1、温馨提示： 此套题为Word版，请按住Ctrl,滑动鼠标滚轴，调节合适的观看比例，答案解析附后。关闭Word文档返回原板块。核心素养测评 十用途广泛的金属材料和开发利用金属矿物一、选择题(本题包括4小题,每题6分,共24分)1.(2019海南高考)我国古代典籍中有“石胆浅碧色,烧之变白色者真”的记载,其中石胆是指()A.CuSO45H2OB.FeSO47H2OC.ZnSO47H2OD.KAl(SO4)212H2O【解析】选A。在选项给出的四种物质中只有CuSO45H2O、FeSO47H2O晶体有色,而ZnSO47H2O和KAl(SO4)212H2O均为无色晶体,CuSO45H2O加热分解生成C
2、uSO4和H2O,CuSO4呈白色;而FeSO47H2O加热生成的Fe2O3呈红棕色,所以符合题意的物质是CuSO45H2O,故合理选项是A。【加固训练】下列说法中正确的是()A.CuCuOCu(OH)2每步转化均能通过一步反应实现B.铝合金是一种混合物,它比纯铝的熔点高C.金属铜放置在潮湿的空气中会被锈蚀,生成绿色的铜锈碱式碳酸铜D.金属铝、铁、铜都有一定的抗腐蚀性能,其抗腐蚀的原因都是表面形成氧化物薄膜,阻止反应的进一步进行【解析】选C。CuOCu(OH)2不能通过一步实现,A错误;铝合金比纯铝的熔点低,B错误;金属铜放置在潮湿的空气中会被锈蚀,生成铜绿,C正确;铜表面不能形成致密的氧化膜
3、,D错误。2.下列有关金属的工业制法中,正确的是()A.以海水为原料制得精盐,再电解精盐的水溶液制取钠B.用海水、石灰乳等为原料,经一系列过程制得氧化镁,用H2还原氧化镁制得镁C.以铁矿石、焦炭、空气、石灰石等为原料,通过反应产生的CO在高温下还原铁矿石制得铁D.从铝土矿中获得氧化铝再制得氯化铝固体,电解熔融的氯化铝得到铝【解析】选C。工业制钠是电解熔融NaCl,A错误;镁的还原性比氢气的还原性强,不能用氢气还原氧化镁制取镁,B错误;工业上常用CO在高温下还原铁矿石炼铁,因为炼铁的矿石中含有一定量的二氧化硅,所以石灰石的作用是将二氧化硅等杂质转变为炉渣而除去,C正确;熔融状态下氯化铝不导电,电
4、解熔融的氧化铝来获取金属铝,D错误。3.(2020邯郸模拟)某研究小组通过实验探究Cu及其化合物的性质,下列操作正确且能达到目的的是()A.将铜丝插入浓硫酸中加热,反应后把水加入反应器中,观察硫酸铜溶液的颜色B.常温下将铜丝伸入盛满氯气的集气瓶中,观察CuCl2的生成C.将CuCl2溶液在蒸发皿中加热蒸干,得到无水CuCl2固体D.将表面有铜绿Cu2(OH)2CO3的铜器放入盐酸中浸泡,除去铜绿【解析】选D。反应后,应将反应后液体倒入盛水的烧杯中,并不断搅拌,A错误;应将铜丝加热到红热后伸入盛满氯气的集气瓶中,B错误;CuCl2水解生成的盐酸易挥发,加热蒸干CuCl2溶液得不到无水CuCl2固
5、体,C错误;铜绿与盐酸反应后可以除去,D正确。4.化工生产上有广泛用途的轻质碱式碳酸镁MgCO3Mg(OH)23H2O是以卤块(主要成分为MgCl2, 含Fe2+、Fe3+等杂质离子)为原料制备。工艺流程如下:注:氢氧化亚铁沉淀絮状,不易从溶液中除去下列说法正确的是()A.沉淀的成分是Fe(OH)2和Fe(OH)3的混合物B.“酸溶”后的操作步骤为:氧化和调节pH等分离和提纯过程C.“热解”产生的CO2对生成轻质碱式碳酸镁MgCO3Mg(OH)23H2O有重要的作用D.“溶液2”呈酸性【解析】选B。由题给信息可知,氢氧化亚铁为絮状沉淀,不易从溶液中除去,沉淀为Fe(OH)3,A错误;由以上分析
6、可知,除去铁元素,应进行氧化、调节pH,生成Fe(OH)3沉淀,B正确;溶液1中主要含Mg2+、H+等,加入碳酸氢铵生成碱式碳酸镁和CO2,生成的二氧化碳不参与反应,C错误;加入的NH4HCO3过量,“溶液2”呈碱性,D错误。二、非选择题(本题包括2小题,共26分)5.(12分)(2020南昌模拟)为了确定一批合金废料的成分并加以回收利用,某同学拟定了以下实验方案:(已知Si+2NaOH+H2ONa2SiO3+2H2)请回答下列问题:(1)从上述信息可确定该合金中一定含有Fe和_(填化学式)。(2)“试剂a”是一种不引入杂质的绿色氧化剂,该氧化剂的化学式为_;滤渣D与稀硫酸和试剂a总反应的化学
7、方程式为_。(3)若反应产生的气体是H2,则验证滤液A只含NaAlO2不含Na2SiO3的方法是:取少量滤液A于试管中,_;如果滤液A只含NaAlO2而不含Na2SiO3,则反应的离子方程式为_。【解析】(1)最终生成胆矾,一定含有铜。(2)H2O2是绿色氧化剂;H2O2在酸性条件下,氧化铜的方程式为Cu+H2O2+H2SO4CuSO4+2H2O。(3)如果含有Na2SiO3,则Na2SiO3与酸反应生成H2SiO3沉淀,此沉淀不与过量的酸反应,所以最终白色沉淀不消失。答案:(1)Cu(2)H2O2Cu+H2O2+H2SO4CuSO4+2H2O(3)逐滴滴加稀盐酸(或稀硫酸)至过量,先产生白色
8、沉淀,然后沉淀完全溶解2Al+2OH-+2H2O2Al+3H26.(14分)镁在工业、医疗等领域均有重要用途。某小组利用工厂废弃物(主要含MgCO3、MgSiO3、Al2O3和Fe2O3等)设计回收镁的工艺流程如下:各种阳离子开始沉淀(浓度均为0.1 molL-1)和结束沉淀时的pH:金属阳离子Fe3+Al3+Mg2+开始沉淀pH1.13.08.4完全沉淀pH3.04.710.8(1)酸浸前将“废料”粉碎,酸浸过程中采用“加热、适当提高稀硫酸的浓度等”措施的目的是_,为达到此目的,还可以采取的措施是_(任写一条)。(2)滤渣1的名称是_。(3)第一次调节pH的目的是_。为了提高产品的纯度,试剂
9、X不可能是_(填序号)。A.氨水B.MgOC.MgCO3D.CuO 设计简单方案分离滤渣2中的成分,简述实验过程:_。(4)生成滤渣3的离子方程式为_。工业上由滤渣3得到镁锭发生的最后一步化学方程式为_。【解析】(1)增大固体的表面积、升高温度、搅拌、增大硫酸的浓度等均可加快反应速率。(2)MgSiO3与硫酸生成硫酸镁和硅酸。(3)第一次调节溶液的pH目的是除去Fe3+和Al3+,得到Fe(OH)3和Al(OH)3沉淀。加入CuO 虽能调节pH,但是引入了Cu2+杂质。分离Fe(OH)3和Al(OH)3,利用Al(OH)3的两性,先将滤渣2溶于NaOH溶液中,过滤;向滤液中通入CO2,过滤。(
10、4)生成滤渣3的反应是加入的氨水与Mg2+反应生成Mg(OH)2,同时生成硫酸铵。将Mg(OH)2变为Mg的步骤,两步即可:先与盐酸反应生成氯化镁,再电解熔融的氯化镁。答案:(1)提高酸浸速率搅拌 (2)硅酸(或原硅酸)(3)使Fe3+、Al3+沉淀D溶于适量氢氧化钠溶液,过滤得Fe(OH)3;向滤液中通入适量CO2,过滤得Al(OH)3(4)Mg2+2NH3H2OMg(OH)2+2NMgCl2(熔融)Mg+Cl2【加固训练】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)23H2O,生产的工艺流程如图所示:回答下列问题:(1)“焙烧”过程
11、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】(1)加热
12、条件下,Cu被O2氧化为CuO。(2)将焙烧物粉碎可增大固体物质与硫酸的接触面积;升高反应温度、增大反应物浓度均能加快化学反应速率。“酸化”的目的是使CuO溶解转化为Cu2+。(3)Zn的还原性比Cu强,故Zn与Cu2+反应生成Cu和Zn2+;过滤后滤渣为Cu(含有Zn),滤液为硫酸锌溶液。(4)“淘洗”的目的是除去前面加入的过量锌,因此试剂b为稀硫酸。(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+2HNO3Cu(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升高至+2,氧化剂为HNO3,其
13、中N的化合价由+5降低为+4,由氧化还原反应中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12。(6)“反应”后的溶液为Cu(NO3)2,经过蒸发、结晶、过滤可得到目标产物。答案:(1)2Cu+O22CuO(2)将焙烧物粉碎、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+CuZnSO4(4)除去过量的Zn稀硫酸(5)Cu+H2O2+2HNO3Cu(NO3)2+2H2O12(6)蒸发、结晶、过滤(或蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤)一、选择题(本题包括3小题,每题6分,共18分)1.利用如图装置做铝热反应实验,下列说法不正确的是()A.该反应
14、的化学方程式是2Al+Fe2O32Fe+Al2O3B.该反应会产生高温,发出强光C.根据铝热反应的原理,可以冶炼某些金属D.若反应中转移3 mol电子,消耗氧化剂的物质的量是1 mol【解析】选D。铝热反应方程式是2Al+Fe2O32Fe+Al2O3,A正确;铝热反应会放出大量的热,B正确;根据铝热反应的原理,可以冶炼某些金属,C正确;反应中转移3 mol电子,消耗Fe2O3的物质的量是0.5 mol,D错误。2.实验室通过称量MgSO4xH2O样品受热脱水前后的质量来测定x值,下列情况会导致测定值偏低的是()A.实验前试样未经干燥B.试样中含有少量碳酸氢铵C.试样中含有少量氯化钠D.加热过程
15、中有试样迸溅出来【解析】选C。设称量MgSO4xH2O样品质量为a g,受热脱水后的固体质量为b g,方程式为=x=A项,试样未干燥,则生成的水多,即(a-b)变大,b不变,得x偏高,错误;B项,含有少量碳酸氢铵,加热时完全分解生成CO2、NH3和H2O,质量减小较多,即(a-b)变大,b减小,得x偏高,错误;C项,含有少量氯化钠,则(a-b)变小,b变多,则x偏低,正确;D项,加热过程中有试样迸溅出来,则(a-b)变大,b减小,得x偏高,错误。3.(2020潍坊模拟)烧瓶中,铜与浓硫酸反应结束后,铜片未完全溶解。若向反应后的溶液中加入相关物质,下列说法正确的是()A.滴加浓NaOH溶液立即有
16、蓝色沉淀生成B.加入铁粉,铁粉不溶解C.通入O2并加热,铜片继续溶解D.加入NaNO3固体,铜片不溶解【解析】选C。铜与浓硫酸反应,随着反应进行,浓硫酸变为稀硫酸,反应停止,Cu和硫酸均剩余。滴加浓NaOH溶液,NaOH先与硫酸反应,故开始无蓝色沉淀生成,A错误;加入铁粉,生成的CuSO4及剩余的H2SO4均能与Fe反应,铁粉溶解,B错误;通入O2并加热,发生反应:2Cu+O2+2H2SO42CuSO4+2H2O,铜片继续溶解,C正确;加入NaNO3固体,发生反应:3Cu+8H+2N3Cu2+2NO+4H2O,铜片溶解,D错误。【加固训练】下列有关说法正确的是()A.工业上金属Mg、Cu都是用
17、热还原法制得的B.铜在空气中能形成一层致密的氧化物薄膜C.CuSO4溶液中通入CO2气体产生蓝色沉淀D.若铜锈的主要成分为Cu2H2CO5,其中铜锈中Cu为+2价,C为+4价【解析】选D。Mg用电解法制取,A错误;铜在空气中被腐蚀生成铜绿Cu2(OH)2CO3,B错误;C项不符合强酸制取弱酸的原理,C错误;Cu2H2CO5中Cu为+2价,C为+4价,D正确。二、非选择题(本题包括2小题,共32分)4.(16分)(2020郑州模拟)某化学兴趣小组用只含有铝、铁、铜的工业合金制取纯净的氯化铝溶液、绿矾晶体(FeSO47H2O)和胆矾晶体,其实验方案如图所示:(1)合金属于_(填“纯净物”或“混合物
18、”),合金与NaOH溶液反应的离子方程式为_。(2)方案中途径的离子方程式为_,D中加入适量盐酸的离子方程式为_。(3)滤渣F为_,途径、的化学方程式分别为_、_,途径相比,途径_更好,理由是_。(4)CuSO4溶液中获得胆矾的操作为_、_、洗涤、自然干燥。(5)CuO与Al反应的化学方程式为_。(6)Cu在潮湿的空气中放置较长时间,最后得到绿色的铜锈,其化学式为_。【解析】(1)合金属于混合物;合金中铝与NaOH溶液反应离子方程式为2Al+2OH-+2H2O2Al+3H2。(2)方案中途径的离子方程式Al+CO2+2H2OAl(OH)3+HC;D中加入适量盐酸的离子方程式为Al(OH)3+3
19、H+Al3+3H2O。(3)滤渣F为Cu;途径、的化学方程式分别为Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2+2H2O、2Cu+O2+2H2SO42CuSO4+2H2O;途径无污染。(4)CuSO4溶液中获得胆矾的操作为蒸发浓缩,冷却结晶、过滤、洗涤、自然干燥。(5)CuO与Al反应的化学方程式为3CuO+2Al3Cu+Al2O3。(6)铜锈的化学式为Cu2(OH)2CO3。答案:(1)混合物2Al+2OH-+2H2O2Al+3H2(2)Al+CO2+2H2OAl(OH)3+HCAl(OH)3+3H+Al3+3H2O(3)CuCu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2+2H2O2Cu+O2+2
20、H2SO42CuSO4+2H2O相对来说H2SO4的利用率高且无污染(4)蒸发浓缩,冷却结晶过滤(5)3CuO+2Al3Cu+Al2O3(6)Cu2(OH)2CO3【加固训练】(2019赤峰模拟)铜及其化合物在工农业生产领域有着重要的用途,氯化铜、氯化亚铜经常用作催化剂。其中CuCl广泛应用于化工和印染等行业。【查阅资料】()氯化铜:从水溶液中结晶时,在15 以下得到四水物,在1525.7 得到三水物,在2642 得到二水物,在42 以上得到一水物,在100 得到无水物。()(1)实验室用如图所示的实验仪器及药品制备纯净、干燥的氯气并与铜反应(铁架台、铁夹略)制备氯化铜。按气流方向连接各仪器接
21、口的顺序是a_、_、_、_。本套装置有两个仪器需要加热,加热的顺序为先_后_。(2)印刷电路板是由高分子材料和铜箔复合而成,刻制印刷电路板时,要用FeCl3溶液作为“腐蚀液”,写出该反应的化学方程式:_。(3)现欲从(2)所得溶液获得纯净的CuCl22H2O,进行如下操作:首先向溶液中加入H2O2溶液然后再加试剂X用于调节pH,过滤,除去杂质,X可选用下列试剂中的_(填序号)。a.NaOHb.NH3H2Oc.CuOd.CuSO4要获得纯净CuCl22H2O晶体的操作步骤:向所得滤液中加少量盐酸,蒸发浓缩、_、_、洗涤、干燥。(4)用CuCl22H2O为原料制备CuCl时,发现其中含有少量的Cu
22、Cl2或CuO杂质,若杂质是CuCl2,则产生的原因是_。(5)设计简单的实验验证0.1 molL-1的CuCl2溶液中的Cu2+对H2O2的分解具有催化作用:_。【解析】 (1)用装置A制备Cl2,制得的Cl2中混有HCl、H2O(g),所以将气体先通过盛饱和食盐水的装置C除去HCl,再通过盛浓硫酸的装置E干燥Cl2,用纯净、干燥的Cl2与Cu反应制备CuCl2;由于Cl2会污染大气,最后用盛放NaOH溶液的装置B吸收尾气;同时注意洗气时导气管应长进短出;按气流方向连接各仪器接口的顺序是:ad、eh、if、gb。实验室用MnO2和浓盐酸加热制Cl2,Cu与Cl2加热反应制备CuCl2,则装置
23、A和装置D需要加热;为了防止Cu与空气中的O2反应生成CuO,所以实验时必须先加热装置A产生Cl2,用生成的Cl2赶尽装置中的空气后再加热装置D。(2)Cu与FeCl3溶液反应生成CuCl2和FeCl2。(3)向(2)所得溶液中加入H2O2溶液将Fe2+氧化成Fe3+,加入试剂X调节pH除去Fe3+。a项,加入NaOH可调节pH除去Fe3+,但引入新杂质Na+;b项,加入NH3H2O可调节pH除去Fe3+,但引入新杂质N;c项,加入CuO可调节pH除去Fe3+,且不引入新杂质;d项,加入CuSO4不能除去Fe3+。根据题给资料()要获得CuCl22H2O需控制温度在2642 。(4)根据资料(
24、),CuCl22H2O在HCl气流中加热到140 失去结晶水生成CuCl2,继续加热到温度大于300 时生成CuCl和Cl2,若发现CuCl中含有杂质CuCl2,产生的原因是加热温度低或加热时间不够。(5)要证明0.1 molL-1 CuCl2溶液中的Cu2+对H2O2的分解具有催化作用可采用控制变量法,控制H2O2溶液等浓度、等体积,两溶液中Cl-浓度相同。答案:(1)dehifgbAD(2)2FeCl3+Cu2FeCl2+CuCl2(3)c冷却到2642 结晶过滤(4)加热温度低(或加热时间不够)(5)取两支试管,加入等体积、等浓度的过氧化氢溶液,一支加入几滴0.1 molL-1的CuCl
25、2溶液,另一支加入几滴0.2 molL-1的NaCl溶液,滴加氯化铜溶液的试管产生气泡的速率快(其他合理答案也可)5.(16分)(2020扬州模拟)碳酸镁水合物是制备镁产品的中间体,工业上从弱碱性卤水(主要成分为MgCl2)中获取MgCO33H2O的方法如下:(1)写出沉淀过程的离子方程式:_。(2)沉淀过程的pH随时间的变化如图1所示,沉淀过程的操作为_(填字母)。a.向卤水中滴加NaOH溶液,同时通入CO2b.向NaOH溶液中滴加卤水,同时通入CO2c.向卤水中通入CO2至饱和,然后滴加NaOH溶液,同时继续通入CO2d.向NaOH溶液中通入CO2至饱和,然后滴加卤水,同时继续通入CO2(
26、3)沉淀过程的c(Mg2+)随时间的变化如图2所示,不同温度下所得到沉淀产物如图3所示,沉淀过程选择的温度为_,理由是_。(4)写出MgCO33H2O在323 K温度时发生转化的化学方程式:_。(5)在洗涤步骤中,表明产物洗涤干净的操作为_。【解析】(1)由流程图可以看出,在沉淀过程中生成的是MgCO33H2O,反应的离子方程式为Mg2+CO2+2OH-+2H2OMgCO33H2O。(2)由图1看出,开始时溶液的pH逐渐减小,后pH逐渐增大,故先通入CO2至饱和,然后加入NaOH溶液,同时继续通入CO2。(3)由图2可知,323K、313K时,沉淀结束后溶液中c(Mg2+)最低,结合图3可知在
27、313K时,从溶液中才析出MgCO33H2O。(4)由图3可知,在323 K时所得产物主要是Mg5(OH)2(CO3)44H2O,故反应的化学方程式为5(MgCO33H2O)Mg5(OH)2(CO3)44H2O+CO2+10H2O。(5)在过滤所得的晶体表面含有Cl-,检验产物是否洗涤干净,只需检验洗涤滤液中是否含有Cl-即可。答案:(1)Mg2+CO2+2OH-+2H2OMgCO33H2O(2)c(3)313K较高的温度能够加快沉淀反应的速率,也使得溶液中残留的c(Mg2+)较小,提高Mg2+的沉淀率,但温度过高易生成Mg5(OH)2(CO3)44H2O(4)5(MgCO33H2O)Mg5(OH)2(CO3)44H2O+CO2+10H2O(5)取少量最后一次洗涤滤液,向其中加入HNO3酸化的AgNO3 溶液,若无白色沉淀生成,则已洗涤干净关闭Word文档返回原板块