人教版高考化學(xué)一輪復(fù)習第3章金屬及其化合物第4講用途廣泛的金屬材料及金屬礦物的開發(fā)利用含答案-試卷下載-教習網(wǎng)

課時跟蹤練9 一、選擇題 1．下列有關(guān)說法正確的是(　　) A．大多數(shù)金屬在自然界以游離態(tài)形式存在 B．工業(yè)上，一般用熱還原法獲得Hg和Ag C．銅的金屬活動性比鋁弱，可用銅罐代替鋁罐貯運濃硝酸 D．人們常用鋼作建造材料而不用純鐵主要原因是鋼的機械性能更好解析：A項，除Au、Pt以單質(zhì)存在外，大多數(shù)金屬在自然界以化合態(tài)形式存在，錯誤；B項，在工業(yè)上，一般用熱分解法獲得Hg和Ag，錯誤；C項，銅的金屬活動性比鋁弱，但是在常溫下由于Cu與濃硝酸發(fā)生反應(yīng)，所以不可用銅罐代替鋁罐貯運濃硝酸，錯誤；D項，人們常用鋼作建造材料而不用純鐵主要原因是鋼的機械性能更好、由于合金元素不同、含量不同，得到的鋼的性能也不同，正確。答案：D 2．C919大型飛機采用了大量新型材料鋁鋰合金。下列關(guān)于鋁鋰合金的說法不正確的是(　　) A．鋁鋰合金是鋁與鋰形成的混合物 B．鋁鋰合金的硬度比鋰大 C．鋁鋰合金的熔、沸點比鋁低 D．鋁鋰合金耐酸堿腐蝕解析：鋁鋰合金中的鋁能與酸和堿反應(yīng)，鋰能與酸反應(yīng)，故鋁鋰合金不耐酸堿腐蝕。答案：D 3．金屬、金屬材料的性質(zhì)在很大程度上決定了它們的用途。下列有關(guān)說法不正確的是(　　) A．鈦合金與人體具有很好的“相容性”，可以用來制造人造骨骼 B．鐵具有良好的導(dǎo)熱性，可以用于制造炊具 C．不銹鋼的抗腐蝕性好，常用于制造醫(yī)療器械 D．鈦及其合金熔點高，可用作保險絲解析：熔點低可以作保險絲，熔點高不可作保險絲。答案：D 4．下列化工生產(chǎn)原理錯誤的是(　　) ①可以電解熔融的氯化鈉來制取金屬鈉 ②可以將鈉加入氯化鎂飽和溶液中制取鎂 ③用電解法冶煉鋁時，原料是氯化鋁 ④高爐煉鐵的反應(yīng)是放熱的，故無須加熱 A．②③　　　B．①③　　　C．①②③　　D．②③④ 解析：①鈉是活潑金屬，可以用電解熔融的氯化鈉的方法來制取金屬鈉，①正確；②鈉的化學(xué)性質(zhì)非?；顫?，將Na加入氯化鎂溶液中，Na先和水反應(yīng)生成NaOH，NaOH再和氯化鎂發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)，將鈉加入氯化鎂飽和溶液中得不到Mg單質(zhì)，工業(yè)上用電解熔融氯化鎂的方法冶煉Mg，②錯誤；③電解冶煉鋁時，原料是氧化鋁，因為氯化鋁屬于共價化合物，在熔融狀態(tài)下以分子存在而不是離子，熔融狀態(tài)下不導(dǎo)電，③錯誤；④雖然高爐煉鐵的反應(yīng)是放熱的，但仍需加熱反應(yīng)才能發(fā)生，④錯誤。答案：D 5．下列關(guān)于金屬冶煉方法的敘述不正確的是(　　) 答案：D 6．(2020·重慶七校聯(lián)考)以高硫鋁土礦(主要成分為Al2O3、Fe2O3、SiO2，含少量FeS2)為原料，生產(chǎn)Fe3O4的部分工藝流程如下。下列說法錯誤的是(　　) A．用NaOH溶液吸收焙燒過程產(chǎn)生的SO2有利于保護環(huán)境和資源再利用 B．從高硫鋁土礦中可制得Al、Fe的化合物 C．向“過濾”得到的濾液中通入過量CO2，鋁元素存在形式由AlOeq \o\al(－,2)轉(zhuǎn)化為Al3＋ D．FeS2與Fe2O3混合后在無氧條件下焙燒的目的是生成Fe3O4和SO2 解析：A項，SO2屬于大氣污染氣體，用NaOH溶液吸收有利于保護環(huán)境和資源再利用，正確；B項，由高硫鋁土礦的組成和流程圖可知，從高硫鋁土礦中可制得Al、Fe的化合物，正確；C項，向“過濾”得到的濾液中通入過量CO2，鋁元素的存在形式由AlOeq \o\al(－,2)轉(zhuǎn)化為Al(OH)3，錯誤；D項，F(xiàn)eS2與Fe2O3混合后在無氧條件下焙燒發(fā)生反應(yīng)：FeS2＋16Fe2O3eq \o(=====,\s\up15(焙燒))11Fe3O4＋2SO2↑，正確。答案：C 7．鉛的冶煉大致過程如下所示。下列說法正確的是(　　) ①富集：將方鉛礦(PbS)進行浮選； ②焙燒：2PbS＋3O2eq \o(=====,\s\up15(高溫))2PbO＋2SO2； ③制粗鉛：PbO＋Ceq \o(=====,\s\up15(高溫))Pb＋CO↑；PbO＋COeq \o(=====,\s\up15(高溫))Pb＋CO2。 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PbO C．整個冶煉過程中，制取1 mol Pb共轉(zhuǎn)移2 mol電子 D．將1 mol PbS完全冶煉成Pb理論上至少需要6 g碳解析：A項，浮選法富集方鉛礦為物理變化；B項，O2被還原為PbO和SO2，二者均為還原產(chǎn)物；C項，制取1 mol Pb共轉(zhuǎn)移8 mol e－。答案：D 8．類推的思維方法在化學(xué)學(xué)習與研究中有時會產(chǎn)生錯誤結(jié)論，因此類推的結(jié)論最終要經(jīng)過實踐的檢驗，才能決定其正確與否。下列幾種類推結(jié)論錯誤的是(　　) ①鈉與水反應(yīng)生成NaOH和H2；所有金屬與水反應(yīng)都生成堿和H2 ②鐵露置在空氣中一段時間后就會生銹；性質(zhì)更活潑的鋁不能穩(wěn)定存在于空氣中 ③化合物KCl的焰色為紫色；K2CO3的焰色也為紫色 ④生鐵比純鐵的熔點低；鈉鉀合金的熔點也應(yīng)介于Na和K熔點之間 A．①② B．①④ C．①②③④ D．①②④ 解析：①鈉是活潑金屬，與水反應(yīng)生成NaOH和H2，但鐵需要在高溫下與水蒸氣反應(yīng)生成Fe3O4和H2，所以①錯誤；②鐵因含有雜質(zhì)，露置在空氣中由于發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)而生銹，但性質(zhì)更活潑的鋁由于易被氧化，在表面形成致密的氧化膜而得到保護，所以鋁具有較好的抗腐蝕能力，可穩(wěn)定存在于空氣中，即②錯誤；③焰色反應(yīng)是用來檢驗?zāi)承┙饘僭氐模灾灰锈浽?，焰色都是紫色的，即③正確；④合金的熔點比構(gòu)成合金的成分金屬熔點都低，鈉鉀合金的熔點也比鈉和鉀的低，所以④錯誤；錯誤的類推結(jié)論為①②④。答案：D 二、非選擇題 9．MgO、Al2O3都是常用的耐火材料，某研究小組取100 kg含60% Al的報廢汽車的鎂合金材料來制備MgO、Al2O3，其中物質(zhì)甲可由溶液B轉(zhuǎn)化再生，其工藝流程如圖所示。請回答下列問題： (1)下列說法正確的是________(填字母)。 A．合金是金屬與金屬熔合而成的混合物 B．合金的熔點比成分金屬更高 C．合金的硬度等機械性能優(yōu)于成分金屬 D．氧化鋁熔點高，故可以用氧化鋁坩堝熔融氫氧化鈉 (2)物質(zhì)甲是________，產(chǎn)品A是________。 (3)操作②為________。 (4)足量物質(zhì)乙與溶液A反應(yīng)的離子方程式為________________ _____________________________________________________。 (5)假設(shè)不計損耗，可得產(chǎn)品B的質(zhì)量為________kg(保留一位小數(shù))。解析：(1)合金不一定是金屬和金屬的混合物，A項錯誤；合金的熔點比成分金屬的熔點低，B項錯誤；合金的硬度等機械性能一般優(yōu)于成分金屬，C項正確；氧化鋁的熔點高，可制作坩堝，但氧化鋁能與強堿反應(yīng)，不能用于熔融氫氧化鈉，D項錯誤。(2)Al與NaOH溶液反應(yīng)，而Mg不與NaOH溶液反應(yīng)，將鎂鋁合金投入NaOH溶液中，完全反應(yīng)后過濾得到固體Mg和NaAlO2溶液，沉淀A為Mg，Mg與酸反應(yīng)得Mg2＋，Mg2＋與堿溶液反應(yīng)生成Mg(OH)2，加熱Mg(OH)2得產(chǎn)品A(MgO)。沉淀B為Al(OH)3，加熱Al(OH)3得到產(chǎn)品B(Al2O3)。(3)操作②為固液不相溶分離，故該操作為過濾。(4)向NaAlO2溶液中通入過量的CO2，得到Al(OH)3沉淀和NaHCO3，其反應(yīng)的離子方程式為AlOeq \o\al(－,2)＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCOeq \o\al(－,3)。(5)100 kg合金含有60 kg Al，根據(jù)Al守恒，設(shè)Al2O3的質(zhì)量為m kg，則有m×eq \f(54,102)＝60，解m＝113.3 kg。答案：(1)C　(2)NaOH　MgO　(3)過濾　(4)AlOeq \o\al(－,2)＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCOeq \o\al(－,3)　(5)113.3 10．用鋁土礦(含30% SiO2、40.8% Al2O3和少量Fe2O3等)制取鋁硅合金材料有濕法、干法等方法，其中干法制備的工藝流程如下：請回答下列問題： (1)若濕法處理鋁土礦，用強酸浸取時，所得溶液中陽離子有________________________。 (2)焙燒除鐵的反應(yīng)為4(NH4)2SO4＋Fe2O3eq \o(=====,\s\up15(△))2NH4Fe(SO4)2＋3H2O＋6NH3↑(Al2O3部分發(fā)生類似反應(yīng))。氧化物轉(zhuǎn)化為硫酸鹽的轉(zhuǎn)化率與溫度的關(guān)系如圖所示，最適宜的焙燒溫度為________。 (3)操作①包括加水溶解、________。 (4)用焦炭還原SiO2、Al2O3會產(chǎn)生中間體SiC、Al4C3。寫出高溫下Al4C3與Al2O3反應(yīng)生成鋁單質(zhì)的化學(xué)方程式：_______________。 (5)鋁硅合金材料中若含鐵，會影響其抗腐蝕性，原因是______________________________________________。 (6)不計損失，投入1 t鋁土礦，當加入54 kg純鋁后，鋁硅合金中m∶n＝________。解析：鋁土礦加(NH4)2SO4焙燒，F(xiàn)e2O3轉(zhuǎn)化為NH4Fe(SO4)2，同時生成氨氣，加水溶解、過濾，濾渣為SiO2和Al2O3，用焦炭在高溫條件下還原SiO2、Al2O3得到鋁硅熔體，再加純鋁攪拌，得到鋁硅合金。(1)鋁土礦中的氧化鋁和氧化鐵能溶于強酸生成Al3＋、Fe3＋，另外還有剩余的H＋，所以溶液中的陽離子有Al3＋、Fe3＋、H＋。(2)焙燒除鐵時盡可能使氧化鐵的轉(zhuǎn)化率升高，并使氧化鋁的轉(zhuǎn)化率降低，由題圖可知在300 ℃時，氧化鐵轉(zhuǎn)化為硫酸鹽的轉(zhuǎn)化率很高，而氧化鋁轉(zhuǎn)化為硫酸鹽的轉(zhuǎn)化率最低，所以最適宜的焙燒溫度為300 ℃。(3)由流程分析可知，操作①包括加水溶解、過濾。(4)在高溫條件下，Al4C3與Al2O3反應(yīng)生成Al和CO，其反應(yīng)的化學(xué)方程式為Al4C3＋Al2O3eq \o(=====,\s\up15(高溫))6Al＋3CO↑。(5)Al、Fe形成原電池，Al的活潑性比Fe強，作負極，被腐蝕，所以鋁硅合金材料中若含鐵，容易發(fā)生電化學(xué)腐蝕。(6)已知鋁土礦中含30% SiO2、40.8% Al2O3，不考慮損失，投入1 t鋁土礦，加入54 kg純鋁，則得到的鋁硅合金中鋁元素的總質(zhì)量為1 000 kg×40.8%×eq \f(54,102)＋54 kg＝270 kg，硅元素的總質(zhì)量為1 000 kg×30%×eq \f(28,60)＝140 kg，則鋁硅合金中m∶n＝eq \f(270,27)∶eq \f(140,28)＝2∶1。答案：(1)Al3＋、Fe3＋、H＋　(2)300 ℃　(3)過濾 (4)Al4C3＋Al2O3eq \o(=====,\s\up15(高溫))6Al＋3CO↑　(5)鐵與鋁形成原電池，加快了鋁的腐蝕　(6)2∶1 11．目前世界上60%的鎂是從海水提取的。海水提鎂的主要流程如下：請回答下列問題： (1)從離子反應(yīng)的角度思考，在海水中加入石灰乳的作用是_____；寫出在沉淀池中反應(yīng)的離子方程式：__________________ ____________________________________________________。 (2)石灰乳是生石灰與水形成的化合物，從充分利用海洋化學(xué)資源，提高經(jīng)濟效益的角度，生產(chǎn)生石灰的主要原料來源于海洋中的________。 (3)操作A是________，操作B是________。 (4)加入的足量試劑a是________(填化學(xué)式)。 (5)無水MgCl2在熔融狀態(tài)下，通電后會產(chǎn)生Mg和Cl2，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為____________________________________________ _____________________________________________________；從考慮成本和廢物循環(huán)利用的角度，副產(chǎn)物氯氣可以用于 _____________________________________________________。 (6)海水提鎂的過程，要將海水中的氯化鎂轉(zhuǎn)變?yōu)闅溲趸V，再轉(zhuǎn)變?yōu)槁然V的原因是_______________________________________ _______________________________________________________ _____________________________________________________。 (7)有同學(xué)認為：可直接加熱Mg(OH)2得到MgO，再電解熔融MgO制金屬鎂，這樣可簡化實驗步驟，體現(xiàn)實驗的簡約性原則。你________(填“同意”或“不同意”)該同學(xué)的想法，理由是_______ _____________________________________________________。解析：(1)石灰乳中的Ca(OH)2與海水中的鎂鹽發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)生成Mg(OH)2沉淀。(2)海灘上貝殼的主要成分是CaCO3，可用于制取生石灰。(3)從沉淀池中得到Mg(OH)2固體，應(yīng)用過濾操作，加熱濃縮MgCl2溶液，可使其結(jié)晶出MgCl2晶體。(4)溶解Mg(OH)2應(yīng)用足量鹽酸。(5)MgCl2(熔融)eq \o(=====,\s\up15(電解))Mg＋Cl2↑，Cl2可用于生產(chǎn)鹽酸，循環(huán)利用。答案：(1)沉淀Mg2＋[或使Mg2＋形成Mg(OH)2沉淀]Mg2＋＋ 2OH－===Mg(OH)2↓　(2)貝殼　(3)過濾　加熱濃縮(或蒸發(fā)結(jié)晶)　(4)HCl　(5)MgCl2(熔融)eq \o(=====,\s\up15(電解))Mg＋Cl2↑　制鹽酸，循環(huán)使用　 (6)海水中氯化鎂的含量很大，但鎂離子濃度很低，該過程可以使鎂離子富集，濃度高，且成本低　(7)不同意　MgO熔點很高，熔融時耗費大量的能量而增加生產(chǎn)成本 12．(2019·全國卷Ⅲ)高純硫酸錳作為合成鎳鈷錳三元正極材料的原料，工業(yè)上可由天然二氧化錳粉與硫化錳礦(還含F(xiàn)e、Al、Mg、Zn、Ni、Si等元素)制備，工藝如下圖所示?；卮鹣铝袉栴}：該工藝條件下，相關(guān)金屬離子[c0(Mn＋)＝0.1 mol·L－1]形成氫氧化物沉淀的pH范圍如下： (1)“濾渣1”含有S和____________；寫出“溶浸”中二氧化錳與硫化錳反應(yīng)的化學(xué)方程式：______________________________ _____________________________________________________。 (2)“氧化”中添加適量的MnO2的作用是將_________________ _____________________________________________________。 (3)“調(diào)pH”除鐵和鋁，溶液的pH范圍應(yīng)調(diào)節(jié)為______～6之間。 (4)“除雜1”的目的是除去Zn2＋和Ni2＋，“濾渣3”的主要成分是______________。 (5)“除雜2”的目的是生成MgF2沉淀除去Mg2＋。若溶液酸度過高，Mg2＋沉淀不完全，原因是________________________________ _____________________________________________________。 (6)寫出“沉錳”的離子方程式：__________________________ _____________________________________________________。 (7)層狀鎳鈷錳三元材料可作為鋰離子電池正極材料，其化學(xué)式為LiNixCoyMnzO2，其中Ni、Co、Mn的化合價分別為＋2、＋3、＋4。當x＝y(tǒng)＝eq \f(1,3)時，z＝__________。解析：(1)Si元素以SiO2或不溶性硅酸鹽存在，SiO2與硫酸不反應(yīng)，所以濾渣1中除了S還有SiO2；在用硫酸溶浸的過程中，二氧化錳和硫化錳發(fā)生了氧化還原反應(yīng)，二氧化錳作氧化劑，硫化錳作還原劑，反應(yīng)的化學(xué)方程式為MnO2＋MnS＋2H2SO4===2MnSO4＋S＋2H2O。(2)二氧化錳作為氧化劑，使得MnS反應(yīng)完全，且將溶液中Fe2＋氧化為Fe3＋。(3)由表中數(shù)據(jù)知pH在4.7時，F(xiàn)e3＋和Al3＋沉淀完全，所以應(yīng)該控制pH在4.7～6之間。(4)根據(jù)題干信息，加入Na2S除雜為了除去鋅離子和鎳離子，所以濾渣3是生成的沉淀ZnS和NiS。(5)由HFH＋＋F－知，酸度過大，F(xiàn)－濃度減低，使得MgF2Mg2＋＋2F－的平衡向沉淀溶解方向移動，Mg2＋沉淀不完全。(6)根據(jù)題干信息沉錳的過程是生成了MnCO3沉淀，所以反應(yīng)的離子方程式為Mn2＋＋2HCOeq \o\al(－,3)===MnCO3↓＋CO2↑＋H2O。(7)根據(jù)化合物中各元素化合價代數(shù)和為0的規(guī)律得：1＋2x＋3y＋4z＝4，已知x＝y(tǒng)＝eq \f(1,3)，帶入計算得z＝eq \f(1,3)。答案：(1)SiO2(不溶性硅酸鹽)　MnO2＋MnS＋2H2SO4===2MnSO4＋S＋2H2O　(2)將Fe2＋氧化為Fe3＋　(3)4.7　(4)NiS和ZnS　(5)F－與H＋結(jié)合形成弱電解質(zhì)HF，MgF2 Mg2＋＋2F－的平衡向沉淀溶解的方向移動　(6)Mn2＋＋2HCOeq \o\al(－,3)=== MnCO3↓＋CO2↑＋H2O　(7)eq \f(1,3) 選項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)用焦炭和空氣反應(yīng)產(chǎn)生的CO在高溫下還原鐵礦石中鐵的氧化物D鈉化合態(tài)鈉的金屬性強，一般還原劑很難將其還原出來，所以用電解飽和NaCl溶液的方法冶煉金屬離子Mn2＋Fe2＋Fe3＋Al3＋Mg2＋Zn2＋Ni2＋開始沉淀的pH8.16.31.53.48.96.26.9沉淀完全的pH10.18.32.84.710.98.28.9

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