?　用途廣泛的金屬材料　開(kāi)發(fā)利用金屬礦物

一、選擇題
1.鎂鋁合金質(zhì)優(yōu)體輕,又不易銹蝕,被大量用于航天工業(yè)、造船工業(yè)、日用化工等領(lǐng)域。下列關(guān)于鎂鋁合金性質(zhì)的敘述中,正確的是 (　　)
A.此合金的熔點(diǎn)比鎂和鋁的熔點(diǎn)都高
B.此合金能全部溶解于稀鹽酸中
C.此合金能全部溶解于氫氧化鈉溶液中
D.此合金的硬度比鎂和鋁的硬度都小
【解析】選B。合金的熔點(diǎn)比它的各成分金屬的熔點(diǎn)都低,硬度和強(qiáng)度比各成分金屬的都大,即A、D項(xiàng)不正確;合金中的鎂、鋁都能與稀鹽酸反應(yīng),但能與氫氧化鈉溶液反應(yīng)的只有鋁,所以該合金能全部溶解于稀鹽酸中而只有部分金屬溶解于氫氧化鈉溶液中,即B項(xiàng)正確,C項(xiàng)不正確。
2.下列生產(chǎn)、生活中的事實(shí)不能用金屬活動(dòng)性順序表解釋的是 (　　)
A.鋁制器皿不宜盛放酸性食物
B.電解飽和食鹽水陰極產(chǎn)生氫氣得不到鈉
C.鐵制容器盛放和運(yùn)輸濃硫酸
D.鍍鋅鐵桶鍍層破損后鐵仍不易被腐蝕
【解析】選C。A項(xiàng),鋁性質(zhì)較活潑,能和強(qiáng)酸、強(qiáng)堿反應(yīng)生成鹽和氫氣,在金屬活動(dòng)性順序表中Al位于H之前,所以能用金屬活動(dòng)性順序解釋;B項(xiàng),金屬陽(yáng)離子得電子能力越強(qiáng),其單質(zhì)的還原性越弱,用惰性電極電解飽和食鹽水時(shí),陰極生成氫氣而得不到鈉,說(shuō)明Na的活動(dòng)性大于氫,所以可以用金屬活動(dòng)性順序解釋;C項(xiàng),常溫下,濃硫酸和鐵發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成致密的氧化物薄膜而阻止進(jìn)一步被氧化,該現(xiàn)象是鈍化現(xiàn)象,與金屬活動(dòng)性順序無(wú)關(guān);D項(xiàng),構(gòu)成原電池的裝置中,作負(fù)極的金屬加速被腐蝕,作正極的金屬被保護(hù),Fe、Zn和電解質(zhì)構(gòu)成原電池,Zn易失電子作負(fù)極,Fe作正極,則Fe被保護(hù),所以能用金屬活動(dòng)性順序解釋。
3.(新題預(yù)測(cè))按如圖所示裝置實(shí)驗(yàn)探究硫酸銅的分解產(chǎn)物。實(shí)驗(yàn)后反應(yīng)管中殘留固體為紅色粉末(經(jīng)檢測(cè)為Cu2O)。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是 (　　)

A.加熱前需打開(kāi)K1和K2,緩緩?fù)ㄈ胍欢螘r(shí)間N2
B.F的作用是吸收尾氣
C.可將BaCl2溶液換成Ba(NO3)2溶液
D.若品紅溶液不褪色,硫酸銅分解的化學(xué)方程式為4CuSO42Cu2O+4SO3↑+O2↑
【解析】選C。加熱前打開(kāi)K1、K2,緩緩?fù)ㄈ胍欢螘r(shí)間N2,可將裝置內(nèi)空氣趕出,防止空氣對(duì)分解產(chǎn)物檢驗(yàn)的干擾,A項(xiàng)正確;硫酸銅分解時(shí)有硫氧化物生成,故F的作用是吸收尾氣,B項(xiàng)正確;BaCl2的作用是檢驗(yàn)SO3,品紅的作用是檢驗(yàn)SO2,不能將BaCl2溶液換成Ba(NO3)2溶液,因?yàn)锽a(NO3)2溶液能與SO2反應(yīng),生成BaSO4和NO,一是對(duì)SO3的檢驗(yàn)有干擾,二是品紅溶液無(wú)法檢驗(yàn)SO2,C項(xiàng)錯(cuò)誤;若品紅溶液不褪色,說(shuō)明無(wú)SO2生成,則CuSO4分解產(chǎn)生Cu2O、SO3,由于銅化合價(jià)降低,則氧化合價(jià)升高,還有O2生成,配平化學(xué)方程式為4CuSO42Cu2O+4SO3↑+O2↑,D項(xiàng)正確。
【易錯(cuò)提醒】混合氣體中SO2用品紅溶液檢驗(yàn),SO3用BaCl2溶液檢驗(yàn),但要先檢驗(yàn)SO3,后檢驗(yàn)SO2,因?yàn)橥ㄟ^(guò)溶液后,SO3會(huì)被水吸收。
4.氧化銅礦用稀硫酸溶解后所得酸浸液(含Cu2+、H+、S、Mg2+、Al3+、Fe2+)經(jīng)下列流程可制得高純度硫酸銅晶體:

已知:該實(shí)驗(yàn)條件下,各金屬離子沉淀的pH如圖所示。

下列判斷正確的是 (　　)
A.沉淀1的主要成分為Al(OH)3和Fe(OH)3
B.溶液2中所含金屬陽(yáng)離子只有Mg2+
C.將溶液3蒸干即得CuSO4·5H2O晶體
D.若不加入NaClO溶液,對(duì)制得硫酸銅晶體的純度將無(wú)影響
【解析】選A。酸浸液中含Cu2+、H+、S、Mg2+、Al3+、Fe2+,加入NaClO溶液,Fe2+氧化為Fe3+,調(diào)節(jié)溶液的pH=4.7,由圖可知,Al3+、Fe3+轉(zhuǎn)化為Al(OH)3和Fe(OH)3沉淀,過(guò)濾,沉淀1為Al(OH)3和Fe(OH)3,溶液1含有Na+、Cu2+、H+、S、Mg2+,調(diào)節(jié)pH=6.7,Cu2+轉(zhuǎn)化為Cu(OH)2沉淀,過(guò)濾,沉淀2為Cu(OH)2,溶液2主要含有Mg2+,Cu(OH)2與硫酸反應(yīng)生成溶液3為硫酸銅溶液,然后加熱濃縮、冷卻結(jié)晶得到硫酸銅晶體。A項(xiàng),沉淀1的主要成分為Al(OH)3和Fe(OH)3,正確;B項(xiàng),溶液 2主要含有Na+、Mg2+,還有少量的Cu2+、Al3+、Fe3+,因?yàn)镃u2+、Al3+、Fe3+不能全部轉(zhuǎn)化為沉淀,錯(cuò)誤;C項(xiàng),從溶液中制得CuSO4·5H2O晶體,應(yīng)加熱濃縮、冷卻結(jié)晶,不能蒸干,錯(cuò)誤;D項(xiàng),若不加入NaClO溶液,在調(diào)節(jié)pH=4.7時(shí),Fe2+不能轉(zhuǎn)化為沉淀,在調(diào)節(jié)pH=6.7,Cu2+轉(zhuǎn)化為Cu(OH)2沉淀,而此時(shí)Fe2+不能轉(zhuǎn)化為沉淀,但Fe2+具有很強(qiáng)的還原性,在操作過(guò)程中會(huì)有部分Fe2+被氧化,進(jìn)而混入硫酸銅晶體中,影響硫酸銅晶體的純度,錯(cuò)誤。
二、非選擇題
5.(2019·貴陽(yáng)模擬)CuCl2廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn),其溶于水形成綠色溶液。CuCl晶體呈白色,難溶于水,露置于潮濕空氣中易被氧化,實(shí)驗(yàn)室用下圖所示的實(shí)驗(yàn)儀器及藥品來(lái)制備純凈、干燥的氯氣并與粗銅(含雜質(zhì)鐵)反應(yīng)制備氯化銅(鐵架臺(tái)、鐵夾及酒精燈省略)。

(1)為完成上述實(shí)驗(yàn),氣流方向連接各儀器接口的順序是a→________;反應(yīng)時(shí),圓底燒瓶中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)_______。盛粗銅粉的試管中的現(xiàn)象是____________________________________________________。?
(2)實(shí)驗(yàn)完畢,取試管中的固體用鹽酸溶解后,欲提純氯化銅,可向溶解液中加入過(guò)量________。(填物質(zhì)化學(xué)式,已知:室溫下Fe(OH)3沉淀完全的溶液pH為3.2)?
(3)向制得的氯化銅溶液中通入SO2,加熱一段時(shí)間即可制得CuCl,寫(xiě)出該反應(yīng)的離子方程式:__________________________________________。?
【解析】(1)KMnO4與濃鹽酸反應(yīng)制得的氯氣含有HCl、水蒸氣,分別通過(guò)飽和食鹽水、濃硫酸進(jìn)行凈化、干燥,即可得到干燥的氯氣,干燥的氯氣與粗銅(含雜質(zhì)鐵)反應(yīng)時(shí)過(guò)量的氯氣用NaOH溶液吸收,故按氣流方向連接各儀器接口的順序是a d e j h f g b。高錳酸鉀與濃鹽酸反應(yīng),Mn被還原為Mn2+,鹽酸被氧化為Cl2,配平離子方程式為2Mn+10Cl-+16H+2Mn2++5Cl2↑+8H2O。
(2)實(shí)驗(yàn)完畢,試管中的固體用鹽酸溶解后,為CuCl2和FeCl3的混合溶液,為了除去FeCl3,可以加入CuO或CuCO3、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3,降低c(H+),使Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+不斷正向進(jìn)行,將Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3而除去,同時(shí)不引入雜質(zhì)離子。
(3)向氯化銅溶液中通入SO2,CuCl2轉(zhuǎn)化為CuCl,Cu的化合價(jià)降低,則S的化合價(jià)升高,SO2轉(zhuǎn)化為S,根據(jù)得失電子守恒、電荷守恒和原子守恒配平離子方程式為:2Cu2++2Cl-+SO2+2H2O2CuCl↓+4H++S。
答案:(1)d e j h f g b　2Mn+10Cl-+16H+2Mn2++5Cl2↑+8H2O　產(chǎn)生大量棕黃色的煙
(2)CuO或CuCO3、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3
(3)2Cu2++2Cl-+SO2+2H2O2CuCl↓+4H++S
6.(新題預(yù)測(cè))NiSO4·6H2O是一種綠色易溶于水的晶體,廣泛應(yīng)用于化學(xué)鍍鎳、生產(chǎn)電池等,可由電鍍廢渣(除含鎳外,還含有Cu、Fe、Cr等雜質(zhì))為原料獲得。工藝流程如圖:

已知:25 ℃時(shí),幾種金屬氫氧化物的溶度積常數(shù)和完全沉淀的pH范圍如下表所示。

Fe(OH)2
Fe(OH)3
Cr(OH)3
Ni(OH)2
Ksp
8.0×10-16
4.0×10-38
6.0×10-31
6.5×10-18
完全沉淀
pH
≥9.6
≥3.2
≥5.6
≥8.4
請(qǐng)回答下列問(wèn)題:
(1)下列措施可行,且能提高廢渣浸出率的有________。?
A.升高反應(yīng)溫度
B.增大壓強(qiáng)
C.在反應(yīng)過(guò)程中不斷攪拌
(2)在濾液Ⅰ中加入6%的H2O2溶液,其作用是____________________(用離子方程式表示);加入NaOH溶液調(diào)節(jié)pH的范圍是________,目的是除去溶液中的________離子。?
(3)濾液Ⅱ的主要成分是______________。?
(4)操作Ⅰ的實(shí)驗(yàn)步驟依次為
①______________________________________________________;?
②向沉淀中滴加稀硫酸,直至恰好完全溶解;
③蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶,過(guò)濾得NiSO4·6H2O晶體;
④用少量乙醇洗滌NiSO4·6H2O晶體并晾干。
【解析】(1)升高反應(yīng)溫度可以加快反應(yīng)速率,故可以提高廢渣浸出率,A正確;該反應(yīng)體系中無(wú)氣體參加,因此增大壓強(qiáng)對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率無(wú)影響,B錯(cuò)誤;在反應(yīng)過(guò)程中不斷攪拌,可以使硫酸與礦渣充分接觸,可以提高反應(yīng)速率,C正確;正確選項(xiàng)是A、C。(2)因?yàn)閺U渣(除含鎳外,還含有Cu、Fe、Cr等雜質(zhì)),用硫酸溶解過(guò)濾后,濾液中含有Fe2+、Fe3+、Cr3+等雜質(zhì)離子,加H2O2溶液可將Fe2+氧化成Fe3+,反應(yīng)的離子方程式是2Fe2++H2O2+2H+2Fe3++2H2O;根據(jù)離子形成沉淀的pH及離子沉淀完全的pH大小關(guān)系,加入NaOH溶液調(diào)節(jié)5.6≤pH

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