第04讲 金属材料及金属矿物的开发利用（举一反三讲义，10大题型）2026年高考化学一轮复习

第04讲 金属材料及金属矿物的开发利用 目录 一、题型精讲 题型01 考查合金性质及其应用 1 题型02 考查新型合金及其应用 3 题型03 考查金属矿物的开发利用 4 题型04 考查镁及其化合物性质及其应用 6 题型05 镁及其化合物与工艺流程 8 题型06 考查铜及其化合物性质及其应用 10 题型07 铜及其化合物与工艺流程 13 题型08 铜及其化合物与化学实验 15 题型09 陌生金属单质的制备 17 题型10 陌生金属化合物的制备 19 二、靶向突破 题型01 考查合金性质及其应用 1．合金 (1)概念：合金是指两种或两种以上的金属(或金属与非金属)熔合而成的具有金属特性的物质。 (2)性能：合金具有许多优良的物理、化学或机械性能。 ①熔点：一般比它的各成分金属的低； ②硬度和强度：一般比它的各成分金属的大。 2．常见金属材料——黑色金属材料与有色金属材料 【特别提醒】 ①合金是混合物，合金的物理性质相比于成分金属有所改变，但合金中各成分金属的化学性质不变。 ②并非所有的金属都能相互熔合形成合金，若一种金属的熔点高于另一种金属的沸点，则二者不能形成合金。如Na、Fe不能形成合金。 【例1】 明末科学家宋应星出版的《天工开物》中记载了有关“五金”的内容：“……黄金美者，其值去黑铁(生铁)一万六千倍，然使釜、鬵(xín，一种炊具)、斤(这里指菜刀、镰刀、锄头等)、斧不呈效于日用之间……贸迁有无……”，下列解释正确的是(　　) A．明代使用的釜、鬵一类的炊具都属于青铜合金 B．添加了铬、镍的不锈钢菜刀和农具使用后即使不保养，也不会生锈 C．金属的另一个用途就是铸成钱币作为贸易交往中的流通手段 D．黑铁属于铁合金，熔点比铁的高 【变式1-1】 下列广西优秀传统工艺品中，主要由合金材料制成的是(　　) A．壮乡铜鼓 B．绣球 C．坭兴陶 D．壮锦 【变式1-2】中国空间站“梦天实验舱”顺利发射升空，该舱箭组合体使用到多种新型合金材料，下列关于合金的说法中错误的是 A．合金具有许多优良的物理、化学和机械性能 B．一般来说，合金的熔点比它的成分金属的高 C．改变原料配比，生成合金的条件，能得到不同性能的合金 D．新型合金有储氢合金，钛合金、耐热合金和形状记忆合金等 【变式1-3】化学与生活、生产、社会密切相关，下列说法正确的是 A．制造镍氢电池使用的储氢合金是一类能与氢气结合成金属氢化物的材料，如钛锆合金，镧镍合金等 B．等漂白剂均是利用强氧化性达到漂白效果 C．用于制作大运会火炬塔塔身的钛合金板具有硬度低、延展性好等特点 D．天和核心舱电推进系统腔体的氮化硼陶瓷属于传统无机非金属材料 题型02 考查新型合金及其应用 1.储氢合金：一类能够大量吸收H2，并与H2结合成金属氢化物的材料。如Ti-Fe合金、La-Ni合金等，为氢气作为能源的实际应用起到重要的推动作用。 2.其他新型合金：钛合金、耐热合金和形状记忆合金等新型合金广泛应用于航空航天、生物工程和电子工业等领域。 【例2】下列材料中所涉及的合金不属于新型合金的是 A．飞机窝扇用的是耐高温的合金材料 B．“中国天眼”使用的碳化硅 C．“蛟龙”号载人舱是用钛合金制的 D．新能源汽车储氢材料 【变式2-1】储氢合金是一种新型合金。下列关于储氢合金的说法错误的是(　　) A．储氢合金是一类能够大量吸收氢气，并与氢气结合成金属氢化物的新型合金材料 B．储氢合金具有储氢量大、能耗低、使用方便的特点 C．储氢合金具有很强的捕捉氢的能力，氢分子在合金中先分解成单个的原子，氢原子进入合金原子的缝隙中，并与合金生成金属氢化物 D．储氢合金形成的金属氢化物性质稳定，高温条件下也不易分解 【变式2-2】 将一个预先做好的“ICE”形状的镍钛合金破坏形状后，只要在热水中浸泡，其便会恢复原来形状。下列说法正确的是(　　) A．记忆合金的形状变化属于化学变化 B．合金的熔点一般比各组分金属低，硬度比各组分金属小 C．形状记忆合金在医疗上可用来接断骨等，在日常生活中可制眼镜框架等 D．钛合金的化学性质与钛单质完全相同 【变式2-3】镧镍合金是一种具有实用价值的新型储氢合金材料。下列说法不正确的是 A．镧镍合金能大量吸收形成金属氢化物 B．镍属于过渡元素，位于元素周期表d区 C．氢能是理想能源，具有来源广、热值高、无污染等优点 D．合金的熔点一定比各成分金属的熔点低 题型03 考查金属矿物的开发利用 1.金属在自然界中的存在形式 2.金属冶炼的实质 Mn＋＋ne－===M ①使金属化合物中的金属离子得电子还原为金属单质。 ②化合态转化为游离态。 3.金属的常见冶炼方法 ①电解法 Na：2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑； Mg：MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑； Al：2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑。 ②热还原法：常用还原剂有焦炭、CO、H2、Al等； 高炉炼铁：3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2； 铝热反应制铬：2Al＋Cr2O32Cr＋Al2O3； 焦炭还原铜：C＋2CuO2Cu＋CO2↑。 ③热分解法 Hg：2HgO2Hg＋O2↑； Ag：2Ag2O4Ag＋O2↑。 4.合理开发利用金属矿物的主要途径 ①提高金属矿物的利用率； ②开发环保高效的金属冶炼方法； ③防止金属的腐蚀； ④加强废旧金属的回收和再利用； ⑤使用其他材料代替金属材料。 【解题通法】 ①金属冶炼与金属活动性的关系： ②冶炼Mg时电解熔融MgCl2而不电解熔融MgO，原因是MgO的熔点高，熔融时会耗费更多能源，增加生产成本。 ③冶炼Al时只能电解熔融Al2O3而不能电解熔融AlCl3，原因是AlCl3是共价化合物，熔融态不导电；加入冰晶石(Na3AlF6)的目的是降低Al2O3的熔化温度。 【例3】明代《天工开物》记载“火法”冶炼锌：“每炉甘石十斤，装载入一泥罐内……然后逐层用煤炭饼垫盛，其底铺薪，发火煅红……冷定毁罐取出……即倭铅也”(注：炉甘石的主要成分为碳酸锌，泥罐中掺有煤炭)。下列说法不正确的是(　　) A．倭铅是指金属锌和铅的混合物 B．煤炭中起作用的主要成分是C C．冶炼Zn的化学方程式：ZnCO3＋2CZn＋3CO↑ D．该冶炼锌的方法属于热还原法 【变式3-1】人类文明的发展和社会的进步与金属材料密切相关，种类繁多的金属材料已成为人类社会发展的重要物质基础。下列有关说法正确的是(　　) A．可通过铝热反应从铁的氧化物中冶炼铁 B．工业上一般通过电解NaCl溶液得到钠单质 C．镁在CO2的气氛中热还原TiCl4制钛 D．古代火烧孔雀石[Cu2(OH)2CO3]炼铜的方法中当转移2 mol电子时，1 mol铜被氧化 【变式3-2】 下列有关金属的工业制法中，正确的是 A．制铜：火法炼铜，即将黄铜矿受热分解以获得铜单质 B．制铁：以铁矿石、焦炭、石灰石为原料，CO还原得铁 C．制镁：用海水为原料，经一系列过程制得氧化镁固体，还原得镁 D．制铝：从铝土矿制得氯化铝固体，再电解熔融的氯化铝得到铝 【变式3-3】古代炼丹的五金通常是指金、银、铜、铁、锡。下列说法错误的是(　　) A.用焦炭热还原SnO2可得到Sn B.用H2还原Fe2O3可得到Fe C.Cu2S与过量O2共热产物中只含Cu D.Ag2O直接热分解可得到Ag 题型04 考查镁及其化合物性质及其应用 1．镁的性质 (1)物理性质：银白色，金属光泽，密度、硬度均较小，熔点较低，有良好的导电、传热和延展性。 (2)化学性质(有关反应的化学方程式或离子方程式) ②2Mg＋CO22MgO＋C ③Mg＋2H2OMg(OH)2＋H2↑ ④Mg＋2H＋===Mg2+＋H2↑ 2．MgO与Mg(OH)2 (1)MgO为碱性氧化物，难溶于水，溶于盐酸的离子方程式为MgO＋2H＋===Mg2+＋H2O。 (2)Mg(OH)2为难溶于水的中强碱，溶于盐酸的离子方程式为Mg(OH)2＋2H＋===Mg2+＋2H2O。 3.Mg(OH)2和Al(OH)3的化学性质与制备 类别 Mg(OH)2 Al(OH)3 性质 中强碱，悬浊液使酚酞溶液变浅红：Mg(OH)2⥫⥬Mg2+＋2OH－ 典型两性氢氧化物；不能与较弱的酸、碱反应，如H2CO3、NH3·H2O 与H＋反应 Mg(OH)2＋2H＋===Mg2+＋2H2O Al(OH)3＋3H＋===Al3+＋3H2O 与OH－反应 不反应 Al(OH)3＋OH－===[Al(OH)4]－ 与盐反应 溶于NH4Cl浓溶液：Mg(OH)2＋2NH4Cl===MgCl2＋2NH3·H2O Al(OH)3不溶于NH4Cl浓溶液 热稳定性 Mg(OH)2MgO＋H2O 2Al(OH)3Al2O3＋3H2O 实验制备 【特别提醒】 氢氧化镁的溶解度小于碳酸镁，能发生反应MgCO3＋H2OMg(OH)2＋CO2↑，镁元素在水垢中的存在形式是Mg(OH)2。 【例4】已知MgCl2·6H2O在空气中加热时，失去部分结晶水，同时生成Mg(OH)Cl或MgO。实验室用MgCl2·6H2O制取无水MgCl2的部分装置(铁架台、酒精灯已略)如图所示： 下列有关说法错误的是(　　) A．循环物质甲为盐酸 B．装置b填充的可能是P2O5或CaCl2 C．装置a的分液漏斗中装有的试剂为浓硫酸，其作用为催化剂 D．装置d为干燥装置 【变式4-1】关于镁的性质，下列说法错误的是(　　) A.金属镁着火，可以用CO2灭火 B.镁是一种具有银白色光泽的金属 C.镁可以与热水反应生成氢气 D.镁可以与盐酸剧烈反应生成氢气 【变式4-2】Mg与Br2反应可生成具有强吸水性的MgBr2，该反应剧烈且放出大量的热。实验室采用如图装置制备无水MgBr2。下列说法错误的是(　　) A.a为冷却水进口 B.装置A的作用是吸收水蒸气和挥发出的溴蒸气 C.实验时需缓慢通入N2，防止反应过于剧烈 D.不能用干燥空气代替N2，因为副产物MgO会阻碍反应的进行 【变式4-3】Mg3N2常用于制备其它超硬、耐高温的氮化物，实验室通过CuO氧化NH3制得N2，然后与镁反应得到Mg3N2。已知Mg＋2NH3Mg(NH2)2＋H2，Mg3N2是一种浅黄色粉末，易水解。下列说法错误的是(　　) A.装置A中分液漏斗中的溶液为浓氨水 B.实验开始时应先点燃C处酒精灯，再点燃E处酒精灯 C.装置D的作用只是干燥N2 D.取反应后装置E所得固体少许，滴入蒸馏水，可检验是否有Mg3N2 题型05 镁及其化合物与工艺流程 1．从海水中提取镁的流程 主要化学反应： (1)制石灰乳：CaCO3CaO＋CO2↑、CaO＋H2O===Ca(OH)2； (2)沉淀Mg2+：Mg2+＋Ca(OH)2===Mg(OH)2＋Ca2+； (3)制备MgCl2：Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O； (4)电解MgCl2：MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑。 【例5】一种工业制备无水氯化镁的工艺流程如下： 下列说法错误的是(　　) A．物质X常选用生石灰 B．工业上常用电解熔融MgCl2制备金属镁 C．“氯化”过程中发生的反应为MgO＋C＋Cl2MgCl2＋CO D．“煅烧”后的产物中加稀盐酸，将所得溶液加热蒸发也可得到无水MgCl2 【变式5-1】以菱镁矿(主要成分为MgCO3，含少量SiO2、Fe2O3和Al2O3)为原料制备高纯镁砂的工艺流程如下： 已知浸出时产生的废渣中有SiO2、Fe(OH)3和Al(OH)3。下列说法错误的是(　　) A.浸出镁的反应为MgO＋2NH4ClMgCl2＋2NH3↑＋H2O B.“浸出”和“沉镁”的操作均应在较高温度下进行 C.流程中可循环使用的物质有NH3、NH4Cl D.分离Mg2＋与Al3＋、Fe3＋是利用了它们氢氧化物Ksp的不同 【变式5-2】以水泥厂的废料(主要成分为MgO，含少量MnO、Fe2O3、FeO、Al2O3、SiO2等杂质)为原料制备MgSO4·7H2O的工艺流程如下： 已知：MnO＋H2SO4MnSO4＋H2O。 下列说法正确的是(　　) A.为提高酸浸速率，可使用浓硫酸 B.试剂X可以是MgSO4 C.滤渣为Al(OH)3、Fe(OH)3、SiO2 D.操作a所得滤液经处理后可循环利用 【变式5-3】为模拟海水制备MgO的工业过程，用氯化钠、氯化镁、氯化钙、碳酸氢钠等试剂配成模拟海水，制得了MgO，实验过程如下： 已知：ⅰ.模拟海水中主要离子的浓度如下表： 离子 Na＋ Mg2＋ Ca2＋ Cl－ HC c/(mol·L－1) 0.439 0.050 0.011 0.560 0.001 ⅱ.溶液中某种离子的浓度小于1.0×10－5 mol/L，可认为该离子已完全沉淀； ⅲ.实验过程中，忽略溶液体积的变化； ⅳ.Ksp(CaCO3)＝4.96×10－9；Ksp(MgCO3)＝6.82×10－6；Ksp[Ca(OH)2]＝4.68×10－6；Ksp[Mg(OH)2]＝5.61×10－12。 下列说法正确的是(　　) A.沉淀物X为CaCO3 B.滤液M中Ca2＋已完全沉淀 C.滤液N中Mg2＋、Ca2＋均已完全沉淀 D.步骤②中若改为加入4.2 g NaOH固体，沉淀物Y为Ca(OH)2和Mg(OH)2的混合物 题型06 考查铜及其化合物性质及其应用 1．铜的主要性质 ①2Cu＋O2＋H2O＋CO2===Cu2(OH)2CO3。 ②2Cu＋SCu2S。 ③与氧化性酸反应 a．与浓硫酸共热：Cu＋2H2SO4(浓＋SO2↑＋2H2O； b．与稀硝酸反应：3Cu2+＋2NO↑＋4H2O(填离子方程式，下同)； c．与浓硝酸反应：Cu2+＋2NO2↑＋2H2O。 ④与某些盐溶液反应 a．与硝酸银溶液反应：Cu＋2Ag＋===2Ag＋Cu2+； b．与FeCl3溶液反应：Cu＋2Fe3+===2Fe2+＋Cu2+。 2．铜的重要化合物的性质及应用 (1)氧化物 ①CuO：黑色难溶于水的固体，可以与酸反应，可以用H2、CO、Al还原出Cu。 ②Cu2O：砖红色难溶于水的固体，与非氧化性酸反应为Cu2O＋2H＋===Cu＋Cu2+＋H2O，遇到HNO3发生氧化反应生成Cu2+。 ③转化：4CuO2Cu2O＋O2↑，高温条件下Cu2O稳定。 (2)氢氧化铜——蓝色难溶固体，是一种弱碱。 (3)铜盐 ①Cu2(OH)2CO3 Cu2(OH)2CO3的名称为碱式碳酸铜，呈绿色，是铜锈的主要成分，受热易分解，化学方程式为2CuO＋H2O＋CO2↑。 ②CuSO4 a．CuSO4·5H2O为蓝色晶体，俗称蓝矾或胆矾。 受热或遇浓硫酸蓝色晶体变为白色粉末。 b．无水CuSO4遇水变蓝色(生成CuSO4·5H2O)，可作为水或水蒸气的检验试剂。 ③铜盐的毒性 铜盐溶液有毒，主要是因为铜离子能与蛋白质作用，使蛋白质变性失去生理活性，因此人们利用这一性质用胆矾、熟石灰、水配成了波尔多液，用来杀灭植物的病菌。 【特别提醒】铜及其化合物的颜色、状态及溶解性 物质 颜色 状态及溶解性 物质 颜色 状态及溶解性 Cu 紫红色，有金属光泽 固态，难溶于非氧化性酸，易溶于强氧化性酸 CuSO4 白色 粉末，易溶于水，水溶液呈蓝色 CuO 黑色 粉末，可溶于酸溶液 CuSO4·5H2O 蓝色 晶体 Cu2O 砖红色 固体，难溶于水，可溶于酸溶液(生成Cu和Cu2+) Cu2(OH)2CO3 绿色 粉末，难溶于水，可溶于酸溶液 CuCl CuI 白色 粉末，难溶于水 Cu(OH)2 蓝色 难溶于水，可溶于酸溶液 CuS 黑色 粉末，难溶于水及非氧化性强酸 [Cu(NH3)4]2+ 深蓝色 络合离子，溶于水 【例6】一种在恒温、恒定气流流速下，催化氧化HCl生产Cl2的工艺主要反应机理如图所示。下列说法不正确的是(　　) A．该过程中Cu元素的化合价保持不变 B．CuO、Cu(OH)Cl、Cu2OCl2均为中间产物 C．Cu(OH)Cl分解产生两种产物，物质X为H2O D．该过程涉及反应：2Cu2OCl2＋O22Cl2＋4CuO 【变式6-1】铁、铜及其化合物之间的转化具有重要应用。下列说法错误的是(　　) A.常温下使用铁质容器盛装浓硫酸 B.氯化铁溶液在聚合物的基材上蚀刻出铜电路 C.电解精炼铜时，粗铜连电源的正极 D.饱和FeCl3溶液中滴加稀氨水制备氢氧化铁胶体 【变式6-2】下列铜及其化合物的性质与用途具有对应关系的是(　　) A.铜单质具有延展性，可用于传输电流 B.Cu2O的熔、沸点较高，可用于催化反应 C.Cu(OH)2具有氧化性，可用于检验醛基 D.CuSO4能使蛋白质变性，可用于饮用水消毒 【变式6-3】部分含Na或含Cu物质的分类与相应化合价关系如图所示。下列推断不合理的是(　　) A．可存在c→d→e的转化 B．能与H2O反应生成c的物质只有b C．新制的d可用于检验葡萄糖中的醛基 D．若b能与H2O反应生成O2，则b中含共价键 题型07 铜及其化合物与工艺流程 【例7】某炼铁废渣中含有大量CuS及少量铁的化合物，工业上以该废渣为原料生产CuCl2·2H2O晶体的工艺流程如下： 下列说法正确的是(　　) A.“焙烧”过程中每消耗1.0 mol CuS，则消耗1.0 mol O2 B.“焙烧”后的“废气”能够使酸性高锰酸钾溶液褪色 C.“滤渣”中主要含铁的氧化物 D.将获得的CuCl2·2H2O晶体加热可制得CuCl2固体 【变式7-1】实验室从含有少量氧化铁杂质的废铜粉制取无水硫酸铜的实验步骤如下图： 下列有关说法正确的是(　　) A.溶解废铜粉“过量酸”是指稀硝酸 B.气体A是Cl2，将亚铁离子氧化为铁离子 C.生成沉淀D的离子方程式可以为3CuO＋2Fe3＋＋3H2O2Fe(OH)3↓＋3Cu2＋ D.从溶液中得到的无水硫酸铜的方法是冷却结晶 【变式7-2】CuCl是一种微溶于水、难溶于乙醇、易被氧化的白色粉末，以黄铜矿(主要成分为CuFeS2)为原料制取CuCl的流程如图所示： (1)“浸取”后所得溶液可通入氯气来生产印刷电路板腐蚀液，若消耗标准状况下氯气44.8 L，则转移电子数为　　　　，检验Fe3＋所用试剂为　　　　　　(填写名称)。 (2)实验室制取氯气的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　。 (3)加入浓盐酸的目的是　　　　　　　　　　　　，发生反应的离子方程式为　　　　　　。 (4)若用蒸馏水洗涤，检验沉淀是否洗涤干净的操作是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　， 最好采用　　　　“洗涤”。 (5)过滤用到的玻璃仪器是　　　　　　　　，真空干燥的目的是　　　　　　　。 【变式7-3】用含铜丰富的自然资源黄铜矿(CuFeS2)冶炼铜的工艺流程如下： 已知：CuFeS2＋3CuCl24CuCl＋FeCl2＋2S。 (1)浸取时，若改用FeCl3溶液，也能生成CuCl和S，该反应的化学方程式为　　　　　　　　　。 (2)若过滤1所得滤液中只含FeCl2，则将其在空气中加热蒸干、灼烧后，所得固体的化学式为　　　　　　　。 (3)调节溶液的pH后，除生成Cu外，还能产生一种金属离子，此金属离子是　　　　(填离子符号)。 (4)过滤3所得滤液中可以循环使用的物质有　　　　　　　　　　　　　，为保持流程持续循环，每生成1 mol Cu，理论上需补充CuCl2的物质的量为　　　 　。 (5)冶炼工艺还可以将精选后的黄铜矿砂与空气在高温下煅烧，使其转变为铜，化学方程式为6CuFeS2＋13O23Cu2S＋2Fe3O4＋9SO2，Cu2S＋O22Cu＋SO2，此工艺与前一工艺相比主要缺点有　　　　　　　　　　　　　。 题型08 铜及其化合物与化学实验 【例8】氯化铜广泛用作媒染剂、氧化剂、木材防腐剂、食品添加剂、消毒剂等，在空气中易潮解。某兴趣小组利用如图所示装置制备氯化铜。下列说法正确的是(　　) A.仪器a为恒压滴液漏斗，可防止HCl挥发到空气中 B.B中盛放浓硫酸，C中盛放饱和食盐水 C.D装置后需连接盛有氢氧化钠溶液的烧杯，防止污染 D.实验时，先点燃D处酒精灯，再滴加浓盐酸 【变式8-1】某同学进行如下实验： ①取少量稀盐酸放于试管中，投入光亮的铜片，无明显变化。 ②向实验①的试管中通入足量的SO2，铜片表面很快变暗，生成黑色固体，溶液逐渐变为棕色。 ③若将稀盐酸换成稀硫酸重复实验①和②，均无明显变化。 资料：CuCl是白色固体，难溶于水，能溶于盐酸，CuCl+2Cl-CuC(棕色)。 下列说法不正确的是(　　) A.黑色固体不是CuO B.将棕色溶液加水稀释，会产生白色沉淀 C.实验①②能说明Cl-增强了Cu的还原性 D.上述过程中可能发生反应：6Cu+SO2+12Cl-+4H+===4CuC+Cu2S+2H2O 【变式8-2】某化学小组为测定一定质量的某铜铝混合物中铜的质量分数，设计了如下实验方案： 方案Ⅰ：铜铝混合物测量生成气体的体积； 方案Ⅱ：铜铝混合物测量剩余固体的质量。 下列有关判断不正确的是(　　) A.溶液A和B均可以是盐酸或NaOH溶液 B.若溶液B选用浓硝酸，则测得铜的质量分数偏小 C.溶液A和B均可选用稀硝酸 D.实验室中方案Ⅱ更便于实施 【变式8-3】铜器久置，表面会生成一层绿色固体，为探究铜在空气中的腐蚀情况，某化学兴趣小组收集家中铜器表面的绿色固体进行探究。 ①对试管内的绿色固体进行加热，至完全分解，观察到A装置中绿色固体逐渐变成黑色，B装置中无水硫酸铜变成蓝色，C装置中澄清石灰水变浑浊。 ②取少量加热后生成的黑色固体于试管中，加入稀硫酸，观察到黑色固体逐渐溶解，溶液变成蓝色。 ③取少量上述蓝色溶液于试管中，浸入一根洁净的铁丝。观察到铁丝表面有红色物质析出。 请回答下列问题： (1)绿色固体中含有的元素是　　　　。  (2)加热后试管中剩余的黑色物质是　　　　。  (3)假设该绿色物质是一种纯净物，则其化学式可能是　　　　，加热分解的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (4)上述实验步骤③中反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　。  (5)实验装置最后的干燥管的作用是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (6)如果将B、C两装置对调，能否达到实验目的?　　　　(填“能”或“不能”)，为什么?　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　。  题型09 陌生金属单质的制备 过渡金属元素常具有特殊性能和用途以及多种可变化合价，成为近年高考命题的宠儿。近年高考题常以Cr、Mn、V、Zn等元素化合物的制备流程为载体，考查原料预处理、循环利用、回收利用、不同价态物质转化规律、条件控制、物质的分离提纯等知识。 【例9】钛合金广泛应用于航空航海领域。钛铁矿(其中Ti为＋4价)在高温下经氯化得到四氯化钛，再制取金属钛的流程如图所示。下列说法正确的是(　　) A.钛合金比纯钛熔点高 B.氯化过程中FeCl3既是氧化产物又是还原产物 C.制取金属钛时，可用CO2替代Ar以隔绝空气 D.若制取1 mol金属钛，则氯化过程中转移电子的物质的量至少为4 mol 【变式9-1】铼(Re)被称为“类锰元素”，与锰的价电子排布相同，可以与氧气反应。一种对废氧化铝载体铂铼催化剂中金属元素综合回收利用的工艺如图： 下列说法正确的是(　　) A.“第1次浸出”中可以用氢氧化钠溶液代替氨水，浸出渣1成分不变 B.铼元素的最高价氧化物Re2O7为酸性氧化物 C.制备铼粉过程中，氢气只体现还原作用 D.“第3次浸出”中若用HCl—NaClO3作浸出液，反应离子方程式可能为：3Pt＋16Cl－＋2ClO＋12H＋===3[PtCl6]2－＋6H2O 【变式9-2】溶液a中的溶质主要为CdSO4，还含有少量FeSO4、H2SO4，以溶液a为主要原料制备高纯镉的工艺流程如图所示。下列说法正确的是(　　) A.“氧化”时若用Cl2代替O2，电解时阳极反应式不变 B.“调节pH”时可以用CuO代替ZnO C.“电解废液”所含溶质的主要成分为ZnSO4、H2SO4 D.“氧化”时可以用KSCN溶液检验Fe2＋是否完全被氧化 【变式9-3】（2025·辽宁朝阳·二模）碲被誉为金属性最强的非金属，某科研小组从碲渣(主要含有Cu2Te )中提取粗碲的工艺流程如图所示。下列有关说法错误的是 已知：①“焙烧”后，碲主要以TeO2形式存在；②TeO2微溶于水，易溶于强酸和强碱。 A．“焙烧”后铜以Cu2O形式存在 B．“碱浸”后过滤用到的主要仪器有：烧杯、漏斗、玻璃棒 C．“酸化”后生成Te(SO4)2 D．“还原”后，溶液的酸性减弱 题型10 陌生金属化合物的制备 1.明确制备物质特点 首先确定要制备什么物质，从题干或流程图、装置图中获取有用信息，了解制备物质的性质，具有某些特殊性质的产物，要采取必要的措施来避免在制备过程中产生杂质。 2.分析流程图、装置图中的每一步操作及步骤 从以下几个方面了解流程图、装置图：反应物是什么？反应方程式是什么？该反应有何作用？对制备结果有何影响？ 3.逐项判断，不遗漏任何信息 结合除杂、分离、提纯等实验操作，灵活运用元素化合物及氧化还原反应等知识，从问题中获取解题信息，逐项判断。 【例10】硼化钛常用于制备导电陶瓷材料和PTC材料。工业上以高钛渣(主要成分为TiO2、SiO2、Al2O3和CuO，另有少量MgO、Fe2O3)为原料制取TiB2的流程如图所示。 已知：①电弧炉是由石墨电极和石墨坩埚组成的高温加热装置；②B2O3高温下易挥发；③TiO2可溶于热的浓硫酸形成TiO2+。 下列说法不正确的是(　　) A.滤渣的主要成分为SiO2 B.该工艺中，经处理可循环利用的物质为H2SO4 C.“水解”需在冷水中进行 D.B2O3的实际用量超过了理论化学计量所要求的用量 【变式10-1】某工厂采用如下工艺制备Cr(OH)3，已知焙烧后Cr元素以＋6价形式存在，下列说法错误的是(　　) A.“焙烧”中产生CO2 B.滤渣的主要成分为Fe(OH)2 C.滤液①中Cr元素的主要存在形式为CrO D.淀粉水解液中的葡萄糖起还原作用 【变式10-2】（2025·福建莆田·三模）某V2O5失活催化剂是重要的含钒二次资源。从酸浸处理之后的浸出液中提取钒的一种工艺流程如图。下列说法错误的是 已知：HA(有机酸性萃取剂)对金属阳离子萃取能力的顺序：Fe3+＞VO2+＞Fe2+ A．物质X为高锰酸钾溶液 B．反萃取时，物质Y可以选用硫酸 C．氧化过程中，氧化产物与还原产物的物质的量之比为6：1 D．调pH时，发生反应：VO+2NH3•H2OVO+2NH+H2O 【变式10-3】（2025高三上·湖南·一模）四氧化三锰(Mn3O4)广泛应用于生产软磁材料、催化材料。一种以低品位锰矿粉(含MnCO3、Mn2O3、MnOOH及少量Fe2O3、Al2O3、SiO2)为原料生产Mn3O4的工艺流程如图所示： 下列说法不正确的是 A．可用稀硫酸代替“溶浸”中的NH4HSO4 B．“溶浸”步骤中H2O2作氧化剂 C．“沉锰”步骤中母液的主要成分为(NH4)2SO4 D．“氧化”步骤中Mn(OH)2参加的反应：6Mn(OH)2+O22Mn3O4+6H2O 1.（2025·天津·二模）2025年元旦期间，天津博物馆举办“天开一统——秦汉文物主题展”，大量市民慕名而来一睹国宝“长信宫灯”芳容。下列说法正确的是 A．动物油脂和柴油都属于酯类物质 B．青铜是一种混合物，其硬度小于纯铜 C．铜锈的颜色为绿色，其主要成分为CuO D．传统鎏金工艺是将金溶于汞中制成“金汞漆”，涂在器物表面，然后加火除汞，使金附着在器物表面。鎏金工艺利用了汞的挥发性 2.（2025·山东日照·一模）2025年春晚吉祥物“巳升升”的五官设计取材于青铜器和玉器上的纹样，青铜是铜和铅的合金。关于青铜的说法正确的是 A．在潮湿空气中，青铜会生成铜绿 B．青铜的硬度比纯铜小 C．青铜是一种合金，属于纯净物 D．青铜的熔点比纯铜高 3.（24-25高三上·山西·期末）下列冶炼金属的原理正确的是 A．工业上电解制备金属 B．加入溶液制备金属 C．加热分解制备金属 D．电解溶液制备金属钠 4．实验室用含有少量氧化铁杂质的废铜粉制取无水硫酸铜的实验步骤如下。 下列有关说法正确的是（　　） A．溶解废铜粉的“过量酸”是指稀硝酸 B．气体A是Cl2，将亚铁离子氧化为铁离子 C．生成沉淀D的离子方程式可以为3CuO＋2Fe3＋＋3H2O===2Fe（OH）3＋3Cu2＋ D．从溶液中得到无水硫酸铜的方法是冷却结晶 5．下列制备金属单质的方法或原理正确的是（　　） A．在高温条件下，用H2还原MgO制备单质Mg B．在通电条件下，电解熔融Al2O3制备单质Al C．工业上用热还原法制得金属Mg、Cu D．加强热使CuO在高温条件下分解制备单质Cu 6.（24-25高三下·黑龙江大庆·期中）制备氮化镁的装置如图所示。实验时在不锈钢舟内加入镁粉，通氮气，升温至1073K，加热半小时，冷却至室温，停止通氮气。下列说法不正确的是 A．1中的试剂是浓硫酸，便于观察气泡，调节气流速度 B．7中的试剂是浓硫酸，防止空气中的水蒸气进入装置 C．氮化镁的水解反应是中和反应的逆反应 D．实验时，应先通入一段时间的氮气，后加热瓷管 7.（24-25高三上·河北邯郸·期末）部分含钠或含镁物质的分类与相应化合价关系如图所示。下列推断合理的是 A．c能与水反应生成d B．电解熔融的g可生成a C．e能与d发生化学反应 D．固体b中一定含有共价键 8.（24-25高三上·河北张家口·期末）镁及其化合物在现代工业、国防建设中有着广泛的应用。下列说法错误的是 A．单质镁在空气中燃烧的主要产物是，还有少量的 B．是一种重要的有机合成试剂，其中镁的化合价为+2 C．水解时除生成甲烷外，还生成一种碱和一种盐该反应的化学方程式： D．是常用的阻燃材料，用氨水与氯化镁溶液制取的离子方程式为： 9.（23-24高三上·广东东莞·期末）如图为铜或镁元素的部分价类二维图，下列叙述不正确的是 A．可能存在a→d→e的直接转化 B．d可能溶于过量的氨水 C．若新制的d能用于检验醛基，则此时生成b D．蒸干e的水溶液均能得到原溶质 10.（2025·湖南·三模）氯化亚铜(，难溶于水，在空气中易被氧化)广泛应用于化工、印染、电镀等行业。工业上以废铜泥［含、、及少量金属］为原料制备的工艺流程如图。下列说法正确的是 A．“灼烧”可将废铜泥转化为金属氧化物 B．“除杂”过程加入时，温度越高，除杂效果越好 C．在实验室模拟“过滤”步骤时使用的主要玻璃仪器为分液漏斗 D．“还原”后“溶液”呈碱性 11.（24-25高三上·湖南·期末）皮江法冶炼镁的工业流程如图所示。已知铁的沸点2750℃，镁的沸点1107℃。下列说法错误的是 A．白云石粉碎的目的是增大固体表面积，加快化学反应速率 B．还原炉中发生的反应为 C．还原炉内可用气体a来排除空气 D．还原炉需控制温度为1200℃左右，目的是分离提纯金属镁 12.（2025·四川成都·一模）含元素或元素部分物质的“价-类”关系如图所示，下列叙述错误的是 A．若为红色，则在高温下的稳定性强于 B．若为蓝色，则两种物质之间一步反应能实现： C．若能被强磁铁吸附，则和能发生化合反应 D．若为红褐色，则b、c均能与足量的稀硝酸发生氧化还原反应 13.（24-25高三上·山东青岛·期中）不能与酸混用，可用作陶瓷和搪瓷的着色剂。用溶液浸泡黄铜()可制得溶液，再用其制取。下列说法错误的是 A．“浸泡黄铜”的过程中会产生硫单质 B．可用溶液检验浸泡后的溶液中是否生成 C．与稀硫酸反应只生成硫酸铜和水 D．是配制波尔多液的原料 14．高压氢还原法可直接从溶液中提取金属粉。以硫化铜精矿(含Zn、Fe元素的杂质)为主要原料制备Cu粉的工艺流程如下，可能用到的数据见下表。 Fe(OH)3 Cu(OH)2 Zn(OH)2 开始沉淀pH 1.9 4.2 6.2 沉淀完全pH 3.2 6.7 8.2 下列说法错误的是(　　) A．固体X主要成分是Fe(OH)3和S；金属M为Zn B．浸取时，增大O2压强可促进金属离子浸出 C．中和调pH的范围为3.2～4.2 D．还原时，增大溶液酸度有利于Cu的生成 15．碱式碳酸铜[Cu2(OH)2CO3]是一种用途广泛的化工原料，实验室中以废铜屑为原料，制取碱式碳酸铜的流程如下。 下列说法错误的是(　　) A．“加热”步骤可选用水浴加热 B．“酸浸”产生的气体可用NaOH溶液吸收 C．“滤液”中溶质的主要成分为NaNO3 D．可用盐酸和BaCl2溶液检验“滤液”中是否有 16.（24-25高三上·山东枣庄·期末）用铬铁合金(含少量Ni、Co单质)生产硫酸铬的工艺流程如下： 下列说法错误的是 A．“浸出”产生的气体含有 B．“除杂”的目的是除去Ni、Co元素 C．流程中产生六价铬化合物 D．“滤渣2”的主要成分是 17.（2025·河北衡水·质检）V2O5是制造钒铁合金、金属钒的原料，也是重要的催化剂。钒矿石中含V2O5，杂质为大量Al2O3和少量CaO等，可通过碱熔法从钒矿石中提取纯度较高的V2O5，流程如下： 已知：V2O5是以酸性为主的两性化合物，偏钒酸铵(NH4VO3)与偏钒酸钙[Ca(VO3)2]均难溶于水，在弱碱性环境下，偏钒酸钙经盐浸生成碳酸钙。下列说法错误的是 A．气体②的成分为CO2 B．盐浸工序得到滤渣的成分为CaCO3 C．洗脱工序中洗脱液的主要成分为NaCl D．延长沉钒时间、增大NH4Cl溶液的浓度有利于沉钒 18.（2025·山东日照·一模）以菱锰矿(主要成分为MnCO3，含少量的等元素)为原料合成碱锰电池材料MnO2的流程如下。 下列说法错误的是 A．为加快酸浸速率可以适当提高浓度 B．“氧化”时可以用H2O2代替 C．已知可溶于水，滤渣3的成分有 D．“沉锰”时发生反应的离子方程式为 19.（2025·辽宁朝阳·二模）钛铁矿( FeTiO3)制取金属钛的流程如图所示(已知TiCl4为无色液体，极易水解；Ti3+的还原性强于Fe2+) 下列说法正确的是 A．钛铁矿( FeTiO3)中Ti的化合价是+3 B．氯化过程中反应2FeTiO3+6C+7Cl22FeCl3+6CO+ 2TiCl4 C．镁与TiCl4置换时可以用氮气做保护气 D．制取金属钛时可以用Na与TiCl4溶液反应 20.（2025·湖南衡阳·二模）钪(Sc)是一种稀土金属。从钛白酸性废水(主要含Ti4+、Fe2+、微量Sc3+)中富集钪，并制备氧化钪(Sc2O3)的工艺流程如下。下列说法不正确的是 A．用酸洗涤时加入H2O2的目的是将Fe2+氧化为Fe3+ B．“操作I”需要的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、漏斗 C．“滤渣I”的主要成分是Ti(OH)4、Fe(OH)3 D．草酸钪焙烧时反应的化学方程式为 21.（2025·广东汕头·二模）为解决铜与稀硝酸反应过程中装置内氧气对实验现象的干扰，以及实验后装置内氮氧化物的绿色化处理问题。某实验小组对装置进行微型化改造，设计如图所示的装置（试管底部有孔隙）。下列说法错误的是 A．装置内发生的化学反应方程式为： B．实验开始前需除去试管内的氧气，可拉动注射器B C．该装置可通过控制止水夹和注射器来控制反应的开始与停止 D．实验终止时，需将铜丝提拉上来后再拉动注射器A 22.（2025·江苏无锡·一模）从废旧CPU中回收Au(金)、Ag、Cu的部分流程如下： 已知HAuCl4 = H+ + AuCl。下列说法正确的是 A．酸溶时，溶解相同的原料，使用浓硝酸产生的氮氧化物比使用稀硝酸的少 B．向过滤所得滤液中加入过量浓氨水，可以分离Cu2+、Ag+ C．用浓盐酸和浓NaNO3溶液的混合液也可以溶解金 D．向1 mol HAuCl4中加入过量Zn使其完全还原为Au，只需消耗1.5 mol Zn 23.（2025·北京海淀·三模）向2mL0.2mol/LCuSO4溶液中滴加0.2mol/LNa2SO3溶液时溶液变绿，继续滴加产生棕黄色沉淀，经检验棕黄色沉淀中不含。通过实验探究棕黄色沉淀的成分。 实验1：向棕黄色沉淀中加入稀硫酸，观察到溶液变蓝，产生红色固体 实验2： 已知：，(白色)。 下列同学对实验现象的分析正确的是 A．实验1中加入稀后溶液变蓝可证实棕黄色沉淀中含有 B．实验2中加入KI溶液后产生白色沉淀，可证实棕黄色沉淀中含有 C．实验2中加入淀粉溶液后无明显现象，说明不存在 D．在的存在下，与发生了氧化还原反应，产生CuI沉淀和，说明棕黄色沉淀中含有和 24.（2025·江西·三模）蓝矾（CuSO4·5H2O）常作杀菌剂。某小组设计如图1装置制备蓝矾，实验原理： Cu＋CuCl2＝2CuCl，4CuCl＋O2＋2H2O＝2[Cu（OH）2·CuCl2]，[Cu（OH）2·CuCl2]＋H2SO4＝CuSO4＋CuCl2＋2H2O。 操作步骤：向三颈瓶加入3.2 g Cu粉和适量稀硫酸及30 mL 1 mol·L－1 CuCl2溶液，利用二连球向三颈瓶中鼓入空气，铜溶解。当三颈烧瓶中呈乳状浑浊液时，滴加浓硫酸，得到蓝矾（不考虑氯化铜转化成硫酸铜）。下列说法正确的是 A．盛装CuCl2溶液的仪器是长颈漏斗 B．在实验过程中，浓硫酸作氧化剂 C．采用重结晶法提纯CuSO4·5H2O D．理论上可以制备20 g CuSO4·5H2O 25.（2025·湖南·一模）中国“天向一号”探测器用于火星探测，搭载全球最先进的三结砷化镓太阳能电池阵为其提供动力，一种从砷化镓废料(主要成分为，含、、等杂质)中回收单质镓和砷的化合物的工艺流程如图所示：    已知：①“碱浸”时中Ga以的形式进入溶液。 ②Ga与Al位于同一主族，性质相似，向溶液中通入，有沉淀析出。 ③离子完全沉淀时的pH：为8，为5.6。 下列说法正确的是 A．“碱浸”时，发生的离子方程式为 B．“滤渣①”的成分为，，“滤渣③”的成分为 C．“调pH①”时，为使得杂质离子沉淀完全，可通入过量的 D．“系列操作”为蒸发结晶、过滤、洗涤、干燥 26.（2025·福建·三模）黏土钒矿中，钒以+3、+4、+5价的化合物形式存在，还包括钾、镁和铝的硅酸盐，以及、等。采用以下工艺流程可由黏土钒矿制备。 该工艺条件下，溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示： 金属离子 开始沉淀的pH 1.9 7.0 8.9 3.0 8.1 完全沉淀的pH 3.2 9.0 10.9 4.7 10.1 已知：“中和沉淀”中，水解并沉淀为。“沉淀转溶”中，转化为钒酸盐溶解。 下列说法错误的是 A．“酸浸氧化”中，有、、三种离子被氧化 B．滤渣①、滤渣③、滤渣④的主要成分依次是、、 C．随滤液②可除去金属离子、、、及部分、 D．“沉钒”中需要加入过量，利用同离子效应，促进尽可能析出完全 27.（2025·湖南湘潭·二模）工业上以软锰矿(主要成分为)为原料通过固体碱熔氧化法生产高锰酸钾，主要流程如下，下列说法错误的是 A．“熔融氧化”应在铁坩埚中进行 B．“锰酸钾歧化(锰元素化合价既升高又降低)”可以用H2SO4代替CO2 C．该流程中可循环使用的物质是MnO2 D．“滤液蒸发结晶”过程中加热蒸发至有较多晶体析出时停止加热 28.（2025·江苏南通·二模）废旧锌锰电池处理后的废料[含MnO2、MnOOH、Zn(OH)2、 Fe等]制备Zn和MnO2的一种工艺流程如下： 已知：Mn的金属活动性强于Fe，Mn2＋在pH大于5.5时易被氧化。 下列说法不正确的是 A．“还原焙烧”时Mn元素被还原 B．“酸浸” 过程中适当加热，主要目的是加快浸取速率 C．“净化”时MnCO3的作用是调节溶液的pH，使Fe3+形成Fe(OH)3沉淀而除去 D．“电解”时阳极反应式为Mn2+-2e-＋4OH-=MnO2＋2H2O 29.（2025·河北沧州·一模）以粉煤灰(主要成分为Ga2O3，含CaO、Al2O3等杂质)为原料提取Ga的工艺流程如图所示： 已知：镓的活动性与锌相似，比铝低。滤液1中含有Na[Al(OH)4]、Na[Ga(OH)4]。 下列说法正确的是 A．“溶浸”过程发生了电子的转移 B．滤渣1、滤渣2的种类不相同 C．由Ga2O3→Ga采取电解法 D．CO2也可以用过量的稀盐酸代替 30.（2025·湖南岳阳·一模）实验室模拟利用含钴废料(主要成分为，还含有少量的铝箔等杂质)制备碳酸钴的工艺流程如图： 已知：难溶于水。 下列有关描述错误的是 A．“碱浸”发生反应的为： B．“操作①”用到的主要玻璃仪器有漏斗、烧杯、玻璃棒 C．“酸溶”反应中可以换成 D．“沉钴”时若浓度太大，可能导致产品不纯 / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第04讲 金属材料及金属矿物的开发利用 目录 一、题型精讲 题型01 考查合金性质及其应用 1 题型02 考查新型合金及其应用 3 题型03 考查金属矿物的开发利用 5 题型04 考查镁及其化合物性质及其应用 8 题型05 镁及其化合物与工艺流程 11 题型06 考查铜及其化合物性质及其应用 14 题型07 铜及其化合物与工艺流程 18 题型08 铜及其化合物与化学实验 20 题型09 陌生金属单质的制备 23 题型10 陌生金属化合物的制备 26 二、靶向突破 题型01 考查合金性质及其应用 1．合金 (1)概念：合金是指两种或两种以上的金属(或金属与非金属)熔合而成的具有金属特性的物质。 (2)性能：合金具有许多优良的物理、化学或机械性能。 ①熔点：一般比它的各成分金属的低； ②硬度和强度：一般比它的各成分金属的大。 2．常见金属材料——黑色金属材料与有色金属材料 【特别提醒】 ①合金是混合物，合金的物理性质相比于成分金属有所改变，但合金中各成分金属的化学性质不变。 ②并非所有的金属都能相互熔合形成合金，若一种金属的熔点高于另一种金属的沸点，则二者不能形成合金。如Na、Fe不能形成合金。 【例1】 明末科学家宋应星出版的《天工开物》中记载了有关“五金”的内容：“……黄金美者，其值去黑铁(生铁)一万六千倍，然使釜、鬵(xín，一种炊具)、斤(这里指菜刀、镰刀、锄头等)、斧不呈效于日用之间……贸迁有无……”，下列解释正确的是(　　) A．明代使用的釜、鬵一类的炊具都属于青铜合金 B．添加了铬、镍的不锈钢菜刀和农具使用后即使不保养，也不会生锈 C．金属的另一个用途就是铸成钱币作为贸易交往中的流通手段 D．黑铁属于铁合金，熔点比铁的高 【答案】C　 【解析】明代使用的釜、鬵一类的炊具都属于铁合金，A错误；不锈钢制作就是在普通钢中添加铬、镍等元素改变了钢铁内部结构，不锈钢不容易生锈，家里用的农具是铁合金，如果未及时洗干净后晾干，铁能与氧气、水同时接触，容易发生电化学腐蚀，容易生锈，B错误；金属可以用来铸成钱币作为贸易交往中的流通手段，C正确；生铁属于合金，熔点比成分金属Fe的低，D错误。 【变式1-1】 下列广西优秀传统工艺品中，主要由合金材料制成的是(　　) A．壮乡铜鼓 B．绣球 C．坭兴陶 D．壮锦 【答案】A　 【解析】铜鼓是由合金材料制成的，A正确；绣球由绸布或花布制成，不属于合金材料，B错误；坭兴陶由硅酸盐材料制成，不属于合金材料，C错误；壮锦由棉线或丝线编织而成，不属于合金材料，D错误。 【变式1-2】中国空间站“梦天实验舱”顺利发射升空，该舱箭组合体使用到多种新型合金材料，下列关于合金的说法中错误的是 A．合金具有许多优良的物理、化学和机械性能 B．一般来说，合金的熔点比它的成分金属的高 C．改变原料配比，生成合金的条件，能得到不同性能的合金 D．新型合金有储氢合金，钛合金、耐热合金和形状记忆合金等 【答案】B 【解析】合金具有许多优良的物理、化学和机械性能，密度小、熔点低、硬度大等，A正确；一般来说，合金的熔点比它的成分金属的熔点低，B错误；改变原料的配比，生成合金的条件，可形成不同的合金，可以得到具有不同性能的合金， C正确；钛合金的硬度大、耐酸碱的腐蚀，因此可用于发展航空飞机的机体材料等；耐热合金在高温下具有良好的机械性能和化学稳定性，属于新型合金，广泛应用于卫星、航空航天；镍和钛混合成为合金，叫记忆合金，有自己独特的物理特性，就是温度变化会引起外形变化，同时有记忆能力，能恢复原来形状，广泛应用于生物工程和电子工程等领域，均属于新型合金，D正确；故选B。 【变式1-3】化学与生活、生产、社会密切相关，下列说法正确的是 A．制造镍氢电池使用的储氢合金是一类能与氢气结合成金属氢化物的材料，如钛锆合金，镧镍合金等 B．等漂白剂均是利用强氧化性达到漂白效果 C．用于制作大运会火炬塔塔身的钛合金板具有硬度低、延展性好等特点 D．天和核心舱电推进系统腔体的氮化硼陶瓷属于传统无机非金属材料 【答案】A 【解析】储氢合金是一种新型合金，一定条件下能吸收氢气和能放出氢气。循环寿命性能优异，并可被用于大型电池，尤其是电动车辆、混合动力电动车辆、高功率应用等等，故A正确；二氧化硫的漂白是化合型漂白，不是利用强氧化性，故B错误；钛合金硬度大，强度高，耐腐蚀，故C错误；氮化硼陶瓷属于新型无机非金属材料，故D错误；故选A。 题型02 考查新型合金及其应用 1.储氢合金：一类能够大量吸收H2，并与H2结合成金属氢化物的材料。如Ti-Fe合金、La-Ni合金等，为氢气作为能源的实际应用起到重要的推动作用。 2.其他新型合金：钛合金、耐热合金和形状记忆合金等新型合金广泛应用于航空航天、生物工程和电子工业等领域。 【例2】下列材料中所涉及的合金不属于新型合金的是 A．飞机窝扇用的是耐高温的合金材料 B．“中国天眼”使用的碳化硅 C．“蛟龙”号载人舱是用钛合金制的 D．新能源汽车储氢材料 【答案】B 【解析】的耐高温的合金材料是钛合金，属于新型合金，A不符合题意；碳化硅属于无机非金属材料，B符合题意；钛合金的硬度大、耐酸碱的腐蚀，因此可用于蛟龙号载人舱的舱体材料等，属于新型合金，C不符合题意； 新能源汽车储氢材料，有LaNi5、Mg2Cu、Mg2Ni等，属于新型合金，D不符合题意； 故选B。 【变式2-1】储氢合金是一种新型合金。下列关于储氢合金的说法错误的是(　　) A．储氢合金是一类能够大量吸收氢气，并与氢气结合成金属氢化物的新型合金材料 B．储氢合金具有储氢量大、能耗低、使用方便的特点 C．储氢合金具有很强的捕捉氢的能力，氢分子在合金中先分解成单个的原子，氢原子进入合金原子的缝隙中，并与合金生成金属氢化物 D．储氢合金形成的金属氢化物性质稳定，高温条件下也不易分解 【答案】D 【解析】储氢合金形成的金属氢化物既容易形成，加热又容易分解，室温下吸、放氢的速率快，故D错误。 【变式2-2】 将一个预先做好的“ICE”形状的镍钛合金破坏形状后，只要在热水中浸泡，其便会恢复原来形状。下列说法正确的是(　　) A．记忆合金的形状变化属于化学变化 B．合金的熔点一般比各组分金属低，硬度比各组分金属小 C．形状记忆合金在医疗上可用来接断骨等，在日常生活中可制眼镜框架等 D．钛合金的化学性质与钛单质完全相同 【答案】C 【解析】记忆合金的形状变化没有生成新物质，属于物理变化，A不正确；合金的熔点一般比组分金属的低，但硬度要比组分金属的大，B不正确；钛合金中因为加入了其他金属，化学性质与钛单质不完全相同，D不正确。 【变式2-3】镧镍合金是一种具有实用价值的新型储氢合金材料。下列说法不正确的是 A．镧镍合金能大量吸收形成金属氢化物 B．镍属于过渡元素，位于元素周期表d区 C．氢能是理想能源，具有来源广、热值高、无污染等优点 D．合金的熔点一定比各成分金属的熔点低 【答案】D 【解析】镧镍合金能大量吸收H2，并与H2结合成金属氢化物，金属氢化物稍稍加热又容易分解，所以可用作储氢材料，A正确；镍是28号元素，属于过渡元素，位于元素周期表d区，B正确；氢能是理想能源，具有来源广、热值高、无污染等优点，C正确；合金的熔点一般比各成分金属的熔点低，但不是一定低，比如汞合金的熔点比汞高，D错误；故选D。 题型03 考查金属矿物的开发利用 1.金属在自然界中的存在形式 2.金属冶炼的实质 Mn＋＋ne－===M ①使金属化合物中的金属离子得电子还原为金属单质。 ②化合态转化为游离态。 3.金属的常见冶炼方法 ①电解法 Na：2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑； Mg：MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑； Al：2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑。 ②热还原法：常用还原剂有焦炭、CO、H2、Al等； 高炉炼铁：3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2； 铝热反应制铬：2Al＋Cr2O32Cr＋Al2O3； 焦炭还原铜：C＋2CuO2Cu＋CO2↑。 ③热分解法 Hg：2HgO2Hg＋O2↑； Ag：2Ag2O4Ag＋O2↑。 4.合理开发利用金属矿物的主要途径 ①提高金属矿物的利用率； ②开发环保高效的金属冶炼方法； ③防止金属的腐蚀； ④加强废旧金属的回收和再利用； ⑤使用其他材料代替金属材料。 【解题通法】 ①金属冶炼与金属活动性的关系： ②冶炼Mg时电解熔融MgCl2而不电解熔融MgO，原因是MgO的熔点高，熔融时会耗费更多能源，增加生产成本。 ③冶炼Al时只能电解熔融Al2O3而不能电解熔融AlCl3，原因是AlCl3是共价化合物，熔融态不导电；加入冰晶石(Na3AlF6)的目的是降低Al2O3的熔化温度。 【例3】明代《天工开物》记载“火法”冶炼锌：“每炉甘石十斤，装载入一泥罐内……然后逐层用煤炭饼垫盛，其底铺薪，发火煅红……冷定毁罐取出……即倭铅也”(注：炉甘石的主要成分为碳酸锌，泥罐中掺有煤炭)。下列说法不正确的是(　　) A．倭铅是指金属锌和铅的混合物 B．煤炭中起作用的主要成分是C C．冶炼Zn的化学方程式：ZnCO3＋2CZn＋3CO↑ D．该冶炼锌的方法属于热还原法 【答案】A　 【解析】由题意可知，倭铅是指金属锌，不是混合物，故A错误；煤炭的主要成分是C，反应中碳作还原剂，故B、C、D均正确。 【变式3-1】人类文明的发展和社会的进步与金属材料密切相关，种类繁多的金属材料已成为人类社会发展的重要物质基础。下列有关说法正确的是(　　) A．可通过铝热反应从铁的氧化物中冶炼铁 B．工业上一般通过电解NaCl溶液得到钠单质 C．镁在CO2的气氛中热还原TiCl4制钛 D．古代火烧孔雀石[Cu2(OH)2CO3]炼铜的方法中当转移2 mol电子时，1 mol铜被氧化 【答案】A　 【解析】可用铝与铁的氧化物发生置换反应(即铝热反应)制得铁单质，A项正确；工业上钠单质的制备通常采用电解熔融氯化钠的方法，B项错误；高温下Mg能与CO2发生反应，C项错误；火烧孔雀石[Cu2(OH)2CO3]炼铜的方法中当转移2 mol电子时，0.5 mol碱式碳酸铜被还原，得到1 mol还原产物Cu，D项错误。 【变式3-2】 下列有关金属的工业制法中，正确的是 A．制铜：火法炼铜，即将黄铜矿受热分解以获得铜单质 B．制铁：以铁矿石、焦炭、石灰石为原料，CO还原得铁 C．制镁：用海水为原料，经一系列过程制得氧化镁固体，还原得镁 D．制铝：从铝土矿制得氯化铝固体，再电解熔融的氯化铝得到铝 【答案】B 【解析】黄铜矿(CuFeS2)中Fe的化合价为＋2，工业上用黄铜矿冶炼铜的反应：8CuFeS2＋21O28Cu＋4FeO＋2Fe2O3＋16SO2，该反应不是分解反应，故A错误；工业上常用CO在高温下还原铁矿石炼铁：3CO+Fe2O32Fe+3CO2，故B正确；工业上以海水为原料，经过一系列过程获得无水氯化镁，工业制镁是电解熔融氯化镁：MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑，故C错误；因为氯化铝是共价化合物，熔融状态下氯化铝不电离，也不导电，工业制铝是电解熔融的氧化铝：2Al2O3(熔融) 4Al+3O2↑，故D错误；故选B。 【变式3-3】古代炼丹的五金通常是指金、银、铜、铁、锡。下列说法错误的是(　　) A.用焦炭热还原SnO2可得到Sn B.用H2还原Fe2O3可得到Fe C.Cu2S与过量O2共热产物中只含Cu D.Ag2O直接热分解可得到Ag 【答案】C 【解析】根据金属活泼性顺序可知，可以用热还原法冶炼Sn，因此可以用焦炭热还原SnO2得到Sn，故A正确；根据金属活泼性顺序可知，也可以用热还原法冶炼Fe，因此可以用H2还原Fe2O3得到Fe，故B正确；铜能够与氧气反应，Cu2S与过量O2共热产物中含有CuO等，故C错误；银的活泼性较差，工业上将Ag2O直接加热分解可得到Ag，故D正确。 题型04 考查镁及其化合物性质及其应用 1．镁的性质 (1)物理性质：银白色，金属光泽，密度、硬度均较小，熔点较低，有良好的导电、传热和延展性。 (2)化学性质(有关反应的化学方程式或离子方程式) ②2Mg＋CO22MgO＋C ③Mg＋2H2OMg(OH)2＋H2↑ ④Mg＋2H＋===Mg2+＋H2↑ 2．MgO与Mg(OH)2 (1)MgO为碱性氧化物，难溶于水，溶于盐酸的离子方程式为MgO＋2H＋===Mg2+＋H2O。 (2)Mg(OH)2为难溶于水的中强碱，溶于盐酸的离子方程式为Mg(OH)2＋2H＋===Mg2+＋2H2O。 3.Mg(OH)2和Al(OH)3的化学性质与制备 类别 Mg(OH)2 Al(OH)3 性质 中强碱，悬浊液使酚酞溶液变浅红：Mg(OH)2⥫⥬Mg2+＋2OH－ 典型两性氢氧化物；不能与较弱的酸、碱反应，如H2CO3、NH3·H2O 与H＋反应 Mg(OH)2＋2H＋===Mg2+＋2H2O Al(OH)3＋3H＋===Al3+＋3H2O 与OH－反应 不反应 Al(OH)3＋OH－===[Al(OH)4]－ 与盐反应 溶于NH4Cl浓溶液：Mg(OH)2＋2NH4Cl===MgCl2＋2NH3·H2O Al(OH)3不溶于NH4Cl浓溶液 热稳定性 Mg(OH)2MgO＋H2O 2Al(OH)3Al2O3＋3H2O 实验制备 【特别提醒】 氢氧化镁的溶解度小于碳酸镁，能发生反应MgCO3＋H2OMg(OH)2＋CO2↑，镁元素在水垢中的存在形式是Mg(OH)2。 【例4】已知MgCl2·6H2O在空气中加热时，失去部分结晶水，同时生成Mg(OH)Cl或MgO。实验室用MgCl2·6H2O制取无水MgCl2的部分装置(铁架台、酒精灯已略)如图所示： 下列有关说法错误的是(　　) A．循环物质甲为盐酸 B．装置b填充的可能是P2O5或CaCl2 C．装置a的分液漏斗中装有的试剂为浓硫酸，其作用为催化剂 D．装置d为干燥装置 【答案】C　 【解析】MgCl2·6H2O晶体在空气中加热时，释放出部分结晶水，同时生成Mg(OH)Cl或MgO，实验室以MgCl2·6H2O制取无水MgCl2，应该是在HCl气氛中加热MgCl2·6H2O，所以装置a中液体为盐酸，盐酸受热挥发出HCl，通过酸性干燥剂或中性干燥剂干燥，HCl进入装置c，加热装置c在HCl气氛中MgCl2·6H2O分解生成无水MgCl2，装置d为干燥装置，用于吸收生成的水蒸气，同时防止循环物质甲中水蒸气进入装置c。循环的物质甲是盐酸，故A正确；装置b填充的是酸性干燥剂或中性干燥剂，用于干燥HCl，则可能是P2O5或CaCl2，故B正确；装置a中起始装有的试剂为盐酸，故C错误；装置d为干燥装置，故D正确。 【变式4-1】关于镁的性质，下列说法错误的是(　　) A.金属镁着火，可以用CO2灭火 B.镁是一种具有银白色光泽的金属 C.镁可以与热水反应生成氢气 D.镁可以与盐酸剧烈反应生成氢气 【答案】A 【解析】镁能够在CO2中燃烧，生成MgO和C，所以镁条着火不可以用CO2灭火，A错误；镁是一种银白色、有光泽、质软、能导电的金属，B正确；镁与热水反应生成氢气和氢氧化镁，C正确；镁的活泼性很强，与盐酸剧烈反应生成氯化镁和氢气，D正确。 【变式4-2】Mg与Br2反应可生成具有强吸水性的MgBr2，该反应剧烈且放出大量的热。实验室采用如图装置制备无水MgBr2。下列说法错误的是(　　) A.a为冷却水进口 B.装置A的作用是吸收水蒸气和挥发出的溴蒸气 C.实验时需缓慢通入N2，防止反应过于剧烈 D.不能用干燥空气代替N2，因为副产物MgO会阻碍反应的进行 【答案】B 【解析】冷凝管起到冷凝回流的作用，冷凝管内冷凝水的方向为下进上出，则a为冷却水进口，故A正确；MgBr2具有较强的吸水性，制备无水MgBr2，需要防止空气中的水蒸气进入三颈烧瓶，则装置A的作用是吸收水蒸气，但无水CaCl2不能吸收溴蒸气，故B错误；制取MgBr2的反应剧烈且放出大量的热，实验时利用干燥的氮气将溴蒸气带入三颈烧瓶中，为防止反应过于剧烈，实验时需缓慢通入N2，故C正确；不能用干燥空气代替N2，原因是空气中含有的氧气可将镁氧化为副产物MgO而阻碍反应的进行，故D正确。 【变式4-3】Mg3N2常用于制备其它超硬、耐高温的氮化物，实验室通过CuO氧化NH3制得N2，然后与镁反应得到Mg3N2。已知Mg＋2NH3Mg(NH2)2＋H2，Mg3N2是一种浅黄色粉末，易水解。下列说法错误的是(　　) A.装置A中分液漏斗中的溶液为浓氨水 B.实验开始时应先点燃C处酒精灯，再点燃E处酒精灯 C.装置D的作用只是干燥N2 D.取反应后装置E所得固体少许，滴入蒸馏水，可检验是否有Mg3N2 【答案】C 【解析】装置A中分液漏斗中的溶液是浓氨水，流入烧瓶中与CaO接触会产生NH3，A正确；实验进行时应先点燃C处的酒精灯，等产生的较纯的N2进入E中时再点燃E中酒精灯，B正确；装置D中浓硫酸吸收的是N2中的水蒸气和氨气，因此不只有干燥氮气的作用，C错误；取反应后装置E所得固体少许，滴入蒸馏水，Mg3N2和水反应生成氢氧化镁和氨气，若闻到刺激性气味，则有Mg3N2，D正确。 题型05 镁及其化合物与工艺流程 1．从海水中提取镁的流程 主要化学反应： (1)制石灰乳：CaCO3CaO＋CO2↑、CaO＋H2O===Ca(OH)2； (2)沉淀Mg2+：Mg2+＋Ca(OH)2===Mg(OH)2＋Ca2+； (3)制备MgCl2：Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O； (4)电解MgCl2：MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑。 【例5】一种工业制备无水氯化镁的工艺流程如下： 下列说法错误的是(　　) A．物质X常选用生石灰 B．工业上常用电解熔融MgCl2制备金属镁 C．“氯化”过程中发生的反应为MgO＋C＋Cl2MgCl2＋CO D．“煅烧”后的产物中加稀盐酸，将所得溶液加热蒸发也可得到无水MgCl2 【答案】D　 【解析】苦卤水中含有大量镁离子，加入生石灰，生石灰与水反应生成氢氧化钙，氢氧化钙再与镁离子反应生成氢氧化镁，生石灰来源丰富、价格便宜，常用来做沉镁的沉淀剂，A说法正确；镁为活泼金属，工业上常用电解熔融氯化镁的方法来制备金属镁，B说法正确；根据题给流程图可知，“煅烧”氢氧化镁得到氧化镁，“氯化”过程中，加入碳和氯气与氧化镁反应，生成无水氯化镁和一种气体，根据元素守恒和化合价升降可得反应的化学方程式为MgO＋C＋Cl2MgCl2＋CO，C说法正确；向“煅烧”后所得氧化镁中加稀盐酸，得到氯化镁溶液，由于镁离子会发生水解反应：Mg2+＋2H2O⥫⥬Mg(OH)2＋2H＋，直接蒸发MgCl2溶液，生成的HCl挥发，促进镁离子水解生成氢氧化镁，而不是无水氯化镁，D说法错误。 【变式5-1】以菱镁矿(主要成分为MgCO3，含少量SiO2、Fe2O3和Al2O3)为原料制备高纯镁砂的工艺流程如下： 已知浸出时产生的废渣中有SiO2、Fe(OH)3和Al(OH)3。下列说法错误的是(　　) A.浸出镁的反应为MgO＋2NH4ClMgCl2＋2NH3↑＋H2O B.“浸出”和“沉镁”的操作均应在较高温度下进行 C.流程中可循环使用的物质有NH3、NH4Cl D.分离Mg2＋与Al3＋、Fe3＋是利用了它们氢氧化物Ksp的不同 【答案】B 【解析】氯化铵溶液显酸性，与MgO反应，相当于MgO促进了氯化铵的水解，生成氨气，A项正确；NH3·H2O易分解，故沉镁时温度不可太高，B项错误；由流程图可知氨气可循环使用，沉镁过程中产生氯化铵，故氯化铵也可循环使用，C项正确；浸出过程中产生Fe(OH)3和Al(OH)3，沉镁过程中加氨水调节pH产生Mg(OH)2，利用三种离子氢氧化物Ksp的不同，使其先后沉淀而分离，D项正确。 【变式5-2】以水泥厂的废料(主要成分为MgO，含少量MnO、Fe2O3、FeO、Al2O3、SiO2等杂质)为原料制备MgSO4·7H2O的工艺流程如下： 已知：MnO＋H2SO4MnSO4＋H2O。 下列说法正确的是(　　) A.为提高酸浸速率，可使用浓硫酸 B.试剂X可以是MgSO4 C.滤渣为Al(OH)3、Fe(OH)3、SiO2 D.操作a所得滤液经处理后可循环利用 【答案】D 【解析】水泥厂的废料(主要成分为MgO，还有少量MnO、Fe2O3、FeO、Al2O3、SiO2等杂质)制取MgSO4·7H2O，废料加入足量稀硫酸，MnO、Fe2O3、FeO、Al2O3、MgO都与稀硫酸反应，转化为对应的硫酸盐，SiO2不与稀硫酸反应，向反应后溶液中加入次氯酸钠溶液氧化亚铁离子为铁离子，同时使锰离子转化为MnO2沉淀，再加入氧化镁等物质调节溶液的pH值，除去锰离子、铁离子、铝离子，过滤，将滤液进行一系列操作得到MgSO4·7H2O。浓硫酸中主要含硫酸分子，c(H＋)较小，不能提高浸取速率，故A错误；试剂X为氧化镁或碳酸镁，不能为MgSO4，故B错误；滤渣为Al(OH)3、Fe(OH)3、SiO2、MnO2，故C错误；操作a是从溶液中经过一系列过程得到晶体，过滤时溶液中含有硫酸镁，为了提高原料中镁的利用率，操作a所得滤液可循环利用，故D正确。 【变式5-3】为模拟海水制备MgO的工业过程，用氯化钠、氯化镁、氯化钙、碳酸氢钠等试剂配成模拟海水，制得了MgO，实验过程如下： 已知：ⅰ.模拟海水中主要离子的浓度如下表： 离子 Na＋ Mg2＋ Ca2＋ Cl－ HC c/(mol·L－1) 0.439 0.050 0.011 0.560 0.001 ⅱ.溶液中某种离子的浓度小于1.0×10－5 mol/L，可认为该离子已完全沉淀； ⅲ.实验过程中，忽略溶液体积的变化； ⅳ.Ksp(CaCO3)＝4.96×10－9；Ksp(MgCO3)＝6.82×10－6；Ksp[Ca(OH)2]＝4.68×10－6；Ksp[Mg(OH)2]＝5.61×10－12。 下列说法正确的是(　　) A.沉淀物X为CaCO3 B.滤液M中Ca2＋已完全沉淀 C.滤液N中Mg2＋、Ca2＋均已完全沉淀 D.步骤②中若改为加入4.2 g NaOH固体，沉淀物Y为Ca(OH)2和Mg(OH)2的混合物 【答案】A 【解析】①中n(NaOH)＝0.001 mol，n(OH－)＝0.001 mol，依据离子反应“先中和、后沉淀、再其他”的反应规律，当1 L模拟海水中加入0.001 mol NaOH时，OH－恰好与HC完全反应：OH－＋HCC＋H2O，生成0.001 mol C，由于Ksp(CaCO3)＜Ksp(MgCO3)，生成的C与水中的Ca2＋反应生成CaCO3沉淀，所以沉淀物X为CaCO3，A正确；①中C只有0.001 mol，反应生成CaCO3所消耗的Ca2＋也只有0.001 mol，滤液中还剩余c(Ca2＋)＝0.010 mol·L－1，所以滤液M中同时存在着Ca2＋和Mg2＋，B错误；②中加入NaOH固体，调至pH＝11时，此时滤液中c(OH－)＝1×10－3 mol·L－1，则Ca(OH)2的离子积为c(Ca2＋)×c2(OH－)＝1×10－8＜Ksp[Ca(OH)2]，无Ca(OH)2生成，Mg(OH)2的离子积为c(Mg2＋)×c2(OH－)＝5×10－8＞Ksp[Mg(OH)2]，有Mg(OH)2沉淀生成，又由于Ksp[Mg(OH)2]＝c(Mg2＋)×c2(OH－)＝5.6×10－12，c(Mg2＋)＝5.6×10－6＜10－5，无剩余，滤液N中不存在Mg2＋，故C错误；步骤②中若改为加入4.2 g NaOH固体，则n(NaOH)＝0.105 mol，与0.05 mol Mg2＋反应：Mg2＋＋2OH－Mg(OH)2↓，生成0.05 mol Mg(OH)2，剩余0.005 mol OH－，Ca(OH)2的离子积：c(Ca2＋)×c2(OH－)＝0.010×(0.005)2＝2.5×10－7＜Ksp[Ca(OH)2]，所以无Ca(OH)2沉淀析出，沉淀物Y为Mg(OH)2，故D错误。 题型06 考查铜及其化合物性质及其应用 1．铜的主要性质 ①2Cu＋O2＋H2O＋CO2===Cu2(OH)2CO3。 ②2Cu＋SCu2S。 ③与氧化性酸反应 a．与浓硫酸共热：Cu＋2H2SO4(浓＋SO2↑＋2H2O； b．与稀硝酸反应：3Cu2+＋2NO↑＋4H2O(填离子方程式，下同)； c．与浓硝酸反应：Cu2+＋2NO2↑＋2H2O。 ④与某些盐溶液反应 a．与硝酸银溶液反应：Cu＋2Ag＋===2Ag＋Cu2+； b．与FeCl3溶液反应：Cu＋2Fe3+===2Fe2+＋Cu2+。 2．铜的重要化合物的性质及应用 (1)氧化物 ①CuO：黑色难溶于水的固体，可以与酸反应，可以用H2、CO、Al还原出Cu。 ②Cu2O：砖红色难溶于水的固体，与非氧化性酸反应为Cu2O＋2H＋===Cu＋Cu2+＋H2O，遇到HNO3发生氧化反应生成Cu2+。 ③转化：4CuO2Cu2O＋O2↑，高温条件下Cu2O稳定。 (2)氢氧化铜——蓝色难溶固体，是一种弱碱。 (3)铜盐 ①Cu2(OH)2CO3 Cu2(OH)2CO3的名称为碱式碳酸铜，呈绿色，是铜锈的主要成分，受热易分解，化学方程式为2CuO＋H2O＋CO2↑。 ②CuSO4 a．CuSO4·5H2O为蓝色晶体，俗称蓝矾或胆矾。 受热或遇浓硫酸蓝色晶体变为白色粉末。 b．无水CuSO4遇水变蓝色(生成CuSO4·5H2O)，可作为水或水蒸气的检验试剂。 ③铜盐的毒性 铜盐溶液有毒，主要是因为铜离子能与蛋白质作用，使蛋白质变性失去生理活性，因此人们利用这一性质用胆矾、熟石灰、水配成了波尔多液，用来杀灭植物的病菌。 【特别提醒】铜及其化合物的颜色、状态及溶解性 物质 颜色 状态及溶解性 物质 颜色 状态及溶解性 Cu 紫红色，有金属光泽 固态，难溶于非氧化性酸，易溶于强氧化性酸 CuSO4 白色 粉末，易溶于水，水溶液呈蓝色 CuO 黑色 粉末，可溶于酸溶液 CuSO4·5H2O 蓝色 晶体 Cu2O 砖红色 固体，难溶于水，可溶于酸溶液(生成Cu和Cu2+) Cu2(OH)2CO3 绿色 粉末，难溶于水，可溶于酸溶液 CuCl CuI 白色 粉末，难溶于水 Cu(OH)2 蓝色 难溶于水，可溶于酸溶液 CuS 黑色 粉末，难溶于水及非氧化性强酸 [Cu(NH3)4]2+ 深蓝色 络合离子，溶于水 【例6】一种在恒温、恒定气流流速下，催化氧化HCl生产Cl2的工艺主要反应机理如图所示。下列说法不正确的是(　　) A．该过程中Cu元素的化合价保持不变 B．CuO、Cu(OH)Cl、Cu2OCl2均为中间产物 C．Cu(OH)Cl分解产生两种产物，物质X为H2O D．该过程涉及反应：2Cu2OCl2＋O22Cl2＋4CuO 【答案】B　 【解析】由题干反应历程图可知，该过程中含Cu化合物CuO、Cu(OH)Cl、Cu2OCl2中Cu元素的化合价均为＋2价，A正确；由题干反应历程图可知，反应前加入了CuO，CuO与HCl反应转化为Cu(OH)Cl，然后Cu(OH)Cl分解为Cu2OCl2和H2O，Cu2OCl2与O2反应又生成了CuO，则CuO为催化剂，而Cu(OH)Cl、Cu2OCl2均为中间产物，B错误；由题干反应历程图可知，Cu(OH)Cl分解产生两种产物即Cu2OCl2和物质X，根据元素守恒可知X为H2O，C正确；由题干反应历程图可知，该过程涉及Cu2OCl2与O2生成CuO和Cl2的反应，根据氧化还原反应配平可得：2Cu2OCl2＋O22Cl2＋4CuO，D正确。 【变式6-1】铁、铜及其化合物之间的转化具有重要应用。下列说法错误的是(　　) A.常温下使用铁质容器盛装浓硫酸 B.氯化铁溶液在聚合物的基材上蚀刻出铜电路 C.电解精炼铜时，粗铜连电源的正极 D.饱和FeCl3溶液中滴加稀氨水制备氢氧化铁胶体 【答案】D 【解析】A.常温下浓硫酸可以使铁钝化，所以常温下可以使用铁质容器盛装浓硫酸，A项正确；B.氯化铁溶液在聚合物的基材上蚀刻出铜电路的反应：2Fe3++Cu===Cu2++2Fe2+，B项正确；C.电解精炼铜时，粗铜作阳极，应连电源的正极，C项正确；D.饱和FeCl3溶液滴入沸水中才能制备氢氧化铁胶体，D项错误。 【变式6-2】下列铜及其化合物的性质与用途具有对应关系的是(　　) A.铜单质具有延展性，可用于传输电流 B.Cu2O的熔、沸点较高，可用于催化反应 C.Cu(OH)2具有氧化性，可用于检验醛基 D.CuSO4能使蛋白质变性，可用于饮用水消毒 【答案】C 【解析】铜单质具有导电性，可用于传输电流，A不符合题意；Cu2O的熔、沸点较高与其作催化剂无因果关系，B不符合题意；已知反应RCHO＋2Cu(OH)2＋NaOH=Cu2O↓＋RCOONa＋3H2O，反应中Cu(OH)2作氧化剂，具有氧化性，可用于检验醛基，C符合题意；CuSO4能使蛋白质变性，会使人体中毒，故不可用于饮用水消毒，D不符合题意。 【变式6-3】部分含Na或含Cu物质的分类与相应化合价关系如图所示。下列推断不合理的是(　　) A．可存在c→d→e的转化 B．能与H2O反应生成c的物质只有b C．新制的d可用于检验葡萄糖中的醛基 D．若b能与H2O反应生成O2，则b中含共价键 【答案】B　 【解析】由题图可知a、b、c对应物质分别为钠、氧化钠(或过氧化钠)、氢氧化钠或a、b、e、d对应物质分别为铜、氧化亚铜、氧化铜、氢氧化铜。由分析可知氢氧化钠和硫酸铜反应生成氢氧化铜，氢氧化铜受热分解生成氧化铜，所以存在c→d→e的转化，A合理；钠和氧化钠(或过氧化钠)都能与H2O反应生成氢氧化钠，B不合理；新制的氢氧化铜可用于检验葡萄糖中的醛基，C合理；若b能与H2O反应生成O2，则b为过氧化钠，结构中含共价键和离子键，D合理。 题型07 铜及其化合物与工艺流程 【例7】某炼铁废渣中含有大量CuS及少量铁的化合物，工业上以该废渣为原料生产CuCl2·2H2O晶体的工艺流程如下： 下列说法正确的是(　　) A.“焙烧”过程中每消耗1.0 mol CuS，则消耗1.0 mol O2 B.“焙烧”后的“废气”能够使酸性高锰酸钾溶液褪色 C.“滤渣”中主要含铁的氧化物 D.将获得的CuCl2·2H2O晶体加热可制得CuCl2固体 【答案】B 【解析】“焙烧”时发生反应2CuS+3O22CuO+2SO2。由化学方程式可知，A错误；“废气”中含有SO2，能使酸性高锰酸钾溶液褪色，B正确；调节pH至3~4时，Fe3+水解转化为Fe(OH)3，C错误；将CuCl2·2H2O直接加热脱水，Cu2+水解产生Cu(OH)2，无法得到CuCl2，D错误。 【变式7-1】实验室从含有少量氧化铁杂质的废铜粉制取无水硫酸铜的实验步骤如下图： 下列有关说法正确的是(　　) A.溶解废铜粉“过量酸”是指稀硝酸 B.气体A是Cl2，将亚铁离子氧化为铁离子 C.生成沉淀D的离子方程式可以为3CuO＋2Fe3＋＋3H2O2Fe(OH)3↓＋3Cu2＋ D.从溶液中得到的无水硫酸铜的方法是冷却结晶 【答案】C 【解析】过量的酸应为稀硫酸，用稀硝酸会引入硝酸根离子，A错误；向混合溶液通入气体A的作用是将溶液中的亚铁离子氧化为铁离子，气体A为氧气，不能使用氯气，防止引入氯离子，B错误；加入固体B的作用是调节溶液的pH，使Fe3＋变为沉淀而除去，为了不引入新的杂质，可选用CuO、Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3，加CuO时离子方程式为3CuO＋2Fe3＋＋3H2O2Fe(OH)3↓＋3Cu2＋，C正确；从溶液中冷却结晶得到的是硫酸铜晶体，D错误。 【变式7-2】CuCl是一种微溶于水、难溶于乙醇、易被氧化的白色粉末，以黄铜矿(主要成分为CuFeS2)为原料制取CuCl的流程如图所示： (1)“浸取”后所得溶液可通入氯气来生产印刷电路板腐蚀液，若消耗标准状况下氯气44.8 L，则转移电子数为　　　　，检验Fe3＋所用试剂为　　　　　　(填写名称)。 (2)实验室制取氯气的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　。 (3)加入浓盐酸的目的是　　　　　　　　　　　　，发生反应的离子方程式为　　　　　　。 (4)若用蒸馏水洗涤，检验沉淀是否洗涤干净的操作是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　， 最好采用　　　　“洗涤”。 (5)过滤用到的玻璃仪器是　　　　　　　　，真空干燥的目的是　　　　　　　。 【答案】(1)4NA　硫氰化钾溶液　 (2)MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O (3)将CuCl转化为易溶于水的物质实现与S的分离　CuCl＋2Cl－[CuCl3]2－ (4)取最后一次洗涤液于试管中，向其中加入硝酸银溶液，无白色沉淀生成，证明已洗涤干净　乙醇 (5)烧杯、漏斗、玻璃棒　防止CuCl被空气中的氧气氧化 【解析】黄铜矿和氯化铜反应生成氯化亚铜、氯化亚铁和硫单质，CuCl和盐酸反应生成[CuCl3]2－，加水稀释，利用平衡移动原理，CuCl(s)＋2Cl－(aq)[CuCl3]2－(aq)平衡逆向移动，抽滤、洗涤、干燥得到氯化亚铜。(3)加入浓盐酸可以使CuCl溶解从而分离出CuCl和S滤渣中的S单质；CuCl溶解的离子方程式为CuCl＋2Cl－[CuCl3]2－。(4)CuCl沉淀上可能有氯离子杂质，检验沉淀是否洗净的方法：取最后一次洗涤液于试管中，向其中加入硝酸银溶液，无白色沉淀生成，证明已洗涤干净；洗涤过程中为了减少CuCl的损失，加速干燥，可以选择有机溶剂乙醇洗涤。(5)过滤需用到的玻璃仪器有漏斗、烧杯、玻璃棒；CuCl中Cu元素为＋1价，易被空气氧化，真空干燥的目的是防止CuCl被空气中的氧气氧化。 【变式7-3】用含铜丰富的自然资源黄铜矿(CuFeS2)冶炼铜的工艺流程如下： 已知：CuFeS2＋3CuCl24CuCl＋FeCl2＋2S。 (1)浸取时，若改用FeCl3溶液，也能生成CuCl和S，该反应的化学方程式为　　　　　　　　　。 (2)若过滤1所得滤液中只含FeCl2，则将其在空气中加热蒸干、灼烧后，所得固体的化学式为　　　　　　　。 (3)调节溶液的pH后，除生成Cu外，还能产生一种金属离子，此金属离子是　　　　(填离子符号)。 (4)过滤3所得滤液中可以循环使用的物质有　　　　　　　　　　　　　，为保持流程持续循环，每生成1 mol Cu，理论上需补充CuCl2的物质的量为　　　 　。 (5)冶炼工艺还可以将精选后的黄铜矿砂与空气在高温下煅烧，使其转变为铜，化学方程式为6CuFeS2＋13O23Cu2S＋2Fe3O4＋9SO2，Cu2S＋O22Cu＋SO2，此工艺与前一工艺相比主要缺点有　　　　　　　　　　　　　。 【答案】(1)CuFeS2＋3FeCl3CuCl＋4FeCl2＋2S (2)Fe2O3　(3)Cu2＋ (4)HCl和CuCl2　0.5 mol (5)会产生污染环境的气体SO2(或能耗高等)(答案合理即可) 【解析】(2)FeCl2溶液在加热蒸干、灼烧过程中，Fe2＋水解且被氧化，最终得到Fe2O3固体。(3)[CuCl2]－中铜显＋1价，调节pH发生歧化反应生成Cu和Cu2＋。(4)由(3)分析可知滤液中有CuCl2及过量的盐酸。由已知反应知1 mol CuFeS2溶解需要3 mol CuCl2，生成4 mol CuCl，4 mol CuCl最终歧化生成2 mol Cu和2 mol CuCl2，此时还需要补充1 mol CuCl2。则生成1 mol Cu需要补充0.5 mol CuCl2。(5)高温耗能更高，生成SO2会污染大气。 题型08 铜及其化合物与化学实验 【例8】氯化铜广泛用作媒染剂、氧化剂、木材防腐剂、食品添加剂、消毒剂等，在空气中易潮解。某兴趣小组利用如图所示装置制备氯化铜。下列说法正确的是(　　) A.仪器a为恒压滴液漏斗，可防止HCl挥发到空气中 B.B中盛放浓硫酸，C中盛放饱和食盐水 C.D装置后需连接盛有氢氧化钠溶液的烧杯，防止污染 D.实验时，先点燃D处酒精灯，再滴加浓盐酸 【答案】A 【解析】装置A制取氯气，氯气中混有HCl和水蒸气，装置B 中盛放饱和食盐水，除去HCl，C中盛放浓硫酸，干燥氯气，装置D制取氯化铜。A.恒压滴液漏斗的作用是平衡滴液漏斗和圆底烧瓶间的气压，便于液体顺利滴下，不需要打开上端的塞子，可防止HCl挥发，A项正确；B.B中盛放饱和食盐水，除去HCl，C中盛放浓硫酸，干燥氯气，B项错误；C.D装置后需要连接干燥装置，防止CuCl2潮解，再通入氢氧化钠溶液，C项错误；D.为防止氧气反应引入杂质，需先通一段时间氯气，再点燃D处酒精灯，D项错误。 【变式8-1】某同学进行如下实验： ①取少量稀盐酸放于试管中，投入光亮的铜片，无明显变化。 ②向实验①的试管中通入足量的SO2，铜片表面很快变暗，生成黑色固体，溶液逐渐变为棕色。 ③若将稀盐酸换成稀硫酸重复实验①和②，均无明显变化。 资料：CuCl是白色固体，难溶于水，能溶于盐酸，CuCl+2Cl-CuC(棕色)。 下列说法不正确的是(　　) A.黑色固体不是CuO B.将棕色溶液加水稀释，会产生白色沉淀 C.实验①②能说明Cl-增强了Cu的还原性 D.上述过程中可能发生反应：6Cu+SO2+12Cl-+4H+===4CuC+Cu2S+2H2O 【答案】C 【解析】若黑色固体是CuO，则CuO能与稀盐酸反应生成Cu2+，Cu2+在溶液中显蓝色，故A正确；将棕色溶液加水稀释，促使电离平衡CuCCuCl+2Cl-右移，会产生CuCl白色沉淀，B正确；由实验①知，Cu与稀盐酸不反应，由实验②及资料信息知，产生棕色的原因是有CuC生成，说明反应过程中有+1价Cu生成，实验③将稀盐酸换为稀硫酸，重复实验①和②，均无明显变化，故实验①②③能说明Cl-增强了Cu的还原性，C错误；由实验①②分析可知，生成的黑色固体可能为Cu2S，因此可能发生的反应为6Cu+SO2+12Cl-+4H+===4CuC+Cu2S+2H2O，D正确。 【变式8-2】某化学小组为测定一定质量的某铜铝混合物中铜的质量分数，设计了如下实验方案： 方案Ⅰ：铜铝混合物测量生成气体的体积； 方案Ⅱ：铜铝混合物测量剩余固体的质量。 下列有关判断不正确的是(　　) A.溶液A和B均可以是盐酸或NaOH溶液 B.若溶液B选用浓硝酸，则测得铜的质量分数偏小 C.溶液A和B均可选用稀硝酸 D.实验室中方案Ⅱ更便于实施 【答案】C 【解析】铜不能与盐酸或NaOH溶液反应，铝能与盐酸或NaOH溶液反应，剩余固体为铜，根据生成的氢气可计算混合物中铝的质量，所以溶液A和B均可以是盐酸或NaOH溶液，A正确；若B为浓硝酸时，Al在浓硝酸中钝化生成一层致密的氧化物保护膜，剩余的固体的质量大于混合物中铝的质量，实际测得铜的质量减少，则测得铜的质量分数偏小，B正确；铜、铝均可与稀硝酸反应，方案Ⅱ中反应后不会有剩余固体，不能通过测量剩余固体的质量进行测定，C错误；相对于测定固体质量，测量气体体积操作复杂，而且误差较大，D正确。 【变式8-3】铜器久置，表面会生成一层绿色固体，为探究铜在空气中的腐蚀情况，某化学兴趣小组收集家中铜器表面的绿色固体进行探究。 ①对试管内的绿色固体进行加热，至完全分解，观察到A装置中绿色固体逐渐变成黑色，B装置中无水硫酸铜变成蓝色，C装置中澄清石灰水变浑浊。 ②取少量加热后生成的黑色固体于试管中，加入稀硫酸，观察到黑色固体逐渐溶解，溶液变成蓝色。 ③取少量上述蓝色溶液于试管中，浸入一根洁净的铁丝。观察到铁丝表面有红色物质析出。 请回答下列问题： (1)绿色固体中含有的元素是　　　　。  (2)加热后试管中剩余的黑色物质是　　　　。  (3)假设该绿色物质是一种纯净物，则其化学式可能是　　　　，加热分解的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (4)上述实验步骤③中反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　。  (5)实验装置最后的干燥管的作用是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (6)如果将B、C两装置对调，能否达到实验目的?　　　　(填“能”或“不能”)，为什么?　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　。  【答案】(1)Cu、H、O、C　(2)CuO　(3)Cu2(OH)2CO3　Cu2(OH)2CO3 2CuO+H2O+CO2↑　(4)Fe+Cu2+===Cu+Fe2+　(5)防止空气中的CO2进入C装置　(6)不能　因为B、C两装置对调后无法证明反应有水生成 【解析】根据无水硫酸铜变蓝，可知反应有水生成，根据澄清石灰水变浑浊，可知有CO2生成，根据黑色固体溶于稀H2SO4且溶液为蓝色，插入铁丝后有红色物质析出，可知黑色物质应是CuO。若该绿色固体是纯净物，根据组成元素和各元素的化合价分析该物质应是碱式盐，化学式可能是Cu2(OH)2CO3。(5)该实验装置中最后的干燥管中装有碱石灰，目的是防止空气中的CO2进入C装置，干扰实验。(6)若将B、C两装置对调，气体先通过澄清石灰水，则无法证明绿色物质分解时是否有水生成。 题型09 陌生金属单质的制备 过渡金属元素常具有特殊性能和用途以及多种可变化合价，成为近年高考命题的宠儿。近年高考题常以Cr、Mn、V、Zn等元素化合物的制备流程为载体，考查原料预处理、循环利用、回收利用、不同价态物质转化规律、条件控制、物质的分离提纯等知识。 【例9】钛合金广泛应用于航空航海领域。钛铁矿(其中Ti为＋4价)在高温下经氯化得到四氯化钛，再制取金属钛的流程如图所示。下列说法正确的是(　　) A.钛合金比纯钛熔点高 B.氯化过程中FeCl3既是氧化产物又是还原产物 C.制取金属钛时，可用CO2替代Ar以隔绝空气 D.若制取1 mol金属钛，则氯化过程中转移电子的物质的量至少为4 mol 【答案】B 【解析】一般合金比其成分金属熔点低，A错误；根据得失电子守恒知，氯化过程中发生反应的化学方程式为2FeTiO3＋6C＋7Cl2 2FeCl3＋6CO＋2TiCl4，Fe元素的化合价由＋2价升高为＋3价，而Cl元素的化合价由0价降低为－1价，FeCl3既是氧化产物又是还原产物，B正确；制取金属钛时，选用氩气的目的是隔绝空气，防止Ti、Mg与空气中的成分发生反应，而镁与二氧化碳反应，不能用CO2替代Ar以隔绝空气，C错误；根据氯化过程中发生反应的化学方程式和化合价升降守恒和原子守恒，可知TiCl4~7e－~Ti，若制取1 mol金属钛，氯化过程中转移电子的物质的量至少为7 mol，D错误。 【变式9-1】铼(Re)被称为“类锰元素”，与锰的价电子排布相同，可以与氧气反应。一种对废氧化铝载体铂铼催化剂中金属元素综合回收利用的工艺如图： 下列说法正确的是(　　) A.“第1次浸出”中可以用氢氧化钠溶液代替氨水，浸出渣1成分不变 B.铼元素的最高价氧化物Re2O7为酸性氧化物 C.制备铼粉过程中，氢气只体现还原作用 D.“第3次浸出”中若用HCl—NaClO3作浸出液，反应离子方程式可能为：3Pt＋16Cl－＋2ClO＋12H＋===3[PtCl6]2－＋6H2O 【答案】BD 【解析】“第1次浸出”用氨水溶解含Re的物质，Al2O3在滤渣中，Al2O3能与氢氧化钠溶液反应，不能使用氢氧化钠溶液代替氨水，故A错误；七氧化二铼溶于水生成高铼酸溶液，所以Re2O7为酸性氧化物，故B正确；在800 ℃下通入氢气，还原NH4ReO4制备铼粉，氢气不仅作为还原剂，还可以通过气流带走生成的水蒸气和氨气，故C错误；用HCl—NaClO3作浸出液溶解Pt，可形成配合物，反应离子方程式可能为3Pt＋16Cl－＋2ClO＋12H＋===3[PtCl6]2－＋6H2O，故D正确。 【变式9-2】溶液a中的溶质主要为CdSO4，还含有少量FeSO4、H2SO4，以溶液a为主要原料制备高纯镉的工艺流程如图所示。下列说法正确的是(　　) A.“氧化”时若用Cl2代替O2，电解时阳极反应式不变 B.“调节pH”时可以用CuO代替ZnO C.“电解废液”所含溶质的主要成分为ZnSO4、H2SO4 D.“氧化”时可以用KSCN溶液检验Fe2＋是否完全被氧化 【答案】C 【解析】“氧化”时若用Cl2代替O2，即有Cl－生成，在“电解”时阳极会有Cl2生成，阳极反应式不同，A项错误；“调节pH”时若选用CuO，则后续溶液中含CuSO4，电解时生成的镉中含有铜杂质，B项错误；“电解”时生成硫酸、镉及氧气，“电解”前的溶液中含有硫酸锌，C项正确；“氧化”时，应用铁氰化钾溶液检验Fe2＋是否存在，D项错误。 【变式9-3】（2025·辽宁朝阳·二模）碲被誉为金属性最强的非金属，某科研小组从碲渣(主要含有Cu2Te )中提取粗碲的工艺流程如图所示。下列有关说法错误的是 已知：①“焙烧”后，碲主要以TeO2形式存在；②TeO2微溶于水，易溶于强酸和强碱。 A．“焙烧”后铜以Cu2O形式存在 B．“碱浸”后过滤用到的主要仪器有：烧杯、漏斗、玻璃棒 C．“酸化”后生成Te(SO4)2 D．“还原”后，溶液的酸性减弱 【答案】D 【分析】碲渣(主要含有Cu2Te )中通入O2焙烧，由于Cu2O在高温时比CuO稳定，所以Cu元素转化为Cu2O，Te元素转化为TeO2；加入NaOH溶液，Cu2O不溶，TeO2转化为Na2TeO3，过滤后得Cu2O滤渣，滤液为Na2TeO3溶液；加入稀硫酸进行酸化，Na2TeO3转化为Te(SO4)2，再加入Na2SO3还原，发生反应为Te4++2+2H2O=Te+2+4H+。 【解析】由分析可知，“焙烧”后铜以Cu2O形式存在，A正确；“碱浸”后得到固液混合物，需进行过滤操作，过滤时用到的主要仪器有：烧杯、漏斗、玻璃棒，B正确；TeO2微溶于水，易溶于强酸，则加酸后，Na2TeO3先转化为TeO2，TeO2继续与硫酸反应，生成Te(SO4)2，C正确；“还原”时，发生反应为Te4++2+2H2O=Te+2+4H+，则溶液的酸性增强，D错误；故选D。 题型10 陌生金属化合物的制备 1.明确制备物质特点 首先确定要制备什么物质，从题干或流程图、装置图中获取有用信息，了解制备物质的性质，具有某些特殊性质的产物，要采取必要的措施来避免在制备过程中产生杂质。 2.分析流程图、装置图中的每一步操作及步骤 从以下几个方面了解流程图、装置图：反应物是什么？反应方程式是什么？该反应有何作用？对制备结果有何影响？ 3.逐项判断，不遗漏任何信息 结合除杂、分离、提纯等实验操作，灵活运用元素化合物及氧化还原反应等知识，从问题中获取解题信息，逐项判断。 【例10】硼化钛常用于制备导电陶瓷材料和PTC材料。工业上以高钛渣(主要成分为TiO2、SiO2、Al2O3和CuO，另有少量MgO、Fe2O3)为原料制取TiB2的流程如图所示。 已知：①电弧炉是由石墨电极和石墨坩埚组成的高温加热装置；②B2O3高温下易挥发；③TiO2可溶于热的浓硫酸形成TiO2+。 下列说法不正确的是(　　) A.滤渣的主要成分为SiO2 B.该工艺中，经处理可循环利用的物质为H2SO4 C.“水解”需在冷水中进行 D.B2O3的实际用量超过了理论化学计量所要求的用量 【答案】C 【解析】Al2O3、CuO、MgO、Fe2O3溶于稀盐酸，转化为相应的盐，TiO2、SiO2不会溶解，滤渣的主要成分为SiO2，正确。由已知信息②可知，B2O3高温下易挥发，则“电热弧热还原”过程中，只有部分B2O3参加了反应，因此B2O3的实际用量超过了理论化学计量所要求的用量，正确。 【变式10-1】某工厂采用如下工艺制备Cr(OH)3，已知焙烧后Cr元素以＋6价形式存在，下列说法错误的是(　　) A.“焙烧”中产生CO2 B.滤渣的主要成分为Fe(OH)2 C.滤液①中Cr元素的主要存在形式为CrO D.淀粉水解液中的葡萄糖起还原作用 【答案】B 【解析】据题意，焙烧后Cr元素以＋6价形式存在，则“焙烧”时主要反应的化学方程式为2Cr2O3＋4Na2CO3＋3O24Na2CrO4＋4CO2，故A正确；焙烧时铁元素被氧化为＋3价，故滤渣的成分为Fe2O3，故B错误；滤液①中Cr元素以＋6价的CrO存在，故C正确；淀粉水解的产物是葡萄糖，“转化”过程中CrO被还原为Cr(OH)3，葡萄糖起到了还原作用，故D正确。 【变式10-2】（2025·福建莆田·三模）某V2O5失活催化剂是重要的含钒二次资源。从酸浸处理之后的浸出液中提取钒的一种工艺流程如图。下列说法错误的是 已知：HA(有机酸性萃取剂)对金属阳离子萃取能力的顺序：Fe3+＞VO2+＞Fe2+ A．物质X为高锰酸钾溶液 B．反萃取时，物质Y可以选用硫酸 C．氧化过程中，氧化产物与还原产物的物质的量之比为6：1 D．调pH时，发生反应：VO+2NH3•H2OVO+2NH+H2O 【答案】A 【分析】根据流程图，结合HA(有机酸性萃取剂)对金属阳离子萃取能力可知，物质X应为还原剂，将铁离子还原为亚铁离子，便于萃取，经过萃取后，通过加入反萃取剂硫酸，可将从萃取剂中分离出，经过氧化、调pH、沉钒及焙烧操作得。 【解析】若物质X为高锰酸钾溶液，会将亚铁离子氧化为铁离子，结合HA(有机酸性萃取剂)对金属阳离子萃取能力可知，会先萃取，与题意不符，A错误；HA为有机酸性萃取剂，反萃取及应为酸，结合后续流程离子种类判断可为硫酸，B正确；氧化过程中V元素化合价从+4价升高为+5价（），Cl元素从+5价降低为-1价，根据得失电子守恒，氧化产物与还原产物的物质的量之比为6：1，C正确；调pH时，发生反应：VO+2NH3•H2OVO+2NH+H2O，D正确；故选A。 【变式10-3】（2025高三上·湖南·一模）四氧化三锰(Mn3O4)广泛应用于生产软磁材料、催化材料。一种以低品位锰矿粉(含MnCO3、Mn2O3、MnOOH及少量Fe2O3、Al2O3、SiO2)为原料生产Mn3O4的工艺流程如图所示： 下列说法不正确的是 A．可用稀硫酸代替“溶浸”中的NH4HSO4 B．“溶浸”步骤中H2O2作氧化剂 C．“沉锰”步骤中母液的主要成分为(NH4)2SO4 D．“氧化”步骤中Mn(OH)2参加的反应：6Mn(OH)2+O22Mn3O4+6H2O 【答案】B 【分析】锰矿粉(含MnCO3、Mn2O3、MnOOH及少量Fe2O3、Al2O3、SiO2)中加入NH4HSO4、H2O2进行溶浸，MnCO3、Mn2O3、MnOOH及少量Fe2O3、Al2O3溶解并生成Mn2+、Fe3+、Al3+，SiO2不溶而成为滤渣1；加入Mn(OH)2调节溶液的pH使Fe3+、Al3+转化为Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀而成为滤渣2；加入NH3∙H2O沉锰，此时Mn2+转化为Mn(OH)2、Mn2(OH)2SO4，母液为(NH4)2SO4；Mn(OH)2、Mn2(OH)2SO4中加水、通空气并升温至70℃，可制得Mn3O4。 【解析】“溶浸”时加入NH4HSO4，主要是提供H+使MnCO3、Mn2O3、MnOOH及少量Fe2O3、Al2O3溶解并生成Mn2+、Fe3+、Al3+，H2SO4也能提供H+、，可用稀硫酸代替“溶浸”中的NH4HSO4，A正确；H+与MnCO3、Fe2O3、Al2O3反应生成Mn2+、Fe3+、Al3+，根据流程图可知，沉锰后得到+2价的锰，则Mn2O3、MnOOH在酸性条件下将H2O2氧化成O2，本身被还原成Mn2+，H2O2作还原剂，B错误；由分析可知，“沉锰”步骤的母液中含有(NH4)2SO4，C正确；氧化过程中，Mn(OH)2被空气中的O2氧化，生成Mn3O4等，依据得失电子守恒和质量守恒，可得出发生反应的化学方程式为6Mn(OH)2+O22Mn3O4+6H2O，D正确；故选B。 1.（2025·天津·二模）2025年元旦期间，天津博物馆举办“天开一统——秦汉文物主题展”，大量市民慕名而来一睹国宝“长信宫灯”芳容。下列说法正确的是 A．动物油脂和柴油都属于酯类物质 B．青铜是一种混合物，其硬度小于纯铜 C．铜锈的颜色为绿色，其主要成分为CuO D．传统鎏金工艺是将金溶于汞中制成“金汞漆”，涂在器物表面，然后加火除汞，使金附着在器物表面。鎏金工艺利用了汞的挥发性 【答案】D 【解析】柴油不属于酯类物质，故A错误；青铜属于合金，一般来说合金的硬度大于纯金属的硬度，因此青铜的硬度大于纯铜，故B错误；铜锈的主要成分为，故C错误；中国古代鎏金技术利用汞的挥发性，将金汞漆中的汞去除，故D正确；故选D。 2.（2025·山东日照·一模）2025年春晚吉祥物“巳升升”的五官设计取材于青铜器和玉器上的纹样，青铜是铜和铅的合金。关于青铜的说法正确的是 A．在潮湿空气中，青铜会生成铜绿 B．青铜的硬度比纯铜小 C．青铜是一种合金，属于纯净物 D．青铜的熔点比纯铜高 【答案】A 【解析】在潮湿空气中，铜和氧气、二氧化碳、水蒸气反应生成碱式碳酸铜，故A正确；    合金的硬度比其组分都大，故青铜的硬度比纯铜大，故B错误；青铜是一种合金，是铜、铅的混合物，故C错误；合金的熔点比其组分都低，青铜的熔点比纯铜低，故D错误；故选A。 3.（24-25高三上·山西·期末）下列冶炼金属的原理正确的是 A．工业上电解制备金属 B．加入溶液制备金属 C．加热分解制备金属 D．电解溶液制备金属钠 【答案】C 【解析】氯化铝是共价化合物，工业上电解制备金属，A错误；高温下，与熔融制备金属，B错误；金属活动顺序表中排在铜后面的金属氧化物不稳定，受热分解生成金属单质，故加热分解制备金属银，C正确；制备金属钠是通过电解熔融实现的，D错误；故选C。 4．实验室用含有少量氧化铁杂质的废铜粉制取无水硫酸铜的实验步骤如下。 下列有关说法正确的是（　　） A．溶解废铜粉的“过量酸”是指稀硝酸 B．气体A是Cl2，将亚铁离子氧化为铁离子 C．生成沉淀D的离子方程式可以为3CuO＋2Fe3＋＋3H2O===2Fe（OH）3＋3Cu2＋ D．从溶液中得到无水硫酸铜的方法是冷却结晶 【答案】C 【解析】“过量酸”应为浓硫酸，不能使用稀硝酸，会引入NO3-杂质，A错误；向混合溶液中通入气体A的作用是将溶液中的亚铁离子氧化为铁离子，气体A为氧气，不能使用氯气，否则会引入Cl－杂质，B错误；加入固体B的作用是调节溶液的pH，使Fe3＋转化为 Fe(OH)3 沉淀而除去，为了不引入新杂质，可选用CuO、Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3，若加入CuO，发生反应的离子方程式为3CuO＋2Fe3＋＋3H2O===2Fe（OH）3＋3Cu2＋，C正确；从溶液中冷却结晶得到的是CuSO4·5H2O晶体，D错误。 5．下列制备金属单质的方法或原理正确的是（　　） A．在高温条件下，用H2还原MgO制备单质Mg B．在通电条件下，电解熔融Al2O3制备单质Al C．工业上用热还原法制得金属Mg、Cu D．加强热使CuO在高温条件下分解制备单质Cu 【答案】B 【解析】Mg的金属活动性强，不能用热还原法制备，应用电解熔融MgCl2的方法制备；CuO加强热分解生成Cu2O而不是Cu。 6.（24-25高三下·黑龙江大庆·期中）制备氮化镁的装置如图所示。实验时在不锈钢舟内加入镁粉，通氮气，升温至1073K，加热半小时，冷却至室温，停止通氮气。下列说法不正确的是 A．1中的试剂是浓硫酸，便于观察气泡，调节气流速度 B．7中的试剂是浓硫酸，防止空气中的水蒸气进入装置 C．氮化镁的水解反应是中和反应的逆反应 D．实验时，应先通入一段时间的氮气，后加热瓷管 【答案】C 【解析】制备氮化镁需要加热，且要防止氮化镁水解，所以进入瓷管的气体必须干燥，1中试剂应为浓硫酸，通入氮气时便于观察气泡，调节气流速度，故A正确；7中试剂是浓硫酸，防止空气中的水分进入装置使氮化镁水解，故B正确；氮化镁的水解反应是Mg3N2+6H2O=3Mg(OH)2+2NH3↑，Mg(OH)2和NH3都是碱性物质，其逆反应不是中和反应，故C错误；加热时O2、CO2会与Mg反应，实验时，应先通入一段时间的氮气，排出装置中的空气，故D正确；故选C。 7.（24-25高三上·河北邯郸·期末）部分含钠或含镁物质的分类与相应化合价关系如图所示。下列推断合理的是 A．c能与水反应生成d B．电解熔融的g可生成a C．e能与d发生化学反应 D．固体b中一定含有共价键 【答案】B 【分析】结合图像，a为Na或Mg，b为Na2O或Na2O2，c为MgO，d为Mg（OH）2，e为NaOH，f为MgCl2，g为NaCl，据此解答。 【解析】MgO不能与水反应，A不符合题意；电解熔融的NaCl可生成Na，B符合题意；NaOH与Mg(OH)2不发生化学反应，C不符合题意；b为Na2O或Na2O2，Na2O中不含有共价键，D不符合题意；故选B。 8.（24-25高三上·河北张家口·期末）镁及其化合物在现代工业、国防建设中有着广泛的应用。下列说法错误的是 A．单质镁在空气中燃烧的主要产物是，还有少量的 B．是一种重要的有机合成试剂，其中镁的化合价为+2 C．水解时除生成甲烷外，还生成一种碱和一种盐该反应的化学方程式： D．是常用的阻燃材料，用氨水与氯化镁溶液制取的离子方程式为： 【答案】D 【解析】镁能在氧气、二氧化碳、氮气中燃烧，Mg与O2、CO2反应均生成MgO，Mg与N2反应生成Mg3N2，且氧气的氧化性比氮气强，所以单质镁在空气中燃烧的主要产物是白色的MgO，还生成少量的Mg3N2，故A正确；CH3MgCl中，Cl元素的化合价是-1价，H元素的化合价是+1价，C元素的化合价是-4价，所以镁元素的化合价是+2价，故B正确；CH3MgCl水解生成氢氧化镁、氯化镁和甲烷，水解方程式为，故C正确；氨水为弱碱，离子方程式不能拆，正确的离子方程式为，故D错误；故选D。 9.（23-24高三上·广东东莞·期末）如图为铜或镁元素的部分价类二维图，下列叙述不正确的是 A．可能存在a→d→e的直接转化 B．d可能溶于过量的氨水 C．若新制的d能用于检验醛基，则此时生成b D．蒸干e的水溶液均能得到原溶质 【答案】D 【分析】由图中元素化合价和物质类别可推出：a为Cu或者Mg，b为Cu2O，c为CuO或者MgO，d为Cu(OH)2或Mg(OH)2，e为可溶性铜盐或镁盐。 【解析】镁与热水反应生成Mg(OH)2，Mg(OH)2与酸反应生成可溶性镁盐，存在a→d→e的直接转化，A项正确；Cu(OH)2可溶于过量的氨水，生成络合物，B项正确；新制的Cu(OH)2能用于检验醛基，则此时生成Cu2O，C项正确；蒸干挥发性酸的铜盐的水溶液比如氯化铜溶液，因为铜离子存在水解，最终会得到Cu(OH)2或CuO，并不能得到原溶质，D项错误；故选D。 10.（2025·湖南·三模）氯化亚铜(，难溶于水，在空气中易被氧化)广泛应用于化工、印染、电镀等行业。工业上以废铜泥［含、、及少量金属］为原料制备的工艺流程如图。下列说法正确的是 A．“灼烧”可将废铜泥转化为金属氧化物 B．“除杂”过程加入时，温度越高，除杂效果越好 C．在实验室模拟“过滤”步骤时使用的主要玻璃仪器为分液漏斗 D．“还原”后“溶液”呈碱性 【答案】A 【分析】在空气中灼烧废铜泥可将铜、铁元素转化为相应的氧化物，所得氧化物加入硫酸酸浸，CuO和铁的氧化物溶解，酸浸液中主要为硫酸铜、硫酸铁、硫酸亚铁、过量的硫酸，除杂过程中加入过氧化氢和氢氧化钠溶液，可将亚铁离子氧化成铁离子，然后铁离子转化成氢氧化铁沉淀而除去，过滤得到的滤液为硫酸铜溶液，向其中加入亚硫酸钠和氯化钠后可得到CuCl。 【解析】“灼烧”过程中，废铜泥中的金属元素转化为金属氧化物，硫元素转化为气体逸出，所以“灼烧”可将废铜泥转化为金属氧化物，A正确；若温度过高，过氧化氢会分解，减弱除杂效果，B错误；在实验室模拟“过滤”步骤时使用的主要玻璃仪器为漏斗、玻璃棒、烧杯，C错误；“还原”时溶液中的被还原为，再结合生成CuCl沉淀，而被氧化为，根据得失电子守恒、电荷守恒、原子守恒可确定反应的离子方程式为，所以“还原”后“溶液”呈酸性，D错误；故选Ａ。 11.（24-25高三上·湖南·期末）皮江法冶炼镁的工业流程如图所示。已知铁的沸点2750℃，镁的沸点1107℃。下列说法错误的是 A．白云石粉碎的目的是增大固体表面积，加快化学反应速率 B．还原炉中发生的反应为 C．还原炉内可用气体a来排除空气 D．还原炉需控制温度为1200℃左右，目的是分离提纯金属镁 【答案】C 【分析】白云石粉碎后经高温煅烧，生成氧化镁、氧化钙和二氧化碳；氧化镁和氧化钙与硅铁在还原炉中生成硅酸钙和镁。 【解析】白云石粉碎增大固体表面积，加快化学反应速率，A正确；还原炉中氧化镁和氧化钙与硅铁发生反应生成硅酸钙和镁，反应方程式为，B正确；气体a是二氧化碳，二氧化碳与镁能发生反应，不能用来排除空气，C错误；还原炉需控制温度为1200℃左右，镁转化为镁蒸气，然后冷凝得到镁锭，D正确；故选C。 12.（2025·四川成都·一模）含元素或元素部分物质的“价-类”关系如图所示，下列叙述错误的是 A．若为红色，则在高温下的稳定性强于 B．若为蓝色，则两种物质之间一步反应能实现： C．若能被强磁铁吸附，则和能发生化合反应 D．若为红褐色，则b、c均能与足量的稀硝酸发生氧化还原反应 【答案】A 【分析】由图可知，a为铁或铜，b为氧化亚铁或氧化铜，c为氢氧化亚铁和氢氧化铜，d为氢氧化铁，e为硫酸铁、g为氧化亚铜。 【解析】基态铜离子的价电子排布为3d9，基态亚铜离子的价电子排布为3d10、全充满、较稳定，若a为红色、为铜，则b即氧化铜在高温下的稳定性不如g即氧化亚铜，A符合题意；若c为蓝色即氢氧化铜，能受热分解转化为b即氧化铜，氧化铜能被还原为g为a即铜，B不符合题意；若a能被强磁铁吸附即为铁，则a即铁和e即硫酸铁能发生化合反应生成硫酸亚铁，C不符合题意；若d为红褐色即氢氧化铁，则b(氧化亚铁)、c(氢氧化亚铁)均能与足量的稀硝酸发生氧化还原反应，生成硝酸铁、一氧化氮和水，D不符合题意；故选A。 13.（24-25高三上·山东青岛·期中）不能与酸混用，可用作陶瓷和搪瓷的着色剂。用溶液浸泡黄铜()可制得溶液，再用其制取。下列说法错误的是 A．“浸泡黄铜”的过程中会产生硫单质 B．可用溶液检验浸泡后的溶液中是否生成 C．与稀硫酸反应只生成硫酸铜和水 D．是配制波尔多液的原料 【答案】C 【解析】黄铜（CuFeS2）与Fe2(SO4)3溶液反应时，Fe3+作为氧化剂将S2-氧化为硫单质，同时自身被还原为Fe2+，因此反应中确实会产生硫单质，A正确；K3[Fe(CN)6]（铁氰化钾）可用于检验Fe2+的存在。Fe2+与铁氰化钾反应生成深蓝色沉淀，若反应中生成了FeSO4（含Fe2+），可用此试剂检验，B正确；Cu2O中Cu为+1价，与稀硫酸反应发生歧化反应，生成Cu2+和Cu单质，同时生成水，反应式为：，因此产物不只有硫酸铜和水，C错误；波尔多液由CuSO4与石灰乳[Ca(OH)2]混合配制而成，D正确；故选C。 14．高压氢还原法可直接从溶液中提取金属粉。以硫化铜精矿(含Zn、Fe元素的杂质)为主要原料制备Cu粉的工艺流程如下，可能用到的数据见下表。 Fe(OH)3 Cu(OH)2 Zn(OH)2 开始沉淀pH 1.9 4.2 6.2 沉淀完全pH 3.2 6.7 8.2 下列说法错误的是(　　) A．固体X主要成分是Fe(OH)3和S；金属M为Zn B．浸取时，增大O2压强可促进金属离子浸出 C．中和调pH的范围为3.2～4.2 D．还原时，增大溶液酸度有利于Cu的生成 【答案】D　 【解析】CuS精矿(含Zn、Fe元素的杂质)在高压O2作用下，用硫酸溶液浸取，反应产物为CuSO4、S、H2O，Fe2+被氧化为Fe3+，然后加入NH3调节溶液pH，使Fe3+形成Fe(OH)3沉淀，而Cu2+、Zn2+仍以离子形式存在溶液中，过滤得到的滤渣中含有S、Fe(OH)3；滤液中含有Cu2+、Zn2+；然后向滤液中通入高压H2，根据还原性：Zn>H2>Cu，Cu2+被还原为Cu单质，通过过滤分离出来；而Zn2+仍然以离子形式存在溶液中，再经一系列处理可得到Zn单质。经过上述分析可知固体X主要成分是S、Fe(OH)3，金属M为Zn。D项，在用高压H2还原Cu2+变为Cu单质时，H2失去电子被氧化为H＋，与溶液中OH－结合形成H2O，若还原时增大溶液的酸度，c(H＋)增大，不利于H2失去电子还原Cu2+，因此不利于Cu的生成，D错误。 15．碱式碳酸铜[Cu2(OH)2CO3]是一种用途广泛的化工原料，实验室中以废铜屑为原料，制取碱式碳酸铜的流程如下。 下列说法错误的是(　　) A．“加热”步骤可选用水浴加热 B．“酸浸”产生的气体可用NaOH溶液吸收 C．“滤液”中溶质的主要成分为NaNO3 D．可用盐酸和BaCl2溶液检验“滤液”中是否有 【答案】B 【解析】废铜屑与稀硝酸反应，产生的气体为一氧化氮；过滤除去难溶性滤渣，滤液中含硝酸铜和硝酸，加入碳酸钠溶液加热，与硝酸、硝酸铜反应，生成硝酸钠和铜盐，再加氢氧化钠溶液调节适当pH，经过一系列反应得到碱式碳酸铜。B.“酸浸”产生的气体为NO，与NaOH溶液不反应，不能用NaOH溶液吸收，B错误。 16.（24-25高三上·山东枣庄·期末）用铬铁合金(含少量Ni、Co单质)生产硫酸铬的工艺流程如下： 下列说法错误的是 A．“浸出”产生的气体含有 B．“除杂”的目的是除去Ni、Co元素 C．流程中产生六价铬化合物 D．“滤渣2”的主要成分是 【答案】CD 【分析】由流程可知，加入稀硫酸溶解，生成气体为氢气，溶液中含Ni2+、Co2+、Fe2+、Cr3+，加入Na2S分离出滤渣1含CoS和NiS，再加入草酸除铁生成FeC2O4，过滤分离出硫酸铬。 【解析】四种金属均与稀硫酸反应生成H2，A正确；“除杂”加入Na2S与Ni2+、Co2+反应生成CoS和NiS，目的是除去Ni、Co元素，B正确；流程中未使用强氧化剂，不会产生六价铬化合物，C错误；浸出时铁转化为Fe2+，在后续流程中Fe2+未被氧化为Fe3+，则“滤渣2”为Fe2+与草酸反应生成的FeC2O4，D错误； 故本题选CD。 17.（2025·河北衡水·质检）V2O5是制造钒铁合金、金属钒的原料，也是重要的催化剂。钒矿石中含V2O5，杂质为大量Al2O3和少量CaO等，可通过碱熔法从钒矿石中提取纯度较高的V2O5，流程如下： 已知：V2O5是以酸性为主的两性化合物，偏钒酸铵(NH4VO3)与偏钒酸钙[Ca(VO3)2]均难溶于水，在弱碱性环境下，偏钒酸钙经盐浸生成碳酸钙。下列说法错误的是 A．气体②的成分为CO2 B．盐浸工序得到滤渣的成分为CaCO3 C．洗脱工序中洗脱液的主要成分为NaCl D．延长沉钒时间、增大NH4Cl溶液的浓度有利于沉钒 【答案】A 【分析】钒矿石中含V2O5，杂质为大量Al2O3和少量CaO等，向其中加入NaOH热熔，V2O5先转化为NaVO3，然后NaVO3与CaO反应会产生偏钒酸钙[Ca(VO3)2]，Al2O3反应转化为NaAlO2，生成的NaAlO2与CaO反应转化为偏铝酸钙Ca(AlO2)2，再加入纯碱Na2CO3，Ca(VO3)2、Ca(AlO2)2转化为CaCO3沉淀，同时产生可溶性NaVO3、NaAlO2而溶于水，Ca(A1O2)2、Ca(VO3)2、CaCO3难溶于水，过滤除去滤渣，向滤液中加入树脂进行离子交换，经洗脱液洗脱，富集和提纯VO3-，再加入NH4Cl溶液沉淀钒，生成NH4VO3沉淀，过滤，再将滤液回流到离子交换工序，将滤渣NH4VO3进行焙烧得到V2O5，据此分析解答。 【解析】加入NH4Cl溶液沉钒，形成NH4VO3沉淀，将其煅烧，发生反应：2NH4VO3V2O5+2NH3↑+H2O，可见反应产生的气体②的主要成分为NH3，A错误；钒矿石中含V2O5及大量Al2O3和少量CaO等杂质，在用NaOH热熔时，V2O5转化为偏钒酸钙[Ca(VO3)2]，Al2O3转化为Ca(AlO2)2，然后加入纯碱盐浸，Ca(VO3)2、Ca(AlO2)2反应产生CaCO3沉淀，同时得到可溶性物质NaVO3、NaAlO2，故盐浸工序得到滤渣的成分主要为CaCO3，B正确；由离子交换树脂的组成可知，洗脱液中应含氯离子，考虑到水浸所得溶液中含有钠离子，为避免引入其它杂质离子，且氯化钠价廉易得，洗脱工序中洗脱液的主要成分为NaCl，C正确；沉钒过程是生成NH4VO3沉淀，因此延长沉钒时间、增大NH4Cl溶液的浓度，有利于沉钒，D正确；故选A。 18.（2025·山东日照·一模）以菱锰矿(主要成分为MnCO3，含少量的等元素)为原料合成碱锰电池材料MnO2的流程如下。 下列说法错误的是 A．为加快酸浸速率可以适当提高浓度 B．“氧化”时可以用H2O2代替 C．已知可溶于水，滤渣3的成分有 D．“沉锰”时发生反应的离子方程式为 【答案】B 【分析】将菱锰矿(主要成分为MnCO3，含少量的等元素)粉碎，加入H2SO4进行酸浸，二氧化硅不溶而成为滤渣1；往滤液中加入MnO2，可将Fe2+氧化为Fe3+，MnO2被还原为Mn2+；加入氨水调节pH，Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀；往滤液中加入BaS，Ni2+转化为BaS沉淀；往滤液中加入NH4HCO3，锰元素转化为MnCO3沉淀。再处理MnCO3，最终生成MnO2。 【解析】为加快酸浸速率，可以将矿石粉碎、适当升高温度、适当提高H2SO4浓度等，A正确；“氧化”时，使用MnO2既可以氧化Fe2+，又可以提高MnCO3的产率，且过量的H2O2会将后续操作中加入的BaS氧化，所以不可以用H2O2代替，B错误；已知可溶于水，加入BaS后，可与Ni2+反应生成NiS沉淀，Ba2+可转化为BaSO4沉淀，所以滤渣3的成分有，C正确；“沉锰”时，Mn2+与发生反应，生成MnCO3沉淀、二氧化碳气体等，发生反应的离子方程式为，D正确；故选B。 19.（2025·辽宁朝阳·二模）钛铁矿( FeTiO3)制取金属钛的流程如图所示(已知TiCl4为无色液体，极易水解；Ti3+的还原性强于Fe2+) 下列说法正确的是 A．钛铁矿( FeTiO3)中Ti的化合价是+3 B．氯化过程中反应2FeTiO3+6C+7Cl22FeCl3+6CO+ 2TiCl4 C．镁与TiCl4置换时可以用氮气做保护气 D．制取金属钛时可以用Na与TiCl4溶液反应 【答案】B 【分析】FeTiO3中加入焦炭，再通入Cl2，焦炭被氧化为CO，FeTiO3转化为FeCl3、TiCl4；再加入Mg粉，在Ar存在的环境中加热至800℃，可制得Ti。 【解析】Ti3+的还原性强于Fe2+，则Fe3+能将Ti3+氧化为Ti4+，所以钛铁矿( FeTiO3)中Ti的化合价是+4价，A不正确；氯化过程中，Cl2将C氧化为CO，Fe2+氧化为Fe3+，则发生反应2FeTiO3+6C+7Cl22FeCl3+6CO+ 2TiCl4，B正确；镁是活泼的金属元素，能与氮气反应生成氮化镁，则镁与TiCl4置换时不能用氮气做保护气，C不正确；Na能与水反应，则制取金属钛时可以用Na与TiCl4的熔融液反应，不能使用TiCl4的水溶液，D不正确；故选B。 20.（2025·湖南衡阳·二模）钪(Sc)是一种稀土金属。从钛白酸性废水(主要含Ti4+、Fe2+、微量Sc3+)中富集钪，并制备氧化钪(Sc2O3)的工艺流程如下。下列说法不正确的是 A．用酸洗涤时加入H2O2的目的是将Fe2+氧化为Fe3+ B．“操作I”需要的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、漏斗 C．“滤渣I”的主要成分是Ti(OH)4、Fe(OH)3 D．草酸钪焙烧时反应的化学方程式为 【答案】C 【分析】从钛白酸性废水(主要含Ti4+、Fe2+、微量Sc3+) 中富集钪，酸洗时加入H2O2的目的是将Fe2+氧化为Fe3+，加入氢氧化钠溶液进行反萃取，过滤得到“滤渣 1”的主要成分是Ti(OH)4、Fe(OH)3、Sc(OH)3，然后加入10%盐酸调pH溶解Sc(OH)3转化为含Sc3+的溶液，再加入草酸溶液得到草酸钪，草酸钪与氧气焙烧时反应生成Sc2O3和CO2，据此分析回答问题。 【解析】由流程图分析可知，“有机相”中主要含有Ti4+、Fe2+、Sc3+，用酸洗涤时加入H2O2的目的是将Fe2+氧化为Fe3+，有利于后面沉淀除去，A正确；“操作I”是过滤，过滤操作需要的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、漏斗，B正确；“滤渣I”的主要成分是、、，C错误；草酸钪与氧气焙烧时反应生成和，化学方程式为，D正确；故选C。 21.（2025·广东汕头·二模）为解决铜与稀硝酸反应过程中装置内氧气对实验现象的干扰，以及实验后装置内氮氧化物的绿色化处理问题。某实验小组对装置进行微型化改造，设计如图所示的装置（试管底部有孔隙）。下列说法错误的是 A．装置内发生的化学反应方程式为： B．实验开始前需除去试管内的氧气，可拉动注射器B C．该装置可通过控制止水夹和注射器来控制反应的开始与停止 D．实验终止时，需将铜丝提拉上来后再拉动注射器A 【答案】B 【解析】装置内铜与稀硝酸反应，即，故A正确；实验开始时先拉注射器A活塞，其目的是除去反应前试管内的空气，故B错误；该实验装置可通过控制止水夹和注射器来控制反应的开始与停止，故C正确；反应停止后，应先提拉粗铜丝，停止反应进行，再拉动注射器A，故D正确；故选B。 22.（2025·江苏无锡·一模）从废旧CPU中回收Au(金)、Ag、Cu的部分流程如下： 已知HAuCl4 = H+ + AuCl。下列说法正确的是 A．酸溶时，溶解相同的原料，使用浓硝酸产生的氮氧化物比使用稀硝酸的少 B．向过滤所得滤液中加入过量浓氨水，可以分离Cu2+、Ag+ C．用浓盐酸和浓NaNO3溶液的混合液也可以溶解金 D．向1 mol HAuCl4中加入过量Zn使其完全还原为Au，只需消耗1.5 mol Zn 【答案】C 【分析】CPU中的银和铜与硝酸可以反应，金没有溶解，过滤后滤液中含银离子和铜离子，金用硝酸和氯化钠可以溶解得到HAuCl4溶液，加锌粉还原得到金。从流程中可以看出，在氢离子、氯离子、硝酸根同时存在时金可溶解。 【解析】铜与稀硝酸反应的比例关系3Cu~2~2NO，与浓硝酸反应的比例关系Cu~2~2NO2，相同Cu与硝酸反应产生的氮氧化物，浓硝酸产生的多，A错误；“过滤”所得滤液中的Cu2+和Ag+与过量浓氨水都能生成配合物离子，不能分离，B错误；用浓盐酸和NaNO3，溶液中溶质与HNO3-NaCl一样，可以溶解金，C正确；用过量Zn粉将1molHAuCl4完全还原为Au，锌与氢离子反应也会参加反应，消耗Zn的物质的量大于1.5mol，D错误；故选C。 23.（2025·北京海淀·三模）向2mL0.2mol/LCuSO4溶液中滴加0.2mol/LNa2SO3溶液时溶液变绿，继续滴加产生棕黄色沉淀，经检验棕黄色沉淀中不含。通过实验探究棕黄色沉淀的成分。 实验1：向棕黄色沉淀中加入稀硫酸，观察到溶液变蓝，产生红色固体 实验2： 已知：，(白色)。 下列同学对实验现象的分析正确的是 A．实验1中加入稀后溶液变蓝可证实棕黄色沉淀中含有 B．实验2中加入KI溶液后产生白色沉淀，可证实棕黄色沉淀中含有 C．实验2中加入淀粉溶液后无明显现象，说明不存在 D．在的存在下，与发生了氧化还原反应，产生CuI沉淀和，说明棕黄色沉淀中含有和 【答案】D 【解析】加入稀硫酸后，溶液变蓝，说明溶液中有Cu2+，可能固体中就有Cu2+，不能说明棕黄色沉淀中含有Cu+，A错误；存在亚硫硫酸亚铜在碘负离子存在下发生沉淀转化的可能，进而生成碘化亚铜沉淀，故棕黄色沉淀中不一定含有Cu2+，B错误；淀粉遇碘单质变蓝，实验2加入淀粉无明显现象，说明不存在碘单质，不能说明不存在Cu2+，C错误；铜离子与碘负离子反应产生碘化亚铜与碘单质，碘单质与亚硫酸根反应生成硫酸根，那总反应就可以写出铜离子与亚硫酸根反应生成碘化亚铜和硫酸根，D正确；故选D。 24.（2025·江西·三模）蓝矾（CuSO4·5H2O）常作杀菌剂。某小组设计如图1装置制备蓝矾，实验原理： Cu＋CuCl2＝2CuCl，4CuCl＋O2＋2H2O＝2[Cu（OH）2·CuCl2]，[Cu（OH）2·CuCl2]＋H2SO4＝CuSO4＋CuCl2＋2H2O。 操作步骤：向三颈瓶加入3.2 g Cu粉和适量稀硫酸及30 mL 1 mol·L－1 CuCl2溶液，利用二连球向三颈瓶中鼓入空气，铜溶解。当三颈烧瓶中呈乳状浑浊液时，滴加浓硫酸，得到蓝矾（不考虑氯化铜转化成硫酸铜）。下列说法正确的是 A．盛装CuCl2溶液的仪器是长颈漏斗 B．在实验过程中，浓硫酸作氧化剂 C．采用重结晶法提纯CuSO4·5H2O D．理论上可以制备20 g CuSO4·5H2O 【答案】C 【解析】盛装CuCl2溶液的仪器是分液漏斗，故A错误；反应中氧化剂是O2，滴加浓硫酸增大反应物的浓度，并提供能量等，不作氧化剂，故B错误；氯化铜的溶解度在常温下比硫酸铜晶体大得多，且氯化铜的溶解度随温度的变化程度不大，则选择重结晶法提纯CuSO4·5H2O，故C正确；3.2 g Cu的物质的量为=0.05mol，由实验原理可知，CuCl2起催化作用，则由原子守恒得理论生成的CuSO4·5H2O为0.05mol，质量为0.05mol×250g/mol=12.5g，故D错误；故选C。 25.（2025·湖南·一模）中国“天向一号”探测器用于火星探测，搭载全球最先进的三结砷化镓太阳能电池阵为其提供动力，一种从砷化镓废料(主要成分为，含、、等杂质)中回收单质镓和砷的化合物的工艺流程如图所示：    已知：①“碱浸”时中Ga以的形式进入溶液。 ②Ga与Al位于同一主族，性质相似，向溶液中通入，有沉淀析出。 ③离子完全沉淀时的pH：为8，为5.6。 下列说法正确的是 A．“碱浸”时，发生的离子方程式为 B．“滤渣①”的成分为，，“滤渣③”的成分为 C．“调pH①”时，为使得杂质离子沉淀完全，可通入过量的 D．“系列操作”为蒸发结晶、过滤、洗涤、干燥 【答案】A 【分析】砷化镓废料粉碎增大碱浸速率，加氢氧化钠和过氧化氢，和溶解生成、和，、不溶于碱，“滤渣①”为、，滤液通可以得硅酸，除去硅元素，滤液再通可以将转化为，过滤，滤液为，经过蒸发浓缩、冷却结晶可以得到，沉淀加溶液生成溶液，通电电解得到镓单质。 【解析】“碱浸”时中Ga以的形式进入溶液，As会被氧化生成，根据得失电子守恒和电荷守恒、原子守恒得出反应的离子方程式为，故A正确；根据分析可知，、不溶于溶液，“滤渣①”的成分为、，向含有、和的溶液中，先通入先得硅酸沉淀，除去硅元素，然后再通可以将转化为，“滤渣③”的成分为，故B错误；通入过量的，会使过早沉淀下来，使产率降低，故C错误；滤液为，析出带结晶水的晶体要经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥，可以得到，故D错误；故选A。 26.（2025·福建·三模）黏土钒矿中，钒以+3、+4、+5价的化合物形式存在，还包括钾、镁和铝的硅酸盐，以及、等。采用以下工艺流程可由黏土钒矿制备。 该工艺条件下，溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示： 金属离子 开始沉淀的pH 1.9 7.0 8.9 3.0 8.1 完全沉淀的pH 3.2 9.0 10.9 4.7 10.1 已知：“中和沉淀”中，水解并沉淀为。“沉淀转溶”中，转化为钒酸盐溶解。 下列说法错误的是 A．“酸浸氧化”中，有、、三种离子被氧化 B．滤渣①、滤渣③、滤渣④的主要成分依次是、、 C．随滤液②可除去金属离子、、、及部分、 D．“沉钒”中需要加入过量，利用同离子效应，促进尽可能析出完全 【答案】B 【分析】黏土钒矿中，钒以+3、+4、+5价的化合物存在，还包括钾、镁的铝硅酸盐，以及SiO2、Fe3O4，用30%H2SO4和MnO2 “酸浸氧化”时VO+和VO2+被氧化成，Fe3O4与硫酸反应生成的Fe2+被氧化成Fe3+，SiO2此过程中不反应，硅酸盐与硫酸反应可得到硅酸沉淀，故滤渣1含二氧化硅和硅酸，滤液①中含有、K+、Mg2+、Al3+、Fe3+、Mn2+、；滤液①中加入NaOH调节pH=3.0~3.1，钒水解并沉淀为V2O5·xH2O，根据表中提供的溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH，此过程中Fe3+部分转化为Fe(OH)3沉淀，部分Al3+转化为Al(OH)3沉淀，滤液②中含有K+、Na+、Mg2+、Al3+、Fe3+、Mn2+、,滤饼②中含V2O5·xH2O、Fe(OH)3、Al(OH)3，滤饼②中加入NaOH使pH>13，V2O5·xH2O转化为钒酸盐溶解，Al(OH)3转化为NaAlO2，则滤渣③的主要成分为Fe(OH)3；滤液③中含钒酸盐、偏铝酸钠，加入HCl调pH=8.5，NaAlO2转化为Al(OH)3沉淀而除去；则滤渣④的主要成分是，最后向滤液④中加入NH4Cl“沉钒”得到NH4VO3。 【解析】 据分析，“酸浸氧化”中，有、、三种离子被氧化，A正确； 据分析，滤渣①的主要成分是硅酸和，B不正确； 据分析，随滤液②可除去金属离子、、、及部分、，C正确；NH4VO3存在沉淀溶解平衡：NH4VO3(s) (aq)＋VO (aq)，“沉钒”中加入过量NH4Cl，增大c()，有利于NH4VO3结晶析出，D正确；故选B。 27.（2025·湖南湘潭·二模）工业上以软锰矿(主要成分为)为原料通过固体碱熔氧化法生产高锰酸钾，主要流程如下，下列说法错误的是 A．“熔融氧化”应在铁坩埚中进行 B．“锰酸钾歧化(锰元素化合价既升高又降低)”可以用H2SO4代替CO2 C．该流程中可循环使用的物质是MnO2 D．“滤液蒸发结晶”过程中加热蒸发至有较多晶体析出时停止加热 【答案】D 【分析】软锰矿(主要成分为MnO2)、KOH和KClO3混合熔融氧化生成锰酸钾、氯化钾和水，加蒸馏水浸取得到锰酸钾溶液，通入CO2，锰酸钾发生歧化反应，生成高锰酸钾和MnO2，过滤得到高锰酸钾溶液，再蒸发结晶得到高锰酸钾。 【解析】因为在“熔融氧化”过程中存在KOH，不能用瓷坩埚，可以用铁坩埚，A正确；锰酸钾歧化过程需要加入酸性物质使溶液显酸性，可以用H2SO4代替CO2，B正确；锰酸钾发生歧化反应，生成高锰酸钾和MnO2，MnO2可以循环使用，C正确；“滤液蒸发结晶”过程温度不能太高，且应该蒸发出现晶膜时停止加热，因为KMnO4受热易分解，D错误；故选D。 28.（2025·江苏南通·二模）废旧锌锰电池处理后的废料[含MnO2、MnOOH、Zn(OH)2、 Fe等]制备Zn和MnO2的一种工艺流程如下： 已知：Mn的金属活动性强于Fe，Mn2＋在pH大于5.5时易被氧化。 下列说法不正确的是 A．“还原焙烧”时Mn元素被还原 B．“酸浸” 过程中适当加热，主要目的是加快浸取速率 C．“净化”时MnCO3的作用是调节溶液的pH，使Fe3+形成Fe(OH)3沉淀而除去 D．“电解”时阳极反应式为Mn2+-2e-＋4OH-=MnO2＋2H2O 【答案】D 【分析】废料中加入过量的炭黑，还原焙烧，锰元素变成二价锰离子，酸浸时得到锰离子、锌离子和亚铁离子，过量的碳黑不溶于酸，过滤变成滤渣，溶液中需要除去亚铁离子，应将亚铁离子氧化为铁离子以氢氧化铁沉淀形成分离除去，但是需要注意二价锰离子在酸性条件下比较稳定，pH高于5.5时易被O2氧化，所以应先通入氧气，后加入碳酸锰调节溶液的pH值并控制二价锰离子不被氧化，最后通过电解，锌离子得到电子在阴极生成锌，二价锰离子在阳极失去电子生成二氧化锰， 以此解题。 【解析】“还原焙烧”中MnO2、MnOOH分别与炭黑反应，2MnOOH+C2MnO+CO↑+H2O↑、 MnO2+CMnO+CO↑，反应中锰元素被还原为MnO，A正确；“酸浸” 过程中适当加热，能加快浸取速率，B正确；根据以上分析，加入碳酸锰调节溶液的pH值，将杂质Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀除去，C正确；由图可知电解产生二氧化锰，则阳极电极反应式为，D错误；故选D。 29.（2025·河北沧州·一模）以粉煤灰(主要成分为Ga2O3，含CaO、Al2O3等杂质)为原料提取Ga的工艺流程如图所示： 已知：镓的活动性与锌相似，比铝低。滤液1中含有Na[Al(OH)4]、Na[Ga(OH)4]。 下列说法正确的是 A．“溶浸”过程发生了电子的转移 B．滤渣1、滤渣2的种类不相同 C．由Ga2O3→Ga采取电解法 D．CO2也可以用过量的稀盐酸代替 【答案】B 【分析】由题干信息可知，滤液1中含有Na[Al(OH)4]、Na[Ga(OH)4]，即流程图中，从粉煤灰到Ga是镓元素守恒，从粉煤灰到“滤渣2”是铝元素守恒，周期表中镓在铝的正下方，活动性与锌相似，属于两性元素，氧化镓和氧化铝都是两性氧化物，“溶浸”的目的是溶解氧化镓和氧化铝，使之生成Na[Ga(OH)4]和Na[Al(OH)4]，同时使氧化钙转化为碳酸钙沉淀，过滤除去碳酸钙，在向滤液1中加入酸调节pH将Na[Al(OH)4]转化为Al(OH)3而除去，继续向滤液2中通入足量的CO2将Na[Ga(OH)4]转化为Ga(OH)3，灼烧Ga(OH)3得到Ga2O3，由于镓的活动性与锌相似，比铝低，则采用热还原法来冶炼Ga，据此分析解题。 【解析】由分析可知，“溶浸”过程即将Ga2O3、Al2O3分别转化为Na[Ga(OH)4]和Na[Al(OH)4] ，而CaO转化为CaCO3，未有元素的化合价发生改变，即没有发生电子的转移，A错误；由分析可知，滤渣1为CaCO3，属于盐类，滤渣2为Al(OH)3，属于两性氢氧化物，即种类不相同，B正确；“镓的活动性与锌相似”，工业上大规模制备为了降低成本，采用还原剂还原的方法，C错误；若用过量的稀盐酸代替，生成GaCl3，D错误；故选B。 30.（2025·湖南岳阳·一模）实验室模拟利用含钴废料(主要成分为，还含有少量的铝箔等杂质)制备碳酸钴的工艺流程如图： 已知：难溶于水。 下列有关描述错误的是 A．“碱浸”发生反应的为： B．“操作①”用到的主要玻璃仪器有漏斗、烧杯、玻璃棒 C．“酸溶”反应中可以换成 D．“沉钴”时若浓度太大，可能导致产品不纯 【答案】C 【分析】含钴废料(主要成分为Co3O4，还含有少量的铝箔等杂质)经第一步碱浸操作，废料中的铝箔溶解为Na[Al(OH)4]除去，过滤后得到的滤渣主要含有Co3O4，加入硫酸、过氧化氢酸溶， Co元素转化为Co2+，在酸溶步骤中Co元素被还原，H2O2被氧化作还原剂；经过操作①得到滤液②，则操作①为过滤操作，所得滤液②中主要含CoSO4，最后加入碳酸钠沉钴操作获得CoCO3，以此分析解答。 【解析】碱浸操作，废料中的铝箔溶解为Na[Al(OH)4]除去，发生反应的为：，故A正确；操作①为过滤操作，用到的主要玻璃仪器有漏斗、烧杯、玻璃棒，故B正确；由分析知，H2O2被氧化，作还原剂，不能选用O2，故C错误；“沉钴”时若浓度太大，溶液碱性较强会产生Co(OH)2杂质，导致产品不纯，故D正确；故选C。 / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $