金属材料、过渡金属、金属矿物的开发和利用突破训练（四）.doc

金属材料、过渡金属、金属矿物的开发和利用 突破训练（四）‎ ‎1．下列说法中正确的是(　　)‎ 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 ‎【解析】A项，CuO→Cu(OH)2不能通过一步实现，错误；B项，铝合金比纯铝的熔点低，错误；D项，铜表面不能形成致密的氧化膜，错误。‎ ‎2．所谓合金，就是不同种金属(也包括一些非金属)在熔化状态下形成的一种熔合物，如表为四种金属的熔、沸点。‎ Na Cu Al Fe 熔点(℃)‎ ‎97.5‎ ‎1 083‎ ‎660‎ ‎1 535‎ 沸点(℃)‎ ‎883‎ ‎2 595‎ ‎2 200‎ ‎3 000‎ 根据以上数据判断其中不能形成合金的是(　　)‎ A．Cu和Al　　 　　 　 B．Fe和Cu C．Fe和Na D．Al和Na ‎【解析】Na的沸点 883 ℃，而Fe的熔点为 1 535 ℃，当Fe熔化时，Na已汽化，二者不会形成合金。‎ ‎3．工业上由含钒、铬和锰的矿物冶炼难熔的金属钒、铬和锰，通常采用的方法是(　　)‎ A．炭还原法 B．铝热法还原 C．直接加热法 D．盐的水溶液与活泼金属置换法 ‎【解析】工业上用铝热法冶炼活泼性比Al差的、熔点较高的金属，如钒、铬、锰等。‎ ‎4．利用如图装置做铝热反应实验，下列说法不正确的是(　　)‎ A．该反应的化学方程式是2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3‎ B．该反应会产生高温，发出强光 C．根据铝热反应的原理，可以冶炼某些金属 D．若反应中转移3 mol电子，消耗氧化剂的物质的量是1 mol ‎【解析】A项，铝是活泼金属，高温条件下可置换出氧化铁中的铁，正确；B项，铝热反应放出大量的热，产生高温、发出强光，正确；C项，高熔点的金属可采用铝热法冶炼，正确；D项，铁元素的化合价从＋3价降低到0价，因此1 mol Fe2O3在反应中得到6 mol电子，则若反应中转移3 mol电子，消耗氧化剂的物质的量是0.5 mol，错误。‎ ‎5．已知下列转化关系中，M、N均为单质，则M可能是(　　)‎ M＋NQQ溶液M＋N A．Na B．Al C．Fe D．Cu ‎【解析】Na、Al、Fe均为活泼金属，电解相关溶液不能制取其单质；电解铜盐溶液可以生成铜单质，题给转化是：Cu＋Cl2―→CuCl2―→CuCl2溶液Cu＋Cl2。‎ ‎6．从经济效益和环境保护考虑，大量制取Cu(NO3)2最宜采用的方法是(　　)‎ A．CuCu(NO3)2‎ B．CuCu(NO3)2‎ C．CuCuOCu(NO3)2‎ D．CuCuCl2Cu(NO3)2‎ ‎【解析】A项，Cu与浓HNO3反应生成NO2，NO2是有毒气体，污染环境，错误；B项，Cu与稀HNO3反应生成NO，NO是有毒气体，污染环境，错误；C项，发生反应2Cu＋O22CuO，CuO＋2HNO3===Cu(NO3)2＋H2O，过程中没有有毒气体生成，不污染环境，正确；D项，硝酸银成本较高，不经济，错误。‎ ‎7．氢化亚铜(CuH)是一难溶物质，用CuSO4溶液和另一种反应物在40～50 ℃时反应可生成它。CuH不稳定，易分解；CuH在氯气中能燃烧，跟盐酸反应能产生气体。下列有关推断中错误的是(　　)‎ A．这里的“另一种反应物”具有还原性 B．CuH可作氧化剂、还原剂 C．CuH＋Cl2===CuCl＋HCl(燃烧)‎ D．CuH＋HCl===CuCl＋H2↑(常温)‎ ‎【解析】Cl2具有强氧化性，与多价态金属或化合物反应时，生成最高价态的金属化合物，CuH与Cl2反应产物应为CuCl2和HCl，C项错误。‎ ‎8．明代《天工开物》记载“火法”冶炼锌：“炉甘石十斤，装载入一泥罐内……然后逐层用煤炭饼垫盛，其底铺薪，发火煅红……冷定，毁罐取出……即倭铅也”(注：炉甘石的主要成分为碳酸锌，泥罐中掺有煤炭)。下列说法不正确的是(　　)‎ A．倭铅是指金属锌和铅的混合物 B．煤炭中起作用的主要成分是C C．冶炼Zn的过程中有氧化还原反应发生 D．该冶炼锌的方法属于热还原法 解析：选A　A项，由题意可知，倭铅是指金属锌，不是混合物；B项，反应中C作还原剂，则煤炭中起作用的主要成分是C；C项，碳酸锌与碳在高温下反应生成锌和一氧化碳，有氧化还原反应发生；D项，该反应是利用碳还原碳酸锌生成锌单质，属于热还原法。‎ ‎8．工业上以铝土矿(主要成分Al2O3·3H2O)为原料生产铝，主要包括下列过程：‎ ⅰ.将粉碎、筛选、湿磨后的铝土矿浸泡在氢氧化钠溶液中，过滤；‎ ⅱ.通入过量二氧化碳使ⅰ所得滤液中析出氢氧化铝固体，过滤；‎ ⅲ.使ⅱ中所得氢氧化铝脱水生成氧化铝；‎ ⅳ.电解熔融氧化铝生成铝。‎ 下列说法正确的是(　　)‎ A．过程ⅰ说明氧化铝具有酸性氧化物的性质 B．过程ⅱ说明碳酸的酸性比氢氧化铝的酸性弱 C．过程ⅲ发生的反应类型属于氧化还原反应 D．过程ⅳ也可以用加热法代替电解法冶炼铝 解析：选A　Al2O3与NaOH(碱)反应生成NaAlO2(盐)与水，具有酸性氧化物的性质，A正确；过量CO2与NaAlO2生成Al(OH)3固体，所以H2CO3的酸性强于Al(OH)3，B错误；Al(OH)3分解生成Al2O3和水，是非氧化还原反应，C错误；适合用电解法冶炼的金属为活泼金属，常见的有Na、Mg、Al等，Al是活泼金属不能用加热法，D错误。‎ ‎9．镁铝合金质优体轻，又不易锈蚀，被大量用于航空工业、造船工业、日用化工等领域。下列关于镁铝合金性质的叙述中，正确的是(　　)‎ A．此合金的熔点比镁和铝的熔点都高 B．此合金能全部溶解于稀盐酸中 C．此合金能全部溶解于氢氧化钠溶液中 D．此合金的硬度比镁和铝的硬度都小 解析：选B　镁铝合金的熔点比它的各成分金属的熔点低，硬度比它的各成分金属的硬度大，合金的化学性质与各成分金属的化学性质基本相同。‎ ‎10．根据金属活动性顺序分析，下列描述或判断错误的是(　　)‎ A．常温下，在空气中金属镁比铁容易氧化 B．在氧气中灼烧时，铁丝比铜丝反应剧烈 C．与同种盐酸反应时，锌片比铁片反应剧烈 D．铜活动性不强，故铜不能与硝酸银溶液反应得到银 解析：选D　Mg比Fe活泼，则常温下在空气中金属镁比铁容易氧化，A正确；Fe比Cu活泼，则在氧气中灼烧时，铁丝比铜丝反应剧烈，B正确；金属越活泼，与盐酸反应越剧烈，Zn比Fe活泼，则与同种盐酸反应时，锌片比铁片反应剧烈，C正确；Cu比Ag活泼，则铜能与硝酸银溶液反应得到银，D错误。‎ ‎11．下表中金属的冶炼原理与方法不完全正确的是(　　)‎ 选项 冶炼原理 方法 A ‎2HgO2Hg＋O2↑‎ 热分解法 B ‎2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑‎ 电解法 C Cu2S＋O22Cu＋SO2‎ 热分解法 D Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2‎ 热还原法 解析：选C　Hg为不活泼金属，可以直接用加热分解的方法将金属从其化合物中还原出来，A正确；Al为活泼金属，通常用电解熔融的金属化合物的方法冶炼，但氧化铝的熔点较高，加入冰晶石的目的是降低熔点，B正确；Cu2S＋O22Cu＋SO2，该反应不属于分解反应，所以采用的不是热分解法，C错误；高温下用CO作还原剂冶炼铁，属于热还原法，D正确。‎ ‎12．下列生产、生活中的事实不能用金属活动性顺序解释的是(　　)‎ A．电解饱和食盐水阴极产生氢气而得不到钠 B．铝制器皿不宜盛放酸性食物 C．铁制容器盛放和运输浓硫酸 D．镀锌铁桶镀层破损后铁仍不易被腐蚀 解析：选C　金属活动性顺序中，钠在氢前，形成的阳离子氧化性H＋>Na＋，H＋先放电生成氢气，和金属活动性顺序有关，故A不选；在金属活动性顺序中，铝排在氢的前面，铝和酸发生反应，铝制器皿不宜盛放酸性食物，故B不选；在金属活动性顺序中，铁比氢活泼，但可用铁制容器盛放和运输浓硫酸，是因为铁在冷的浓硫酸中发生钝化，不能用金属活动性顺序解释，故C选；在金属活动性顺序中，锌比铁活泼，所以破损后腐蚀的是锌，保护的是铁，能用金属活动性顺序解释，故D不选。‎ ‎13.某电镀厂的电镀液中含有金盐，为了回收其中的金元素，技术人员制作了如图的“吸金球”，“吸金球”是装入一些“吸金”物质的纱袋，把“吸金球”浸入电镀液，能“吸”出盐溶液中的金，据上所述，“吸金球”中的“吸金”物质可能是(　　)‎ A．活性炭(C)　　　　　　 B．磁石(主要成分是Fe3O4)‎ C．铁屑(Fe) D．胆矾(CuSO4·5H2O)‎ 解析：选C　吸金球中的物质和溶液中金离子发生反应生成金单质。活性炭不与金离子反应，A项错误；Fe3O4不与金离子反应，B项错误；Fe具有还原性，其金属活动性大于金，所以能将金离子还原生成金单质，C项正确；胆矾不与金离子反应，D项错误。‎ ‎14．科学家研制出了一种新型的贮氢材料，这种镁铝合金的成分可表示为Mg17Al12；其贮氢和释氢的原理可表示为Mg17Al12＋17H217MgH2＋12Al，下列有关说法正确的是(　　)‎ A．Mg17Al12是离子化合物 B．为防止金属氧化，熔炼制备Mg17Al12时通氮气做保护气 C．732 g的合金能吸收380.8 L氢气 D．该合金的熔点比镁和铝的熔点低 解析：选D　合金是加热熔合而成的，不存在阴阳离子，不属于离子化合物，A项错误；Mg、Al为较活泼金属，加热时易和氮气发生反应，可以通入氩气来防止金属被氧化，不可以通氮气做保护气，B项错误；氢气所处的状况未知，不能计算出氢气的具体体积，C项错误；合金的熔点比各成分的熔点低，该合金的熔点低于金属镁、金属铝的熔点，D项正确。‎ ‎15．某化学小组为测定一定质量的某铜铝混合物中铜的质量分数，设计了如下实验方案：‎ 方案Ⅰ：铜铝混合物测定生成气体的体积 方案Ⅱ：铜铝混合物测定剩余固体的质量 下列有关判断中不正确的是(　　)‎ A．溶液A和B均可以是盐酸或NaOH溶液 B．若溶液B选用浓硝酸，则测得铜的质量分数偏小 C．溶液A和B均可选用稀硝酸 D．实验室中方案Ⅱ更便于实施 解析：选C　盐酸和Al反应，剩余Cu，利用产生H2的体积，可求出Al的质量分数，从而得出Cu的质量分数；若用NaOH溶液和Al反应，根据产生H2‎ 的体积，也可求出Cu的质量分数，A正确；浓硝酸和Cu反应，铝与浓硝酸发生钝化，使剩余固体的质量偏大，从而使测得Cu的质量分数偏小，B正确；如果选用稀硝酸，稀硝酸与Cu、Al均反应，就会造成方案Ⅱ中没有固体剩余，C错误；无论选用NaOH溶液还是盐酸，最后剩余的固体都是Cu，利用方案Ⅱ直接测固体的质量比较方便，而方案Ⅰ测气体的体积比较麻烦，方案Ⅱ更便于实施，D正确。‎ ‎16．球墨铸铁中含有一种铁碳化合物X。实验室测定化合物X的组成实验如下：‎ 下列说法不正确的是(　　)‎ A．固体2是氧化铁 B．X的化学式可以表示为Fe3C2‎ C．溶液甲中可能含有Fe3＋‎ D．X与足量的热浓硝酸反应有NO2和CO2生成 解析：选B　A项，溶液乙是FeCl3，FeCl3＋3H2OFe(OH)3＋3HCl，在加热蒸干时HCl挥发，Fe(OH)3在灼烧时分解得到24.0 g Fe2O3，固体2是氧化铁；B项，24.0 g Fe2O3的物质的量为0.15 mol，其中含铁0.3 mol，质量为16.8 g，X含碳1.2 g，其物质的量为0.1 mol，所以X的化学式可以表示为Fe3C；C项，＋2价铁可被O2氧化，溶液甲中可能含有Fe3＋；D项，X中含碳，碳与足量的热浓硝酸反应有NO2和CO2生成。‎ ‎17．某化学兴趣小组用含有铝、铁、铜的合金制取纯净的氯化铝溶液、绿矾晶体[FeSO4·7H2O]和胆矾晶体，以探索工业废料的再利用。其实验方案如下：‎ 回答下列问题：‎ ‎(1)写出合金与烧碱溶液反应的离子方程式_______________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(2)用滤渣F通过两种途径制取胆矾，与途径③相比，途径④明显具有的两个优点是__________________________ ，____________________________。‎ ‎(3)进行途径②时，该小组用如图所示装置及试剂，将制得的CO2气体通入滤液A中。一段时间后，观察到烧杯中产生的白色沉淀逐渐减少，其原因是________________________________________(用离子方程式表示)；为了避免沉淀D减少，应该在装置Ⅰ和装置Ⅱ之间增加一个盛有____________的洗气瓶。‎ ‎(4)通过途径④制取胆矾，必须进行的实验操作步骤：加硫酸、加热通氧气、过滤、________、冷却结晶、过滤、自然干燥。其中“加热通氧气”所起的作用为________________________________________(用离子方程式表示)。‎ ‎(5)白磷有剧毒，不慎沾到皮肤上，可取少量胆矾配制成CuSO4溶液冲洗解毒。白磷可与热的CuSO4溶液反应生成Cu3P(Cu为＋1价)，与冷CuSO4溶液则析出Cu，反应方程式分别(均未配平)为：‎ ‎①P4＋CuSO4＋H2O△,Cu3P＋H3PO4＋H2SO4‎ ‎②P4＋CuSO4＋H2O―→Cu＋H3PO4＋H2SO4‎ 若上述两反应中被氧化的P4的物质的量相等，则消耗的CuSO4的物质的量之比为________。‎ ‎【解析】合金中只有铝和NaOH溶液反应，所得滤液A中含有NaAlO2和剩余的NaOH，向滤液A通入足量的CO2，生成沉淀为 Al (OH)3，滤渣为Fe和Cu。滤渣B加入足量的稀硫酸，Fe溶解，滤液E为FeSO4溶液，滤渣F为Cu。‎ ‎(1)Al和NaOH溶液反应的离子方程式为2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑。‎ ‎(2)途径④中通入空气，H2SO4只表现酸性，所以产生等量胆矾途径④消耗H2‎ SO4少而且途径④不会产生污染大气的气体。‎ ‎(3)大理石和浓盐酸反应生成的CO2中含有HCl，通入NaAlO2溶液中，反应生成的Al(OH)3和盐酸反应生成AlCl3和H2O，离子方程式为Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O。除去CO2中的HCl，用饱和NaHCO3溶液。‎ ‎(4)要得到硫酸铜晶体，先蒸发浓缩，然后冷却结晶。加热通入氧气可以在酸性条件下把Cu氧化为Cu2＋，离子方程式为2Cu＋O2＋4H＋===2Cu2＋＋2H2O。‎ ‎(5)两化学方程式配平后得11P4＋60CuSO4＋60H2O△,20Cu3P＋24H3PO4＋60H2SO4，P4＋10CuSO4＋16H2O===10Cu＋4H3PO4＋10H2SO4，前一个反应中，有6 mol P4被氧化，消耗60 mol CuSO4，后一个反应中，有1 mol P4被氧化，消耗10 mol CuSO4，所以当被氧化的P4的物质的量相等时，消耗的CuSO4的物质的量比为1∶1。‎ ‎【答案】(1)2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑‎ ‎(2)产生等量胆矾途径④消耗硫酸少　途径④不会产生污染大气的气体 ‎(3)Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O　饱和NaHCO3溶液 ‎(4)蒸发浓缩　2Cu＋O2＋4H＋===2Cu2＋＋2H2O ‎(5)1∶1‎ ‎24．铜器久置，表面会生成一层绿色固体，某化学兴趣小组收集家中铜器表面的绿色固体进行探究。查阅相关资料后，得知该绿色物质是碱式碳酸铜。该小组同学利用如图装置进行实验，探究碱式碳酸铜的分解产物。‎ ‎①对试管内的绿色固体进行加热至完全分解，观察到A装置中绿色固体逐渐变成黑色，B装置中无水硫酸铜变成蓝色，C装置中澄清石灰水变浑浊。‎ ‎②取少量加热后生成的黑色固体于试管中，加入稀盐酸。观察到黑色固体逐渐溶解，溶液变成蓝色。‎ ‎③‎ 取少量上述蓝色溶液于试管中，浸入一根洁净的铁丝。观察到铁丝表面有红色物质析出。‎ 请回答下列问题：‎ ‎(1)加热后试管中剩余的黑色物质是_______________________________________________。‎ ‎(2)写出该绿色物质受热分解的化学方程式：____________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(3)上述实验步骤③中反应的离子方程式为_________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(4)实验装置最后的干燥管的作用是__________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(5)已知：‎ 物质 开始沉淀时的pH 完全沉淀时的pH Fe(OH)3‎ ‎1.9‎ ‎3.2‎ Fe(OH)2‎ ‎7.0‎ ‎9.0‎ Cu(OH)2‎ ‎4.7‎ ‎6.7‎ 若提供的药品有：Cl2、浓硫酸、NaOH溶液、CuO、Cu，试结合题给表格，简述除去步骤③溶液中Fe2＋的实验步骤：________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎【解析】根据无水硫酸铜变蓝，可知反应中有水生成；根据澄清石灰水变浑浊，可知有CO2生成；根据黑色固体溶于稀盐酸溶液变蓝色，插入铁丝后有红色物质析出，知黑色物质应是CuO。‎ ‎(1)加热后试管中剩余的黑色物质是CuO。‎ ‎(2)碱式碳酸铜受热分解的化学方程式为Cu2(OH)2CO32CuO＋H2O＋CO2↑。‎ ‎(3)上述实验步骤③中铁置换出铜，反应的离子方程式为Cu2＋＋Fe===Cu＋Fe2＋。‎ ‎(4)该实验装置中最后的干燥管中装有碱石灰，目的是防止空气中的CO2进入广口瓶中，干扰实验。‎ ‎(5)要除去Fe2＋，根据表格可知Fe2＋开始沉淀的pH为7.0，而Cu2＋完全沉淀的pH为6.7，所以当Fe2＋开始沉淀时Cu2＋已完全沉淀，要保证Cu2＋不被沉淀，只有把Fe2＋氧化为Fe3＋，再调节pH除去杂质，根据提供的氧化剂，只能选择氯气，为了不引入杂质，选择CuO调节溶液的pH，注意沉淀后一定要过滤。‎ ‎【答案】(1)CuO ‎(2)Cu2(OH)2CO32CuO＋H2O＋CO2↑‎ ‎(3)Cu2＋＋Fe===Cu＋Fe2＋‎ ‎(4)防止空气中的CO2进入广口瓶 ‎(5)通入足量Cl2将Fe2＋氧化成Fe3＋，加入CuO调节溶液的pH至3.2～4.7，过滤除去Fe(OH)3‎ ‎25．金属镁和镁合金在航空、汽车制造和电子工业等领域具有广泛的用途，金属镁的冶炼有多种方法，其中之一为皮江法。该方法是以白云石(CaCO3·MgCO3)为原料，经高温煅烧生成氧化物(CaO·MgO)，氧化物在还原炉中经1 200 ℃‎ 真空条件下用硅铁还原生成镁蒸气(铁在反应前后化合价不变)，镁蒸气经冷凝器冷聚为粗镁，粗镁再经精炼、铸锭得到成品金属镁。反应工艺流程如下图：‎ ‎(1)在冶炼过程中反应温度对生成金属镁的影响如图，从图中分析，还原反应的反应热ΔH__________0(填“”或“＝”)，理由是_____________________________________________。 ‎ ‎(2)还原炉中需要在1 200 ℃真空条件下反应，反应达到平衡时的温度与压强的关系如下。‎ 剩余压强/mmHg ‎760‎ ‎10‎ ‎1‎ ‎0.1‎ 平衡时的温度/℃‎ ‎2 370‎ ‎1 700‎ ‎1 430‎ ‎1 235‎ 真空条件对制备金属镁来讲，可以达到的目的是 ‎①__________________________________； ‎ ‎②__________________________________。 ‎ ‎(3)含镁矿物常见的有菱镁矿(MgCO3)、白云石和光卤石(KCl·MgCl2·6H2O)，其中KCl·MgCl2·6H2O属于__________。 ‎ A．复盐　　　　 B．混合物　　　　C．配合物 ‎(4)写出下列反应的化学方程式：‎ ‎①煅烧白云石：________________________________________________________________________。 ‎ ‎②CaO·MgO与Si的反应：______________________________________。 ‎ ‎【解析】(1)由图像可以看出，升高温度，Mg的产率增大，即平衡向正反应方向移动，说明正反应为吸热反应。(2)由表中数据可知，压强越小，平衡时的温度越低，故真空条件的目的：一是防止金属镁被氧化，二是可以降低温度，节约能源。(3)光卤石中含一种酸根离子和两种金属离子，故是一种复盐。(4)①CaCO3·MgCO3CaO·MgO＋2CO2↑，②2(CaO·MgO)＋Si2Mg↑＋2CaO·SiO2。‎ ‎【答案】(1)>　升高温度，Mg的产率增大，平衡向正反应方向移动，说明正反应为吸热反应 ‎(2)①降低反应所需温度，节约能源　②防止Mg被空气氧化 ‎(3)A ‎(4)①CaCO3·MgCO3CaO·MgO＋2CO2↑‎ ‎②2(CaO·MgO)＋Si2Mg↑＋2CaO·SiO2‎