2019版高考化学一轮精选教师用书鲁科专用：第4章材料家族中的元素第3节　金属材料　复合材料

第3节　金属材料　复合材料

1．了解常见金属的活动顺序。　2．了解合金的概念及其重要应用。
3．了解铜及其重要化合物的制备方法，掌握其主要性质及其应用。　4．以上各部分知识的综合应用。
　金属材料　复合材料

[知识梳理]
1．金属矿物的开发利用
(1)金属在自然界中存在的形式
—绝大多数金属化合物中的金属元素都显正价
|
—金、铂等极少数金属
(2)金属冶炼的一般步骤

(3)金属冶炼的实质
金属冶炼的过程就是使金属化合物中的金属离子得到电子被还原为金属单质的过程，即：Mn＋＋ne－===M。
(4)金属冶炼的方法(用化学方程式表示)



2．合金
(1)概念：合金是指两种或两种以上的金属(或金属与非金属)熔合而成的具有金属特性的物质。
(2)性能
①熔点：多数合金的熔点比它的各成分金属的熔点低；
②硬度：合金的硬度一般比它的各成分金属的硬度大。
3．常见金属材料
(1)黑色金属材料——钢铁
①钢是用量最大、用途最广的合金。
②钢—
(2)有色金属材料——铜、铝
①铝及铝合金
铝
铝合金
②铜及铜合金
铜
铜合金：包括青铜、黄铜、白铜，其中青铜是我国使用最早的合金。
4．复合材料
(1)概念：将两种或两种以上性质不同的材料经特殊加工而制成的一种材料。
(2)组成
①基体：在复合材料中起黏结作用。
②增强体：在复合材料中起骨架作用。
(3)分类
①按基体
②按增强体形状
(4)性能：既保持或发展了原来材料的长处，又能弥补原材料的不足。

(1)冶炼Mg时只能电解MgCl2不能电解MgO，原因是MgO的熔点高，熔融时耗费更多能源，增加生产成本。
(2)冶炼Al时只能电解Al2O3不能电解AlCl3，原因是AlCl3是共价化合物，熔融态难导电。加入冰晶石(Na3AlF6)的目的是降低Al2O3的熔化温度。
(3)用热还原法得到的铜还要经过电解精炼才能得到精铜。
(4)金属制成合金后性能也随之改变，并且合金比纯金属用途更广泛，但合金的性质并不是其各成分金属的性质之和。
(5)并非所有的金属都能形成合金，因为两种金属必须熔合在一起才能形成合金。如果一种金属还未熔化时，另一种金属已经汽化，则一般不能熔合在一起，如Cu与Na、Fe与Na等不能形成合金。
[自我检测]
1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”
(1)工业上常用电解MgO制Mg。(　　)
(2)铝合金的熔点比纯铝的高。(　　)
(3)合金材料中只含金属元素。(　　)
(4)流通用的硬币属于合金。(　　)
(5)钢筋混凝土的增强体是钢筋。(　　)
答案：(1)×　(2)×　(3)×　(4)√　(5)√
2．将下列合金与其用途连线
①青铜　　　　　　　　　　 A．不锈钢
②铬镍合金 B．司母戊鼎
③低碳钢 C．门窗框架
④铝合金 D．钢丝、钢管
答案：①—B，②—A，③—D，④—C

　下列关于金属冶炼方法的叙述不正确的是(　　)
选项
金属
存在形式
冶炼方法
A
金
游离态
金子比沙子密度大，利用水洗法直接分离
B
银
化合态
银的金属性弱，用加热Ag2O的方法冶炼
C
铁
化合态
用焦炭和空气反应产生的CO在高温下还原铁矿石中铁的氧化物
D
钠
化合态
钠的金属性强，一般还原剂很难将其还原出来，所以用电解饱和NaCl溶液的方法冶炼
[解析]　钠一般是由电解熔融NaCl的方法来制取，而电解饱和食盐水得到的是NaOH、H2和Cl2。
[答案]　D

(1)铝是地壳中含量最高的金属元素，为什么人类对铝的使用比铁、铜晚得多？
(2)热还原法用到的还原剂有焦炭、CO和H2，试从所得产物纯度及对环境污染的角度考虑哪种还原剂更好？
答案：(1)铝的金属活动性比铁、铜强，难于冶炼，古代人们的技术条件达不到，不能冶炼铝，故铝的发现和大量使用比铁、铜晚得多。
(2)最好的还原剂是H2；原因是焦炭会使产品的纯度降低，CO会污染环境。

根据金属活动性顺序表选择冶炼方法
(1)电解法：K～Al。
(2)热还原法：Zn～Cu。
(3)热分解法：Hg、Ag。
(4)富集法：Pt、Au(此为物理方法)。
(5)有些活泼性很强的金属也可以用热还原法来冶炼，如Na＋KClK↑＋NaCl、2RbCl＋MgMgCl2＋2Rb↑等，在此主要运用了化学平衡移动原理，利用K、Rb沸点低，汽化离开反应体系，使化学反应得以向正反应方向进行。

题组　金属材料　复合材料
1．由下列物质冶炼相应金属时采用电解法的是(　　)
①Fe2O3　②NaCl　③Cu2S　④Al2O3
A．①③ B．①④
C．②③ D．②④
解析：选D。非常活泼的金属如Na、K、Mg、Al等用电解法冶炼。
2．现代建筑的门窗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(　　)

A．Al、Mg、Si、Zn B．Al、Fe、Zn、Na
C．Al、Na、Cu、Fe D．Al、Cu、Mg、Si、Mn
解析：选D。硬铝中一定含有Al，样品加入足量稀盐酸后有难溶物存在，说明有金属活动性在H之后的金属或非金属存在，再加入浓NaOH溶液后有气体生成和难溶物存在，根据题目信息可知硬铝样品中含有Si，最终的难溶物为Cu，D项中含有上述三种物质。
3．(2018·豫南九校联考)球墨铸铁中含有一种铁碳化合物X。某实验小组为测定化合物X的组成设计实验如下：

下列说法不正确的是(　　)
A．固体2是氧化铁
B．X的化学式可以表示为Fe3C2
C．溶液甲加热、蒸发、灼烧也可得到24．0 g固体
D．X与足量的热浓硝酸反应有NO2和CO2生成
解析：选B。X在空气中煅烧转化为CO2气体与铁的氧化物，再经盐酸、氯气处理后得到FeCl3溶液(溶液乙)，加热、蒸发时，FeCl3水解得到Fe(OH)3，灼烧Fe(OH)3得到固体Fe2O3(固体2)，A项正确；n(Fe2O3)＝＝0．15 mol，故n(Fe)＝0．3 mol，m(Fe)＝16．8 g，则m(C)＝18．0 g－16．8 g＝1．2 g，n(C)＝0．1 mol，n(Fe)∶n(C)＝3∶1，故X的化学式可以表示为Fe3C，B项错误；溶液甲加热、蒸发、灼烧过程中，Fe2＋会被空气中的氧气氧化为Fe3＋，最后得到的固体也是Fe2O3，C项正确；浓硝酸和铁碳化合物反应，碳元素被氧化成CO2，氮元素被还原为NO2，D项正确。
4．航母螺旋桨主要用铜合金制造。80．0 g Cu­Al合金用酸完全溶解后，加入过量氨水，过滤得白色沉淀 39．0 g，则合金中Cu的质量分数为____________。
解析：因加入过量的氨水会发生反应Cu2＋＋4NH3·H2O===[Cu(NH3)4]2＋＋4H2O，故得到的白色沉淀为Al(OH)3，物质的量为0．5 mol，据Al原子守恒可知Al的质量为13．5 g，则Cu的质量为66．5 g，Cu的质量分数约为83．1%。
答案：83．1%

定量测定合金组成与含量的两种方法
(1)定量集气法
定量集气法是指收集合金中某种物质溶于酸或碱溶液时所产生的气体的量，应用化学方程式或关系式来判断合金的组成。其原理的关键点是根据某组分的特殊性质(特别是与酸或碱反应能产生气体)，其操作要点和注意事项有保证装置的气密性良好，注意收集气体的读数方法。
(2)沉淀法
沉淀法测定物质含量是常用的一种方法，采用沉淀法时涉及的基本实验操作和主要问题有称量、溶解(溶解试剂)、沉淀(重点是沉淀剂的选择)、过滤、沉淀的洗涤、沉淀的干燥、称量及数据的处理(包括测定结果的误差分析)。
　铜及其重要化合物

[知识梳理]
1．单质铜
(1)物理性质：紫红色固体，具有良好的延展性、导热性和导电性。
(2)化学性质

①化学方程式：2Cu＋O2＋CO2＋H2O===Cu2(OH)2CO3。
②化学方程式：2Cu＋SCu2S。
③与氧化性酸反应
a．与浓硫酸共热的化学方程式：Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O；
b．与稀硝酸反应的离子方程式：3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O。
④与盐溶液反应(写离子方程式)
a．与硝酸银溶液：Cu＋2Ag＋===2Ag＋Cu2＋；
b．与FeCl3溶液：Cu＋2Fe3＋===2Fe2＋＋Cu2＋。
2．氧化铜和氧化亚铜
名称
氧化铜
氧化亚铜
颜色
黑色
砖红色
与酸反应(H＋)
CuO＋2H＋===Cu2＋＋H2O
Cu2O＋2H＋===Cu2＋＋Cu＋H2O
与H2反应
CuO＋H2Cu＋H2O
Cu2O＋H22Cu＋H2O
转化关系
4CuO2Cu2O＋O2↑
3．氢氧化铜
(1)物理性质：蓝色不溶于水的固体。
(2)化学性质及应用

①化学方程式：Cu(OH)2CuO＋H2O。
②离子方程式：Cu(OH)2＋2H＋===Cu2＋＋2H2O。
4．铜盐
(1)碱式碳酸铜
Cu2(OH)2CO3的名称为碱式碳酸铜，是铜绿的成分，它是铜在潮湿的空气中被锈蚀的结果，受热易分解：Cu2(OH)2CO32CuO＋H2O＋CO2↑。
(2)硫酸铜
①CuSO4·5H2O为蓝色晶体，俗称蓝矾、胆矾。
②无水CuSO4为白色粉末，遇水变蓝色(生成CuSO4·5H2O)，可作为水的检验依据。
(3)铜盐的毒性
铜盐溶液有毒，是因为铜离子能使蛋白质变性失去生理活性，故可利用胆矾、熟石灰、水配成波尔多液，用来杀灭植物的病毒。

(1)通常利用反应：2Cu＋O22CuO除去混合气体中的少量O2或用于测定混合气体中O2的含量。
(2)无水CuSO4常用作水的检验剂；由于其吸水效率低，一般不用作干燥剂。
(3)铜可在O2和H＋共存环境中逐渐溶解，如2Cu＋O2＋2H2SO4===2CuSO4＋2H2O。
(4)铜盐属于重金属盐，可使蛋白质变性，故铜盐有毒。农业上常用石灰乳和CuSO4混合使用，是被称为“波尔多液”的农药。
[自我检测]
1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”
(1)铁锈和铜锈的成分都是金属氧化物。(　　)
(2)过量的铜与浓硝酸反应一定没有一氧化氮生成。(　　)
(3)检验CO2中是否含有H2O(g)可将气体通入装有无水CuSO4的干燥管中。(　　)
(4)浓H2SO4使CuSO4·5H2O失水是物理变化。(　　)
(5)铜锈是铜被空气中的氧气缓慢氧化生成的氧化物。(　　)
(6)无水硫酸铜可用于检验酒精中是否含有水。(　　)
(7)将铜片置于干燥的空气中，不易被腐蚀。(　　)
(8)用稀硝酸清除铜制品上的铜锈。(　　)
(9)铜是导电性最好的金属材料。(　　)
答案：(1)×　(2)×　(3)√　(4)×　(5)×　(6)√　(7)√　(8)×　(9)×
2．把铜及其化合物的化学式与其颜色用线连接起来。

答案：


　为了比较铁和铜的金属活动性强弱，某化学研究小组的同学设计了如下方案，并将实验结果记录如下：
方案
现象或产物
①将铁片置于CuSO4溶液中
铁片上有亮红色物质析出
②将铁丝和铜丝分别在氯气中燃烧
产物分别为FeCl3和CuCl2
③将铁片和铜片分别放入热的浓硫酸中
产物分别为Fe2(SO4)3和CuSO4
④将铁片和铜片分别放入稀硫酸中
铁片上有气泡逸出，铜片上没有气泡逸出
⑤将铁片和铜片同时插入盛有稀硫酸的烧杯中，并用导线连接
铁片逐渐溶解，铜片上有气泡逸出
能根据上述现象或产物证明铁的金属活动性比铜强的方案一共有(　　)
A．2种　　　　　　　　　 B．3种
C．4种 D．5种
[解析]　①铁能置换出铜，可证明铁比铜活泼；④铁能置换出稀硫酸中的氢，而铜不能，可证明铁比铜活泼；⑤铁、铜、稀硫酸形成原电池，铁作负极，铜作正极，可证明铁比铜活泼，共有3种方案符合题意，选项B正确。
[答案]　B

(1)已知2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2，上述反应能否证明铁比铜活泼？说明理由。
(2)向FeCl3、CuCl2、FeCl2混合液中插入锌棒，金属阳离子先后发生反应的顺序怎样？
答案：(1)不能。只证明氧化性：Fe3＋>Cu2＋，还原性：Cu>Fe2＋。
(2)先后发生反应的顺序为Fe3＋、Cu2＋、Fe2＋。

题组一　铜及其化合物的性质
1．(2018·河南十校联考)据央视新闻报道，考古人员在江西发掘一座距今2 000多年、迄今保存最完好的西汉古墓。在古墓中有10余吨西汉铜钱。这些铜钱锈迹斑斑，铜锈的主要成分可表示为Cu2H2CO5。下列有关判断正确的是(　　)
A．铜锈中Cu和C的化合价均为＋2
B．铜质文物表面的铜锈可用稀硝酸除去
C．铜锈易溶于水
D．32 g铜生成铜锈转移1 mol电子
解析：选D。铜锈中Cu为＋2价，C为＋4价，A项错误；稀硝酸能够溶解铜锈，也能溶解铜，除去铜质文物表面的铜锈应用稀硫酸或稀盐酸，B项错误；铜锈难溶于水，C项错误；铜生成铜锈时，铜由0价变为＋2价，32 g(0．5 mol)铜生成铜锈时，转移1 mol电子，D项正确。
2．(2018·河北三市联考)化学美无处不在，如图是物质间发生化学反应的颜色变化，其中物质a、b、c、d对应的物质正确的是(　　)

选项
物质a
物质b
物质c
物质d
A
Cu2(OH)2CO3
Ba(OH)2
Fe(OH)3
酚酞试液
B
CuO
Na[Al(OH)4]
Fe2O3
紫色石蕊试液
C
Cu2O
BaCl2
Fe2O3和Cu
酚酞试液
D
Cu(OH)2
Ba(NO3)2
Fe(OH)2
紫色石蕊试液
解析：选D。稀硫酸与Fe(OH)3反应得到的Fe2(SO4)3溶液呈黄色，稀硫酸遇酚酞试液显无色，A项错误，C项错误；稀硫酸与Fe2O3反应得到的Fe2(SO4)3溶液呈黄色，B项错误；稀硫酸与Cu(OH)2反应得到的CuSO4溶液呈蓝色，稀硫酸与Ba(NO3)2反应得到的BaSO4是白色沉淀，稀硫酸与Fe(OH)2反应得到的FeSO4溶液呈浅绿色，稀硫酸遇紫色石蕊试液变红，D项正确。
3．(2018·衡水模拟)下表中，对陈述Ⅰ、Ⅱ的正确性及其有无因果关系的判断都正确的是(　　)
选项
陈述Ⅰ
陈述Ⅱ
判断
A
铜绿的主要成分是碱式碳酸铜
可用稀盐酸除铜器表面的铜绿
Ⅰ对；
Ⅱ对；无
B
铜表面易形成致密的氧化膜
铜制容器可以盛放浓硫酸
Ⅰ对；
Ⅱ对；有
C
向硫酸铜溶液中通入氨气，有深蓝色沉淀产生，过滤后灼烧滤渣，最后变成黑色固体
把铜丝放在酒精灯火焰上灼烧，铜丝表面变黑
Ⅰ对；
Ⅱ对；有
D
蓝色硫酸铜晶体受热转化为白色硫酸铜粉末是物理变化
硫酸铜溶液可用作游泳池的消毒剂
Ⅰ错；
Ⅱ对；无
解析：选D。稀盐酸可以与Cu2(OH)2CO3反应，而且稀盐酸不能与Cu反应，所以可用稀盐酸除铜器表面的铜绿Cu2(OH)2CO3，Ⅰ、Ⅱ有因果关系，A错误；铜表面不能形成致密的氧化膜，铜与浓硫酸在一定温度下能发生反应，所以不能用铜制容器盛装浓硫酸，B错误；硫酸铜与氨水生成 Cu(OH)2，Cu(OH)2受热分解生成黑色CuO，Ⅰ、Ⅱ均正确，但没有因果关系，C错误；蓝色硫酸铜晶体受热转化为白色硫酸铜粉末有新物质生成，属于化学变化，CuSO4可用作消毒剂，但与前者没有因果关系，D正确。
题组二　铜及其化合物的综合利用与有关计算
4．(2018·贵阳期末)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．将CuSO4溶液蒸发浓缩、冷却结晶可制得胆矾晶体
B．相对于途径①、③，途径②更好地体现了绿色化学思想
C．CuSO4在1 100 ℃分解所得气体X可能是SO2和SO3的混合气体
D．Y可能是葡萄糖
解析：选C。将CuSO4溶液蒸发浓缩、冷却结晶可制得胆矾晶体，A项正确；途径①有污染性气体产生，相对于途径③，途径②的优点是制取等质量CuSO4需要的硫酸少并且无污染性气体产生，途径②更好地体现了绿色化学思想，B项正确；由流程图知硫酸铜分解生成了Cu2O，若X是SO2和SO3的混合气体，则铜元素、硫元素化合价降低，无元素化合价升高，根据2CuSO4Cu2O＋SO2↑＋SO3↑＋O2↑知，X可能是O2、SO2和SO3的混合气体，C项错误；葡萄糖与氢氧化铜反应会生成Cu2O，所以Y可能是葡萄糖，D项正确。
5．向13．6 g Cu和Cu2O的混合物中加入某浓度的稀硝酸0．25 L，固体物质完全反应，生成NO和Cu(NO3)2。向所得溶液中加入1 L 0．5 mol·L－1的NaOH溶液，反应后溶液恰好呈中性，此时金属离子已完全转化为沉淀，所得沉淀的质量为19．6 g。下列说法不正确的是(　　)
A．Cu与Cu2O的物质的量之比为2∶1
B．稀硝酸的物质的量浓度为2 mol·L－1
C．Cu、Cu2O与稀硝酸反应后剩余HNO3的物质的量为0．1 mol
D．产生的NO在标准状况下的体积为2．24 L
解析：选B。A项，n[Cu(OH)2]＝＝0．2 mol，设原混合物中Cu为x mol，则x mol×64 g·mol－1＋×(0．2－x) mol×144 g·mol－1＝13．6 g，故x＝0．1，即n(Cu)＝0．1 mol，n(Cu2O)＝0．05 mol，A项正确。B项，设原稀硝酸的浓度为a mol·L－1，由氧化还原反应中得失电子守恒及反应前后N元素守恒可知，0．25a＝(0．1×2＋0．05×2×1)÷3＋0．5×1，得a＝2．4，B项错误。C项，Cu、Cu2O与稀硝酸反应后剩余HNO3的物质的量为2．4 mol·L－1×0．25 L－0．1 mol－2×(0．1 mol＋0．05 mol×2)＝0．1 mol，C项正确。D项，由N原子守恒及氧化还原反应中得失电子守恒可知，n(NO)＝0．1 mol×2÷3＋0．05 mol×2×1÷3＝0．1 mol，D项正确。
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一、选择题
1．(教材改编题)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材料
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：选C。铜是人类使用最早的金属材料，A错；铁、铝及铝合金是应用最广泛的金属材料，B错；银的导电性比铜好，D错。
2．合金与纯金属制成的金属材料相比，优点是(　　)
①合金的硬度一般比它的各成分金属的大
②一般地，合金的熔点比它的各成分金属的更低
③改变原料的配比、改变生成合金的条件，得到有不同性能的合金
④合金比纯金属的导电性更强
⑤合金比纯金属的应用范围更广泛
A．②③④　　　　　　　　 B．①②③⑤
C．①②④　　　　　　 D．①②④⑤
答案：B
3．下列有关金属的工业制法中正确的是 (　　)
A．制钛：用金属钠置换氯化钛(TiCl4)溶液中的钛
B．炼铁：用焦炭和空气反应产生的CO在高温下还原铁矿石中铁的氧化物
C．通电条件下，电解熔融AlCl3制备单质Al
D．炼铜：用黄铜矿经电解精炼得到纯度为99．9%的铜
解析：选B。A中不能用TiCl4溶液，要用熔融状态的TiCl4；C中熔融AlCl3不导电，应电解熔融Al2O3制取单质Al；D中电解法精炼铜的原料是粗铜。
4．(2018·阜阳模拟)下列说法中正确的是(　　)
A．氯化铝是一种电解质，可用于电解法制铝
B．工业上通过电解氯化钠溶液制备金属钠和氯气
C．工业上电解熔融状态的Al2O3制备Al涉及氧化还原反应
D．MgCl2(aq)Mg(OH)2MgOMg，在给定条件下能实现
解析：选C。A项，AlCl3属于共价化合物，熔融时不发生电离；B项，电解氯化钠溶液的反应方程式：2NaCl＋2H2O2NaOH＋Cl2↑＋H2↑；D项，MgO熔点高，高温熔化时耗能大，应电解熔融MgCl2制Mg。
5．(2018·蚌埠模拟)Al、Fe、Cu都是重要的金属元素，下列说法正确的是(　　)
A．三者都有多种氧化物
B．三者的单质放置在空气中均只生成氧化物
C．制备AlCl3、FeCl3、CuCl2固体时，均能采用将溶液直接蒸干的方法
D．电解AlCl3、FeCl3、CuCl2的混合溶液时阴极上只能析出Cu
解析：选D。A项，Al的氧化物只有Al2O3；B项，Cu在空气中久置时生成Cu2(OH)2CO3；C项，由于Al3＋、Fe3＋、Cu2＋均易水解，且加热时，水解生成的HCl易挥发促进水解平衡正向移动，故不能得到相应固体。
6．下列反应中，反应后固体物质增重的是(　　)
A．将氢气通过灼热的CuO粉末
B．将二氧化碳通过Na2O2粉末
C．铝与Fe2O3发生铝热反应
D．将锌粒投入Cu(NO3)2溶液中
解析：选B。氢气与灼热的CuO反应生成Cu和水，反应前固体为CuO，反应后固体为Cu，二者物质的量相同，固体质量减小，A项错误；二氧化碳与过氧化钠反应生成碳酸钠和氧气，反应前固体为过氧化钠，反应后固体为碳酸钠，二者物质的量相同，固体质量增加，B项正确；Al与Fe2O3反应生成Al2O3和Fe，反应前后固体质量不变，C项错误；等物质的量的Zn与Cu(NO3)2反应生成Zn(NO3)2和Cu，反应前固体为Zn，反应后固体为Cu，固体质量减小，D项错误。
7．氢化亚铜(CuH)是一难溶物质，用CuSO4溶液和另一种“反应物”在40～50 ℃时反应可生成它。CuH不稳定，易分解；CuH在氯气中能燃烧，跟盐酸反应能产生气体。下列有关推断中错误的是(　　)
A．这里的另一种“反应物”具有还原性
B．CuH可作氧化剂、还原剂
C．CuH＋Cl2===CuCl＋HCl(燃烧)
D．CuH＋HCl===CuCl＋H2↑(常温)
解析：选C。C项中Cl2具有强氧化性，产物应为CuCl2和HCl。
8．已知酸性条件下有如下反应：2Cu＋Cu2＋＋Cu。由于反应温度不同，用氢气还原氧化铜时，可能产生Cu或Cu2O，两者都是红色固体。一同学对某次用氢气还原氧化铜实验所得的红色固体产物做了验证，实验操作和实验现象记录如下：
加入试剂
稀硫酸
浓硫酸、加热
稀硝酸
浓硝酸
实验现象
红色固体和蓝色溶液
无色气体和蓝色溶液
无色气体和蓝色溶液
红棕色气体和蓝色溶液
由此推出本次氢气还原氧化铜实验的产物是(　　)
A．Cu　　　　　　　　　 B．Cu2O
C．一定有Cu，可能有Cu2O D．一定有Cu2O，可能有Cu
解析：选D。H2还原CuO生成红色固体，可能是Cu和Cu2O中的一种或两种，产物中加入稀H2SO4溶液变蓝并得到红色固体，证明产物中含Cu2O，在酸性条件下2Cu＋Cu2＋＋Cu，故不能证明产物中是否含有Cu。
9．(2018·安徽五校联考)某物质W由Cu、Al2O3、SiO2、Fe2O3中的一种或几种物质组成。进行如下实验：
4．7 g W
下列有关说法不正确的是(　　)
A．由步骤Ⅰ可知W中一定存在Fe2O3和Cu
B．由步骤Ⅱ可知4．7 g W中SiO2的质量为1．5 g
C．根据步骤Ⅰ、Ⅱ可以判断W中一定存在Fe2O3、Cu、SiO2
D．根据步骤Ⅰ、Ⅱ可以得出m(Fe2O3)∶m(Cu)＝1∶1
解析：选D。4．7 g W和过量盐酸反应生成蓝色溶液，说明溶液中有铜离子，但是金属Cu和盐酸不反应，所以W中一定含有氧化铁，氧化铁和盐酸反应生成的三价铁离子可以和金属铜反应。二氧化硅可以和氢氧化钠反应，2．46 g固体和氢氧化钠反应后，固体质量减少了1．5 g，所以减少的1．5 g固体为二氧化硅，一定涉及的反应有Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O，Cu＋2Fe3＋===2Fe2＋＋Cu2＋，SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O，又Cu与NaOH不反应，0．96 g固体中只含Cu，故W中一定存在Fe2O3、Cu、SiO2，A、B、C项正确；不能确定W中是否存在Al2O3，无法计算Fe2O3和Cu的质量比，D项错误。
二、非选择题
10．(2018·银川质检)黄铜矿(主要成分为CuFeS2，S为－2价)是工业炼铜的主要原料，现有一种天然黄铜矿(含SiO2)，为了测定该黄铜矿的纯度，设计了如下实验：

现称取研细的黄铜矿样品1．84 g，在空气存在下进行煅烧，发生如下反应：
3CuFeS2＋8O23Cu＋Fe3O4＋6SO2
实验后取d中溶液的置于锥形瓶中，用0．050 0 mol·L－1标准碘溶液进行滴定，消耗标准溶液20．00 mL。请回答下列问题：
(1)3CuFeS2＋8O23Cu＋Fe3O4＋6SO2中氧化产物是________________，当生成0．3 mol SO2气体时，转移电子________mol。
(2)将样品研细后再反应，其目的是__________________________________________
________________________________________________________________________；
装置c的作用是________________。
(3)用标准碘溶液滴定d中溶液的离子方程式是__________________________，滴定达终点时的现象是__________________________________________。
(4)上述反应结束后，仍需通一段时间的空气，其目的是
________________________________________________________________________。
(5)通过计算可知，该黄铜矿的纯度为________。
(6)若将原装置d中的试液换为Ba(OH)2溶液，测得黄铜矿纯度偏高，假设实验操作均正确，可能的原因主要是__________________________________________。
解析：(1)该反应中电子转移情况为
，则氧化产物为Fe3O4、SO2。该反应中转移38e－，则生成0．3 mol SO2气体时，转移1．9 mol电子。
(2)将样品研细后再反应，可以增大接触面积，使原料充分反应，加快反应速率。装置c中铜网的作用是除去反应后多余的氧气。
(3)用标准碘溶液滴定d中溶液，SO2和I2发生氧化还原反应，离子方程式为SO2＋I2＋2H2O===SO＋2I－＋4H＋。滴定达终点时，SO2消耗完，淀粉遇I2变蓝色，锥形瓶中的溶液由无色变为蓝色且半分钟内不退色。
(4)反应结束后，仍需通一段时间的空气，目的是使反应生成的SO2全部进入d装置中，以减少实验误差。
(5)根据关系式CuFeS2～2SO2～2I2，得n(CuFeS2)＝n(I2)＝×0．050 0 mol·L－1×20．00×10－3 L×10＝0．005 mol，故该黄铜矿的纯度为×100%＝50%。
(6)若将原装置d中的试液换为Ba(OH)2溶液，空气中的CO2与Ba(OH)2反应生成BaCO3沉淀或BaSO3被氧化成BaSO4，均会使所得沉淀质量偏大，实验结果偏高。
答案：(1)Fe3O4、SO2　1．9
(2)增大接触面积，使原料充分反应，加快反应速率　除去反应后多余的氧气
(3)SO2＋I2＋2H2O===SO＋2I－＋4H＋　锥形瓶中的溶液由无色变为蓝色且半分钟内不退色
(4)使反应生成的SO2全部进入d装置中，以减少实验误差
(5)50%
(6)空气中的CO2与Ba(OH)2反应生成BaCO3沉淀(或BaSO3被氧化成BaSO4)
11．(2018·北京高三模拟)CuCl是有机合成的重要催化剂，并用于颜料、防腐等工业。工业上由废铜料(含Fe、Al及其化合物、SiO2杂质)生产CuCl的工艺流程如下：


物质
开始沉淀时的pH
沉淀完全时的pH
Fe(OH)3
2．7
3．7
Cu(OH)2
5．6
6．7
Al(OH)3
3．8
4．7
已知：CuCl溶于NaCl的浓溶液可生成CuCl，CuCl的溶液用水稀释后可生成CuCl沉淀。
(1)煅烧的主要目的是__________________________________________。
(2)操作Ⅰ为调节溶液的pH，范围为________，加入的物质X可以是________。
A．CuO　　　　　　　　 B．Cu(OH)2
C．NaOH溶液 D．CaCO3
(3)滤渣Ⅱ的主要成分是________。
(4)往滤液Ⅱ中加入食盐并通入SO2可生成CuCl，请写出反应的离子方程式：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)铜在废铜料中主要以铜单质的形式存在，由整个流程图可知，CuCl需从溶液中提取，故煅烧的目的是将铜转化为溶于酸的氧化物。(2)调节溶液中的pH时，应保证使Fe3＋和Al3＋完全沉淀，而Cu2＋不能沉淀，故溶液的pH应为4．7≤pH<5．6，加入的物质能消耗H＋，但不能在含铜离子的溶液中引入新的杂质，再结合后面反应Ⅰ中需加入NaCl，符合要求的有ABC三项。(3)溶液的pH为4．7≤pH<5．6时，Fe3＋和Al3＋完全转化为相应的氢氧化物沉淀，故滤渣Ⅱ的主要成分为Fe(OH)3和Al(OH)3。(4)根据题给的反应物和生成物，再结合氧化还原反应的基本规律可写出反应的离子方程式：2H2O＋2Cu2＋＋SO2＋4Cl－===2CuCl＋SO＋4H＋。
答案：(1)使铜转化为可溶于酸的氧化物
(2)4．7≤pH<5．6　ABC
(3)Fe(OH)3和Al(OH)3
(4)2H2O＋2Cu2＋＋SO2＋4Cl－===2CuCl＋SO＋4H＋
12．将铜器久置，其表面会生成一层绿色固体，某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，得知该绿色物质是碱式碳酸铜。该小组同学利用如图装置进行实验，探究碱式碳酸铜的分解产物。
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A装置中加热后生成的黑色固体于试管中，加入稀盐酸，观察到黑色固体逐渐溶解，溶液变成蓝绿色。
③取少量上述蓝绿色溶液于试管中，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)加热后试管中剩余的黑色物质是________(填化学式)。
(2)写出该绿色物质受热分解的化学方程式：__________________________________
________________________________________________________________________。
(3)上述实验步骤③中反应的离子方程式为____________________________________
________________________________________________________________________。
(4)实验装置最后的干燥管的作用是__________________________________________。
(5)已知：
物质
开始沉淀时的pH
完全沉淀时的pH
Fe(OH)3
2．7
3．7
Fe(OH)2
7．0
9．0
Cu(OH)2
5．6
6．7
若提供的药品有Cl2、浓硫酸、NaOH溶液、CuO、Cu，试结合题给表格，简述除去步骤③CuCl2溶液中Fe2＋的实验步骤：________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：根据无水硫酸铜变蓝，可知反应中有水生成；根据澄清石灰水变浑浊，可知有CO2生成；根据黑色固体溶于稀盐酸，溶液变蓝绿色，插入铁丝后有红色物质析出，知黑色物质应是CuO。(1)加热后试管中剩余的黑色物质是CuO。(2)碱式碳酸铜受热分解的化学方程式为Cu2(OH)2CO32CuO＋H2O＋CO2↑。(3)上述实验步骤③中为铁置换出铜的反应，离子方程式为Cu2＋＋Fe===Cu＋Fe2＋。(4)该实验装置中最后的干燥管中装有碱石灰，目的是防止空气中的CO2进入广口瓶中，干扰实验。(5)根据表格中数据可知Fe2＋开始沉淀的pH为7．0，而Cu2＋完全沉淀的pH为6．7，所以当Fe2＋开始沉淀时Cu2＋已完全沉淀，要保证Cu2＋不被沉淀，只有把Fe2＋先氧化为Fe3＋，再调节溶液pH使Fe3＋生成沉淀。根据提供的氧化剂，只能选择Cl2，为了不引入杂质，选择CuO调节溶液的pH，注意沉淀后一定要过滤。
答案：(1)CuO
(2)Cu2(OH)2CO32CuO＋H2O＋CO2↑
(3)Cu2＋＋Fe===Cu＋Fe2＋
(4)防止空气中的CO2进入广口瓶，干扰实验
(5)向溶液中通入足量Cl2，再加入过量CuO，然后进行过滤