2027届高考化学一轮复习系列检测（九）金属材料 金属冶炼

**基本信息** 该专项聚焦金属材料与冶炼，以基础概念辨析和工艺流程分析为主，通过典型例题构建从性质到应用的知识逻辑链，渗透化学观念与科学思维。 **专项设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |金属材料基础|选择题1-2题|概念辨析|性质-分类-用途（如合金与纯金属对比）| |金属冶炼原理|选择题3-5题|原理判断|方法选择-反应规律（电解/还原法适用条件）| |工艺流程综合|选择题6-15题、非选择题16-18题|流程分析与计算|操作-除杂-转化（矿石提取全流程逻辑）|

2027高考一轮复习系列检测（九） 金属材料 金属冶炼 本试卷满分100分，考试时间60分钟。 可能用到的相对原子质量：H-1 C-12 O-16 Na-23 Cl-35.5 S-32 Fe-56 Cu-64 一、选择题：本题共15题，每小题3分，共45分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求。 1．下列与金属材料有关的说法中，正确的是 A．常温下所有的金属都是固体 B．钢是纯净物，生铁是混合物 C．不锈钢属于金属材料 D．银的导电性好，大多数电线都是用银作材料 2．金属材料对于促进生产发展、改善人类生活发挥了巨大作用，金属材料包括纯金属和它们的合金。下列关于纯金属和它们的合金的描述正确的是 A．铁的化学性质较活泼，在自然界中只能以化合态存在 B．常见合金的硬度比其成分金属的大，是因为合金中原子的排列比纯金属中更规整 C．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材料 D．不锈钢是最常见的一种合金钢，它的合金元素主要是铅(Pd)和锡(Sn) 3．下列制备金属单质的方法正确的是 A．在高温条件下，用H2还原MgO制备单质Mg B．在通电条件下，电解饱和食盐水制备单质Na C．在通电条件下，电解熔融CaCl2制备单质Ca D．在通电条件下，电解熔融AlCl3制备单质Al 4．下列化学方程式能体现对应金属的常见冶炼原理的是 A． B． C． D． 5．已知金属钾的制备反应方程式为。下列说法中错误的是 A．该反应为置换反应 B．钠块受热先熔化成光亮的小球 C．该反应需要隔绝空气 D．特殊条件下金属活动性： 6．在给定条件下，下列物质转化关系错误的是 A．制备晶体硅： B．海水提镁：海水溶液 C．提取铝：铝土矿溶液铝 D．纯碱工业：饱和溶液 7．铝元素是地壳中含量最多的金属元素(约占地壳总量的7.73%)，主要以铝土矿形式存在(主要成分是)，要从铝土矿中提取铝，首先要获得纯度较高的氧化铝。主要的工艺流程如图所示，下列说法正确的是 A．操作a是过滤，操作b是蒸发 B．操作c一般在蒸发皿中进行 C．纯铝的硬度和强度较大，适合制造机器零件 D．得到溶液X的离子方程式为： 8．用铬铁矿(主要成分是、，还含有少量、等)为原料生产重铬酸钾()的一种绿色环保工艺流程如图。下列方程式与流程不对应的是 A．焙烧时发生的反应有 B．中和时的主要方程式 C．酸化过程时常调为约4.5，因为 D．“转化”过程中： 9．某兴趣小组用钛铁矿(主要成分为，含少量、等杂质)制备光催化剂的流程如下图所示。 下列说法错误的是 A．滤渣的主要成分为 B．加入铁粉的作用是还原 C．“操作②”为蒸发结晶 D．转化为的离子方程式为： 10．五氧化二钒()是广泛用于冶金、化工等行业的催化剂。以某钒矿石(其中钒以存在，还有少量、)为原料制备的工艺流程如下图。下列说法错误的是 已知：萃取反应 A．“萃取”时，与萃取剂()结合进入有机相，与、等分离 B．“反萃取”时，用硫酸溶液将钒从有机相转移到水相，实现富集 C．“氧化沉钒”时，主要反应的化学方程式： D．“脱氨”时，中的被氧化为而除去 11．用某废旧锂离子电池中钴酸锂()粗品制备纯品，实现资源的循环利用，主要工艺流程如下。 已知：①氯化胆碱是一种铵盐，“微波共熔”时提供；草酸化学式为H2C2O4，具有还原性； ②在溶液中常以(蓝色)和(粉红色)形式存在； ③25℃时，认为沉淀完全。 下列说法错误的是 A．“微波共熔”后获得含Li、Co的化合物为Li[CoCl4] B．“水浸”溶液颜色发生变化，离子方程式为 C．25℃当“沉钴”反应恰好完成时，溶液pH约为9.1 D．“高温烧结”的化学方程式为 12．以镍镉矿（主要成分为NiS、CdO，含、CuO、PbO、等杂质）为原料回收部分金属单质的工艺流程如图所示： 已知：①电极电位越高，金属阳离子氧化性越强； ②25℃，部分电对的电极电位表 电对 电极电位/V 下列说法错误的是 A．“酸浸”时，温度越高酸浸效果越好 B．“滤渣Ⅰ”的成分主要为、S和 C．可以加入或NiO调节溶液pH，“净化”时加入的Y物质最好为Ni D．流程中的和CO等均可循环利用 13．由软锰矿(主要成分，及少量CaO)制备的工艺流程如下： 已知：①“沉锰”所得在空气中“焙烧”时转化为、Mn2O3、MnO的混合物且酸性条件下Mn2O3易发生歧化反应；②CaF2、MgF2难溶于水。下列说法正确的是 A．“浸取”时利用了MnO2的氧化性且反应中氧化产物与还原产物的物质的量之比为1∶2 B．“除杂”后的溶液中主要存在的离子有、、、F-、 C．“沉锰”时反应的离子方程式为Mn2++2HCO3-=Mn(OH)2↓+2CO2↑ D．“酸浸”时每反应1molMn2O3转移电子数为NA 14．醋酸亚铬为砖红色晶体，难溶于冷水，易溶于酸，在气体分析中用作氧气吸收剂。一股制备方法是先在封闭体系中利用金属锌作还原剂，将三价铬还原为二价铬：二价铬再与醋酸钠溶液作用即可制得醋酸亚铬。某同学将过量锌粒和固体置于c中，加入少量蒸馏水，按下图连接好装置，下列说法错误的是 A．实验中所用蒸馏水均需经煮沸后迅速冷却 B．实验开始时，应先打开K1、K-3，再打开K2 C．d装置中析出砖红色沉淀后，应用冰水冷却后再过滤 D．该同学的制备方法并不能保证得到纯净的醋酸亚铬 15．学习小组为探究Co(II)、Co(III)的相关性质，室温下进行如下实验。 实验ⅰ 实验ⅱ 实验ⅲ 粉红色溶液，无明显变化 溶液变红，伴有气泡产生 溶液变为墨绿色，伴有气泡产生 资料： 溶液颜色 粉红色 蓝色 红色 墨绿色 下列说法正确的是 A．实验ii反应后的溶液中： B．实验ii反应后的溶液中比反应前减小 C．以上实验说明可催化的分解 D．向实验iii所得墨绿色溶液中加入过量浓盐酸可能会生成 二、非选择题：本题共3小题，共55分 16．（共15分）金属钛用途广泛。从海水中提取Mg和，并联合用金红石(主要成分)冶炼金属钛，其主要工艺流程如下。 回答下列问题： (1)试剂①通常选石灰乳而不用NaOH的原因是_______________________________________。 (2)沉淀中混有少量，可选用试剂___________(填序号)除去。 a．NaOH溶液     b．溶液     c．溶液 (3)由溶液制备的具体步骤为_______________、过滤、洗涤、干燥。 (4)反应①除生成外还生成一种可燃性气体，该反应的化学方程式为__________________________。 (5)不同温度下，反应②中钛提取率随时间变化曲线如图，综合考虑成本和效益选择最适宜的温度和时间为____、_____min。 17．（共21分）以钴矿［主要成分为、、，另含少量及含砷化合物］制备锂电池正极原料，生产流程如图所示。 已知：①铜萃取原理为：，有机溶剂密度比水小； ②沉钴所得固体为； ③也称钴酸亚钴，化学式也可为。 (1)中钴离子的电子排布式为：_______。 (2)“酸浸”液中钴以形式存在，则“酸浸”液中的金属阳离子还有_______。适当升高温度可加快酸浸速率，但温度过高时钴的浸出率明显降低，其可能的原因是_______________________________。 (3)实验室用分液漏斗模拟萃取除铜，加入萃取剂后充分振荡静置后，分离出含铜有机溶剂的具体实验操作为：___________________________。 (4)“除铁”过程中，溶液中的及部分转化为沉淀，写出该反应的离子方程式：_______。 (5)“焙烧”过程中，若氧气不足会产生CO而污染空气，其原因为___________________（用方程式表示）。 (6)的一种晶胞结构属于立方晶胞，晶胞中分别占据形成的两种不同空隙（均未占满），两个中有一个占据如图所示的位置，请在图中用“△”符号标出另一个的位置_______。 18．（共19分）工业上利用红土钒矿(主要成分是价钒、，少量)制备铁红、的工艺流程如下所示： 已知：焙烧后的产物是；难溶于水，加热下易分解为。 回答以下问题： (1)V原子的外围电子排布式为_________；“焙烧”时转化为的化学方程式为___________________________。 (2)①“水浸”之后滤渣的主要成分是_________，焙烧时失重比[失重比]与温度的关系如图1所示，根据数据可知_________(填整数)。 ②继续焙烧可制得，该过程中氧化剂与还原剂物质的量之比为_________。 (3)①“沉铝”过程试剂X可选用_________(填标号)。 A．稀盐酸       B．NaOH      C．      D． ②“沉钒”时需加入过量，其目的是___________________________。 (4)可溶于强酸、强碱；价V存在形态与pH关系如图2所示。现将溶于500 mL NaOH溶液中，经测得室温下，溶液中，则此时价V主要存在形态的结构式为__________________(已知其具有对称结构)。 参考答案 1.C 2.C 3.C 4.A 5.D 6.B 7.D 8.B 9.C 10.D 11.A 12.A 13.D 14.B 15.D 16.（共15分） (1)石灰乳原料丰富，成本低（3分） (2)c（3分） (3)蒸发浓缩、冷却结晶（3分） (4)TiO2+2C+2Cl2TiCl4+2CO（3分） (5) 1000 30 (28min～32min均合理)（3分） 17.（共21分） (1)[Ar]3d6（3分） (2)Cu2+、Fe2+ （3分） 温度过高，SO2在水中的溶解度降低（3分） (3)先打开分液漏斗上口玻璃塞，再打开活塞从下口放出下层水相，待两相界面到达活塞处时关闭活塞，再将上层含铜有机相从上口倒出（3分） (4)（3分） (5)（3分） (6)（3分） 18.（共19分） (1) 3d34s2 （2分） （3分） (2)Fe2O3 （2分） 4 （2分） 1：2（3分） (3) C （2分） 有助于VO3-沉淀更完全（2分） (4)（3分） 详解答案 1.【答案】C 【详解】A．常温下金属汞为液态，因此并非所有金属常温下都是固体，A错误； B．钢和生铁均为铁碳合金，都属于混合物，B错误； C．金属材料包括纯金属和合金，不锈钢是铁的合金，属于金属材料，C正确； D．银的导电性虽好，但价格昂贵成本高，大多数电线选用导电性较好、成本更低的铜或铝制作，D错误； 故选C。 2.【答案】C 【详解】A．自然界中，有的陨石中含有铁单质，则铁在自然界中能以单质和化合态存在，A错误； B．合金硬度更大是因为原子排列比纯金属不规整，层间相对滑动难度更大，合金硬度与原子排列有关，B错误； C．某些合金能够大量吸收氢气，并与H2结合成金属氢化物的材料，这类金属材料属于储氢合金，C正确； D．不锈钢是最常见的合金钢，其主要合金元素为铬(Cr)和镍(Ni)，D错误； 故选C。 3.【答案】C 【详解】A．工业上采用电解熔融MgCl2制备单质Mg，A错误； B．电解饱和食盐水无法得到单质Na，制备Na需电解熔融NaCl，B错误； C．Ca为活泼金属，可通过电解熔融CaCl2的方法制备单质Ca，C正确； D．AlCl3是共价化合物，熔融状态下不导电，无法通过电解其熔融物得到Al，工业上用电解熔融Al2O3制备单质Al，D错误； 故选C。 4.【答案】A 【详解】A．反应符合实际冶炼原理，A正确； B．正确的方程式为，B错误； C．正确的方程式为，C错误； D．正确的方程式为，D错误； 故答案为A。 5.【答案】D 【详解】A．该反应是单质Na与化合物KCl反应生成新单质K和新化合物NaCl，符合置换反应的定义，A不符合题意； B．钠的熔点约为97.8℃，远低于反应温度801℃，因此钠块受热会先熔化成光亮的小球，B不符合题意； C．Na、K均为活泼金属，加热条件下易与空气中的O2、水蒸气等反应，因此反应需要隔绝空气，C不符合题意； D．金属活动性顺序中K的活动性强于Na，该反应能发生是因为K的沸点低于Na，反应温度下K变为气态逸出拉动反应正向进行，D符合题意； 故选D。 6.【答案】B 【详解】A．转化关系正确，A不符合题意； B．海水提镁的流程存在两处错误：一是工业上为降低成本，应加入石灰乳Ca(OH)2沉淀Mg2+，而非成本高昂的NaOH；二是MgCl2溶液直接加热蒸发时，Mg2+水解生成Mg(OH)2，无法得到无水MgCl2固体，需在HCl气流中加热才能获得，B符合题意； C．转化关系正确，C不符合题意； D．转化关系正确，D不符合题意； 故选B。 7.【答案】D 【详解】A．操作a是铝土矿与NaOH溶液反应后，分离得到溶液X含有[Al(OH)4]-和不溶性残渣，因此操作a是过滤。操作b是向溶液X中通入过量CO2，生成Al(OH)3沉淀，分离沉淀和溶液也需要过滤，而非蒸发，A错误； B．操作c是将Al(OH)3加热分解为Al2O3，该操作需要在坩埚中进行，而蒸发皿用于蒸发溶液，B错误； C．纯铝的硬度和强度较低，不适合直接制造机器零件，通常使用铝合金，C错误； D．溶液X是铝土矿中的Al2O3与NaOH溶液反应生成的含有[Al(OH)4]-的溶液，其反应的离子方程式为Al2O3+2OH-+3H2O=2[Al(OH)4]- ，D正确； 故答案选D。 8.【答案】B 【详解】A．方程式得失电子、原子均守恒，符合反应事实，A正确； B．中和时pH为7~8，正确方程式为，B错误； C．符合反应事实，C正确； D．方程式符合转化原理，D正确； 故选B。 9.【答案】C 【详解】A．钛铁矿中的SiO2不与浓硫酸反应，是滤渣主要成分，A正确； B．加入铁粉可将Fe3+还原为Fe2+，B正确； C．绿矾为含结晶水的亚铁盐，蒸发结晶会导致结晶水失去、Fe2+被氧化，操作②应为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤，C错误； D．TiO2+加热发生水解反应生成H2TiO3沉淀，给出的离子方程式满足原子守恒、电荷守恒，D正确； 故选C。 10.【答案】D 【详解】A．正确； B．B正确； C．符合氧化沉钒的反应事实，C正确； D．脱氨时NH4VO3发生分解反应生成V2O5、NH3和H2O，无元素化合价变化，NH4+未被氧化，D错误； 故选 D。 11.【答案】A 【详解】A．含Li、Co的化合物应为Li2[CoCl4]，A错误； B．水浸时水浓度增大，平衡正向移动，溶液颜色变化，该方程式原子、电荷均守恒，B正确； C．沉淀完全时，根据，代入数据得： ，，，则，C正确； D．碳酸锂和Co3O4高温烧结（通入空气氧化）得到LICoO2产品，化学方程式，D正确； 答案选A。 12.【答案】A 【详解】A．酸浸时，适当升高温度可以加快反应速率，提高浸出率，但温度过高时，空气中O2溶解度降低，不利于氧化NiS，同时会增大能耗，因此不是温度越高酸浸效果越好，A错误； B．由分析可知，滤渣Ⅰ的成分为SiO2、S、PbSO4，B正确； C．调节pH是为了除去Fe3+，为不引入新杂质，可选用NiCO3或NiO，它们能与H+反应，使Fe3+水解沉淀完全，“除杂”是为了除去Cu2+，根据电极电位可知，金属还原性Ni>Cu，加入Ni可以将Cu2+置换出来且不引入新杂质，故Y最好为Ni，C正确； D．电解过程中，阳极生成H+，电解液中得到H2SO4，可循环回酸浸步骤使用，Ni(CO)4加热分解生成Ni和CO，CO可循环回气化步骤使用，因此H2SO4和CO均可循环利用，D正确； 答案选A。 13.【答案】D 【详解】A．"浸取"时MnO2作氧化剂，将SO32-氧化为SO42-，自身被还原为Mn2+，反应方程式为MnO2+SO32-+2H+=Mn2++SO42-+H2O，氧化产物与还原产物物质的量之比为1∶1，A错误； B．加入NaF的目的是除去Mg2+、Ca2+，所以第一次“除杂”后的溶液中主要存在的阳离子有Na+、H+、Mn2+，B错误； C．加入NH4HCO3沉锰得到MnCO3沉淀，离子方程式为Mn2++2HCO3-=MnCO3↓+CO2↑+H2O，C错误； D．“酸浸”时反应为Mn2O3+H2SO4=MnSO4+MnO2+H2O，1molMn2O3反应转移1mole-，数目为NA，D正确； 故选D。 14.【答案】B 【详解】A．醋酸亚铬在气体分析中用作氧气吸收剂，说明其容易和氧气反应，故实验中所用蒸馏水均需经煮沸后迅速冷却以排除溶解的氧气，A正确； B．锌和盐酸反应产生氢气，关闭K3打开K1和K2，在c中产生H2，H2会使c中气体进入b，将空气排出装置，防止二价铬再被氧化；打开K3，关闭K1和K2，H2使c中压强增大，将c中液体压入d中，与d中的醋酸钠溶液反应生成醋酸亚铬，B错误； C．根据醋酸亚铬的性质，其难溶于冷水，所以可以将得到的溶液冷却，降低醋酸亚铬的溶解度，使醋酸亚铬以沉淀的形式析出，然后过滤、洗涤将其分离出来，C正确； D．由题中信息可知，醋酸亚铬易被O2氧化，装置d暴露在空气中，是一个敞开体系，可能使醋酸亚铬与空气接触生成杂质，D正确； 故选B。 15.【答案】D 【详解】A．实验ii中溶液变红说明生成[Co(CO3)2]2-，Co2+与HCO3-反应生成配合物时释放H+，H+与HCO3-反应生成CO2逸出。由于CO2逸出，溶液中含碳物种总量减少，而Cs+未损失，故物料守恒式中c(Cs+)应大于右侧含碳物种总和，A错误； B．实验ii中Co2+与CO32-形成配合物，促使电离平衡正移，溶液中c(H+)增大,由可知c(H+)增大则该比值增大，B错误； C．实验iii中墨绿色为[Co(CO3)3]3-，气泡为H2O2被分解生成的O2，但无法确定[Co(CO3)3]3-是催化剂，C错误； D．实验iii中[Co(CO3)3]3-含Co3+，Co3+具有强氧化性，加入过量浓盐酸时，Cl-可被Co3+氧化生成Cl2，D正确; 故选D。 16.【详解】 （1）试剂①通常选石灰乳而不用NaOH的原因是石灰乳便宜易得，原料丰富。 （2） Mg(OH)2比Ca(OH)2难溶，在溶液中反应总是向着更难溶的方向进行，因此可以发生反应：MgCl2+ Ca(OH)2=CaCl2+ Mg(OH)2↓，接着可以通过沉淀得到Mg(OH)2，再用水洗而除去，因此用MgCl2溶液；故答案为c。 （3） 由MgCl2溶液制备MgCl26H2O的具体步骤为：蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥。 （4）根据反应①可以确定反应物为TiO2、焦炭、氯气，生成的可燃性气体为CO，因此该反应的化学方程式为：TiO2+2C+2Cl2TiCl4+2CO。 （5）由题图可知，不同温度下，1000℃是最合适的，1500℃的成本过高，保证效益的前提下在28～32 min的范围内钛的提取率高，综合考虑成本和效益选择最适宜的温度和时间为1000℃，28～32 min范围内。 17.【详解】 （1）羟基氧化钴中氧元素为−2价、氢元素为+1价，故钴元素为+3价。钴原子失去3个电子后，三价钴离子的电子排布式为[Ar]3d6； （2）酸浸时，铜矿物溶解形成二价铜离子，铁的氧化物经酸浸和还原形成二价铁离子，因此除二价钴离子外还含Cu2+、Fe2+。温度过高会使二氧化硫在水中的溶解度降低，参与还原浸出的二氧化硫减少，钴的浸出率随之降低； （3）有机溶剂密度小于水，静置分层后含铜有机相在上层、水相在下层。先打开分液漏斗上口玻璃塞，再打开活塞从下口放出下层水相；待两相界面到达活塞处时关闭活塞，再将上层含铜有机相从上口倒出； （4）亚砷酸根中的砷由+3价升高到+5价，每个砷原子失去2个电子；二价铁离子生成砷酸铁沉淀时转化为三价铁离子，每个铁离子失去1个电子；氯酸根中的氯由+5价降低到−1价，每个氯原子得到6个电子。按得失电子守恒及原子、电荷守恒配平，离子方程式为； （5）氧气不足时，草酸钴中的碳不能全部氧化为二氧化碳，会同时生成一氧化碳，反应的化学方程式为； （6）氧离子形成面心立方排列，可形成四面体空隙和八面体空隙。图中黑球占据八面体空隙，另一个三价钴离子应占据四面体空隙。在O2-围成的四面体空隙中标出△，结果如下： 18.【详解】 （1）V位于第VB族，外围电子排布式为 3d34s2 ；焙烧时化学方程式为； （2）①根据流程分析可知水浸后滤渣是Fe2O3；的摩尔质量为，若为1 mol，则失重约为，即为，因此； ②继续焙烧生成氧化铁的方程式为，从+2价上升到+3价，故为还原剂；S从+6价下降到二氧化硫的+4价，故2个中只有一个做氧化剂，该过程中氧化剂与还原剂物质的量之比为1：2； （3）①沉铝试剂X应该不与反应，但能与反应，因此只能选择，即选C； ②难溶于水，加入过量有助于VO3-沉淀更完全； （4）若室温下，则，此时V主要以形态存在，依据V为+5价且该离子为对称结构可知，其结构式为。 学科网（北京）股份有限公司 $