第4单元 第14讲 金属材料 金属矿物的开发和利用(Word练习)-【高考快车道】2026年高考化学大一轮专题复习总复习

第14讲　金属材料　金属矿物的开发和利用 考点一　镁、铝及其化合物　铝土矿提铝 1.下列关于镁、铝及其化合物的说法正确的是 (　) A.Mg在CO2中的燃烧是置换反应 B.将Mg(OH)2沉淀转化为MgCl2,是镁原子失电子转化为Mg2+ C.电解得到镁的过程可以写出离子方程式,但不是氧化还原反应 D.Mg在N2中燃烧时,N2既是氧化剂又是还原剂 2.通过观察化学实验现象,分析归纳出正确的结论,是学习化学科学最基本的技能之一。下列由实验现象得出的结论正确的是 (　) 选项 实验现象 结论 A 　把大小相同的铝和镁分别投入相同浓度的NaOH溶液中:铝溶解有气泡放出,而镁没有任何变化 　铝的金属性比镁强 B 　取一块铝箔,用酒精灯点燃:铝箔只熔化成液体而没有滴落 　铝不易燃烧 C 　向氯化铵溶液中投入一铝片:铝片上产生大量气泡 　该气体是NH3 D 　向氯化铝溶液中逐滴滴加NaOH溶液至过量:先产生白色沉淀,后沉淀逐渐溶解,最后沉淀完全消失 　氢氧化铝能溶于强碱溶液 3.[2024·湖南怀化质检] 铝及其部分化合物的“价—类”二维图如图所示。下列说法错误的是 (　) A.反应⑤⑥基本类型相同 B.反应①⑥所加试剂可能相同 C.1 mol a完全转化为b时失去3 mol电子 D.物质类别处“　　”代表四羟基合铝酸盐 4.一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 5.工业上用某种氧化铝矿石(含Fe2O3杂质)为原料冶炼铝的工艺流程如图所示: 对上述流程的判断正确的是 (　) A.反应Ⅱ中用过量的稀硫酸或稀盐酸代替CO2效果更佳 B.试剂X为氨水,目的是除去矿石中的氧化铁杂质 C.反应Ⅱ的离子方程式为CO2+[Al(OH)4]-Al(OH)3↓+HC D.Fe和Al2O3可以组成铝热剂,工业上通过铝热反应制备Al,成本更低 考点二　铜及其重要化合物 6.将含氧化铜的矿石与焦炭混合,在高温条件下可以冶炼金属铜,该冶炼方法属于 (　) A.电解冶炼法 B.热还原法 C.热分解法 D.物理分离法 7.[2024·安徽阜阳模拟] 某同学进行如下实验: 实验 实验现象 ⅰ 　将铜粉加入试管中,再加入稀HNO3 　溶液变蓝,液面上方呈浅红棕色;至不再产生气泡时,铜粉有剩余,余液呈酸性 ⅱ 　继续向ⅰ中试管加入少量固体NaNO3 　又产生气泡,铜粉减少,液面上方呈浅红棕色 ⅲ 　继续向ⅰ中试管滴加几滴浓硫酸 　又产生气泡,铜粉减少,液面上方呈浅红棕色 下列说法不正确的是 (　) A.铜与硝酸反应中,硝酸氧化性与氢离子、硝酸根浓度均有关 B.ⅰ、ⅱ中铜粉减少的原因能用相同的离子反应解释 C.继续向ⅰ中试管加入少量硫酸铜固体,也能发生ⅱ、ⅲ现象 D.用一定浓度的H2SO4与NaNO3溶液也能使铜粉溶解 8.[2024·河北衡水模拟] 以含有少量杂质Fe的粗铜为原料,制备蓝矾(CuSO4·5H2O)的工艺流程如图所示。 下列说法正确的是 (　) A.“溶解”时,若忽略少量的杂质铁,理论上硫酸和硝酸的物质的量之比为3∶2 B.气体A为酸性氧化物,可与适量的氧气和水反应生成硝酸,循环利用 C.物质X可以使用氨水,且X过量对产物无影响 D.“操作Z”为蒸发结晶、趁热过滤 考点三　金属材料与金属矿物的开发利用 9.[2024·辽宁沈阳二中模拟] 合金在生产和科学研究中发挥着重要作用。下列有关合金的性质与用途不具有对应关系的是 (　) A.生铁容易被腐蚀,可用于炼钢和制造各种铸件 B.钠钾合金常温下呈液态、导热性好,可用于核反应堆的传热介质 C.镁锂合金密度小、硬度和强度大,可用于制造火箭、导弹、航天器等 D.镍铬铝铜合金具有很高的电阻率,可用于制备电路中的精密元件 10.[2024·辽宁葫芦岛一模] 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CuFeS2受热分解以获得铜单质 B.制铁:以铁矿石为原料,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,H2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 11.[2024·河北唐山模拟] 铝土矿是生产金属铝的最佳原料,其用量占世界铝土矿总产量的90%以上。以铝土矿(主要成分为Al2O3,含SiO2和Fe2O3等杂质)为原料制备有机合成中的重要还原剂铝氢化钠(NaAlH4)的一种工业流程如图所示(已知二氧化硅在“碱溶”时生成硅酸钠沉淀)。 下列说法中错误的是 (　) A.为了提高“碱溶”效率,在“碱溶”前对铝土矿进行粉碎 B.“反应Ⅰ”的部分化学原理与泡沫灭火器的原理相同 C.“电解Ⅱ”中阳极的电极反应式为2H2O-4e-+4CO2↑+4HC D.“反应Ⅲ”的化学方程式为4NaH+AlCl3NaAlH4+3NaCl 12.现有一种制取铜和其他产物的新工艺,原料的综合利用率较高,其主要流程如下: 注:反应Ⅱ的离子方程式为Cu2++CuS+4Cl-2[CuCl2]-+S。 请回答下列问题: (1)从黄铜矿冶炼粗铜的传统工艺是将精选后的富铜矿砂与空气在高温下煅烧,这种方法的缺点是要消耗大量的热能以及　。  (2)为使反应Ⅰ充分进行,工业上可采取的措施是　　　　　　　　　　　(写出合理的一种即可),反应Ⅰ的产物为　　　　　　　　(填化学式)。  (3)反应Ⅲ的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。一定温度下,在反应Ⅲ所得的溶液中加入稀硫酸,可以析出硫酸铜晶体,其可能的原因是　  　。  (4)工业上炼钢时,为了降低碳含量,可将铁红投入熔融的生铁(含碳量大于2%的铁碳合金)中,生成一种有毒气体,该过程中主要反应的化学方程式是 　。  (5)某硫酸厂为测定反应Ⅳ所得气体中SO2的体积分数,取560 mL(已折算成标准状况)气体样品与足量Fe2(SO4)3溶液完全反应后,用0.020 00 mol·L-1的K2Cr2O7标准溶液滴定至终点,消耗K2Cr2O7溶液50.00 mL。 已知:Cr2+Fe2++H+Cr3++Fe3++H2O(未配平)。 1 将SO2通入Fe2(SO4)3溶液,发生反应的离子方程式为　 。  2 反应Ⅳ所得气体中SO2的体积分数为　 。  学科网（北京）股份有限公司 $ 第14讲　金属材料　金属矿物的开发和利用 1.A　[解析] Mg在CO2中燃烧生成MgO和C,属于置换反应,A正确;将Mg(OH)2沉淀转化为MgCl2的过程是复分解反应,无电子得失,B错误;电解得到镁的过程有元素化合价的变化,是氧化还原反应,C错误;Mg在N2中燃烧时,N2是氧化剂,Mg是还原剂,D错误。 2.D　[解析] 比较金属性的强弱是比较金属单质与水或酸反应产生H2的快慢程度,A项错误;产生该现象是由于生成了熔点很高的氧化铝,起到隔绝空气的作用,B项错误;N+H2ONH3·H2O+H+,Al与H+反应生成H2并放热,促进NH3·H2O分解产生NH3,产生的气体应为H2和NH3的混合气体,C项错误;该过程先生成Al(OH)3白色沉淀,后Al(OH)3转化为[Al(OH)4]-,D项正确。 3.B　[解析] 根据“价—类”二维图可知,a为Al,b为Al2O3,c为铝盐,e为Al(OH)3,c与d、d与e可以相互转化,根据含有铝元素物质之间的相互转化可以得出d为四羟基合铝酸盐。反应⑤是四羟基合铝酸盐转化为氢氧化铝,离子方程式为[Al(OH)4]-+H+(少量)Al(OH)3↓+H2O,属于复分解反应;反应⑥是铝盐转化为氢氧化铝,离子方程式为Al3++3OH-Al(OH)3↓,属于复分解反应,A正确。反应①是铝转化为铝盐,加酸可以实现转化;反应⑥是铝盐转化为氢氧化铝,通入氨气或者加少量碱可以实现转化,B错误。a转化为b时Al元素的化合价由0价升高到+3价,则1 mol a完全转化为b时,失去3 mol电子,C正确。c与d、d与e可以相互转化,根据含有铝元素物质之间的相互转化可以得出d为四羟基合铝酸盐,D正确。 4.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,常用来作沉镁的沉淀剂,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,根据原子守恒和得失电子守恒可得反应的化学方程式为MgO+C+Cl2MgCl2+CO,C说法正确;向“煅烧”后所得产物氧化镁中加稀盐酸,得到氯化镁溶液,由于镁离子会发生水解反应:Mg2++2H2OMg(OH)2+2H+,若直接蒸发MgCl2溶液,生成的HCl易挥发,会促进镁离子水解生成氢氧化镁,无法得到无水氯化镁,D说法错误。 5.C　[解析] 溶液乙中通入过量二氧化碳得到氢氧化铝沉淀,故溶液乙中主要成分为四羟基合铝酸钠,X为NaOH溶液,沉淀为Fe2O3,Y为NaHCO3。氢氧化铝与过量的稀盐酸或稀硫酸可以发生反应,故反应Ⅱ中不能用过量的稀硫酸或稀盐酸代替CO2,A错误;根据分析,试剂X为NaOH溶液,B错误;反应Ⅱ中四羟基合铝酸钠溶液与过量的二氧化碳反应生成氢氧化铝和碳酸氢钠,离子方程式为CO2+[Al(OH)4]-Al(OH)3↓+HC,C正确;Fe的活泼性比Al低,不能用铝热法制备Al,工业上常采用电解熔融氧化铝制备Al,D错误。 6.B　[解析] 氧化铜与焦炭在高温条件反应生成铜和二氧化碳,该冶炼方法属于热还原法,B正确。 7.C　[解析] ⅰ.将铜粉加入试管中,再加入稀HNO3,稀硝酸和铜反应生成NO、硝酸铜,溶液变蓝,开始产生无色气体,无色气体遇空气变为红棕色;铜粉有剩余,溶液为酸性,则ⅰ的溶液中有Cu2+、N、H+。ⅱ.继续向ⅰ中试管加入少量固体NaNO3,由于铜粉剩余,溶液为酸性,加入硝酸钠,c(N)增大,等同于加入了稀硝酸,所以稀硝酸和铜反应生成NO、硝酸铜,产生无色气体,无色气体遇空气变为红棕色,同时可推知ⅰ中余液的酸性是硝酸有剩余。ⅲ.继续向ⅰ中试管滴加几滴浓硫酸,溶液酸性增强,硝酸根离子氧化性增强,又和铜反应产生NO气体,铜粉减少,液面上方呈浅红棕色。由ⅰ、ⅱ分析可知ⅰ还有硝酸剩余,不能将铜全部溶解,结合ⅱ、ⅲ实验可知,硝酸氧化性和氢离子、硝酸根离子浓度均有关,A正确;ⅰ、ⅱ中铜粉减少的原因均为硝酸和铜发生了氧化还原反应,能用相同的离子反应3Cu+8H++2N3Cu2++2NO↑+4H2O解释,B正确;铜离子是氧化产物,加入硫酸铜固体,增大铜离子浓度,不会发生反应,C错误;硝酸根离子在酸性条件下具有强氧化性,可以将铜氧化,故用一定浓度的H2SO4与NaNO3溶液也能使铜粉溶解,D正确。 8.A　[解析] 粗铜(含少量杂质Fe)加稀硫酸、稀硝酸溶解,生成NO并得到含Cu2+、Fe3+的溶液,往溶液中加物质X沉淀Fe3+,过滤,所得滤液经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤得到蓝矾。“溶解”时,若忽略少量的杂质铁,据3Cu+8H++2N3Cu2++2NO↑+4H2O可知,要使H+与N的物质的量比为4∶1(8∶2),则理论上硫酸和硝酸的物质的量之比为3∶2,A正确;气体A为NO,不属于酸性氧化物,B错误;若物质X为氨水,则过量氨水会沉淀Cu2+生成Cu(OH)2进而得到[Cu(NH3)4]2+,使蓝矾产量降低,C错误;“操作Z”为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤,D错误。 9.A　[解析] 生铁用于炼钢和制造各种铸件,是由于生铁具有优良的铸造、切削加工和耐磨性能,题中性质与用途不具有对应关系,A错误;钠钾合金用于核反应堆的传热介质,是由于钠钾合金常温下呈液态、导热性好,B正确;镁锂合金用于制造火箭、导弹、航天器等,是由于镁锂合金具有密度小、硬度和强度大的特点,C正确;镍铬铝铜合金用于制备电路中的精密元件,是由于镍铬铝铜合金具有很高的电阻率,D正确。 10.B　[解析] 黄铜矿(CuFeS2)中Fe的化合价为+2价,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,A错误;工业上常用CO在高温下还原铁矿石炼铁:3CO+Fe2O32Fe+3CO2,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↑,C错误;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↑,D错误。 11.B　[解析] 铝土矿(主要成分为Al2O3,含SiO2和Fe2O3等杂质)加氢氧化钠溶液溶解,Al2O3、SiO2与NaOH溶液反应生成四羟基合铝酸钠和硅酸钠沉淀,过滤出Fe2O3、Na2SiO3,滤液中加碳酸氢钠溶液反应生成氢氧化铝沉淀和碳酸钠,电解碳酸钠溶液,阴极生成氢气和氢氧化钠,阳极生成氧气和碳酸氢钠,氢氧化钠、碳酸氢钠分别循环到“碱溶”和“反应Ⅰ”利用,氢氧化铝灼烧生成氧化铝,电解氧化铝生成金属铝和氧气,铝和氯气反应生成氯化铝,氯化铝和NaH反应生成NaAlH4和氯化钠。在“碱溶”前对铝土矿进行粉碎,可以增大接触面积,提高“碱溶”效率,A正确;“反应Ⅰ”是OH-+HCH2O+C、[Al(OH)4]-+HCAl(OH)3↓+C+H2O,与泡沫灭火器的原理[Al3++3HCAl(OH)3↓+3CO2↑]不相同,B错误;“电解Ⅱ”是电解碳酸钠溶液,阳极的电极反应式为2H2O-4e-+4CO2↑+4HC,C正确;“反应Ⅲ”是氯化铝和NaH反应生成NaAlH4和氯化钠,化学方程式为4NaH+AlCl3NaAlH4+3NaCl,D正确。 12.(1)产生的SO2会污染大气(合理即可) (2)粉碎固体　FeS2、CuS (3)4[CuCl2]-+O2+4H+4Cu2++8Cl-+2H2O　该温度下,硫酸铜的溶解度小于氯化铜 (4)3C+Fe2O32Fe+3CO↑ (5)①SO2+2Fe3++2H2OS+2Fe2++ 4H+ ②12.00% [解析] (1)黄铜矿的主要成分是FeCuS2,与空气在高温下煅烧,反应生成的SO2会污染大气。(2)由反应Ⅱ的离子方程式及滤渣分离后物质可知,反应Ⅰ中FeCuS2与S反应得到FeS2和CuS。(4)工业上炼钢时,为了降低碳含量,可将铁红投入熔融的生铁中,铁红是Fe2O3,在高温下与C反应生成Fe和CO,化学方程式为3C+Fe2O32Fe+3CO↑。(5)①将SO2通入Fe2(SO4)3溶液中,发生氧化还原反应,SO2被氧化为S,Fe3+则被还原为Fe2+,离子方程式为SO2+2Fe3++2H2OS+2Fe2++4H+。②K2Cr2O7标准溶液滴定Fe2+的反应为Cr2+6Fe2++14H+2Cr3++6Fe3++7H2O,据得失电子守恒可得关系式:3SO2~6Fe2+~Cr2,则有n(SO2)=3n(Cr2)=3×0.020 00 mol·L-1×50.00×10-3 L=0.003 000 mol;标准状况下560 mL气体样品的总物质的量为0.025 00 mol,故所得气体中SO2的体积分数为×100%=12.00%。 学科网（北京）股份有限公司 $