1、用途广泛的金属材料和开发利用金属矿物一、选择题(本题包括4小题,每题8分,共32分)1.(2023年长沙模拟)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,根据下列四种金属的熔沸点:NaCuAlFe熔点()97.51 0836601 535沸点()8832 5952 2003 000其中不能形成合金的是()A.Cu和AlB.Fe和CuC.Fe和NaD.Al和Fe【解析】选C。形成合金的两种金属必须在同一温度都能熔化而且不能达到沸点。只有C不符合。【加固训练】下列说法中正确的是()A.CuCuOCu(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
2、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】选C。CuOCu(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;金属铜放置在潮湿的空气中会被锈蚀,生成铜绿,C正确;铜表面不能形成致密的氧化膜,D错误。2.下列有关金属的工业制法中,正确的是()A.以海水为原料制得精盐,再电解精盐的水溶液制取钠B.用海水、石灰乳等为原料,经一系列过程制得氧化镁,用H2还原氧化镁制得镁C.以铁矿石、焦炭、空气、石灰石等为原料,通过反应产生的CO在高温下还原铁矿石制得铁D.
3、从铝土矿中获得氧化铝再制得氯化铝固体,电解熔融的氯化铝得到铝【解析】选C。工业制钠是电解熔融NaCl,A错误;镁的还原性比氢气的还原性强,不能用氢气还原氧化镁制取镁,B错误;工业上常用CO在高温下还原铁矿石炼铁,因为炼铁的矿石中含有一定量的二氧化硅,所以石灰石的作用是将二氧化硅等杂质转变为炉渣而除去,C正确;熔融状态下氯化铝不导电,电解熔融的氧化铝来获取金属铝,D错误。3.(2023年唐山模拟)我国古代曾用火烧孔雀石和焦炭混合物的方法炼铜。孔雀石的主要成分是CuCO3Cu(OH)2,这种冶炼铜的方法是()A.焦炭还原法B.湿法炼铜C.铝热还原法D.电解冶炼法【解析】选A。孔雀石受热发生分解反应
4、生成了氧化铜、CO2和H2O,生成的氧化铜被混合物中的焦炭还原而生成了铜。虽然也可用铝热法还原,但在本题中不是此法。4.(2023年邯郸模拟)某研究小组通过实验探究Cu及其化合物的性质,下列操作正确且能达到目的的是()A.将铜丝插入浓硫酸中加热,反应后把水加入反应器中,观察硫酸铜溶液的颜色B.常温下将铜丝伸入盛满氯气的集气瓶中,观察CuCl2的生成C.将CuCl2溶液在蒸发皿中加热蒸干,得到无水CuCl2固体D.将表面有铜绿Cu2(OH)2CO3的铜器放入盐酸中浸泡,除去铜绿【解析】选D。反应后,应将反应后液体倒入盛水的烧杯中,并不断搅拌,A错误;应将铜丝加热到红热后伸入盛满氯气的集气瓶中,B
5、错误;CuCl2水解生成的盐酸易挥发,加热蒸干CuCl2溶液得不到无水CuCl2固体,C错误;铜绿与盐酸反应后可以除去,D正确。二、非选择题(本题包括1小题,共18分)5.某铝土矿中主要含有Al2O3、Al(OH)3、AlO(OH),还含有Fe2O3等杂质。利用拜耳法生产氧化铝的流程如图所示:请回答下列问题:(1)粉碎后的铝土矿碱浸时应在高温下进行,其目的是_。(2)AlO(OH)与NaOH溶液反应的化学方程式为_。(3)在稀释、结晶过程中,稀释的目的是_;加Al(OH)3晶核的目的是促进Al(OH)3的析出。上述“稀释、结晶”工艺,也可用通入足量的_气体的方法来代替。(4)浓缩所得的NaOH
6、溶液由于吸收了空气中的CO2而含有杂质,该杂质可通过苛化反应除去,写出苛化反应的化学方程式: _。(5)该生产流程能实现_(填化学式)的循环利用。【解析】(1)粉碎后的铝土矿碱浸时应在高温下进行,是因为温度越高,反应速率越快。(2)AlO(OH)与NaOH溶液反应得偏铝酸钠,钠和铝的物质的量之比为11,所以AlO(OH)与NaOH以物质的量之比11反应,即反应的化学方程式为AlO(OH)+NaOHNaAlO2+H2O。(3)Al在溶液中会发生水解:Al+2H2OAl(OH)3+OH-,依据越稀越水解,可知加水稀释是为了促进Al的水解。“稀释、结晶”工艺中,也可以用偏铝酸盐与CO2反应代替,即2
7、H2O+Al+CO2Al(OH)3+HC。(4)浓缩所得的NaOH溶液由于吸收了空气中的CO2而含有杂质,杂质是碳酸钠,碳酸钠与氢氧化钙反应生成苛性钠,从而除去碳酸根离子,化学方程式为Na2CO3+Ca(OH)2CaCO3+2NaOH。(5)后续反应中又生成氢氧化钠,而开始时是用氢氧化钠溶液溶解铝土矿,故该生产流程能实现循环利用的是NaOH。答案:(1)加快反应速率(2)AlO(OH)+NaOHNaAlO2+H2O(3)促进Al的水解CO2(4)Na2CO3+Ca(OH)2CaCO3+2NaOH(5)NaOH【加固训练】某工业含铜废料含有Cu、CuO、CuS、CuSO4等成分,利用该含铜废料可
8、生产硝酸铜晶体Cu(NO3)23H2O,生产的工艺流程如图所示:回答下列问题:(1)“焙烧”过程中除生成SO2的反应外,另外一个反应的化学方程式是_。(2)“酸化”过程为加快反应速率,可采用的措施有_(写出一条即可),“酸化”的目的是_。(3)若试剂a为Zn,则“置换”的离子方程式为_,滤液中溶质的化学式是_。(4)“淘洗”的作用是_,若图中淘洗液的主要溶质与滤液的溶质相同,则试剂b是_。(5)“反应”一步中使用20% HNO3和10% H2O2,整个过程无红棕色气体产生,则发生反应的化学方程式为_;若该步骤只使用20% HNO3,随着反应的进行,温度升高,出现大量红棕色气体,则还原剂与氧化剂
9、的物质的量之比为_。(6)“一系列操作”是指化学实验操作,这些操作的名称是_。【解析】(1)加热条件下,Cu被O2氧化为CuO。(2)将焙烧物粉碎可增大固体物质与硫酸的接触面积;升高反应温度、增大反应物浓度均能加快化学反应速率。“酸化”的目的是使CuO溶解转化为Cu2+。(3)Zn的还原性比Cu强,故Zn与Cu2+反应生成Cu和Zn2+;过滤后滤渣为Cu(含有Zn),滤液为硫酸锌溶液。(4)“淘洗”的目的是除去前面加入的过量锌,因此试剂b为稀硫酸。(5)“反应”过程中无红棕色气体产生,由此推知反应不生成NO或NO2,则反应的化学方程式为Cu+H2O2+2HNO3Cu(NO3)2+2H2O。根据
10、生成大量红棕色气体可知生成的是NO2,因还原剂为Cu,化合价由0升高至+2,氧化剂为HNO3,其中N的化合价由+5降低为+4,由氧化还原反应中得失电子守恒可知该反应中还原剂与氧化剂的物质的量之比为12。(6)“反应”后的溶液为Cu(NO3)2,经过蒸发、结晶、过滤可得到目标产物。答案:(1)2Cu+O22CuO(2)将焙烧物粉碎、升高酸化温度、适当提高硫酸浓度(任写一条)将CuO转化为Cu2+(3)Zn+Cu2+Zn2+CuZnSO4(4)除去过量的Zn稀硫酸(5)Cu+H2O2+2HNO3Cu(NO3)2+2H2O12(6)蒸发、结晶、过滤(或蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤)一、选择题(本题
11、包括3小题,每题6分,共18分)1.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+Al2O3B.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】选D。铝热反应方程式是2Al+Fe2O32Fe+Al2O3,A正确;铝热反应会放出大量的热,B正确;根据铝热反应的原理,可以冶炼某些金属,C正确;反应中转移3 mol电子,消耗Fe2O3的物质的量是0.5 mol,D错误。2.实验室通过称量MgSO4xH2O样品受热脱水前后的质量来测定x值,下列情况会导致测定值
12、偏低的是()A.实验前试样未经干燥B.试样中含有少量碳酸氢铵C.试样中含有少量氯化钠D.加热过程中有试样迸溅出来【解析】选C。设称量MgSO4xH2O样品质量为a g,受热脱水后的固体质量为b g,方程式为MgSO4xH2OMgSO4 +xH2O 120+18x 120 18x a b a-b=x=A项,试样未干燥,则生成的水多,即(a-b)变大,b不变,得x偏高,错误;B项,含有少量碳酸氢铵,加热时完全分解生成CO2、NH3和H2O,质量减小较多,即(a-b)变大,b减小,得x偏高,错误;C项,含有少量氯化钠,则(a-b)变小,b变多,则x偏低,正确;D项,加热过程中有试样迸溅出来,则(a-
13、b)变大,b减小,得x偏高,错误。3.(2023年东城模拟)工业上常用铁碳混合物处理含Cu2+废水获得金属铜。当保持铁屑和活性炭总质量不变时,测得废水中Cu2+浓度在不同铁碳质量比(x)条件下随时间变化的曲线如图所示。下列推论不合理的是()A. 活性炭对Cu2+具有一定的吸附作用B. 铁屑和活性炭会在溶液中形成微电池,铁为负极C. 增大铁碳混合物中铁碳比(x),一定会提高废水中Cu2+的去除速率D. 利用铁碳混合物回收含Cu2+废水中铜的反应原理:Fe+Cu2+Fe2+Cu【解析】选C。A项,活性炭具有许多细小微孔,且表面积巨大,具有很强的吸附能力,由图象可知,Cu2+在纯活性炭中浓度减小,表
14、明活性炭对Cu2+具有一定的吸附作用,故不选A项;B项,铁屑和活性炭在溶液中形成微电池,其中铁具有较强的还原性,易失去电子形成Fe2+,发生氧化反应,因此铁作负极,故不选B项;C项,由图象可知,随着铁碳混合物中铁含量的增加至x=21时,Cu2+的去除速率逐渐增加;但当铁碳混合物变为纯铁屑时,Cu2+的去除速率降低。当铁碳混合物中铁的含量过大时,正极材料比例降低,铁碳在废液中形成的微电池数量减少,Cu2+的去除速率会降低,因此增大铁碳混合物中铁碳比(x),不一定会提高废水中Cu2+的去除速率,故选C项;D项,在铁碳微电池中,碳所在电极发生还原反应,Cu2+得到电子生成铜单质;因此该微电池的总反应方程式为Fe+Cu2+Fe2+Cu,故不选D项。【加固训练】下列有关说法正确的是()A.工业上金属Mg、Cu都是用热还原法制得的B.铜在空气中能形成一层致密的氧化物薄膜C.CuSO4溶液中通入CO2气体产生蓝色沉淀D.若铜锈的主要成分为Cu2H2CO5,其中