课下巩固精练卷(14) 金属材料和金属矿物的开发利用(Word练习)-【正禾一本通】2025年高考化学高三一轮总复习高效讲义（人教版2019 单选版）

[课下巩固精练卷(十四)]　金属材料和金属矿物的开发利用 知识点 题目难易程度 较易 中档 较难 金属材料与金属冶炼 1、2 3、4、5、6、11 金属及其化合物的转化 7、8、9、10 12 一、选择题(每题5分，共10题，共50分) 1．(2023·河北保定期末)人类大规模冶炼和使用铝的时间晚于冶炼及使用铜和铁的时间，其根本原因是(　　 ) A．铝元素在地壳中的含量较低 B．铝及其合金密度较小 C．铝元素金属性较强 D．铝单质的熔点较低 解析：选C。铝元素金属性较强，让铝离子还原为铝单质需要使用强还原剂或采用电解法，实验条件要求高，所以冶炼和使用的时间晚。 2．下列金属冶炼的反应原理，不恰当的是(　　 ) A．2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑ B．MgO＋H2Mg＋H2O C．2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑ D．Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2 解析：选B。Mg是活泼金属，利用电解熔融氯化镁的方法获得金属Mg，B错误。 3．不同的金属在冶炼方法上也有所不同，下列说法正确的是(　　 ) A．钒、铬、锰、铁等难熔金属在工业上通常采用铝热法炼制 B．铝及其合金是电气、工业、家庭广泛使用的材料，是因为铝的冶炼方法比较简单 C．由于钠、镁、铝等金属化学性质太活泼，人们通常采用电解熔融状态下的氯化物的方式来获取它们的单质 D．炼铁时加入的焦炭除了提供热量外，还用来制造还原剂一氧化碳 解析：选D。A项，工业上铁用CO还原法炼制，错误；B项，是因为Al有良好的性能，才被广泛使用，错误；C项，氯化铝是共价化合物，熔融时不导电，工业上用电解氧化铝的方法制取铝，错误；D项，高炉炼铁中焦炭的作用为与氧气反应产生热量和制造还原剂一氧化碳，正确。 4．《天工开物》中“冶铁”原典中记载：“凡冶铁成器，取已炒熟铁为之……凡炉中炽铁用炭，煤炭居十七，木炭居十三……即用煤炭，也别有铁炭一种，取其火性内攻、焰不虚腾者，与炊炭同形而有分类也……”。下列说法正确的是(　　 ) A．熟铁是纯净的铁单质，生铁是铁和碳的混合物 B．冶铁过程只涉及化合反应与置换反应 C．铁炭和炊炭均为碳元素的同素异形体 D．冶铁用到的煤炭和木炭均可还原铁的氧化物 解析：选D。A项，生铁是铁合金，属于混合物，生铁的含碳量为2%～4.3%，熟铁指的是钢，也是铁合金，属于混合物，钢的含碳量为0.03%～2%，错误；B项，冶铁过程中CO与铁的氧化物反应生成铁和CO2不属于化合反应和置换反应，错误；C项，铁炭和炊炭不互为同素异形体，铁炭指铁合金，为混合物，错误。 5．(2023·湖北名校联考)化学焊接技术的原理之一是利用焊剂(主要成分为Al与CaO)在高温下反应制得液态金属(或合金)，凝固后，除去焊接点表面的焊渣，实现焊件金属的焊接。下列说法错误的是(　　 ) A．Al与Fe2O3也能发生类似反应 B．焊渣的主要成分是Al(OH)3 C．焊接前可用还原性气体在加热条件下除去焊件金属表面的氧化膜 D．若在反应体系中加入低熔点金属，则可形成低熔点液态合金便于焊接 解析：选B。Fe的活泼性弱于Al，在高温条件下可发生铝热反应，A正确；焊剂(主要成分为Al与CaO)在高温下反应得到液体金属，结合元素守恒可知，焊渣的主要成分为Al2O3，B错误；利用还原性气体(如H2，CO等)除去焊件金属表面的氧化膜可使焊接更加牢固，C正确；一般合金的熔点低于任一组分金属，加入低熔点金属，可在更低温度下得到液态合金，便于焊接，同时还可以保护焊件金属，D正确。 6．下图为铝的生产原理示意图，下列相关说法不正确的是(　　 ) A．冰晶石做助熔剂 B．氧化铝属于过渡晶体 C．金属铁、铜的冶炼方法与铝类似 D．铝在工业上是一种很好的还原剂 解析：选C。冰晶石在电解铝工业中常用作助熔剂，A正确；氧化铝的晶体结构具有某些过渡金属的特征，因此被称为过渡晶体，B正确；工业上用电解熔融的氧化铝的方法得到金属铝和氧气，而工业上用热还原法来冶炼金属铁、铜，C错误； Al为活泼金属，在冶金工业中常作还原剂，D正确。 7．(2023·山东聊城二模)已知Zn及其化合物的性质与Al及其化合物的性质相似。实验室利用废旧镀锌铁皮(Fe元素的质量分数为z)制备磁性Fe3O4胶体粒子的过程为：①碱溶：取x g镀锌铁皮于烧杯中，加入足量NaOH溶液，加热、过滤、水洗；②酸溶、氧化：向所得不溶物中加入稀硫酸，调节溶液pH始终保持在1～2之间并加入NaClO溶液；③碱溶、分离：再向溶液中滴加NaOH溶液并加热，同时向溶液中持续通入N2，充分反应，分离得到y g Fe3O4胶体粒子。下列说法正确的是(　　 ) A．①中“过滤”所得的滤液中含有Zn2＋ B．②中“氧化”时加入的NaClO要过量 C．③中“分离”操作中包括过滤 D．Fe3O4胶体粒子的产率为×100% 解析：选D。由题意可知，制备磁性四氧化三铁胶体粒子的过程为向废旧镀锌铁皮中加入足量氢氧化钠溶液共热，将锌转化为Na2[Zn(OH)4]，过滤、水洗得到含有Na2[Zn(OH)4]的滤液和不溶物；向不溶物中加入稀硫酸，调节溶液pH始终保持在1～2之间，将铁转化为亚铁离子后，加入适量次氯酸钠溶液将亚铁离子部分氧化为铁离子，再向溶液中滴加氢氧化钠溶液并加热，同时向溶液中持续通入氮气，充分反应后，用渗析的方法分离得到四氧化三铁胶体粒子。由分析可知，①中过滤所得的滤液中含有[Zn(OH)4]2－，不含有锌离子，A错误；②中加入适量次氯酸钠溶液的目的是将亚铁离子部分氧化为铁离子，若加入过量次氯酸钠溶液会将亚铁离子完全氧化为铁离子，不可能得到四氧化三铁，B错误；③中分离操作为用渗析的方法分离得到四氧化三铁胶体粒子，C错误；由题给数据可知，四氧化三铁胶体粒子的产率为×100%＝×100%，D正确。 8．(2023·辽宁丹东一模)用铬铁合金(含少量Ni、Co单质)生产硫酸铬的工艺流程如下： 已知浸出液中主要金属阳离子为Ni2＋、Co2＋、Cr3＋、Fe2＋。下列说法正确的是(　　 ) A．“浸出”产生的气体主要为SO2 B．“滤渣1”的主要成分为NiS、CoS C．“沉铁”步骤主要反应的离子方程式为：Fe2＋＋C2O===FeC2O4↓ D．整个流程中铬元素先被氧化为＋6价，后被还原为＋3价 解析：选B。由流程可知，加入稀硫酸溶解，生成的气体为H2，溶液中含Ni2＋、Co2＋、Cr3＋、Fe2＋，加入Na2S分离出滤渣CoS和NiS，Cr3＋和Fe2＋不会沉淀，再加入草酸除铁生成FeC2O4，过滤分离出硫酸铬。加入稀硫酸溶解合金，产生的气体为氢气，A错误；共有四种金属，由流程可知，沉铁后分离出硫酸铬，则“除杂”的目的是除去Ni、Co元素，所以“滤渣1”的主要成分为NiS、CoS，B正确；草酸是一种弱酸，不能拆，正确的离子方程式为：Fe2＋＋H2C2O4===FeC2O4↓＋2H＋，C错误；流程中未产生六价铬化合物，D错误。 9．含铬废水会严重污染环境，一种烟气协同处理含铬废水(含CrO、Cr2O、泥沙等)的流程如图： 下列说法不正确的是(　　 ) A．“沉降”的主要目的是除去泥沙等不溶物 B．溶液A通常选用硫酸，用于“调pH”，目的是将CrO转化为Cr2O C．“还原”过程涉及的氧化还原反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为2∶3 D．母液经处理可获得(NH4)2SO4 解析：选C。“沉降”可以除去不溶性物质，主要目的是除去泥沙等不溶物，A正确；Cr2O＋H2O⇌2CrO＋2H＋，加入稀硫酸，氢离子浓度变大，平衡逆向移动，CrO转化为Cr2O，B正确；“还原”过程涉及的氧化还原反应中，二氧化硫生成硫酸根离子，正六价铬转化为正三价铬，根据得失电子守恒可知，3SO2～Cr2O，氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶3，C错误；加入氨水得到Cr(OH)3沉淀和硫酸铵，过滤，母液经处理可获得(NH4)2SO4，D正确。 10．工业上以碳酸锰矿(主要成分为MnCO3，另含FeO、Fe2O3、CaO等杂质)为主要原料生产锰酸锂(LiMn2O4)，工艺流程如下： 下列说法错误的是(　　 ) A．可采用搅拌的方法提高“酸浸”时碳酸锰矿的浸出速率 B．加入CaO的目的是调节pH，使Fe3＋转化为Fe(OH)3除去 C．“合成MnO2”的化学方程式为MnSO4＋K2S2O8＋2H2O===MnO2↓＋K2SO4＋2H2SO4 D．“气体1”中含两种气体，一种是CO2，另一种可能是CO 解析：选D。搅拌可使反应物之间更充分地接触，从而提高“酸浸”时碳酸锰矿的浸出速率，故A正确；加入CaO生成氢氧化钙，能使铁离子转化成氢氧化铁沉淀除去，故B正确；“合成MnO2”是硫酸锰作还原剂，K2S2O8作氧化剂，根据得失电子守恒可得反应：MnSO4＋K2S2O8＋2H2O===MnO2↓＋K2SO4＋2H2SO4，故C正确；二氧化锰与碳酸锂混合反应生成LiMn2O4，LiMn2O4中Mn的化合价有＋3价、＋4价两种，可知发生了氧化还原反应，二氧化锰作氧化剂，则化合价升高的只能是－2价氧元素，故产物中还有氧气，“气体1”中所含两种气体应为二氧化碳和氧气，故D错误。 二、非选择题(共2题，共35分) 11．(7分)铝热反应的化学方程式为2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe。某同学对“铝热反应”的现象有这样的描述：“反应放出大量的热，并发出耀眼的光芒”“纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中”。查阅《化学手册》知，Al、Al2O3、Fe、Fe2O3的熔点、沸点数据如下： 物质 Al Al2O3 Fe Fe2O3 熔点/℃ 660 2 054 1 535 1 462 沸点/℃ 2 467 2 980 2 750 (1)该同学推测，铝热反应所得到的熔融物应是铁铝合金。这种推测有一定的道理，理由是________________________________________________________________________。(2分) (2)设计一个简单的实验方案，证明上述所得的熔融物中含有金属铝。该实验所用试剂是______，当观察到________________________的现象时，说明熔融物中含有金属铝。(3分) (3)实验室溶解该熔融物，最好选用下列试剂中的____________(填字母)。(2分) A．浓硫酸 B．稀硫酸 C．稀硝酸 D．氢氧化钠溶液 解析：(1)铝热反应放出大量的热，根据表中数据可看出，金属铝熔点比金属铁低，当生成的铁熔化，金属铝也已经熔化并与液态铁形成合金。(2)铝与NaOH溶液反应，产生H2。(3)浓硫酸使铁、铝钝化，稀硝酸会产生NO，污染环境，NaOH溶液不能溶解铁。 答案：(1)该反应温度下铝已熔化，未反应的铝可与生成的铁熔合在一起，形成合金 (2)NaOH溶液　有气泡生成　(3)B 12．(18分)辉铜矿的主要成分为Cu2S，此外还含有少量SiO2、Fe2O3等杂质，软锰矿主要含有MnO2，以及少量SiO2、Fe2O3等杂质。研究人员开发综合利用这两种资源，用同槽酸浸湿法冶炼工艺，制备硫酸锰晶体和碱式碳酸铜。主要工艺流程如下： 已知：①MnO2有较强的氧化性，能将金属硫化物中的硫氧化为单质硫； ②[Cu(NH3)4]SO4在常温下稳定，在热水溶液中会分解生成NH3； ③部分金属阳离子生成氢氧化物沉淀的pH范围(开始沉淀和完全沉淀的pH)： Fe3＋：1.5～3.2，Mn2＋：8.3～9.8， Cu2＋：4.4～6.4； ④MnSO4·H2O溶于1份冷水、0.6份沸水，不溶于乙醇。 (1)实验室配制250 mL 4.8 mol·L－1的稀硫酸，所需的玻璃仪器除玻璃棒、量筒、烧杯以外还需要________________________________________________________________________。(2分) (2)酸浸时，为了提高浸取率可采取的措施有 ________________________________________________________________________(任写一点)。(2分) (3)酸浸时，得到浸出液中主要含有CuSO4、MnSO4等。写出该反应的化学方程式： ________________________________________________________________________。(3分) (4)调节浸出液pH＝4的作用是 ________________________________________________________________________。(3分) (5)本工艺流程中可循环使用的物质是__________________(写化学式)。(2分) (6)获得的MnSO4·H2O晶体需要进一步洗涤、干燥，洗涤时应用________洗涤。(2分) (7)测定MnSO4·H2O样品的纯度：准确称取样品14.00 g，加蒸馏水配成100 mL溶液，取出25.00 mL用标准的BaCl2溶液测定，完全反应后得到了4.66 g沉淀，则此样品的纯度为________(保留四位有效数字)。(4分) 解析：(3)由题意可知，MnO2具有氧化性，且Cu2S与MnO2在H2SO4酸浸的条件下生成了S、CuSO4和MnSO4，故根据氧化还原反应配平，可得到反应的化学方程式：Cu2S＋2MnO2＋4H2SO4===2CuSO4＋2MnSO4＋S＋4H2O。 (4)根据Fe(OH)3沉淀的pH范围：1.5～3.2可知，当pH＝4时，Fe3＋会水解生成氢氧化铁完全沉淀。 (5)本工艺流程中“加热赶氨”过程中产生的NH3可制成氨水，循环使用。 (6)由于MnSO4·H2O不溶于乙醇，故使用乙醇洗涤可以减少晶体损失。 (7)根据n(BaSO4)＝n(SO)＝n(MnSO4·H2O)＝＝0.02 mol，25.00 mL溶液中含有n(MnSO4·H2O)＝0.02 mol，故100 mL溶液中含有n(MnSO4·H2O)＝0.08 mol，m(MnSO4·H2O)＝0.08 mol×169 g·mol－1＝13.52 g，则样品的纯度为×100%≈96.57%。 答案：(1)250 mL容量瓶、胶头滴管　(2)粉碎矿石(或加热或搅拌)　(3)Cu2S＋2MnO2＋4H2SO4===2CuSO4＋2MnSO4＋S＋4H2O　(4)使Fe3＋水解生成氢氧化铁而完全沉淀　(5)NH3　(6)乙醇　(7)96.57% 学科网（北京）股份有限公司 $$