第11讲 用途广泛的金属材料 开发利用金属矿物
一、选择题
1．下列有关金属材料及其合金的说法正确的是( ) A．所有的铝材都属于黑色金属
B．铝合金是一种混合物，它比纯铝的熔点低
C．我国在2 000多年前就掌握了铁的冶炼技术，这是因为铁元素含量丰富易被发现且化学性质活泼容易冶炼
D．镁铝合金在冷的浓硫酸中“钝化”，因此常温下可用镁铝合金容器来盛装浓硫酸 解析：铝是有色金属，不属于黑色金属；合金属于混合物，熔点低于其成分金属；金属越活泼，越难冶炼；镁在常温下与浓H2SO4可发生反应。
答案：B
2．(2018·盐城调研)出土的锡青铜(铜锡合金)文物常有Cu2(OH)3Cl 覆盖在其表面。下列说法不正确的是( )
A．锡青铜的熔点比纯铜的高
B．在自然环境中，锡青铜中的锡对铜起保护作用 C．锡青铜文物在潮湿环境中的腐蚀比在干燥环境中的快 D．生成的Cu2(OH)3Cl覆盖物受热时很可能得到黑色物质
解析：合金的熔点一般低于其成分金属的熔点；锡的金属性强于铜，形成原电池时，作负极，铜是正极，被保护；潮湿的环境更容易发生电化学腐蚀；Cu2(OH)3Cl受热分解生成的H2O和HCl挥发，故得到黑色CuO。
答案：A
3．我国明代宋应星所著《天工开物》中有关于“升炼倭铅”的记载：“炉甘石(碳酸锌)十斤，装载入一泥罐内，封裹泥固，……，然后逐层用煤炭饼垫盛，其底辅薪，发火煅红，……，冷定毁罐取出，……，即倭铅也，……，以其似铅而性猛，故名之曰倭”，下列对这段话中描述的理解不正确的是( )
A．我国历史上铅的使用早于锌 B．锌和铅有相似性但锌更活泼 C．所得产品中混有煤炭 D．属于热还原法冶炼金属
解析：由“似铅而性猛”知，我国历史上铅的使用早于锌，A正确；在金属活动性表中锌在铅前面，B正确；由题中信息可知C中的产品不可能含有煤炭，C错误；碳酸锌受热分解，得到氧化锌，与碳高温下反应，置换出锌单质，属于还原法冶炼金属，D正确。
答案：C
4．分析推理是化学学习的方法之一。下列推理中，正确的是( )
A．金属的冶炼方法与金属的活泼性有很大关系，所以银和汞可以用热分解的方法冶炼 B．钠比铜活泼，所以钠可以从硫酸铜溶液中置换出铜
C．工业上电解熔融氯化镁可制得金属镁，所以工业上电解熔融氯化铝可制得铝 D．将镁条和铝片用导线连接再插进稀NaOH溶液中，镁条上产生气泡，说明铝比镁活泼 解析：Na投入水中，钠先与水反应，不能置换出Cu，B错误；C项中的熔融的AlCl3不导电；D中的Al能与NaOH溶液反应，Mg为原电池的正极，Mg条上产生气泡，但不能说明Al比Mg活泼。
答案：A
5．已知下列转化关系中，M、N均为单质，则M可能是( )
点燃溶于水
惰性电极电解
――→
M＋N
B．Al D．Cu
M＋N――→Q――→Q溶液A．Na C．Fe
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
点燃
溶于水
惰性电极电解
――→
Cu＋Cl2。
生成Cu单质，转化关系可能是Cu＋Cl2――→CuCl2――→CuCl2溶液
答案：D
6．(2018·哈尔滨模拟)下列有关含铜的化合物的说法错误的是( ) A．用盐酸可以洗去铜表面的铜锈
B．向氯化铁溶液中加入适量氧化铜固体，可得到红褐色沉淀
C．0.1 mol/L的CuSO4溶液中，Cu的微粒数目一定小于0.1NA(设NA为阿伏加德罗常数的值)
D．在FeSO4溶液中加入CuS固体，溶液中c(Fe)不变，说明Ksp(CuS)远小于Ksp(FeS) 解析：铜锈的主要成分是碱式碳酸铜，能溶解在盐酸中，A项正确；向氯化铁溶液中加入适量氧化铜固体，氧化铜消耗氢离子，降低溶液的酸性，促进铁离子的水解，可得到红褐色氢氧化铁沉淀，B项正确；缺少溶液的体积，不能计算硫酸铜的物质的量，无法判断Cu
＋
2
2＋
2＋
的微粒数目，C项错误；由于沉淀容易向生成更难溶沉淀的方向进行，所以如果在FeSO4
2＋
溶液中加入CuS固体，溶液中c(Fe)不变，说明Ksp(CuS)远小于Ksp(FeS)，D项正确。
答案：C
7．硝酸铜是一种重要的工业产品，化学上有很多方法可以制取硝酸铜：①将铜溶于硝酸中；②先将铜与O2反应生成CuO，再溶于硝酸中；③将铜溶于N2O4的乙酸乙酯(溶剂，不参加反应)溶液中生成硝酸铜和一氧化氮。下列认识或判断错误的是( )
A．方法③是最经济和环保的
B．方法①中，若从经济和环保的角度考虑，用稀硝酸比用浓硝酸好
C．方法②需要消耗能源，对环境不产生污染 D．方法③中N2O4既是氧化剂又是还原剂
解析：①、③都生成污染性气体，制取同样多的Cu(NO3)2，用稀硝酸比用浓硝酸耗酸量少，②不生成污染性气体且HNO3全部转化为Cu(NO3)2。
答案：A
8．铜、银、金是人类认识最早的三种金属，因为很早就被人们用作钱币，因而有“货币金属”之称。由于铁的金属性比铜、银、金强，相对而言，人类认识铁稍晚。某研究性学习小组为了证明铁的金属活动性比铜强，设计了如下方案：
①铁片置于硫酸铜溶液中有铜析出。
②铁、铜和氯气反应分别生成FeCl3和CuCl2。
③足量的铁粉和铜粉分别与浓硫酸反应生成FeSO4和CuSO4。 ④铜片置于FeCl3溶液中铜片逐渐溶解。
⑤把铁片和铜片置于盛有稀硫酸的烧杯中，并且用导线连接，铁片上无气泡产生，而铜片上有气泡产生。
⑥把铁片和铜片置于盛有浓硝酸的烧杯中，并用导线连接，铁片上有气泡产生，而铜片上无气泡产生。
以上设计合理的有( ) A．两种方案 C．四种方案
B．三种方案 D．五种方案
解析：①铁置换铜，由氧化还原方程式可知还原性Fe>Cu；②金属的活动性与得失电子的数目没有直接的关系，故不能据此判断；③与浓硫酸反应无法比较铁和铜的活动性；④据此反应只能判断Cu的还原性强于Fe，但不能判断Fe和Cu的还原性；⑤铁、铜与稀硫酸组成原电池，铁作负极，证明金属活动性铁比铜强；⑥铁、铜与浓HNO3组成原电池，Fe发生钝化，所以Fe作正极，不能说明铁比铜活泼。故①、⑤两种方案合理。
答案：A
9．某同学设计了如下实验测量m g铜银合金样品中铜的质量分数：
2＋
下列说法不正确的是( )
A．合金的熔点比其成分金属低，通常比成分金属具有更优良的金属特性 B．铜银都能与稀硝酸反应，收集到的V L气体一定全为NO
C．操作Ⅰ是过滤，操作Ⅱ是洗涤，操作Ⅲ是烘干 D．根据反应收集到的气体体积可以计算铜和银的质量分数
解析：合金与HNO3反应生成的气体可能有NO2和NO，但用排水收集的V L气体中只有NO，根据反应收集到的气体体积无法计算合金的量。
答案：D
10．(2018·黑龙江大庆市段考)取一定质量含Cu、Cu2O、CuO的固体混合物，将其分成两等份并进行下列转化：
则转化过程中所加稀HNO3的物质的量浓度为( ) A．4.4 mol·L C．4.0 mol·L
－1－1
－1
B．3.6 mol·L D．3.2 mol·L
－1
解析：设其中一份中n(Cu)＝x，n(Cu2O)＝y，n(CuO)＝z，依得失电子守恒和氧元素守恒，
4.48 L
2x＋2y＝×3??22.4 L/mol有?6.4 g
y＋z＝??16 g/mol即x＋2y＋z＝0.7 mol
亦即反应后生成的硝酸铜的物质的量为0.7 mol，
1.6 mol则500 mL稀硝酸中，n(HNO3)＝0.7 mol×2＋0.2 mol＝1.6 mol，故有c(HNO3)＝0.5 L＝3.2 mol/L。
答案：D 二、非选择题
11．某同学对“铝热反应”的现象有这样的描述：“反应放出大量的热，并放出耀眼的光芒”、“纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中”。查阅《化学手册》知Al、Al2O3、Fe、Fe2O3的熔点、沸点数据如下：
物质 熔点/℃ Al 660 Al2O3 2 054 Fe 1 535 Fe2O3 1 462
沸点/℃ 2 467 2 980 2 750 (1)该同学推测，铝热反应所得到的熔融物应是铁铝合金，理由是：该反应放出的热量使铁熔化，而铝的熔点比铁低，此时液态的铁和铝熔合形成铁铝合金。你认为他的解释是否合理：____________(填“合理”或“不合理”)。
(2)设计一个简单的实验方案，证明上述所得的块状熔融物中含有金属铝。该实验所用试剂是____________，
反应的离子方程式为____________________________________。 (3)实验室溶解该熔融物，下列试剂中最好的是____________(填序号)。 A．浓硫酸 C．稀硝酸
B．稀硫酸 D．氢氧化钠溶液
解析：证明某固体是否含有铝，可加入足量的NaOH溶液，若含有铝，则固体部分溶解，有气泡产生。相应的离子方程式为2Al＋2OH＋2H2O===2AlO2＋3H2↑。
答案：(1)合理 (2)NaOH溶液
2Al＋2OH＋2H2O===2AlO2＋3H2↑ (3)B
12．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
___________________________________________________________ ___________________________________________________________。
解析：Fe2O3和MgO都是碱性氧化物，能与酸反应生成盐和水；混合物中只有Fe2O3能和Al发生铝热反应并生成铁单质。C溶液中有反应生成的FeCl3，还有未反应的HCl，发生的