适用于新教材2024版高考化学一轮总复习第四章课时规范练20用途广泛的金属材料开发利用金属矿物鲁科版

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课时规范练20
一、选择题:每小题只有1个选项符合题意。
1.新材料的发展充分体现了“中国技术”“中国制造”和“中国力量”。下列成果所涉及的材料为金属材料的是(　　)
A.“天问一号”火星探测器太阳翼的材料——石墨纤维复合聚酰胺薄膜
B.“长征五B”运载火箭中使用了耐热性、导热性好的材料——氮化铝陶瓷
C.“领雁”AG50飞机主体结构的复合材料——玻璃纤维复合材料
D.“奋斗者”号深潜器载人舱的外壳——钛合金
答案D
解析石墨纤维是碳元素组成的一种单质,属于无机非金属材料;聚酰胺薄膜为有机高分子合成材料,不属于金属材料,A错误。氮化铝陶瓷属于无机非金属材料,B错误。玻璃纤维是由熔融状态下的玻璃快速抽拉而成的细丝,不属于金属材料,C错误。钛合金是合金材料,属于金属材料,D正确。
2.工业上用铝土矿(主要成分为Al2O3,含SiO2、Fe2O3等杂质)冶炼铝的主要流程如下:

(注:SiO2碱溶时转化为铝硅酸钠沉淀)
下列叙述错误的是(　　)
A.操作Ⅰ增大NaOH溶液用量,可提高Al2O3的浸取率
B.操作Ⅱ、Ⅲ为过滤,操作Ⅳ为灼烧
C.通入过量CO2的离子方程式为2[Al(OH)4]-+CO22Al(OH)3↓+C+H2O
D.加入冰晶石的目的是降低Al2O3的熔融温度
答案C
解析操作Ⅰ增大NaOH溶液用量可以使铝土矿中的Al2O3充分溶解,从而提高Al2O3的浸取率,A正确;操作Ⅱ、Ⅲ为过滤,操作Ⅱ滤去的滤渣为Fe2O3、铝硅酸钠,操作Ⅲ得到固体Al(OH)3,操作Ⅳ为灼烧,目的是使Al(OH)3分解成Al2O3,B正确;向Na[Al(OH)4]溶液中通入过量CO2后生成Al(OH)3沉淀和NaHCO3,离子方程式为[Al(OH)4]-+CO2Al(OH)3↓+HC,C错误;加入冰晶石的目的是降低Al2O3的熔融温度,D正确。
3.某化学实验小组进行如下实验:取5 mL饱和的Na2CO3溶液置于试管中,放入一片打磨过的铝片。观察到铝片表面出现细小的气泡,加热该溶液,铝片表面产生大量白色沉淀和气泡。下列分析错误的是 (　　)
A.产生的气体中一定含有氢气
B.产生气体的原因和反应C+H2OHC+OH-有关
C.加热时产生沉淀和气体的原因是[Al(OH)4]-+HCAl(OH)3↓+CO2↑+H2O
D.反应后的溶液中不可能存在大量的Al3+
答案C
解析Na2CO3溶液中存在C的水解反应:C+H2OHC+OH-,Al在碱性溶液中反应生成氢气,A正确,B正确;[Al(OH)4]-+HCAl(OH)3↓+C+H2O,综合上述反应可知,加热时产生沉淀和气体的原因是2Al+6H2O2Al(OH)3↓+3H2↑,C错误;Na2CO3溶液加热促进盐类水解,HC与[Al(OH)4]-反应生成Al(OH)3和C,不可能存在大量Al3+,D正确。
4.工业用铜矿石(主要成分为CuS、CuO)制取胆矾的主要流程如图所示。下列说法错误的是(　　)

A.气体X为SO2
B.操作a为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤
C.流程中的反应涉及氧化还原反应
D.用流程中的硫酸浸出铜渣,不需要补充硫酸
答案D
解析CuS在空气中煅烧生成氧化铜和二氧化硫,气体X为SO2,A正确;硫酸铜溶液蒸发浓缩、冷却结晶得到胆矾,所以操作a为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤,B正确;流程中CuS在空气中煅烧生成氧化铜和二氧化硫,硫元素、氧元素化合价改变,属于氧化还原反应,用SO2气体制备硫酸,硫元素化合价改变,属于氧化还原反应,C正确;铜矿石的主要成分为CuS、CuO,铜元素、硫元素的物质的量之比大于1∶1,反应生成的硫酸铜中铜元素、硫元素的物质的量之比等于1∶1,根据元素守恒,用流程中的硫酸浸出铜渣,需补充硫酸,D错误。
5.易拉罐的主要成分为铝合金,其中以铝铁合金和铝镁合金最为常见。为确定铝合金中金属的成分,现取几小块易拉罐碎片进行下列实验,其中实验方案、现象与结论均正确的是(　　)

选项
实验方案
现象与结论
A
加入盐酸
产生无色气体,含铝、铁、镁三种金属
B
加入NaOH溶液
有无色气体产生,含有镁、铝两种金属
C
加入盐酸后,向所得溶液中再加入少量NaOH溶液
产生白色沉淀,一定只含有镁
D
用盐酸溶解并放置一会儿后,加入KSCN溶液
溶液呈红色,含有铁

答案D
解析加入盐酸,产生无色气体,该气体是H2,说明铝、镁、铁三种金属中至少有一种,A错误;加入NaOH溶液,有无色气体产生,该气体是H2,则含有铝,B错误;加入盐酸后,向所得溶液中加入少量NaOH溶液,Mg2+、Al3+均可生成氢氧化物沉淀,故至少含铝、镁中的一种,C错误;用盐酸溶解后放置一会儿,加入KSCN溶液,溶液呈红色,说明该溶液中含Fe3+,从而推知易拉罐中含铁,D正确。
6.(2023福建泉州模拟)镓及其化合物可用于制取第三代半导体材料。Ga与Al同主族,化学性质相似。从某金属废渣(主要含Ga2O3、Fe2O3)中提取镓并制备GaN的工艺流程如下:

下列说法错误的是(　　)
A.“碱浸”时发生反应Ga2O3+2NaOH2NaGaO2+H2O
B.滤渣的主要成分为Fe(OH)3
C.“电解”中金属Ga在阴极析出
D.制备GaN的反应中,NH3为氧化剂
答案B
解析Ga与Al同主族,化学性质相似,故其氧化物可以和氢氧化钠反应:Ga2O3+2NaOH2NaGaO2+H2O,A正确;金属废渣碱浸后Ga2O3溶解,Fe2O3不能参加反应,故滤渣的主要成分是Fe2O3,B错误;NaGaO2中镓为+3价,故电解时应该在阴极析出金属单质,C正确;制备GaN的反应中,Ga由0价变为+3价,为还原剂,故NH3为氧化剂,D正确。
7.(2023湖北襄阳五校联考)如图是工业利用菱镁矿MgCO3(含杂质Al2O3、FeCO3)制取镁的工艺流程。

下列说法不正确的是(　　)
A.菱镁矿送入酸浸池前需要粉碎,其目的是提高酸浸速率
B.“氧化池”中通入的Cl2可用H2O2溶液代替
C.沉淀混合物的主要成分是Fe(OH)3和Al(OH)3
D.工业上采用电解MgCl2溶液的方法制取金属镁
答案D
解析菱镁矿粉碎,可增大固液接触面积,加快酸浸速率,A正确;通入Cl2是为了将Fe2+(或FeCl2)氧化为Fe3+(或FeCl3),可用H2O2溶液代替Cl2,不引入杂质,B正确;氧化池中存在Al3+、Fe3+、H+,加入MgO后与H+反应使溶液碱性增强,Al3+和Fe3+转化为Al(OH)3和Fe(OH)3,故沉淀池中的沉淀为Al(OH)3和Fe(OH)3,C正确;金属镁比较活泼,一般采用电解熔融MgCl2的方法冶炼,电解MgCl2溶液时阴极上析出H2,D错误。
8.实验室为测定镁铝合金中镁、铝含量,设计如下流程:

下列说法错误的是(　　)
A.所加盐酸体积不少于100 mL
B.沉淀1的质量为(m+4.25) g
C.沉淀1加足量NaOH溶液反应的离子方程式为Al(OH)3+OH-[Al(OH)4]-
D.镁铝合金中镁、铝质量之比为8∶9
答案B
解析标准状况下,氢气物质的量为=0.25mol,根据氢元素守恒,所加盐酸体积应不少于=0.1L=100mL,故A正确;根据镁铝合金为mg,最后得到的氧化铝为mg,则合金中铝的质量为mg×mg,则镁的质量为mg-mg=mg,生成的氢氧化镁沉淀的质量为×58g·mol-1,生成Al(OH)3的质量为×78g·mol-1,则沉淀1的质量为×58g·mol-1+×78g·mol-1=mg,镁铝合金中镁、铝质量之比为=8∶9,故B错误,D正确;沉淀1加足量NaOH溶液发生的反应为Al(OH)3+OH-[Al(OH)4]-,故C正确。
二、非选择题
9.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 　。 
进入量气管气体的体积为V mL(已折算成标准状况),若量气管最大量程为50 mL,则固体M中铝的质量范围为　　　　　　　　　。此实验所采用的氢氧化钠溶液为0.1 mol·L-1,若要配制450 mL氢氧化钠溶液,称量氢氧化钠的操作是先  　, 
待天平平衡后,再　　　　　　　　　　　　2 g砝码,在左盘慢慢加入氢氧化钠固体直至天平平衡。 
(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=38×10-3,V=44.8(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-+6H2O2[Al(OH)4]-+3H2↑
(3)冷却至室温,量气管与水准管中液面相平　小于等于0.04 g　在托盘天平左盘上放置一个小烧杯,称量小烧杯的质量　在托盘天平右盘上放置
(4)>　(5)符合
解析(1)采用“压强差法”检验装置的气密性:连接好装置,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-+6H2O2[Al(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VmL。
(5)若a=38×10-3,V=44.8(标准状况),则有n(H2)=2×10-3mol,结合反应可知,n(Al)=×10-3mol,m(Al)=×10-3mol×27g·mol-1=0.036g=36mg,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。