2027届高考化学一轮复习考点过关：课时规范练15 铜、金属材料和金属的冶炼（含解析）

这是一份2027届高考化学一轮复习考点过关：课时规范练15 铜、金属材料和金属的冶炼（含解析），共16页。试卷主要包含了处理某酸浸液的部分流程如下，从废线路板中提取铜的流程如下等内容，欢迎下载使用。
1.金属材料包括纯金属和它们的合金,合金在日常生活中有着广泛的应用,下列说法不正确的是( )
A.我国使用最早的合金是钢
B.稀土金属可以用于生产合金
C.常见的一些合金的硬度比其成分金属的大
D.铝制餐具不宜用来蒸煮或长期存放酸性或碱性食物
2.下表中金属的冶炼原理与方法错误的是( )
3.(2026·广东部分学校联考)下列陈述Ⅰ、Ⅱ均正确且存在因果关系的是( )
4.部分含镁或含铜物质的分类与相应化合价关系如图所示,其中e为氯化物。下列推断正确的是( )
A.a、b、c、d、e不可能均为含铜物质
B.c、d可以在不同条件下互相转化
C.工业上均采取电解e水溶液的方式冶炼a
D.c为含铜物质时,可以在加热条件下氧化乙醇
5.(8分)工业上由含铜废料(含有Cu、CuS、CuSO4等)制备硝酸铜晶体的流程如图:
(1)在“焙烧”前对含铜废料进行粉碎,目的是 。
(2)写出“焙烧”CuS生成SO2和CuO的化学方程式: 。
(3)图中SO2经转化生成的硫酸可用于“酸化”,转化反应中SO2与O2的质量比为 。
(4)“淘洗”所用的溶液A应选用 (填字母)。
a.稀硫酸b.浓硫酸
c.稀硝酸d.浓硝酸
(5)“反应”步骤加10% H2O2溶液可以避免污染性气体的产生,写出该反应的离子方程式: ,也可以用气体 (填化学式)代替H2O2溶液。
层次2综合性
6.实验探究是化学学习的重要途径,下列有关实验装置操作不规范的是( )
7.(2025·北京卷)我国科研人员在研究嫦娥五号返回器带回的月壤时,发现月壤钛铁矿(FeTiO3)存在亚纳米孔道,吸附并储存了大量来自太阳风的氢原子。加热月壤钛铁矿可生成单质铁和大量水蒸气,水蒸气冷却为液态水储存起来以供使用。下列说法不正确的是( )
A.月壤钛铁矿中存在活泼氢
B.将地球上开采的钛铁矿直接加热也一定生成单质铁和水蒸气
C.月壤钛铁矿加热生成水蒸气的过程中发生了氧化还原反应
D.将获得的水蒸气冷却为液态水的过程会放出热量
8.NiS具有热胀冷缩的特性,可掺杂在精密测量仪器中,以抵消仪器的热胀冷缩。已知NiS在有水存在时能被氧气氧化成Ni(OH)S,实验室模拟工业制备NiS,下列说法错误的是( )
A.甲装置反应生成的N2,可用于排除乙、丙、丁装置中的空气
B.乙装置利用强酸制弱酸原理制得H2S气体
C.丙装置滴加稀硫酸的目的是抑制Ni2+水解产生Ni(OH)2,以提高NiS的纯度
D.在丙装置前后各接一个丁装置,分别用于干燥和尾气吸收
9.(2025·甘肃卷)处理某酸浸液(主要含Li+、Fe2+、Cu2+、Al3+)的部分流程如下:
下列说法正确的是( )
A.“沉铜”过程中发生反应的离子方程式:2Fe+3Cu2+3Cu+2Fe3+
B.“碱浸”过程中NaOH固体加入量越多,Al(OH)3沉淀越完全
C.“氧化”过程中铁元素化合价降低
D.“沉锂”过程利用了Li2CO3的溶解度比Na2CO3小的性质
10.(2024·福建卷)从废线路板(主要成分为铜,含少量铅锡合金、铝、锌和铁)中提取铜的流程如下:
已知“滤液2”主要含SnO32-和HPbO2-。下列说法正确的是( )
A.“机械粉碎”将铅锡合金转变为铅和锡单质
B.“酸溶”时产生Al3+、Fe3+和Zn2+
C.“碱溶”时存在反应:Sn+2OH-+O2SnO32-+H2O
D.“电解精炼”时,粗铜在阴极发生还原反应
层次3创新性
11.(10分)某废旧金属材料中主要为Cu、Fe、Al及其氧化物的混合物。利用该废旧金属材料制备胆矾(CuSO4·5H2O)的一种流程如下:
已知:调pH可将Fe3+与Cu2+分离,但不能将Fe2+与Cu2+分离。
回答下列问题:
(1)“破碎”的目的是 。
(2)“碱浸”时发生反应的离子方程式为 。
(3)“酸浸、氧化”的温度不宜过高,原因是 ;
“滤渣2”的主要成分是 (填化学式)。
(4)下列选项中可以检验“酸浸、氧化”后溶液里是否含有Fe2+的是 。
A.KSCN溶液、新制氯水
B.酸性高锰酸钾溶液
C.NaOH溶液
D.淀粉KI试纸
(5)测定产品的纯度:准确称取胆矾样品30 g,完全溶解于稀硫酸中,用过量的NaOH溶液沉淀其中的铜元素,得到蓝色沉淀的质量为9.8 g。该样品的纯度为 (保留3位有效数字)。
参考答案
1.A 解析:铁的金属活动性较强,而铜的金属活动性较弱,我国使用最早的合金是青铜,A错误;稀土金属能够改善合金的性能,可以用于生产合金,B正确;常见的一些合金的硬度比其成分金属的大,熔点比其成分金属的低,C正确;铝既能与酸反应又能与碱反应,铝制餐具不宜用来蒸煮或长期存放酸性或碱性食物,D正确。
2.C 解析:Hg是不活泼的金属,制取原理为2HgO2Hg+O2↑,该方法是热分解法,A正确;Al是活泼金属,通常采用电解的方法冶炼,为降低Al2O3熔化时的温度,要加入助熔剂冰晶石,B正确;制取活泼金属Na要采用电解熔融NaCl的方法:2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑,C错误;在工业上通常是采用还原剂CO在高温下还原Fe2O3等含铁化合物的方法冶炼Fe,反应原理为Fe2O3+3CO2Fe+3CO2,D正确。
3.B 解析:钠的强还原性使其优先与水反应生成NaOH和H2,钠不能从溶液中置换Fe,A不符合题意;Fe3+与SCN-生成红色配合物,KSCN可检测FeSO4是否变质,Ⅰ、Ⅱ均正确且因果关系成立,B符合题意;AlCl3熔点虽低,但工业上电解熔融Al2O3制取Al,因为AlCl3在熔融态时不导电,C不符合题意;浓硫酸干燥气体利用其吸水性,而非脱水性,D不符合题意。
4.D 解析:除了b不能是镁的氧化物外,其余都可能是含镁或者含铜的物质,A错误;氧化镁、氧化铜都不能直接转化为其对应的氢氧化物,B错误;电解镁盐溶液不能得到镁,C错误;氧化铜可以在加热条件下氧化乙醇得到乙醛,D正确。
5.答案:(1)增大接触面积,加快反应速率
(2)2CuS+3O22CuO+2SO2
(3)4∶1
(4)a
(5)Cu+H2O2+2H+Cu2++2H2O O2
解析:工业上由含铜废料(含有Cu、CuS、CuSO4等)制备Cu(NO3)2晶体,将废料通入空气焙烧后,Cu被氧化生成CuO,CuS被氧化为SO2,加入H2SO4酸化生成CuSO4,加入足量的Fe发生置换反应生成Cu,滤液主要为FeSO4溶液,过滤得到的滤渣含有Fe和Cu,经过溶液A淘洗后得到纯净的铜,溶液A为稀硫酸,淘洗后加入20%的HNO3溶液和10%的H2O2溶液发生反应,再经蒸发浓缩、降温结晶,从“反应”所得溶液中析出Cu(NO3)2·3H2O。
(1)在“焙烧”前对含铜废料进行粉碎,目的是增大反应物接触面积,加快反应速率。
(2)“焙烧”时CuS转化为CuO和SO2,反应的化学方程式为2CuS+3O22CuO+2SO2。
(3)转化反应中SO2与O2及H2O的反应为2SO2+O2+2H2O2H2SO4,因此转化反应中SO2与O2的质量比为(2×64)∶32=4∶1。
(4)由分析可知过滤后滤渣为Cu和过量的Fe的混合物,“淘洗”时只能溶解Fe,不能溶解Cu,Fe遇冷的浓硫酸会钝化,稀硝酸和浓硝酸能溶解铜,稀硫酸不能溶解铜,能溶解铁,即可以加入的溶液A是稀硫酸,故选a。
(5)“反应”步骤加H2O2可以避免污染性气体的产生,铜与H2O2在酸性条件下生成铜离子和水,反应的离子方程式为Cu+H2O2+2H+Cu2++2H2O,H2O2的作用是氧化剂,可以用O2代替H2O2作为氧化剂。
6.B 解析:将饱和氯化铁溶液滴入沸水中可制备氢氧化铁胶体:FeCl3+3H2OFe(OH)3(胶体)+3HCl,A正确;氯气溶于水会形成HCl,也能与饱和碳酸氢钠溶液反应生成CO2,达不到除杂的目的,B错误;制备无水MgCl2需要在HCl氛围中加热,抑制Mg2+的水解,C正确;D项中打开弹簧夹a,A中铁粉与稀硫酸反应得到硫酸亚铁和氢气,氢气将装置中的空气排干净,关闭弹簧夹a,A试管中压强增大,硫酸亚铁溶液被压入B中,在B中可制备Fe(OH)2,D正确。
7.B 解析:月壤钛铁矿中的氢来自太阳风,以原子态吸附,属于活泼氢,A正确;地球上的钛铁矿不能吸附氢原子,不能生成单质铁和水蒸气,B错误;生成水和铁时,存在化合价变化,属于氧化还原反应,C正确;水蒸气液化过程会释放热量,D正确。
8.D 解析:由于NiS在有水存在时能被氧气氧化成Ni(OH)S,可利用甲装置反应生成的N2排除体系的空气,A正确;乙装置利用强酸制弱酸原理制得H2S气体,B正确;丙装置滴加稀硫酸的目的是抑制Ni2+水解产生Ni(OH)2,以提高NiS的纯度,C正确;气体在进入丙装置前不需要干燥,D错误。
9.D 解析:“沉铜”过程中铁置换出铜单质,发生反应的离子方程式为Fe+Cu2+Cu+Fe2+,A错误;Al(OH)3是两性氢氧化物,NaOH过量,则Al(OH)3会溶解,B错误;“氧化”过程中将Fe2+氧化为Fe3+,铁元素化合价升高,C错误;加入Na2CO3得到Li2CO3沉淀,利用了Li2CO3的溶解度比Na2CO3小的性质,D正确。
10.C 解析:“机械粉碎”的目的是增大接触面积,加快反应速率,A错误;“酸溶”的过程中Al、Zn、Fe转化为对应的Al3+、Fe2+和Zn2+,B错误;“碱溶”时根据产物中SnO32-可知,存在反应:Sn+2OH-+O2SnO32-+H2O,C正确;电解精炼时粗铜在阳极发生氧化反应,逐渐溶解,D错误。
11.答案:(1)增加接触面积,加快反应速率
(2)Al2O3+2OH-+3H2O2[Al(OH)4]-
(3)温度过高时H2O2会分解,降低氧化效率 Fe(OH)3
(4)B
(5)83.3%
解析:由题给流程可知,废旧金属材料被破碎后“焙烧”得到氧化铜、四氧化三铁、氧化铝,向金属氧化物中加入氢氧化钠溶液,氧化铝与氢氧化钠溶液反应转化为Na[Al(OH)4],四氧化三铁和氧化铜不反应,过滤得到含有Na[Al(OH)4]的“滤液1”和含有四氧化三铁、氧化铜的“滤渣1”;向“滤渣1”中加入稀硫酸“酸浸”时,四氧化三铁与稀硫酸反应转化为硫酸铁和硫酸亚铁,氧化铜与稀硫酸反应转化为硫酸铜,向“酸浸”后的溶液中加入过氧化氢溶液,将亚铁离子氧化为铁离子,向氧化后的溶液中加入氧化铜或氢氧化铜调节溶液的pH,将溶液中的铁离子转化为氢氧化铁沉淀,过滤得到含有氢氧化铁的“滤渣2”和硫酸铜溶液,硫酸铜溶液经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥后得到胆矾。
(1)流程中“破碎”可以增大固体的表面积,使反应物的接触面积增大,有利于加快“焙烧”的反应速率,使废旧金属完全反应。
(2)“碱浸”时是氧化铝和氢氧化钠的反应,反应的离子方程式为Al2O3+2OH-+3H2O2[Al(OH)4]-。
(3)“酸浸”后溶液中含有铁离子和亚铁离子,“氧化”是将亚铁离子氧化为三价铁离子,该过程温度不宜过高,防止H2O2分解,降低氧化效率;根据上述分析可知,“滤渣2”的成分是Fe(OH)3。
(4)检验是否含有Fe2+,可以选择酸性高锰酸钾溶液,亚铁离子会使酸性高锰酸钾溶液褪色,故答案选B。
(5)准确称取胆矾(CuSO4·5H2O)样品30 g,完全溶解于稀硫酸中,用过量的NaOH溶液沉淀其中的铜元素,得到蓝色沉淀的质量为9.8 g,可知n[Cu(OH)2]=9.8 g98 g·ml-1=0.1 ml,根据CuSO4·5H2O~Cu(OH)2可知,m(CuSO4·5H2O)=0.1 ml×250 g·ml-1=25 g,则样品的纯度为25 g30 g×100%≈83.3%。选项
冶炼原理
方法
A
2HgO2Hg+O2↑
热分解法
B
2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑
电解法
C
2NaCl(溶液)2Na+Cl2↑
电解法
D
Fe2O3+3CO2Fe+3CO2
热还原法
选择
陈述Ⅰ
陈述Ⅱ
A
金属钠具有强还原性
钠可置换出FeSO4溶液中的铁
B
Fe3+与SCN-生成红色配合物
用KSCN溶液检验FeSO4溶液是否变质
C
AlCl3的熔点比Al2O3低
工业上电解熔融AlCl3冶炼铝
D
浓硫酸具有脱水性
可用于CO2、SO2等气体干燥
A.制备Fe(OH)3胶体
B.除去Cl2中混有的HCl
C.制备无水MgCl2
D.制备Fe(OH)2