2022届高考鲁科版化学一轮复习知能演练高分跨栏第4章第3节金属材料复合材料.docx

1．以下有关金属的说法中，不正确的选项是(　　)
A．青铜、不锈钢、硬铝都是合金
B．铜外表易形成致密的氧化膜
C．工业上用电解熔融MgCl2的方法制取金属镁
D．铝是活泼金属，但在空气中耐腐蚀
解析：选B。通常情况下，Cu外表生成铜绿，该物质非常疏松；Al易氧化生成致密的Al2O3薄膜，防止内部Al继续氧化。
2．化学知识在生产和生活中有着重要的应用。以下说法中，不正确的选项是(　　)
A．与铜质水龙头连接处的钢质水管易发生腐蚀
B．明矾常作为净水剂
C．金属钠、镁等活泼金属着火时，可以使用泡沫灭火器来灭火
D．发酵粉中主要含有碳酸氢钠，能使焙制出的糕点疏松多孔
解析：选C。Fe、Cu、H2O可形成原电池，Fe做负极发生氧化反响而生锈；KAl(SO4)2中Al3＋水解，Al3＋＋3H2O===Al(OH)3(胶体)＋3H＋，具有净水作用；Na燃烧后生成Na2O2,2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2，因此不能用泡沫灭火器灭火，应用沙子盖灭；NaHCO3受热分解生成气体，2NaHCO3Na2CO3＋H2O＋CO2↑，使食物疏松多孔。
3．某合金与铁的物理性质的比较如下表所示：

熔点/℃
密度/ g·cm－3
硬度(金刚石为10)
导电性(银为100)
某合金
2500
3.00
7.4
2.3
铁
1535
7.86
4.5
17
还知该合金耐腐蚀，强度大，从以上性能看，该合金不适合做(　　)
A．导线　　　　　　　　　　B．门窗框
C．炉具 D．飞机外壳
解析：选A。由表中数据可知，该合金导电性较差，不适合做导线。
4．(2022·安徽宿州高三调研)新型镁合金被大量应用于制笔记本电脑的外壳、竞赛自行车的框架等，这些实际应用充分表达了以下哪些镁合金的优异性能(　　)
①熔点低　②硬度大　③延展性好　④导电性强　⑤密度小(质地轻盈)　⑥耐腐蚀
A．①②③B．②③④
C．①③⑥D．②③⑤⑥
解析：选D。合金比成分金属具有硬度大、延展性好、密度小、耐腐蚀等优点。
5．碱式碳酸铜可表示为xCuCO3·yCu(OH)2·zH2O，测定碱式碳酸铜组成的方法有多种。
(1)现采用氢气复原法，请答复如下问题：
①写出xCuCO3·yCu(OH)2·zH2O与氢气反响的化学方程式：
________________________________________________________________________；

③称取23.9 g某碱式碳酸铜样品，充分反响后得到12.7 g残留物，生成4.4 g二氧化碳和7.2 g水。该样品的结晶水质量为________ g，化学式为
________________________________________________________________________；
(2)某同学以氮气代替氢气，并用上述全部或局部仪器来测定碱式碳酸铜的组成，你认为是否可行请说明理由。
解析：(1)此题的碱式碳酸铜与氢气反响看似一个很难的信息，其实只要把它理解为CuCO3和Cu(OH)2受热分解后产物CuO再与氢气反响，第①问便可以解决。对于②要能分析出测定反响后CO2和H2O的质量，由反响物可知氢气中还有氯化氢和水蒸气，因此氢气发生器后仪器的选择是除氯化氢和水蒸气的装置；氢气与氧化铜反响后，首先用浓硫酸吸收水，然后用碱石灰吸收CO2，为防止空气干扰，所以最后接l。③n(CO2)＝0.1 mol、n(Cu)＝0.2 mol、n(H2O)＝0.4 mol，所以结晶水质量为23.9 g－m(CuCO3)－m[Cu(OH)2]＝23.9 g－0.1 mol×123.5 g·mol－1－(0.2 mol－0.1 mol)×97.5 g·mol－1＝1.8 g。
(2)其实在分析(1)①方程式书写时便得到了碱式碳酸铜热分解方程式。
答案：(1)①xCuCO3·yCu(OH)2·zH2O＋(x＋y)H2(x＋y)Cu＋xCO2＋(x＋2y＋z)H2O
②(a)→kj→gf(或hi)→de(或ed)→hi(或gf)→bc(或cb)→(l)
③1.8　CuCO3·Cu(OH)2·H2O
(2)可行。根据反响xCuCO3·yCu(OH)2·zH2O(x＋y)CuO＋xCO2↑＋(y＋z)H2O，依据碱式碳酸铜、CuO、CO2和H2O质量(或其中任意三个量)，即可计算出其组成。
1．(2022·高考安徽卷)室温下，以下各组离子在指定溶液中能大量共存的是(　　)
A．饱和氯水中　Cl－、NO、Na＋、SO
B．c(H＋)＝1.0×10－13 mol·L－1溶液中　C6H5O－、K＋、SO、Br－
C．Na2S溶液中　SO、K＋、Cl－、Cu2＋
D．pH＝12的溶液中　NO、I－ 、Na＋、Al3＋
解析：选B。离子能否大量共存，关键看离子间是否发生反响。A项中饱和氯水有强氧化性，SO有复原性，不能大量共存；C项中S2－＋Cu2＋===CuS↓，故不共存；D项中Al3＋＋4OH－===[Al(OH)4]－，故不共存。
2．(2022·高考课标全国卷)物质A～G有以下列图所示转化关系(局部反响物、生成物没有列出)。其中A为某金属矿的主要成分，经过一系列反响可得到B和C。单质C可与E的浓溶液发生反响，G为砖红色沉淀。
请答复以下问题：
(1)写出以下物质的化学式：B__________、E_________________________________、
G____________；
(2)利用电解可提纯C物质，在该电解反响中阳极物质是________，阴极物质是________，电解质溶液是 ________；
(3)反响②的化学方程式是_______________________________________________；
(4)将0.23 mol B和0.11 mol氧气放入容积为1 L的密闭容器中，发生反响①，在一定温度下，反响到达平衡，得到0.12 mol D，那么反响的平衡常数K＝______________。假设温度不变，再参加0.50 mol氧气后重新到达平衡，那么B的平衡浓度________(填“增大〞、“不变〞或“减小〞)，氧气的转化率___________________________________________________
(填“升高〞、“不变〞或“降低〞)，D的体积分数________(填“增大〞、“不变〞或“减小〞)。
解析：此题采用逆推法。由G为砖红色沉淀可知，G必为Cu2O，F为铜盐，又有C(单质)＋E(浓)→F＋B反响，可能为Cu和浓H2SO4或Cu和浓HNO3的反响，又由B→D的反响条件高温、催化剂，可推出B为SO2，C为Cu，D为SO3，E为H2SO4，F为CuSO4。
第(4)问　　　　2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)　ΔH＜0
c始(mol·L－1) 　0.23　　　0.11　　　　0
c平(mol·L－1) 　0.11　　　0.05　　　0.12
平衡常数K＝
＝＝23.8 L·mol－1。平衡时，温度不变，增大O2浓度，平衡向右移动，SO2平衡浓度减小，而O2自身转化率降低。对于SO3来说，虽平衡右移使其增加，但比不上总物质的量增加的趋势，故SO3的体积分数减小。
答案：(1)SO2　H2SO4　Cu2O
(2)粗铜　精铜　CuSO4溶液
(3)Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O
(4)23.8 mol－1·L　减小　降低　减小
1．铜、银、金是人类最早知道的3种金属，因很早就被人们用做钱币，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，他们设计了如下几种方案：
(1)铁片置于硫酸铜溶液中有铜析出
(2)铁、铜和氯气反响分别生成FeCl3和CuCl2
(3)足量的铁粉和铜粉分别与浓硫酸反响生成FeSO4和CuSO4
(4)铜片置于FeCl3溶液中逐渐溶解
(5)把铁片和铜片置于盛有稀硫酸的烧杯中，并用导线连接，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
其中合理的有(　　)
A．两种方案 B．三种方案
C．四种方案 D．五种方案
解析：选A。(1)铁置换铜，由氧化复原方程式可知复原性Fe＞Cu；(2)金属的活泼性与得失电子的数目没有直接的关系，故不能据此判断；(3)与浓硫酸的反响也无法比较铁和铜的活动性；(4)据此反响只能判断Cu的复原性强于Fe2＋，但不能判断Fe和Cu的复原性；(5)铁、铜与稀硫酸组成原电池，铁做负极，证明金属活泼性铁比铜强；(6)铁、铜与浓硝酸组成原电池，Fe发生钝化，所以无法比较。所以只有(1)和(5)两种方法合理。
2．某金牌直径为70 mm，厚6 mm。化学兴趣小组对金牌成分提出猜想：甲认为金牌是由纯金制造；乙认为金牌是由金银合金制成；丙认为金牌是由黄铜(铜锌合金)制成。为了验证他们的猜想，请你选择一种可能的试剂来证明甲、乙、丙猜想的正误(　　)
A．硫酸铜溶液 B．盐酸
C．稀硝酸 D．硝酸银溶液
解析：选C。利用稀硝酸，金和硝酸不反响，所以如果金属质量无损耗，甲正确，如果只损失一局部，乙正确；如果金属全部损失，丙正确。
3．以下金属冶炼的反响原理，错误的选项是(　　)
A．2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑
B．MgO＋H2Mg＋H2O
C．Fe3O4＋4CO3Fe＋4CO2
D．2HgO2Hg＋O2↑
解析：选B。钠、镁等活泼金属不能用普通复原剂复原出来，一般只能用电解熔融物的方法制取，故A正确，B错误；铁为中等活泼的金属可以用常用复原剂复原，故C正确；不活泼的金属可以用加热分解化合物的方法来制备，故D正确。
4．奥体中心体育场宛如水晶皇冠般璀璨地闪耀在浑河南岸，场馆建设中使用了大量的钢筋，以下关于钢筋的说法中不正确的选项是(　　)
A．钢筋是混合物
B．钢筋属于金属材料
C．钢筋的韧性优于生铁
D．钢筋混凝土就是钢筋和混凝土的合成材料
解析：选D。钢筋是钢制产品之一，而钢是铁的一种合金，是含碳量在0.03%～2%之间的金属材料，混合物；韧性、可塑性等性能优良，生铁那么硬而脆，易断折；钢筋混凝土是钢筋与水泥沙浆凝固后形成的建筑构件，而非合成材料。
5．(2022·福建南平高三模拟)某单质X能从含元素Y的溶液中置换出Y单质，由此可知(　　)
A．当X、Y均为金属时，X一定比Y活泼
B．当X、Y均为非金属时，Y一定比X活泼
C．当X是金属时，Y一定是金属
D．当X是非金属时，Y可能是金属，也可能是非金属
解析：选A。A项，如Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu；B项说明X比Y活泼；C项，如X是Mg，可与NH4Cl溶液作用产生H2；D项，在盐溶液中，没有非金属置换出金属的情况。
6．以下表达正确的选项是(　　)
A．碳纤维增强复合材料可用于人体组织中韧带的制作
B．钢化玻璃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
解析：选A。钢化玻璃是普通玻璃熔化后急速冷却而成的，成分与普通玻璃完全相同，仍属传统无机非金属材料；铁为黑色金属材料，银、铜皆为有色金属材料；压电陶瓷的主要成分是钛酸钡和钛酸铅等，而不是碳化硅。
7．以下对玻璃钢的表达中正确的选项是(　　)
A．玻璃钢是由普通玻璃加强热然后骤冷得到的，所以其成分与普通玻璃相同
B．玻璃钢是以玻璃为基体，钢纤维做增强体的复合材料
C．玻璃钢的基体是合成树脂，增强体是玻璃纤维
D．玻璃钢的强度和机械加工性能比合金钢稍差，而耐腐蚀性和绝缘性比合金钢好
解析：选C。A项表达的是“钢化玻璃〞；D项中玻璃钢的强度和机械加工性能比合金钢强。
8．(2022·山东滨州高三第一次模拟)下面有关铜的化合物的性质表达中正确的选项是(　　)
A．CuSO4变成CuSO4·5H2O是物理变化
B．一定条件下，新制的Cu(OH)2悬浊液能与乙醛反响但不能与乙酸反响
C．CuO是黑色固体，与水反响可生成Cu(OH)2
D．Cu2O遇硝酸可能会被氧化成Cu2＋
解析：选D。A项中应是化学变化；B项中Cu(OH)2能与乙酸反响；C项中CuO不能与水反响。
9．将铁粉放入由盐酸、MgCl2溶液、FeCl3溶液、CuCl2溶液组成的混合液中，充分反响后，铁粉有剩余，那么溶液中含有的大量阳离子是(　　)
A．Cu2＋和Fe2＋ B．H＋和Cu2＋
C．Fe3＋和Fe2＋ D．Fe2＋和Mg2＋
解析：选D。铁粉可与Fe3＋、Cu2＋、H＋发生反响，因而反响后溶液中不存在以上离子。
10．“空对空〞响尾蛇导弹头部的“红外眼睛〞，能分辨出0.001 ℃的温差变化，它是由热敏陶瓷材料和热释电陶瓷材料做成的。以下表达中不正确的选项是(　　)
A．“红外眼睛〞对热非常敏感
B．“红外眼睛〞的热目标是敌机发动机或尾部喷口高温区
C．“红外眼睛〞的电阻值随温度明显变化
D．“红外眼睛〞的工作原理与人眼相同
解析：选D。“红外眼睛〞的分辨能力是由热变化引起，与人眼不同。
11．研究性学习小组为检测实验室用H2复原CuO所得红色固体中是否含有Cu2O进行了探究：

①Cu2O属于碱性氧化物；②高温灼烧CuO生成Cu2O；③Cu2O在酸性条件下能发生以下反响：Cu2O＋2H＋===Cu＋Cu2＋＋H2O。
Ⅱ.设计实验方案：
方案1：取该红色试样溶于足量的稀硝酸中，观察溶液颜色变化。
方案2：取该红色试样溶于足量的稀硫酸中，观察溶液是否呈蓝色。
方案3：称得枯燥坩埚的质量为a g，取红色试样置于坩埚中称得总质量为b g，在空气中高温灼烧至质量恒定，称得最后总质量为c g。
(1)请你评价方案1和方案2。如果你认为该方案合理，请简述其化学原理；如果你认为该方案不合理，请简述原因。
方案1：_________________________________________________________；
方案2：______________________________________________________________。
(2)方案3中，假设确认红色粉末中含有Cu2O，那么a、b、c应符合的数学关系为________，该实验方案最少得进行________次称量。
解析：(1)方案1不合理，因为稀硝酸具有强氧化性，假设红色物质中存在氧化亚铜，也会被氧化成Cu2＋，使溶液始终呈现蓝色，无法验证，方案2可以证明。
(2)假设红色物质都是铜，那么存在反响：
2Cu＋O22CuO　4CuO2Cu2O＋O2↑，
得到关系：2Cu～2CuO～Cu2O
128 144
b－ac－a
解得c＝(9b－a)/8，假设红色物质中存在Cu2O，那么
c＜(9b－a)/8，称量时，要保证高温灼烧后质量不发生变化，那么高温灼烧后要称量两次，假设质量不变，那么反响完全。
答案：(1)不合理，因为铜和氧化亚铜均可与稀硝酸反响形成蓝色溶液
合理，因为氧化亚铜与稀硫酸反响生成Cu和Cu2＋，导致溶液呈蓝色，而铜不与稀硫酸反响
(2)c＜(9b－a)/8　4
12．M、N为两种常见的金属单质，A为蓝色溶液，E为红棕色气体，F可与KSCN溶液反响生成红色溶液。各有关物质(反响中局部物质已略)之间的相互反响转化关系如下列图：
(1)写出以下物质的化学式：
B：____________________，D：____________________。
(2)写出反响②的化学方程式：_____________________________________________。
(3)把a g M投入到A溶液中反响一段时间后，称量所得固体为b g，那么反响得到的N的质量为____________g。
(4)写出反响④的离子方程式：_____________________________________________；
假设把该反响设计成原电池，请画出原电池的装置图，标出正、负极，并写出电极反响式。正极反响式：________________，负极反响式：________________。
解析：A为蓝色溶液，那么其应为铜盐溶液，该溶液可由F溶液与金属单质N反响得到，因此N为Cu。E为红棕色气体，那么为NO2，可以确定D为NO，C为HNO3，A为Cu(NO3)2。F可与KSCN溶液反响生成红色溶液，那么F中含有Fe3＋，B中含有Fe2＋，M为Fe。 因此B为Fe(NO3)2，F为Fe(NO3)3。
对于(3)中可用差量法计算：
Cu(NO3)2＋Fe===Fe(NO3)2＋Cu　　　　Δm
56 g 64 g 8 g
m(Cu) (b－a)g
＝，解得m(Cu)＝8(b－a)g。
Fe3＋具有强氧化性，可氧化铜得到Cu2＋，发生反响的离子方程式：2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋。把该反响设计成原电池，反响中铜的化合价升高，发生氧化反响，铜做负极；Fe3＋化合价降低，发生复原反响，正极可以选用石墨棒，电解质溶液应选用Fe(NO3)3溶液。仿照教材上的铜锌原电池装置，可以画出该原电池的装置图。
答案：
(1)Fe(NO3)2　NO
(2)3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O
(3)8(b－a)
(4)2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋　装置如下列图　2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋　Cu===Cu2＋＋2e－
13．氧化铜有多种用途，如用做玻璃着色剂、油类脱硫剂等，为获得纯洁的氧化铜并探究其性质，某同学用工业硫酸铜(含硫酸亚铁等杂质)进行如下实验：
制备氧化铜：
工业CuSO4CuSO4溶液CuSO4·5H2O……CuO
(1)步骤Ⅰ的目的是除去不溶性杂质。操作是___________________________________。
(2)步骤Ⅱ的目的是除去硫酸亚铁。操作是：滴加H2O2溶液，稍加热；Fe2＋转化完全后，慢慢参加Cu2(OH)2CO3粉末，搅拌，以控制溶液pH＝3.5；加热煮沸一段时间，过滤，用稀硫酸酸化滤液至pH＝1。滴加H2O2的目的是____________________，参加Cu2(OH)2CO3粉末的目的是_____________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)步骤Ⅲ的目的是得到CuSO4·5H2O晶体，操作是将CuSO4·5H2O溶液加热蒸发至有晶膜出现时，停止加热，________________，水浴加热烘干。采用水浴加热的原因是
________________________________________________________________________。
解析：(2)依据信息H2O2把Fe2＋氧化为Fe3＋，Fe3＋再水解生成Fe(OH)3沉淀而除去溶液中的铁元素。
答案：(1)加适量水溶解、搅拌、过滤　(2)将Fe2＋氧化为Fe3＋　调节溶液的pH，使Fe3＋水解全部转化为Fe(OH)3沉淀　(3)冷却结晶　防止CuSO4·5H2O晶体分解
14．实验室利用废铜合金(含少量铁和铝)来制取硫酸铜晶体(CuSO4·xH2O)，方案如下：
金属离子生成氢氧化物沉淀的pH可参考以下数据：

Fe3＋
Fe2＋
Cu2＋
Al3＋
开始沉淀时的pH
2.2
7.5
5.2
3.7
完全沉淀时的pH
3.2
9.0
6.7
4.7
请答复：
(1)写出参加混酸后，合金中铜溶解的离子方程式______________________________
________________________________________________________________________。
(2)假设溶解合金时参加的混酸由2 L 3 mol/L硫酸和1 L 2 mol/L 硝酸混合而成，那么反响后生成标准状况下的NO的体积最多为____________L。
(3)参加H2O2的目的是___________________________________________________。
(4)为保证产品的纯度，M物质最好选用________(填字母)，调节pH的范围为________________。
a．Cu(OH)2 　　　　　　　b．H2SO4
c．NH3·H2O d．Na2CO3
(5)滤液D中参加稀硫酸的目的为__________________________________________。
(6)从溶液E制得CuSO4·xH2O晶体所需要的步骤为________、________、过滤、枯燥。
(7)要测定所得硫酸铜晶体CuSO4·xH2O中x的值，以下说法不正确的选项是________(填字母)。
a．称量操作至少要进行4次
b．需将坩埚放在石棉网上进行加热
c．加热后，将坩埚放在石棉网上冷却，会使所测x的值偏小
解析：此题是一道综合性试题。利用含少量铁和铝的废铜合金来制取硫酸铜晶体：首先将混酸参加到合金中，从图示看，酸缺乏量，金属有剩余，故滤液A中含有的金属离子有Cu2＋、Fe2＋、Al3＋，从金属离子沉淀的pH值看，向其中加H2O2的目的应该是把Fe2＋转化为Fe3＋，以便除去。调节溶液pH时所参加的物质不能引入新的杂质离子，故在所给的选项中，只有Cu(OH)2最适宜。为了彻底除去Fe3＋和Al3＋而不使Cu2＋损失，结合金属离子沉淀的pH判断pH控制的范围应该为4.7≤pH<5.2。
(2)由题意知，金属有剩余，发生的离子反响有：
3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O
3Fe＋8H＋＋2NO===3Fe2＋＋2NO↑＋4H2O
Al＋4H＋＋NO===Al3＋＋NO↑＋2H2O
混酸由2 L 3 mol/L硫酸和1 L 2 mol/L硝酸混合而成，溶液中共含有H＋的物质的量为14 mol，NO的物质的量为2 mol，NO应该被完全复原为NO，由N元素守恒得V(NO)＝2 mol×22.4 L/mol＝44.8 L。
(7)在测定硫酸铜晶体CuSO4·xH2O中x的值时，至少需要称量的步骤：①坩埚的质量；②坩埚和样品的质量；③加热冷却后的总质量；④再次加热冷却后的总质量，故a项不合题意；坩埚是放在泥三角上加热的，故b项符合题意；加热后应将坩埚放在枯燥器中冷却，假设放在石棉网上冷却，晶体会吸收空气中的水分导致测得的x值偏小，故c项不合题意。
答案：(1)3Cu＋2NO＋8H＋===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O
(2)44.8　(3)将Fe2＋氧化为Fe3＋　(4)a　4.7≤pH＜5.2
(5)抑制Cu2＋的水解　(6)加热蒸发　冷却结晶　(7)b