1、第8讲用途广泛的金属材料和开发利用金属矿物A组基础必做题(40分)一、选择题(本题包括4小题，每题4分，共16分)1(2021湖北武汉模拟)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(D)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
2、解生成的HCl易挥发，加热蒸干CuCl2溶液得不到无水CuCl2固体，C错误；铜绿与盐酸反应后可以除去，D正确。2(2021吉林长春联考)从铝热法冶炼金属铬的废渣(含Al2O3和Cr2O3等)中回收铬和铝的工艺流程如图：下列说法错误的是(D)A合理处理废渣有利于保护环境和资源再利用B滤渣2主要成分为Al(OH)3并可能含少量NaHCO3C滤液3中含Na2SO4、(NH4)2SO4及Na2CO3等D流程中发生氧化还原反应的步骤有解析本题考查从铝热法冶炼金属铬的废渣中回收铬和铝的工艺流程分析。铬、铝是重要的金属资源，铬是重金属，会造成环境污染，合理处理废渣有利于保护环境和资源再利用，A正确；根据得
3、到含CrO等的滤液和滤渣2，结合流程通入过量CO2，则发生反应AlOCO22H2O=Al(OH)3HCO，NaHCO3溶解度较小，则滤渣2中主要成分是Al(OH)3和少量的NaHCO3，B正确；CrO中Cr显6价，Cr2O3中Cr显3价，过程发生氧化还原反应，CrO作氧化剂，被还原成Cr3，S2O被氧化成SO，用浓氨水沉铬时，Cr2(SO4)3与NH3H2O反应生成Cr(OH)3，同时生成(NH4)2SO4，Cr(OH)3经热分解生成Cr2O3，根据B项分析，含CrO等的滤液中还含有NaHCO3，NaHCO3与氨水反应转化为Na2CO3，C正确；步骤中Cr2O3转化为CrO，Cr的化合价由3价
4、变为6价，存在化合价变化，属于氧化还原反应，步骤没有元素化合价变化，步骤存在元素化合价的变化，属于氧化还原反应，D错误。3(2021江西九江模拟)下列有关金属及其化合物的说法中，正确的个数为(A)在人类对金属材料的使用过程中，性质活泼的金属单质最早被人们冶炼和使用纯铁比生铁抗腐蚀性更强单质铝在空气中比较耐腐蚀，所以铝是不活泼金属向紫色石蕊试液中加入过量的Na2O2粉末，振荡，溶液变为蓝色并有气泡产生青铜、不锈钢、硬铝都是合金可通过焰色反应区分钾元素和钠元素将FeCl3溶液滴入KI淀粉溶液中，溶液变蓝色铝粉和氧化镁粉末混合，高温能发生铝热反应A4B5C6D7解析在人类对金属材料的使用过程中，性质
5、不活泼的金属单质最早被人们冶炼和使用，错误；铝是活泼金属，错误；向紫色石蕊试液中加入过量的Na2O2粉末，振荡，溶液先变为蓝色后褪色，并有气泡产生，错误；铝粉和氧化镁粉末混合，镁比铝活泼，不能发生铝热反应，错误。4(2021经典习题选萃)磷酸亚铁锂(LiFePO4)电池是新能源汽车的动力电池之一。采用湿法冶金工艺回收废旧磷酸亚铁锂电池正极片中的金属，其流程如下：下列叙述错误的是(D)A合理处理废旧电池有利于保护环境和资源再利用B从“正极片”中可回收的金属元素有Al、Fe、LiC“沉淀”反应的金属离子为Fe3D上述流程中可用硫酸钠代替碳酸钠解析由于废旧电池中含有重金属离子等物质，所以合理处理废旧
6、电池有利于保护环境和资源再利用，A正确；根据流程可知，正极片中的金属元素主要有Al、Fe、Li三种，所以从“正极片”中可回收的金属元素有Al、Fe、Li，B正确；由于含磷酸亚铁锂滤渣被混酸溶解，而混酸具有强氧化性，所以溶解后铁元素以Fe3的形式存在，故“沉淀”反应的金属离子为Fe3，C正确；由于硫酸锂是可溶性盐，所以用硫酸钠代替碳酸钠无法沉淀锂离子，D错误。二、非选择题(本题包括2小题，共24分)5(2021江西南昌模拟)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Si2NaOHH2O=Na2SiO32H2)请回答下列问题：(1)从上述信息可确定该合金中一定含有F
7、e和Cu(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H2O2；滤渣D与稀硫酸和试剂a总反应的化学方程式为CuH2O2H2SO4=CuSO42H2O。(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，逐滴滴加稀盐酸(或稀硫酸)至过量，先产生白色沉淀，然后沉淀完全溶解；如果滤液A只含NaAlO2而不含Na2SiO3，则反应的离子方程式为2Al2OH2H2O=2AlO3H2。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CuH2O2H2SO4=CuSO4
8、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。6(2021福建三明高三检测)铜是一种重要的金属元素，其单质、合金和化合物具有广泛的用途。黄铜色如黄金，成分为铜锌合金。某学校化学学习小组的同学在实验室中对黄铜与浓硫酸的反应进行了下面的探究。(1)写出Cu与浓硫酸反应生成SO2的化学方程式：Cu2H2SO4(浓)CuSO4SO22H2O。(2)黄铜与浓硫酸反应可选用下列装置中的乙、丁。(3)同学甲采用下列装置验证产生的混合气体中含有H2。装置装置中的试剂装置作用实验现象ANaOH浓溶液.除去SO2B品红溶液.检
9、验SO2是否除尽C.浓硫酸干燥作用DCuO.黑色固体变为红色E无水CuSO4.白色固体变为蓝色F碱石灰.防止空气中的水蒸气对实验结果造成影响.黄铜与浓硫酸反应生成的混合气体中含有H2的原因是随着反应的进行，浓硫酸变为稀硫酸，黄铜中的Zn与稀硫酸反应生成H2。解析(1)在加热的条件下，Cu与浓硫酸发生氧化还原反应生成CuSO4、SO2、H2O。(2)浓硫酸与黄铜的反应中，浓硫酸为液体，实验室中用试管作反应器，加热液体时，一般试管口略向上倾斜，故可采用装置乙；装置丁也可采用。(3)因实验的目的是检验H2的存在，故需要除去混合气体中的SO2，故在装置A中盛NaOH浓溶液以除去SO2，用品红溶液检验S
10、O2是否除尽；装置C中盛浓硫酸，除去H2中的水蒸气；装置D中干燥的H2与CuO在加热条件下反应生成Cu；无水硫酸铜可检验生成的水蒸气。B组能力提升题(60分)一、选择题(本题包括4小题，每题6分，共24分)1(2021江西九江调研)某同学利用下列实验探究金属铝与铜盐溶液的反应：下列说法正确的是(C)A由实验1可以得出结论：金属铝的活泼性弱于金属铜B实验2中生成红色物质的离子方程式为AlCu2=Al3CuC溶液中阴离子种类不同是导致实验1、2出现不同现象的原因D由上述实验可推知：用砂纸打磨后的铝片分别与H浓度均为0.2 molL1的盐酸和硫酸反应，后者更剧烈解析A项，金属铝的活泼性强于铜；B项，
11、电荷不守恒，正确的离子方程式为：3Cu22Al=3Cu2Al3；C项，对比实验1,2可知，产生不同现象的原因是溶液中的阴离子不同；D项，由实验知，Cl可以加快Al的反应，所以用砂纸打磨后的铝片与盐酸反应更剧烈，故正确选项为C。2(2021河北衡水高三联考)以铜银合金(含少量铁)废料为原料回收银和铜的工艺流程如下：下列说法正确的是(D)A粗铜溶于过量稀硝酸，过滤、低温干燥得纯铜B电解时用粗银作阴极，硝酸银溶液为电解质溶液C用稀硫酸处理渣料时主要发生了氧化还原反应D从滤液B中可以提取绿矾(FeSO47H2O)解析由流程可知，粗铜中含有少量铁，铁和铜都能溶于过量的稀硝酸中，过滤后低温干燥得不到纯铜，
12、选项A错误；电解时，粗银作阳极，纯银作阴极，选项B错误；渣料的主要成分为氧化铜，还含有少量的氧化铁，两种金属氧化物均能与稀硫酸反应，元素化合价均没有发生变化，没有发生氧化还原反应，选项C错误；滤液B中的溶质是硫酸亚铁，采用蒸发浓缩、降温结晶、过滤、洗涤、干燥等操作，可得到绿矾，选项D正确。3(2021山东六地市联考)下列物质的转化在给定条件下能实现的是(C)Al2O3NaAlO2(aq)Al(OH)3SSO3H2SO4饱和NaCl(aq)NaHCO3Na2CO3Fe2O3FeCl3(aq)无水FeCl3MgCl2(aq)Mg(OH)2MgOABCD解析本题以物质之间的转化为载体，综合考查了元素
13、及其化合物的性质，体现了基础性、综合性的考查要求。Al2O3为两性氧化物，与NaOH反应生成NaAlO2，向NaAlO2溶液中通入CO2，发生反应：AlOCO22H2O=Al(OH)3HCO，故能够实现；S与O2反应生成SO2，不能直接生成SO3，故不能实现；相同温度下NaHCO3溶解度小于Na2CO3，则NaClNH3CO2H2O=NaHCO3NH4Cl，碳酸氢钠不稳定，受热易分解成Na2CO3，故能够实现；FeCl3属于强酸弱碱盐，Fe3可发生水解，加热FeCl3溶液得不到无水FeCl3，需要在氯化氢的氛围中加热才能得到无水FeCl3，故不能实现；Mg(OH)2比Ca(OH)2更难溶，Mg
14、Cl2溶液中加入石灰乳，发生反应：MgCl2Ca(OH)2=Mg(OH)2CaCl2，Mg(OH)2受热分解成MgO，故能够实现。综上所述，能够实现的是，故选项C正确。点拨侯氏制碱法中为什么会生成NaHCO3沉淀？侯氏制碱法是依据离子反应发生的原理进行的，离子反应会向着离子浓度减小的方向进行(实质为勒夏特列原理)。制备纯碱(Na2CO3)时，利用NaHCO3在溶液中溶解度较小先制得NaHCO3，再利用碳酸氢钠的不稳定性分解得到纯碱。要制得碳酸氢钠就要有大量Na和HCO，所以在饱和食盐水中通入氨气，形成饱和氨盐水，再向其中通入二氧化碳，在溶液中就有了大量的钠离子、铵根离子、氯离子和碳酸氢根离子，
15、这其中NaHCO3溶解度最小，所以析出。4(2021河南郑州第一次质量预测)某学习小组在实验室中用废易拉罐(主要成分为Al，含有少量的Fe、Mg杂质)制备明矾KAl(SO4)212H2O的过程如图所示。明矾下列说法正确的是(C)A为尽量少引入杂质，试剂应选用氨水B滤液A中加入NH4HCO3溶液产生CO2C沉淀B的成分为Al(OH)3D将溶液C蒸干得到纯净的明矾解析本题以工艺流程的形式考查物质的制备，考查的核心素养是证据推理与模型认知。因Fe、Mg、Al均不与氨水反应，故试剂不能为氨水，A项错误；滤液A的主要成分为AlO，加入NH4HCO3溶液后，NH和HCO均能与AlO反应生成Al(OH)3：
16、NHAlOH2O=NH3Al(OH)3、HCOAlOH2O=Al(OH)3CO，则滤液A中加入NH4HCO3溶液不能产生CO2，B项错误；沉淀B为Al(OH)3，C项正确；溶液C经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤即可分离出明矾，D项错误。二、非选择题(本题包括2小题，共36分)5(2021湖北荆州模拟)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
17、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口的顺序是ad、eh、if、gb。本套装置有两个仪器需要加热，加热的顺序为先A后D。(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：2FeCl3Cu=2FeCl2CuCl2。(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c(填序号)。aNaOHbNH3H2OcCuOdCuSO4要获得纯净CuCl22H2O晶体
18、的操作步骤：向所得滤液中加少量盐酸，蒸发浓缩、冷却到2642 结晶、过滤、洗涤、干燥。(4)用CuCl22H2O为原料制备CuCl时，发现其中含有少量的CuCl2或CuO杂质，若杂质是CuCl2，则产生的原因是加热温度低(或加热时间不够)。(5)设计简单的实验验证0.1 molL1的CuCl2溶液中的Cu2对H2O2的分解具有催化作用：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 molL1的CuCl2溶液，另一支加入几滴0.2 molL1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)。解析(1)用装置A制备Cl2，制得的Cl2中混有HCl、H2O
19、(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
20、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NH；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()，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 molL1 CuCl2溶液
21、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。6(2021北京朝阳区模拟)钨是我国的丰产元素，是熔点最高的金属，广泛用于拉制灯泡的灯丝，钨在自然界主要以钨(W)酸盐的形式存在。有开采价值的钨矿石之一白钨矿的主要成分是CaWO4，含有二氧化硅、氧化铁等杂质，工业冶炼钨的流程如下：已知：钨酸酸性很弱，难溶于水离子完全沉淀的pH：SiO为8，WO为5碳和金属钨在高温下会反应生成碳化钨(1)根据铝热反应的原理可以用WO3制取钨，化学方程式为WO32AlWAl2O3。(2)CaWO4与纯碱发生的化学反应方程式为CaWO4Na2CO3Na2W
22、O4CaOCO2。(3)滤渣B的主要成分是H2SiO3(写化学式)。调节pH可选用的试剂是C(填字母序号)。A氨水B氢氧化钠溶液C盐酸D碳酸钠溶液(4)母液中加入盐酸的离子方程式为WO2H=H2WO4。检验沉淀C是否洗涤干净的操作是取最后一次的洗涤液少量于试管中，滴入12滴稀硝酸，再滴加12滴AgNO3溶液，若无白色沉淀生成，则说明沉淀已经洗涤干净，若出现白色沉淀则表明沉淀未洗涤干净。(5)为了获得可以拉制灯丝的高纯度金属钨，不宜用碳而必须用氢气作还原剂的原因是若用碳作还原剂，混杂在金属中的碳不易除去，而且碳会在高温下和金属钨反应形成碳化钨，不容易获得纯的金属钨，用氢气作还原剂可避免产生以上问题。