第15講銅、金屬材料和金屬的冶煉(說明:選擇題每小題3分)層次1基礎性1.(2025·重慶梁平區期初調研)我國古代文化燦爛輝煌,下列古代工藝品中主要成分屬于合金的是()A.元朝青花瓷B.唐三彩文官俑C.越王勾踐青銅劍D.人面魚紋彩陶盆2.下表中金屬的冶煉原理與方法錯誤的是()選項冶煉原理方法A2HgO2Hg+O2↑熱分解法B2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑電解法C2NaCl(溶液)2Na+Cl2↑電解法DFe2O3+3CO2Fe+3CO2熱還原法3.(2025·陜西咸陽期初聯考)工業上獲得金屬材料的方法多種多樣,獲取金屬單質的方法如圖所示,下列有關說法正確的是()A.利用鋁土礦制Al比回收鋁質飲料罐制Al耗能要小得多B.通過熱還原法可從赤鐵礦中得到生鐵,制取金屬鎂也可用此法C.由Cu2S獲取粗銅時,通入過量氧氣有利于提高產量D.黃銅礦冶煉銅時,副產物SO2可用于生產硫酸,FeO可用作冶煉鐵的原料4.(2024·浙江名校協作體聯考)不同的金屬在冶煉方法上也有所不同,下列說法正確的是()A.釩、鉻、錳、鐵等難熔金屬通常采用鋁熱法煉制B.鋁及其合金是電氣、工業、家庭廣泛使用的材料,是因為鋁的冶煉方法比較簡單C.由于鈉、鎂、鋁等金屬化學性質太活潑,人們通常采用電解熔融狀態下的氯化物的方式來獲取它們的單質D.煉鐵時加入的焦炭除了提供熱量外,還用來制造還原劑一氧化碳5.(2024·河北衡水名校聯考)向銅屑、稀鹽酸和鐵鹽的混合溶液中持續通入空氣可制備氯化銅。其反應過程如圖所示。下列說法不正確的是()A.Fe3+對該反應有催化作用B.該過程中的Fe3+可由Fe(NO3)3提供C.可用K3[Fe(CN)6]溶液區分Fe2+與Fe3+D.制備CuCl2的總反應為2Cu+O2+4HCl2CuCl2+2H2O6.某同學利用下列實驗探究金屬鋁與銅鹽溶液的反應:下列說法正確的是()A.由實驗1可以得出結論:金屬鋁的活潑性弱于金屬銅B.實驗2中生成紅色物質的離子方程式為Al+Cu2+Al3++CuC.溶液中陰離子種類不同是導致實驗1、2出現不同現象的原因D.由上述實驗可推知:用砂紙打磨后的鋁片分別與H+濃度均為0.2mol·L-1的鹽酸和硫酸溶液反應,后者更劇烈層次2綜合性7.(2024·河北邯鄲三模)輕質碳酸鎂[MgCO3·Mg(OH)2·3H2O]是廣泛應用于橡膠、塑料、食品和醫藥工業的化工產品,以鹵塊(主要成分為MgCl2,含Fe2+、Fe3+等雜質離子)為原料制備輕質碳酸鎂的工藝流程如圖。下列說法錯誤的是()A.在實驗室進行①操作所用的儀器為玻璃棒、燒杯B.“氧化”工序中發生反應的離子方程式為2Fe2++H2O2+2H+2Fe3++2H2OC.②和③工序名稱均為“過濾”D.“沉鎂”工序控制合適的溫度,產生的氣體X主要為NH3和CO28.(2025·湖南邵陽三校聯考)鈦(Ti)和鈦合金被廣泛應用于火箭、導彈、航天飛機等領域。工業上以鈦鐵礦(FeTiO3,其中Ti為+4價)為主要原料制備金屬鈦的工藝流程如圖所示:鈦鐵礦硫酸氧鈦鈦酸H2TiO3TiO2TiCl4Ti已知:TiCl4的熔點-25℃,沸點136.4℃。下列說法錯誤的是()A.步驟①的反應過程元素的化合價沒有發生變化B.步驟③的操作名稱是加熱或高溫煅燒C.步驟④的反應方程式:TiO2+2C+2Cl2TiCl4+2COD.由TiCl4制備Ti的過程中,可以加入氮氣做保護氣體9.NiS具有熱脹冷縮的特性,可摻雜在精密測量儀器中,以抵消儀器的熱脹冷縮。已知NiS在有水存在時能被氧氣氧化成Ni(OH)S,實驗室模擬工業制備NiS,下列說法錯誤的是()A.甲裝置反應生成的N2,可用于排除乙、丙、丁裝置中的空氣B.乙裝置利用強酸制弱酸原理制得H2S氣體C.丙裝置滴加稀硫酸的目的是抑制Ni2+水解產生Ni(OH)2,以提高NiS的純度D.在丙裝置前后各接一個丁裝置,分別用于干燥和尾氣吸收10.(2024·安徽宣城二模)稀土永磁材料——高性能釹鐵硼合金為新能源汽車提供核心原材料。從制釹鐵硼的廢料中提取氧化釹(Nd2O3)的工藝流程如圖1所示,草酸釹晶體的熱重曲線如圖2所示。圖1圖2已知:ⅰ.Nd與酸反應生成Nd3+,草酸釹晶體[Nd2(C2O4)3·10H2O]的摩爾質量是732g·mol-1;ⅱ.0.1mol·L-1Fe2+生成Fe(OH)2,開始沉淀時pH=6.3,完全沉淀時pH=8.30.1mol·L-1Fe3+生成Fe(OH)3,開始沉淀時pH=1.5,完全沉淀時pH=2.8。下列說法不正確的是()A.氣體1的主要成分是H2,濾渣1是硼和其他不溶性雜質B.“氧化”時會發生反應:2Fe2++H2O2+4H2O2Fe(OH)3↓+4H+C.若“調pH=4”與“氧化”順序顛倒,H2O2的利用率無影響D.由圖2可知,500℃時剩余固體的主要成分是Nd2O2CO311.(2024·吉林長春二模)以輝銻礦(主要成分為Sb2S3,含少量As2S3、CuO、SiO2等)為原料制備金屬銻的工藝流程如圖所示。下列說法錯誤的是()已知:浸出液中除含過量鹽酸和SbCl5之外,還含有SbCl3、AsCl3、CuCl2等。A.“還原”過程加適量Sb目的是將SbCl5還原為SbCl3B.“除銅”時,不宜加過多的Na2S,是為了防止生成Sb2S3或產生有毒物質C.“除砷”時有H3PO3生成:2AsCl3+3NaH2PO2+3H2O2As↓+3H3PO3+3NaCl+3HClD.“電解”時,被氧化的Sb元素與被還原的Sb元素的質量之比為2∶3層次3創新性12.(16分)銅及其化合物在工農業生產領域有著重要的用途,氯化銅、氯化亞銅經常用作催化劑。其中CuCl廣泛應用于化工和印染等行業。【查閱資料】ⅰ.氯化銅:從水溶液中結晶時,在15℃以下得到四水合物,在15~25.7℃得到三水合物,在26~42℃得到二水合物,在42℃以上得到一水合物,在100℃得到無水合物。(1)實驗室用如圖所示的實驗儀器及藥品制備純凈、干燥的氯氣并與銅反應(鐵架臺、鐵夾略)制備氯化銅。①按氣流方向連接各儀器接口的順序是a→→、→、→、→。

②本套裝置有兩個儀器需要加熱,加熱的順序為先后。

(2)印刷電路板是由高分子材料和銅箔復合而成,刻制印刷電路板時,要用FeCl3溶液作為“腐蝕液”,寫出該反應的化學方程式:。

(3)現欲從(2)所得溶液獲得純凈的CuCl2·2H2O,進行如下操作:①首先向溶液中加入H2O2溶液,然后加試劑X用于調節pH,過濾,除去雜質,X可選用下列試劑中的(填字母)。

a.NaOH b.NH3·H2Oc.CuO d.CuSO4②要獲得純凈CuCl2·2H2O晶體的操作步驟:向①所得濾液中加少量鹽酸,蒸發濃縮、、、洗滌、干燥。

(4)用CuCl2·2H2O為原料制備CuCl時,發現產物中含有少量的CuCl2或CuO雜質,若雜質是CuCl2,則產生的原因是。

第15講銅、金屬材料和金屬的冶煉1.C2.C解析:Hg是不活潑的金屬,制取原理反應為2HgO2Hg+O2↑,是熱分解法,A正確;Al是活潑金屬,通常采用電解的方法冶煉,為降低Al2O3熔化時的溫度,要加入助熔劑冰晶石,B正確;制取活潑金屬Na要采用電解熔融NaCl的方法:2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑,C錯誤;在工業上通常是采用還原劑CO在高溫下還原Fe2O3等含鐵化合物的方法冶煉Fe,反應原理為Fe2O3+3CO2Fe+3CO2,D正確。3.D解析:鋁土礦制鋁要消耗電能,則用鋁土礦制Al比回收鋁質飲料罐制Al耗能要大得多,A錯誤;鎂為活潑金屬,需要使用電解法制取,B錯誤;由硫化亞銅獲取粗銅時,通入過量氧氣,過量的氧氣高溫下會將反應生成的銅氧化為氧化銅,降低銅的產量,C錯誤;黃銅礦冶煉銅時,副產物二氧化硫是制備硫酸的原料,可以用于生產硫酸,氧化亞鐵是煉鐵的原料,可以用于煉鐵,D正確。4.D解析:通常用CO還原法煉制鐵,A錯誤;因為Al有良好的性能,才被廣泛使用,B錯誤;氯化鋁是共價化合物,熔融時不導電,工業上用電解熔融氧化鋁的方法制取鋁,C錯誤;高爐煉鐵中焦炭的作用為與氧氣反應產生熱量和制造還原劑一氧化碳,D正確。5.B解析:依據題圖可知,Cu與Fe3+反應生成Fe2+和Cu2+,Fe2+與O2、H+反應生成Fe3+和H2O,則Fe3+作催化劑,A正確;Fe(NO3)3溶液中的NO3-在酸性環境下能夠氧化Cu,本身被還原為NO,NO會引起空氣污染,B錯誤;K3[Fe(CN)6]溶液遇到Fe2+反應生成藍色沉淀,故可以用K3[Fe(CN)6]溶液區分Fe3+與Fe2+,C正確;依據題圖可知,Cu與Fe3+反應生成Fe2+和Cu2+,Fe2+與O2、H+反應生成Fe3+和H2O,將兩步反應合并可得2Cu+O2+4HCl2CuCl2+2H2O,D6.C解析:Al比Cu活潑,A錯誤;B項中離子方程式不符合電荷守恒規律,B錯誤;比較實驗1、實驗2可知二者的不同之處為二者中陰離子分別為SO42-、Cl-,故二者現象不同是由于二者所含陰離子種類不同,C正確;由C項可知SO42-能使反應速率變慢7.D解析:①操作需用鹽酸溶解鹵塊,所用儀器為玻璃棒、燒杯,A正確;“氧化”目的是將Fe2+氧化為Fe3+,再通過調節pH除去,離子方程式為2Fe2++H2O2+2H+2Fe3++2H2O,B正確;②和③操作都得到液體和固體,均為過濾,C正確;“沉鎂”工序中Mg2+、HCO3-轉化為MgCO3·Mg(OH)2·3H2O[2Mg2++4HCO3-+2H2OMgCO3·Mg(OH)2·3H2O↓+3CO2↑],溫度過高NH4HCO3分解才可能產生NH38.D解析:由題干流程圖可知,以鈦鐵礦(FeTiO3,其中Ti為+4價)為主要原料加入硫酸,生成硫酸氧鈦TiOSO4:FeTiO3+2H2SO4FeSO4+TiOSO4+2H2O,然后TiOSO4發生水解生成鈦酸H2TiO3,H2TiO3加熱或灼燒生成TiO2,TiO2和C、Cl2混合加熱發生反應:TiO2+2C+2Cl2TiCl4+2CO,最后用Mg還原TiCl4得到Ti。步驟①的反應為FeTiO3+2H2SO4FeSO4+TiOSO4+2H2O,該過程中元素的化合價沒有發生變化,A正確;步驟③的操作名稱是加熱或高溫煅燒,B正確;步驟④的反應方程式為TiO2+2C+2Cl2TiCl4+2CO,C正確;由于N2能與Mg發生反應生成Mg3N2,故由TiCl4制備Ti的過程中,可以加入氬氣做保護氣體,不能用N2做保護氣體,D錯誤。9.D解析:由于NiS在有水存在時能被氧氣氧化成Ni(OH)S,可利用甲裝置反應生成的N2排除體系的空氣,A正確;乙裝置利用強酸制弱酸原理制得H2S氣體,B正確;丙裝置滴加稀硫酸的目的是抑制Ni2+水解產生Ni(OH)2,以提高NiS的純度,C正確;氣體在進入丙裝置前不需要干燥,D錯誤。10.C解析:Fe與鹽酸反應生成氣體為氫氣,硼不與酸反應,則氣體1的主要成分是H2,濾渣1是硼和其他不溶性雜質,A正確;加入H2O2的目的是將Fe2+氧化為Fe3+,pH=4時Fe3+已經完全沉淀,則反應方程式為2Fe2++H2O2+4H2O2Fe(OH)3↓+4H+,B正確;若“調pH=4”與“氧化”順序顛倒,即先氧化此時溶液顯酸性,反應為2Fe2++H2O2+2H+2Fe3++2H2O,此時生成Fe3+并未完全沉淀,且Fe3+能夠催化H2O2的分解,從而減小了H2O2的利用率,C錯誤;設質量為100g,含結晶水為100g×180732≈24.6g,則110℃時完全失去結晶水,然后Nd2(C2O4)3在氧氣中加熱導致固體質量減少,此時剩余固體的摩爾質量為732g·mol-1×51.9%≈379.91g·mol-1,Nd2O2CO3的摩爾質量為380g·mol-1,則500℃時剩余固體的主要成分是Nd2O2CO3,D正確。11.D解析:浸出液中含有SbCl5,加適量Sb兩者反應生成SbCl3且不引入新雜質,目的是更好地循環利用Sb元素,A正確;過多的Na2S會和SbCl3反應生成Sb2S3,導致Sb元素流失,Na2S具有還原性也可能會和AsCl3反應生成有毒的As單質,故“除銅”時,不宜加過多的Na2S,但必須過量以保證除銅完全,B正確;“除砷”時AsCl3和加