2012高三化学复习3-4第三章 第四节 用途广泛的金属材料 提能力 创新演练经典化

[对接高考——高考命题常设误区汇总]

设误选项摘录 1.铝合金的熔点比纯铝高(2011·上海高考) 2.纯铁比生铁硬度大(2011·潍坊模拟) 2－3.Na2S溶液中：SO4、K＋、Cl－、Cu2＋可以设误角度诊断 合金的熔点比成分金属低 合金的硬度一般比各成分金属大 Cu2＋与S2－不能共存 大量共存(2011·安徽高考) 4.Al、Fe、Cu三者的单质放置在空气中均只生成氧化物(2011·山东高考) 铜在空气中生锈生成碱式碳酸铜不是氧化铜 [随堂强化落实]

1．Na、Al、Cu、Fe是重要的金属元素，则下列有关它们的说法正确的是( ) A．在一定的条件下都能与水发生置换反应

B．在一定的条件下都能与稀硝酸发生氧化还原反应 C．都必须隔绝空气保存

D．在一定的条件下都能与稀硫酸反应产生氢气

解析：铜的性质不活泼，故不必隔绝空气保存；铜与水和稀硫酸不能发生臵换反应。绝大多数金属在常温下都可以和稀硝酸发生氧化还原反应。

答案：B

2．下列关于合金性质的说法中，错误的是( ) A．合金的硬度一般比其各成分金属的硬度高 B．合金的熔点一般比其各成分金属的熔点低

C．合金的物理性质一般与其各成分金属的物理性质不同 D．合金的化学性质一般与其各成分金属的化学性质不同 解析：合金的化学性质与其各成分金属的化学性质是相同的。 答案：D

3．(2011·巢湖一中高三月考)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、钛、铜 C．铜、铁、钛、铝

D．铁、铜、铝、钛

解析：金属活泼性越强，越难以冶炼，生产和使用的时间越晚。 答案：A

4．某化学兴趣小组对第11届全运会金牌的成分提出猜想：甲认为金牌是由纯金制造；乙认为金牌是由金银合金制造；丙认为金牌是由黄铜(铜锌合金)制造。为了验证他们的猜想，请你选择一种试剂来证明甲、乙、丙猜想的正误( )

A．硫酸铜溶液 C．稀硝酸

B．盐酸 D．硝酸银溶液

解析：Cu、Ag、Zn能溶于稀HNO3，故可用稀HNO3检验，若不溶解，甲猜想正确；若部分溶解，乙猜想正确；若全部溶解，丙猜想正确。

答案：C

5．[双选题](2011·南京一调)铜的冶炼过程大致可分为： ①富集，将硫化物矿进行浮选 ②焙烧，主要反应为：

2CuFeS2＋4O2===Cu2S＋3SO2＋2FeO(炉渣)

③制粗铜，在1200℃发生的主要反应为：2Cu2S＋3O2===2Cu2O＋2SO2；2Cu2O＋Cu2S===6Cu＋SO2↑

④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 O2 C．在反应2Cu2O＋Cu2S===6Cu＋SO2↑中，氧化剂是Cu2O和Cu2S 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 g

解析：1 mol CuFeS2焙烧时需要氧气2 mol；生成的Cu2S转化为Cu2O还需要氧气，B不正确。C项中Cu2O和Cu2S中铜元素均得电子，作氧化剂，正确。电解精炼铜时阳极除溶解铜外还溶解比较活泼的金属，当转移1 mol电子时，溶解的铜小于0.5 mol。

答案：AC

6．铜是生命必需的元素，也是人类最早使用的金属之一，铜的生产和使用对国计民生各个方面产生了深远的影响，请完成(1)～(3)题：

(1)在西汉古籍中曾有记载：曾青得铁则化为铜[即曾青(CuSO4)跟铁反应生成铜]。试写出该反应的化学方程式：

________________________________________________________________________。 (2)铜器表面有时会生成铜绿，请写出生成铜绿的化学方程式：

________________________________________________________________________， 这层铜绿可以用化学方法除去。试写出除去铜绿而不损伤器物的化学方程式： ________________________________________________________________________。 (3)铜钱在历史上曾经是一种广泛流通的货币。试从物理性质和化学性质的角度分析为

什么铜常用于制造货币。(铜的熔点是1 183.4℃，铁的熔点是1 534.8℃)

解析：(1)Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu。

(2)2Cu＋O2＋H2O＋CO2===Cu2(OH)2CO3；要除去铜器表面的铜绿，考虑选择酸，强氧化性酸能和裸露的铜继续反应，而盐酸不和铜继续反应，并且盐酸具有挥发性。有关方程式如下：

Cu2(OH)2CO3＋4HCl===2CuCl2＋CO2↑＋3H2O。

(3)根据题给信息以及作货币的实际，选择铜作货币是因为铜的熔点比较低，容易冶炼铸造成型；铜的化学性质比较稳定，不易被腐蚀。

答案：(1)Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu (2)2Cu＋O2＋H2O＋CO2===Cu2(OH)2CO3 Cu2(OH)2CO3＋4HCl===2CuCl2＋CO2↑＋3H2O

(3)选择铜作货币是因为铜的熔点比较低，容易冶炼铸造成型；铜的化学性质比较稳定，不易被腐蚀。

[提能综合检测]

一、选择题(本题包括10小题，每小题5分，共50分) 1．下列说法中，正确的是( )

A．铁是人类在生产、生活中最早使用的金属 B．金、银、铜是应用最广泛的金属材料

C．钛被誉为“21世纪的金属”，应用前景很广阔 D．铜是导电性、导热性最好的有色金属

解析：A项为铜；B项金、银、铜属于贵重金属，应用不广泛；D项银导电性最好。 答案：C

2．所谓合金，就是不同种金属(也包括一些非金属)在熔化状态下形成的一种熔合物，下表为四种金属的熔、沸点：

熔点(℃) 沸点(℃)

根据以上数据判断其中不能形成合金的是( ) ．A．Cu和Na C．Fe和Al

B．Fe和Cu D．Al和Na

Na 97.5 883 Cu 1 083 2 595 Al 660 2 200 Fe 1 535 3 000 解析：合金形成的条件是由共同的融化状态，所以看两种金属的熔沸点的范围；A中钠达到沸点时Cu还没熔化所以不能形成合金；而其他三项均可。

答案：A

3．下列关于生铁和钢的叙述，正确的是( )

A．由铁矿石炼成铁是化学变化，由生铁炼成钢是物理变化 B．用铁制容器盛放硫酸铜溶液，容器易被腐蚀

C．生铁和钢都是铁、碳合金，它们在性能和用途上差别不大 D．它们都能完全溶解在盐酸中

解析：铁矿石炼铁和生铁炼钢都是化学变化，A错误；用铁制容器盛放硫酸铜溶液，因为发生化学反应要消耗铁，所以容器易被腐蚀，B正确；生铁和钢都是铁、碳合金，它们含碳量不同，在机械性能和用途上存在很大的差异，C错误；因生铁和钢中碳常温下稳定性好，不与稀盐酸反应，故生铁和钢不能全部溶于稀盐酸中。

答案：B

4．(2011·宁阳一模)下列有关金属的说法中，不正确的是( ) ．A．青铜、不锈钢、硬铝都是合金 B．铜表面易形成致密的氧化膜

C．工业上用电解熔融MgCl2的方法制取金属镁 D．铝是活泼金属，但在空气中耐腐蚀

解析：铜表面不易形成致密的氧化膜，铝易形成致密的氧化膜，可保护内部金属不被腐蚀。

答案：B

5．(2011·潍坊三县高三联考)FeCl3、CuCl2的混合溶液中加入铁粉，充分反应后仍有固体存在，下列判断不正确的是( ) ．

A．加入KSCN溶液一定不变红色 B．溶液中一定含Fe2＋ C．溶液中一定含Cu2＋ D．剩余固体中一定含铜

解析：由于氧化性Fe3＋>Cu2＋，则加入铁粉后反应过程先后为：2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，Cu2＋＋Fe===Cu＋Fe2＋，所以剩余固体可能为Cu，或者为Cu、Fe，说明Fe3＋一定不存在，Cu2＋可能存在，Fe2＋一定存在。

答案：C

6．X、Y、Z、M四种金属，已知①X可以从Y的盐溶液中置换出Y；②X和Z作原电池电极时，Z为正极；③Y和Z的离子共存于电解液中，Y离子先放电；④M的离子的氧化性强于Y的离子。则这四种金属的活动性由强到弱的顺序为下列的( )

A．X>Y>Z>M C．M>Z>X>Y

B．X>Z>M>Y D．X>Z>Y>M

解析：①金属活动性强的金属单质可以把金属活动性弱的金属从其盐溶液中臵换出来。

②两种不同金属做电极组成原电池时，较活泼的金属作负极。③金属单质的活动性越弱，其离子的氧化性越强，在电解时先放电。④金属单质的活动性越强，其离子的氧化性越弱。

答案：D

7．(2011·湖南高三十二校联考)将14 g铜银合金与足量的一定浓度的硝酸溶液反应，把放出的气体与标准状况下体积为1.12 L的O2混合后再通入水中，恰好全部被吸收，则合金中铜的质量为( )

A．3.2 g B．4.8 g C．6.4 g D．10.8 g

解析：若产生的气体与O2通入水中恰好完全反应，则生成产物为HNO3，分析整个过程中反应物为Cu、Ag、HNO3、O2，反应产物为Cu(NO3)2、AgNO3、HNO3、H2O，由此看出真正的氧化剂为O2，还原剂为Cu、Ag。设n(Cu)＝x，n(Ag)＝y，则64 g·mol－1·x＋108 g·mol－1·y＝14 g，由电子守恒得n(Cu)×2＋n(Ag)×1＝n(O2)×4，代入数据为2x＋y＝1.12 L

×4，联立方程可得x＝0.05 mol，y＝0.1 mol，则n(Cu)＝3.2 g。

22.4 L·mol－1

答案：A

8．下列实验的设计不可行的是( )

A．向AlCl3溶液中加入浓氨水可以制取Al(OH)3 B．在实验室中用Cu和浓硫酸反应制取CuSO4

C．可用磁铁来检验铝热反应后的产物中是否有铁单质生成 D．用如图所示的装置测定黄铜(Cu、Zn合金)中Zn的含量

解析：Al(OH)3不溶于过量的氨水，故A项方案可行；Cu和浓H2SO4反应会生成SO2，污染环境，B方案不可行；磁铁可以吸引铁单质，所以C方案可行；黄铜中的Zn和稀盐酸反应，而铜不反应，可以通过测量产生H2的体积，计算出黄铜中Zn的含量，故D方案可行。

答案：B

9．(2011·南通高三一模)已知X、Y为单质，Z为化合物，能实现下列转化： X＋Y――→Z――→――→X＋Y

电解下列说法正确的是( )

①若Z溶于水后得到强碱溶液，则X可能是Na

点燃

溶于水惰性电极

②若Z的溶液遇Na2CO3放出CO2气体，则X可能是H2 ③若Z的溶液中滴加KSCN溶液显红色，则Y可能为Fe

④若Z的溶液中滴加NaOH溶液有蓝色沉淀生成，则Y可能为Cu A．②④ C．①③

B．①② D．③④

解析：该题可逐条验证，先假设说法正确，再将相应物质代入上述转化关系，若能成立，则说明假设成立。若Z溶于水得到强碱溶液，X为钠时，则Y只能为氧气，则Z为过氧化钠，溶于水得NaOH溶液，电解该溶液得不到钠，①不正确；若X为氢气，Y为氯气时，符合转化关系，②正确；若Z的溶液中滴加KSCN溶液显红色，则Z中应含有Fe，此时Y如果为Fe，则X应为氯气，但用惰性电极电解FeCl3溶液，得不到Fe，故③错误；若Z的溶液中滴加NaOH溶液有蓝色沉淀，则Z中含有Cu2＋，此时Y如果为Cu，则X可以为氯气，符合转化关系，④正确。

答案：A

10．(2011·临沂一模)氧化铁和氧化铜混合物m g，加3 mol/L盐酸溶液100 mL，恰好完全溶解，若m g的该混合物在过量氢气流中加热充分反应，冷却后剩余固体质量为( )

A．(m－2.4) g C．(m－3.2) g

B．(m－1.6) g D．无法确定

3＋

解析：根据题意可知，剩余固体质量为氧化铁和氧化铜失去氧原子后的质量，氧原子的物质的量可根据盐酸中氯离子的物质的量求得，即n(O)＝100×10－3 L×3 mol/L/2＝0.15 mol，则剩余固体质量为m g－0.15 mol×16 g/mol＝(m－2.4) g，故选A。

答案：A

二、非选择题(本题包括4小题，共50分)

11．(10分)(2011·启东统考)要除去铜屑中的少量铁屑。某同学设计了以下两个实验方案： ①Cu、Fe――――――――――――→过滤―→洗涤

搅拌②Cu、Fe――――――→过滤―→洗涤

搅拌

(1)写出两个实验方案中有关反应的离子方程式：

①________________________________________________________________________； ②________________________________________________________________________。 (2)以上两个实验方案中，你愿意选择的是_______________________________。 理由是_____________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)你是否有更简便的方法？写出你的做法。

解析：除杂时选择的试剂只能与杂质反应，不能与主要物质反应，除杂的同时不能引

加适量稀H2SO4溶液

加适量CuSO4溶液

入新的杂质。

答案：(1)①Fe＋Cu===Cu＋Fe ②Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑

(2)方案② 方案①生成的铜可能附着在铁的表面，导致很难完全除去其中的铁屑；方案②中的铁可完全与稀硫酸反应而铜不反应

(3)用磁铁进行分离。

12．(12分)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/L硫酸、2 mol/L硝酸、2 mol/LNaOH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。(此处不用作答) (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 ① ② ③ ④

解析：因合金中铁和铜至少含有其中一种，所以可能只有铜、只有铁或铁、铜都有。检验铁的方法是转化为Fe3＋后与KSCN发生特征反应；而铜的检验主要是靠Cu2＋溶液的颜色和Cu(OH)2蓝色沉淀。为防止二者之间干扰，先用非氧化性酸溶解固体，过滤，再用强氧化性酸(稀硝酸)处理不溶物，分别对溶液进行检验即可通过相关现象分析得出结论。

答案：(1)Cu Fe(顺序可交换) (3)

编号 ① 实验操作 用药匙取少许样品，加入试管A中，再用滴管取过量NaOH溶液预期现象与结论 样品部分溶解，并有气体放出 实验操作 预期现象和结论 2＋

2＋

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 往试管A的剩余固体中加过量② 上层清液于试管B中，剩余固体备用 ③ 往试管B中加入少许稀硝酸，再溶液先变成黄色，加KSCN后显滴加KSCN溶液 红色，结合②可知，一定含铁 固体溶解，有无色刺激性气体产④ 往②剩余固体中加入稀硝酸，再生并很快变成红棕色，溶液显蓝滴加NaOH溶液 色，加NaOH溶液后有蓝色沉淀产生，一定含铜

13．(12分)据报道，有一种细菌在氧气存在下的酸性溶液中，能将黄铜矿(CuFeS2)氧化成硫酸盐。发生的反应为：

4CuFeS2＋2H2SO4＋17O2===4CuSO4＋2Fe2(SO4)3＋2H2O

(1)CuFeS2中Fe的化合价为＋2，上述反应中被氧化的元素是________，检验反应后溶液中含有Fe3＋的方法_______________________________________________________

________________________________________________________________________。 (2)工业生产中利用上述反应后的溶液，按如下流程可制备胆矾(CuSO4·5H2O)：

溶液呈浅绿色，可能含铁 稀硫酸，充分反应后，静置。取固体部分溶解，并有气体放出，

已知Fe(OH3)、Cu(OH)2的溶度积Ksp分别为：2.6×10－39、2.2×10－20，请解释加入CuO能除去CuSO4溶液中Fe3＋的原因________________________________________。

(3)有人提出可以利用如图的装置从溶液B中提炼金属铜。该过程中右侧电极的反应式是__________________________，

若将右侧电极换为铁，则铜析出在________电极上(“左侧”或“右侧”)。

(4)工业上冶炼铜的方法之一为：

Cu2S(s)＋2Cu2O(s)===6Cu(s)＋SO2(g) ΔH＝a

已知：①2Cu(s)＋1/2O2(g)===Cu2O(s) ΔH＝－12 kJ·mol

②2Cu(s)＋S(s)===Cu2S(s) ΔH＝－79.5 kJ·mol－1 ③S(s)＋O2(g)===SO2(g) ΔH＝－296.8 kJ·mol－1 则a＝________。

＋2＋2－2

＋2

＋3

－2

＋6

－1

解析：(1)黄铜矿CuFeS2，在反应中Fe ―→Fe、S ―→S，被氧化的是硫和铁元素；检验Fe用KSCN溶液。

(2)本题仿照高考题改造，要利用题目数据，体现加入试剂后溶液的酸性减弱、碱性增强，使溶液中c(Fe)·c(OH)>Ksp[Fe(OH)3]，导致Fe生成沉淀而除去。

(3)对电解原理不能理解，误写成2H2O－4e－＋O2===4OH－或者Cu2＋＋2e－===Cu。 (4)对反应进行叠加计算：总反应＝③－①×2－②，根据盖斯定律代入各反应的反应热即可算出总反应的反应热。

答案：(1)Fe、S或铁、硫 取少量待测液，滴加KSCN溶液，若溶液变红，则证明含有Fe

(2)加入CuO与H＋反应使c(H＋)减小，c(OH－)增大，使溶液中c(Fe3＋)·c3(OH

－

3＋

3＋3

－

3＋

3＋

)>Ksp[Fe(OH)3]，导致Fe3＋生成沉淀而除去 (3)4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ 左侧 (4)－193.3 kJ·mol

14．(16分)铜器久置，表面会生成一层绿色固体，为了解铜在空气中的腐蚀情况，某

－1

化学兴趣小组收集家中铜器表面的绿色固体进行探究。

查阅相关资料后，猜想该绿色物质可能是铜的碳酸盐。

①对试管内的绿色固体进行加热，至完全分解，观察到A装置中绿色固体逐渐变成黑色，B装置中无水硫酸铜变成蓝色，C装置中澄清石灰水变浑浊。

②取少量加热后生成的黑色固体于试管中，加入稀硫酸。观察到黑色固体逐渐溶解，溶液变成蓝色。

③取少量上述蓝色溶液于试管中，浸入一根洁净的铁丝。观察到铁丝表面有红色物质析出。

请回答下列问题：

(1)绿色固体中含有的元素是________。

(2)加热后试管中剩余的黑色物质是________。

(3)假设该绿色物质是一种纯净物，则其化学式可能是________，加热分解的化学方程式为________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。 (4)上述实验步骤③中的反应的离子方程式为______________________________ ________________________________________________________________________。 (5)实验装置最后的干燥管的作用是________________________________________ ________________________________________________________________________。 (6)如果将B、C两装置对调，能否达到实验目的？________，为什么？________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。 解析：无水硫酸铜变蓝，说明有H2O生成，澄清石灰水变浑浊，说明有CO2生成，所以绿色固体中含有H、C、O；由②可知黑色固体为CuO。

答案：(1)Cu、H、O、C (2)CuO (3)Cu2(OH)2CO3

Cu2(OH)2CO3=====2CuO＋H2O＋CO2↑ (4)Fe＋Cu2＋===Cu＋Fe2＋ (5)防止空气中的CO2进入

(6)不能 对调后无法说明反应中有水生成

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