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课时提升作业 九
用途广泛的金属材料 开发利用金属矿物
(45分钟 100分)
一、选择题(本题包括10小题，每题6分，共60分)
1.(2017·唐山模拟)下列对合金的说法正确的是( )
A.合金中至少含有两种金属元素，不含非金属元素
B.合金中的金属元素以化合物的形式存在
C.合金中各种元素的含量一定，所以合金是纯净物
D.合金的硬度一般大于成分金属，而熔点一般低于成分金属
【解析】选D。合金是由两种或两种以上金属，或金属与非金属熔合而成的具有金属特性的物质，A错误；合金中的金属以单质的形式存在，属于混合物，选项B、C错误。
【加固训练】
(2017·三明模拟)纯铁的熔点为1 535℃，而高炉中炼铁时生铁(含碳量较高的铁合金)在1 200℃左右就熔化了，这是因为( )
A.铁的纯度越高，熔点越低
B.合金的熔点比其成分物质的熔点高
C.形成了铁碳合金，所以熔点变低
D.在高炉中熔化的过程发生了化学反应
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【解析】选C。合金的熔点比成分金属的熔点低，生铁属于合金，故熔点小于纯铁的熔点。
2.(2017·九江模拟)工业上由含钒、铬和锰的矿物冶炼难熔的金属钒、铬和锰，通常采用的方法是( )
A.碳还原法
B.铝热还原法
C.直接加热法
D.盐的水溶液与活泼金属置换法
【解析】选B。冶炼活泼性比Al差且熔点高的金属，通常利用铝热反应进行冶炼。
3.(2017·信阳模拟)某合金与铁的物理性质的比较如下表所示：
熔点/℃
密度/g·cm-3
硬度(金刚石为10)
导电性
(银为100)
某合金
2 500
3.00
7.4
2.3
铁
1 535
7.86
4.5
17
还知该合金耐腐蚀，强度大，从以上性能看，该合金不适合作( )
A.导线 B.门窗框
C.炉具 D.飞机外壳
【解析】选A。该合金熔点高，硬度大，密度小，B、C、D项中的应用均适合，但导电性仅为Ag的0.023倍，不适合作导线。
4.下列有关铜的化合物的性质的叙述中正确的是( )
A.CuSO4变成CuSO4·5H2O是物理变化
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B.一定条件下，新制的Cu(OH)2悬浊液能与葡萄糖反应但不能与乙酸反应
C.CuO是黑色固体，与水反应可生成Cu(OH)2
D.Cu2O遇硝酸可能会被氧化成Cu2+
【解析】选D。CuSO4变成CuSO4·5H2O属于化学变化，A错；Cu(OH)2是碱，能与酸反应，B错；CuO不能与水反应，C错；Cu2O中铜处于低价态，能被强氧化剂硝酸氧化，D正确。
5.下图标出了各种材料强度与密度的比值以及广泛使用的年代。
有甲、乙两种材料，它们的强度相同，甲的密度是乙的2倍。且甲材料在图中的b点对应，则乙材料在图中的位置是( )
A.a点 B.a、b之间 C.c点 D.b、c之间
【解析】选D。因为甲的密度是乙的2倍，其强度与密度的比值是乙的1/2，即乙对应的纵坐标应该是8，即b、c之间。
6.(2017·珠海模拟)铜是一种紫红色金属，被称作“电器工业的主角”。铜主要是由黄铜矿炼制，焙烧时发生反应2CuFeS2+O2Cu2S+2FeS+SO2，其简单流程如图所示，下列说法正确的是( )
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A.焙烧时硫元素全部转化为二氧化硫
B.在焙烧时氧化剂只有氧气
C.粗铜精炼时用粗铜作阴极
D.Cu2S可用于火法炼制铜
【解析】选D。焙烧时还生成金属硫化物，部分硫元素转化为二氧化硫，A错误；焙烧时铜元素由+2价降低为+1价，硫元素由-2价升高到+4价，氧气中氧元素由0降低为-2价，则氧化剂为氧气和CuFeS2，B错误；粗铜精炼时用粗铜与电源正极相连，则粗铜为阳极，C错误；火法炼铜的原理为Cu2S+O22Cu+SO2，则Cu2S可用于火法炼制铜，D正确。
【互动探究】(1)在焙烧反应中，1 mol CuFeS2反应转移________mol电子。
提示：3。焙烧反应中铜元素由+2价降低为+1价，1个S由-2价升高到+4价，氧气中氧元素由0降低为-2价，1 mol CuFeS2反应时，转移电子为0.5 mol×6=
3 mol。
(2)上述过程制粗铜的主要反应为①2Cu2S+3O22Cu2O+2SO2 ②2Cu2O+Cu2S 6Cu+SO2↑，在反应②中的氧化剂为________。
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提示：Cu2O和Cu2S。Cu2O和Cu2S中的铜的化合价都降低，都作氧化剂。
7.(2017·洛阳模拟)氢化亚铜(CuH)是一种不稳定的物质，能在氯气中燃烧，也能与酸反应。用CuSO4溶液和“某物质”在40～50℃时反应可生成CuH。下列叙述中错误的是( )
A.“某物质”具有还原性
B.CuH与盐酸反应可能产生H2
C.CuH与足量稀硝酸反应：CuH+3H++NCu2++NO↑+2H2O
D.CuH在氯气中燃烧：CuH+Cl2CuCl+HCl
【解析】选D。A项，用CuSO4溶液和“某物质”在40～50℃时反应可生成CuH，铜元素的化合价由+2价变为+1价，则CuSO4作氧化剂，“某物质”为还原剂，表现出还原性；B项，CuH与盐酸发生氧化还原反应：2CuH+4HCl2CuCl2+3H2↑；C项，HNO3具有强氧化性，与CuH反应时，+1价Cu、-1价H均被氧化成最高价态；D项，Cl2具有强氧化性，CuH具有强还原性，二者反应会生成CuCl2和HCl。
8.(2017·开封模拟)CuSO4是一种重要的化工原料，其有关制备途径及性质如图所示。下列说法不正确的是 世纪金榜导学号30682254( )
A.途径①所用混酸中H2SO4与HNO3物质的量之比最好为3∶2
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B.相对于途径①、③，途径②更好地体现了绿色化学思想
C.1 mol CuSO4在1 100℃所得混合气体X中O2为0.75 mol
D.Y可以是葡萄糖
【解析】选C。途径①的反应的离子方程式为3Cu+8H++2N3Cu2++2NO↑+4H2O，因此硫酸和硝酸的物质的量比值最好为3∶2，A正确；途径②发生的反应是2Cu+O2+2H2SO42CuSO4+2H2O，途径③Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O，途径①、③均有对环境有污染的气体产生，途径②没有，B正确；4CuSO42Cu2O+O2↑+4SO3↑，消耗1 mol CuSO4生成0.25 mol氧气，C错误；这是醛基被新制氢氧化铜悬浊液氧化的过程，葡萄糖中含有醛基，D正确。
9.铜有两种常见的氧化物CuO和Cu2O。某学习小组取0.98 g(用精密天平测量)Cu(OH)2固体，将其加热有铜的氧化物生成，其质量随温度变化的曲线如图1所示。
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另外，某同学绘制了三条表示金属氧化物与其所含金属元素质量的关系曲线，如图2所示。则下列分析正确的是世纪金榜导学号30682255( )
A.图1中产物a、b的化学式分别为CuO和Cu2O
B.图1整个过程中共生成0.26 g H2O
C.图2三条曲线中，表示CuO和其中所含铜元素质量的关系曲线是曲线A
D.图2中绘制正确的曲线共2条
【解析】选A。0.98 g Cu(OH)2的物质的量为0.01 mol，若全部生成CuO，则质量为0.01 mol×80 g·mol-1=0.80 g，所以a点是CuO；若全部生成Cu2O，则质量为0.005 mol×144 g·mol-1=0.72 g，所以b点是Cu2O，A正确；根据化学方程式4CuO2Cu2O+O2↑，该过程中有氧气产生，B错误；CuO和其所含铜元素的质量关系(以CuO的质量为10 g计算)为10 g CuO中含8 g铜元素，观察图2知，曲线B符合上述质量关系(表示的是CuO)。而曲线A上的任何一点都表示金属氧化物的质量小于其所含金属元素的质量，所以A曲线错误，C曲线上的任何一点都表示金属氧化物质量大于其中所含金属元素的质量，
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但铜的两种氧化物中，铜元素的质量分数分别为CuO:80%，Cu2O：88.9%，所以曲线C也正确，D项错误。
10.(能力挑战题)(2017·阳泉模拟)部分氧化的Fe-Cu合金样品(氧化产物为Fe2O3、CuO)共5.76 g，经如下处理：
下列说法正确的是( )
世纪金榜导学号30682256
A.滤液A中的阳离子为Fe2+、Fe3+、H+
B.样品中铁元素的质量为2.24 g
C.样品中CuO的质量为4.0 g
D.V=896 mL
【解析】选B。根据题意，3.2 g滤渣一定是铜，而铜与Fe3+不共存，A错误；最后的3.2 g固体为Fe2O3，其中铁元素的质量为2.24 g，B正确；样品中铜元素和氧元素的质量共5.76 g-2.24 g=3.52 g，C错误；2.24 g铁元素不可能全是单质，故生成的氢气的体积小于896 mL，D错误。
二、非选择题(本题包括3小题，共40分)
11.(12分)(2017·亳州模拟)工业上由黄铜矿(主要成分CuFeS2)冶炼铜的主要流程如下：
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(1)气体A中的大气污染物可选用下列试剂中的________吸收。
a.浓硫酸 b.稀硝酸 c.NaOH溶液 d.氨水
(2)用稀硫酸浸泡熔渣B，取少量所得溶液，滴加KSCN溶液后呈红色，说明溶液中存在________(填离子符号)，检验溶液中还存在F的方法是___________
_________________________________(注明试剂、现象)。
(3)由泡铜冶炼粗铜的化学反应方程式为_____________________________。
(4)以CuSO4溶液为电解质溶液进行粗铜(含Al、Zn、Ag、Pt、Au等杂质)的电解精炼，下列说法正确的是________。
a.电能全部转化为化学能
b.粗铜接电源正极，发生氧化反应
c.溶液中C向阳极移动
d.利用阳极泥可回收Ag、Pt、Au等金属
【解析】(1)冰铜(mCu2S·nFeS)加入石英砂并通入空气焙烧生成泡铜(Cu2O、Cu)、熔渣和SO2气体(A)。SO2是一种酸性氧化物，可用NaOH溶液或氨水吸收。(2)溶液中滴加KSCN溶液呈红色，说明含有F。可利用F的还原性来检验溶液中其是否存在，加入酸性KMnO4
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溶液，KMnO4溶液褪色，说明还存在F。(3)Al具有较强还原性，高温下与Cu2O反应可制得Cu：2Al+3Cu2OAl2O3+6Cu。
(4)以CuSO4溶液为电解质溶液电解精炼铜时，粗铜作阳极(发生氧化反应)，精铜作阴极(C发生还原反应)，较活泼金属(Al、Zn、Cu)在阳极被氧化，不活泼金属(Au、Pt、Ag)在阳极附近沉积，形成阳极泥，电解质溶液中C向阴极移动。电解过程中，电能转化为化学能和热能。
答案：(1)cd (2)F 取少量溶液，滴加KMnO4溶液，KMnO4褪色 (3)3Cu2O+2AlAl2O3+6Cu
(4)bd
12.(14分)某铝合金中含有元素镁、铜、硅，为了测定该合金中铝的含量，设计了如下实验，请回答有关问题： 世纪金榜导学号30682257
(1)称取样品ag，称量时应该使用的主要仪器的名称是__________________。
(2)将样品溶解于足量的稀盐酸，过滤。滤液中主要含有__________________，滤渣中含有________，溶解、过滤用到的玻璃仪器是_____________________。
(3)滤液中加过量氢氧化钠溶液、过滤。有关的离子反应方程式是____________。
(4)步骤(3)的滤液中通入足量二氧化碳气体，过滤。有关反应的离子方程式是_____________________。
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(5)步骤(4)过滤后的滤渣用蒸馏水洗涤数次，烘干并灼烧至恒重，冷却后称重，其质量为bg。有关反应的化学方程式是___________________，原样品中铝的质量分数是________。
(6)若步骤(3)中加入氢氧化钠的量不足，则实验结果____________(“偏高”“偏低”或“不影响”，下同)；若步骤(5)中滤渣没有洗涤，则实验结果________；若滤渣灼烧不充分，则实验结果________。
【解析】实验取样品ag，实验后得氧化铝bg，设bg氧化铝中含Al的质量为x。
Al2O3 ～ 2Al
102 54
bg x
102︰54=bg︰x，x==g
样品中铝的质量分数：×100%=×100%。
答案：(1)托盘天平
(2)MgCl2、AlCl3、HCl Cu、Si 烧杯、玻璃棒、普通漏斗
(3)Mg2++2OH-Mg(OH)2↓，
Al3++4OH-Al+2H2O
(4)Al+CO2+2H2OAl(OH)3↓+HC
(5)2Al(OH)3Al2O3+3H2O ×100%
(6)偏低 偏高 偏高
13.(14分)(2017·
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长沙模拟)铜是与人类关系非常密切的有色金属。已知：常温下，在溶液中Cu2+稳定，Cu+易在酸性条件下发生反应：2Cu+Cu2++Cu。大多数+1价铜的化合物是难溶物，如Cu2O、CuI、CuCl、CuH等。
世纪金榜导学号30682258
(1)在CuCl2溶液中逐滴加入过量KI溶液可能发生：
a.2Cu2++4I-2CuI↓(白色)+I2
b.2Cu2++2Cl-+2I-2CuCl↓(白色)+I2
为顺利观察到白色沉淀可以加入的最佳试剂是________(填字母编号)。
A.SO2 B.苯 C.NaOH溶液 D.乙醇
(2)一定条件下，在CuSO4中加入NH5反应生成氢化亚铜(CuH)。
①已知NH5是离子化合物且所有原子都达到稀有气体的稳定结构，请写出NH5的电子式：_________________________________；
②写出CuH在过量稀盐酸中有气体生成的离子方程式：_________________。
(3)纳米级Cu2O具有特殊的光学、电学及光电化学性质，在太阳能电池、传感器、超导体等方面有着潜在的应用，研究制备纳米氧化亚铜的方法已成为当前的热点研究之一。方法一：在新制Cu(OH)2浊液中滴入N2H4·H2O水溶液，蓝色沉淀逐渐转化为红色，同时产生无色无味的气体。
①写出上述制备过程中的总反应方程式：___________________________。
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方法二：以铜作阳极，石墨作阴极电解。
已知：a.铜作阳极时，铜先被氧化生成Cu+，后Cu+继续被氧化生成Cu2+；b.在碱性溶液中CuCl浊液易转化为Cu2O。
②以NaOH溶液作为电解质溶液时需添加NaCl，其目的是__________，写出阳极反应式：________________________________。
③写出在碱性溶液中CuCl浊液转化为Cu2O的离子方程式______________。
④这样制得的Cu2O中往往含有CuCl，请设计实验证明CuCl的存在：__________。
【解析】(1)碘水是棕褐色的，影响白色沉淀的观察，可以用苯把碘单质萃取出来，由于乙醇与水以任意比例混溶，因此不能作萃取剂。
(2)①NH5中所有原子都达到稀有气体的稳定结构，说明NH5是由N和H-组成的离子化合物，电子式为[H]+H]-；②CuH溶解在稀盐酸中，CuH中的H-失电子，盐酸中的H+得电子，产生的气体为氢气，酸性溶液中发生反应：2Cu+Cu2++Cu，故离子方程式为2CuH+2H+Cu2++Cu+2H2↑。(3)①由现象“蓝色沉淀逐渐转化为红色”可知，氢氧化铜沉淀转化成氧化亚铜；同时产生无色无味的气体，根据化合价变化，能够被氧化生成无色无味的气体可能为氮、氧元素，由于氧气具有氧化性，与氧化亚铜反应，所以该气体只能是氮气，根据化合价升降法配平化学方程式为4Cu(OH)2+N2H4·H2O2Cu2O+N2↑+7H2O；②Cu+易被氧化，添加NaCl是为了使Cu+
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生成CuCl沉淀；铜作阳极，石墨作阴极，在含有NaOH、NaCl的溶液中电解，在阳极生成难溶CuCl，阳极电极反应式为Cu+Cl--e-CuCl；③确定反应物CuCl、OH-和生成物Cu2O，判断其他的生成物，然后书写离子方程式为2CuCl+2OH-Cu2O+H2O+2Cl-；④可以通过检验混合物中是否含有氯离子的方法来检验是否含有CuCl。
答案：(1)B (2)①[H]+H]-
②2CuH+2H+Cu2++Cu+2H2↑
(3)①4Cu(OH)2+N2H4·H2O2Cu2O+N2↑+7H2O ②生成CuCl沉淀，防止被氧化成Cu2+ Cu+Cl--e-CuCl ③2CuCl+2OH-Cu2O+H2O+2Cl- ④取试样少量于试管中，加入稀硝酸溶解，再加硝酸银溶液，若生成沉淀，则含有CuCl，若无明显现象，则无CuCl
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