2011届高三化学一轮复习精品练习 第四节 用途广泛的金属材料及金属的活动顺序 （含答案）

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2011届高三化学一轮复习精品练习
第四节 用途广泛的金属材料及金属的活动顺序
一、选择题（包括8小题。1~6小题只有一个选项符合题意，7~8小题有两个选项符合题意。）
1.（2009年启东模拟）下列说法中不正确的是（ ）
A.人类历史上使用最早的合金是青铜
B.司母戊鼎是我国目前已发现的最重的青铜器
C.目前世界上使用量最大的合金是铝合金
D.目前世界上用途最广的合金是钢
2.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、铜、钛
C.铜、铁、钛、铝
D.铁、铜、铝、钛
3.金属材料在日常生活以及生产中有着广泛的运用。下列关于金属的一些说法不正确的是（ ）
A.合金的性质与其成分金属的性质不完全相同
B.工业上金属Mg、Al都是用电解熔融的氯化物制得的
C.金属冶炼的本质是金属阳离子得到电子变成金属原子
D.越活泼的金属越难冶炼
4.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作了验证，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 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
5.CuS和Cu2S都能溶于硝酸，它们高温灼烧的产物相同，以下鉴别CuS和Cu2S两种黑色粉末的方法合理的是（ ）
A.将两种样品分别溶于硝酸，通过所产生的气体区别
B.将两种样品分别溶于硝酸，通过溶液的颜色区别
C.取两种同质量的样品分别高温灼烧，通过残留固体的质量区别
D.取两种同质量的样品分别高温灼烧，通过残留固体的颜色区别
6.现有CuO和Fe2O3组成的混合物a g，向其中加入2 mol·-1L的硫酸溶液50 mL，恰好完全反应。若将a g该混合物在足量H2中加热，使其充分反应，冷却后剩余固体质量为（ ）
A.1.6 a g
B.(a-1.6) g
C.(a-3.2) g
D.1.6 g
7.下列叙述正确的是（ ）
A.碳纤维增强复合材料可用于人体组织中韧带的制作
B.氮化硅陶瓷是新型无机非金属材料
C.银、铜、铁都是有色金属材料
D.碳化硅陶瓷具有压电效应
8.（2009年豫南模拟）在CuO和Fe粉的混合物中，加入一定量的稀硫酸，并微热，当反应停止后，滤出不溶物，并向滤液中插入一枚铁钉，发现铁钉并无任何变化，根据上述现象，确定下面结论正确的是（ ）
A.不溶物一定是Cu
B.不溶物一定含铜，但不一定含铁
C.不溶物一定是Fe
D.溶液中一定含有Fe2+，一定不含Cu2+
二、非选择题
9.（2009年广东卷）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·-1L硫酸、2 mol·-1L硝酸、2 mol·-1L NaOH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。
（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 实验操作 预期现象与结论
①
②
③
④
10.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____________。
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：____________
____________ 。
（3）有同学指出，由CuSO4溶液到生成CuO少了一个环节，即应先生成Cu(OH)2沉淀，过滤洗涤后再加热分解Cu(OH)2得CuO。以下说法不可能成为减少该环节的理由的是____________。
A.CuO比Cu(OH)2颗粒粗大，更易于过滤从溶液中分离
B.Cu(OH)2分解温度较低，加热其浊液即可使其分解
C.干态下分解Cu(OH)2，温度难以控制，可能因温度过高导致CuO进一步分解生成Cu2O
D.过滤分离出的CuO不需洗涤就已非常纯净
11.试设计一个方案，在用廉价的原料和每种原料只用一次的条件下，分三步从含有Fe3+、Cu2+、Cl-和NO3-的废液中，把Fe3+转化为绿矾回收；把Cu2+转化为Cu回收。
各步反应加入的原料依次是____________ 。
各步反应的离子方程式是：
（1）____________ ；
（2）____________ ；
（3）____________ 。
12.（2009年衡水模拟）为了探究铜与浓硫酸的反应，某研究性学习小组做了如下实验：
①在放有铜片的圆底烧瓶中加入10 mL浓硫酸，加热煮沸10 min（如上图所示）后，所得固体分离除去未反应的铜片，再经水洗仍有大量黑色不溶物。
②取少量不溶物，向其中加入几滴浓硝酸，产生大量红棕色气体。
③取少量不溶物，向其中加5 mL酒精，充分振荡后，静置、过滤，把滤液移入盛有水的小试管中，振荡，出现浑浊。
④取少量不溶物，向其中加入3 mL氨水，振荡，溶液呈无色，在空气中静置，溶液变为深蓝色。
⑤取少量不溶物，向其中加入浓盐酸并加热，沉淀几乎全部溶解。
为了解释上述现象，学习小组通过查阅资料了解到：
a.铜与浓硫酸反应的不溶性副产物可能有：CuS、Cu2S、Cu2O、S等物质；b.CuS和Cu2S都能溶于热的浓盐酸；c.Cu2O能溶于氨水生成无色的［Cu(NH3)2］+，［Cu(NH3)2］+在氨水中被空气中的氧气氧化成深蓝色的［Cu(NH3)4］2+。
回答下列问题：
（1）第②步操作要注意的问题是____________ ；对比①②两步操作中的现象，你能得到的结论是____________ 。
（2）第③步操作中出现的沉淀是____________ ，请解释出现这一现象的原因____________ 。
（3）写出④步涉及的离子方程式____________ 。
（4）综合分析铜与浓硫酸的反应，生成的不溶物是____________。
参考答案：
1.解析：A、B两项均符合史实，目前世界上使用量最大的合金是钢而不是铝合金，故C项不正确。
答案：C
2.解析：活泼性越强的金属在自然界中易以化合态存在，且因金属离子得电子能力较弱，生产和使用的时间往往就偏晚。Cu、Hg、Ag、Au、Sn、Pb等金属都是最早使用的几种金属，它们有的只以化合态存在，有的熔点很低易冶炼。在春秋晚期我们就会炼铁，战国晚期就会炼钢。铝在自然界中只以化合态存在，且工业上是通过电解氧化铝获得的，只在近代发明电以后才实现的。钛合金尽管有耐腐蚀、熔点高等优良的性能，但最大的缺点是提炼比较困难，因为钛在高温下可以与氧、碳、氮及其他许多元素化合，故钛使用时间最晚。
答案：A
3.解析：合金的性质与其成分金属有较大差异，尤其表现在物理性质上，故A项正确；AlCl3为共价化合物，其熔融状态不导电，不能通过电解AlCl3制铝，故B项不正确；在金属矿石中，金属均以阳离子形式存在，冶炼的过程，即为金属被还原的过程，故C项正确；金属越活泼越不容易使其还原为单质，故D项正确。
答案：B
4.解析：此题是通过实验现象推测反应的本质。H2还原CuO生成红色固体，可能是Cu和Cu2O中的一种或两种，加入稀H2SO4溶液变蓝和得到红色固体，证明原固体中含Cu2O，而Cu不能证明其有无。
答案：D
5.解析：由于二者溶于硝酸和加热灼烧的产物是相同的，故无法通过这些变化定性区别，但产物的量是不同的。
答案：C
6.解析：n(H2SO42-)=2 mol·L-1×0.05 L=0.1 mol CuO与Fe2O3与0.1 mol H2SO4恰好完全反应生成CuSO4和Fe2(SO4)3，反应前后铜元素和铁元素的化合价没有发生变化，即金属氧化物中氧元素的物质的量与SO4的物质的量相等。 则a g该混合物用足量H2还原后得到Cu、Fe的质量为a g-0.1 mol×16 g·mol-1=(a-1.6) g。
答案：B
7.解析：B项中氮化硅陶瓷是新型无机非金属材料，故该项正确；铁为黑色金属，故C项错误；压电陶瓷以BaTiO3和PbTiO3为主要成分，故D项错误。
答案：AB
8.解析：由题意知滤液中一定没有Cu2+和H+，所以不溶物中一定有Cu，可能有Fe，溶液中一定有Fe2+，一定无Cu2+。
答案：BD
9.解析：在生产和科学研究中，常常需要对一些物质的成分进行检验，本题在设计实验时，要充分考虑到Al、Fe、Cu三种金属在性质上的差异，从而达到探究实验的目的。
①2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑,而Fe、Cu与碱液不反应；
②Fe+H2SO42-=FeSO42-+H2↑,而Cu与稀硫酸不反应；
③加入稀硝酸后，溶液中的Fe2+会被硝酸氧化为Fe3+，Fe3+可用SCN-进行检验；
④3Cu+8H++2NO-3=3Cu2++2NO↑+4H2O，
Cu2++2OH-=Cu(OH)2↓(蓝色)
通过分析上述反应过程的现象，完成对样品成分的确定。
答案：（1)Cu Fe（答案的顺序可交换)
（3)
编号 实验操作 预期现象与结论
① 用药匙取少许样品，加入试管A中，再用滴管取过量NaOH溶液并滴加到试管A中，充分反应后，静置，弃去上层清液，剩余固体备用 样品部分溶解，并有气体放出则含有Al
② 往试管A的剩余固体中加过量稀硫酸，充分反应后，静置；取上层清液于试管B中，剩余固体备用 固体部分溶解，并有气体放出，溶液呈浅绿色，可能含铁
③ 往试管B中加入少许稀硝酸，再滴加KSCN溶液 溶液先变成黄色，加KSCN后显血红色，结合②可知，一定含铁
④ 往②剩余固体中加入稀硝酸，再滴加NaOH溶液 固体溶解，有无色刺激性气体产生并很快变成红棕色，溶液显蓝色，加NaOH溶液后有蓝色沉淀产生，一定含铜
10.解析：（1)灼烧后含有少量铜，其原因可能是灼烧不充分，铜未被完全氧化，也可能是灼烧过程中部分氧化铜被还原。
（2)根据途径Ⅰ的反应方程式Cu+2H2SO4(浓) CuSO4+SO2↑+2H2O和途径Ⅱ的反应方程式2Cu+O2+2H2SO42CuSO4+2H2O，可以看出途径Ⅱ的优点是：①产生等量的CuSO4，比途径Ⅰ消耗硫酸小；②途径Ⅱ不产生污染大气的气体（SO2)。
（3)显然过滤得到的不溶物不经洗涤是不会纯净的，故D项一定不会成为本问题理由的。
答案：（1)a、b
（2)耗酸少；无污染性气体（SO2)产生
（3)D
11.解析：这是一个将化学基础知识运用到实际生产中的问题，设计实施方案应用廉价的原料，简单易行。依据题意应分三步实施。把Fe3+转化为绿矾回收，Cu2+→Cu，完成此步可选用铁原料：2Fe3++Fe=3Fe2+、Fe+Cu2+=Cu+Fe2+。加铁前必须将Fe3+、Cu2+与Cl-、NO-3分离，可加碱使Fe3+→Fe(OH)3↓,Cu2+→Cu(OH)2↓，廉价的碱为Ca(OH)2，过滤后Fe(OH)3、Cu(OH)2只需转为盐溶液才能进行下一步反应，此方案实施只能用稀硫酸： Fe(OH)3+3H2SO4=Fe2(SO42-)3+6H2O,Cu(OH)2+H2SO4=CuSO4+2H2O。
答案：Ca(OH)2溶液、稀H2SO4、铁
（1)Fe3++3OH-=Fe(OH)3↓ Cu2++2OH-=Cu(OH)2↓
（2)Fe(OH)3+3H+=Fe3++3H2O Cu(OH)2+2H+=Cu2++2H2O
（3)2Fe3++Fe=3Fe2+Fe+Cu2+=Fe2++Cu
12.解析：（1)大量红棕色污染性气体需要妥善处理。
（2)硫在酒精中微溶，在酒精与H2O的混合溶液中溶解度更小，所以把硫的酒精饱和溶液加入水中会出现浑浊。
（3)④说明不溶物中有Cu2O。
（4)综上分析，黑色不溶物的成分为：Cu2O、S和CuS、Cu2S中的一种或两种
答案：（1)必须在密闭系统中（或在通风橱中)进行，防止污染空气（或防止中毒)黑色沉淀中有还原性物质，浓硝酸的氧化性强于浓硫酸
（2)硫（或S)硫微溶于酒精但不溶于水，将硫的酒精溶液倒入水中，即可析出固体硫
（3)Cu2O+4NH3·H2O=2［Cu(NH3)2］++2OH-+3H2O,
4［Cu(NH3)2］++8NH3·H2O+O2=4［Cu(NH3)4］2++4OH-+6H2O
（4)Cu2O、S以及CuS和Cu2S中的一种或两种
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