高中化學(xué)金屬材料

1、 用途廣泛的金屬材料及金屬的活動順序 無錫智學(xué)堂教育備課組 一、選擇題（包括8小題。16小題只有一個選項符合題意，78小題有兩個選項符合題意。）1.（2009年啟東模擬）下列說法中不正確的是（ ）A.人類歷史上使用最早的合金是青銅B.司母戊鼎是我國目前已發(fā)現(xiàn)的最重的青銅器C.目前世界上使用量最大的合金是鋁合金D.目前世界上用途最廣的合金是鋼2.人類歷史上大量生產(chǎn)和使用鋁、鈦、鐵、銅四種金屬單質(zhì)的時間順序是（ ）A.銅、鐵、鋁、鈦 B.鐵、鋁、銅、鈦C.銅、鐵、鈦、鋁 D.鐵、銅、鋁、鈦3.金屬材料在日常生活以及生產(chǎn)中有著廣泛的運用。下列關(guān)于金屬的一些說法不正確的是（ ）A.合金的性質(zhì)與其成分金

2、屬的性質(zhì)不完全相同B.工業(yè)上金屬Mg、Al都是用電解熔融的氯化物制得的C.金屬冶煉的本質(zhì)是金屬陽離子得到電子變成金屬原子D.越活潑的金屬越難冶煉4.已知酸性條件下有如下反應(yīng)：2Cu+=Cu2+Cu。由于反應(yīng)溫度不同，用氫氣還原氧化銅時，可能產(chǎn)生Cu或Cu2O，兩者都是紅色固體。一同學(xué)對某次用氫氣還原氧化銅實驗所得的紅色固體產(chǎn)物作了驗證，實驗操作和實驗現(xiàn)象記錄如下：加入試劑稀硫酸濃硫酸、加熱稀硝酸濃硝酸實驗現(xiàn)象紅色固體和藍色溶液無色氣體無色氣體和藍色溶液紅棕色氣體和藍色溶液由此推出本次氫氣還原氧化銅實驗的產(chǎn)物是（ ）A.CuB.Cu2OC.一定有Cu，可能有Cu2OD.一定有Cu2O，可能有Cu

3、5.CuS和Cu2S都能溶于硝酸，它們高溫灼燒的產(chǎn)物相同，以下鑒別CuS和Cu2S兩種黑色粉末的方法合理的是（ ）A.將兩種樣品分別溶于硝酸，通過所產(chǎn)生的氣體區(qū)別B.將兩種樣品分別溶于硝酸，通過溶液的顏色區(qū)別C.取兩種同質(zhì)量的樣品分別高溫灼燒，通過殘留固體的質(zhì)量區(qū)別D.取兩種同質(zhì)量的樣品分別高溫灼燒，通過殘留固體的顏色區(qū)別6.現(xiàn)有CuO和Fe2O3組成的混合物a g，向其中加入2 mol-1L的硫酸溶液50 mL，恰好完全反應(yīng)。若將a g該混合物在足量H2中加熱，使其充分反應(yīng)，冷卻后剩余固體質(zhì)量為（ ）A.1.6 a g B.(a-1.6) gC.(a-3.2) g D.1.6 g7.下列敘述

4、正確的是（ ）A.碳纖維增強復(fù)合材料可用于人體組織中韌帶的制作 B.氮化硅陶瓷是新型無機非金屬材料C.銀、銅、鐵都是有色金屬材料D.碳化硅陶瓷具有壓電效應(yīng)8.（2009年豫南模擬）在CuO和Fe粉的混合物中，加入一定量的稀硫酸，并微熱，當反應(yīng)停止后，濾出不溶物，并向濾液中插入一枚鐵釘，發(fā)現(xiàn)鐵釘并無任何變化，根據(jù)上述現(xiàn)象，確定下面結(jié)論正確的是（ ）A.不溶物一定是CuB.不溶物一定含銅，但不一定含鐵C.不溶物一定是FeD.溶液中一定含有Fe2+，一定不含Cu2+二、非選擇題9.（2009年廣東卷）已知某混合金屬粉末中，除鋁外還含有鐵、銅中的一種或兩種，所含金屬的量都在5%以上。請設(shè)計合理實驗，探

5、究該混合金屬粉末中鐵、銅元素的存在。僅限選擇的儀器和試劑：燒杯、試管、玻璃棒、量筒、容量瓶、滴管、藥匙；1 mol-1L硫酸、2 mol-1L硝酸、2 mol-1L NaOH溶液、20% KSCN溶液。完成以下實驗探究過程：（1）提出假設(shè) 假設(shè)1 該混合金屬粉末中除鋁外還含有_元素；假設(shè)2 該混合金屬粉末中除鋁外還含有_元素；假設(shè)3 該混合金屬粉末中除鋁外還含有Fe、Cu元素。（2）設(shè)計實驗方案基于假設(shè)3，設(shè)計出實驗方案。（3）實驗過程根據(jù)（2）的實驗方案，敘述實驗操作、預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論。編號實驗操作預(yù)期現(xiàn)象與結(jié)論10.某課外研究小組，用含有較多雜質(zhì)的銅粉，通過不同的化學(xué)反應(yīng)精制CuO，其設(shè)計的

6、實驗過程為：（1）雜銅經(jīng)灼燒后得到的產(chǎn)物是氧化銅及少量銅的混合物，灼燒后含有少量銅的可能原因是_。a.灼燒過程中部分氧化銅被還原b.灼燒不充分銅未被完全氧化c.氧化銅在加熱過程中分解生成銅d.該條件下銅無法被氧氣氧化（2）由粗制氧化銅通過兩種途徑制取純凈CuO，與途徑相比，途徑有明顯的兩個優(yōu)點是：_ _ 。（3）有同學(xué)指出，由CuSO4溶液到生成CuO少了一個環(huán)節(jié)，即應(yīng)先生成Cu(OH)2沉淀，過濾洗滌后再加熱分解Cu(OH)2得CuO。以下說法不可能成為減少該環(huán)節(jié)的理由的是_。A.CuO比Cu(OH)2顆粒粗大，更易于過濾從溶液中分離B.Cu(OH)2分解溫度較低，加熱其濁液即可使其分解C.

7、干態(tài)下分解Cu(OH)2，溫度難以控制，可能因溫度過高導(dǎo)致CuO進一步分解生成Cu2OD.過濾分離出的CuO不需洗滌就已非常純凈11.試設(shè)計一個方案，在用廉價的原料和每種原料只用一次的條件下，分三步從含有Fe3+、Cu2+、Cl-和NO3-的廢液中，把Fe3+轉(zhuǎn)化為綠礬回收；把Cu2+轉(zhuǎn)化為Cu回收。各步反應(yīng)加入的原料依次是_ 。各步反應(yīng)的離子方程式是：（1）_ ；（2）_ ；（3）_ 。12.（2009年衡水模擬）為了探究銅與濃硫酸的反應(yīng)，某研究性學(xué)習(xí)小組做了如下實驗：在放有銅片的圓底燒瓶中加入10 mL濃硫酸，加熱煮沸10 min（如上圖所示）后，所得固體分離除去未反應(yīng)的銅片，再經(jīng)水洗仍有

8、大量黑色不溶物。取少量不溶物，向其中加入幾滴濃硝酸，產(chǎn)生大量紅棕色氣體。取少量不溶物，向其中加5 mL酒精，充分振蕩后，靜置、過濾，把濾液移入盛有水的小試管中，振蕩，出現(xiàn)渾濁。取少量不溶物，向其中加入3 mL氨水，振蕩，溶液呈無色，在空氣中靜置，溶液變?yōu)樯钏{色。取少量不溶物，向其中加入濃鹽酸并加熱，沉淀幾乎全部溶解。為了解釋上述現(xiàn)象，學(xué)習(xí)小組通過查閱資料了解到：a.銅與濃硫酸反應(yīng)的不溶性副產(chǎn)物可能有：CuS、Cu2S、Cu2O、S等物質(zhì)；b.CuS和Cu2S都能溶于熱的濃鹽酸；c.Cu2O能溶于氨水生成無色的Cu(NH3)2+，Cu(NH3)2+在氨水中被空氣中的氧氣氧化成深藍色的Cu(NH3

9、)42+。回答下列問題：（1）第步操作要注意的問題是_ ；對比兩步操作中的現(xiàn)象，你能得到的結(jié)論是_ 。（2）第步操作中出現(xiàn)的沉淀是_ ，請解釋出現(xiàn)這一現(xiàn)象的原因_ 。（3）寫出步涉及的離子方程式_ 。（4）綜合分析銅與濃硫酸的反應(yīng)，生成的不溶物是_。參考答案：1.解析：A、B兩項均符合史實，目前世界上使用量最大的合金是鋼而不是鋁合金，故C項不正確。 答案：C2.解析：活潑性越強的金屬在自然界中易以化合態(tài)存在，且因金屬離子得電子能力較弱，生產(chǎn)和使用的時間往往就偏晚。Cu、Hg、Ag、Au、Sn、Pb等金屬都是最早使用的幾種金屬，它們有的只以化合態(tài)存在，有的熔點很低易冶煉。在春秋晚期我們就會煉鐵，

10、戰(zhàn)國晚期就會煉鋼。鋁在自然界中只以化合態(tài)存在，且工業(yè)上是通過電解氧化鋁獲得的，只在近代發(fā)明電以后才實現(xiàn)的。鈦合金盡管有耐腐蝕、熔點高等優(yōu)良的性能，但最大的缺點是提煉比較困難，因為鈦在高溫下可以與氧、碳、氮及其他許多元素化合，故鈦使用時間最晚。 答案：A3.解析：合金的性質(zhì)與其成分金屬有較大差異，尤其表現(xiàn)在物理性質(zhì)上，故A項正確；AlCl3為共價化合物，其熔融狀態(tài)不導(dǎo)電，不能通過電解AlCl3制鋁，故B項不正確；在金屬礦石中，金屬均以陽離子形式存在，冶煉的過程，即為金屬被還原的過程，故C項正確；金屬越活潑越不容易使其還原為單質(zhì)，故D項正確。 答案：B4.解析：此題是通過實驗現(xiàn)象推測反應(yīng)的本質(zhì)。H

11、2還原CuO生成紅色固體，可能是Cu和Cu2O中的一種或兩種，加入稀H2SO4溶液變藍和得到紅色固體，證明原固體中含Cu2O，而Cu不能證明其有無。 答案：D5.解析：由于二者溶于硝酸和加熱灼燒的產(chǎn)物是相同的，故無法通過這些變化定性區(qū)別，但產(chǎn)物的量是不同的。 答案：C6.解析：n(H2SO42-)=2 molL-10.05 L=0.1 mol CuO與Fe2O3與0.1 mol H2SO4恰好完全反應(yīng)生成CuSO4和Fe2(SO4)3，反應(yīng)前后銅元素和鐵元素的化合價沒有發(fā)生變化，即金屬氧化物中氧元素的物質(zhì)的量與SO4的物質(zhì)的量相等。 則a g該混合物用足量H2還原后得到Cu、Fe的質(zhì)量為a g

12、-0.1 mol16 gmol-1=(a-1.6) g。 答案：B7.解析：B項中氮化硅陶瓷是新型無機非金屬材料，故該項正確；鐵為黑色金屬，故C項錯誤；壓電陶瓷以BaTiO3和PbTiO3為主要成分，故D項錯誤。 答案：AB8.解析：由題意知濾液中一定沒有Cu2+和H+，所以不溶物中一定有Cu，可能有Fe，溶液中一定有Fe2+，一定無Cu2+。 答案：BD9.解析：在生產(chǎn)和科學(xué)研究中，常常需要對一些物質(zhì)的成分進行檢驗，本題在設(shè)計實驗時，要充分考慮到Al、Fe、Cu三種金屬在性質(zhì)上的差異，從而達到探究實驗的目的。 2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2,而Fe、Cu與堿液不反應(yīng)；

13、Fe+H2SO42-=FeSO42-+H2,而Cu與稀硫酸不反應(yīng)； 加入稀硝酸后，溶液中的Fe2+會被硝酸氧化為Fe3+，F(xiàn)e3+可用SCN-進行檢驗； 3Cu+8H+2NO-3=3Cu2+2NO+4H2O， Cu2+2OH-=Cu(OH)2(藍色) 通過分析上述反應(yīng)過程的現(xiàn)象，完成對樣品成分的確定。 答案：（1)Cu Fe（答案的順序可交換) （3)編號實驗操作預(yù)期現(xiàn)象與結(jié)論用藥匙取少許樣品，加入試管A中，再用滴管取過量NaOH溶液并滴加到試管A中，充分反應(yīng)后，靜置，棄去上層清液，剩余固體備用樣品部分溶解，并有氣體放出則含有Al往試管A的剩余固體中加過量稀硫酸，充分反應(yīng)后，靜置；取上層清液于

14、試管B中，剩余固體備用固體部分溶解，并有氣體放出，溶液呈淺綠色，可能含鐵往試管B中加入少許稀硝酸，再滴加KSCN溶液溶液先變成黃色，加KSCN后顯血紅色，結(jié)合可知，一定含鐵往剩余固體中加入稀硝酸，再滴加NaOH溶液固體溶解，有無色刺激性氣體產(chǎn)生并很快變成紅棕色，溶液顯藍色，加NaOH溶液后有藍色沉淀產(chǎn)生，一定含銅10.解析：（1)灼燒后含有少量銅，其原因可能是灼燒不充分，銅未被完全氧化，也可能是灼燒過程中部分氧化銅被還原。 （2)根據(jù)途徑的反應(yīng)方程式Cu+2H2SO4(濃) CuSO4+SO2+2H2O和途徑的反應(yīng)方程式2Cu+O2+2H2SO42CuSO4+2H2O，可以看出途徑的優(yōu)點是：產(chǎn)

15、生等量的CuSO4，比途徑消耗硫酸??；途徑不產(chǎn)生污染大氣的氣體（SO2)。 （3)顯然過濾得到的不溶物不經(jīng)洗滌是不會純凈的，故D項一定不會成為本問題理由的。 答案：（1)a、b （2)耗酸少；無污染性氣體（SO2)產(chǎn)生 （3)D11.解析：這是一個將化學(xué)基礎(chǔ)知識運用到實際生產(chǎn)中的問題，設(shè)計實施方案應(yīng)用廉價的原料，簡單易行。依據(jù)題意應(yīng)分三步實施。把Fe3+轉(zhuǎn)化為綠礬回收，Cu2+Cu，完成此步可選用鐵原料：2Fe3+Fe=3Fe2+、Fe+Cu2+=Cu+Fe2+。加鐵前必須將Fe3+、Cu2+與Cl-、NO-3分離，可加堿使Fe3+Fe(OH)3,Cu2+Cu(OH)2，廉價的堿為Ca(OH)

16、2，過濾后Fe(OH)3、Cu(OH)2只需轉(zhuǎn)為鹽溶液才能進行下一步反應(yīng)，此方案實施只能用稀硫酸： Fe(OH)3+3H2SO4=Fe2(SO42-)3+6H2O,Cu(OH)2+H2SO4=CuSO4+2H2O。 答案：Ca(OH)2溶液、稀H2SO4、鐵 （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)大量紅棕色污染性氣體需要妥善處理。 （2)硫在酒精中微溶，在酒精與H2O的混合溶液中溶解度更小，所以把硫的酒精飽和溶液加入水中會出現(xiàn)渾濁。 （3)說明不溶物中有Cu2O。 （4)綜上分析