NiS、CoS,B正确;草酸是一种弱酸,不能拆,正确的离子方程式为:Fe2++H2C2O4===FeC2O4↓+2H+,C错误;流程中未产生六价铬化合物,D错误。
二、非选择题
7.某工业含铜废料含有Cu、CuO、CuS、CuSO4等成分,利用该含铜废料可生产硝酸铜晶体[Cu(NO3)2·3H2O],生产的工艺流程如图所示:
回答下列问题:
(1)“焙烧”过程中除生成SO2的反应外,另外一个反应的化学方程式是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)“酸化”过程为加快反应速率,可采用的措施有__________________(写出一条即可),“酸化”的目的是________________________________________________________________________。
(3)若试剂a为Zn,则“置换”的离子方程式为______________________________,滤液中溶质的化学式是______________________。
(4)“淘洗”的作用是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________,
若图中淘洗液的主要溶质与滤液的溶质相同,则试剂b是____________________。
(5)“反应”一步中使用20% HNO3和10% H2O2,整个过程无红棕色气体产生,则发生反应的化学方程式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________;
若该步骤只使用20% HNO3,随着反应的进行,温度升高,出现大量红棕色气体,则还原剂与氧化剂的物质的量之比为________。
(6)“一系列操作”是指化学实验操作,这些操作的名称是________________________________________________________________________。
解析:(5)“反应”过程中无红棕色气体产生,由此推知反应不生成NO或NO2,则反应的化学方程式为Cu+H2O2+2HNO3===Cu(NO3)2+2H2O。根据生成大量红棕色气体可知生成的是NO2,因还原剂为Cu,化合价由0价升高至+2价,氧化剂为HNO3,其中N的化合价由+5价降低为+4价,由得失电子守恒可知该反应中还原剂与氧化剂的物质的量之比为1∶2。(6)“反应”后的溶液为Cu(NO3)2,经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤可得到目标产物。
答案:(1)2Cu+O22CuO
(2)将焙烧产物粉碎、升高酸化温度、适当提高硫酸浓度(任写一条) 将CuO转化为Cu2+
(3)Zn+Cu2+===Zn2++Cu ZnSO4
(4)除去过量的试剂a 稀硫酸
(5)Cu+H2O2+2HNO3===Cu(NO3)2+2H2O 1∶2
(6)蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤
8.(2025·湖南岳阳二模)CuCl在工业生产中有着重要应用。利用以下装置制备CuCl并测定产品纯度。
已知:Ⅰ.CuCl是白色固体,不溶于水和乙醇,在潮湿空气中可被迅速氧化。
Ⅱ.浓的Na2[CuCl3]溶液为无色,加水稀释即析出CuCl白色固体。
回答下列问题:
(1)①图中制取Cl2的反应中,氧化剂和还原剂的物质的量之比为__________。
②装有浓盐酸的仪器名称为__________。
③为吸收尾气Cl2,C中可选用试剂为________(填字母)。
A.Na2SO3溶液 B.饱和食盐水
C.浓H2SO4 D.FeCl2溶液
(2)制备CuCl:打开分液漏斗旋塞与搅拌器,装置B中依次发生反应的离子方程式为
①Cu+Cl2===Cu2++2Cl-
②________________________________________________________________________
③CuCl+2Cl-⇌[CuCl3]2-
观察到________________________________________________________________________
时停止反应。将B中溶液倾入盛有蒸馏水的烧杯中,立即得到白色CuCl沉淀,抽滤得CuCl粗品。
(3)洗涤CuCl:洗涤时最好用95%的乙醇洗涤滤饼,其目的是________________________________________________________________________。
(4)CuCl纯度测定:称取所制备的氯化亚铜成品3.00 g,将其置于过量的FeCl3溶液中,待样品完全溶解后,加入适量稀硫酸,配成250 mL溶液。移取25.00 mL溶液于锥形瓶中,用0.020 0 mol·L-1的K2Cr2O7溶液滴定至终点,再重复滴定2次,三次平均消耗K2Cr2O7溶液25.00 mL(滴定过程中Cr2O转化为Cr3+,Cl-不反应)。
①产品中加入FeCl3溶液时,发生反应的离子方程式为________________________________________________________________________;
②产品中CuCl的质量分数为__________。
解析:(1)③Na2SO3溶液具有还原性,能吸收Cl2,发生的反应为Cl2+Na2SO3+H2O===Na2SO4+2HCl,A项选; Cl2难溶于饱和食盐水,不能被饱和食盐水吸收,B项不选;浓硫酸不能吸收Cl2,C项不选;FeCl2溶液具有还原性,能吸收Cl2,发生的反应为Cl2+2FeCl2===2FeCl3,D项选。
(2)由题给反应①、③可知,反应②为Cu2++Cu+2Cl-===2CuCl;由于反应①生成的CuCl2使溶液呈蓝色,而浓的Na2[CuCl3]溶液为无色,故观察到当溶液中蓝色褪去变为无色时停止反应。
(3)CuCl是白色固体,不溶于水和乙醇,在潮湿空气中可被迅速氧化,故洗涤时最好用95%的乙醇洗涤滤饼,乙醇挥发可带走CuCl表面的水分防止其被氧化。
(4)①CuCl具有还原性,FeCl3具有氧化性,两者发生氧化还原反应的离子方程式为CuCl+Fe3+===Cu2++Cl-+Fe2+。
②滴定时发生的反应为6Fe2++Cr2O+14H+===6Fe3++2Cr3++7H2O,可得关系式6CuCl~6Fe2+~Cr2O,则产品中CuCl的质量分数为×100%=99.5%。
答案:(1)1∶5 分液漏斗 AD
(2)Cu2++Cu+2Cl-===2CuCl 溶液中蓝色褪去变为无色
(3)乙醇挥发可带走CuCl表面的水分防止其被氧化
(4)Fe3++CuCl===Cu2++Fe2++Cl- 99.5%
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