2022版高考化学一轮复习第3章金属及其化合物第4节金属材料与金属矿物的开发利用训练含解析

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第4节 金属材料与金属矿物的开发利用[A组·基础练习]1．下列化学反应在冶金工业中没有得到广泛应用的是(　　)A．MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑B．Al2O3＋3C2Al＋3CO↑C．Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2D．HgS＋O2Hg＋SO2【答案】B2．(2020·黑龙江省顶级名校期中)下列说法错误的是(　　)A．“雷雨发庄稼”是自然固氮B．Na2O2可用作潜水艇供氧剂C．铝热反应既可用于焊接钢轨，也可用于工业上冶炼铁D．工业上生产玻璃和水泥使用到的共同原料有石灰石 【答案】C3．(2019·上海卷)下列固体质量增加的是(　　)A．Cu加入氯化铁  B．Zn加入硫酸C．H2通入灼热氧化铜  D．高温下水蒸气通入Fe【答案】D【解析】高温下水蒸气与Fe发生反应：3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2，固体质量增加，D正确。4．金属材料在日常生活以及生产中有着广泛的应用。下列关于金属的一些说法不正确的是(　　)A．合金的性质与其组成金属的性质不完全相同B．火烧孔雀石[Cu2(OH)2CO3]制得铜也属于还原法C．金属冶炼的本质是金属阳离子得到电子变成金属原子D．工业上金属Mg、Cu都是用热还原法制得的【答案】D【解析】合金的性质与其成分金属的性质不完全相同，如硬度、强度更大，熔点更低等，A正确；火烧孔雀石分解生成CuO，CuO被焦炭还原为单质Cu，属于还原法制取，B正确；金属冶炼就是把金属阳离子还原为金属原子，越活泼的金属，其阳离子的氧化性越弱，越难被还原，C正确；工业上利用电解熔融MgCl2的方法来制得金属镁，D错误。5．(2021·浙江金华联考)下表中，对陈述Ⅰ、Ⅱ的正确性及其有无因果关系的判断都正确的是(　　)选项陈述Ⅰ陈述Ⅱ判断A铜绿的主要成分是碱式碳酸铜可用稀盐酸除去铜器表面的铜绿Ⅰ对；Ⅱ对；无B铜表面易形成致密的氧化膜铜制容器可以盛放浓硫酸Ⅰ对；Ⅱ对；有C向硫酸铜溶液中通入少量氨气，有蓝色沉淀产生，过滤后灼烧滤渣，最后变成黑色固体把铜丝放在酒精灯火焰上灼烧，铜丝表面变黑Ⅰ对；Ⅱ对；有D蓝色硫酸铜晶体受热转化为白色硫酸铜粉末是物理变化硫酸铜溶液可用做游泳池的消毒剂Ⅰ错；Ⅱ对；无【答案】D【解析】稀盐酸可以与Cu2(OH)2CO3反应，而且稀盐酸不能与Cu反应，Ⅰ、Ⅱ有因果关系，A错误；铜表面不能形成致密的氧化膜，B错误；Ⅰ、Ⅱ均正确，但没有因果关系，C错误；蓝色硫酸铜晶体受热转化为白色硫酸铜粉末，有新物质生成，属于化学变化，CuSO4可用做消毒剂，但与前者没有因果关系，D正确。6．下列说法正确的是(　　)A．Cu→CuO→Cu(OH)2每步转化均能通过一步反应实现B．铝合金是一种混合物，它比纯铝的熔点高C．金属铜放置在潮湿的空气中会被锈蚀，生成绿色的铜锈——碱式碳酸铜D．金属铝、铁、铜都有一定的抗腐蚀性能，其抗腐蚀的原因都是表面形成氧化物薄膜，阻止反应的进一步进行【答案】C【解析】CuO→Cu(OH)2不能通过一步实现，A错误；铝合金比纯铝的熔点低，B错误；铜、铁表面不能形成致密的氧化膜，D错误。7．氧化还原反应广泛应用于金属冶炼，下列说法不正确的是(　　)A．电解熔融氯化钠制取金属钠的反应中，Na＋被还原B．湿法炼铜与火法炼铜的反应中，铜元素都发生还原反应C．用磁铁矿炼铁的反应中，1 mol Fe3O4被CO还原成Fe，转移9 mol电子D．铝热法还原铁的反应中，放出的热量能使铁熔化【答案】C【解析】用磁铁矿炼铁的反应为Fe3O4＋4CO3Fe＋4CO2，当有1 mol Fe3O4被CO还原成Fe时，转移8 mol电子，C错误。[B组·提高练习]8．(2020·福建厦门湖滨中学期中)下列是部分矿物资源的利用及产品流程(如下图)，有关说法不正确的是(　　)A．粗铜电解精炼时，粗铜作阳极B．生产铝、铜、高纯硅及玻璃过程中都涉及氧化还原反应C．黄铜矿冶铜时，副产物SO2可用于生产硫酸，FeO可用作冶铁的原料D．粗硅制高纯硅时，提纯四氯化硅可用多次分馏的方法【答案】B【解析】制玻璃的反应是SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑和SiO2＋CaCO3CaSiO3＋CO2↑，均不属于氧化还原反应，B错误。9．某同学通过如下流程制备氧化亚铜，下列说法不正确的是(　　)  已知：CuCl难溶于水和稀硫酸；Cu2O＋2H＋===Cu2＋＋Cu＋H2O。A．步骤②中的SO2可用Na2SO3替换B．步骤③中为防止CuCl被氧化，可用SO2水溶液洗涤C．步骤④发生反应的离子方程式为2CuCl＋2OH－===Cu2O＋2Cl－＋H2OD．如果Cu2O试样中混有CuCl和CuO杂质，用足量稀硫酸与Cu2O试样充分反应，根据反应前、后固体质量可计算试样纯度【答案】D【解析】Na2SO3有还原性，则步骤②还原Cu2＋，可用Na2SO3替换SO2，A正确；CuCl易被空气中的氧气氧化，用具有还原性的SO2的水溶液洗涤，可达防氧化的目的，B正确；CuCl与NaOH溶液混合加热得到砖红色沉淀Cu2O，根据电荷守恒及原子守恒可知发生反应的离子方程式为2CuCl＋2OH－===Cu2O＋2Cl－＋H2O，C正确；CuCl难溶于水和稀硫酸，Cu2O溶于稀硫酸生成不溶于水的Cu，则过滤后所得滤渣为Cu和CuCl的混合物，无法计算出样品中Cu2O的质量，即无法计算样品纯度，D错误。10．以铜银合金(含少量铁)废料为原料回收银和铜的工艺流程如下，下列说法正确的是(　　)A．粗铜溶于过量稀硝酸，过滤、低温干燥得到纯铜B．电解时用粗银作阴极，硝酸银溶液为电解质溶液C．用稀硫酸处理渣料时主要发生了氧化还原反应D．从滤液B中可以提取绿矾(FeSO4 ·7H2O)【答案】D【解析】粗铜中含有少量铁，铁和铜都能溶于过量稀硝酸，过滤后得不到纯铜，A错误；电解时，粗银作阳极，发生氧化反应，纯银作阴极，B错误；渣料的主要成分为氧化铜，还含有少量的氧化铁，两种金属氧化物均能与稀硫酸反应，反应过程中元素化合价均没有发生变化，没有发生氧化还原反应，C错误；滤液B中的溶质主要是硫酸亚铁，蒸发浓缩、降温结晶、过滤、洗涤、干燥可得到绿矾，D正确。11．(2020·河南鲁山第一高级中学月考)硼镁泥是一种工业废料，主要成分是MgO(占40%，质量分数)，还有CaO、MnO2、Fe2O3、FeO、Al2O3、SiO2等杂质，以此为原料制取的硫酸镁，可用于印染、造纸、医药等工业。从硼镁泥中提取MgSO4·7H2O的工艺流程如下：(1)实验中需要1 mol/L的硫酸800 mL，若用98% 的浓硫酸(ρ＝ 1.84 g/mL)来配制，量取浓硫酸需要使用量筒的规格为________(填字母)。A．10 mL　 B．20 mLC．50 mL D．100 mL(2)加入的NaClO可与Mn2＋ 反应：Mn2＋ ＋ ClO－＋H2O===MnO2↓＋ 2H＋ ＋ Cl－ ，在该步骤中还有一种离子也会被NaClO氧化，该反应的离子方程式为__________________________________________。(3)滤渣的主要成分除含有Fe(OH)3、Al(OH)3外，还含有________________(写2个)。(4)在“除钙”前，需检验滤液中的Fe3＋ 是否被除尽，简述检验方法________________________________________________________________(写出操作、现象和结论)。(5)已知MgSO4、CaSO4的溶解度(单位为g/100 g 水)如下表：温度/℃40506070MgSO430.933.435.636.9CaSO40.2100.2070.2010.193 “除钙”是将MgSO4和CaSO4混合溶液中的CaSO4除去，根据上表数据，简要说明操作步骤______________________。“操作Ⅰ”是将滤液继续蒸发浓缩，冷却结晶，过滤洗涤，便得到了MgSO4·7H2O。(6)实验提供的硼镁泥共100 g，得到 MgSO4·7H2O为172.2 g ，则MgSO4·7H2O 的产率为__________。【答案】(1)D　(2)2Fe2＋＋ClO－＋2H＋===2Fe3＋＋Cl－＋H2O(3)SiO2和MnO2(4)取最后一滴滤液，向其中加入硫氰化钾溶液，如果溶液颜色不变红色，说明滤液中Fe3＋被除尽；若出现红色，说明没有被除尽(5)蒸发浓缩(高温浓缩)，趁热过滤　(6)70%【解析】硼镁泥的主要成分是MgO(占40%)，还有CaO、MnO2、Fe2O3、FeO、Al2O3、SiO2等杂质，加入硫酸，MgO、CaO、MnO2、Fe2O3、FeO、Al2O3都和硫酸反应，SiO2不与硫酸反应，次氯酸钠具有强氧化性，加入的NaClO可与Mn2＋反应生成MnO2，把亚铁离子氧化成铁离子，溶液pH升高，铁离子生成氢氧化铁沉淀，铝离子形成氢氧化铝沉淀，过滤除去滤渣Fe(OH)3、Al(OH)3、MnO2、SiO2，滤液中含钙离子、镁离子，“除钙”后，只剩镁离子，故蒸发浓缩，冷却结晶，过滤洗涤得到硫酸镁晶体。(6)硼镁泥的主要成分是MgO(占40%)，则100 g中含Mg为100 g×40%×＝24 g，由Mg原子守恒可知得到MgSO4·7H2O为1 mol，1 mol×246 g/mol＝246 g，则MgSO4·7H2O的产率为×100%＝70%。12．某冶金厂的炉渣中主要成分为CuO、Cu、Ag、Bi、Pb，还含有少量的SiO2和Au，从炉渣中回收有价金属的一种工艺流程如下。回答下列问题：(1)加快“氧化浸出”速率的措施有____________________________(写出两种)。(2)加入NaOH溶液的目的是调节滤液的pH，水解时通入水蒸气的目的是__________。(3)湿法炼铜后溶液中主要的物质有(写化学式)______________。(4)氨浸实验时，需要在常温下进行的原因是__________________；熔炼时加入Na2CO3的目的是除硅，写出反应方程式：__________。(5)写出流程中还原银的化学方程式：_______________________________________________________。【答案】(1)搅拌、粉碎炉渣(或其他合理答案)(2)加快水解速率，促进Bi3＋的水解(3)Fe(NO3)2、NaNO3(4)温度高，氨气易挥发SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑(5)4Ag(NH3)2Cl＋N2H4·H2O===4Ag↓＋N2↑＋4NH3↑＋4NH4Cl＋H2O[或4Ag(NH3)2Cl＋N2H4===4Ag↓＋N2↑＋4NH3↑＋4NH4Cl或4Ag(NH3)2Cl＋N2H4·H2O＋3H2O===4Ag↓＋N2↑＋4NH3·H2O＋4NH4Cl]13．铜是生活中常见的金属，请回答下列问题：(1)Cu不活泼，通常情况下不与稀硫酸反应，但向Cu和稀硫酸的混合物中滴入H2O2溶液后，溶液很快变蓝色，试写出该反应的离子方程式：__________________________。(2)将硫酸铜溶液和碳酸钠溶液混合，会析出Cu2(OH)2CO3绿色固体，试写出该反应的离子方程式：__________。(3)火法炼铜的原理：Cu2S＋O22Cu＋SO2，在该反应中每生成1 mol Cu，转移________mol e－。(4)某小组同学在做铜与浓硫酸反应的实验时，发现铜片表面有黑色固体生成。①甲同学猜想：黑色固体是未来得及溶解于酸的CuO，其猜想可用化学方程式表示为Cu＋H2SO4____________________。②乙同学认为：黑色固体除CuO外，还可能含有Cu2S和CuS，其理由可能是________(填序号)。a．Cu2S和CuS都是黑色的b．Cu与浓硫酸在加热条件下反应，还可能放出O2c．浓硫酸是氧化剂，Cu是还原剂，Cu的化合价升高与S的化合价降低有多种可能(5)据报道，有一种叫Thibacillus Ferroxidans的细菌在有氧气存在的酸性溶液中，可将黄铜矿(CuFeS2)氧化成硫酸盐：4CuFeS2＋2H2SO4＋17O2===4CuSO4＋2Fe2(SO4)3＋2H2O，利用反应后的溶液，按如下流程可制备胆矾(CuSO4·5H2O)：14．①检验溶液B中Fe3＋是否被除尽的实验方法：____________________；②在实验室中，设计两个原理不同的方案，从溶液B中提炼金属铜(要求：一种方案只用一个反应来完成)。写出两种方案中涉及的化学方程式。方案一：__________；方案二：__________。【答案】(1)Cu＋H2O2＋2H＋===Cu2＋＋2H2O(2)2Cu2＋＋2CO＋H2O===Cu2(OH)2CO3↓＋CO2↑(3)3　(4)①CuO＋SO2↑＋H2O　②ac(5)①取少量溶液B于试管中，加入几滴KSCN溶液，若变红，证明含有铁离子；若溶液不变红，证明不含铁离子②CuSO4＋Fe===FeSO4＋Cu2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4【解析】(3)反应中Cu元素化合价由＋1价降低到0价，O元素化合价由0价降低到－2价，S元素化合价由－2价升高到＋4价，由方程式可知生成2 mol Cu，转移6 mol电子，则该反应中每生成1 mol Cu，转移3 mol电子。(4)①按照甲同学猜想：铜被氧化得CuO，硫酸还原为SO2，化学方程式表示为Cu＋H2SO4CuO＋SO2↑＋H2O。②乙同学认为黑色固体除CuO外，还可能含有Cu2S和CuS，分析可能的理由时，应该从反应现象和氧化还原反应原理入手，a，c均符合。(5)①检验溶液B中Fe3＋是否被除尽的试剂是KSCN溶液。②硫酸铜溶液得到金属铜的方法，可以加入铁粉置换铜，反应的化学方程式为CuSO4＋Fe===FeSO4＋Cu；也可用惰性电极通电电解硫酸铜溶液，反应的化学方程式为2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4。