2021届高三化学一轮复习课时同步跟踪检测（十一） 金属材料与矿物（含答案）

第 1 页 共 9 页 跟踪检测（十一） 金属材料与矿物 1．某合金与铁的物理性质的比较如下表所示： 熔点/ ℃ 密度/(g/cm3) 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，该合金不适合做(　　) A．导线　　　　　　　　 B．门窗框 C．炉具 D．飞机外壳 解析：该合金与铁的性质比较可知，其导电性比 Fe 差很多，不适合做导线。 答案：A 2．下列有关金属的工业制法正确的是(　　) A．制钛：用金属钠置换氯化钛(TiCl4)溶液中的钛 B．炼铁：用焦炭和空气反应产生的 CO 在高温下还原铁矿石中铁的氧化物 C．制钠：用海水为原料制得精盐，再电解纯净的 NaCl 溶液 D．炼铜：用黄铜矿经电解精炼得到纯度为 99.95%的铜 解析：钠与水反应，不能从溶液中置换出钛，A 错；电解 NaCl 溶液得不到 Na，C 错； 用粗铜电解精炼可得到纯度为 99.95%的铜，而不是用黄铜矿，D 错。 答案：B 3．用铝热反应还原下列物质，制得金属各 1 mol 时，消耗铝最少的是(　　) A．MnO2　　　　　　　 B．Cr2O3 C．V2O5 D．Fe3O4 解析：制得 1 mol 金属需要电子最少的消耗铝最少。A～D 项制得 1 mol 金属需要电子 的物质的量依次为 4 mol、3 mol、5 mol、8 3 mol。 答案：D 4．下表中，对陈述Ⅰ、Ⅱ的正确性及其有无因果关系的判断都正确的是(　　) 选项 陈述Ⅰ 陈述Ⅱ 判断 A 铜绿的主要成分是碱式碳酸铜 可用稀盐酸除去铜器表面的铜 绿 Ⅰ对；Ⅱ对；无 B 铜表面易形成致密的氧化膜 铜制容器可以盛放浓硫酸 Ⅰ对；Ⅱ对；有 C 向硫酸铜溶液中通入少量氨气， 有蓝色沉淀产生，过滤后灼烧 把铜丝放在酒精灯火焰上灼烧， 铜丝表面变黑 Ⅰ对；Ⅱ对；有第 2 页 共 9 页 滤渣，最后变成黑色固体 D 蓝色硫酸铜晶体受热转化为白 色硫酸铜粉末是物理变化 硫酸铜溶液可用作游泳池的消 毒剂 Ⅰ错；Ⅱ对；无 答案：D 5．(2020·月考)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 固体加热，有铜的氧化物生成，其质量随温度变化如图甲所示；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的质量的关系曲线，如图乙所示。 则下列分析正确的是(　　) A．图甲中 a 点和 b 点对应物质的化学式分别为 Cu2O 和 CuO B．图甲整个过程中共生成 0.26 g 水 C．图乙三条曲线中，表示 CuO 和其中所含 Cu 元素质量关系的曲线是 A D．图甲中，a 到 b 的过程中有 0.01 mol 电子发生了转移 解析：选 D　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 点对应的物质是 CuO；若全部生成 Cu2O，则质量为 0.005 mol×144 g·mol －1 ＝0.72 g，所以 b 点对应的物质是 Cu 2O，A 项错误；根据化学方程式 Cu(OH)2 =====高温 CuO＋H 2O、4CuO =====高温 2Cu2O＋O 2↑可知，生成水的物质的量为 0.01 mol，质量为 0.01 mol×18 g·mol－1＝0.18 g，B 项错误；CuO 和其中所含 Cu 元素的质量关 系(以 CuO 的质量为 10 g 计算)为： CuO　～　Cu 80　　　　64 10 g　　　8 g 观察图乙可知，B 曲线符合上述质量关系，表示的是 CuO，C 项错误；根据反应方程 式 4CuO =====高温 2Cu2O＋O2↑可知，a 到 b 的过程中有 0.01 mol 电子发生了转移，D 项正确。 6．有 NaCl、FeCl2、FeCl3、CuCl2、AlCl3、NH4Cl 六种溶液，只用一种试剂就可以把 它们鉴别开来，该试剂是(　　) A．稀 H2SO4 B．NaOH 溶液 C．氨水 D．稀 HNO3 解析：选 B　A 项，加入硫酸溶液，六种溶液都无现象，所以不能鉴别；B 项，加入 NaOH第 3 页 共 9 页 溶液，NaCl 无现象，FeCl2 生成白色沉淀，迅速变成灰绿色，最后变成红褐色，FeCl3 生成 红褐色沉淀，CuCl2 生成蓝色沉淀，AlCl3 生成白色沉淀，NaOH 过量时，沉淀逐渐溶解消 失，NH4Cl 生成刺激性气体，六种物质现象各不相同，可鉴别；C 项，加入氨水，NaCl 和 NH4Cl 无现象，所以不能鉴别；D 项，加入稀 HNO3，NaCl、AlCl3、NH4Cl 均为无色溶液， 无法区分。 7．(2020·湖北七校联考)下列关于 Fe、Cu、Mg、Al 四种金属元素的说法中正确的是(　　) A．四种元素的单质都能和盐酸反应，生成相应的盐和氢气 B．制备 AlCl3、FeCl3、CuCl2 均不能采用将溶液直接蒸干的方法 C．将 Mg 棒和 Al 棒作为原电池的两个电极插入 NaOH 溶液中，Mg 棒上发生氧化反 应 D．铁锈的主要成分是氧化铁，铜锈的主要成分是氧化铜 解析：选 B　A 项，Cu 单质不与盐酸反应。C 项，一般情况下，在原电池中，金属性 强的作负极，但也要根据电解质溶液的实际情况考虑，Mg 的金属性大于 Al 的，但是电解 质溶液为 NaOH 溶液，而 Mg 不与 NaOH 溶液反应，Al 与 NaOH 溶液反应，所以 Al 棒作 负极，发生氧化反应。D 项，铁锈的主要成分是氧化铁，铜锈的主要成分是碱式碳酸铜。 8．“拟晶”(quasicrystal)是一种具有凸多面体规则外形但不同于晶体的固态物质。 Al65Cu23Fe12 是二十世纪发现的几百种拟晶之一，具有合金的某些优良物理性能。下列有关 这种拟晶的说法正确的是(　　) A．无法确定 Al65Cu23Fe12 中三种金属的化合价 B．Al65Cu23Fe12 的硬度小于金属铁 C．Al65Cu23Fe12 不可用作长期浸泡在海水中的材料 D．1 mol Al65Cu23Fe12 溶于过量的硝酸时共失去 265 mol 电子 解析：选 C　A 项，拟晶 Al65Cu23Fe12 是由三种金属元素组成，由于金属无负价，根据 化合价代数和为 0 的原则，三种金属的化合价均可视作零价；B 项，拟晶具有合金的某些 优良物理性能，合金的硬度一般比各成分金属大；C 项，Al65Cu23Fe12 与海水可以构成原电 池，会加速金属的腐蚀，因此不可用作长期浸泡在海水中的材料；D 项，溶于过量硝酸时， Al 与 Fe 均变为＋3 价，Cu 变为＋2 价，故 1 mol Al65Cu23Fe12 失电子为 65 mol×3＋23 mol×2 ＋12 mol×3＝277 mol。 9．(2020·泉州模拟)已知 CuO 经高温灼烧生成 Cu 2O，Cu2O 与 H＋发生：Cu2O＋2H＋ ===Cu＋Cu2＋＋H2O。将经高温灼烧后的 CuO 样品投入足量的热的稀硝酸溶液中，下列有 关说法中正确的是(　　) A．如果溶液变为蓝色，同时有紫红色固体出现，说明样品全部生成了 Cu2O B．溶液中最终可能有紫红色固体出现第 4 页 共 9 页 C．这种实验的结果无法说明 CuO 分解的程度 D．如果溶液变成蓝色，最终没有紫红色固体出现，说明 CuO 没有分解 解析：选 C　Cu、Cu2O、CuO 均能与稀硝酸反应，故不可能有紫红色固体出现，无 法说明 CuO 分解的程度。 10．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(　　) A．将 CuSO4 溶液蒸发浓缩、冷却结晶可制得胆矾晶体 B．相对于途径①③，途径②更好地体现了绿色化学思想 C．CuSO4 在 1 100 ℃分解所得气体 X 可能是 SO2 和 SO3 的混合气体 D．Y 可能是葡萄糖 解析：选 C　CuSO4 易溶于水，将 CuSO4 溶液蒸发浓缩得到其高温饱和溶液，再冷却 结晶可析出 CuSO4·5H2O 晶体，A 正确；途径②中发生的反应为 2Cu＋2H2SO4＋O2 =====△ 2CuSO4＋2H2O，而途径①中产生 NO 气体，途径③中产生 SO2 气体，显然途径②不产生 污染性气体，更好地体现了绿色化学思想，B 正确；由题图可知，CuSO4 在 1 100 ℃时分解 得到 Cu2O，该过程 Cu 元素化合价由＋2 价降低到＋1 价，S 元素的化合价为＋6 价，不能 继续升高，只能是 O 元素的化合价升高，即有 O2 产生，化学方程式为 2CuSO4 =====高温 Cu2O ＋SO2↑＋SO3↑＋O2↑，故 X 是 SO2、SO3、O2 三种气体的混合物，C 错误；CuSO4 与过量 NaOH 溶液反应生成 Cu(OH)2，再与 Y 在加热条件下转化为 Cu2O，则 Y 具有还原性，可 以是乙醛、葡萄糖等含有醛基的有机物，D 正确。 11．部分氧化的铁铜合金样品(氧化产物为 Fe2O3、CuO)共 5.76 g，经如下处理： 下列说法正确的是(　　) A．滤液 A 中的阳离子为 Fe3＋、Fe2＋、H＋ B．样品中 Fe 元素的质量为 2.24 g C．样品中 CuO 的质量为 4.0 g D．V＝896 解析：选 B　硫酸足量，只有金属 Cu 不与 H2SO4 反应，所以滤渣 3.2 g 为金属铜，物 质的量为 0.05 mol，即合金样品中总共含有铜元素 0.05 mol，滤液 A 中加入足量 NaOH 溶 液，所得滤渣灼烧得到的固体 3.2 g 为 Fe2O3。生成的滤渣 3.2 g 是铜，金属铜可以和 Fe3＋第 5 页 共 9 页 反应，所以滤液 A 中一定不含 Fe3＋，则滤液 A 中含有的阳离子为 Fe2＋、H＋，A 错误；Fe 的物质的量为 3.2 g 160 g·mol－1×2＝0.04 mol，其质量为 0.04 mol×56 g·mol －1＝2.24 g，B 正确； 根据 B 项分析可知铁元素质量为 2.24 g，而合金样品质量为 5.76 g，所以 CuO 的质量不超 过 5.76 g－2.24 g＝3.52 g，C 错误；最后滤液 A 中溶质为过量 H2SO4 和 FeSO4，而铁元素 物质的量为 0.04 mol，说明参加反应的硫酸的物质的量为 0.04 mol，含 H＋0.08 mol，其中 部分 H＋生成氢气，另外的 H＋和合金中的 O2－结合成水，由于合金中氧元素的物质的量为 5.76 g－3.2 g－2.24 g 16 g·mol－1 ＝0.02 mol，全转化为 H2O 需消耗 H＋0.04 mol，所以硫酸中生成 H2 的 H＋的物质的量为 0.08 mol－0.04 mol＝0.04 mol，即生成 0.02 mol H2，标准状况下体积 为 448 mL，D 错误。 12．(2020·海南五校一模)CuCl 是有机合成中常用的一种催化剂，在乙醇中溶解度较小。 实验室可用氯化铜溶液、铜粉、浓盐酸反应制备，其反应原理和流程为 CuCl2＋Cu＋2HCl2HCuCl2(无色)稀释 2CuCl↓(白色)＋2HCl 已知反应过程中可能存在的副反应有：CuCl＋H2OCuOH＋HCl (1)“反应”步骤中加入氯化钠的目的是________________________________。 (2)用乙醇洗涤产品的原因，一是___________________，二是_________________。 (3)“反应”步骤中往往使用过量的浓盐酸，其主要目的是_____________________。 (4)CuCl 在 潮 湿 的 环 境 中 易 被 氧 化 为 Cu2(OH)3Cl ， 反 应 的 化 学 方 程 式 为 ______________。 (5)若实验时用到 3 mL 0.5 mol·L－1CuCl2 溶液，最终得到产品 0.21 g，则该实验的产率 为____________________(列出算式并计算出结果，结果保留小数点后两位)。 解析：(1)从平衡移动角度考虑，增大 Cl－浓度，有利于平衡正向移动，增大反应物的 转化率。(2)氯化亚铜在乙醇中的溶解度小，使用乙醇洗涤可减少产品损失。乙醇的沸点低， 易挥发，“烘干”可以在较低温度下进行，不但可以缩短时间，还可以节约能源。(3)根据勒 夏特列原理，盐酸能抑制氯化亚铜的水解。(4)根据元素守恒可知，反应中需要水，生成物 中含有 HCl。(5)根据题目所给的方程式可知 CuCl2～2CuCl，结合提供数据求得理论上应生 成产品的质量，进一步可以计算出产率。 答案：(1)增大 Cl－浓度，有利于生成 HCuCl2 (2)减少洗涤过程中的产品损失　乙醇的沸点低，既可缩短烘干时间，又能降低能耗第 6 页 共 9 页 (3)抑制“稀释”过程中 CuCl 的水解(或抑制 CuCl 的水解) (4)4CuCl＋4H2O＋O2===2Cu2(OH)3Cl＋2HCl (5) 0.21 g 3 × 10－3 L × 0.5 mol·L－1 × 99.5 g·mol－1 × 2×100%＝70.35% 13．(2020·宁德模拟)为探究某铁碳合金与浓硫酸在加热条件下的反应的部分产物，并 测定铁碳合金中铁元素的质量分数，某化学活动小组设计了如图所示的实验装置，并完成 以下实验探究。 (1)往圆底烧瓶中加入 m g 铁碳合金，并滴入过量浓硫酸，未点燃酒精灯前，A、B 均无 明显现象，其原因是：①常温下碳与浓硫酸不反应；②______________________________。 (2)点燃酒精灯，反应一段时间后，从 A 中逸出气体的速率仍然较快，除因反应温度较 高外，还可能的原因是____________________________________。 (3)装置 B 的作用是_______________________________________。 (4)甲同学观察到装置 C 中有白色沉淀生成，他得出了使澄清石灰水变浑浊的气体是二 氧化碳。装置 A 中能产生二氧化碳的化学方程式为_____________________________。 (5)乙同学认为甲同学的结论是错误的，他认为为了确认二氧化碳的存在，需在装置 B 和 C 之间添加装置 M。装置 E、F 中盛放的试剂分别是____________、____________。重 新实验后观察到装置 F 中的现象是______________________________________。 (6)有些同学认为合金中铁元素的质量分数可用 KMnO4 溶液来测定(5Fe2＋＋MnO－4 ＋ 8H＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O)。测定铁元素质量分数的实验步骤如下： Ⅰ.往烧瓶 A 中加入过量铜使溶液中的 Fe3＋完全转化为 Fe2＋，过滤，得到滤液 B； Ⅱ.将滤液 B 稀释为 250 mL； Ⅲ.取稀释液 25.00 mL，用浓度为 c mol·L －1 的酸性 KMnO4 溶液滴定，三次滴定实验 所需 KMnO4 溶液体积的平均值为 V mL。 ①步骤Ⅱ中，将滤液 B 稀释为 250 mL 需要用到的玻璃仪器除烧杯、玻璃棒、胶头滴 管外，还必须要用到的是____。 ②判断滴定终点的标志是_______________________________________。 ③铁碳合金中铁元素的质量分数为__________________________________。 解析：(1)分液漏斗中盛放的是浓硫酸，常温下浓硫酸和铁发生钝化，阻碍反应的进行。 (2)加入的是铁碳合金，铁和碳在硫酸溶液中可构成原电池，加快反应速率。(3)品红溶液用第 7 页 共 9 页 来检验 SO2，品红溶液褪色，说明反应产生了 SO2。(5)SO2 也能使澄清石灰水变浑浊，因此 要验证 CO2 的存在需要除去 SO2，利用 SO2 的还原性，通过溴水或酸性高锰酸钾溶液，再 通过品红溶液，验证 SO2 是否完全被吸收，品红溶液不褪色，澄清石灰水变浑浊，说明有 CO2 产生。(6)①还需要用 250 mL 容量瓶；②高锰酸钾微过量，浓度很小，所以呈浅紫色；③ 铁元素的质量为 V×10－3 L×c mol·L －1×5×56 g·mol －1×250 mL 25 mL ＝2.8cV g，故其质量分数为 2.8cV g m g ×100%，即280cV m %。 答案：(1)常温下 Fe 在浓硫酸中发生钝化 (2)铁、碳在硫酸溶液中形成原电池 (3)检验 SO2 的存在 (4)C＋2H2SO4(浓) =====△ CO2↑＋2SO2↑＋2H2O (5)酸性 KMnO4 溶液或溴水(或其他合理答案)　品红溶液　品红溶液不褪色或无明显 现象 (6)①250 mL 容量瓶　②滴入最后一滴酸性高锰酸钾溶液，溶液呈浅紫色，且 30 s 内 不褪色　③280cV m % 14．(2020·湖南十三校联考)近年来，硫化铜矿的湿法冶炼技术已经取得了很大的进展。 现有一种催化氧化酸浸硫化铜矿的冶炼法，其工艺流程如图甲所示： 反应温度、固液比、反应时间和氯离子浓度都对铜的浸出率有较大的影响，下面是实 验得出的这几种因素对铜的浸出率影响的变化曲线图(如图乙～戊所示)。第 8 页 共 9 页 回答下列问题： (1)火法炼铜的主要反应： ①2CuFeS2＋4O2 =====800 ℃ Cu2S＋3SO2＋2FeO(炉渣)； ②2Cu2S＋3O2 =====1 200 ℃ 2Cu2O＋2SO2； ③2Cu2O＋Cu2S =====1 200 ℃ 6Cu＋SO2↑。 则在反应①、②、③中被氧化的元素为________(填元素符号)；若生成的 SO2 在标准 状况下的体积为 4.48 L，则反应中转移的电子数目为________ NA；由 a mol CuFeS2 生成 a mol Cu，共消耗________ mol O2。 (2)写出反应 1 的化学方程式：____________________________________。 经查，硫黄、FeSO4·7H2O 均可入药，用途广泛。湿法炼铜与火法炼铜相比，优点是 ________________________________________________________________________。 (3)从溶液中得到 FeSO4·7H2O 晶体的操作是___________________________________。 (4)根据实验以及工业生产的实际要求，从下表中得出的最佳工艺条件为________(填字 母)。 选项 反应温度/℃ 固液比 c(Cl－)/(mol·L－1) 反应时间/h A 95 1∶5 0.8 7 B 100 1∶5.5 0.7 7 C 110 1∶6 0.9 8 解析：(1)整个过程中化合价升高的元素即被氧化的元素只有硫；每个硫原子失 6 个电 子，故生成 4.48 L(即 0.2 mol)SO2 电子转移数为 1.2NA；CuFeS2 反应后的最终产物为 SO2、第 9 页 共 9 页 FeO、Cu，根据原子守恒即得消耗 O2 的物质的量。 (2)根据流程图得出 CuS 的氧化产物为 S，H2SO4 提供酸性环境，从而得出反应 1 的化 学方程式；湿法炼铜没有 SO2 生成，故污染小，同时可得到有药用价值的副产物硫酸亚铁 晶体及硫黄。 (3)从溶液中获得结晶水合物的常规操作为蒸发浓缩、冷却结晶。 (4)根据图乙～戊可知，A 项为最佳工艺条件，95 ℃时铜的浸出率已经很高，且高温需 要更多的燃料供能，不经济。 答案：(1)S　1.2　2.5a (2)2CuS＋O2＋2H2SO4 =====催化剂 2CuSO4＋2H2O＋2S　污染小，同时得到副产物硫酸亚铁 晶体及硫黄，资源得到充分利用　(3)蒸发浓缩、冷却结晶、过滤　(4)A