高三化學(xué)一輪復(fù)習(xí)題庫 3-4 用途廣泛的金屬材料及開發(fā)利用金屬礦物（含解析）

第四講用途廣泛的金屬材料及開發(fā)利用金屬礦物一、選擇題1．2011年日本地震，導(dǎo)致福島第一核電站引發(fā)的核危機(jī)。核反應(yīng)堆的第一層護(hù)罩是鋯錫合金外殼，第二層護(hù)罩是壓力倉，第三層護(hù)罩用最堅(jiān)固的鋼和混凝土制成的非常厚的球體。下列敘述錯誤的 ()A．鋯錫合金、鋼、混凝土都屬于混合物B．鋼的硬度和熔沸點(diǎn)都高于純鐵C．鋯錫合金和鋼屬于金屬材料，混凝土屬于傳統(tǒng)的硅酸鹽材料D．在高溫下，鋼和水蒸氣可發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生氫氣解析鋼是鐵碳合金，其硬度大于純鐵，但熔點(diǎn)低于純鐵。答案B2．自然界地表層原生銅的硫化物經(jīng)氧化、淋濾作用后變成CuSO4溶液，向地下深層滲透，遇到難溶的ZnS或PbS，慢慢轉(zhuǎn)變?yōu)殂~藍(lán)(CuS)。下列分析正確的是 ()A．CuS的溶解度大于PbS的溶解度B．原生銅的硫化物具有還原性，而銅藍(lán)沒有還原性C．CuSO4與ZnS反應(yīng)的離子方程式是Cu2＋＋S2－=CuS↓D．整個過程涉及的反應(yīng)類型有氧化還原反應(yīng)和復(fù)分解反應(yīng)解析CuSO4與PbS反應(yīng)可以生成CuS，所以CuS的溶解度小于PbS的，A錯誤；硫化物中硫的化合價為－2，均具有還原性，B錯誤；ZnS難溶于水，不能寫成離子形式，C錯誤；銅的硫化物首先被氧化成CuSO4，然后硫酸銅與ZnS、PbS發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)生成更難溶的CuS，D正確。答案D3．下列敘述正確的是 ()A．將CO2通入BaCl2溶液中至飽和，無沉淀產(chǎn)生；再通入SO2，產(chǎn)生沉淀B．在稀硫酸中加入銅粉，銅粉不溶解；再加入Cu(NO3)2固體，銅粉仍不溶解C．向AlCl3溶液中滴加氨水，產(chǎn)生白色沉淀；再加入過量NaHSO4溶液，沉淀消失D．純鋅與稀硫酸反應(yīng)產(chǎn)生氫氣的速率較慢；再加入少量CuSO4固體，速率不改變解析A項(xiàng)，BaCO3、BaSO3都與H＋反應(yīng)，不可能存在于強(qiáng)酸性環(huán)境中；B項(xiàng)，加Cu(NO3)2固體后會發(fā)生：3Cu＋8H＋＋2NOeq\o\al(－,3)=3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O的離子反應(yīng)，銅粉會溶解；C項(xiàng)，發(fā)生的反應(yīng)依次為Al3＋＋3NH3·H2O=Al(OH)3↓＋3NHeq\o\al(＋,4)，Al(OH)3＋3H＋=Al3＋＋3H2O；D項(xiàng)，Zn＋Cu2＋=Zn2＋＋Cu，生成的少量Cu附著在Zn粒上，形成Cu-Zn原電池，會加速產(chǎn)生H2的速率。答案C4．氫化亞銅(CuH)是一難溶物質(zhì)，用CuSO4溶液和另一種“反應(yīng)物”在40℃～50℃時反應(yīng)可生成它。CuH不穩(wěn)定，易分解；CuH在氯氣中能燃燒，跟鹽酸反應(yīng)能產(chǎn)生氣體。下列有關(guān)推斷中錯誤的是 ()A．這里的另一種“反應(yīng)物”具有還原性B．CuH可作氧化劑、還原劑C．CuH＋Cl2→CuCl＋HCl(燃燒)D．CuH＋HCl→CuCl＋H2↑(常溫)解析C項(xiàng)中Cl2具有強(qiáng)氧化性，產(chǎn)物應(yīng)為CuCl2和HCl。答案C5．以氮化硅(Si3N4)和氧化鋁(Al2O3)為原料，采用常壓燒結(jié)或熱壓工藝制備賽倫(Sialan)。賽倫的化學(xué)通式為Si6－xAlxOxN8－x，以耐高溫、高強(qiáng)度、超硬度、耐磨損、抗腐蝕等性能為主要特征，因此，在冶金、機(jī)械、光學(xué)、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域有重要應(yīng)用。它屬于 ()A．金屬材料B．有機(jī)高分子材料C．新型無機(jī)非金屬材料D．無機(jī)高分子材料解析賽倫是Si、Al、O、N形成的化合物，不屬于金屬材料，A項(xiàng)錯；由賽倫的化學(xué)式可知，其分子中氮原子數(shù)不超過8，故B、D項(xiàng)均錯。答案C6．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(shí)驗(yàn)所得的紅色固體產(chǎn)物作了驗(yàn)證，實(shí)驗(yàn)操作和實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)現(xiàn)象有紅色固體剩余和溶液變?yōu)樗{(lán)色產(chǎn)生無色氣體產(chǎn)生無色氣體和溶液變?yōu)樗{(lán)色產(chǎn)生紅棕色氣體和溶液變?yōu)榫G色由此推出本次氫氣還原氧化銅實(shí)驗(yàn)的產(chǎn)物是 ()A．Cu B．Cu2OC．一定有Cu，可能有Cu2O D．一定有Cu2O，可能有Cu解析此題是通過實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象推測反應(yīng)的本質(zhì)。H2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(lán)色和得到紅色固體，證明原固體中一定含有Cu2O而Cu不能證明其有無。答案D7．鈦和鈦的合金被譽(yù)為“21世紀(jì)最有發(fā)展前景的金屬材料”，它們具有很多優(yōu)良的性能，如熔點(diǎn)高、密度小、可塑性好、易于加工、耐腐蝕等，尤其是鈦合金與人體器官具有很好的“生物相容性”。根據(jù)它們的主要性能，下列用途不切合實(shí)際的是()A．用來做保險(xiǎn)絲B．用于制造航天飛機(jī)C．用來制造人造骨D．用于家庭裝修，做鈦合金裝飾門解析由于鈦和鈦的合金密度小、可塑性好，因此可用于航天領(lǐng)域，B正確；由于鈦和鈦合金與人體器官具有很好的“生物相容性”，可與人體的組織相容，不引起排異反應(yīng)，因此可以用來制造人造骨，C正確；由于其密度小、可塑性好、易于加工，因此可用于家庭裝修，做鈦合金裝飾門，D正確；只有A錯誤，由于其熔點(diǎn)高，不適合做保險(xiǎn)絲。答案A8．某合金(僅含銅、鐵)中銅和鐵的物質(zhì)的量之和為ymol，其中Cu的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為a，將其全部投入50mLbmol·L－1的硝酸溶液中，加熱使其充分反應(yīng)(假設(shè)NO是唯一的還原產(chǎn)物)。下列說法正確的是 ()A．若金屬有剩余，在溶液中再滴入硫酸后，金屬又開始溶解B．若金屬全部溶解，則溶液中一定含有Fe3＋C．若金屬全部溶解，且產(chǎn)生336mL氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，則b＝0.3D．當(dāng)溶液中金屬離子只有Fe3＋、Cu2＋時，則a與b的關(guān)系為：b<80yeq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1－\f(a,3)))解析A項(xiàng)中鐵銅合金與硝酸反應(yīng)除生成NO外，還要生成相應(yīng)的硝酸鐵、硝酸銅等鹽，即溶液中存在NOeq\o\al(－,3)，當(dāng)在其中加入H2SO4時，H＋和NOeq\o\al(－,3)可繼續(xù)氧化剩余的金屬，A正確；B項(xiàng)中，因Fe3＋也可以氧化Cu而被還原為Fe2＋，因此當(dāng)金屬全部溶解時也可能只有Fe2＋、Cu2＋，B錯；C項(xiàng)中，因沒有告訴溶液中所含的鐵離子是Fe2＋、Fe3＋，還是兩者都有，故無法計(jì)算b；D項(xiàng)中，根據(jù)題設(shè)條件，n(Cu)＝ay，n(Fe)＝(1－a)y，所以當(dāng)溶液中只有Cu2＋和Fe3＋時它們對應(yīng)的n(NOeq\o\al(－,3))＝2ay＋3(1－a)y＝(3－a)y，因此根據(jù)硝酸中的N守恒，硝酸的濃度b至少應(yīng)等于eq\f([3－ay＋\f(3－ay,3)]mol,50×10－3L)＝80yeq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1－\f(a,3)))，故D錯。答案A二、非選擇題9．0.80gCuSO4·5H2O樣品受熱脫水過程的熱重曲線(樣品質(zhì)量隨溫度變化的曲線)如下圖所示。請回答下列問題：(1)試確定200_________________________________________________________(要求寫出推斷過程)；(2)取270℃所得樣品，于反應(yīng)的化學(xué)方程式為__________________________。把該黑色粉末溶解于稀硫酸中，經(jīng)濃縮、冷卻，有晶體析出，該晶體的化學(xué)式為________，其存在的最高溫度是________；(3)上述氧化性氣體與水反應(yīng)生成一種化合物，該化合物的濃溶液與Cu在加熱時發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為__________________________________________________________；(4)在0.10mol·L－1硫酸銅溶液中加入氫氧化鈉稀溶液充分?jǐn)嚢?，有淺藍(lán)色氫氧化銅沉淀生成，當(dāng)溶液的pH＝8時，c(Cu2＋)＝________mol·L－1(Ksp[Cu(OH)2]＝2.2×10－20)。若在mol·L－1硫酸銅溶液中通入過量H2S氣體，使Cu2＋完全沉淀為CuS，此時溶液中的H＋濃度是________mol·L－1。解析該題考查銅及其化合物的性質(zhì)及其相關(guān)化學(xué)方程式的書寫。(1)由圖像可知：200℃時，0.80gCuSO4·5H2O分解后剩余固體為0.57g，可分析出結(jié)晶水未完全失去。由CuSO4·5H2Oeq\o(=,\s\up7(△))CuSO4·(5－n)H2O＋nH2O可求出n等于4。(2)由圖像可看出270℃時固體質(zhì)量為0.51g，經(jīng)過計(jì)算分析該固體為CuSO到102℃時CuSO4·5H溫度是102(4)由pH＝8知c(OH－)＝eq\f(10－14,10－8)mol·L－1＝10－6mol·L－1，再根據(jù)Ksp[Cu(OH)2]＝2.2×10－20＝c(Cu2＋)·c2(OH－)可求出c(Cu2＋)；H2S＋CuSO4=CuS↓＋H2SO4，由題給數(shù)據(jù)可求出c(H＋)＝0.2mol·L－1。答案(1)CuSO4·5H2Oeq\o(=,\s\up7(△))CuSO4·(5－n)H2O＋nH2O25018n0.80g0.80g－0.57g＝0.23gn＝4200℃時該固體物質(zhì)的化學(xué)式為CuSO4·H2O(2)CuSO4CuO＋SO3↑CuSO4·5H2O102℃(3)2H2SO4(濃)＋Cueq\o(=,\s\up7(△))CuSO4＋SO2↑＋2H2O(4)2.2×10－80.210．物質(zhì)A～G有下圖所示轉(zhuǎn)化關(guān)系(部分反應(yīng)物、生成物沒有列出)。其中A為某金屬礦的主要成分，經(jīng)過一系列反應(yīng)可得到B和C。單質(zhì)C可與E的濃溶液發(fā)生反應(yīng)，G為紅色沉淀。請回答下列問題：(1)寫出下列物質(zhì)的化學(xué)式：B________、E________、G________；(2)利用電解可提純C物質(zhì)，在該電解反應(yīng)中陽極物質(zhì)是________，陰極物質(zhì)是________，電解質(zhì)溶液是________；(3)反應(yīng)②的化學(xué)方程式是___________________________________________________。解析(1)由G為紅色沉淀及F轉(zhuǎn)化為G的條件可知，G為Cu2O，則C為Cu，E為濃硫酸或者硝酸，結(jié)合題中所給的信息可知，礦物A應(yīng)為Cu2S，則B為SO2，D為SO3，E為濃硫酸而不是硝酸，F(xiàn)為CuSO4。(2)用電解法提純金屬銅的方法是將粗銅作為電解池的陽極，精銅作為電解池的陰極，一般用CuSO4溶液作電解質(zhì)溶液。(3)反應(yīng)②的化學(xué)方程式：Cu＋2H2SO4(濃)eq\o(=,\s\up7(△))CuSO4＋SO2↑＋2H2O。答案(1)SO2H2SO4Cu2O(2)粗銅精銅CuSO4溶液(3)Cu＋2H2SO4(濃)eq\o(=,\s\up7(△))CuSO4＋SO2↑＋2H2O11．銅合金是人類使用最早的金屬材料，銅在化合物中的常見化合價為＋1、＋2。已知Cu2O與稀硫酸反應(yīng)，溶液呈藍(lán)色?，F(xiàn)向Cu、Cu2O和CuO組成的混合物中，加入1L0.6mol·L－1HNO3溶液恰好使混合物溶解，同時收集到2240mLNO氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況)。請回答下列問題：(1)寫出Cu2O跟稀硝酸反應(yīng)的離子方程式_______________________________________。(2)若將上述混合物用足量的H2加熱還原，所得到固體的質(zhì)量為________。(3)若混合物中含0.1molCu，將該混合物與稀硫酸充分反應(yīng)，至少消耗H2SO4的物質(zhì)的為________。解析(1)Cu2O被稀HNO3氧化為Cu2＋，NOeq\o\al(－,3)被還原為NO，同時生成H2O，其反應(yīng)的離子方程式為：3Cu2O＋14H＋＋2NOeq\o\al(－,3)=6Cu2＋＋2NO↑＋7H2O。(2)Cu、Cu2O、CuO與0.6molHNO3恰好完全反應(yīng)時生成Cu(NO3)2、NO和H2O，根據(jù)N原子守恒可知：n[Cu(NO3)2]＝eq\f(0.6mol－0.1mol,2)＝0.25mol，混合物中所含的Cu元素共有0.25mol，用H2還原Cu、Cu2O、CuO混合物后應(yīng)得到0.25molCu，其質(zhì)量為16g。(3)根據(jù)3Cu～2NO,3Cu2O～2NO，n(Cu)＝0.1mol，n(NO)＝0.1mol，可得混合物中Cu2O為0.05mol，故CuO為0.05mol?；旌衔镏?，0.1molCu不與稀H2SO4反應(yīng)，0.05molCu2O、0.05molCuO與稀H2SO4反應(yīng)，根據(jù)Cu2O、CuO與H2SO4反應(yīng)結(jié)合H＋生成H2O，可得n(H2SO4)＝0.05mol＋0.05mol＝0.1mol。答案(1)3Cu2O＋14H＋＋2NOeq\o\al(－,3)=6Cu2＋＋2NO↑＋7H2O(2)16g(3)0.1mol12．由短周期元素組成的化合物X是某抗酸藥的有效成分。甲同學(xué)欲探究X的組成。查閱資料：①由短周期元素組成的抗酸藥的有效成分有碳酸氫鈉、碳酸鎂、氫氧化鋁、硅酸鎂鋁、磷酸鋁、堿式碳酸鎂鋁。②Al3＋在pH＝5.0時沉淀完全；Mg2＋在pH＝8.8時開始沉淀，在pH＝11.4時沉淀完全。實(shí)驗(yàn)過程：Ⅰ.向化合物X粉末中加入過量鹽酸，產(chǎn)生氣體A，得到無色溶液。Ⅱ.用鉑絲蘸取少量I中所得的溶液，在火焰上灼燒，無黃色火焰。Ⅲ.向Ⅰ中所得的溶液中滴加氨水，調(diào)節(jié)pH至5～6，產(chǎn)生白色沉淀B，過濾。Ⅳ.向沉淀B中加過量NaOH溶液，沉淀全部溶解。Ⅴ.向Ⅲ中得到的濾液中滴加NaOH溶液，調(diào)節(jié)pH至12，得到白色沉淀C。(1)Ⅰ中氣體A可使澄清石灰水變渾濁，A的化學(xué)式是_______________________________________________________________________________________________________。(2)由Ⅰ、Ⅱ判斷X一定不含有的元素是磷、_______________________________________________________________________________________________________________。(3)Ⅲ中生成B的離子方程式是______________________________________