第11講銅及其化合物金屬材料1．“東方之冠”的主體結(jié)構(gòu)是用國產(chǎn)Q460鋼制成的。下列有關(guān)Q460鋼的說法可能不正確的是()A．硬度比純鐵大B．性能優(yōu)于普通鋼C．熔點比純鐵高D．屬于合金[導(dǎo)學(xué)號32390129]解析：選C。合金的硬度比其組分金屬的大，熔點比其組分金屬的低，故選C。2．下列關(guān)于金屬的冶煉方法敘述不正確的是()金屬存在形式冶煉方法A金游離態(tài)金子比沙子密度大，利用水洗法直接分離B銀化合態(tài)銀的金屬性弱，用加熱Ag2O的方法冶煉C鐵化合態(tài)鋁的金屬性比鐵強(qiáng)，可用鋁熱法煉鐵D鈉化合態(tài)鈉的金屬性強(qiáng)，一般還原劑很難將其還原出來，所以用電解飽和NaCl溶液的方法冶煉[導(dǎo)學(xué)號32390130]解析：選D。鈉一般是由電解熔融NaCl的方法來制取，而電解飽和食鹽水得到的是NaOH、H2和Cl2。同時注意，此題易誤選C，一般認(rèn)為鐵是由CO還原Fe2O3制得，但在實際生活中，在鐵軌焊接等方面時，是用鋁熱反應(yīng)來制取的。3．某化學(xué)小組為測定一定質(zhì)量的某銅鋁混合物中銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，設(shè)計了如下實驗方案：方案Ⅰ：銅鋁混合物eq\o(→,\s\up7(足量溶液A),\s\do5(充分反應(yīng)))測定生成氣體的體積方案Ⅱ：銅鋁混合物eq\o(→,\s\up7(足量溶液B),\s\do5(充分反應(yīng)))測定剩余固體的質(zhì)量下列有關(guān)判斷中不正確的是()A．溶液A和B均可以是鹽酸或NaOH溶液B．溶液A和B均可以選用稀硝酸C．若溶液B選用濃硝酸，則測得銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏小D．實驗方案Ⅱ更便于實施[導(dǎo)學(xué)號32390131]解析：選B。銅鋁混合物與鹽酸或NaOH溶液反應(yīng)時，均只有Al參加反應(yīng)，因此A正確；若A、B均選用稀HNO3，則兩種金屬均可反應(yīng)，方案Ⅱ中無固體剩余，B錯誤；當(dāng)B選用濃HNO3時，鋁鈍化生成氧化膜，所測鋁的質(zhì)量偏大，則銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏小，C正確；方案Ⅰ需收集氣體，并需要將其轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)狀況，不如方案Ⅱ稱固體質(zhì)量方便，D正確。4．硝酸銅是一種重要的工業(yè)產(chǎn)品，化學(xué)上有很多方法可以制取硝酸銅：①將銅溶于硝酸中、②先將銅與O2反應(yīng)生成CuO，再溶于硝酸中、③將銅溶于N2O4的乙酸乙酯(溶劑，不參加反應(yīng))溶液中生成硝酸銅和一氧化氮。下列認(rèn)識或判斷錯誤的是()A．方法③是最經(jīng)濟(jì)和環(huán)保的B．方法①中，若從經(jīng)濟(jì)和環(huán)保的角度考慮，用稀硝酸比用濃硝酸好C．方法②需要消耗能源，對環(huán)境不產(chǎn)生污染D．方法③中N2O4既是氧化劑又是還原劑[導(dǎo)學(xué)號32390132]解析：選A。①、③都生成污染性氣體，②不生成污染性氣體且HNO3全部轉(zhuǎn)化為Cu(NO3)2。5．CuSO4是一種重要的化工原料，其有關(guān)制備途徑及性質(zhì)如圖所示。下列說法正確的是()A．相對于途徑②，途徑①更好地體現(xiàn)了綠色化學(xué)思想B．Y可以是葡萄糖溶液C．X可能是SO2和SO3的混合氣體D．將CuSO4溶液蒸發(fā)，利用余熱蒸干，可制得膽礬晶體[導(dǎo)學(xué)號32390133]解析：選B。途徑①中會產(chǎn)生有毒物質(zhì)SO2而途徑②不會，A錯誤；CuSO4與過量NaOH溶液反應(yīng)會生成新制Cu(OH)2懸濁液，葡萄糖溶液能還原新制Cu(OH)2懸濁液生成Cu2O，B正確；CuSO4熱分解過程中，銅元素價態(tài)降低，故必有化合價升高的元素，CuSO4中只有氧元素的化合價能升高，故X中必有O2，C錯誤；D項操作會導(dǎo)致開始得到的膽礬晶體失去結(jié)晶水，D錯誤。6．鉛的冶煉大致過程如下：①富集：將方鉛礦(PbS)進(jìn)行浮選；②焙燒：2PbS＋3O2eq\o(=,\s\up7(高溫))2PbO＋2SO2；③制粗鉛：PbO＋Ceq\o(=,\s\up7(高溫))Pb＋CO↑；PbO＋COeq\o(=,\s\up7(高溫))Pb＋CO2。下列說法正確的是()A．浮選法富集方鉛礦的過程屬于化學(xué)變化B．方鉛礦焙燒反應(yīng)中，PbS是還原劑，還原產(chǎn)物只有PbOC．整個冶煉過程中，制取1molPb共轉(zhuǎn)移2mol電子D．將1molPbS完全冶煉成Pb理論上至少需要6g碳[導(dǎo)學(xué)號32390134]解析：選D。富集方鉛礦的過程屬于物理變化，A錯；B項中還原產(chǎn)物除PbO外還有SO2；整個冶煉過程中，制取1molPb共轉(zhuǎn)移8mol電子，C錯。7．已知酸性條件下有如下反應(yīng)：2Cu＋eq\o(=,\s\up7(H＋))Cu2＋＋Cu。由于反應(yīng)溫度不同，用氫氣還原氧化銅時，可能產(chǎn)生Cu或Cu2O，兩者都是紅色固體。一同學(xué)對某次用氫氣還原氧化銅實驗所得的紅色固體產(chǎn)物做了驗證，實驗操作和實驗現(xiàn)象記錄如下：加入試劑稀硫酸濃硫酸、加熱稀硝酸濃硝酸實驗現(xiàn)象紅色固體和藍(lán)色溶液無色氣體和藍(lán)色溶液無色氣體和藍(lán)色溶液紅棕色氣體和藍(lán)色溶液由此推出本次氫氣還原氧化銅實驗的產(chǎn)物是()A．CuB．Cu2OC．一定有Cu，可能有Cu2OD．一定有Cu2O，可能有Cu[導(dǎo)學(xué)號32390135]解析：選D。H2還原CuO生成紅色固體，可能是Cu和Cu2O中的一種或兩種，產(chǎn)物中加入稀H2SO4溶液變藍(lán)和得到紅色固體，證明產(chǎn)物中含Cu2O，在酸性條件下2Cu＋eq\o(=,\s\up7(H＋))Cu2＋＋Cu，故不能證明產(chǎn)物中是否含有Cu。8．(2016·河北衡水模擬)部分氧化的Fe-Cu合金樣品(氧化產(chǎn)物為Fe2O3、CuO)共5.76g，經(jīng)如下處理：下列說法正確的是()A．濾液A中的陽離子為Fe2＋、Fe3＋、H＋B．樣品中Fe元素的質(zhì)量為2.24gC．樣品中CuO的質(zhì)量為4.0gD．V＝896mL[導(dǎo)學(xué)號32390136]解析：選B。根據(jù)題意，3.2g濾渣一定是銅，而銅與Fe3＋不共存，故A中無Fe3＋，則A項錯誤；最后的3.2g固體為Fe2O3，其中Fe元素的質(zhì)量為2.24g，B項正確；樣品中Cu元素和O元素共5.76g－2.24g＝3.52g，則C項錯誤；2.24gFe元素不可能全是單質(zhì)，故標(biāo)準(zhǔn)狀況下生成的H2的體積小于896mL，D項錯誤。9．金屬材料是使用最廣泛的一種材料，從古代到現(xiàn)代，金屬材料經(jīng)歷了幾次較大的變革。請回答下列問題：(1)下面表格中的數(shù)據(jù)(鐵和銅的某些物理數(shù)據(jù))摘自某化學(xué)手冊。金屬顏色密度(g/cm3)熔點(℃)沸點(℃)比熱[kJ/kg·℃]Fe銀白色7.86153527500.44Cu紅色8.92108325670.38由表可推知，人類最早使用的金屬材料是________，請寫出判斷的理由：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)考古中出土的青銅器、鐵劍等往往銹跡斑斑。請完成下面銅、鐵制品在自然條件下發(fā)生銹蝕的化學(xué)方程式：①eq\x()Cu＋eq\x()O2＋eq\x()H2O＋eq\x()CO2=eq\x()Cu2(OH)2CO3②eq\x()Fe＋eq\x()O2＋eq\x()H2O=eq\x()Fe2O3·nH2O(3)鎂、鋁是現(xiàn)代人常用的金屬材料，這些活潑金屬的冶煉方法是________法，工業(yè)生產(chǎn)中，鎂的冶煉采用的反應(yīng)物是______，鋁的冶煉采用的反應(yīng)物是______。[導(dǎo)學(xué)號32390137]解析：(1)由于銅的熔點低于鐵的熔點，限于當(dāng)時人類的冶煉條件，熔點低的銅先被人類利用。(2)采用氧化還原反應(yīng)的配平方法可以配平兩個化學(xué)方程式。(3)活潑金屬可采用電解法冶煉，冶煉不同的金屬時，采用的原料的類別可能不同，但都是在熔融狀態(tài)下進(jìn)行的。答案：(1)銅銅的熔點低于鐵的熔點(2)①21111②432n2(3)電解熔融氯化鎂(或MgCl2)熔融氧化鋁(或Al2O3)10．(2016·北京高三模擬)CuCl是有機(jī)合成的重要催化劑，并用于顏料、防腐等工業(yè)。工業(yè)上由廢銅料(含F(xiàn)e、Al及其化合物、SiO2雜質(zhì))生產(chǎn)CuCl的工藝流程如下：物質(zhì)開始沉淀沉淀完全Fe(OH)32.73.7Cu(OH)25.66.7Al(OH)33.84.7已知：CuCl溶于NaCl的濃溶液可生成CuCleq\o\al(－,2)，CuCleq\o\al(－,2)的溶液用水稀釋后可生成CuCl沉淀。(1)煅燒的主要目的是________________________________________________________________________。(2)操作Ⅰ為調(diào)節(jié)溶液的pH，范圍為________，加入的物質(zhì)X可以是________。A．CuO B．Cu(OH)2C．NaOH溶液 D．CaCO3(3)濾渣Ⅱ的主要成分是________。(4)往濾液Ⅱ中加入食鹽并通入SO2可生成CuCleq\o\al(－,2)，請寫出反應(yīng)的離子方程式：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。[導(dǎo)學(xué)號32390138]解析：(1)銅在廢銅料中主要以銅單質(zhì)的形式存在，綜觀整個流程圖可知，CuCl需從溶液中提取，故煅燒的目的是將銅轉(zhuǎn)化為溶于酸的氧化物。(2)調(diào)節(jié)溶液中的pH時，應(yīng)保證使Fe3＋和Al3＋完全沉淀，而Cu2＋不能沉淀，故溶液的pH應(yīng)為4.7≤pH<5.6，加入的物質(zhì)能消耗H＋，但不能在含銅離子的溶液中引入新的雜質(zhì)，再結(jié)合后面反應(yīng)Ⅰ中需加入NaCl，符合要求的有ABC三項。(3)溶液的pH為4.7≤pH<5.6時，F(xiàn)e3＋和Al3＋完全轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的氫氧化物沉淀，濾渣Ⅱ的主要成分為Fe(OH)3和Al(OH)3。(4)根據(jù)題給的反應(yīng)物和生成物，再結(jié)合氧化還原反應(yīng)的基本規(guī)律可寫出反應(yīng)的方程式：2H2O＋2Cu2＋＋SO2＋4Cl－=2CuCleq\o\al(－,2)＋SOeq\o\al(2－,4)＋4H＋。答案：(1)使銅轉(zhuǎn)化為可溶于酸的氧化物(2)4.7≤pH<5.6ABC(3)Fe(OH)3和Al(OH)3(4)2H2O＋2Cu2＋＋SO2＋4Cl－=2CuCleq\o\al(－,2)＋SOeq\o\al(2－,4)＋4H＋11．合金是建造航空母艦的主體材料。(1)航母升降機(jī)可由鋁合金制造。①鋁元素在周期表中的位置為________，工業(yè)煉鋁的原料由鋁土礦提取而得，提取過程中通入的氣體為________。②Al-Mg合金焊接前用NaOH溶液處理氧化鋁薄膜，其化學(xué)方程式為________________________________________________________________________________________________________________________________________________。焊接過程中使用的保護(hù)氣為__________________(填化學(xué)式)。(2)航母艦體材料為合金鋼。①艦體在海水中發(fā)生的電化學(xué)腐蝕主要為__________。②航母用鋼可由低硅生鐵冶煉而成，則在煉鐵過程中為降低硅含量需加入的物質(zhì)為______________。(3)航母螺旋槳主要用銅合金制造。80.0gCu-Al合金用酸完全溶解后，加入過量氨水，過濾得白色沉淀39.0g，則合金中Cu的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為____________。[導(dǎo)學(xué)號32390139]解析：(3)因加入過量的氨水會發(fā)生反應(yīng)Cu2＋＋4NH3·H2O=[Cu(NH3)4]2＋＋4H2O，故得到的白色沉淀為Al(OH)3，物質(zhì)的量為0.5mol，據(jù)Al原子守恒可知Al的質(zhì)量為13.5g，則Cu的質(zhì)量為66.5g，Cu的質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為83.1%。答案：(1)①第三周期第ⅢA族CO2②Al2O3＋2NaOH=2NaAlO2＋H2OAr(其他合理答案均可)(2)①吸氧腐蝕②CaCO3或CaO(3)83.1%12．某化學(xué)研究性學(xué)習(xí)小組設(shè)計實驗探究銅的常見化學(xué)性質(zhì)，過程設(shè)計如下：[提出猜想]問題1：在周期表中，銅與鋁的位置很接近，銅不如鋁活潑，氫氧化鋁具有兩性，氫氧化銅也有兩性嗎？問題2：鐵和銅都有變價，一般情況下，正二價鐵的穩(wěn)定性小于正三價的鐵，正一價銅的穩(wěn)定性也小于正二價的銅嗎？問題3：氧化銅有氧化性，能被H2、CO還原，它也能被氮的某種氣態(tài)氫化物還原嗎？[實驗探究]Ⅰ.解決問題1(1)需用到的藥品除銅、鋁、1mol·L－1CuSO4溶液、稀H2SO4外還需____________________(填試劑的化學(xué)式)溶液。(2)配制1mol·L－1CuSO4溶液250mL，選用的儀器除燒杯、托盤天平、玻璃棒、量筒、膠頭滴管外，還有__________________(填儀器名稱)。(3)為達(dá)到實驗?zāi)康?，你認(rèn)為應(yīng)進(jìn)行哪些相關(guān)實驗？實驗內(nèi)容和步驟：①Cu與稀H2SO4反應(yīng)；②________________________________________________________________________；③________________________________________________________________________。Ⅱ.解決問題2取一定量制得的氫氧化銅固體，于坩堝中灼燒，當(dāng)溫度達(dá)到80～100℃得到黑色固體粉末；繼續(xù)加熱至1000℃以上，黑色粉末全部變成紅色粉末氧化亞銅；取適量紅色氧化亞銅粉末于潔凈試管中，加入過量的稀硫酸(或鹽酸)，得到藍(lán)色溶液，同時觀察到試管底部還有紅色固體存在。根據(jù)以上實驗現(xiàn)象回答問題：(1)寫出氧化亞銅與稀硫酸(或鹽酸)反應(yīng)的離子方程式：________________________________________________________________________。(2)從實驗Ⅱ可得出的結(jié)論是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。Ⅲ.解決問題3設(shè)計如下裝置(夾持裝置未畫出)：當(dāng)?shù)哪撤N氣態(tài)氫化物(X)緩緩?fù)ㄟ^灼熱的氧化銅時，觀察到氧化銅由黑色變成了紅色，無水硫酸銅變成藍(lán)色，生成物中還有一種無污染的氣體Y；將X通入灼熱的CuO燃燒管完全反應(yīng)后，消耗0.01molX，測得B裝置增重0.27g，并收集到0.14g單質(zhì)氣體Y。(1)研究小組同學(xué)驗證燃燒管生成的紅色物質(zhì)是銅，你認(rèn)為他們驗證的方法是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)X氣體的摩爾質(zhì)量是________。(3)C中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為________________________________________________________________________________________________________________________________________________。[導(dǎo)學(xué)號32390140]解析：Ⅰ.(1)驗證氫氧化銅具有兩性，也就是驗證其既能溶于酸溶液，又能溶于堿溶液，故還需NaOH溶液