高考化学经典复习7.4金属材料与金属矿物利用含答案完美

第4节 金属材料与金属矿物利用 考纲点击：1.了解常见金属的活动顺序。2.了解合金的概念 及其重要应用。 回归教材 一、合金 1.合金 金属和非金属 金属特性 低 大 铁、锰、铬 2.常见金属材料 (1)钢铁 正 二、金属矿物的开发和利用 1.金属在自然界中的存在 2.金属冶炼的一般步骤 3.金属冶炼方法(用化学方程式表示) 实验 装置 实验 现象 ①镁带剧烈燃烧，放出大量的热，并发出耀眼的白光，氧化 铁和铝粉在较高温度下发生剧烈的反应； ②纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中 实验 结论 高温下，铝与氧化铁发生反应，放出大量的热，反应的化学 方程式为 2Al＋Fe2O3 Al2O3＋2Fe 原理 应用 ①制取熔点较高、活泼性弱于 Al 的金属铬、锰、钨等； ②金属焊接，如野外焊接钢轨等 4.铝热反应 [特别提醒](1)铝热反应是在高温干态下进行的置换反应， 铝只能与排在金属活动性顺序中铝后的金属的氧化物反应。 (2)铝热反应是放热反应，反应引发后不需要持续加热。 (3)铝热剂是铝粉和金属氧化物的混合物。 (4)利用铝热反应可以冶炼高熔点金属，例如钨的冶炼。 基础测评 1.判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。 (1)合金的成分都是金属，属于混合物( (2)任何不同的金属都可熔合为合金( )。 )。 (3)钢和生铁的熔点都比纯铁低( )。 (4)常见的铜合金有青铜、黄铜和白铜( )。 (5)合金的化学性质一般与其各成分金属的化学性质不同 ( )。 答案：(1)× (2)× (3)√ (4)√ (5)× 2.2015 年 6 月 24 日中国载人潜水器“蛟龙”号在西太平洋 的马里亚纳海沟试验海域成功创造了载人深潜的新纪录，首次 突破 7000 米，最深达到 7020 米海底。“蛟龙”号载人潜水器 的外壳是耐超高压的钛合金，下列有关合金的说法中正确的是 ( )。 A.钛合金是一种新型的金属单质 B.钛合金的熔点比成分金属的低，硬度小 C.钛合金的化学性质与钛单质相同 D.青铜、碳素钢、合金钢和硬铝均是合金 答案：D 解析：Al 的活动性比 H2 强，不能用 H2 还原法进行冶炼， 而应用电解法进行冶炼。 答案：B 4.(2018 年重庆模拟)下列制备物质的工业生产流程合理的 是( )。 解析：A 项，铝土矿的主要成分虽然是氧化铝，但含有很 多的杂质，不能直接电解，错误；B 项，硫酸的制取过程是燃 烧硫铁矿获得 SO2 后，用氧气在催化剂存在条件下将 SO2 氧化 为 SO3，再用 98.3%的浓硫酸吸收 SO3，用水吸收 SO2 后氧化亚 硫酸的工艺相对困难，不合理；C 项，可以用石灰乳吸收氯碱 工业产生的氯气获得漂白粉，正确；D 项，工业上用氮气、氢 气合成氨气，加热铵盐和碱的混合物的方法适合实验室制取少 量氨气，工业上不可行，错误。 答案：C 5.用铝热反应还原下列物质，制得金属各 1 mol 时，消耗铝 )。最少的是( A.MnO2 C.V2O5 B.Cr2O3 D.Fe3O4 解析：制得 1 mol 金属转移电子最少的则消耗铝最少。A～ D 项制得 1 mol 金属转移电子的物质的量依次为 4 mol、3 mol、 5 mol、 8 3 mol。 答案：D 关键材料。下列有关高温合金的说法错误的是( 考点一 考向1 合金和常见的金属材料及其防护 合金和常见的金属材料 [典例1]高温合金是一种能够在 600 ℃以上及一定应力条 件下长期工作的金属材料，是涡轮发动机热端部件不可替代的 )。 A.高温合金可能由多种金属(或金属与非金属)组成 B.高温合金耐腐蚀、耐高温，具有金属特性 C.高温合金的熔点比其成分金属熔点更高 D.高温合金硬度大、密度小，适合制造发动机 答案：C . . [方法技巧](1)构成合金的成分不一定是两种或两种以上的 金属，也可以是金属与非金属。合金中一定含金属元素。合金 一定是混合物。 (2)常温下，多数合金是固态，但钾钠合金呈液态。 (3)合金的性质不是各成分金属的性质之和。合金具有许多 良好的物理、化学和机械性能，在许多方面不同于各成分金属， 不是简单加和；但在化学性质上，一般认为合金体现的是各成 分金属的化学性质。 考向2 金属材料的防护 的是( )。 A.在如图所示环境中，铁被腐蚀速率：Ⅰ＞Ⅲ＞Ⅱ B.军事演习期间给坦克的履带上刷上油漆以防止生锈 C.在海轮的外壳上常焊有锌块，且定期更新 D.将不锈钢制成刀具和餐具，有的刀具还进行烤蓝处理 解析：A 项Ⅰ中铁做原电池负极腐蚀速率加快，Ⅱ中铁做 原电池正极被保护，腐蚀速率减慢，所以铁被腐蚀速率： Ⅰ>Ⅲ>Ⅱ；B 项军事演习期间给坦克的履带上刷上油漆，油漆 会很快脱落起不到保护作用，错误；C 项锌做负极保护海轮， 正确；D 项保护措施正确。 答案：B 金材料。下列关于铝锂合金的认识不正确的是(　　)。 【拓展演练】 1.2018 年 12 月 28 日，第三架国产大型客机 C919 在上海 浦东国际机场实现首飞。C919 机身部分采用第三代新型铝锂合 A.铝锂合金密度较小，强度较大，硬度大于纯铝，熔点低 于锂单质 B.改变原料的配比，可以制得性能不同的铝锂合金 C.铝锂合金具有金属光泽，可导电导热 D.铝锂合金的性质与各成分金属的性质完全相同 答案：D . . . 2.为防止碳素钢菜刀生锈，在使用后特别是切过咸菜后， 应将其( )。 A.洗净、擦干 B.浸泡在水中 C.浸泡在食醋中 D.直接置于空气中 解析：切过咸菜的菜刀含有电解质，如果不洗干净擦干很 容易形成原电池，原电池会加快菜刀的腐蚀。 答案：A 考点二 考向1 金属矿物的开发和利用 金属冶炼方法的选择 [典例3](2018 年安徽芜湖质检)下列说法正确的是( )。 A.工业上通过电解氯化钠溶液制备金属钠和氯气 B.钢铁厂用热还原法冶炼铁 C.工业上电解熔融状态的 Al2O3 制备 Al 不涉及氧化还原反 应 解析：电解 NaCl 溶液生成 NaOH、H2 和 Cl2，得不到单质 钠，A 错误；电解熔融 Al2O3 发生的是氧化还原反应，C 错误； 工业上冶炼镁是电解熔融 MgCl2 而不是 MgO，D 错误。 答案：B [方法技巧] 根据金属活动性判断金属冶炼方法 考向2 铝热反应 [典例4](2018 年山东滨州检测)利用下图做铝热反应实验， 2Fe＋Al2O3A.该反应的化学方程式是 2Al＋Fe2O3 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：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，若反应中转移 3 mol 电子， 则消耗氧化剂的物质的量是 0.5 mol，D 错误。 答案：D 产部分材料的流程示意图如下。下列说法不正确的是( 【拓展演练】 3.(2018 届甘肃三模)工业上利用无机矿物资源生 )。. . . A.在铝土矿制备较高纯度 Al 的过程中常用到 NaOH 溶液、 CO2 气体、冰晶石 B.石灰石、纯碱、石英、玻璃都属于盐，都能与盐酸反应 C.在制粗硅时，被氧化的物质与被还原的物质的物质的量 之比为 2∶ 1 D.黄铜矿(CuFeS2)与 O2 反应产生的 Cu2S、FeO 均是还原产 物 解析：A 项，用铝土矿制备较高纯度 Al，首先用 NaOH 溶 液将铝土矿中的氧化铝溶解转化为偏铝酸钠溶液，然后过滤、向 滤液中通入 CO2 气体把偏铝酸钠转化为氢氧化铝沉淀，再过滤得 氢氧化铝，接着加热氢氧化铝让其分解为氧化铝，最后用冰晶石 作助熔剂，电解熔融的氧化铝得到铝，A 正确；B 项，石英的主 要成分是二氧化硅，它属于酸性氧化物，不与盐酸反应，玻璃的 主要成分有二氧化硅、硅酸钠、硅酸钙，组成中有盐，故被称为 硅酸盐产品，它也不能与盐酸反应，实验室经常用玻璃瓶盛放盐 酸，B 不正确；C 项，在制粗硅时，发生反应 SiO2＋2C Si ＋2CO，被氧化的物质 C 与被还原的物质 SiO2 的物质的量之比 为 2∶ 1，C 正确；D 项，黄铜矿(CuFeS2)与 O2 反应，铜由＋2 价 降为＋1 价被还原得到 Cu2S、氧由 0 价降至－2 价得到 FeO，所 以 Cu2S、FeO 均是还原产物，D 正确。 答案：B 4.(2018 年山东北镇中学一模)为了确定一批合金废料的成 分并加以回收利用，某同学拟定了以下实验方案： (已知 Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑) 请回答下列问题： (1)从上述信息可确定该合金中一定含有 Fe 和_________ (填化学式)。 (2)“试剂 a”是一种不引入杂质的绿色氧化剂，该氧化剂 的化学式为________；滤渣 D 与稀硫酸和试剂 a 总反应的化学 方程式为____________________________________。 (3)若反应①产生的气体是 H2，则验证滤液 A 只含 NaAlO2 不含 Na2SiO3 的方法是取少量滤液 A 于试管中，____________ ____________________________________________________； 如果滤液 A 只含 NaAlO2 而不含 Na2SiO3，则反应①的离子 方程式为_______________________________________。 解析：(3) 如果含有 Na2SiO3 ，则 Na2SiO3 与酸反应生成 H2SiO3 沉淀，此沉淀不与过量的酸反应，所以最终白色沉淀不 消失。 答案：(1)Cu (2)H2O2 Cu＋H2O2＋H2SO4===CuSO4＋2H2O (3)逐滴滴加稀盐酸(或稀硫酸)至过量，先产生白色沉淀， 然后沉淀完全溶解 定量测定合金组成的两种方法 1.定量集气法 定量集气法是指收集合金中某种物质溶于酸或碱溶液时所 产生的气体的量，应用化学方程式或关系式来判断合金的组成。 其原理的关键点是某组分具有特殊性质(特别是与酸或碱反应 能产生气体)。其操作要点和注意事项有保证装置的气密性良 好，注意收集气体的读数方法。 2.沉淀法 沉淀法测定物质含量是常用的一种方法，采用沉淀法时涉 及的基本实验操作和主要问题有称量、溶解(溶解试剂)、沉淀(重 点是沉淀试剂的选择)、过滤、沉淀洗涤、沉淀的干燥、称量及 数据的处理(包括测定结果的误差分析)。 [典例](2018 年山东济南一模)有三种镁铝合金样品 A、B、 C(组分比例不一定相同)。三位同学各取一种样品，对合金中镁 的质量分数进行下列实验探究： (1)第一位同学取样品 A m1 g 和过量的氢氧化钠溶液反应， 然后过滤；再往滤液中通入过量的二氧化碳气体，将所得沉淀 过滤、洗涤、烘干、灼烧，得到固体质量仍为 m1 g。则合金中 镁的质量分数为__________(小数点后保留 2 位)。 (2)第二位同学取样品 B m2 g 和足量的稀硫酸反应，发现固 体完全溶解，标准状况下得到气体的体积为 V L，则 m2 的取值 范围是__________(结果化为最简分数)。 实验序号 a b c 合金质量/g 0.51 0.765 0.918 气体体积/mL 560 672 672 (3)第三位同学取不同质量的样品 C 分别和 30 mL 同浓度的 盐酸反应，所取合金质量与产生气体的体积(标准状况下测定) 如表所示： Ⅰ.盐酸的物质的量浓度为__________。 Ⅱ.合金中镁的质量分数为__________。 Ⅲ.要使 c 组实验后剩余合金中的铝恰好完全溶解，还需向 容器中加入 1.0 mol·L－1 的氢氧化钠溶液______ mL。 (3)Ⅰ.2.0 mol·L 答案：(1)47.06% 45V(2)