2019版高考化学一轮复习 第七单元 金属及其化合物 第4节 金属材料与金属矿物利用课时练.doc

第4节金属材料与金属矿物利用一、选择题1(2018届湖北枣阳白水高中调研)下列说法正确的是()。A自然界中所有金属都以化合态形式存在B化学史上，金、银、铜发现较早，钾、钠、铝发现较迟是因为前者在自然界中含量高，后者含量低C废旧金属处理的最好办法是深埋D冶炼金属的一般步骤是：浮选富集冶炼精炼2下列金属冶炼的反应原理，错误的是()。AMgCl2(熔融)MgCl2BAl2O33H22Al3H2OCFe3O44CO3Fe4CO2D2HgO2HgO23镁铝合金质优体轻，又不易锈蚀，已大量用于航空工业、造船工业、日用化工等领域。下列关于镁铝合金的性质的叙述中，正确的是()。A此合金的熔点比镁和铝的熔点都高B此合金能全部溶解于稀盐酸中C此合金能全部溶解于氢氧化钠溶液中D此合金的硬度比镁和铝的硬度都小4由黄铜矿(CuFeS2)制取铜的简单流程如下图：下列说法正确的是()。A由CuFeS2生成Cu2S、SO2和铁的氧化物反应中硫元素被还原B熔炼过程中的主要反应为Cu2SO22CuSO2C铜的电解精炼过程中纯铜作阳极D上述冶炼过程产生大量SO2，通常用饱和NaHSO3溶液吸收5(2018届河北武邑中学测试)工业上用铝土矿(主要成分为Al2O3xH2O、Fe2O3、SiO2等)提纯Al2O3作冶炼铝的原料，提取时操作过程如下图，指出图中操作错误的是()。A B C D6(2018届宁夏银川一中月考)把一块镁铝合金投入到1 molL1 盐酸里，待合金完全溶解后，往溶液里加入1 molL1 NaOH溶液，生成沉淀的物质的量随加入NaOH溶液体积变化的关系如下图所示。下列说法中不正确的是()。A生成Al(OH)3沉淀的最大质量为0.78 gB加入70 mL NaOH时溶液呈碱性C.的最大值为1.5Da的取值范围为0a457(2018届辽宁铁岭协作体联考)类推的思维方法在化学学习和研究中有时会产生错误的结论，因此类比推出的结论最终要经过实践的检验才能决定其正确与否。下列类推结论中正确的是()。ACu与Cl2直接化合生成CuCl2；Cu与S直接化合也能得到CuSBFe3O4可写成FeOFe2O3；Pb3O4也可写成PbOPb2O3CMg失火不能用CO2灭火；Na失火也不能用CO2灭火D工业上电解熔融MgCl2制取金属镁；也用电解熔融AlCl3的方法制取金属铝二、非选择题8(2018届福建宁德质检)为探究某铁碳合金与浓硫酸在加热条件下反应的部分产物并测定铁碳合金中铁元素的质量分数，某化学活动小组设计了如下图所示的实验装置，并完成以下实验探究。 (1)往圆底烧瓶中加入m g铁碳合金，并滴入过量浓硫酸，未点燃酒精灯前，A、B均无明显现象，其原因是：常温下碳与浓硫酸不反应；_。(2)点燃酒精灯，反应一段时间后，从A中逸出气体的速率仍然较快，除因反应温度较高外，还可能的原因是_。(3)装置B的作用是_。(4)甲同学观察到装置C中有白色沉淀生成，他得出了使澄清石灰水变浑浊的气体是二氧化碳。装置A中能产生二氧化碳的化学方程式为_。(5)乙同学认为甲同学的结论是错误的，他认为为了确认二氧化碳的存在，需在装置BC之间添加装置M。装置E、F中盛放的试剂分别是_、_。重新实验后观察到装置F中的现象是_。(6)有些同学认为合金中铁元素的质量分数可用KMnO4溶液来测定(5Fe2MnO8H=5Fe3Mn24H2O)。测定铁元素质量分数的实验步骤如下：.往烧瓶A中加入过量铜使溶液中的Fe3完全转化为Fe2，过滤，得到滤液B。.将滤液B稀释为250 mL。.取稀释液25.00 mL，用浓度为c molL1的酸性KMnO4溶液滴定，三次滴定实验所需KMnO4溶液体积的平均值为V mL。步骤中，将滤液B稀释为250 mL需要用到的玻璃仪器除烧杯、玻璃棒、胶头滴管外，还必须要用到的是_。判断滴定终点的标志是_。铁碳合金中铁元素的质量分数为_。9(2018届江西新余四中段考)工业上回收利用某合金废料(主要含Fe、Al、Cu、Co、Li等，已知Co、Fe都是中等活泼金属)的工艺流程如下：(1)金属M为_，操作1所用的玻璃仪器除烧杯外还有_。(2)加入H2O2的作用是_(用离子方程式表示)，加入氨水的作用是_。(3)在空气中焙烧的化学方程式为_。(4)已知Li2CO3微溶于水，其饱和溶液的浓度与温度关系见下表。操作2中，蒸发浓缩后必须趁热过滤，其原因是_。温度/10306090浓度/(molL1)0.210.170.140.10(5)用惰性电极电解熔融Li2CO3制取锂，阳极生成两种气体，则阳极的电极反应式为_。10某化学兴趣小组用含有铝、铁、铜的合金制取纯净的氯化铝溶液、绿矾晶体FeSO47H2O和胆矾晶体，以探索工业废料的再利用。其实验方案如下：回答下列问题：(1) 写出合金与烧碱溶液反应的离子方程式：_。(2)用滤渣F通过两种途径制取胆矾，与途径相比，途径明显具有的两个优点是_，_。(3)进行途径时，该小组用如下图所示装置及试剂，将制得的CO2气体通入滤液A中。一段时间后，观察到烧杯中产生的白色沉淀逐渐减少，其原因是_(用离子方程式表示)；为了避免沉淀D减少，应该在装置和装置之间增加一个盛有_的洗气瓶。(4) 通过途径制取胆矾，必须进行的实验操作步骤：加硫酸、加热通氧气、过滤、_、冷却结晶、过滤、自然干燥。其中“加热通氧气”所起的作用为_(用离子方程式表示)。(5)白磷有剧毒，不慎沾到皮肤上，可取少量胆矾配制成CuSO4溶液冲洗解毒。白磷可与热的CuSO4溶液反应生成Cu3P(Cu为1价)，与冷CuSO4溶液反应则析出Cu，反应的化学方程式分别(均未配平)为：P4CuSO4H2OCu3PH3PO4H2SO4P4CuSO4H2OCuH3PO4H2SO4若上述两反应中被氧化的P4的物质的量相等，则消耗的CuSO4的物质的量之比为_。11(2018届江苏无锡三校联合体月考)无水AlCl3易升华，可用作有机合成的催化剂等。工业上以铝土矿(Al2O3、Fe2O3)为原料制备无水AlCl3的工艺流程如下。(1) 氯化炉中Al2O3、Cl2和C反应的化学方程式为_。(2)用Na2SO3溶液可除去冷却器排出的尾气中的Cl2，此反应的离子方程式为_。(3)升华器中主要含有AlCl3和FeCl3，需加入少量Al，其作用是_。(4)为测定制得的无水AlCl3产品(含杂质FeCl3)的纯度，称取16.25 g无水AlCl3样品，溶于过量的NaOH溶液中，过滤出沉淀物，沉淀物经洗涤、灼烧、冷却、称重，得其质量为0.32 g。写出上述除杂过程中涉及的离子方程式：_。AlCl3产品的纯度为_。(5)工业上另一种以铝灰为原料制备无水AlCl3的工艺中，最后一步是由AlCl36H2O脱水制备无水AlCl3，实现这一步的方法是_。第4节金属材料与金属矿物利用1D2B解析：Mg属于活泼金属，工业上常采用电解熔融MgCl2的方法冶炼，故A正确；Al属于活泼金属，应该采用电解熔融氧化铝的方法冶炼，故B错误；Fe属于较活泼金属，应该采用热还原法冶炼，故C正确；Hg属于不活泼金属，应该采用热分解法冶炼，故D正确。3B4B解析：由CuFeS2生成Cu2S、SO2和铁的氧化物，反应中硫元素的化合价由2价变成4价，被氧化，A错误；铜的电解精炼过程中纯铜作阴极，粗铜作阳极，C错误；SO2与饱和NaHSO3溶液不反应，应该选用Na2SO3溶液，D错误。5A解析：铝土矿灼烧除去结晶水，灼热后的不挥发物质中加入过量的盐酸，Al2O3、Fe2O3溶解成铝盐、铁盐，过滤除去不溶的杂质二氧化硅等，溶液中含有过量的盐酸；向的滤液中加入过量氢氧化钠使铝盐变成偏铝酸盐，而铁离子转化为氢氧化铁沉淀，过滤除去，滤液中含有过量的氢氧化钠；向的滤液中加入过量盐酸，溶液中偏铝酸根、氢氧化钠转化为氯化铝、氯化钠，溶液溶质为氯化铝、氯化钠，不能生成氢氧化铝沉淀，应通入过量二氧化碳，可得氢氧化铝沉淀，错误；氢氧化铝沉淀灼烧分解生成氧化铝，干燥不能使氢氧化铝分解，错误。6D解析：根据图象可知，首先发生的反应是中和过量的酸：HOH=H2O；然后是沉淀两种金属离子：Mg22OH=Mg(OH)2、Al33OH=Al(OH)3；最后是Al(OH)3的溶解：Al(OH)3OH=AlO2H2O。从横坐标60 mL到70 mL这段可以求出nAl(OH)30.01 mol，则n(Al)nAl(OH)30.01 mol，所以沉淀Al3消耗的NaOH溶液的体积为0.03 L30 mL。依据上述分析可知，nAl(OH)30.01 mol，则mAl(OH)30.01 mol78 gmol10.78 g，故A正确；当加入70 mL氢氧化钠时，溶液中溶质为NaAlO2和NaCl，NaAlO2水解使溶液呈碱性，故B正确；若a0，n(Mg2)取得最大值，沉淀阶段和Al3反应的NaOH为30 mL，所以此时和Mg2反应的NaOH为30 mL，n(Mg2)max0.015 mol，所以的最大值为1.5，故C正确；假设盐酸溶解金属后不剩，这种情况下，酸恰好与合金反应完全，即a0，通过极值法，当合金中金属全部是铝时剩余的酸最多，因为沉淀Al3需要NaOH溶液的体积为30 mL，从图可知，中和过量的酸所消耗的碱液体积最大为60 mL30 mL30 mL，最大值是不存在的，所以a的取值范围为 0a30，故D错误。7C解析：氧化性：Cl2S，Cu与Cl2直接化合生成CuCl2；而Cu与S直接化合得到Cu2S，A错误；Fe3O4中铁元素的化合价为2、3价，可写成FeOFe2O3；而Pb3O4中铅元素的化合价为2、4价，应写成2PbOPbO2，B错误；Mg可以在CO2中燃烧生成氧化镁和碳，故Mg失火不能用CO2灭火；钠失火也不能用CO2灭火是由于Na燃烧生成Na2O2，Na2O2与CO2反应生成O2又起助燃作用，C正确；氯化铝为共价化合物，熔融态不导电，工业上用电解熔融Al2O3的方法制取金属铝，D错误。8(1)常温下Fe在浓硫酸中发生钝化(2)铁、碳在硫酸溶液中形成原电池(3)检验SO2的存在(4)C2H2SO4(浓)CO22SO22H2O(5)酸性KMnO4溶液或溴水(或其他合理答案)品红溶液品红溶液不褪色或无明显现象(6)250 mL容量瓶滴入最后一滴酸性高锰酸钾溶液，溶液呈浅红色，且三十秒内不褪色%解析：(5)SO2能使澄清石灰水变浑浊，因此需要除去SO2，利用SO2的还原性，通过溴水或高锰酸钾溶液，然后验证SO2是否完全被吸收，再通过品红溶液，品红溶液不褪色，澄清石灰水变浑浊，说明产生CO2。(6)还需要用250 mL容量瓶；滴入最后一滴酸性高锰酸钾溶液，溶液呈浅红色，且三十秒内不褪色；铁元素的质量为V103c55610 g2.8Vc g，质量分数为100%。9(1)Cu漏斗、玻璃棒(2)2Fe2H2O22H=2Fe32H2O调节溶液pH使Fe3、Al3转化为Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀(3)4CoC2O42H2O3O22Co2O38H2O8CO2(4)减少 Li2CO3的溶解损失(5)2CO4e=O22CO2解析：合金废料中加入盐酸，过滤得到的金属M为不与盐酸反应的铜，浸出液中加入过氧化氢将亚铁离子氧化为铁离子，加入氨水调节溶液pH使铁离子、铝离子转化为氢氧化铁、氢氧化铝，通过操作1过滤得到溶液A，加入草酸铵溶液沉淀钴离子，过滤得到的溶液B主要是锂离子的溶液，加入碳酸钠沉淀锂离子，过滤得到碳酸锂，结晶析出的CoC2O42H2O在足量空气中焙烧得到氧化钴。(4)Li2CO3微溶于水，溶解度随温度的升高而降低，为减少 Li2CO3的溶解损失，蒸发浓缩后必须趁热过滤。(5)用惰性电极电解熔融 Li2CO3制取锂，阳极生成两种气体，应为二氧化碳和氧气，电极方程式为2CO4e=O22CO2。10(1)2Al2OH2H2O=2AlO3H2(2)产生等量胆矾途径消耗硫酸少途径不会产生污染大气的气体(3)Al(OH)33H=Al33H2O饱和NaHCO3溶液(4)蒸发浓缩2CuO24H=2Cu22H2O(5)11解析：合金中只有铝和NaOH溶液反应，所得滤液A中含有NaAlO2和剩余的NaOH，向滤液A通入足量的CO2，生成沉淀Al(OH)3。滤渣为Fe和Cu，滤渣B中加入足量的稀硫酸，Fe溶解，滤液E为FeSO4溶液，滤渣F为Cu。(2)途径中通入氧气，H2SO4只表现酸性，所以产生等量胆矾途径消耗H2SO4少，而且途径不会产生污染大气的气体。(3)大理石和浓盐酸反应生成的CO2中含有HCl，通入NaAlO2溶液中，反应生成的Al(OH)3和盐酸反应生成AlCl3和H2O，离子方程式为Al(OH)33H=Al33H2O。除去CO2中的HCl，用饱和NaHCO3溶液。(4)要得到硫酸铜晶体，先蒸发浓缩，然后冷却结晶。加热通入氧气可以在酸性条件下把Cu氧化为Cu2，离子方程式为2CuO24H=2Cu22H2O。(5)两化学方程式配平后得11P460CuSO460H2O20Cu3P24H3PO460H2SO4，P410CuSO416H2O=10Cu4H3PO410H2SO4，前一个反应中，每6 mol P4被氧化，消耗60 mol CuSO4，后一个反应中，每1 mol P4被氧化，消耗10 mol CuSO4，所以当被氧化的P4的物质的量相等时，消耗的CuSO4的物质的量之比为11。11(1)Al2O33Cl23C2AlCl33CO(2)SOCl2H2O=SO2Cl2H(3)除去FeCl3(4)Fe33OH=Fe(OH)3，Al34OH=AlO2H2O96%(5)在HCl气流中加热脱去结晶水解析： (1)根据工艺流程可知氯化炉的产物，经冷却、升华可制备无水AlCl3，说明氯化炉的产物中含有AlCl3，冷凝器尾气含有CO，所以Al2O3、Cl2和C反应生成AlCl3和CO，反应方程式为Al2O33Cl23C2AlCl33CO。(2)Cl2有强氧化性，将SO氧化为SO，自身被还原为2Cl，反应的离子方程式为SOCl2H2O=SO2Cl2H。(3)升华器中主要含有AlCl3和FeCl3，FeCl3熔点、沸点较低，升华制备无水AlCl3，应除去FeCl3，所以加入少量Al的目的是除去FeCl3。(4)除杂过程中铁离子与氢氧根离子结合成氢氧化铁沉淀，铝离子与氢氧根离子结合成偏铝酸根和水，离子方程式为Fe33OH=Fe(OH)3、Al34OH=AlO2H2O。根据铁原子守恒，设杂质FeCl3的质量为m，则Fe2O32FeCl3160 325032 g m，解得m0.65 g，所以AlCl3产品的纯度为100%96%。