高考化学复习 考点9 金属材料金属矿物资源的开发利用练习.docx
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高考化学复习考点9金属材料金属矿物资源的开发利用练习
2019-2020年高考化学复习考点9金属材料金属矿物资源的开发利用练习
1.(xx·江苏化学,8)在给定条件下,下列选项中所示的物质间转化均能一步实现的是( )
A.粗硅
SiCl4
Si
B.Mg(OH)2
MgCl2(aq)
Mg
C.Fe2O3
FeCl3(aq)
无水FeCl3
D.AgNO3(aq)
[Ag(NH3)2]OH(aq)
Ag
2.(xx·福建理综,24)无水氯化铝在生产、生活中应用广泛。
(1)氯化铝在水中形成具有净水作用的氢氧化铝胶体,其反应的离子方程式为_________________________________________。
(2)工业上用铝土矿(主要成分为Al2O3,含有Fe2O3、SiO2等杂质)制取无水氯化铝的一种工艺流程示意如下:
已知:
物质
SiCl4
AlCl3
FeCl3
FeCl2
沸点/℃
57.6
180(升华)
300(升华)
1023
②步骤Ⅱ中若不通入氯气和氧气,则反应生成相对原子质量比硅大的单质是_________________________________________。
③已知:
Al2O3(s)+3C(s)===2Al(s)+3CO(g)
ΔH1=+1344.1kJ·mol-1
2AlCl3(g)===2Al(s)+3Cl2(g)
ΔH2=+1169.2kJ·mol-1
由Al2O3、C和Cl2反应生成AlCl3的热化学方程式为
________________________________________________________________________。
④步骤Ⅲ的尾气经冷却至室温后,气体用足量的NaOH冷溶液吸收,生成的盐主要有3种,其化学式分别为________________________________________________________________________。
⑤结合流程及相关数据分析,步骤Ⅴ中加入铝粉的目的是________________________________________________________________________。
1.(xx·山东理综,28
(1))由下列物质冶炼相应金属时采用电解法的是(双选)( )
A.Fe2O3B.NaClC.Cu2SD.Al2O3
2.(xx·山东理综,30(3))
(1)用铝粉和Fe2O3做铝热反应实验,需要的试剂还有(双选)( )
A.KClB.KClO3C.MnO2D.Mg
(2)取上述少量铝热反应所得到的固体混合物,将其溶于足量稀H2SO4,滴加KSCN溶液无明显现象,_______________________
(填“能”或“不能”)说明固体混合物中无Fe2O3,理由是________________________(用离子方程式说明)。
3.(xx·浙江理综,26)某研究小组为了探究一种无机矿物盐X(仅含四种元素)的组成和性质,设计并完成了如下实验:
另取10.80gX在惰性气流中加热至完全分解,得到6.40g固体1。
请回答如下问题:
(1)画出白色沉淀1中金属元素的原子结构示意图________,写出气体甲的电子式________。
(2)X的化学式是________,在惰性气流中加热X至完全分解的化学反应方程式为________________________________________。
(3)白色沉淀2在空气中变成红褐色沉淀的原因是____________________________________(用化学反应方程式表示)。
(4)一定条件下,气体甲与固体1中的某种成分可能发生氧化还原反应,写出一个可能的化学反应方程式__________________________________,并设计实验方案验证该反应的产物________________________________________________。
4.(xx·上海化学,26)用铝和金属氧化物反应制备金属单质是工业上较常用的方法。
如:
2Al+4BaO
3Ba↑+BaO·Al2O3
常温下Al的金属性比Ba的金属性________(选填“强”“弱”)。
利用上述方法可制取Ba的主要原因是________________________________________________________________________。
A.高温时Al的活泼性大于Ba
B.高温有利于BaO分解
C.高温时BaO·Al2O3比Al2O3稳定
D.Ba的沸点比Al的低
5.(xx·课标全国Ⅰ,27)锂离子电池的应用很广,其正极材料可再生利用。
某锂离子电池正极材料有钴酸锂(LiCoO2)、导电剂乙炔黑和铝箔等。
充电时,该锂离子电池负极发生的反应为6C+xLi++xe-===LixC6。
现欲利用以下工艺流程回收正极材料中的某些金属资源(部分条件未给出)。
回答下列问题:
(1)LiCoO2中,Co元素的化合价为__________。
(2)写出“正极碱浸”中发生反应的离子方程式________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)“酸浸”一般在80℃下进行,写出该步骤中发生的所有氧化还原反应的化学方程式___________________________________;
可用盐酸代替H2SO4和H2O2的混合液,但缺点是______________________。
(4)写出“沉钴”过程中发生反应的化学方程式________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)充放电过程中,发生LiCoO2与Li1-xCoO2之间的转化,写出放电时电池反应方程式____________________________________
________________________________________________________________________。
(6)上述工艺中,“放电处理”有利于锂在正极的回收,其原因是________________________。
在整个回收工艺中,可回收到的金属化合物有________________(填化学式)。
6.(xx·课标全国Ⅱ,27)氧化锌为白色粉末,可用于湿疹、癣等皮肤病的治疗。
纯化工业级氧化锌[含有Fe(Ⅱ)、Mn(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)等杂质]的流程如下:
工业ZnO
浸出液
滤液
滤液
滤饼
ZnO
提示:
在本实验条件下,Ni(Ⅱ)不能被氧化;高锰酸钾的还原产物是MnO2。
回答下列问题:
(1)反应②中除掉的杂质离子是__________,发生反应的离子方程式为_________________________________________________;
在加高锰酸钾溶液前,若pH较低,对除杂的影响是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)反应③的反应类型为____________,过滤得到的滤渣中,除了过量的锌外还有______________。
(3)反应④形成的沉淀要用水洗,检验沉淀是否洗涤干净的方法是________________________________________________________________________。
(4)反应④中产物的成分可能是ZnCO3·xZn(OH)2,取干燥后的滤饼11.2g,煅烧后可得到产品8.1g,则x等于__________。
7.(xx·重庆理综,8)合金是建筑航空母舰的主体材料。
(1)航母升降机可由铝合金制造。
①铝元素在周期表中的位置是_____________________________,
工业炼铝的原料由铝土矿提取而得,提取过程中通入的气体为______________。
②Al—Mg合金焊接前用NaOH溶液处理Al2O3膜,其化学方程式为____________________________________________。
焊接过程中使用的保护气为__________________(填化学式)。
(2)航母舰体材料为合金钢。
①舰体在海水中发生的电化学腐蚀主要为________________________________________________________________________。
②航母用钢可由低硅生铁冶炼而成,则在炼铁过程中为降低硅含量需加入的物质为______________。
(3)航母螺旋桨主要用铜合金制造。
①80.0gCu—Al合金用酸完全溶解后,加入过量氨水,过滤得到白色沉淀39.0g,则合金中Cu的质量分数为________________________。
②为分析某铜合金的成分,用酸将其完全溶解后,用NaOH溶液调节pH,当pH=3.4时开始出现沉淀,分别在pH为7.0、8.0时过滤沉淀。
结合下图信息推断该合金中除铜外一定含有____________________。
1.(xx·北京西城区期末,6)下列关于金属的说法中,不正确的是( )
A.常温下可用铁制容器盛装浓硝酸
B.在一般情况下,合金的硬度大于它的成分金属
C.常用电解法冶炼钠、镁、铝等活泼金属
D.将钢闸门与电源正极相连,可防止其在海水中被腐蚀
2.(xx·江苏徐州调研,1)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.合金的性质与其组分金属的性质不完全相同
B.工业上金属Mg、Al都是用电解熔融氯化物制得的
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.越活泼的金属越难冶炼
3.(xx·广东东莞调研,1)金属冶炼技术随人类对自然界认识的不断深入而发展。
在冶炼中常作还原剂的金属是( )
A.CB.FeC.CuD.Al
4.(xx·上海长宁区期末,3)高炉炼铁过程中既被氧化又被还原的元素是( )
A.铁B.氮C.氧D.碳
5.(xx·山东枣庄质检,4)①热分解法、②热还原法、③电解法是工业上制取金属的三种常用方法。
下列金属与冶炼方法相对应的是( )
选项
金属
冶炼方法
A
K、Na
③
B
Ca、Cu
②
C
Fe、Mg
③
D
Al、Hg
①
6.(xx·河北石家庄调研,3)从海水中提取镁的工艺流程可表示如下:
贝壳
石灰乳
,②F
海水
母液
Mg(OH)2
MgCl2·6H2O
MgCl2
Mg
下列说法不正确的是( )
A.用此法提取镁的优点之一是原料来源丰富
B.步骤⑥电解MgCl2时阴极产生氯气
C.步骤⑤可将晶体置于HCl气体氛围中脱水
D.上述工艺流程中涉及化合、分解和复分解反应
7.(xx·云南大理期末,2)下列有关金属的工业制法中,正确的是( )
A.制钠:
用海水为原料制得精盐,再电解纯净的NaCl溶液
B.制铁:
以铁矿石为原料,CO还原得铁
C.制镁:
用海水为原料,经一系列过程制得氧化镁固体,H2还原得镁
D.制铝:
从铝土矿中获得氧化铝再得到氯化铝固体,电解熔融的氯化铝得到铝
8.(xx·江西五校二次联考,14)拟晶Al65Cu23Fe12具有合金的某些优良物理性能,将相同质量的此拟晶分别与足量的盐酸、烧碱和稀硝酸反应,产生气体物质的量关系为( )
A.n(盐酸) B.n(烧碱) C.n(烧碱) D.n(稀硝酸) 9.(xx·广西南宁期末,11)镁可用于生产金属钛,主要步骤有: ①在高温下,向金红石(主要成分为TiO2)与焦炭的混合物中通入Cl2,得到TiCl4和一种可燃性气体M;②在N气体氛围和加热条件下,用镁与TiCl4反应可得到钛。 下列分析正确的是( ) A.M可能是四氯化碳 B.N可能是氮气 C.反应②属于置换反应 D.反应①中消耗1mol碳,即生成22.4LM气体 10.(xx·杭州期末,14)现有氧化银、氧化镁、氧化铝的混合物,按如图所示的方法制取金属单质: 下列叙述不正确的是( ) A.X试剂可能是葡萄糖 B.Z试剂为CO2 C.由固体2经一步反应可制取金属2 D.工业上用固体3经一步反应制取金属3 11.(xx·河北衡水调研,15)某同学用同一种MgAl合金进行甲、乙、丙三组实验,测得如下数据(盐酸的物质的量浓度相等),下列分析推理不正确的是( ) 实验序号 甲 乙 丙 合金质量/mg 255 385 459 盐酸体积/mL 30 30 30 生成气体体积(标况)/mL 280 336 336 A.甲组实验中盐酸过量 B.乙组实验中盐酸不足 C.合金中Mg、Al的物质的量之比为1∶1 D.盐酸的物质的量浓度为3.0mol·L-1 12.(xx·乌鲁木齐一次诊断,17)根据Fe3++AgFe2++Ag+,可用Fe3+做刻蚀液将试管中的银镜洗去。 (1)FeCl3溶液显酸性,原因是______________________________ (用离子方程式表示)。 (2)关于FeCl3溶液洗银后的相关叙述正确的是________(填字母)。 a.铁元素质量减小b.c(Fe3+)减小 c.c(Cl-)不变 (3)用Fe(NO3)3溶液洗银后,某同学欲从洗银废液(Fe3+、Fe2+、Ag+、NO )中回收银,设计了如下路线: ①过程I中反应的离子方程式是________________________________________________________________________。 ②过程Ⅱ中加入的试剂可以是________。 ③过程Ⅲ中发生反应的离子方程式为________________________________________________________________________。 13.(xx·北京西城区期末,19)黄铜矿主要成分是二硫化亚铁铜(CuFeS2)。 黄铜矿经熔炼、煅烧后得到粗铜和炉渣。 冶炼过程的主要反应有: ①2CuFeS2+O2 Cu2S+2FeS+SO2 ②Cu2S+O2 2Cu+SO2 (1)二硫化亚铁铜也可以表示为CuS·FeS,其中硫元素的化合价是________。 (2)反应②中还原剂是________。 (3)某校学习小组用炼铜产生的炉渣(含Fe2O3、FeO、SiO2、Al2O3等)制备铁红,进行如下实验。 ①炉渣碱浸时反应的离子方程式是________________________________________________________________________、 ________________________________________________________________________。 ②滤渣1中加入硫酸并通入氧气可使FeO转化为Fe3+,该反应的离子方程式是_______________________________________。 为检验铁元素是否被氧化完全,应进行的实验是: 取少量滤液2于试管中,________________________________________。 14.(xx·广东肇庆一模,32)为探索工业含铝、铁、铜合金废料的再利用,甲同学设计的实验方案如下: 请回答: (1)绿矾的化学式为________。 (2)写出反应①的化学方程式______________________________, 反应②生成沉淀的离子方程式________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)为了检测滤液D中含有的金属离子,可设计实验方案为(试剂自选): ___________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)在滤渣B中滴加稀硫酸时,发现反应速率比一般的铁粉反应要快,其原因是___________________________________________ ________________________________________________________________________。 (5)若考虑绿色化学工艺,在滤渣E中加入稀硫酸和试剂Y制胆矾晶体,试剂Y为无色液体,则反应④的总化学方程式为________________________________________________________________________; 若不考虑绿色化学工艺,所选试剂Y为1mol·L-1的硝酸,欲使3molCu全部溶解且溶液中含铜元素的溶质仅为CuSO4,则需该硝酸的体积为________L。 15.(xx·湖南长沙质检,20)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1200℃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),镁蒸气经冷凝器冷凝为粗镁,粗镁再经精炼、铸锭得到成品金属镁。 反应工艺流程如图所示: (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________(填“<”、“>”或“=”)0,理由是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)工业上,另一种冶炼镁的原理是MgCO3 MgO+CO2↑,MgO+C+Cl2 MgCl2+CO,电解氯化镁。 工业上不直接电解氧化镁的原因是________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)另外也可以海水为原料来冶炼金属镁,已知298K时,Mg(OH)2的溶度积常数Ksp=5.6×10-12,如果在海水结晶的母液中,加入一定量的烧碱达到沉淀溶解平衡,测得pH=13.00,则此温度下残留在溶液中的c(Mg2+)=________mol/L。 题型集训9 金属材料 金属矿物资源的开发利用 【三年高考真题演练】 [xx年高考真题] 1.A [B项,电解熔融的MgCl2可制得镁,电解MgCl2溶液: MgCl2+2H2O Mg(OH)2↓+H2↑+Cl2↑,错误;C项,FeCl3溶液蒸干过程中发生反应: FeCl3+3H2O Fe(OH)3↓+3HCl↑,错误;D项,蔗糖是非还原性糖,不能和银氨溶液发生银镜反应生成银,错误。 ] 2.解析 (1)AlCl3属于强酸弱碱盐,在溶液中Al3+发生水解反应生成Al(OH)3胶体: Al3++3H2OAl(OH)3(胶体)+3H+; (2)①步骤Ⅰ中焙烧使固体水分挥发、气孔数目增多,可以防止后续步骤生成的AlCl3水解,同时也增大了反应物的接触面积,从而加快反应速率。 ②根据物质的组成元素可知: 若步骤Ⅱ中不通入氯气和氧气,则反应生成相对原子质量比Si大的单质是Fe。 ③对已知两个热化学方程式由上到下依次标记为(i)和(ii),根据盖斯定律,(i)-(ii)可得所求热化学方程式: Al2O3(s)+3C(s)+3Cl2(g)===2AlCl3(g)+3CO(g) ΔH=+174.9kJ/mol;④步骤Ⅲ经冷却至室温后,气体用足量的NaOH冷溶液吸收,Cl2与浓NaOH溶液发生反应生成NaCl、NaClO3和H2O。 随着反应进行,溶液浓度变小,这时Cl2与稀NaOH溶液发生反应生成NaCl、NaClO和H2O。 因此,得到的3种盐分别为NaCl、NaClO、NaClO3。 ⑤Al的活动性强于Fe,在步骤Ⅴ中加入Al粉与FeCl3发生置换反应,以除去FeCl3从而提高AlCl3的纯度。 答案 (1)Al3++3H2OAl(OH)3(胶体)+3H+ (2)①防止后续步骤生成的AlCl3水解或增大反应物的接触面积,加快反应速率 ②Fe或铁 ③Al2O3(s)+3C(s)+3Cl2(g)===2AlCl3(g)+3CO(g) ΔH=+174.9kJ/mol ④NaCl、NaClO、NaClO3 ⑤除去FeCl3,提高AlCl3纯度 [两年经典高考真题] 1.BD [Na、K、Mg、Al等活泼金属的冶炼均采用电解法,Fe、Cu的冶炼采用热还原法。 ] 2.解析 (1)铝热反应实验需要高温条件,实验时一般用镁条插入KClO3中,镁条燃烧放热,KClO3受热分解放出O2,使镁条燃烧持续进行。 (2)由于2Fe3++Fe===3Fe2+,故用KSCN溶液检验无明显现象不能证明固体混合物中无Fe2O3。 答案 (1)BD (2)不能 Fe2O3+6H+===2Fe3++3H2O、Fe+2Fe3+===3Fe2+(或只写Fe+2Fe3+===3Fe2+) 3.解析 (1)分析框图,“逆推法”得,白色沉淀2为Fe(OH)2,溶液3为FeCl2,固体2为FeO;由无机矿物盐X与盐酸反应以及X受热分解均可得气体甲,再结合溶液1到白色沉淀1又到溶液2的转化关系可知: 甲为CO2,故白色沉淀1为CaCO3,所以固体1是FeO和CaO的混合物,X应是CaCO3和FeCO3组成的矿物盐。 综合分析,矿物盐中元素应为Ca、Fe、C、O四种。 n(CO2)= mol=0.1mol,设CaCO3、FeCO3为xmol、ymol,列方程组 解得x=y=0.05 可以判定,该矿物盐化学式为CaCO3·FeCO3或写为CaFe(CO3)2。 (3)Fe(OH)2具有还原性,易被空气中O2氧化为红褐色Fe(OH)3。 (4)根据要
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