内容正文:
(五)金属综合题(针对第12题)
1.金属材料在生产、生活中有广泛的用途,人类的进步和发展离不开金属材料的生产和运用。
I.金属的冶炼
(1)《天工开物》中描述了“古法炼锡”的工艺:将木炭和锡砂(主要成分为SO,)相间逐层投入锡炉,高
温熔炼冶锡,同时会产生C0,该反应的化学方程式为
生活中的
常见金属铁、铜、铝,在历史中被大规模冶炼出来的先后顺序是
(2)工业上用铝土矿(含有AL,0,、Si0,不考虑其他杂质)制取金属铝的基本流程如图1所示,滤液1中
溶质的主要成分为
(填化学式),将得到的氢氧化铝沉淀烘干,在200℃以上的环境
中加热灼烧可以得到氧化铝,反应的化学方程式为
稀硫酸
滤渣1(Si0,)
1000
铝土矿
800H
操作I
滤液2
滤液1
600
操作Ⅱ
A1(OH),沉淀
400
·-Al-10%Sn合金
氨水
200
·-Al-15%Sn合金
A1单质通电
1,0烘千
·Al-20%Sn合
金
城
戡
灼烧
0
4
81216
20t/min
图1
图2
Ⅱ.金属的性质
(3)生活中常用铁锅炒菜,这是利用了铁的
性。
(4)研究人员取等质量、颗粒大小相同、不同锡含量的锡铝合金,加入25℃50mL的蒸馏水中,合金中
的铝与热水反应产生氢氧化铝和氢气,氢气浓度与时间关系曲线如图2所示。
①铝和热水反应时易形成致密的氧化膜阻碍反应,加入锡制成锡铝合金后能破坏氧化膜。据图分析,
在相同实验条件下,0~8min内,锡含量与产生氢气的速率关系为
②实验结束时,氢气产量最高的是Al-10%S合金,推测可能的原因是
Ⅲ.金属资源的保护
(5)电子设备中常含有铝、锡、金等金属,废旧电子设备回收的意义在于
2.中国古今对金属的冶炼和铸造做出巨大的贡献。
(1)《周礼·考工记》中记载了铸造各类青铜器的配方和特性。
①青铜经锻打、碾压可做成不同厚度的青铜片,说明青铜具有良好的
②铜和青铜的相关性质见下表,推断铜冶炼过程中熔入锡的作用有
铜
青铜(含25%的锡)》
熔点
1085℃
800℃
硬度
3.0
5~6.6
(2)中国宝武首套百万吨级氢基竖炉点火投产。氢冶金以氢气为燃料和还原剂,工艺流程如图1所示。
①炼铁炉中鼓入H,与加入精铁矿逆流而行的目的是
写出高温下H,还原e,0,的化学方程式
②与传统的C0还原Fe,0,相比,氢冶金技术的优点是
③氢冶金技术还没有推广的原因是
(写一条)。
精铁矿(Fe0,)
H,O
↑去除率/%
废钢
铁
人Cu24
一炼钢炉
80H
H
→了
40
Zn
海绵状铁
倾倒至模具
钢
冷却
4
6 pH
图1
图2
(3)现代湿法炼铜常产生酸性废水,含有的CuSO4、ZSO,可用铁炭混合物(铁粉和活性炭的混合物)除
去,其他条件不变,废水pH对Cu+、Zn2+去除率的影响如图2所示。
①H<3时,铁炭混合物表面有大量气泡产生,该气体为
(写化学式)。
②相同pH条件下,Cu+的去除率远高于Zn2+的原因可能是
0
3.五氧化二钒(V,0,)广泛应用于能源、冶金等领域。常用含钒矿(主要成分是FV,04,还有含钾、钠、硫
等元素的少量杂质)为原料制备五氧化二钒,工艺流程如下:
复合
含矿添加剂Na,C0,
H,O
NH
NH,H,O
↑↑
粉碎一预制一焙烧一溶钒一沉钒一除杂一(NH)V,0。一煅烧一V,0,
尾渣
(1)“粉碎”的目的是
0
(2)含钒矿预制时加人复合添加剂对钒浸出率的影响如图
100
☐Na,C0,/Ca0
KCO/Ca0
所示,其中最佳复合添加剂为
最佳添
80
Na.CO/K.CO
加比例为
为
60
(3)“焙烧”发生反应的化学方程式如下:
40
800-1000℃
4FeV,04+8Na,C03+302
8Na2V03+2Fe03
0
+8C02
04
则“溶钒”后的“尾渣”主要成分是
5:5
6:47:38:29:110:1
(4)“除杂”是为了除去含钾、钠、硫等元素的物质,具体操作:加水,升高温度至90℃、
蒸发浓缩
过滤、洗涤、烘干,得到(NH4)2VO6
22
160
0150
20
旦140
18
女130
14
×120
感
12
110
10H
R100
90
※
6
80
30405060708090
430405060708090
州
溶解温度/℃
溶解温度/℃
(5)写出(NH4)2V,06在550~650℃下“煅烧”分解的化学方程式
(6)以上工艺流程中,可循环利用的物质是
4.人类社会的文明进步与金属材料的发展密切相关。
(1)2025年央视春晚吉祥物“巳升升”头部轮廓与脸颊上的螺旋形状来源于唐代地宫出土的银质鎏金
如意,如意表层的金在历经千年后依然金光闪耀的原因是
。“巳升升”身
上由景泰蓝工艺刻画背部缠枝纹,景泰蓝制作工艺能将28g金拉成65km长的金丝,说明金具有良好
的
性。
(2)黄铜(锌和铜的合金)在中国古代应用非常广泛。古人用炉甘石(主要含ZC03)、赤铜矿(主要含
C山,0)和木炭制备黄铜,其生产工艺流程如图所示。
二氧化碳
木炭赤铜矿
00
炉甘石
氧化锌
粉碎机
+黄铜
煅烧炉1
煅烧炉2
①“煅烧炉2”在高温下发生了多个置换反应,写出其中一个反应的化学方程式
②黄铜外观与金相似度很高,请设计一个实验方案鉴别黄铜与金
(3)位于贵州省的“中国天眼”一
-FAST是目前世界上最大口径、最灵敏的射电望远镜。
①FAST的反射镜面为铝合金材质。铝不易腐蚀,主要原因是
(写化学方程式)。
②某化学兴趣小组进行如下实验探究FAST的角钢架中铁、铜、锰(M)的活动性关系。
【实验设计】
5mL10%
5mL10%
的硫酸
的硫酸
硫酸亚
蜀大小衫園铁片
铁溶液
硫酸铜溶液
铜片状相同
围锰片
为
乙
丙
人
【作出猜想】猜想l:Mn>Fe>Cu
猜想2:Fe>Cu>Mn
猜想3:Fe>Mn>Cu
a.请写出实验乙中发生反应的化学方程式
b.实验过程中发现只有实验甲无明显现象,由此可得出猜想
正确。
c.通过实验现象及分析发现,不需要进行实验
就能得出结论。
5.早在数千年前中华文明就开始了对金属的冶炼和使用,后母戊鼎、四羊方尊、编钟等都是我国古代劳动
人民留下来的瑰宝。
I.欣赏青铜器
(1)青铜是一种铜合金,刚刚俦造完成的青铜器是金色,但因时间流逝产生锈蚀后变为青绿色,被称为
青铜。
①对比分析图1,从微观角度解释青铜与纯铜性质存在差异的原因
120
100
80
0铜原子
60
888
⑧锡原子
40
○铅原子
20
04
纯铜内的原子排列青铜内的原子排列
01.511.982.52Cu/%
图1
图2铝合金硬度与其中Cu含量关系图
②合金中元素的配比不同会导致性能有差异。根据实际需求,罐盖硬度应大于罐体硬度。结合图2分
析,生产易拉罐时,罐盖中铜元素的含量应
(填“大于”“小于”或“等于”)罐体中铜元素的
含量。
Ⅱ.铜的冶炼
(2)铜是人类较早使用的金属,这是由于常温下铜的化学性质较为稳定,同学们通过图3所示实验验证
铁、银、铜的金属活动性顺序。试管D中X和Y的分别是
。
由实验可知,三种金
属的活动性顺序为
稀硫酸
稀硫酸
gNO,溶液
铁
铜
铁
图3
(3)《梦溪笔谈》中记载“熬胆矾铁釜,久之亦化为铜”,叙述的是硫酸铜溶液与铁生成铜的反应,该反应
的化学方程式为
(4)古代火法炼铜是将铜矿石置于炼铜炉中,经煤炭高温煅烧、冷却得到金属铜的冶炼方法。有同学
认为湿法炼铜更为环保,他的理由是
Ⅱ.铜制品的保护
常见的铜锈主要成分是Cu,(0H),CO,此外,铜制品由于土壤或水体环境中C1的作用,也会产生
Cu,(OH),Cl,考古学家将以上两种铜锈分为无害锈和有害锈,结构如图4所示。
致密的
疏松的
Cu,(OH),C0,潮湿空气
Cu2(0H),C1
潮湿空气
图4
(5)由图4可知,属于有害锈的是
,无害锈对铜器起到保护作用的原因是
(6)化学小组同学查阅资料得知:2Cu,(0H)3Cl+3H,S04一3CuS0,+X+6H,0、Cu2(0H),C03+
2H,S0,=2CuS04+3H,0+C02↑。
①X的化学式为
②同学们取来30g铜锈样品,向其中加入足量稀硫酸,测得反应后体系质量减少4.4g,则该铜锈样品中
Cu2(0H)2C03的质量分数为(4)每毫升酒精中会溶解二氧化碳的体积为3.6mL饱
和NaHC0,溶液(5)①C02+2NaOH一Na,C0,+H,0
②HCI(合理即可)
6.(1)分液漏斗(2)2KMn0,△K,Mn0,+M0,+0,↑
B(3)a(4)不属于(5)无需液化,操作方便(合理即
可)(6)C0,+4H,催化剂
△
2H20+CH,水
7.(1)锥形瓶(2)①②⑦⑧(或①③④⑤⑥⑨等合理即
22H,0+0,↑(或2KMn0,△
n
可)2H,02=
K,MnO,+Mn0,+0,↑)(3)①c②使氧气充分与水接
触,从而更好地达到过滤杂质、观察气泡生成速率以及对
氧气进行加湿等目的
(4)①
②打开气量调节阀,稀盐酸与石灰石反
应生成二氧化碳:关闭气量调节阀,A瓶内压强增大,稀
盐酸被压回到长颈漏斗中,与石灰石分离,反应停止
③62.5
(四)溶液综合题
1.(1)为航天员提供食物(或氧气和水)(2)2H,0通电
2H,↑+0,↑(3)①降低②0.493③D(4)蒸馏
2.(1)①活性炭②+1(2)①5②量筒<
+溶液中溶质的质量分数/9%
35
30
26.5
25
③
20
15H
024681021416
11.2
NaCl固体质量/g
3.(1)24(2)②④⑤③①(3)量取水时,仰视读数(合理
即可)(4)150(5)26.5%(6)蒸发结晶
4.(1)混合物(2)溶解度随温度降低而减小(3)不饱和
相等(4)樟脑在混合溶剂中的溶解度变小而析出加
速溶解,使溶液受热均匀(5)防止酒精挥发、水分蒸发,
保证天气瓶成分稳定,使判断准确
5.(1)吸附(2)①搅拌不饱和②溶液过稀,溶液碱性
减弱,不能有效除去果蔬上残留的酸性有害物质
(3)①NaCl>Na,C03>NaHC03②40℃时Na,C03的溶解
度最大,此温度下过滤能避免Na,CO3结晶析出
6.(1)烧杯、玻璃棒、量筒、胶头滴管搅拌(或用热水溶解)
(2)①氯化钙的溶解度随温度升高而增大(或氯化钠的溶
解度随温度升高略有增大,但变化不大等,合理即可)
②3.6g(3)①其他条件相同时,在实验研究的NaC1溶
液浓度范围内,NaCl溶液的浓度越大,融冰效率越高
②0
7.(1)2H,0画电2H,↑+0,↑分解反应
(2)B
14
(3)①75升高温度(合理即可)②冷却结晶硝酸钾
的溶解度受温度变化影响较大,而氯化钠的溶解度受温
度变化影响不大③a=b>c
8.(1)Li,C03+Ca(0H)2==CaC03↓+2Li0H复分解
反应(2)过滤(3)分别取L0母液于试管1和试管
2中,向试管1中滴加氯化钙溶液,若有白色沉淀产生,证
明母液中含有杂质Li,C0,①:向试管2中加入碳酸锂溶
液,若有白色沉淀产生,证明母液中含有杂质Ca(0H)2
②:若两试管中均无明显现象,则证明母液中不含杂质
Li,C03和Ca(0H),③(①、②、③答两点得1分,①②③三
点都答给2分)(4)①20℃时,100g水中最多能溶解
12.8 g LiOH②LiOH的溶解度随温度的升高而增大,
Ca(OH),的溶解度随温度的升高而减小,降温时LOH结
晶析出而Ca(OH),不会析出③除去氢氧化锂固体表
面的杂质,减少氢氧化锂的损耗
(五)金属综合题
1.(1)Sn0,+2C商温sn+200↑Cu,Fe.A1
(2)AL,(S0,)2A1(0H),△AL,0,+3H,0↑
(3)导热(4)①其他条件相同时,合金中Sn含量越高,
产生H,速率越大②等质量的合金中,Sn含量越低,Al
含量就越高,产生H,质量越大(5)节约金属资源,减少
环境污染(合理即可)
2.(1)①延展性②降低熔点提高硬度(2)①增大反应
物的接触面积,使反应更快更充分3H,+Pc,0,商温2F
+3H,0②反应产物是水,对环境无污染③氢气的制
取成本高等(合理即可)(3)①H,②锌的活动性更
强,铁能置换出铜却不能置换出锌
3.(1)增大反应物的接触面积,使反应更充分
(2)Na,C03/K,C031:1(或5:5)
(3)Fe,0,(4)趁热过滤冷却结晶(5)(NH,),V,06
50-650℃3V,0,+2NH,↑+H,0↑(6)NH,和H.0
4.(1)金的化学性质很稳定延展(2)①C+2Z0高温
2Zn+C0,↑(或C+2Cu,0高温40u+C0.↑)②分别取
少量样品于两支试管中,加人适量的稀盐酸(或稀硫酸),
若有气泡产生,则为黄铜:若无明显现象,则为金(合理即
可)(3)①4A1+30,=2A1,03②a.Fe+H,S04
FeS0,+H,↑b.1c.丁
5.(1)①原子的排列方式不同,物质的原子构成种类不同
②大于(2)铜、硝酸银溶液(或银、硝酸铜溶液)F>
Cu>Ag (3)Fe+CuSO,=FeSO,+Cu
(4)火法炼铜通常需要高温条件,煤炭燃烧会使S0,等有
害气体排放到空气中,而湿法炼铜没有有害气体的排放
(5)Cu,(OH),ClCu,(OH),CO,是无害锈,它在铜表面
能形成一层致密的保护膜,阻碍内部的铜与外界潮湿空
气接触反应生锈,从而起到保护作用
(6)①CuC12②74%