1、第四节 用途广泛的金属材料及金属的活动顺序 课时作业一、选择题（包括8小题。16小题只有一个选项符合题意，78小题有两个选项符合题意。）1.（2009年启东模拟）下列说法中不正确的是（ ）A.人类历史上使用最早的合金是青铜B.司母戊鼎是我国目前已发现的最重的青铜器C.目前世界上使用量最大的合金是铝合金D.目前世界上用途最广的合金是钢2.人类历史上大量生产和使用铝、钛、铁、铜四种金属单质的时间顺序是（ ）A.铜、铁、铝、钛 B.铁、铝、铜、钛C.铜、铁、钛、铝 D.铁、铜、铝、钛3.金属材料在日常生活以及生产中有着广泛的运用。下列关于金属的一些说法不正确的是（ ）A.合金的性质与其成分金属的性质
2、不完全相同B.工业上金属Mg、Al都是用电解熔融的氯化物制得的C.金属冶炼的本质是金属阳离子得到电子变成金属原子D.越活泼的金属越难冶炼4.已知酸性条件下有如下反应：2Cu+=Cu2+Cu。由于反应温度不同，用氢气还原氧化铜时，可能产生Cu或Cu2O，两者都是红色固体。一同学对某次用氢气还原氧化铜实验所得的红色固体产物作了验证，实验操作和实验现象记录如下：加入试剂稀硫酸浓硫酸、加热稀硝酸浓硝酸实验现象红色固体和蓝色溶液无色气体无色气体和蓝色溶液红棕色气体和蓝色溶液由此推出本次氢气还原氧化铜实验的产物是（ ）A.CuB.Cu2OC.一定有Cu，可能有Cu2OD.一定有Cu2O，可能有Cu5.Cu
3、S和Cu2S都能溶于硝酸，它们高温灼烧的产物相同，以下鉴别CuS和Cu2S两种黑色粉末的方法合理的是（ ）A.将两种样品分别溶于硝酸，通过所产生的气体区别B.将两种样品分别溶于硝酸，通过溶液的颜色区别C.取两种同质量的样品分别高温灼烧，通过残留固体的质量区别D.取两种同质量的样品分别高温灼烧，通过残留固体的颜色区别6.现有CuO和Fe2O3组成的混合物a g，向其中加入2 mol-1L的硫酸溶液50 mL，恰好完全反应。若将a g该混合物在足量H2中加热，使其充分反应，冷却后剩余固体质量为（ ）A.1.6 a g B.(a-1.6) gC.(a-3.2) g D.1.6 g7.下列叙述正确的是
4、（ ）A.碳纤维增强复合材料可用于人体组织中韧带的制作 B.氮化硅陶瓷是新型无机非金属材料C.银、铜、铁都是有色金属材料D.碳化硅陶瓷具有压电效应8.（2009年豫南模拟）在CuO和Fe粉的混合物中，加入一定量的稀硫酸，并微热，当反应停止后，滤出不溶物，并向滤液中插入一枚铁钉，发现铁钉并无任何变化，根据上述现象，确定下面结论正确的是（ ）A.不溶物一定是CuB.不溶物一定含铜，但不一定含铁C.不溶物一定是FeD.溶液中一定含有Fe2+，一定不含Cu2+二、非选择题9.（2009年广东卷）已知某混合金属粉末中，除铝外还含有铁、铜中的一种或两种，所含金属的量都在5%以上。请设计合理实验，探究该混合
5、金属粉末中铁、铜元素的存在。仅限选择的仪器和试剂：烧杯、试管、玻璃棒、量筒、容量瓶、滴管、药匙；1 mol-1L硫酸、2 mol-1L硝酸、2 mol-1L NaOH溶液、20% KSCN溶液。完成以下实验探究过程：（1）提出假设 假设1 该混合金属粉末中除铝外还含有_元素；假设2 该混合金属粉末中除铝外还含有_元素；假设3 该混合金属粉末中除铝外还含有Fe、Cu元素。（2）设计实验方案基于假设3，设计出实验方案。（3）实验过程根据（2）的实验方案，叙述实验操作、预期现象和结论。编号实验操作预期现象与结论10.某课外研究小组，用含有较多杂质的铜粉，通过不同的化学反应精制CuO，其设计的实验过程
6、为：（1）杂铜经灼烧后得到的产物是氧化铜及少量铜的混合物，灼烧后含有少量铜的可能原因是_。a.灼烧过程中部分氧化铜被还原b.灼烧不充分铜未被完全氧化c.氧化铜在加热过程中分解生成铜d.该条件下铜无法被氧气氧化（2）由粗制氧化铜通过两种途径制取纯净CuO，与途径相比，途径有明显的两个优点是：_ _ 。（3）有同学指出，由CuSO4溶液到生成CuO少了一个环节，即应先生成Cu(OH)2沉淀，过滤洗涤后再加热分解Cu(OH)2得CuO。以下说法不可能成为减少该环节的理由的是_。A.CuO比Cu(OH)2颗粒粗大，更易于过滤从溶液中分离B.Cu(OH)2分解温度较低，加热其浊液即可使其分解C.干态下分
7、解Cu(OH)2，温度难以控制，可能因温度过高导致CuO进一步分解生成Cu2OD.过滤分离出的CuO不需洗涤就已非常纯净11.试设计一个方案，在用廉价的原料和每种原料只用一次的条件下，分三步从含有Fe3+、Cu2+、Cl-和NO3-的废液中，把Fe3+转化为绿矾回收；把Cu2+转化为Cu回收。各步反应加入的原料依次是_ 。各步反应的离子方程式是：（1）_ ；（2）_ ；（3）_ 。12.（2009年衡水模拟）为了探究铜与浓硫酸的反应，某研究性学习小组做了如下实验：在放有铜片的圆底烧瓶中加入10 mL浓硫酸，加热煮沸10 min（如上图所示）后，所得固体分离除去未反应的铜片，再经水洗仍有大量黑色
8、不溶物。取少量不溶物，向其中加入几滴浓硝酸，产生大量红棕色气体。取少量不溶物，向其中加5 mL酒精，充分振荡后，静置、过滤，把滤液移入盛有水的小试管中，振荡，出现浑浊。取少量不溶物，向其中加入3 mL氨水，振荡，溶液呈无色，在空气中静置，溶液变为深蓝色。取少量不溶物，向其中加入浓盐酸并加热，沉淀几乎全部溶解。为了解释上述现象，学习小组通过查阅资料了解到：a.铜与浓硫酸反应的不溶性副产物可能有：CuS、Cu2S、Cu2O、S等物质；b.CuS和Cu2S都能溶于热的浓盐酸；c.Cu2O能溶于氨水生成无色的Cu(NH3)2+，Cu(NH3)2+在氨水中被空气中的氧气氧化成深蓝色的Cu(NH3)42+
9、。回答下列问题：（1）第步操作要注意的问题是_ ；对比两步操作中的现象，你能得到的结论是_ 。（2）第步操作中出现的沉淀是_ ，请解释出现这一现象的原因_ 。（3）写出步涉及的离子方程式_ 。（4）综合分析铜与浓硫酸的反应，生成的不溶物是_。参考答案：1.解析：A、B两项均符合史实，目前世界上使用量最大的合金是钢而不是铝合金，故C项不正确。 答案：C 2.解析：活泼性越强的金属在自然界中易以化合态存在，且因金属离子得电子能力较弱，生产和使用的时间往往就偏晚。Cu、Hg、Ag、Au、Sn、Pb等金属都是最早使用的几种金属，它们有的只以化合态存在，有的熔点很低易冶炼。在春秋晚期我们就会炼铁，战国晚
10、期就会炼钢。铝在自然界中只以化合态存在，且工业上是通过电解氧化铝获得的，只在近代发明电以后才实现的。钛合金尽管有耐腐蚀、熔点高等优良的性能，但最大的缺点是提炼比较困难，因为钛在高温下可以与氧、碳、氮及其他许多元素化合，故钛使用时间最晚。 答案：A 3.解析：合金的性质与其成分金属有较大差异，尤其表现在物理性质上，故A项正确；AlCl3为共价化合物，其熔融状态不导电，不能通过电解AlCl3制铝，故B项不正确；在金属矿石中，金属均以阳离子形式存在，冶炼的过程，即为金属被还原的过程，故C项正确；金属越活泼越不容易使其还原为单质，故D项正确。 答案：B 4.解析：此题是通过实验现象推测反应的本质。H2
11、还原CuO生成红色固体，可能是Cu和Cu2O中的一种或两种，加入稀H2SO4溶液变蓝和得到红色固体，证明原固体中含Cu2O，而Cu不能证明其有无。 答案：D 5.解析：由于二者溶于硝酸和加热灼烧的产物是相同的，故无法通过这些变化定性区别，但产物的量是不同的。 答案：C 6.解析：n(H2SO42-)=2 molL-10.05 L=0.1 mol CuO与Fe2O3与0.1 mol H2SO4恰好完全反应生成CuSO4和Fe2(SO4)3，反应前后铜元素和铁元素的化合价没有发生变化，即金属氧化物中氧元素的物质的量与SO4的物质的量相等。 则a g该混合物用足量H2还原后得到Cu、Fe的质量为a
12、g-0.1 mol16 gmol-1=(a-1.6) g。 答案：B7.解析：B项中氮化硅陶瓷是新型无机非金属材料，故该项正确；铁为黑色金属，故C项错误；压电陶瓷以BaTiO3和PbTiO3为主要成分，故D项错误。 答案：AB8.解析：由题意知滤液中一定没有Cu2+和H+，所以不溶物中一定有Cu，可能有Fe，溶液中一定有Fe2+，一定无Cu2+。 答案：BD9.解析：在生产和科学研究中，常常需要对一些物质的成分进行检验，本题在设计实验时，要充分考虑到Al、Fe、Cu三种金属在性质上的差异，从而达到探究实验的目的。 2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2,而Fe、Cu与碱液不反应；
13、 Fe+H2SO42-=FeSO42-+H2,而Cu与稀硫酸不反应； 加入稀硝酸后，溶液中的Fe2+会被硝酸氧化为Fe3+，Fe3+可用SCN-进行检验； 3Cu+8H+2NO-3=3Cu2+2NO+4H2O， Cu2+2OH-=Cu(OH)2(蓝色) 通过分析上述反应过程的现象，完成对样品成分的确定。 答案：（1)Cu Fe（答案的顺序可交换) （3)编号实验操作预期现象与结论用药匙取少许样品，加入试管A中，再用滴管取过量NaOH溶液并滴加到试管A中，充分反应后，静置，弃去上层清液，剩余固体备用样品部分溶解，并有气体放出则含有Al往试管A的剩余固体中加过量稀硫酸，充分反应后，静置；取上层清液
14、于试管B中，剩余固体备用固体部分溶解，并有气体放出，溶液呈浅绿色，可能含铁往试管B中加入少许稀硝酸，再滴加KSCN溶液溶液先变成黄色，加KSCN后显血红色，结合可知，一定含铁往剩余固体中加入稀硝酸，再滴加NaOH溶液固体溶解，有无色刺激性气体产生并很快变成红棕色，溶液显蓝色，加NaOH溶液后有蓝色沉淀产生，一定含铜 10.解析：（1)灼烧后含有少量铜，其原因可能是灼烧不充分，铜未被完全氧化，也可能是灼烧过程中部分氧化铜被还原。 （2)根据途径的反应方程式Cu+2H2SO4(浓) CuSO4+SO2+2H2O和途径的反应方程式2Cu+O2+2H2SO42CuSO4+2H2O，可以看出途径的优点是
15、：产生等量的CuSO4，比途径消耗硫酸小；途径不产生污染大气的气体（SO2)。 （3)显然过滤得到的不溶物不经洗涤是不会纯净的，故D项一定不会成为本问题理由的。 答案：（1)a、b （2)耗酸少；无污染性气体（SO2)产生 （3)D11.解析：这是一个将化学基础知识运用到实际生产中的问题，设计实施方案应用廉价的原料，简单易行。依据题意应分三步实施。把Fe3+转化为绿矾回收，Cu2+Cu，完成此步可选用铁原料：2Fe3+Fe=3Fe2+、Fe+Cu2+=Cu+Fe2+。加铁前必须将Fe3+、Cu2+与Cl-、NO-3分离，可加碱使Fe3+Fe(OH)3,Cu2+Cu(OH)2，廉价的碱为Ca(O
16、H)2，过滤后Fe(OH)3、Cu(OH)2只需转为盐溶液才能进行下一步反应，此方案实施只能用稀硫酸： Fe(OH)3+3H2SO4=Fe2(SO42-)3+6H2O,Cu(OH)2+H2SO4=CuSO4+2H2O。 答案：Ca(OH)2溶液、稀H2SO4、铁 （1)Fe3+3OH-=Fe(OH)3 Cu2+2OH-=Cu(OH)2 （2)Fe(OH)3+3H+=Fe3+3H2O Cu(OH)2+2H+=Cu2+2H2O （3)2Fe3+Fe=3Fe2+Fe+Cu2+=Fe2+Cu12.解析：（1)大量红棕色污染性气体需要妥善处理。 （2)硫在酒精中微溶，在酒精与H2O的混合溶液中溶解度更小，所以把硫的酒精饱和溶液加入水中会出现浑浊。 （3)说明不溶物中有Cu2O。 （4)综上分析，黑色不溶物的成分为：Cu2O、S和CuS、Cu2S中的一种或两种 答案：（1)必须在密闭系统中（或在通风橱中)进行，防止污染空气（或防止中毒)黑色沉淀中有还原性物质，浓硝酸的氧化性强于浓硫酸 （2)硫（或S)硫微溶于酒精但不溶于水，将硫的酒精溶液倒入水中，即可析出固体硫 （3)Cu2O+4NH3H2O=2Cu(NH3)2+2OH-+3H2O, 4Cu(NH3)2+8NH3H2O+O2=4Cu(NH3)42+4OH-+6H2O （4)Cu2O、S以及CuS和Cu2S中的一种或两种