2019版高考化学一轮优化探究练习：第3章 第13讲　铜及其化合物　金属材料及金属矿物的开发利用 (含解析)

课时作业

1．(2017·泰安期末)明代《天工开物》记载“火法”冶炼锌：“炉甘石十斤，装载入一泥罐内，…然后逐层用煤炭饼垫盛，其底铺薪，发火煅红，…冷淀，毁罐取出，…，即倭铅也”(注：炉甘石的主要成分为碳酸锌，泥罐中掺有煤炭)。下列说法不正确的是(　　)

A．倭铅是指金属锌和铅的混合物

B．煤炭中起作用的主要成分是C

C．冶炼Zn的化学方程式：ZnCO3＋2CZn＋3CO↑

D．该冶炼锌的方法属于热还原法

答案：A

2．铜锌合金俗称黄铜，下列不易鉴别黄铜与真金的方法是(　　)

A．测密度　　　　　　 B．测熔点

C．灼烧  D．看外观

解析：黄铜和金的密度不可能相同，所以测密度可行，故A易鉴别；合金的熔点较低，真金的熔点高，所以测熔点可行，故B易鉴别；铜锌合金灼烧生成黑色的氧化物，而金性质稳定，颜色不变，可鉴别，故C可行；黄铜和金的颜色相同，故D不可行。

答案：D

3．下列有关金属的工业制法正确的是(　　)

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．制钠：用海水为原料制得精盐，再电解纯净的NaCl溶液

D．炼铜：用黄铜矿经电解精炼得到纯度为99.9%的铜

解析：钠与水反应，不能从溶液中置换出钛，A错；电解NaCl溶液得不到Na，C错；用粗铜电解精炼可得到纯度为99.9%的铜，而不是用黄铜矿，D错。

答案：B

4．下列是部分矿物资源的利用及产品流程，有关说法不正确的是(　　)

A．粗铜电解精炼时，粗铜做阳极

B．生产铝、铜、高纯硅及玻璃过程中都涉及氧化还原反应

C．黄铜矿冶炼铜时，副产物SO2可用于生产硫酸，FeO可用作冶炼铁的原料

D．粗硅制高纯硅时，提纯四氯化硅可用多次分馏的方法

解析：电解精炼铜时，粗铜做阳极，自身可以溶解，故A正确；制备单质时涉及化合价变化，是氧化还原反应，制玻璃的反应是SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑和SiO2＋CaCO3CaSiO3＋CO2↑，化合价未发生变化，均不属于氧化还原反应，故B错误；SO2可以转化成SO3，进而生成H2SO4；FeO与CO在高温下可生成Fe，故C正确；制备硅的过程中，利用沸点不同进行分馏，将SiCl4从杂质中提取出来，再与H2发生置换反应得到高纯硅，故D正确。

答案：B

5．Fe、Cu都是重要的金属元素。下列说法正确的是(　　)

A．两者的单质放置在空气中均只生成氧化物

B．两者的单质都能与稀硫酸反应产生氢气

C．常温条件下，两种金属都能溶解于浓硝酸中

D．制备FeCl3、CuCl2，均不能采用将其溶液直接蒸干的方法

解析：Cu放置在空气中可生成Cu2(OH)2CO3，A项错误；铜为不活泼金属，不能与稀硫酸反应生成氢气，B项错误；常温下，浓硝酸能够使铁钝化，C项错误；直接蒸干FeCl3、CuCl2溶液得到的固体分别是Fe(OH)3、Cu(OH)2，D项正确。

答案：D

6．下列有关CuSO4溶液的叙述正确的是(　　)

A．该溶液中Na＋、NH、NO、Mg2＋可以大量共存

B．通入CO2气体产生蓝色沉淀

C．与H2S反应的离子方程式：Cu2＋＋S2－===CuS↓

D．与过量浓氨水反应的离子方程式：Cu2＋＋2NH3·H2O ===Cu(OH)2↓＋2NH

解析：A项，CuSO4溶液显酸性，Na＋、NH、NO、Mg2＋可以大量共存，A项正确；B项，CO2与CuSO4溶液不发生反应，违背了强酸制弱酸的原理，B项错误；C项，H2S属于弱电解质，书写离子反应方程式时，要写化学式，C项错误；D项，CuSO4溶液与过量浓氨水反应生成四氨基合铜离子，D项错误。

答案：A

7．已知下列转化关系中，M、N均为单质，则M可能是(　　)

M＋N点燃,Q溶于水,Q溶液惰性电极电解,M＋N

A．Na  B．Al

C．Fe  D．Cu

解析：Na、Al、Fe均为活泼金属，电解相关溶液不能制取其单质；电解铜盐溶液可以生成铜单质，转化关系可能是Cu＋Cl2点燃,CuCl2溶于水,CuCl2溶液惰性电极电解,Cu＋Cl2。

答案：D

8．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(　　)

答案：D

9．(2017·海淀区期末)新制氢氧化铜存在平衡：Cu(OH)2＋2OH－Cu(OH)(深蓝色)。某同学进行下列实验：

下列说法不正确的是(　　)

A．①中出现蓝色沉淀

B．③中现象是Cu(OH)2＋2OH－Cu(OH)正向移动的结果

C．④中现象证明葡萄糖具有还原性

D．对比②和④可知Cu(OH)2氧化性强于Cu(OH)

解析：CuSO4溶液与NaOH溶液反应可生成蓝色沉淀Cu(OH)2，A正确。新制Cu(OH)2存在平衡：Cu(OH)2＋2OH－Cu(OH)，加入NaOH，氢氧根离子的浓度增大，平衡正向移动，B正确。③中加入葡萄糖溶液有砖红色的沉淀生成，说明葡萄糖中含有醛基，所以葡萄糖具有还原性，C正确。④中氧化葡萄糖的是Cu(OH)，而②中未生成砖红色沉淀，可知氧化性：Cu(OH)2<Cu(OH)，D错。

答案：D

10．部分氧化的铁铜合金样品(氧化产物为Fe2O3、CuO)共5.76 g，经如下处理：

下列说法正确的是(　　)

A．滤液A中的阳离子为Fe3＋、Fe2＋、H＋

B．样品中Fe元素的质量为2.24 g

C．样品中CuO的质量为4.0 g

D．V＝896

解析：根据题意，3.2 g滤渣一定是铜，而铜与Fe3＋不共存，则A项错误；最后的3.2 g固体为Fe2O3，其中Fe元素的质量为2.24 g，B正确；样品中Cu元素和O元素共5.76 g－2.24 g＝3.52 g，则C项错误；因2.24 g Fe元素已部分氧化，且Fe还与Fe3＋、Cu2＋发生反应，故生成的氢气的体积应小于896 mL，D错误。

答案：B

11．(2017·西城区期末节选)CuSO4用途广泛，以Cu为原料制CuSO4有多种方法。

(1)实验室可用Cu与浓硫酸反应制CuSO4。

①Cu与浓硫酸反应的化学方程式是

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

②该方法制CuSO4存在的不足是

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________(写

出任意一条)。

(2)实验小组采取如下方法制CuSO4。

实验表明，Fe3＋能加快生成CuSO4的反应速率，加快原理可表述为

ⅰ.2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋

ⅱ.……

ⅱ的离子方程式是

________________________________________________________________________。

解析：(1)①Cu与浓硫酸反应的化学方程式为Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O；②该方法反应产生SO2，对环境有污染，浓硫酸浓度减小后，反应停止，浓硫酸利用率不高。(2)生成的Fe2＋被氧气氧化，4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O。

答案：(1)①Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O　②反应产生SO2，对环境有污染或氧化剂浓硫酸利用率不高(其他合理答案确均可)

(2)4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O

12．孔雀石的主要成分为Cu2(OH)2CO3。某同学设计的从孔雀石中冶炼铜的方案如下(假设孔雀石中杂质不溶于水和稀硫酸)：

(1)反应①能观察到的现象是

________________________________________________________________________，

有关反应的化学方程式为

________________________________________________________________________。

(2)反应②加入的金属可能是________，有关反应的离子方程式为

________________________________________________________________________。

解析：孔雀石中加入稀硫酸可看到孔雀石逐渐溶解，溶液由无色变为蓝色，且有气泡产生；反应的化学方程式为Cu2(OH)2CO3＋2H2SO4===2CuSO4＋CO2↑＋3H2O。经过滤除去难溶于水和稀硫酸的杂质，则滤液中主要含有CuSO4，加入的金属粉末能将Cu2＋从溶液中置换出来即可，故金属可能是Fe或Zn等。

答案：(1)固体逐渐消失，溶液由无色变成蓝色，有气泡产生　Cu2(OH)2CO3＋2H2SO4===2CuSO4＋CO2↑＋3H2O

(2)铁(答案合理即可)　Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu

13．某课外研究小组用含有较多杂质的铜粉，通过不同的化学反应精制CuO，其设计的实验过程为

(1)杂铜经灼烧后得到的产物是氧化铜及少量铜的混合物，灼烧后含有少量铜的可能原因是________(填字母序号)。

a．灼烧过程中部分氧化铜被还原

b．灼烧不充分铜未被完全氧化

c．氧化铜在加热过程中分解生成铜

d．该条件下铜无法被氧气氧化

(2)由粗制氧化铜通过两种途径制取纯净CuO，与途径Ⅰ相比，途径Ⅱ有明显的两个优点是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

解析：(1)杂铜灼烧得到的产物中仍会有少量Cu的原因是铜未完全氧化及生成的CuO又被还原成Cu。

(2)粗制氧化铜中含有铜，按途径Ⅰ制CuSO4时发生反应：Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O。

按途径Ⅱ制CuSO4时发生反应：2Cu＋O2＋2H2SO4(稀)2CuSO4＋2H2O。

对比两反应可知制取相同量的CuSO4途径Ⅰ消耗H2SO4多，且产生污染环境的SO2气体。

答案：(1)ab　(2)耗酸少；无污染性气体SO2产生

14．粉末状试样A是由等物质的量的MgO和Fe2O3组成的混合物。进行如下实验：

①取适量A进行铝热反应，产物中有单质B生成；

②另取20 g A全部溶于0.15 L 6.0 mol/L盐酸中，得溶液C；③将①中得到的单质B和溶液C反应，放出1.12 L(标准状况)气体，同时生成溶液D，还残留有固体物质B；④用KSCN溶液检验时，溶液D不变色。

请填空：

(1)①中引发铝热反应的实验操作是

________________________________________________________________________，

产物中的单质B是________。

(2)②中所发生的各反应的化学方程式是

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

(3)③中所发生的各反应的离子方程式是

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

答案：(1)加少量KClO3，插上镁条并将其点燃　Fe

(2)Fe2O3＋6HCl===2FeCl3＋3H2O、

MgO＋2HCl===MgCl2＋H2O

(3)Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑、Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋

15．(2017·潍坊期末)铜及其化合物在工农业生产及日常生活中应用非常广泛。

(1)氯化亚铜(CuCl)广泛应用于化工、印染、电镀等行业。CuCl难溶于乙醇和水，在潮湿空气中易氧化。以海绵铜(主要成分是Cu和少量CuO)为原料，采用硝酸铵氧化分解技术生产CuCl的工艺过程如下：

①步骤Ⅰ中发生主要反应的离子方程式为

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________，溶

解温度应控制在

60～70 ℃的原因是

________________________________________________________________________。

②写出步骤Ⅲ中主要反应的离子方程式：

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

③步骤Ⅵ中醇洗滤渣的目的是

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

(2)碘化亚铜(CuI)是一种不溶于水，能溶于盐酸、碘化钾溶液的白色固体。

①向碘化钾溶液中滴加适量硫酸铜溶液，就能得到碘化亚铜。该反应中氧化产物与还原产物的物质的量之比为________。

②为除去稀盐酸中少量CuCl2杂质，可往溶液中加入过量的M试剂后进行过滤操作，再通入适量的Cl2后进行N操作。试剂M和操作N的组合正确的是________(填序号)。

解析：酸性条件下硝酸根离子具有氧化性，可氧化海绵铜(主要成分是Cu和少量CuO)生成CuSO4，过滤后在滤液中加入(NH4)2SO3发生氧化还原反应生成CuCl,2Cu2＋＋SO＋2Cl－＋H2O===2CuCl↓＋SO＋2H＋，得到的CuCl经水洗后再用乙醇洗涤，烘干得到氯化亚铜。(1)由于酸性条件下硝酸根离子具有氧化性，可氧化Cu生成Cu2＋、NO和H2O，结合原子守恒和电子守恒配平书写离子方程式为3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O，溶解温度应控制在60～70 ℃，原因是温度低溶解速度慢，温度过高铵盐分解。②Cu2＋与(NH4)2SO3发生氧化还原反应生成CuCl，结合原子守恒和电子守恒配平书写离子方程式为2Cu2＋＋SO＋2Cl－＋H2O===2CuCl↓＋SO＋2H＋。③步骤Ⅵ为醇洗，因乙醇沸点低，易挥发，用乙醇洗涤，可快速除去固体表面的水分。(2)①反应中KI中I元素的化合价由－1价升高到0价，生成单质碘，失去2e－，CuSO4中Cu元素的化合价由＋2价降低为＋1价，得到e－，根据得失电子数目相等可知CuSO4前的系数为2，CuI前的系数为2，则氧化产物(I2)与还原产物(CuI)的物质的量之比为1∶2。②a.杂质CuCl2与碘化钾溶液反应生成CuI沉淀、碘单质和氯化钾，氯化钾是新杂质，故a错误；b.杂质CuCl2与HI溶液反应生成CuI沉淀、碘单质和盐酸，先过滤，后萃取分液，可得盐酸，故b错误；c.杂质CuCl2与氢气不反应，故c错误；d.杂质CuCl2与H2S溶液，生成CuS沉淀和HCl，过滤即可除去，故d正确。

答案：(1)①3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O　温度过低溶解速度慢，温度过高硝酸铵分解

②2Cu2＋＋SO＋2Cl－＋H2O===2CuCl↓＋SO＋2H＋　③醇洗有利加快除去CuCl表面水分

(2)①1∶2　②d