全国版2021高考化学一轮复习课时作业12铜金属材料及金属矿物的开发利用含解析 练习

课时作业(十二)　铜　金属材料及金属矿物的开发利用

1．(2019·湖北武汉调研)下列生活用品中主要由黑色金属材料制造的是(　　)

A．塑钢门窗　　　 B．不锈钢刀

C．纯铜导线　　　 D．18K 金首饰

B　[冶金工业上习惯把铁、铬、锰以及它们的合金(主要指合金钢及钢铁)叫作黑色金属。塑钢门窗以聚氯乙烯(UPVC)树脂为主要原料，A项不符合；不锈钢刀的原料为铁的合金，B项符合；纯铜导线的原料为铜单质，铜属于有色金属，C项不符合；18K金首饰的原料为金的合金，属于有色金属材料，D项不符合。]

2．(2019·山东滕州模拟)录音磁带是在醋酸纤维、聚酯纤维等纤维制成的片基上均匀涂上一层磁性材料——磁粉制成的。制取该磁粉的主要物质是(　　)

A．Cu2O　 B．Fe2O3　

C．Fe3O4　 D．Al2O3

C　[选项中具有磁性的物质只有四氧化三铁， C正确。]

3．下面是某同学对图示的理解，你认为正确的是(　　)

A．铜比铝使用早的原因是Cu在地壳中含量比Al高

B．新材料发展的总体趋势是强度越来越大

C．科技在发展，新材料的发展更加日新月异

D．材料、科技、金钱被誉为当代文明的三大支柱

C　[Al是地壳中含量最高的金属，Cu不如Al活泼，易于冶炼，先使用，A错误；由图知是强度与密度比值在增大，不只是单纯看强度，B错误；科学技术的发展越来越快，新材料频频出现，C正确；信息、材料、能源被誉为当代文明的三大支柱，D错误。]

4．不同的金属在冶炼方法上也有所不同，下列说法正确的是(　　)

A．钒、铬、锰、铁等难熔金属通常采用铝热法炼制

B．炼钢和炼铁都是采用还原剂将铁从其化合物中还原出来，区别在于炼钢时选用的还原剂的还原性更强

C．由于钠、镁、铝等金属化学性质太活泼，人们通常采用电解熔融状态下的氯化物的方式来获取它们的单质

D．炼铁时加入的焦炭除了提供热量外，还用来制造还原剂一氧化碳

答案　D

5．(2019·河北唐山调研)现代建筑的门窗框架常用电解加工成的古铜色硬铝制造。取硬铝样品进行如下实验(每一步试剂均过量)，由此可以推知硬铝的组成可能为(提示：Si＋2OH－＋H2O===SiO＋2H2↑)(　　)

样品

A．Al、Mg、Si、Zn　　　 B．Al、Fe、Zn、Na

C．Al、Na、Cu、Fe　　　 D．Al、Cu、Mg、Si、Mn

答案　D

6．(2019·四川乐山调研)某研究小组通过实验探究Cu及其化合物的性质，操作正确且能达到实验目的的是(　　)

A．将铜丝插入浓硫酸中并加热，反应后再加入水，观察硫酸铜溶液的颜色

B．将铜粉和硫粉混合均匀并加热以制取CuS

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

D　[A项浓硫酸溶于水时放热，应该是把反应后的溶液倒入水中，故该项错误；B项铜粉和硫粉混合加热应生成Cu2S，故该项错误；C项氯化铜溶液中存在水解平衡，加热蒸干最终得到的是氧化铜，故该项错误；D项铜和盐酸不反应，只有铜绿[Cu2(OH)2CO3]与盐酸反应，故该项正确。]

7．从节约原料和防止环境污染因素考虑，用铜制取硝酸铜，方法最佳的是(　　)

A．CuCu(NO3)2 B．CuCu(NO3)2

C．CuCuCl2Cu(NO3)2 D．Cu CuOCu(NO3)2

D　[反应过程中生成二氧化氮污染气体，污染环境，A错误；反应过程生成一氧化氮污染气体，污染环境，B错误；反应过程中氯气是污染性气体，生成的氯化铜和硝酸不反应，C错误； 原料是空气节约原料，过程中无污染气体，符合节约原料和防止环境污染的要求，D正确。]

8．(2019·辽宁中学月考)铜是一种紫红色金属，被称作“电器工业的主角”。铜主要是由黄铜矿炼制，焙烧时发生反应2CuFeS2＋O2Cu2S＋2FeS＋SO2，其简单流程如图所示，下列说法正确的是(　　)

A．焙烧时硫元素全部转化为二氧化硫

B．在焙烧时氧化剂只有氧气

C．粗铜精炼时用粗铜作阴极

D．Cu2S可以用于火法炼制铜

D　[由焙烧时的化学方程式可知，焙烧时只有部分硫元素转化为二氧化硫，故A错误；焙烧时Cu元素由＋2价降低到＋1价，S元素由－2价升高到＋4价，氧气中O元素由0价降低到－2价，则氧化剂为氧气和CuFeS2，故B错误；粗铜精炼时用粗铜作阳极，故C错误；火法炼铜的原理为Cu2S＋O22Cu＋SO2，Cu2S可用于火法炼制铜，故D正确。]

9．(2019·广西柳铁模拟)已知CuS和Cu2S都能溶于硝酸且它们在高温下灼烧的产物相同，为区别这两种黑色粉末，某同学设计了如下几种实验方案，其中合理的是(　　)

A．将两种样品分别溶于硝酸，根据所产生的气体差异进行区别

B．将两种样品分别溶于硝酸，根据溶液的颜色差异进行区别

C．取两种同质量的样品分别在高温灼烧，区别残留固体的质量

D．取两种同质量的样品分别在高温灼烧，区别残留固体的颜色

C　[两种样品分别溶于硝酸，生成的产物相同，如：3CuS＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋3S↓＋2NO↑＋4H2O、3Cu2S＋16HNO3(稀)===6Cu(NO3)2＋3S↓＋4NO↑＋8H2O。产生的气体都为NO，不能区别，A错误；溶液的颜色都为蓝色，B错误；等质量的CuS和Cu2S分别在高温下灼烧都生成CuO和SO2，但质量变化不同，CuS灼烧后质量减小，Cu2S灼烧后残留固体质量不变，根据物质的质量可鉴别，C正确；灼烧后固体都为黑色的氧化铜，不能鉴别，D错误。]

10．(2019·四川攀枝花诊断)CuSO4是一种重要的化工原料，其有关制备途径及性质如图所示。下列说法不正确的是(　　)

A．相对于途径①，途径②更好地体现了绿色化学思想

B．Y可以是葡萄糖溶液

C．CuSO4在1 100 ℃分解所得气体X可能是SO2和SO3的混合气体

D．将CuSO4溶液蒸发浓缩，冷却结晶可制得胆矾晶体

C　[相对于途径①、③，途径②的优点：制取等质量胆矾需要的硫酸少、途径2无污染性气体产生，A正确；葡萄糖与氢氧化铜反应的方程式为：C6H12O6＋2Cu(OH)2===C6H12O7＋Cu2O＋2H2O，所以Y可为葡萄糖，B正确；若X为SO2、SO3的混合气体，则CuSO4中铜镁、硫元素的化合价都降低，而无元素化合价升高，故除SO2、SO3外还应有O2，C错误；将CuSO4溶液蒸发浓缩，冷却结晶可制得胆矾晶体，D项正确。]

11．(2019·陕西西安月考)某铝合金中含有元素镁、铜、硅，为了测定该合金中铝的含量，设计了如下实验，请回答有关问题：

(1)称取样品a g，称量时应该使用的主要仪器的名称是__________。

(2)将样品溶解于足量的稀盐酸，过滤。滤液中主要含有____________，滤渣中含有__________，溶解、过滤用到的玻璃仪器是______________。

(3)滤液中加过量氢氧化钠溶液、过滤。有关反应的离子方程式是___________ _____________________________________________________________。

(4)步骤(3)的滤液中通入足量二氧化碳气体，过滤。有关反应的离子方程式是________________________________________________________________________。

(5)步骤(4)过滤后的滤渣用蒸馏水洗涤数次，烘干并灼烧至恒重，冷却后称量，其质量为b g。有关反应的化学方程式是____________________，原样品中铝的质量分数是__________。

(6)若步骤(3)中加入氢氧化钠的量不足，则实验结果______(填“偏高”“偏低”或“不影响”，下同)；若步骤(5)中滤渣没有洗涤，则实验结果______；若滤渣灼烧不充分，则实验结果______。

答案　(1)托盘天平　(2)MgCl2、AlCl3、HCl　Cu、Si　烧杯、玻璃棒、普通漏斗

(3)Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓、Al3＋＋4OH－===AlO＋2H2O

(4)AlO＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO

(5)2Al(OH)3Al2O3＋3H2O　×100%

(6)偏低　偏高　偏高

12．(2018·河南开封三模)铜在自然界存在于多种矿石中。

(Ⅰ)以硅孔雀石(主要成分为CuSiO3·2H2O，含少量SiO2、FeCO3、Fe2O3等杂质)为原料制取硫酸铜的工艺流程如下：

(4)“还原”工艺中其中一个反应为：Cu2S＋2Cu2O6Cu＋SO2↑，该反应的氧化剂是__________。

(5)粗铜含少量Fe、Ag、Au等金属杂质，电解精炼铜时，阴极反应式为________。完成图2中由粗铜电解得到精铜的示意图，并作相应标注。

解析　硅孔雀石加硫酸溶浸，发生的反应为CuSiO3·2H2O＋H2SO4===CuSO4＋H2SiO3↓＋2H2O，FeCO3、Fe2O3与硫酸反应生成二价铁和三价铁离子，则浸出液中含有二价铜、二价铁和三价铁离子，再加二氧化锰，将二价铁氧化成三价铁离子，进一步除杂最终得到硫酸铜晶体，(1)“溶浸”中CuSiO3·2H2O和H2SO4发生生成硫酸铜、硅酸和水，方程式为：CuSiO3·2H2O＋H2SO4===CuSO4＋H2SiO3↓＋2H2O；(2)根据图像变化趋势，随着浸出时间的增长，①铜的浸出率相应增加；②浸出时间超过24小时后，铜的浸出率变化不是很明显；(3)因为要将铁转化成氢氧化铁除去，则二氧化锰将二价铁氧化成三价铁，离子方程式为：2Fe2＋＋MnO2＋4H＋===2Fe3＋＋2H2O＋Mn2＋；pH到3～4只有Fe3＋完全沉淀，所以滤渣的主要成分为氢氧化铁；(4)Cu2S＋2Cu2O6Cu＋SO2↑，化合价发生降低的有Cu2O、Cu2S，所以氧化剂为：Cu2O、Cu2S；(5)电解精炼铜时，粗铜应该放在阳极，精铜为阴极，发生还原反应Cu2＋＋2e－===Cu，电解质溶液为硫酸铜溶液。

答案　(1)CuSiO3·2H2O＋H2SO4===CuSO4＋H2SiO3＋2H2O

(2)①铜的浸出率相应增加　②浸出时间超过24小时后，铜的浸出率变化不是很明显

(3)2Fe2＋＋MnO2＋4H＋===2Fe3＋＋2H2O＋Mn2＋

Fe(OH)3

(4)Cu2O、Cu2S

(5)Cu2＋＋2e－===Cu

13．(2019·陕西汉中检测)CuCl广泛应用于化工和印染等行业。某研究性学习小组拟热分解CuCl2·2H2O制备CuCl，并进行相关探究。

【资料查阅】

【实验探究】　该小组用下图所示装置进行实验(夹持仪器略)。

请回答下列问题：

(1)仪器X的名称是____________。

(2)实验操作的先后顺序是a→______→e(填操作的编号)。

a．检查装置的气密性后加入药品 b．熄灭酒精灯，冷却

c．在“气体入口”处通入干燥HCl d．点燃酒精灯，加热

e．停止通入HCl，然后通入N2

(3)在实验过程中，观察到B中物质由白色变为蓝色，C中试纸的颜色变化是__________________。

(4)装置D中发生的氧化还原反应的离子方程式是________________________________。

【探究反思】

(5)反应结束后，取出CuCl产品进行实验，发现其中含有少量的CuCl2或CuO杂质。根据资料信息分析：

①若杂质是CuCl2，则产生的原因是______________________。

②若杂质是CuO，则产生的原因是______________________。

解析　(1)X盛放固体无水CuSO4，为干燥管。(2)先通HCl再加热(防止加热时生成Cu2(OH)2Cl2)，结束时应先停止加热，冷却，再停止通HCl。顺序为c→d→b。(3)CuCl2分解生成的Cl2，遇湿润的蓝色石蕊试纸，先变红后褪色(Cl2＋H2OHCl＋HClO，变红是因为生成HCl，褪色是因为生成具有强氧化性的HClO)。(4)D装置的作用是吸收Cl2，防止排入空气，污染大气，发生反应：Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O。(5)①若有CuCl2剩余，说明没有完全分解，由题给信息可知，温度高于300 ℃时CuCl2才分解生成CuCl和Cl2，说明温度不够高或加热不充分。②由题给信息，CuO是Cu2(OH)2Cl2分解生成的，说明CuCl2·2H2O分解生成部分Cu2(OH)2Cl2，说明通入HCl的量不足。

答案　(1)干燥管　(2)c→d→b　(3)先变红后褪色　(4)Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O　(5)①加热时间不足或温度偏低　②通入HCl的量不足