2027届高三一轮复习金属材料及矿物开发利用课件

正确的方向+高效的学习方法=目标成绩 2027届高三一轮复习：金属材料与矿物的利用 知识点回顾： 一、金属的冶炼 1．金属在自然界中的存在 （1）化合态：大多数金属，金属元素都显正价 （2）游离态：金、铂等极少数金属 2．冶炼实质：金属离子金属原子（Mn++ne－＝M） 3．冶炼依据：金属离子的氧化性强弱不同 4．冶炼方法 （1）电解法：冶炼金属活泼性很强的金属（如K、Ca、Na、Mg、Al等） ①2NaCl（熔融）2Na+Cl2↑ ②MgCl2（熔融）Mg+Cl2↑ ③2Al2O3（熔融）4Al+3O2↑ （2）热还原法：用还原剂（C、CO、H2、Al、Na等）还原金属活泼性介于Zn~Cu之间的金属化合物。 ①Fe2O3+3CO2Fe+3CO2 ②2CuO+C2Cu+CO2↑ ③WO3+3H2W+3H2O ④TiCl4+4NaTi+4NaCl ⑤Cr2O3+2Al2Cr+Al2O3 （3）热分解法：用于冶炼不活泼金属Hg、Ag。 ①2HgO2Hg+O2↑ ②2Ag2O4Ag+O2↑ 5．铜的冶炼“两方法” （1）湿法炼铜：Fe+CuSO4＝FeSO4+Cu。 （2）高温炼铜 ①工业上用高温冶炼黄铜矿的方法获得粗铜 2CuFeS2+4O2Cu2S+3SO2+2FeO（炉渣） 2Cu2S+3O22Cu2O+2SO2 2Cu2O+Cu2S6Cu+SO2↑ ②电解精炼铜：用粗铜做阳极，失电子变为Cu2+，用纯铜棒做阴极即可得精铜 （3）铜及其化合物转换关系 二、金属材料和合金的组成 金属材料：包括纯金属和它们的合金。 1．合金：由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．性质：合金具有许多优良的物理、化学或机械性能，在许多方面不同于各成分金属。 (1)硬度：合金的硬度一般大于成分金属。 (2)熔点：合金的熔点多数低于成分金属。 3．合金性能的影响因素：(1)元素的种类；(2)元素含量；(3)生成合金的条件。 三、铁合金 1．合金元素：主要是铁和碳 2．铁合金分类：根据含碳的不同分类 生铁 钢 含碳量 2%～4.3% 0.03%～2% 性能特征 硬度大、抗压、性脆、可铸造成型 有良好的延展性、机械性能好、可以锻轧和铸造 主要应用 制造机座、管道等 制造机械和交通工具等 3．钢的分类 （1）碳素钢 ①低碳钢：韧性、焊接性好，但硬度低，用于制造钢板、钢丝和钢管等 ②中碳钢：硬度高，韧性及加工性好，用于制造钢轨、车轮和建材等 ③高碳钢：硬而脆，热处理后弹性好，用于制造器械、弹簧和刀具等 （2）合金钢（特种钢） ①形成：在碳素钢中适量加入合金元素，使钢的组织机构发生变化 ②性能：强度、硬度大，可塑性、韧性好，耐磨，耐腐蚀等 ③不锈钢：合金元素主要是铬（Cr）和镍（Ni） 四、铝合金和新型合金 1．硬铝 （1）合金元素：Cu、Mg、Si、Mn （2）性能：密度小、强度高，具有较强的抗腐蚀能力 （3）用途：制造飞机和宇宙飞船的理想材料 2．储氢合金 （1）概念：能够大量吸收氢气，并与氢气结合成金属氢化物的材料 （2）实用性要求 ①储氢量大 ②金属氢化物容易形成，稍微加热容易分解 ③室温下吸、放氢速率快 （3）代表物：Ti-Fe合金，La-Ni合金 3．新型合金 钛合金 钛合金强度高、耐蚀性好、耐热性高。主要用于制作飞机发动机压气机部件，其次为火箭、导弹和高速飞机的结构件。 储氢合金 是能大量吸收H2，并与H2结合成金属氢化物的材料。如Ti－Fe合金、La－Ni合金。 形状记忆合金 是通过热弹性与马氏体相变及其逆变而具有形状记忆效应的由两种以上金属元素所构成的材料。形状记忆合金是形状记忆材料中形状记忆性能最好的材料。 耐热合金 是在高温使用环境条件下，具有组织稳定和优良力学、物理、化学性能的合金。包括耐热钢、耐热铝合金、耐热钛合金、高温合金、难熔合金等。耐热合金在高温下具有一定拉伸、蠕变、疲劳性能、物理、化学性能和工艺性能。 用途广泛的稀土金属 (1)镧系元素(57～71号元素)及钇和钪，共17种元素为稀土元素。 我国拥有丰富的稀土资源，现已查明的世界稀土资源中，80%分布在我国，并且品种齐全。 (2)稀土金属有着广泛的用途，它既可以单独使用，也可用于生产合金。在合金中加入适量稀土金属，能大大改善合金的性能。因而，稀土元素又被称为“冶金工业的维生素”。 (3)稀土金属可用于制造引火合金、永磁材料、超导材料和发光材料等。稀土金属除广泛应用在冶金、石油化工、材料工业、医药及农业领域外，还逐渐深入到许多现代科技领域。 典型例题： 例1．下列关于合金的说法中，正确的是 ( ) A．合金都有熔点，且熔点一定比各成分金属的低 B．在我国使用最早的合金是钢 C．稀土金属可用于生产合金 D．生铁的含碳量为0.03%-2% 例2．下列叙述正确的是 ( ) A．金属被人类开发利用的大致年限之所以有先后，主要取决于金属在地壳中的含量多少 B．海水中含有丰富的碘元素，因此碘被称为“海洋元素” C．高炉炼铁的主要反应原理是碳在高温下直接将氧化铁还原成铁 D．在海水中加入石灰乳可得氢氧化镁沉淀，这是从海水中富集镁的基本方法 例3．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．工业上金属Mg、Cu都是用热还原法制得的 D．加强热，使CuO在高温条件下分解制备单质Cu 例4．某小组探究Cu与HNO3反应，室温下，3 mol·L－1的稀硝酸遇铜片短时间内无明显变化，一段时间后才有少量气泡产生，向溶液中加入适量硝酸铜，无明显现象；浓硝酸遇铜片立即产生气泡，进一步操作如图： 已知：NO2易溶于水，可部分发生反应2NO2＋H2O===HNO2＋HNO3。下列说法不正确的是(　 　) A.铜与浓硝酸反应的离子方程式为3Cu＋8H＋＋2NO3—===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O B.稀硝酸遇铜片产生气体为无色，该气体遇到空气变为红棕色 C.硝酸铜对稀硝酸与铜反应没有起催化作用 D.蓝色溶液B中的NO2或HNO2对稀硝酸与铜的反应起催化作用 例5．材料的合成条件、组成和结构发生变化，其性能也会发生变化，对于促进生产发展、改善人类生活发挥了巨大作用，下列叙述不合理的是 (　 　) 原料 反应条件、组成或结构改变 效果 A 碳素钢 改变合金元素 得到性能不同的特种钢 B 高分子聚合物 增加强亲水基团 产生高吸水性树脂 C 头发 二硫键的断裂与形成 定型成需要的形状 D 苯酚、甲醛 控制反应条件，主要生成2，4，6-三羟甲基苯酚中间体 得到线型结构酚醛树脂 例6．最近，我国研究人员成功制备出高强度、高导电性、高耐热的铝—锆—钪(Al-Zr-Sc)合金材料，为提升我国绿色铝产业深加工能力提供了支撑。下列说法不正确的是( ) A．Al是地壳中含量最多的金属元素 B．基态21Sc的简化电子排布式是[Ar]3d14s2 C．Al-Zr-Sc合金比纯金属具有较高的熔点 D．Al-Zr-Sc合金的导电性与自由电子的运动相关 例7．开发和利用矿物资源有重要的意义。某厂用无机矿物资源生产部分材料，其产品流程示意图如下，下列有关说法不正确的是(　　)      A．制取粗硅时生成的气体产物为CO B．生产铝、铜、高纯硅及玻璃的过程中都涉及氧化还原反应 C．黄铜矿冶炼铜时，产生的SO2可用于生产硫酸，产生的FeO可用作冶炼铁的原料 D．粗硅制高纯硅时，提纯四氯化硅可用多次分馏的方法 例8．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: 下列说法不正确的是(　　) A.煅烧时将菱镁矿粉碎,有利于加快反应速率 B.浸出镁的反应为MgO+2NH4Cl+2NH3↑+H2O C.流程中的氨气可循环使用 D.将反应温度调控在高温条件下进行浸出和沉镁操作,均有利于提高镁元素的转化率 例9．部分含铜物质的分类与相应化合价关系如图所示。下列推断错误的是(　　) A.d的代表物质高铜酸钾(KCuO2)具有强氧化性 B.将c加入浓碱液中可制得e的胶体 C.ea的转化可用于检验葡萄糖 D.存在bceb的转化关系 例10．钼系催化剂主要用于石油炼制和化学工业中。从废催化剂(主要成分为MoS、V2O5和Al2O3)中提取钼酸钠晶体(Na2MoO4·2H2O)。工艺流程如下: 回答下列问题: (1)“焙烧”中各金属元素转化为对应含氧酸钠盐(Mo、V等),写出MoS转化的化学方程式: 　 。  (2)混合气体X含有CO2和SO2,除去SO2,可将混合气体通过盛有　　　　　　　　　　　(填名称)溶液的洗气瓶。  (3)沉铝反应中[Al(OH)4]-转化为沉淀,反应的离子方程式是　 ,  [Al(OH)4]-的空间结构为　　　　形,Al原子采取　　　杂化。  (4)为减少反应中废气对环境的污染问题,用足量的碱性NaClO溶液在加热条件下处理废催化剂也可以制备钼酸钠。请写出制备钼酸钠的离子方程式: 　 。  巩固提升： 1.下列说法不正确的是( ) A.维生素C可作食品的抗氧化剂 B.硫酸亚铁可作污水处理的混凝剂 C.硬铝常用于制造飞机的外壳 D.碳酸钡在医疗上可作“钡餐” 2.《天工开物》中记载：“凡治地生物，用锄、镈之属，熟铁锻成，熔化生铁淋口，入水淬健，即成刚劲。每锹、锄重一斤者，淋生铁三钱为率。少则不坚，多则过刚而折。”下列说法错误的是( ) A.熟铁是含碳的铁合金 B.熟铁的硬度比生铁低 C.生铁质地较硬但是韧性较差 D.生铁的熔点比熟铁的高 3.根据物质的组成和结构的变化可推测其性能变化及用途，下列推测不合理的是( ) 材料 组成和结构变化 性能变化及用途 A 铝 加入Cu,Mg,Mn,Si等 密度大、强度小 B 奶粉 加入碳酸钙、硫酸锌等 儿童营养强化 C 聚乙炔塑料 掺杂I2 增强导电性 D Si3N4 Al取代部分Si,O取代部分N 制作LED发光材料 4.深中通道是集“桥、岛、隧、地下互通”于一体的超级跨海集群工程，使用了多种新材料。下列关于深中通道的说法错误的是( ) A．悬索主缆采用的高强耐久2060MPa钢丝属于合金 B．桥面铺装了耐盐耐高温的环氧沥青，石油分馏可获得沥青 C．隧道沉管之间采用的GINA橡胶止水带属于有机高分子材料 D．在沉管外部加装了铜管用于保护钢壳沉管，利用了牺牲阳极保护法 5.北京冬奥会向全世界展示了“中国智造”。下列说法不正确的是( ) A．奥运火炬“飞扬”的点火段材料为铝合金：铝合金密度小、硬度小、耐腐蚀、熔点高 B．冬奥会场馆中的碲化镉(CdTe)发电玻璃：48号Cd元素位于周期表第五周期第B族 C．“冰墩墩”内充材料使用了芳香烃：煤的干馏和石油的催化重整都可以获得芳香烃 D．冬奥会颁奖礼服内胆添加了石墨烯发热材料：石墨烯与金刚石互为同素异形体 6.向CuSO4溶液中加入H2O2溶液,很快有大量气体逸出,同时放热,一段时间后,蓝色溶液变为红色浑浊(Cu2O),继续加入H2O2溶液,红色浑浊又变为蓝色溶液,这个反应可以反复多次。下列关于上述过程的说法不正确的是(　　) A.Cu2+是H2O2分解反应的催化剂 B.Cu2+将H2O2还原为O2 C.H2O2既表现氧化性又表现还原性 D.发生了反应:Cu2O+H2O2+4H+===2Cu2++3H2O 7.高压氢还原法可直接从溶液中提取金属粉末,以硫化铜精矿(含Zn、Fe元素的杂质)为主要原料制备铜粉的工艺流程如下: 下列有关说法不正确的是(　　) A.浸取液中金属阳离子为Fe2+、Zn2+、Cu2+ B.矿石粉碎、适当提高硫酸浓度和浸取温度、使用高压O2,均有利于提高浸取速率 C.若固体X含有S,则浸取时硫化铜的反应方程式为2CuS+O2+4H+===2Cu2++2S+2H2O D.还原时,提高溶液中H+浓度,不利于Cu的生成 8.许多成语中都蕴含化学原理，下列有关解释不正确的是(　　) 成语 化学原理 A 炉火纯青 通过观察火焰的颜色来判断炉内的温度 B 刀耕火耨 放火烧去野草，用余灰可以肥田，还可以降低土壤碱性 C 百炼成钢 通过多次锻炼，使生铁中碳等杂质降低达到了钢的标准 D 青出于蓝而胜于蓝 蓝色的靛蓝染料发生化学反应生成一种深蓝色的新染料 9.下列关于金属的冶炼方法叙述不正确的是(　 　) 选项 金属 存在形式 冶炼方法 A 金 游离态 金子比沙子密度大，利用水洗法直接分离 B 银 化合态 银的金属性弱，用加热Ag2O的方法冶炼 C 铁 化合态 铝的金属性比铁强，可用铝热法炼铁 D 钠 化合态 钠的金属性强，一般还原剂很难将其还原出来，所以用电解饱和NaCl溶液的方法冶炼 10.软锰矿主要成分是MnO2，还含有少量的CaO、MgO、CuO等杂质。用软锰矿生产MnSO4晶体的部分工艺流程如图所示。下列说法错误的是(　　) A.可用NaOH溶液检验浸出液中的Fe2＋ B.CaCO3的作用是调节溶液pH C.BaS可除去Cu2＋ D.“深度除杂”中加入MnF2除去Mg2＋和Ca2＋ 11.用浸有硝酸汞溶液的脱脂棉擦拭已打磨过的铝片，其中一片置于空气中，铜片表面生出“白毛”，另一片投入蒸馏水中，持续产生气泡，下列说法不正确的是（ ） A．白毛是铝被氧化得到的Al2O3 B．气泡是铝与水反应生成的氢气 C．汞能抑制铝表面形成致密的膜 D．在上述反应中硝酸汞作催化剂 12.类比和推理是化学研究的重要方法。下列类比或推理正确的是（ ） A.卤素单质的熔点从F2到I2逐渐升高,则碱金属单质的熔点从Li到Cs逐渐升高 B.碳素钢在潮湿的空气中容易被腐蚀,则不锈钢在潮湿的空气中容易被腐蚀 C.合金的硬度一般大于组分金属,则五角面值的铜合金长城币的硬度大于纯铜 D.氮气与氧气不容易化合,则磷单质与氧气不容易化合 13.某合金（仅含铜、铁）中铜和铁的物质的量之和为a mol,其中Cu的物质的量分数为b,将其全部投入c mol的稀硝酸中，加热使其充分反应（假设NO是唯一的还原产物）。 （1）若产生标准状况下NO2.24L，则反应转移电子的物质的量为____mol。 （2）若b=0.5，溶液中的Fe3+与Fe2+的物质的量之比3:2，标准状况下产生11.2L NO，c=________mol。 14.某课外兴趣小组为探究某种铝合金(合金元素Mg、Al)是否符合国家质量标准(国家规定其中铝含量不能低于78%)，设计如图装置进行实验。 (1)检验该装置气密性的方法是________________________。 (2)合金样品固体M与氢氧化钠溶液反应的离子方程式为_________________________。 (3)倾斜左边装置使氢氧化钠溶液(足量)与a g合金粉末充分反应，待反应停止后，读取量气管液面之前进行的操作是_______________________。 (4)若将装置中的氢氧化钠溶液替换为足量的盐酸，则反应停止后量气管内气体体积________(填“＞”“＜”或“＝”)V mL。 (5)若a＝38 mg，V＝44.8 mL(标准状况)，该合金______(填“符合”或“不符合”)国家标准。 15.铜质电路板可采用酸性蚀刻与碱性蚀刻两种方法,将二者的废液混合可实现回收再利用,其主要流程如下: 已知:①水合肼N2H4·H2O具有强还原性,易被氧化为N2;②Cu2++4NH3Cu(NH3。 (1)蚀刻 ①写出酸性蚀刻铜的离子方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  ②关于蚀刻的下列说法正确的是　　　　(填字母)。  A.碱性蚀刻和酸性蚀刻分别利用了O2、H2O2的氧化性 B.酸性蚀刻时盐酸的主要作用是增强溶液的酸性 C.用H2O2、H2SO4、NaCl也可以使Cu溶解 (2)滤液1的pH约为5,其中除含少量Cu2+外,还大量存在的离子是　　　　。  (3)除铜 ①利用水合肼N2H4·H2O还原Cu2+的离子方程式是　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  ②已知该反应瞬间完成,滤渣成分只有Cu。测得铜去除率、水合肼还原能力随溶液pH的变化情况如图所示。由图可知,随溶液pH增大,铜去除率先增加后减小,结合图给信息和已知信息分析其原因: 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  1 学科网（北京）股份有限公司 $正确的方向+高效的学习方法=目标成绩 2027届高三一轮复习：金属材料与矿物的利用 知识点回顾： 一、金属的冶炼 1．金属在自然界中的存在 （1）化合态：大多数金属，金属元素都显正价 （2）游离态：金、铂等极少数金属 2．冶炼实质：金属离子金属原子（Mn++ne－＝M） 3．冶炼依据：金属离子的氧化性强弱不同 4．冶炼方法 （1）电解法：冶炼金属活泼性很强的金属（如K、Ca、Na、Mg、Al等） ①2NaCl（熔融）2Na+Cl2↑ ②MgCl2（熔融）Mg+Cl2↑ ③2Al2O3（熔融）4Al+3O2↑ （2）热还原法：用还原剂（C、CO、H2、Al、Na等）还原金属活泼性介于Zn~Cu之间的金属化合物。 ①Fe2O3+3CO2Fe+3CO2 ②2CuO+C2Cu+CO2↑ ③WO3+3H2W+3H2O ④TiCl4+4NaTi+4NaCl ⑤Cr2O3+2Al2Cr+Al2O3 （3）热分解法：用于冶炼不活泼金属Hg、Ag。 ①2HgO2Hg+O2↑ ②2Ag2O4Ag+O2↑ 5．铜的冶炼“两方法” （1）湿法炼铜：Fe+CuSO4＝FeSO4+Cu。 （2）高温炼铜 ①工业上用高温冶炼黄铜矿的方法获得粗铜 2CuFeS2+4O2Cu2S+3SO2+2FeO（炉渣） 2Cu2S+3O22Cu2O+2SO2 2Cu2O+Cu2S6Cu+SO2↑ ②电解精炼铜：用粗铜做阳极，失电子变为Cu2+，用纯铜棒做阴极即可得精铜 （3）铜及其化合物转换关系 二、金属材料和合金的组成 金属材料：包括纯金属和它们的合金。 1．合金：由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．性质：合金具有许多优良的物理、化学或机械性能，在许多方面不同于各成分金属。 (1)硬度：合金的硬度一般大于成分金属。 (2)熔点：合金的熔点多数低于成分金属。 3．合金性能的影响因素：(1)元素的种类；(2)元素含量；(3)生成合金的条件。 三、铁合金 1．合金元素：主要是铁和碳 2．铁合金分类：根据含碳的不同分类 生铁 钢 含碳量 2%～4.3% 0.03%～2% 性能特征 硬度大、抗压、性脆、可铸造成型 有良好的延展性、机械性能好、可以锻轧和铸造 主要应用 制造机座、管道等 制造机械和交通工具等 3．钢的分类 （1）碳素钢 ①低碳钢：韧性、焊接性好，但硬度低，用于制造钢板、钢丝和钢管等 ②中碳钢：硬度高，韧性及加工性好，用于制造钢轨、车轮和建材等 ③高碳钢：硬而脆，热处理后弹性好，用于制造器械、弹簧和刀具等 （2）合金钢（特种钢） ①形成：在碳素钢中适量加入合金元素，使钢的组织机构发生变化 ②性能：强度、硬度大，可塑性、韧性好，耐磨，耐腐蚀等 ③不锈钢：合金元素主要是铬（Cr）和镍（Ni） 四、铝合金和新型合金 1．硬铝 （1）合金元素：Cu、Mg、Si、Mn （2）性能：密度小、强度高，具有较强的抗腐蚀能力 （3）用途：制造飞机和宇宙飞船的理想材料 2．储氢合金 （1）概念：能够大量吸收氢气，并与氢气结合成金属氢化物的材料 （2）实用性要求 ①储氢量大 ②金属氢化物容易形成，稍微加热容易分解 ③室温下吸、放氢速率快 （3）代表物：Ti-Fe合金，La-Ni合金 3．新型合金 钛合金 钛合金强度高、耐蚀性好、耐热性高。主要用于制作飞机发动机压气机部件，其次为火箭、导弹和高速飞机的结构件。 储氢合金 是能大量吸收H2，并与H2结合成金属氢化物的材料。如Ti－Fe合金、La－Ni合金。 形状记忆合金 是通过热弹性与马氏体相变及其逆变而具有形状记忆效应的由两种以上金属元素所构成的材料。形状记忆合金是形状记忆材料中形状记忆性能最好的材料。 耐热合金 是在高温使用环境条件下，具有组织稳定和优良力学、物理、化学性能的合金。包括耐热钢、耐热铝合金、耐热钛合金、高温合金、难熔合金等。耐热合金在高温下具有一定拉伸、蠕变、疲劳性能、物理、化学性能和工艺性能。 用途广泛的稀土金属 (1)镧系元素(57～71号元素)及钇和钪，共17种元素为稀土元素。 我国拥有丰富的稀土资源，现已查明的世界稀土资源中，80%分布在我国，并且品种齐全。 (2)稀土金属有着广泛的用途，它既可以单独使用，也可用于生产合金。在合金中加入适量稀土金属，能大大改善合金的性能。因而，稀土元素又被称为“冶金工业的维生素”。 (3)稀土金属可用于制造引火合金、永磁材料、超导材料和发光材料等。稀土金属除广泛应用在冶金、石油化工、材料工业、医药及农业领域外，还逐渐深入到许多现代科技领域。 典型例题： 例1．下列关于合金的说法中，正确的是( ) A．合金都有熔点，且熔点一定比各成分金属的低 B．在我国使用最早的合金是钢 C．稀土金属可用于生产合金 D．生铁的含碳量为0.03%-2% 【解析】A项，合金的熔点一般比各成分金属的低，但是有些合金熔点高于成分金属，如有些汞合金熔点高于汞，故A错误；B项，在我国使用最早的合金是青铜，故B错误；C项，稀土金属可用于生产合金，如Nd-Fe合金、稀土铝合金，故C正确；D项，含碳量在2%~4.3%之间的铁合金属于生铁，含碳量在0.03%~2%之间的铁合金属于钢，故D错误；故选C。 例2．下列叙述正确的是 ( ) A．金属被人类开发利用的大致年限之所以有先后，主要取决于金属在地壳中的含量多少 B．海水中含有丰富的碘元素，因此碘被称为“海洋元素” C．高炉炼铁的主要反应原理是碳在高温下直接将氧化铁还原成铁 D．在海水中加入石灰乳可得氢氧化镁沉淀，这是从海水中富集镁的基本方法 【详解】A．金属的活动性越强，冶炼的程度越难，利用的越晚，所以金属被人类开发利用的大致年限，之所以有先后，主要取决于金属的活动性大小，故A错误； B．99%的溴元素存在于海水中，因此溴被称为“海洋元素”，故B错误； C．高炉炼铁的主要反应原理是生成的一氧化碳在高温下将氧化铁还原成铁，故C错误； D．海水中镁离子的浓度较低，在海水中加入石灰乳可得氢氧化镁沉淀，实现了镁的富集，故D正确。 故选D。 例3．下列制备金属单质的方法或原理正确的是( B ) 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．工业上金属Mg、Cu都是用热还原法制得的 D．加强热，使CuO在高温条件下分解制备单质Cu 例4．某小组探究Cu与HNO3反应，室温下，3 mol·L－1的稀硝酸遇铜片短时间内无明显变化，一段时间后才有少量气泡产生，向溶液中加入适量硝酸铜，无明显现象；浓硝酸遇铜片立即产生气泡，进一步操作如图： 已知：NO2易溶于水，可部分发生反应2NO2＋H2O===HNO2＋HNO3。下列说法不正确的是(　 　) A.铜与浓硝酸反应的离子方程式为3Cu＋8H＋＋2NO3—===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O B.稀硝酸遇铜片产生气体为无色，该气体遇到空气变为红棕色 C.硝酸铜对稀硝酸与铜反应没有起催化作用 D.蓝色溶液B中的NO2或HNO2对稀硝酸与铜的反应起催化作用 解析　A.铜与浓硝酸反应生成NO2，离子方程式为Cu＋4H＋＋2NO===Cu2＋＋2NO2↑＋2H2O，A错误；B.稀硝酸遇铜片产生气体为无色的NO，该气体遇到空气变为红棕色的NO2，B正确；C.通过对比实验，向溶液中加入适量硝酸铜，无明显现象，说明硝酸铜对该反应没有催化作用，C正确；D.通过控制变量，蓝色溶液B中加水稀释后硝酸浓度为3 mol·L－1的稀硝酸，与初始稀硝酸反应进行对比，反应速率快，只能考虑为溶解的NO2或新生成的HNO2起催化作用，D正确。故选A。 例5．材料的合成条件、组成和结构发生变化，其性能也会发生变化，对于促进生产发展、改善人类生活发挥了巨大作用，下列叙述不合理的是 (　 　) 原料 反应条件、组成或结构改变 效果 A 碳素钢 改变合金元素 得到性能不同的特种钢 B 高分子聚合物 增加强亲水基团 产生高吸水性树脂 C 头发 二硫键的断裂与形成 定型成需要的形状 D 苯酚、甲醛 控制反应条件，主要生成2，4，6-三羟甲基苯酚中间体 得到线型结构酚醛树脂 解析：A.钢中加W可提高其耐磨性，加Ni可增强其低温时的韧性，所以向钢中加入不同的合金元素，可制得不同性能的合金钢，故A正确； B.在高分子聚合物中增加强亲水基团，如加强亲水基团羧酸根，可制成高吸水性树脂，故B正确； C.头发烫染时通过二硫键的断裂与形成，可将头发定型成需要的形状，故C正确； D.将苯酚、甲醛控制反应条件，主要生成2，4，6-三羟甲基苯酚中间体，得到体型结构的酚醛树脂，故D错误；故答案为：D。 例6．最近，我国研究人员成功制备出高强度、高导电性、高耐热的铝—锆—钪(Al-Zr-Sc)合金材料，为提升我国绿色铝产业深加工能力提供了支撑。下列说法不正确的是( C ) A．Al是地壳中含量最多的金属元素 B．基态21Sc的简化电子排布式是[Ar]3d14s2 C．Al-Zr-Sc合金比纯金属具有较高的熔点 D．Al-Zr-Sc合金的导电性与自由电子的运动相关 例7．开发和利用矿物资源有重要的意义。某厂用无机矿物资源生产部分材料，其产品流程示意图如下，下列有关说法不正确的是(　　)      A．制取粗硅时生成的气体产物为CO B．生产铝、铜、高纯硅及玻璃的过程中都涉及氧化还原反应 C．黄铜矿冶炼铜时，产生的SO2可用于生产硫酸，产生的FeO可用作冶炼铁的原料 D．粗硅制高纯硅时，提纯四氯化硅可用多次分馏的方法 【详解】A.制取粗硅方程式：2C+SiO22CO+Si，生成的气体产物为CO，故不选A； B.生产玻璃的过程中不涉及氧化还原反应，故选B； C.黄铜矿冶炼铜时，产生的SO2可用于生产硫酸，产生的FeO可用作冶炼铁的原料，故不选C； D.制备硅的过程中，利用沸点不同进行分馏，将SiCl4从杂质中提取出来，再与H2发生置换反应得到高纯硅，则多次蒸馏提纯，故不选D； 正确答案：B。 例8．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: 下列说法不正确的是(　　) A.煅烧时将菱镁矿粉碎,有利于加快反应速率 B.浸出镁的反应为MgO+2NH4Cl+2NH3↑+H2O C.流程中的氨气可循环使用 D.将反应温度调控在高温条件下进行浸出和沉镁操作,均有利于提高镁元素的转化率 【详解】煅烧时将菱镁矿粉碎增大接触面积,有利于加快反应速率,A正确;氯化铵溶液显酸性,和氧化镁反应生成氯化镁、氨气和水,浸出镁的反应为MgO+2NH4+2NH3↑+H2O,B正确;流程中的氨气可用于制氨水,C正确;浸出操作,升高温度可以加快反应速率且利于氨气逸出,但是沉镁操作温度过高会导致氨气逸出反而不利于氢氧化镁沉淀的生成,D错误。故选D。 例9．部分含铜物质的分类与相应化合价关系如图所示。下列推断错误的是(　　) A.d的代表物质高铜酸钾(KCuO2)具有强氧化性 B.将c加入浓碱液中可制得e的胶体 C.ea的转化可用于检验葡萄糖 D.存在bceb的转化关系 【详解】由图可知,d的代表物质高铜酸钾(KCuO2)中的铜元素处于最高价,具有强氧化性,A正确;c为正二价的铜盐,加入浓氢氧化钠溶液会生成氢氧化铜沉淀,不会形成胶体,B错误;葡萄糖具有还原性,在碱性环境中可以将二价铜转化为一价铜,故e箭头a的转化可用于检验葡萄糖,C正确;氧化铜和稀硫酸反应生成硫酸铜和水,硫酸铜和氢氧化钠反应生成氢氧化铜和硫酸钠,氢氧化铜受热分解生成氧化铜和水,存在b→c→e→b的转化关系,D正确。故选B。 例10．钼系催化剂主要用于石油炼制和化学工业中。从废催化剂(主要成分为MoS、V2O5和Al2O3)中提取钼酸钠晶体(Na2MoO4·2H2O)。工艺流程如下: 回答下列问题: (1)“焙烧”中各金属元素转化为对应含氧酸钠盐(Mo、V等),写出MoS转化的化学方程式: 　 。  (2)混合气体X含有CO2和SO2,除去SO2,可将混合气体通过盛有　　　　　　　　　　　(填名称)溶液的洗气瓶。  (3)沉铝反应中[Al(OH)4]-转化为沉淀,反应的离子方程式是　 ,  [Al(OH)4]-的空间结构为　　　　形,Al原子采取　　　杂化。  (4)为减少反应中废气对环境的污染问题,用足量的碱性NaClO溶液在加热条件下处理废催化剂也可以制备钼酸钠。请写出制备钼酸钠的离子方程式: 　 。  答案 (1)2MoS+2Na2CO3+5O22Na2MoO4+2CO2+2SO2　(2)饱和碳酸氢钠　(3)[Al(OH)4]-+CO2===Al(OH)3↓+HC　正四面体　sp3　(4)MoS+6ClO-+4OH-Mo+S+6Cl-+2H2O 解析 (1)混合气体X含有CO2、SO2,结合原子守恒、得失电子守恒,可写出反应的化学方程式。(2)SO2具有还原性,会和溶液中的发生氧化还原反应导致产品产率降低,故通入沉铝步骤前,应经过饱和碳酸氢钠溶液除去SO2气体。 (4)ClO-具有强氧化性,用足量的碱性NaClO溶液在加热条件下处理废催化剂制备钼酸钠,反应中MoS发生氧化反应生成Mo、S,ClO-发生还原反应生成Cl-。 巩固提升： 1.下列说法不正确的是( ) A.维生素C可作食品的抗氧化剂 B.硫酸亚铁可作污水处理的混凝剂 C.硬铝常用于制造飞机的外壳 D.碳酸钡在医疗上可作“钡餐” 解析：A项，维生素C具有还原性，可作食品的抗氧化剂，正确；B项，硫酸亚铁溶于水后，亚铁离子水解生成氢氧化亚铁胶体，具有吸附性，可作污水处理的混凝剂，正确；C项，硬铝是铝合金，常用于制造飞机的外壳，正确；D项，碳酸钡能与胃酸反应，不能作“钡餐”，硫酸钡在医疗上可作“钡餐”，错误。故选D。 2.《天工开物》中记载：“凡治地生物，用锄、镈之属，熟铁锻成，熔化生铁淋口，入水淬健，即成刚劲。每锹、锄重一斤者，淋生铁三钱为率。少则不坚，多则过刚而折。”下列说法错误的是( ) A.熟铁是含碳的铁合金 B.熟铁的硬度比生铁低 C.生铁质地较硬但是韧性较差 D.生铁的熔点比熟铁的高 解析：A.熟铁是含碳的铁合金，故A正确； B.生铁含碳量较高，熟铁含碳量较低，硬度比生铁低，故B正确； C.生铁含碳量较高，质地较硬但是韧性较差，故C正确； D.生铁含碳量较高，熟铁含碳量较低，生铁的熔点比熟铁的低，故D错误； 故选D。 3.根据物质的组成和结构的变化可推测其性能变化及用途，下列推测不合理的是( ) 材料 组成和结构变化 性能变化及用途 A 铝 加入Cu,Mg,Mn,Si等 密度大、强度小 B 奶粉 加入碳酸钙、硫酸锌等 儿童营养强化 C 聚乙炔塑料 掺杂I2 增强导电性 D Si3N4 Al取代部分Si,O取代部分N 制作LED发光材料 解析：A.铝中加入Cu、Mg、Mn、Si等制成合金，可以增强材料的强度，A错误；B.奶粉中加入碳酸钙、硫酸锌等，可以补充钙、锌等元素，强化营养，B正确；C.在聚乙炔塑料中掺杂，可以增强导电性，C正确；D.用Al、O部分取代中的Si、N，可以制作LED发光材料，D正确。综上所述，选A。 4.深中通道是集“桥、岛、隧、地下互通”于一体的超级跨海集群工程，使用了多种新材料。下列关于深中通道的说法错误的是( ) A．悬索主缆采用的高强耐久2060MPa钢丝属于合金 B．桥面铺装了耐盐耐高温的环氧沥青，石油分馏可获得沥青 C．隧道沉管之间采用的GINA橡胶止水带属于有机高分子材料 D．在沉管外部加装了铜管用于保护钢壳沉管，利用了牺牲阳极保护法 【详解】A．钢丝是铁合金，故A正确； B．沥青是石油分馏获得的产品之一，故B正确； C．橡胶属于有机高分子材料，故C正确； D．牺牲阳极保护法应与化学性质比铁活泼的金属相连比如锌，而铜的活泼性比铁弱，故D错误； 故选D。 5.北京冬奥会向全世界展示了“中国智造”。下列说法不正确的是( ) A．奥运火炬“飞扬”的点火段材料为铝合金：铝合金密度小、硬度小、耐腐蚀、熔点高 B．冬奥会场馆中的碲化镉(CdTe)发电玻璃：48号Cd元素位于周期表第五周期第B族 C．“冰墩墩”内充材料使用了芳香烃：煤的干馏和石油的催化重整都可以获得芳香烃 D．冬奥会颁奖礼服内胆添加了石墨烯发热材料：石墨烯与金刚石互为同素异形体 【详解】A．铝合金密度小、熔点低、硬度大、耐腐蚀，故A错误； B．Cd位于周期表第五周期第ⅡB族，属于过渡元素，故B正确； C．煤的干馏可得到煤焦油，煤焦油中含有芳香烃，石油的催化裂化可获得烯烃，而石油催化重整可获得芳香烃，故C正确； D．石墨烯与金刚石一样，都是由碳元素组成的纯净物，属于单质，两者互为同素异形体，故D正确； 故选：A。 6.向CuSO4溶液中加入H2O2溶液,很快有大量气体逸出,同时放热,一段时间后,蓝色溶液变为红色浑浊(Cu2O),继续加入H2O2溶液,红色浑浊又变为蓝色溶液,这个反应可以反复多次。下列关于上述过程的说法不正确的是(　　) A.Cu2+是H2O2分解反应的催化剂 B.Cu2+将H2O2还原为O2 C.H2O2既表现氧化性又表现还原性 D.发生了反应:Cu2O+H2O2+4H+===2Cu2++3H2O 解析：向CuSO4溶液中加入H2O2溶液,很快有大量气体逸出,同时放热,说明Cu2+是H2O2分解反应的催化剂,A正确;H2O2变为O2,失去电子发生氧化反应,Cu2+将H2O2氧化为O2,B错误;根据“蓝色溶液变为红色浑浊(Cu2O)”,说明+2价的Cu2+被还原成+1价,H2O2表现了还原性;继续加入H2O2溶液,红色浑浊又变为蓝色溶液,说明发生了反应Cu2O+H2O2+4H+===2Cu2++3H2O,Cu2O中+1价Cu被氧化成+2价Cu2+,H2O2又表现了氧化性,C正确;红色浑浊变为蓝色溶液,发生反应为Cu2O+H2O2+4H+===Cu2++3H2O,D正确。 故选B。 7.高压氢还原法可直接从溶液中提取金属粉末,以硫化铜精矿(含Zn、Fe元素的杂质)为主要原料制备铜粉的工艺流程如下: 下列有关说法不正确的是(　　) A.浸取液中金属阳离子为Fe2+、Zn2+、Cu2+ B.矿石粉碎、适当提高硫酸浓度和浸取温度、使用高压O2,均有利于提高浸取速率 C.若固体X含有S,则浸取时硫化铜的反应方程式为2CuS+O2+4H+===2Cu2++2S+2H2O D.还原时,提高溶液中H+浓度,不利于Cu的生成 解析：硫化铜精矿(含有杂质Zn、Fe元素)在高压O2作用下,用硫酸溶液浸取,硫化铜反应生成CuSO4、S、H2O,Fe2+被氧化为Fe3+,然后调节溶液pH,使Fe3+形成Fe(OH)3沉淀,而Cu2+、Zn2+仍以离子形式存在于溶液中,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,根据元素活动性Zn>H>Cu,Cu2+被还原为Cu单质,通过过滤分离出来;Zn2+仍然以离子形式存在于溶液中,再经一系列处理可得到Zn单质。浸取液中金属阳离子为Fe3+、Zn2+、Cu2+,A错误;矿石粉碎、适当提高硫酸浓度和浸取温度、使用高压O2,均有利于提高浸取速率,B正确;若固体X含有S,根据氧化还原反应得失电子守恒配平方程式,则浸取时硫化铜的反应方程式为2CuS+O2+4H+===2Cu2++2S+2H2O,C正确;在用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c(H+)增大,不利于H2失去电子,因此不利于Cu的生成,D正确。故选A。 8.许多成语中都蕴含化学原理，下列有关解释不正确的是(　　) 成语 化学原理 A 炉火纯青 通过观察火焰的颜色来判断炉内的温度 B 刀耕火耨 放火烧去野草，用余灰可以肥田，还可以降低土壤碱性 C 百炼成钢 通过多次锻炼，使生铁中碳等杂质降低达到了钢的标准 D 青出于蓝而胜于蓝 蓝色的靛蓝染料发生化学反应生成一种深蓝色的新染料 解析：A.道家炼丹到炉子里的火焰从红色转成纯青色的时候就成功，炼丹者通过观察炉火的火焰颜色判断炉内温度，正确；B.刀耕火耨中包含着古人播种前先伐去树木烧掉野草，以灰肥田这一过程，放火烧去野草，用余灰可以肥田，草木灰水溶液显碱性不能降低土壤碱性，错误；C.生铁和钢的主要区别在于含碳量不同，钢的碳含量低，在空气中锤打，目的是让碳和氧气反应生成二氧化碳，从而降低含碳量，达到了钢的标准，正确；D.靛青染料是从蓝草中提炼过程中有新物质生成，属于化学变化，蓝色的靛蓝染料发生化学反应生成一种深蓝色的新染料，正确。故选B。 9.下列关于金属的冶炼方法叙述不正确的是(　D　) 选项 金属 存在形式 冶炼方法 A 金 游离态 金子比沙子密度大，利用水洗法直接分离 B 银 化合态 银的金属性弱，用加热Ag2O的方法冶炼 C 铁 化合态 铝的金属性比铁强，可用铝热法炼铁 D 钠 化合态 钠的金属性强，一般还原剂很难将其还原出来，所以用电解饱和NaCl溶液的方法冶炼 10.软锰矿主要成分是MnO2，还含有少量的CaO、MgO、CuO等杂质。用软锰矿生产MnSO4晶体的部分工艺流程如图所示。下列说法错误的是(　A　) A.可用NaOH溶液检验浸出液中的Fe2＋ B.CaCO3的作用是调节溶液pH C.BaS可除去Cu2＋ D.“深度除杂”中加入MnF2除去Mg2＋和Ca2＋ 11.用浸有硝酸汞溶液的脱脂棉擦拭已打磨过的铝片，其中一片置于空气中，铝片表面生出“白毛”，另一片投入蒸馏水中，持续产生气泡，下列说法不正确的是（ D ） A．白毛是铝被氧化得到的Al2O3 B．气泡是铝与水反应生成的氢气 C．汞能抑制铝表面形成致密的膜 D．在上述反应中硝酸汞作催化剂 12.类比和推理是化学研究的重要方法。下列类比或推理正确的是（ ） A.卤素单质的熔点从F2到I2逐渐升高,则碱金属单质的熔点从Li到Cs逐渐升高 B.碳素钢在潮湿的空气中容易被腐蚀,则不锈钢在潮湿的空气中容易被腐蚀 C.合金的硬度一般大于组分金属,则五角面值的铜合金长城币的硬度大于纯铜 D.氮气与氧气不容易化合,则磷单质与氧气不容易化合 解析：卤素单质构成的晶体都是分子晶体,从F2到I2,分子间作用力逐渐增大,熔点逐渐升高,碱金属单质的晶体是金属晶体,从Li到Cs,金属键逐渐减弱,熔点逐渐降低,A错误;碳素钢在潮湿的空气中容易发生电化学腐蚀,但不锈钢因改变了其内部结构而耐腐蚀,B错误;合金的硬度一般大于组分金属,则五角面值的铜合金长城币的硬度大于纯铜,C正确;氮气与氧气不容易化合,但磷单质与氧气相对容易化合,如白磷在空气中容易自燃,D错误。故选C。 13.某合金（仅含铜、铁）中铜和铁的物质的量之和为a mol,其中Cu的物质的量分数为b,将其全部投入c mol的稀硝酸中，加热使其充分反应（假设NO是唯一的还原产物）。 （1）若产生标准状况下NO2.24L，则反应转移电子的物质的量为__0.3__mol。 （2）若b=0.5，溶液中的Fe3+与Fe2+的物质的量之比3:2，标准状况下产生11.2L NO，c=____2____mol。 14.某课外兴趣小组为探究某种铝合金(合金元素Mg、Al)是否符合国家质量标准(国家规定其中铝含量不能低于78%)，设计如图装置进行实验。 (1)检验该装置气密性的方法是________________________。 (2)合金样品固体M与氢氧化钠溶液反应的离子方程式为_________________________。 (3)倾斜左边装置使氢氧化钠溶液(足量)与a g合金粉末充分反应，待反应停止后，读取量气管液面之前进行的操作是_______________________。 (4)若将装置中的氢氧化钠溶液替换为足量的盐酸，则反应停止后量气管内气体体积________(填“＞”“＜”或“＝”)V mL。 (5)若a＝38 mg，V＝44.8 mL(标准状况)，该合金______(填“符合”或“不符合”)国家标准。 答案：(1)连接好装置，向水准管中注水，向下移动水准管，静置片刻。若水准管中液面与量气管中液面维持一定的高度差，说明装置气密性良好 (2)2Al＋2OH－＋6H2O===2Al(OH)4-＋3H2↑ (3)冷却至室温，量气管中与水准管中液面相平 (4)＞ (5)符合 解析：(1)采用“压强差法”检验装置的气密性：向水准管中注入水，向下移动水准管，静置片刻，若水准管中液面与量气管中液面维持一定的高度差，说明装置的气密性良好。 (2)铝合金中合金元素为Mg、Al，合金样品中Al与NaOH溶液反应，离子方程式为)2Al＋2OH－＋6H2O===2Al(OH)4-＋3H2↑ (3)Al与NaOH溶液反应生成H2并放出热量，故读取量气管液面前要冷却至室温，上下移动水准管，使量气管和水准管中液面相平。 (4)合金中Mg、Al均能与盐酸反应，且都产生H2，故量气管内气体的体积大于V mL。 (5)若a＝38 mg，V＝44.8 mL(标准状况)，则有n(H2)＝2×10－3 mol，结合反应可知，n(Al)＝×10－3 mol，m(Al)＝×10－3 mol×27 g/mol＝0.036 g＝36 mg，从而可得该铝合金中铝的含量为×100%≈94.7%>78%，故符合国家标准。 15.铜质电路板可采用酸性蚀刻与碱性蚀刻两种方法,将二者的废液混合可实现回收再利用,其主要流程如下: 已知:①水合肼N2H4·H2O具有强还原性,易被氧化为N2;②Cu2++4NH3Cu(NH3。 (1)蚀刻 ①写出酸性蚀刻铜的离子方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  ②关于蚀刻的下列说法正确的是　　　　(填字母)。  A.碱性蚀刻和酸性蚀刻分别利用了O2、H2O2的氧化性 B.酸性蚀刻时盐酸的主要作用是增强溶液的酸性 C.用H2O2、H2SO4、NaCl也可以使Cu溶解 (2)滤液1的pH约为5,其中除含少量Cu2+外,还大量存在的离子是　　　　。  (3)除铜 ①利用水合肼N2H4·H2O还原Cu2+的离子方程式是　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  ②已知该反应瞬间完成,滤渣成分只有Cu。测得铜去除率、水合肼还原能力随溶液pH的变化情况如图所示。由图可知,随溶液pH增大,铜去除率先增加后减小,结合图给信息和已知信息分析其原因: 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  【答案】(1)①Cu+H2O2+4Cl-+2H+CuC+2H2O　 ②AC (2)N、Cl- (3)①N2H4·H2O+2Cu2++4OH-2Cu↓+N2↑+5H2O ②pH<6.3时,pH增大,N2H4·H2O还原性增强,铜去除率升高;pH>6.3时,pH增大,N与OH-结合生成NH3,发生副反应Cu2++4NH3Cu(NH3,铜去除率降低 【解析】 (1)①铜质电路板在过量盐酸中被双氧水氧化为CuC,反应中铜失去电子,H2O2得到电子,溶液显酸性,因此反应的离子方程式为Cu+H2O2+4Cl-+2H+CuC+2H2O。②反应中铜均失去电子被氧化,因此碱性蚀刻和酸性蚀刻分别利用了O2、H2O2的氧化性,A正确;酸性蚀刻时盐酸除了增强溶液的酸性外,还提供了氯离子用于结合铜离子生成CuC,B错误;用H2O2、H2SO4、NaCl也可以提供酸性环境和氯离子,因此也能使Cu溶解,C正确。(2)滤液1的pH约为5,显酸性,除铜后的滤液2可返回碱性蚀刻步骤使用,因此滤液1中除含少量Cu2+外,还大量存在的离子是N和Cl-。 1 学科网（北京）股份有限公司 $