15第15讲　金属材料和金属的冶炼-【优化指导】2026年化学一轮复习高中总复习·第1轮（人教单选版）

课时训练(15)　金属材料和金属的冶炼 题组1► 金属材料 1.(2024·湖北省高中名校联盟联考)荆楚文化，源远流长。下列文物，其主要化学成分不能与其他三种归为一类的是(　　) A.曾侯乙编钟 B.越王勾践剑 C.云梦竹简 D.崇阳铜鼓 C　解析：曾侯乙编钟、越王勾践剑、崇阳铜鼓都是由合金制成的，属于金属材料；竹简主要成分为纤维素，不是金属材料。 2.(2025·重庆梁平区调研)我国古代文化灿烂辉煌，下列古代工艺品中主要成分属于合金的是(　　) A.元朝青花瓷 B.唐三彩文官俑 C.越王勾践青铜剑 D.人面鱼纹彩陶盆 C　解析：元朝青花瓷、人面鱼纹彩陶盆都是瓷器，唐三彩文官俑是陶制品，陶制品是由黏土经高温烧结而成的，其主要化学成分为硅酸盐，都不是合金。越王勾践青铜剑的主要成分是铜和锡，是铜的合金，C正确。 题组2► 金属的冶炼 3.(2024·浙江省名校协作体联考)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 D　解析：通常用CO还原法炼制铁，A错误；因为Al有良好的性能，才被广泛使用，B错误；氯化铝是共价化合物，熔融时不导电，工业上用电解熔融氧化铝的方法制取铝，C错误；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，D正确。 4.(2024·湖南怀化第一次质检)以辉铋矿(主要成分为Bi2S3，含少量杂质PbO2等)为原料，采用湿法冶金制备精铋工艺流程如下，下列说法错误的是(　　) A.“浸出、置换、再生、电解精炼”工序中不全是氧化还原反应 B.“浸出”时盐酸可以还原杂质PbO2 C.“浸出”产生S的主要离子反应为6Fe3＋＋Bi2S3===6Fe2＋＋2Bi3＋＋3S D.再生液可以加入“浸出”操作中循环利用 A　解析：“浸出、置换、再生、电解精炼”工序中全是氧化还原反应，A错误；盐酸能与PbO2反应生成PbCl2和氯气，故“浸出”时盐酸可以还原杂质PbO2，B正确；“浸出”时Bi2S3和FeCl3反应生成FeCl2、BiCl3和S沉淀，主要的离子反应为6Fe3＋＋Bi2S3===6Fe2＋＋2Bi3＋＋3S，C正确；再生液是氯气和氯化亚铁反应生成氯化铁，“浸出”操作中需要加入氯化铁溶液，D正确。 题组3► 金属及其化合物的“微流程” 5.(2024·河北邯郸三模)轻质碳酸镁[MgCO3·Mg(OH)2·3H2O]是广泛应用于橡胶、塑料、食品和医药工业的化工产品，以卤块(主要成分为MgCl2，含Fe2＋、Fe3＋等杂质离子)为原料制备轻质碳酸镁的工艺流程如图所示。下列说法错误的是(　　) A.在实验室进行①操作所用的仪器为玻璃棒、烧杯 B.“氧化”工序中发生反应的离子方程式为2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O C.②和③工序名称均为“过滤” D.“沉镁”工序控制合适的温度，产生的气体X主要为NH3和CO2 D　解析：①操作需用盐酸溶解卤块，所用仪器为玻璃棒、烧杯，A正确；“氧化”的目的是将Fe2＋氧化为Fe3＋，再通过调节pH除去，离子方程式为2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O，B正确；②和③操作都得到液体和固体，均为过滤，C正确；“沉镁”工序中Mg2＋、HCO转化为MgCO3·Mg(OH)2·3H2O(2Mg2＋＋4HCO＋2H2O===MgCO3·Mg(OH)2·3H2O↓＋3CO2↑)，温度过高NH4HCO3分解才可能产生NH3，D错误。 6.(2024·山东济宁三模)以天然二氧化锰粉与硫化锰矿(还含Fe、Ca、Mg、Si等元素的氧化物)为原料制备高纯Mn3O4的工艺流程如下图所示： 下列说法错误的是(　　) A.“滤渣1”成分为S、SiO2和CaSO4 B.“除杂1”MnCO3可用Mn(OH)2代替 C.“沉锰”时滤液的主要成分为(NH4)2SO4 D.“灼烧”过程每生成1 mol Mn3O4，理论消耗氧气体积为22.4 L(标准状况) D　解析：二氧化锰粉与硫化锰矿在硫酸中酸浸，二氧化锰具有氧化性，将硫元素氧化为硫单质，钙转化为不溶的硫酸钙，SiO2不溶于硫酸，过滤，滤渣1含有S和SiO2、CaSO4，滤液含锰、铁、镁盐溶液，加入MnO2将Fe2＋氧化为Fe3＋，加入MnCO3调节pH除去Fe3＋，滤渣2为Fe(OH)3，滤液中加入MnF2生成MgF2沉淀除去Mg2＋，滤渣3为MgF2，滤液主要含有Mn2＋，加入氨气沉淀锰，煅烧沉淀得到产品Mn3O4。“滤渣1”成分为S、SiO2和CaSO4，A正确； “除杂1”MnCO3和氢离子反应调节溶液的pH，使得铁离子转化为沉淀，且不引入新杂质，则可用Mn(OH)2代替，B正确；“沉锰”时加入氨气，锰转化为沉淀，硫酸根离子和铵根离子成为滤液的主要成分为(NH4)2SO4，C正确；“灼烧”过程锰化合价由＋2变为＋，氧气中氧元素化合价由0变为－2，结合得失电子守恒可知，每生成1 mol Mn3O4，理论上消耗氧气体积为1 mol××3××22.4 L/mol＝11.2 L(标准状况)，D错误。 7.(2025·湖南邵阳三校联考)钛(Ti)和钛合金被广泛应用于火箭、导弹、航天飞机等领域。工业上以钛铁矿(FeTiO3，其中Ti为＋4价)为主要原料制备金属钛的工艺流程如下图所示： 已知：TiCl4的熔点－25 ℃，沸点136.4 ℃。下列说法错误的是(　　) A.步骤①的反应过程元素的化合价没有发生变化 B.步骤③的操作名称是加热或高温煅烧 C.步骤④反应的化学方程式为TiO2＋2C＋2Cl2TiCl4＋2CO D.由TiCl4制备Ti的过程中，可以加入氮气作保护气 D　解析：由题干流程图可知，以钛铁矿(FeTiO3，其中Ti为＋4价)为主要原料加入硫酸，生成硫酸氧钛TiOSO4：FeTiO3＋2H2SO4===FeSO4＋TiOSO4＋2H2O，然后TiOSO4发生水解生成钛酸H2TiO3，H2TiO3加热或灼烧生成TiO2，TiO2和C、Cl2混合加热发生反应：TiO2＋2C＋2Cl2TiCl4＋2CO，最后用Mg还原TiCl4得到Ti。步骤①的反应为FeTiO3＋2H2SO4===FeSO4＋TiOSO4＋2H2O，该过程中元素的化合价没有发生变化，A正确；步骤③的操作名称是加热或高温煅烧，B正确；步骤④反应的化学方程式为TiO2＋2C＋2Cl2TiCl4＋2CO，C正确；由于N2能与Mg发生反应生成Mg3N2，故由TiCl4制备Ti的过程中，可以加入氩气作保护气，不能用N2作保护气，D错误。 8.(2024·山东菏泽一模)锡碲渣废料(主要成分为SnO、TeO，还含有少量铁、砷、铅等元素的氧化物)为原料，制备锡酸钠晶体和碲的工艺流程如下。已知水碎液中溶质主要成分为Na2SnO3、Na3AsO4、Na2PbO2、Na2TeO3；碱性条件下，锡酸钠在水中的溶解度随温度的升高而减小。下列说法正确的是(　　) A.“除碲”时，碲的脱除率随温度升高持续增大 B.“除铅”时，主要反应的化学方程式为Na2S＋Na2PbO2＋2H2O===PbS↓＋4NaOH C.制备碲的过程中，若每步消耗等物质的量的含碲物质，则转移电子数相等 D.经“溶析结晶”获得产品的操作为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤和干燥 B　解析：温度过高会使H2O2分解，导致Te的脱除率下降，A错误；“除铅”时，Na2PbO2与Na2S反应生成PbS沉淀：Na2S＋Na2PbO2＋2H2O===PbS↓＋4NaOH，B正确；“除碲”过程中发生反应的化学方程式为Na2TeO3＋H2O2===Na2TeO4↓＋H2O，该过程中消耗1 mol Na2TeO3转移2 mol电子，生成的Na2TeO4溶于盐酸，再通入二氧化硫反应生成Te单质，该过程中1 mol Na2TeO4反应转移6 mol电子，C错误；碱性条件下，锡酸钠在水中的溶解度随温度的升高而减小，则“溶析结晶”获得产品不能进行降温结晶，D错误。 9.(2024·吉林长春二模)以辉锑矿(主要成分为Sb2S3，含少量As2S3、CuO、SiO2等)为原料制备金属锑的工艺流程如图所示。下列说法错误的是(　　) 已知：浸出液中除含过量盐酸和SbCl5之外，还含有SbCl3、AsCl3、CuCl2等。 A.“还原”过程加适量Sb的目的是将SbCl5还原为SbCl3 B.“除铜”时，不宜加过多的Na2S，是为了防止生成Sb2S3或产生有毒物质 C.“除砷”时有H3PO3生成：2AsCl3＋3NaH2PO2＋3H2O===2As↓＋3H3PO3＋3NaCl＋3HCl D.“电解”时，被氧化的Sb元素与被还原的Sb元素的质量之比为2∶3 D　解析：浸出液中含过量SbCl5，加适量Sb两者反应生成SbCl3且不引入新杂质，目的是更好地循环利用Sb元素，A正确；过多的Na2S会和SbCl3反应生成Sb2S3，导致Sb元素流失；Na2S具有还原性也可能会和AsCl3反应生成有毒的As单质，故“除铜”时，不宜加过多的Na2S，但必须过量以保证除铜完全，B正确；“除砷”时AsCl3和加入的NaH2PO2反应生成As，As元素化合价降低同时P元素化合价升高会生成H3PO3：2AsCl3＋3NaH2PO2＋3H2O===2As↓＋3H3PO3＋3NaCl＋3HCl，C正确；“电解”时，SbCl3生成Sb和SbCl5，根据得失电子守恒可知，3Sb3＋～6e－～3Sb5＋、2Sb3＋～6e－～2Sb，则被氧化的Sb元素与被还原的Sb元素的质量之比为3∶2，D错误。 10.某课外兴趣小组为探究某种铝合金(合金元素Mg、Al)是否符合国家质量标准(国家规定其中铝含量不能低于78%)，设计如图装置进行实验。 (1)检验该装置气密性的方法是______________________________________________ _________________________________________________________________________。 (2)合金样品固体M与氢氧化钠溶液反应的离子方程式为__________________________。 (3)倾斜左边装置使氢氧化钠溶液(足量)与a g合金粉末充分反应，待反应停止后，读取量气管液面之前进行的操作是________________________________。 进入量气管气体的体积为V mL(已折算成标准状况)，若量气管最大量程为50 mL，则固体M中铝的质量范围为________________。此实验所采用的氢氧化钠溶液为0.1 mol/L，若要配制450 mL氢氧化钠溶液，称量氢氧化钠的操作是先________________________，待天平平衡后，再____________________2 g砝码，在左盘慢慢加入氢氧化钠固体直至天平平衡。 (4)若将装置中的氢氧化钠溶液替换为足量的盐酸，则反应停止后量气管内气体体积________(填“＞”“＜”或“＝”)V mL。 (5)若a＝38 mg，V＝44.8 mL(标准状况)，该合金________(填“符合”或“不符合”)国家标准。 答案：(1)连接好装置，向水准管中注水，向下移动水准管，静置片刻。若水准管中液面与量气管中液面维持一定的高度差，说明装置气密性良好 (2)2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑ (3)冷却至室温，上下移动水准管，使量气管中与水准管中液面相平　小于等于0.04 g　在托盘天平左盘上放置一个小烧杯，称量小烧杯的质量　在托盘天平右盘上放置 (4)＞　(5)符合 解析：(4)合金中Mg、Al均能与盐酸反应，且都产生H2，故量气管内气体的体积大于V mL。 (5)若a＝38 mg，V＝44.8 mL(标准状况)，则有n(H2)＝2×10－3 mol，结合反应可知，n(Al)＝×10－3 mol，m(Al)＝×10－3 mol×27 g/mol＝0.036 g＝36 mg，从而可得该铝合金中铝的含量为×100%≈94.7%>78%，故符合国家标准。 学科网（北京）股份有限公司 $$