第15讲 金属材料 复合材料1．合金与纯金属制成的金属材料相比，合金的优点是( )①合金的硬度一般比它的各成分金属的硬度大②一般地，合金的熔点比它的各成分金属的熔点更低③改变原料的配比、改变生成合金的条件，得到有不同性能的合金④合金比纯金属的导电性更强⑤合金比纯金属的应用范围更广泛A．①②③⑤ B．②③④C．①②④D．①②④⑤2．如图K15－1所示标出了各种材料强度与密度的比值以及广泛使用的年代。从图中可以看出的信息有( )图K15－1A．科学技术的发展越来越快，新材料频频出现B．新材料发展的总体趋势是强度越来越大C．1800年以前出现的材料强度都比铝小D．铝的密度比钢的密度大3．[2022·青岛二模]镁、铝、铜三种金属粉末混合物，加入过量盐酸充分反应，过滤后向滤液中加入过量烧碱溶液，再过滤，滤液中存在的离子有( )A．Mg2＋ B．Cu2＋ C．Al3＋ D．[Al(OH)4]－4．[2022·威海一模]下列关于铜的说法正确的是( )A．铜在干燥的空气中和在潮湿的空气中存在的形态相同B．相同质量的铜分别与足量的氯气、硫完全反应，失去的电子数相同C．相同物质的量的浓硫酸分别与足量的铜和氧化铜反应，生成硫酸铜的量相同D．相同质量的铜分别与足量的稀硝酸、浓硝酸完全反应，生成气体的物质的量不同5．[2022·江西九校联考]“十二五”(2022～2022年)末期，随着铁路的建设发展，一票难求的情况将从根本上得到改观，或者说将成为历史。下列有关说法中正确的是( )A．铁路建设所需的大量水泥属于新型无机非金属材料B．铁路勘探时常用太阳能电池提供能量，太阳能电池是原电池C．铁轨焊接时常用到铝热反应，铝热反应中放出大量的热足以使铁熔化D．工业上铁、金的冶炼均采用热还原法6\n6．制印刷电路时常用氯化铁溶液作为“腐蚀液”，发生的反应为2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2。向盛有氯化铁溶液的烧杯中同时加入铁粉和铜粉，反应结束后，下列结果不可能出现的是( )A．烧杯中有铜无铁B．烧杯中有铁无铜C．烧杯中铁、铜都有D．烧杯中铁、铜都无7．[2022·惠州龙门中学]部分氧化的Fe—Cu合金样品(氧化产物为Fe2O3、CuO)共5.76g，经如下处理：下列说法正确的是( )A．滤液A中阳离子为Fe2＋、Fe3＋、H＋B．V＝224C．样品中CuO的质量为4.0gD．V＝4488．某稀溶液中含有Fe(NO3)3、Cu(NO3)2、HNO3，若向其中逐渐加入铁粉，溶液中Fe2＋浓度和加入铁粉的物质的量之间的关系如图K15－2所示。则稀溶液中Fe(NO3)3、Cu(NO3)2、HNO3物质的量浓度之比为( )图K15－2A．1∶1∶1B．1∶3∶1C．3∶3∶8D．1∶1∶49．[2022·宁波八校联考]向一定量的Cu、Fe2O3的混合物中加入300mL1mol·L－1的盐酸，恰好使混合物完全溶解，所得溶液中不含Fe3＋，若用过量的CO在高温下还原相同质量的原混合物，固体减少的质量为( )A．6.4gB．4.8gC．2.4gD．1.6g10．所谓合金，就是不同种金属(也包括一些非金属)在熔融状态下形成的一种熔合物，根据下列四种金属的熔、沸点，判断其中不能形成合金的是( )NaCuAlFe熔点(℃)97.510836601535沸点(℃)883259522003000A.Cu和AlB．Fe和CuC．Fe和NaD．Al和Na11．[2022·南昌调研]常温下，将1.92g铜加入到100mLH2SO4和HNO3的混合液中，Cu全部溶解，放出无色气体，再向溶液中加入足量铁粉，充分反应，此时收集到448mL(标准状况)的氢气。下列有关结论不正确的是( )A．溶解的铁粉为2.8g6\nB．原溶液中c(SO)＝0.5mol/LC．原混合溶液中c(H＋)＝1.2mol/LD．原溶液中n(NO)＝0.08mol12．铜是重要的金属材料。试回答下列问题：(1)工业上可用Cu2S和O2反应制取粗铜，该反应中氧化剂为________。电解粗铜制取精铜，电解时，阳极材料是________，电解液中必须含有的阳离子是________。(2)在100mL18mol/L浓硫酸中加入过量的铜片，加热使之充分反应，反应中被还原的n(H2SO4)<________mol。(3)电子工业曾用30%的FeCl3溶液腐蚀敷有铜箔的绝缘板制印刷电路板，为了从使用过的废腐蚀液中回收铜，并重新得到FeCl3溶液，设计如下实验流程：图K15－3上述流程中，所加试剂的化学式：X________，Y________，Z________；第⑥步反应的离子方程式为________________________________________________________________________________。13．工业上以废铜为原料经一系列化学反应可生产氯化亚铜(CuCl)，其工艺流程如图K15－4所示：图K15－4试根据上图转化回答下列问题：(1)工业生产Cl2时，尾气常用石灰乳吸收，而不用烧碱溶液吸收的原因是________________________________________________________________________。(2)还原过程中的产物为Na[CuCl2]，试写出反应的化学方程式________________________________________________________________________。制备中当氯化完成后必须经还原过程再制得CuCl，为什么不用一步法制得CuCl？(已知Cu2＋＋Cu＋2Cl－===2CuCl↓)________________________________________________________________________。(3)还原过程中加入少量盐酸的作用是________________________________________________________________________，加入NaCl且过量的原因是________________________________________________________________________。(4)合成结束后所得产品用酒精淋洗的目的是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(5)实验室中在CuCl2热溶液中通入SO2气体也可制备白色的CuCl沉淀，试写出该反应的离子方程式________________________________________________________________________。14．[2022·南京调研]硫酸铜是一种重要的化工原料，工业上常用硫酸为原料来制备硫酸铜。6\n(1)工业上生产硫酸过程中，焙烧硫铁矿时产生的废渣是一种二次资源。为了从废渣中磁选获得品位合格的铁精矿，高温下利用CO使弱磁性Fe2O3转化为强磁性Fe3O4。写出该反应的化学方程式________________________________________________________________________________；实验发现：CO太多或太少都会导致磁铁矿产率降低，原因是________________________________________________________________________。(2)测定硫酸铜晶体中结晶水含量的实验步骤为：步骤1：准确称量一个洁净、干燥的坩埚；步骤2：将一定量的硫酸铜晶体试样研细后，放入坩埚中称重；步骤3：将盛有试样的坩埚加热，待晶体变成白色粉末时，停止加热；步骤4：将步骤3中的坩埚放入干燥器，冷却至室温后，称重；步骤5：________________________________________________________________________；步骤6：根据实验数据计算硫酸铜晶体试样中结晶水的质量分数。请完成实验步骤5。(3)已知硫酸铜晶体受热可以逐步失去结晶水，温度升高还可以分解生成铜的氧化物。取25.0gCuSO4·5H2O晶体均匀受热，缓慢升温至1200℃并恒温1小时，实验测得固体残留率(×100%)与温度的关系如图K15－5所示： 图K15－5在110℃时所得固体的成分为________________________________________________________________________；在1200℃并恒温1小时，反应所得气态产物除去水后，物质的量为________。(填字母)A．0molB．0.1molC．0.125molD．大于0.125mol6\n1．A2．A [解析]B项、C项都是单独分析材料的强度或密度，而图中提供的是强度和密度之比同出现时间的关系，与题意不符。D项中钢的密度比铝的密度大。3．D [解析]4．D5．C [解析]A项，铁路建设所需的大量水泥属于传统无机非金属材料；B项，太阳能电池是把光能转化为电能，而原电池是把化学能转化为电能；D项，工业上铁的冶炼采用热还原法，金的冶炼采用富集法，属于物理方法。6．B [解析]铁的还原性比铜强，FeCl3首先氧化Fe；只有Fe反应完后，剩余的FeCl3才能再氧化Cu。故烧杯中有铁无铜是不可能的。7．D [解析]加足量的稀硫酸，铁、氧化物全部溶解，3.2g滤渣全部为铜(0.05mol)，据2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋，可知溶液中不含Fe3＋，A错；0.05mol的铜转化为氧化铜(最大值)为0.05mol×80g/mol＝4.0g，铜只有部分被氧化，C错；灼烧后剩余的3.2g(0.02mol)固体是氧化铁，其中含铁0.04mol、质量为2.24g，合金中含氧原子5.76g－3.2g－2.24g＝0.32g，即为0.02mol，假设氧化物全部为氧化铜，质量为1.6g，也可知C错；根据题意构造反应：Fe2O3＋Fe＋3H2SO4===3FeSO4＋3H2O，Fe＋CuO＋H2SO4===FeSO4＋Cu＋H2O，可认为合金中氧化物全部为FeO，是0.02mol，剩余的铁(0.04mol－0.02mol＝0.02mol)置换出氢气，得到的氢气是0.02mol、448mL，B错、D正确。8．D [解析]据氧化性由强到弱的顺序HNO3>Fe3＋>Cu2＋，可知随铁粉的增加，反应的方程式分别为：4HNO3(稀)＋Fe===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O4mol1mol1mol2Fe(NO3)3＋Fe===3Fe(NO3)22mol1mol3molCu(NO3)2＋Fe===Fe(NO3)2＋Cu1mol1mol1mol所以原溶液中，Fe(NO3)3、Cu(NO3)2、HNO3的物质的量之比为：(2mol－1mol)∶1mol∶4mol＝1∶1∶4。9．C [解析]因盐酸溶解Fe2O3生成FeCl3，故n(Fe2O3)＝n(HCl)＝(0.3L×1mol·L－1)÷6＝0.05mol。由题意知，固体减轻的质量，也就是氧元素的质量：m＝0.05mol×3×16g·mol－1＝2.4g。10．C [解析]分析数据得出，C错误，因为铁的熔点(1535℃)高于Na的沸点(883℃)，无法制得合金。11．D [解析]此题的关键是要理解第一步反应中铜与硝酸及硫酸反应生成了CuSO4和NO及水，且硝酸恰好完全反应，铜的物质的量为0.03mol，所以根据电子得失守恒得出参加反应的HNO3为0.02mol，D错。第二步反应为铁和硫酸反应，铁和铜离子反应，根据铜离子的物质的量及氢气的物质的量，求算出铁粉的质量为2.8g，再综合第一步和第二步反应求出c(SO)和c(H＋)。12．(1)Cu2S、O2 粗铜 Cu2＋ (2)0.9(3)Fe HCl(稀) Cl2 2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－6\n[解析]用30%的FeCl3溶液腐蚀敷有铜箔的绝缘板制印刷电路板时发生反应2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋，废液中含有Fe2＋、Cu2＋、Fe3＋；加入过量铁粉后，2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋、Fe＋Cu2＋===Cu＋Fe2＋；滤渣中含有过量的Fe和Cu，加入盐酸，Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑；通入Cl2后，2FeCl2＋Cl2===2FeCl3。13．(1)石灰乳来源丰富，成本低，且反应结束后可得副产品漂白粉(2)CuCl2＋2NaCl＋Cu===2Na[CuCl2]CuCl沉淀沉积在Cu表面阻碍反应的进行(3)防止Cu2＋水解 增大NaCl的浓度有利于生成更多的Na[CuCl2]，提高产率(4)使CuCl尽快干燥，防止被空气氧化(5)2Cu2＋＋2Cl－＋SO2＋2H2O2CuCl↓＋4H＋＋SO[解析](1)主要从原料经济性的角度来回答。(2)产物Na[CuCl2]中Cu的化合价为＋1，因此还原过程发生的是归中反应。(3)主要考查盐类水解和化学平衡知识。(4)产品用水和酒精洗的效果是不同的，酒精沸点低，易挥发，易晾干。(5)反应中CuCl2被还原为CuCl，则SO2的氧化产物必为H2SO4。14．(1)3Fe2O3＋CO2Fe3O4＋CO2 CO太多导致Fe3O4还原为铁，CO太少，Fe2O3转化成Fe3O4的转化率不高(2)将步骤4中的坩埚再加热一定时间，放入干燥器中冷却至室温后，称重。重复本操作，直至两次称量质量差不超过0.1g(3)CuSO4·3H2O D6
