高三一輪復(fù)習(xí)課后習(xí)題化學(xué)考點(diǎn)規(guī)范練10金屬材料

考點(diǎn)規(guī)范練10金屬材料一、選擇題1.(2021河北卷)“灌鋼法”是我國古代勞動人民對鋼鐵冶煉技術(shù)的重大貢獻(xiàn),陶弘景在其《本草經(jīng)集注》中提到“鋼鐵是雜煉生钅柔作刀鐮者”?！肮噤摲ā敝饕菍⑸F和熟鐵(含碳量約0.1%)混合加熱,生鐵熔化灌入熟鐵,再鍛打成鋼。下列說法錯誤的是()。A.鋼是以鐵為主的含碳合金B(yǎng).鋼的含碳量越高,硬度和脆性越大C.生鐵由于含碳量高,熔點(diǎn)比熟鐵高D.冶煉鐵的原料之一赤鐵礦的主要成分為Fe2O3答案:C解析:鋼和生鐵均屬于鐵碳合金,鋼中的含碳量低、生鐵中的含碳量高,鐵合金的硬度和脆性隨含碳量增大而增大,A、B項均正確。合金的熔點(diǎn)通常比各組分的熔點(diǎn)低,C項錯誤。赤鐵礦的主要成分為氧化鐵,D項正確。2.如圖是物質(zhì)間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的顏色變化,其中物質(zhì)a、b、c、d對應(yīng)的物質(zhì)正確的是()。選項物質(zhì)a物質(zhì)b物質(zhì)c物質(zhì)dACu2(OH)2CO3Ba(OH)2Fe(OH)3酚酞溶液BCuONa[Al(OH)4]Fe2O3紫色石蕊溶液CCu2OBaCl2Fe2O3和Cu酚酞溶液DCu(OH)2Ba(NO3)2Fe(OH)2紫色石蕊溶液答案:D解析:稀硫酸與Fe(OH)3反應(yīng)得到的Fe2(SO4)3溶液呈黃色,稀硫酸不能使無色酚酞溶液變色,A、C項錯誤。稀硫酸與Fe2O3反應(yīng)得到的Fe2(SO4)3溶液呈棕黃色,B項錯誤。稀硫酸與Cu(OH)2反應(yīng)得到的CuSO4溶液呈藍(lán)色,稀硫酸與Ba(NO3)2反應(yīng)得到的BaSO4是白色沉淀,稀硫酸與Fe(OH)2反應(yīng)得到的FeSO4溶液呈淺綠色,稀硫酸使紫色石蕊溶液變紅,D項正確。3.以菱鎂礦(主要成分為MgCO3,含少量SiO2、Fe2O3和Al2O3)為原料制備高純鎂砂的工藝流程如下:已知浸出時產(chǎn)生的廢渣中有SiO2、Fe(OH)3和Al(OH)3。下列說法錯誤的是()。A.浸出鎂的反應(yīng)為MgO+2NH4ClMgCl2+2NH3↑+H2OB.浸出和沉鎂的操作均應(yīng)在較高溫度下進(jìn)行C.流程中可循環(huán)使用的物質(zhì)有NH3、NH4ClD.分離Mg2+與Al3+、Fe3+是利用了它們氫氧化物Ksp的不同答案:B解析:本題是高中化學(xué)學(xué)習(xí)中非常熟悉的情境,以有關(guān)工藝流程為載體考查物質(zhì)的制備。從流程可知,煅燒MgCO3可生成MgO,加入NH4Cl溶液,由于NH4Cl水解使溶液顯酸性,因此會發(fā)生反應(yīng)MgO+2NH4ClMgCl2+2NH3↑+H2O,A項正確。在沉鎂過程中加入氨水,由于NH3·H2O易分解,因此該過程不能在較高溫度下進(jìn)行,B項錯誤。從整個流程中看出,沉鎂后的濾液中含有NH4Cl,則可循環(huán)利用的物質(zhì)是NH4Cl和NH3,C項正確。Mg2+、Al3+、Fe3+的分離是利用了它們氫氧化物的Ksp不同,D項正確。4.明礬[KAl(SO4)2·12H2O]是一種復(fù)鹽,在造紙等方面應(yīng)用廣泛。采用廢易拉罐制備明礬的過程如下圖所示。下列敘述錯誤的是()。A.合理處理易拉罐有利于環(huán)境保護(hù)和資源再利用B.從易拉罐中可回收的金屬元素有Al、FeC.“沉淀”的主要成分是Fe(OH)3D.上述流程中可用NaHSO4代替NaHCO3答案:D解析:鋁離子與碳酸氫根離子發(fā)生相互促進(jìn)的水解反應(yīng)生成氫氧化鋁沉淀,若用NaHSO4代替NaHCO3,無法得到Al(OH)3,D項符合題意。5.已知酸性條件下有如下反應(yīng):2Cu+Cu2++Cu,由于反應(yīng)溫度不同,用氫氣還原氧化銅時,可能產(chǎn)生Cu或Cu2O,兩者都是紅色固體。一位同學(xué)對某次用氫氣還原氧化銅實(shí)驗(yàn)所得的紅色固體產(chǎn)物做了驗(yàn)證,實(shí)驗(yàn)操作和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象記錄如下:加入試劑稀硫酸濃硫酸加熱稀硝酸濃硝酸實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象紅色固體和藍(lán)色溶液無色氣體無色氣體和藍(lán)色溶液紅棕色氣體和綠色溶液由此推出本次氫氣還原氧化銅實(shí)驗(yàn)的產(chǎn)物是()。A.CuB.Cu2OC.一定有Cu,可能有Cu2OD.一定有Cu2O,可能有Cu答案:D解析:根據(jù)題中信息,由向紅色固體中加入稀硫酸得到紅色固體和藍(lán)色溶液可推出原紅色固體里一定有Cu2O;溶液中的紅色固體銅,可能是原來固體中含有銅,也可能是由Cu2O與硫酸反應(yīng)生成的。6.某固體混合物可能由Al、(NH4)2SO4、MgCl2、FeCl2、AlCl3中的兩種或多種組成,現(xiàn)對該混合物做如下實(shí)驗(yàn),所得現(xiàn)象和有關(guān)數(shù)據(jù)如圖所示(氣體體積數(shù)據(jù)已換算成標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積):關(guān)于該固體混合物,下列說法正確的是()。A.一定含有Al,其質(zhì)量為4.5gB.一定不含F(xiàn)eCl2,可能含有MgCl2和AlCl3C.一定含有MgCl2和FeCl2D.一定含有(NH4)2SO4和MgCl2,且物質(zhì)的量相等答案:D解析:向固體混合物中加入過量濃NaOH溶液,加熱得到氣體,將氣體通過堿石灰,體積不變,通過濃硫酸,體積減小,可知固體混合物中存在Al和(NH4)2SO4,產(chǎn)生的5.60L氣體為NH3(2.24L)和H2(3.36L),結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)狀況下3.36LH2為0.15mol及關(guān)系式2Al~3H2可知,與NaOH溶液反應(yīng)的Al為0.1mol,其質(zhì)量為2.7g,由加入過量濃NaOH溶液得到白色沉淀,且久置無明顯變化,可知混合物中一定含有MgCl2,一定不含F(xiàn)eCl2,B、C項錯誤。標(biāo)準(zhǔn)狀況下5.60L氣體為0.25mol,其中含有氨氣0.1mol,則固體混合物中含有(NH4)2SO40.05mol,n(MgCl2)=2.90g58g·mol-1=0.05mol,由Al、(NH4)2SO4、MgCl2三者的質(zhì)量之和為14.05g,可知該固體混合物由Al、(NH47.實(shí)驗(yàn)室利用CuCl2·2H2O熱分解制備CuCl(在空氣中易被氧化)并對分解產(chǎn)物的性質(zhì)進(jìn)行探究的裝置(夾持儀器略)如圖所示。下列有關(guān)敘述不正確的是()。A.干燥的HCl的作用是防止生成的CuCl被氧化,可用干燥的N2代替B.干燥管中無水CuSO4的作用是檢驗(yàn)生成物水蒸氣C.濕潤藍(lán)色石蕊試紙先變紅后褪色,可用品紅溶液代替D.NaOH溶液的作用是吸收尾氣,但該裝置容易導(dǎo)致倒吸答案:A解析:干燥的HCl不僅可防止CuCl被氧化,還可抑制CuCl2·2H2O在脫水過程中發(fā)生水解,故不能用干燥的N2代替,A項錯誤。白色的無水CuSO4固體遇水蒸氣變?yōu)樗{(lán)色的CuSO4·5H2O,因此干燥管中無水CuSO4的作用是檢驗(yàn)生成物水蒸氣,B項正確。濕潤的藍(lán)色石蕊試紙的作用是檢驗(yàn)生成的Cl2,可用品紅溶液代替,C項正確。NaOH溶液的作用是吸收HCl和反應(yīng)生成的Cl2,防止污染空氣,HCl極易溶于NaOH溶液,氯氣能與NaOH溶液反應(yīng),玻璃管直接插入NaOH溶液中容易導(dǎo)致倒吸,D項正確。8.用無機(jī)礦物資源生產(chǎn)部分材料,獲得產(chǎn)品的流程示意圖如下:下列有關(guān)說法不正確的是()。A.生產(chǎn)鋁、銅、高純硅及玻璃的過程中都涉及氧化還原反應(yīng)B.粗銅電解精煉時,粗銅作陽極C.黃銅礦冶煉銅時,SO2可用于生產(chǎn)硫酸,FeO可用作冶煉鐵的原料D.用粗硅制高純硅時,提純四氯化硅可用多次分餾的方法答案:A解析:這是一道綜合性的化工生產(chǎn)流程題,涉及電解法制鋁、黃銅礦煉銅、石英制硅等。Al2O3Al、黃銅礦(CuFeS2)Cu、石英(SiO2)Si都涉及了氧化還原反應(yīng)。石灰石、純堿、石英制玻璃主要發(fā)生的反應(yīng)為CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2↑,Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑,此過程未發(fā)生氧化還原反應(yīng),A項不正確。9.將13.6gCu和Cu2O組成的混合物加入250mL一定濃度的稀硝酸中,固體完全溶解生成Cu(NO3)2和NO。向所得溶液中加入1.0L0.5mol·L1的NaOH溶液,生成沉淀的質(zhì)量為19.6g,此時溶液呈中性,且金屬離子沉淀完全。下列說法正確的是()。A.原固體混合物中,Cu和Cu2O的物質(zhì)的量之比為1∶1B.原稀硝酸中c(HNO3)=1.3mol·L1C.產(chǎn)生的NO的體積為2.24LD.固體完全溶解后剩余HNO3的物質(zhì)的量為0.1mol答案:D解析:Cu(OH)2的質(zhì)量為19.6g,其物質(zhì)的量為0.2mol,設(shè)Cu和Cu2O的物質(zhì)的量分別為xmol、ymol,則x+2y=0.2,64x+144y=13.6,解得x=0.1,y=0.05,則Cu和Cu2O的物質(zhì)的量之比為2∶1,A項錯誤。根據(jù)得失電子守恒,反應(yīng)中轉(zhuǎn)移電子的總物質(zhì)的量為0.3mol,故生成NO的物質(zhì)的量為0.1mol,但未注明溫度和壓強(qiáng),故氣體體積無法確定,C項錯誤。加入NaOH的物質(zhì)的量為0.5mol,生成0.2molCu(OH)2時消耗0.4molNaOH,故有0.1molNaOH中和硝酸,所以固體完全溶解后剩余HNO3的物質(zhì)的量為0.1mol,D項正確。由氮原子守恒可知,n(HNO3)=0.6mol,c(HNO3)=2.4mol·L1,B項錯誤。10.(2022山東卷)高壓氫還原法可直接從溶液中提取金屬粉。以硫化銅精礦(含Zn、Fe元素的雜質(zhì))為主要原料制備Cu粉的工藝流程如下,可能用到的數(shù)據(jù)見下表。物質(zhì)Fe(OH)3Cu(OH)2Zn(OH)2開始沉淀pH1.94.26.2沉淀完全pH3.26.78.2下列說法錯誤的是()。A.固體X主要成分是Fe(OH)3和S;金屬M(fèi)為ZnB.浸取時,增大O2壓強(qiáng)可促進(jìn)金屬離子浸出C.中和調(diào)pH的范圍為3.2~4.2D.還原時,增大溶液酸度有利于Cu的生成答案:D解析:根據(jù)流程可知,CuS精礦(含Zn、Fe元素的雜質(zhì))在高壓O2作用下,用硫酸溶液浸取過程中發(fā)生氧化還原反應(yīng),所得反應(yīng)產(chǎn)物為Cu2+、S、H2O、Zn2+、Fe3+,然后通入NH3調(diào)節(jié)溶液pH,使Fe3+形成Fe(OH)3沉淀,而Cu2+、Zn2+仍以離子形式存在于溶液中,因此過濾得到的固體X中含有S、Fe(OH)3,濾液中含有Cu2+、Zn2+;然后向?yàn)V液中通入高壓H2,因?yàn)檫€原性Zn>H2>Cu,因此Cu2+可被高壓H2還原為金屬Cu,金屬Cu可通過過濾分離出來,而Zn2+仍然以離子形式存在于溶液中,再經(jīng)一系列處理可得到金屬Zn。根據(jù)上述分析可知,A項正確;CuS難溶于硫酸溶液,在溶液中存在沉淀溶解平衡CuS(s)Cu2+(aq)+S2(aq),增大O2的壓強(qiáng),可以增大O2氧化S2的速率,使之更快地轉(zhuǎn)化為S,從而加快沉淀溶解平衡正向移動,促進(jìn)金屬離子的浸出,B項正確;要使Fe3+轉(zhuǎn)化為沉淀,而Cu2+、Zn2+仍以離子形式存在于溶液中,結(jié)合離子沉淀的pH范圍,可知中和時應(yīng)該調(diào)節(jié)溶液pH范圍為3.2~4.2,C項正確;在溶液中用高壓H2還原Cu2+變?yōu)榻饘貱u所發(fā)生的反應(yīng)為H2+Cu2+2H++Cu,若還原時增大溶液的酸度,c(H+)增大,反應(yīng)向左進(jìn)行,不利于Cu的生成,D項錯誤。二、非選擇題11.(2023新課標(biāo)卷改編)鉻和釩具有廣泛用途。鉻釩渣中鉻和釩以低價態(tài)含氧酸鹽形式存在,主要雜質(zhì)為鐵、鋁、硅、磷等的化合物。從鉻釩渣中分離提取鉻和釩的一種流程如下圖所示。已知:最高價鉻酸根在酸性介質(zhì)中以Cr2O72-存在,在堿性介質(zhì)中以回答下列問題。(1)煅燒過程中,釩和鉻被氧化為相應(yīng)的最高價含氧酸鹽,其中含鉻化合物主要為(填化學(xué)式)。

(2)水浸渣中主要有SiO2和。

(3)“沉淀”步驟調(diào)pH到弱堿性,主要除去的雜質(zhì)元素是。

(4)“除硅磷”步驟中,使硅、磷分別以MgSiO3和MgNH4PO4的形式沉淀。該步需要控制溶液的pH≈9以達(dá)到最好的除雜效果。若pH<9時,會導(dǎo)致;pH>9時,會導(dǎo)致。

(5)“分離釩”步驟中,將溶液pH調(diào)到1.8左右得到V2O5沉淀。V2O5在pH<1時,溶解為VO2+或VO3+;在堿性條件下,溶解為VO3-或VO43-。上述性質(zhì)說明V2OA.酸性B.堿性C.兩性(6)“還原”步驟中加入焦亞硫酸鈉(Na2S2O5)溶液,反應(yīng)的離子方程式為

。

答案:(1)Na2CrO4(2)Fe2O3(3)鋁(4)磷不能除凈(磷酸鹽會轉(zhuǎn)化為可溶性酸式鹽)硅不能除凈(生成氫氧化鎂,鎂離子被消耗)(5)C(6)2Cr2O72-+3S2O52-+10H+4Cr3+解析:(1)堿性條件下,鉻被氧化為Na2CrO4。(2)Fe2O3不與Na2CO3、NaOH反應(yīng),也不溶于水。(3)根據(jù)元素守恒可知,Al元素在沉淀環(huán)節(jié)被除去,浸取時溶液為堿性,鋁以[Al(OH)4]形式存在,調(diào)節(jié)溶液pH可生成Al(OH)3沉淀而除去:[Al(OH)4]+H+Al(OH)3↓+H2O。(4)若pH<9,隨著pH變小,PO43-將會轉(zhuǎn)化為HPO42-或H2PO4-由于HPO42-和H2PO4-的鹽的溶解度比磷酸鹽大得多,甚至為易溶物,因此會導(dǎo)致磷不能除凈。若pH>9,隨著pH變大,Mg2+將轉(zhuǎn)化為Mg(OH)2沉淀,Mg2+濃度降低會使得c(Mg(5)V2O5在pH<1時,以陽離子VO2+或VO3+形式成鹽,堿性條件以酸根離子VO3-或VO43-形式成鹽(6)Cr2O72-、Cr3+中Cr的化合價分別為+6價、+3價,S2O52-、SO42-中S的化合價分別為+4價、+6價,根據(jù)得失電子守恒、原子守恒配平離子方程式:2Cr2O72-+3S212.某油脂廠廢棄的油脂加氫鎳催化劑主要含金屬Ni、Al、Fe及其氧化物,還有少量其他不溶性物質(zhì)。采用如下工藝流程回收其中的鎳制備硫酸鎳晶體(NiSO4·7H2O):溶液中金屬離子開始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示:金屬離子Ni2+Al3+Fe3+Fe2+開始沉淀時(c=0.01mol·L1)的pH7.23.72.27.5沉淀完全時(c=1.0×105mol·L1)的pH8.74.73.29.0回答下列問題。(1)“堿浸”中NaOH的兩個作用分別是。為回收金屬,用稀硫酸將“濾液①”調(diào)為中性,生成沉淀。寫出該反應(yīng)的離子方程式

。(2)“濾液②”中含有的金屬離子是。

(4)利用上述表格數(shù)據(jù),計算Ni(OH)2的Ksp=(列出計算式)。如果“轉(zhuǎn)化”后的溶液中Ni2+濃度為1.0mol·L1,則“調(diào)pH”應(yīng)控制的pH范圍是。

(5)硫酸鎳在強(qiáng)堿溶液中用NaClO氧化,可沉淀出能用作鎳鎘電池正極材料的NiOOH。寫出該反應(yīng)的離子方程式:

。

(6)將分離出硫酸鎳晶體后的母液收集、循環(huán)使用,其意義是。答案:(1)除去油脂、溶解鋁及其氧化物[Al(OH)4]+H+Al(OH)3↓+H2O(2)Ni2+、Fe2+、Fe3+(3)O2或空氣Fe3+(4)0.01×(107.214)2[或105×(108.714)2]3.2~6.2(5)2Ni2++ClO+4OH2NiOOH↓+Cl+H2O(6)提高鎳回收率解析:本題考查了以廢棄的含鎳催化劑為原料,通過一定的工藝流程制取硫酸鎳晶體的過程。(1)廢鎳催化劑中能與NaOH溶液反應(yīng)的有油脂、鋁及其氧化物。濾液①中的溶質(zhì)為Na[Al(OH)4]、高級脂肪酸鈉和甘油,當(dāng)向該濾液中滴加稀硫酸時,其中的Na[Al(OH)4]可與稀硫酸反應(yīng)得到Al(OH)3沉淀。(2)濾餅①的成分為Ni、Fe及其氧化物等,用稀硫酸酸浸時可得