内容正文:
十三 金属材料与金属冶炼
(20分钟 30分)
1.(3分)(2025·广州模拟)中华文明源远流长,在世界文明中独树一帜,汉字居功至伟。随着时代发展,汉字被不断赋予新的文化内涵,其载体也发生相应变化。下列汉字载体主要由合金材料制成的是( )
汉字
载体
选项
A.兽骨
B.青铜器
C.纸张
D.液晶
显示屏
2.(3分)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,还用来生成还原剂一氧化碳
3.(3分)(真题汇编)下列说法正确的是( )
A.(2023·浙江6月选考)铝有强还原性,可用于制作门窗框架
B.(2024·安徽选择考)比较镁和铝的金属性需要用到MgCl2溶液、AlCl3溶液、氨水、试管、胶头滴管
C.(2022·广东选择考)技术人员开发高端耐腐蚀镀铝钢板是因为铝能形成致密氧化膜
D.(2021·浙江1月选考)常温下,铝遇浓硝酸或浓硫酸时不会反应
【加固训练】1.下列铜及其化合物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
2.某同学通过系列实验探究Mg及其化合物的性质,下列操作正确且能达到目的的是( )
A.将水加入浓硫酸中得到稀硫酸,置镁片于其中探究Mg的活泼性
B.将NaOH溶液缓慢滴入MgSO4溶液中,观察 Mg(OH)2沉淀的生成
C.将Mg(OH)2浊液直接倒入已装好滤纸的漏斗中过滤,洗涤并收集沉淀
D.将Mg(OH)2沉淀转入蒸发皿中,加入足量稀盐酸,加热蒸干得无水MgCl2固体
4.(3分)海水提镁的主要流程如图所示,下列说法正确的是( )
①试剂M是盐酸
②流程中的反应全部都是非氧化还原反应
③操作b只是过滤
④用海水晒盐后的饱和溶液加石灰乳制Mg(OH)2
⑤采用电解法冶炼镁是因为镁很活泼
A.①②③④⑤ B.②③ C.④⑤ D.①④⑤
5.(3分)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。实验室采用如图所示装置制备无水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
【加固训练】(2022·湖南选择考改编)铝电解厂烟气净化的一种简单流程如下:
下列说法错误的是( )
A.不宜用陶瓷作吸收塔内衬材料
B.采用溶液喷淋法可提高吸收塔内烟气吸收效率
C.合成槽中产物主要有Na3AlF6和CO2
D.滤液可回收进入吸收塔循环利用
6.(15分)氯化铍(BeCl2)可用作有机反应催化剂,吸湿性特别强,300 ℃时能在真空中升华。某实验小组利用氯气、碳和氧化铍在高温条件下反应生成氯化铍和一氧化碳制备BeCl2,装置如图所示。请回答下列问题:
已知:铍和铝在元素周期表中处于对角线位置,其单质及化合物的结构与性质具有相似性。
(1)铍在周期表中的位置是_________________。(2分)
(2)盛装高锰酸钾的仪器名称是__________,制备氯气时浓盐酸表现的性质是____________。(3分)
(3)试剂X、Y依次是__________、__________。(2分)
(4)制备BeCl2的化学方程式为________________________________________,
连接硬质玻璃管与收集器的导管较粗的原因是_________________。(4分)
(5)碱石灰的作用是______________________。(2分)
(6)判断工业上制取金属铍是否可直接电解熔融BeCl2,并说明理由: __________
___________________________。(2分)
十三 金属材料与金属冶炼
(20分钟 30分)
1.(3分)(2025·广州模拟)中华文明源远流长,在世界文明中独树一帜,汉字居功至伟。随着时代发展,汉字被不断赋予新的文化内涵,其载体也发生相应变化。下列汉字载体主要由合金材料制成的是( )
汉字
载体
选项
A.兽骨
B.青铜器
C.纸张
D.液晶
显示屏
【解析】选B。兽骨主要成分是碳酸钙和其他钙盐,A不符合题意;青铜器是铜与锡等的合金,属于合金材料,B项符合题意;纸张的主要成分是纤维素,C不符合题意;液晶显示屏是一种采用液晶为材料的显示器,液晶是一类介于固态和液态间的有机化合物,D不符合题意。
2.(3分)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,还用来生成还原剂一氧化碳
【解析】选D。A项,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生成还原剂一氧化碳,正确。
3.(3分)(真题汇编)下列说法正确的是( )
A.(2023·浙江6月选考)铝有强还原性,可用于制作门窗框架
B.(2024·安徽选择考)比较镁和铝的金属性需要用到MgCl2溶液、AlCl3溶液、氨水、试管、胶头滴管
C.(2022·广东选择考)技术人员开发高端耐腐蚀镀铝钢板是因为铝能形成致密氧化膜
D.(2021·浙江1月选考)常温下,铝遇浓硝酸或浓硫酸时不会反应
【解析】选C。A.铝用于制作门窗框架,利用了铝的硬度大、密度小、抗腐蚀等性质,而不是利用它的还原性,A不正确;B.MgCl2溶液、AlCl3溶液与过量氨水反应时现象相同,分别产生白色Mg(OH)2、Al(OH)3沉淀,不能比较Mg(OH)2和Al(OH)3碱性的强弱,从而不能比较Mg和Al的金属性强弱,可将氨水换成NaOH溶液,B不正确;C.钢板上镀铝,保护钢板,金属铝表面形成致密氧化膜而保护金属铝不被腐蚀,C正确;D.浓硫酸和浓硝酸具有强氧化性,铝在浓硫酸和浓硫酸中会发生钝化,生成致密氧化膜,阻碍反应的继续进行,D不正确。
【加固训练】1.下列铜及其化合物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
【解析】选C。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对应关系,B不符合题意;已知反应RCHO+2Cu(OH)2+ NaOHCu2O↓+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,但CuSO4不可用于饮用水消毒,只能用于环境消毒,D不符合题意。
2.某同学通过系列实验探究Mg及其化合物的性质,下列操作正确且能达到目的的是( )
A.将水加入浓硫酸中得到稀硫酸,置镁片于其中探究Mg的活泼性
B.将NaOH溶液缓慢滴入MgSO4溶液中,观察 Mg(OH)2沉淀的生成
C.将Mg(OH)2浊液直接倒入已装好滤纸的漏斗中过滤,洗涤并收集沉淀
D.将Mg(OH)2沉淀转入蒸发皿中,加入足量稀盐酸,加热蒸干得无水MgCl2固体
【解析】选B。A.稀释浓硫酸时,应将浓硫酸加入水中,并用玻璃棒不断搅拌,A错误;B.将NaOH溶液缓慢滴入MgSO4溶液中,镁离子与氢氧根离子反应生成氢氧化镁沉淀,B正确;C.过滤时将浊液转移到漏斗中应该用玻璃棒引流,C错误;D.由于氯化镁水解生成氢氧化镁和氯化氢,氯化氢易挥发,所以加热氯化镁溶液时促进镁离子水解,加热蒸干得不到无水MgCl2固体,得到的是Mg(OH)2固体,D错误。
4.(3分)海水提镁的主要流程如图所示,下列说法正确的是( )
①试剂M是盐酸
②流程中的反应全部都是非氧化还原反应
③操作b只是过滤
④用海水晒盐后的饱和溶液加石灰乳制Mg(OH)2
⑤采用电解法冶炼镁是因为镁很活泼
A.①②③④⑤ B.②③ C.④⑤ D.①④⑤
【解析】选D。生石灰与水反应生成氢氧化钙,加入沉淀池沉淀镁离子生成氢氧化镁,过滤后得到氢氧化镁沉淀,加入试剂M为盐酸,氢氧化镁溶解得到氯化镁溶液,通过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤得到氯化镁晶体,在氯化氢气流中加热失去结晶水得到固体氯化镁,通电电解熔融MgCl2生成镁。①M是盐酸,用来溶解氢氧化镁沉淀,①正确;②电解熔融氯化镁生成镁和氯气的反应是氧化还原反应,②错误;③操作b是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤得到氯化镁晶体的过程,③错误;④海水晒盐后的饱和溶液中溶质主要是氯化镁,加石灰乳可以制Mg(OH)2,④正确;⑤镁很活泼,故采用电解法冶炼镁,⑤正确。
5.(3分)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。实验室采用如图所示装置制备无水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
【解析】选B。A.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;B.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;C.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;D.不能用干燥空气代替N2,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。
【加固训练】(2022·湖南选择考改编)铝电解厂烟气净化的一种简单流程如下:
下列说法错误的是( )
A.不宜用陶瓷作吸收塔内衬材料
B.采用溶液喷淋法可提高吸收塔内烟气吸收效率
C.合成槽中产物主要有Na3AlF6和CO2
D.滤液可回收进入吸收塔循环利用
【解析】选C。烟气(含HF)通入吸收塔,加入过量的碳酸钠,发生反应:Na2CO3+ HF===NaF+NaHCO3,向合成槽中通入Na[Al(OH)4],发生反应:6NaF+Na[Al(OH)4] +4NaHCO3===Na3AlF6+4Na2CO3+4H2O,过滤得到Na3AlF6和含有Na2CO3的滤液。陶瓷的成分中含有SiO2,SiO2可与HF发生反应,因此不宜用陶瓷作吸收塔内衬材料,A正确;采用溶液喷淋法可增大反应物的接触面积,提高吸收塔内烟气吸收效率,B正确;由上述分析可知,合成槽内产物是Na3AlF6和Na2CO3,C错误;由上述分析可知,滤液的主要成分为Na2CO3,可进入吸收塔循环利用,D正确。
6.(15分)氯化铍(BeCl2)可用作有机反应催化剂,吸湿性特别强,300 ℃时能在真空中升华。某实验小组利用氯气、碳和氧化铍在高温条件下反应生成氯化铍和一氧化碳制备BeCl2,装置如图所示。请回答下列问题:
已知:铍和铝在元素周期表中处于对角线位置,其单质及化合物的结构与性质具有相似性。
(1)铍在周期表中的位置是_________________。(2分)
(2)盛装高锰酸钾的仪器名称是__________,制备氯气时浓盐酸表现的性质是____________。(3分)
(3)试剂X、Y依次是__________、__________。(2分)
(4)制备BeCl2的化学方程式为________________________________________,
连接硬质玻璃管与收集器的导管较粗的原因是_________________。(4分)
(5)碱石灰的作用是______________________。(2分)
(6)判断工业上制取金属铍是否可直接电解熔融BeCl2,并说明理由: __________
___________________________。(2分)
【解析】浓盐酸和高锰酸钾反应生成氯化钾、氯化锰、氯气和水,用饱和食盐水除掉氯化氢,用浓硫酸干燥氯气,干燥氯气、碳和氧化铍在高温条件下反应生成氯化铍和一氧化碳,将氯化铍冷却收集,用碱石灰吸收未反应的氯气和装置中的水蒸气,再用排水法收集CO。(1)铍是4号元素,则铍在周期表中的位置是第二周期第ⅡA族。(2)根据图中信息得到盛装高锰酸钾的仪器名称是圆底烧瓶,制备氯气时反应的化学方程式为16HCl+2KMnO4===5Cl2↑+2MnCl2+2KCl+8H2O,HCl中部分氯化合价升高,则浓盐酸表现的性质是酸性、还原性。(3)氯化铍吸湿性特别强,制备时要得到纯净干燥的氯气,因此要除掉HCl和水蒸气,先用饱和食盐水除掉HCl,再用浓硫酸干燥氯气,因此试剂X、Y依次是饱和食盐水、浓硫酸。(4)根据氯气、碳和氧化铍在高温条件下反应生成氯化铍和一氧化碳制备BeCl2,则制备BeCl2的化学方程式为BeO+Cl2+CBeCl2+CO;收集器放在冰水中,连接硬质玻璃管与收集器的导管较粗的原因是防止BeCl2遇冷凝华,堵塞导管。(5)尾气中含有氯气和CO,最后利用排水法收集CO,因此碱石灰的作用是除掉未反应的氯气。(6)由已知信息可知,氯化铍(BeCl2)与AlCl3的结构、性质相似,为共价化合物,熔融时没有阴阳离子存在,因此工业上制取金属铍不能直接电解熔融BeCl2。
答案:(1)第二周期第ⅡA族
(2)圆底烧瓶 酸性、还原性
(3)饱和食盐水 浓硫酸
(4)BeO+Cl2+CBeCl2+CO 防止BeCl2遇冷凝华,堵塞导管
(5)除掉未反应的氯气和装置中的水蒸气
(6)否,由已知信息可知,氯化铍(BeCl2)与AlCl3的结构、性质相似,为共价化合物,熔融时没有阴阳离子存在
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