1、复习：用途广泛的金属材料和开发利用金属矿物1.下列关于金属的说法中,正确的是()A.各种金属在常温下都不能与水反应B.各种金属在高温下都能与水反应C.根据金属与水反应的难易程度可以初步比较一些金属的活动性D.各种金属都能与水发生置换反应1.答案CCa、Na、K与水(不管热的冷的)剧烈反应;镁在热水中生成氢氧化镁;铁在高温下与水蒸气反应生成四氧化三铁;铜和热水、高温水蒸气均不反应。故选C。2.我国在春秋战国时期就懂得将白口铁(含碳量2%)经淬火热处理得到相当于铸钢的器物(如锋利的宝剑),这一技术要比欧洲早近两千年。白口铁淬火热处理的主要作用是()A.除硫、磷杂质B.适当降低了含碳量C.掺进合金元
2、素D.改善表面的结构性质2.答案B钢比铁的含碳量要低,从“经淬火热处理得到相当于铸钢的器物”中可知主要作用是降低合金的含碳量。3.在稀硫酸中加入铜粉,铜粉不溶解,再加入下列物质:FeCl3,Fe2O3,Cu(NO3)2,KNO3,铜粉溶解的是()A.只有B.只有C.只有或或D.上述物质中任意一种3.答案D铜能和氯化铁反应生成氯化亚铁和氯化铜,所以铜能在氯化铁溶液中溶解;Fe2O3能与稀硫酸反应:Fe2O3+3H2SO4 Fe2(SO4)3+3H2O,硫酸铁能与铜粉反应:Fe2(SO4)3+Cu 2FeSO4+CuSO4,所以铜粉溶解;向稀硫酸中加入硝酸铜后,溶液中含有氢离子和硝酸根离子,所以相
3、当于溶液中含有硝酸,硝酸能和铜反应:3Cu+8H+2NO3- 3Cu2+2NO+4H2O,所以加入硝酸铜后能溶解铜;依据的分析可知,加入硝酸钾,溶液中含有硝酸根离子,也与硫酸中的氢离子构成硝酸使铜溶解。4.下列各种冶炼方法中,可以制得相应金属的是()A.加热氧化铝B.加热碳酸钙C.电解熔融氯化钠D.氯化钠与铝粉高温共热4.答案CAl一般用电解熔融氧化铝制得,加热氧化铝,不能制取金属铝,A错误;钙是活泼金属,可以采用电解熔融氯化钙的方法来获得,高温煅烧碳酸钙得到的是氧化钙和二氧化碳,不能制取金属钙,B错误;钠是活泼金属,可以采用电解熔融氯化钠的方法来获得金属钠,C正确;钠的活泼性大于铝,所以不能
4、用铝热法制取钠,D错误。5.铁、铜混合粉末18.0 g加入到100 mL 5.0 molL-1 FeCl3溶液中,剩余固体质量为3.2 g。下列说法正确的是()A.剩余固体是铁、铜混合物B.原固体混合物中铜的质量是9.6 gC.反应后溶液中n(Fe3+)=0.10 molD.反应后溶液中n(Fe2+)+n(Cu2+)=0.5 mol5.答案B铁的还原性大于铜,铁、铜混合粉末加入到FeCl3溶液中,铁先反应,FeCl3的物质的量为0.5 mol,设0.5 mol铁离子完全反应消耗铜m1 g、消耗铁m2 g,则有Cu+2Fe3+ Cu2+2Fe2+,根据Cu2Fe3+,m1640.5=12,m1=
5、16;Fe+2Fe3+ 3Fe2+,根据Fe2Fe3+,m2560.5=12,m2=14,溶解的金属质量为18.0 g-3.2 g=14.8 g,因为1414.816,所以铁完全反应,铜部分反应,且铁离子完全反应。设反应消耗铜的物质的量为x mol,消耗铁的物质的量为y mol,则有64 gmol-1x mol+56 gmol-1y mol=14.8 g,x mol+y mol=0.25 mol,x=0.1、y=0.15,原混合物中铜的质量是0.1 mol64 gmol-1+3.2 g=9.6 g,根据反应方程式可知反应后的溶液中:n(Fe2+)=2n(Cu)+3n(Fe)=20.1 mol+
6、30.15 mol=0.65 mol;反应后溶液中铜离子的物质的量n(Cu2+)=0.1 mol,n(Fe2+)+n(Cu2+)=0.65 mol+0.1 mol=0.75 mol;综上分析,剩余固体全部为铜,溶液中不可能含有Fe3+,A、C均错误;反应后溶液中n(Fe2+)+n(Cu2+)=0.75 mol,D错误。6. 28 g Cu、Ag合金与一定量某浓度的硝酸溶液完全反应,将放出的气体与2.24 L(标准状况)O2混合通入水中,恰好被水完全吸收,则合金中Cu的质量为()A.9.6 gB.6.4 gC.3.2 gD.4.8 g6.答案B铜、银与硝酸反应生成硝酸铜、硝酸银与氮的氧化物,氮的
7、氧化物与氧气、水反应生成硝酸,纵观整个过程,金属提供的电子等于氧气获得的电子,n(O2)=2.24 L22.4 L/mol=0.1 mol,设Cu、Ag的物质的量分别为x、y,则根据质量守恒定律列式:x64 g/mol+y108 g/mol=28 g;根据得失电子守恒列式:2x+y=0.1 mol4,解得:x=0.1 mol;y=0.2 mol,m(Cu)=0.1 mol64 g/mol=6.4 g,B正确。7.铜的冶炼过程大致可分为:富集,将硫化物矿进行浮选;焙烧,主要反应为2CuFeS2+4O2 Cu2S+3SO2+2FeO(炉渣);制粗铜,在1 200 发生的主要反应为2Cu2S+3O2
8、 2Cu2O+2SO2,2Cu2O+Cu2S 6Cu+SO2;电解精炼铜。下列说法正确的是()A.冶炼过程中的尾气可用来制硫酸B.上述过程中,由1 mol CuFeS2制取1 mol Cu时共消耗2 mol O2C.在反应2Cu2O+Cu2S 6Cu+SO2中,只有Cu2O作氧化剂D.电解精炼铜的过程中,每转移1 mol电子时,阳极溶解铜的质量为32 g7.答案A在铜的冶炼过程中,焙烧、制粗铜过程中都有二氧化硫生成,二氧化硫是制取硫酸的原料,所以冶炼过程中的尾气可用来制硫酸,A正确;根据题给反应可得关系式:6CuFeS215O26Cu,由1 mol CuFeS2制取1 mol Cu时,共消耗2
9、.5 mol O2,B错误;在反应2Cu2O+Cu2S 6Cu+SO2中,Cu的化合价由+1价降低为0价,S的化合价由-2价升高为+4价,反应物中Cu2O只作氧化剂,Cu2S既是氧化剂又是还原剂,C错误;电解精炼铜的过程中,阳极溶解的不都是铜,所以每转移1 mol电子时,阳极溶解铜的质量不是32 g,D错误。8.碳酸铜和碱式碳酸铜均可溶于盐酸,转化为氯化铜。在高温下这两种化合物均能分解成氧化铜。溶解28.4 g上述混合物,消耗1 molL-1盐酸500 mL。煅烧等质量的上述混合物,得到氧化铜的质量是()A.35 gB.30 gC.20 gD.15 g8.答案C碳酸铜和碱式碳酸铜均可溶于盐酸,
10、转化为氯化铜。28.4 g碳酸铜和碱式碳酸铜混合物,消耗1 molL-1盐酸500 mL,即参加反应的HCl的物质的量为0.5 mol,则得到CuCl2的物质的量为0.25 mol。根据Cu元素守恒可知灼烧等质量的上述混合物,得到氧化铜的物质的量为0.25 mol,则氧化铜的质量为m(CuO)=0.25 mol80 gmol-1=20 g。9.某混合物X由Al2O3、Fe2O3、Cu、SiO2中的一种或几种物质组成。某校课外兴趣小组以两条途径分别对X进行如下实验探究,下列有关说法正确的是()A.由图可知X中一定存在Fe2O3B.不可以判断混合物中是否含有Al2O3C.混合物X中含0.64 g
11、CuD.中发生的反应的离子方程式为Cu+2H+ Cu2+H29.答案A根据途径b可知,混合物X加入过量的NaOH溶液,生成偏铝酸钠、硅酸钠,过滤后剩余固体5.12 g,若全为铜,则加入盐酸后,铜不反应,剩余固体仍为5.12 g,而实际为0.64 g,所以5.12 g固体中一定含有Fe2O3和铜;设Fe2O3的物质的量为x mol,Cu的物质的量为y mol,根据反应Fe2O3+6HCl 2FeCl3+3H2O、2FeCl3+Cu 2FeCl2+CuCl2可知,消耗铜x mol,剩余铜0.64 g64 g/mol=0.01 mol,所以有160 gmol-1x mol+64 gmol-1y mo
12、l=5.12 g,y mol-x mol=0.01 mol,解得x=0.02,y=0.03;根据途径a可知,混合物X加入过量的盐酸,剩余固体为Cu、SiO2,加入足量的NaOH溶液,只有SiO2与NaOH溶液反应生成硅酸盐,铜不反应,所以剩余铜为0.64 g64 g/mol=0.01 mol,所以二氧化硅的质量为1.84 g-0.64 g=1.2 g,所以氧化铝的质量为8.36 g-1.2 g-0.03 mol64 g/mol-0.02 mol160 g/mol=2.04 g。根据以上分析可知,X中一定存在Fe2O3,A正确;根据以上分析可知,原混合物中含有Al2O3,B错误;根据以上分析可知
13、,混合物X中含0.03 mol64 g/mol=1.92 g Cu,C错误;铜和盐酸不反应,D错误。10.钛(Ti)因为具有神奇的性能越来越引起人们的关注,常温下钛不和非金属、强酸反应,红热时,却可与常见的非金属单质反应,钛是航空、军事、电力等方面的必需原料。地壳中含钛矿石之一是金红石(TiO2),目前大规模生产钛的方法是:第一步:金红石、炭粉混合,在高温条件下,通入Cl2制得TiCl4和一种可燃性气体,该反应的化学方程式为,该反应的还原剂是。第二步:在氩气的气氛中,用过量的镁在加热条件下与TiCl4反应制得金属钛。(1)写出此反应的化学方程式:。(2)简述从上述所得产物中获得金属钛的步骤:。
14、10.答案第一步:TiO2+2C+2Cl2 TiCl4+2COC第二步:(1)2Mg+TiCl4 2MgCl2+Ti(2)加入足量盐酸,除去过量金属镁,过滤,并用蒸馏水洗涤固体得金属钛11.铁、铝、铜等金属及其化合物在日常生活中应用广泛,请根据下列实验回答问题。(1)生铁中含有一种铁碳化合物X(Fe3C)。X在足量的空气中高温煅烧,生成有磁性的固体Y,将Y溶于过量盐酸后溶液中大量存在的阳离子是。(2)某溶液中有Mg2+、Fe2+、Al3+、Cu2+等离子,向其中加入过量的NaOH溶液后,过滤,将滤渣高温灼烧,并将灼烧后的固体投入过量的稀盐酸中,所得溶液与原溶液相比,溶液中大量减少的阳离子是。(
15、3)氧化铁是重要的工业颜料,用废铁屑制备氧化铁的流程如下:回答下列问题:操作的名称是。Na2CO3溶液可以除油污,原因是。加入稍过量NH4HCO3溶液的作用是。请写出生成FeCO3沉淀的离子方程式:。若上述过程中煅烧不充分,会含有少量的FeO,试设计实验验证产品中有FeO杂质: 。11.答案(1)Fe2+、Fe3+、H+(2)Fe2+、Al3+(3)过滤碳酸钠水解使溶液显碱性,碱性条件下能促进油脂的水解调节溶液pH使Fe2+转化为FeCO3Fe2+2HCO3- FeCO3+CO2+H2O取煅烧后固体加稀硫酸溶解,取少许溶解后的溶液于试管中,滴加少量酸性KMnO4溶液,酸性KMnO4溶液褪色解析
16、(1)Fe3C在足量的空气中高温煅烧,生成有磁性的固体Y,Y为Fe3O4,溶于过量的盐酸反应生成氯化亚铁、氯化铁,溶液中有剩余的HCl,溶液中大量存在的阳离子是Fe2+、Fe3+、H+。(2)加入过量的NaOH溶液,Al3+转化为AlO2-,Mg2+、Fe2+、Cu2+转化为氢氧化物沉淀,且氢氧化亚铁易被氧化,灼烧固体得到氧化镁、氧化铜、氧化铁,再投入过量的稀盐酸中,所得溶液中含有Mg2+、Fe3+、Cu2+,与原溶液相比,溶液中大量减少的阳离子是Al3+、Fe2+。(3)由工艺流程可知,操作是将固体与液体分离,应采取过滤的方法;碳酸钠水解使溶液显碱性,碱性条件下能促进油脂的水解。12.胆矾(
17、CuSO45H2O)是一种重要的含铜化合物,某课外研究小组用粗铜(含少量Fe)通过不同的化学反应制取胆矾的过程如图所示。物质完全沉淀时的pHFe(OH)33.2Fe(OH)29.6Cu(OH)26.4当溶液中被沉淀离子的物质的量浓度小于110-5 molL-1时,认为该离子沉淀完全。试回答下列问题:(1)下列物质中,最适合作为试剂X的是(填序号)。A.KMnO4B.K2Cr2O4C.H2O2 D.NaClO(2)由粗铜通过两种途径制取胆矾,与途径相比,途径有明显的两个优点,分别是,。(3)试剂Y可以是。(任填一种物质的化学式)(4)若溶液C中Cu2+、Fe3+的浓度分别为1 mol/L、0.1
18、 mol/L,则向溶液C中加入少量试剂Y的过程中应控制溶液C的pH范围约为。(5)氢化亚铜(CuH)是一种红色固体,4050 时,滤液E和H3PO2溶液混合反应可得氢化亚铜沉淀,同时得到硫酸和磷酸,该反应的离子方程式为,该反应每转移1.5NA个电子,生成CuH的物质的量为。(6)得到CuSO45H2O晶体,乙醇代替蒸馏水洗涤晶体的原因是。12.答案(1)C(2)产生等量胆矾途径消耗硫酸少途径不会产生污染大气的气体(3)CuO或Cu(OH)2或CuCO3或Cu2(OH)2CO3(4)3.23.9(5)4Cu2+3H3PO2+6H2O 4CuH+8H+3H3PO40.5 mol(6)硫酸铜在乙醇中
19、溶解度较小且乙醇易挥发解析(1)根据题图可知,试剂X应为氧化剂,其作用是将Fe2+氧化为Fe3+,为了不引入杂质,最适合作为试剂X的是H2O2,C正确。(3)试剂Y的作用是调节溶液的pH,使Fe3+沉淀,为了不引入杂质,因此试剂Y可以是CuO、Cu(OH)2、CuCO3、Cu2(OH)2CO3。(4)制备的最终目的是得到胆矾,要除去铁元素,加入少量试剂Y的过程中应控制溶液C的pH,使Fe3+沉淀完全,且Cu2+不沉淀,由表中数据可知,Fe3+沉淀完全时pH=3.2,Cu2+沉淀完全时pH=6.4,此时c(OH-)=10-7.6,据此可求出氢氧化铜的溶度积KspCu(OH)2=c(Cu2+)c2(OH-)=110-510-15.2=10-20.2,若c(Cu2+)=1 mol/L,解得c(OH-)=10-10.1,则c(H+)=10-3.9,pH=3.9。(5)滤液E中的铜离子和H3PO2溶液混合反应可得氢化亚铜沉淀,同时得到硫酸和磷酸,根据得失电子守恒和电荷守恒,写出反应的离子方程式:4Cu2+3H3PO2+6H2O 4CuH+8H+3H3PO4;该反应中每生成4 mol CuH转移12 mol电子,所以每转移1.5NA个电子,生成CuH的物质的量为0.5 mol。(6)因为硫酸铜在乙醇中溶解度较小且乙醇易挥发,所以用乙醇代替蒸馏水洗涤硫酸铜晶体。