金屬材料及金屬礦物的利用 一 、選擇題 1、下列有關(guān)合金的敘述中正確的是（ ） ①合金具有金屬特性；②合金中的元素以單質(zhì)形式存在；③合金中不一定含有金屬；④鋼是含雜質(zhì)較少的鐵合金；⑤合金屬于金屬材料；⑥生鐵可完全溶解于稀鹽酸 A．①②③④⑤⑥ B．①③④⑤⑥ C．①②④⑤ D．①④⑥ 【答案】C 【解析】合金是由兩種或兩種以上的金屬與非金屬經(jīng)一定方法所合成的具有金屬特性的物質(zhì)，是常見(jiàn)的金屬材料，它們具有優(yōu)良的機(jī)械性能；生鐵、鋼是應(yīng)用最廣泛的鐵合金，由于它們均含有量不同的碳，所以不能完全溶解于鹽酸。 2、某合金與鐵的物理性質(zhì)的比較如下表所示：（ ） 熔點(diǎn) 密度 硬度 導(dǎo)電性 某合金 3200 ℃ 3.20 g/cm3 7.5 3.5 鐵 1535 ℃ 7.86 g/cm3 4.5 17 (注：硬度以金剛石為10作標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)電性以銀的導(dǎo)電性100為標(biāo)準(zhǔn)) 已知該合金耐腐蝕、強(qiáng)度大，從性能看，該合金不適合制 A．門(mén)窗框 B．爐具 C．導(dǎo)線 D．飛機(jī)外殼 【答案】C 【解析】此題給出某合金和鐵物理性質(zhì)的相關(guān)停息，A項(xiàng)主要從硬度方面考慮，該合金硬度大于鐵，適合制門(mén)窗框；B項(xiàng)從熔點(diǎn)方面考慮，該合金熔點(diǎn)大于鐵，適合制爐具；C項(xiàng)從導(dǎo)電性方面考慮，該合金的導(dǎo)電性能不如鐵，不適合制導(dǎo)線；D項(xiàng)從密度方面考慮，該合金的密度小于鐵，適合制飛機(jī)外殼。綜上分析，本題答案為C。 3、關(guān)于Al—Fe合金的敘述不正確的是（ ） A．Al—Fe合金具有很高的熔點(diǎn)，能用于制造火箭外層材料 B．Al—Fe合金能溶解在硝酸中 C．Al—Fe合金可以用于制造汽車(chē)板材 D．Al—Fe合金的密度低于鐵的密度 【答案】A 【解析】合金的熔點(diǎn)低于單質(zhì)鐵的熔點(diǎn)，不能用于制造火箭外層材料；Al—Fe合金仍具有Al、Fe的化學(xué)性質(zhì)，能溶于硝酸；Al—Fe合金的密度減輕，硬度增大，故可用于制造汽車(chē)板材。 4、目前市場(chǎng)上有大量的鋁質(zhì)罐裝飲料，采用鋁質(zhì)易拉罐的原因可能考慮的因素有（ ） ①鋁礦儲(chǔ)量較豐富，原料成本低 ②包裝、運(yùn)輸、存放等方面比較方便、易行 ③用過(guò)的鋁質(zhì)易拉罐可以回收再利用 ④鋁制品對(duì)人體健康沒(méi)有不良影響，可以放心使用 A．①②③ B．②③④ C．①③④ D．①②③④ 【答案】A 【解析】鋁制品對(duì)人體健康有潛在的危害，④錯(cuò)誤。 5．下列關(guān)于鎂的冶煉說(shuō)法中，正確的是（ ） A．利用海水和石灰水作用可以得到氯化鎂 B．氯化鎂的結(jié)晶水合物直接受熱失去水，得到氯化鎂 C．電解氯化鎂的水溶液得到金屬鎂 D．利用氯化鎂冶煉金屬鎂而不利用氧化鎂的原因是氧化鎂的熔點(diǎn)太高 【答案】D 【解析】A項(xiàng)顯然錯(cuò)誤，應(yīng)該用石灰乳；B項(xiàng)中MgCl26H2O易水解，應(yīng)在HCl氣流中加熱；C項(xiàng)電解MgCl2水溶液，得到Mg(OH)2、H2、Cl2、陰極上H+放電；MgO熔點(diǎn)太高，D項(xiàng)正確，答案選D。 6、(雙選)下列說(shuō)法中正確的是（ ） A．有些活潑金屬如鋁可作高溫還原法的還原劑 B．用電解NaCl溶液的方法來(lái)冶煉金屬鈉 C．可用焦炭或一氧化碳還原氧化鋁的方法來(lái)冶煉鋁 D．回收舊金屬可以重新制成金屬或它們的化合物 【答案】AD 【解析】本題主要考查金屬的冶煉方法。鋁可以作還原劑冶煉一些高熔點(diǎn)的金屬，如2Al+Fe2O32Fe+Al2O3，A項(xiàng)對(duì)；電解NaCl溶液不能得到金屬鈉，金屬鈉應(yīng)該用電解熔融NaCl的方法制取，B項(xiàng)錯(cuò)；鋁是活潑金屬，很難用還原劑把它還原出來(lái)，C項(xiàng)錯(cuò)；D項(xiàng)對(duì)。 二、非選擇題 7、工業(yè)上由黃銅礦(主要成分CuFeS2)冶煉銅的主要流程如下： (1)氣體A中的大氣污染物可選用下列試劑中的____________吸收。 a．濃H2SO4 b．稀HNO3 c．NaOH溶液 d．氨水 (2)用稀H2SO4 浸泡熔渣B，取少量所得溶液，檢驗(yàn)溶液中還存在Fe3+的方法是______________(注明試劑、現(xiàn)象)。 (3)由泡銅冶煉粗銅的化學(xué)反應(yīng)方程式為_(kāi)_________________________________。 (4)以CuSO4溶液為電解質(zhì)溶液進(jìn)行粗銅(含Al、Zn、Ag、Pt、Au等雜質(zhì))的電解精煉，下列說(shuō)法正確的是____________(填字母)。 a．陰陽(yáng)極的質(zhì)量變化相等 b．電解質(zhì)溶液的組成不發(fā)生變化 c．溶液中Cu2+向陽(yáng)極移動(dòng) d．利用陽(yáng)極泥可回收Ag、Pt、Au等金屬 (5)利用反應(yīng)2Cu+O2+2H2SO4===2CuSO4+2H2O可制備CuSO4，若將該反應(yīng)設(shè)計(jì)為原電池，其正極電極反應(yīng)式為_(kāi)____________________________________。 【答案】(1)cd (2)滴加KSCN溶液，若溶液變?yōu)檠t色則存在Fe3+。 (3)3Cu2O+2AlAl2O3+6Cu (4)d (5)O2+4e?+4H+===2H2O 【解析】(1)根據(jù)流程圖可知，A應(yīng)該是SO2。由于SO2是酸性氧化物，所以吸收SO2可選擇cd。稀硝酸能氧化SO2，但還原產(chǎn)物是NO，仍然會(huì)污染環(huán)境，答案選cd。 (2)檢驗(yàn)鐵離子的常用試劑是KSCN溶液，即滴加KSCN溶液，若溶液變?yōu)檠t色則存在Fe3+。 (3)鋁是活潑的金屬，能發(fā)生鋁熱反應(yīng)，方程式是3Cu2O+2AlAl2O3+6Cu。 (4)由于粗銅中含有雜質(zhì)，所以根據(jù)金屬性強(qiáng)弱可知，陽(yáng)極最初失去電子的是鋁和鋅。而陰極始終是銅離子放電，所以ab不正確；電解池中陽(yáng)離子向陰極移動(dòng)，c不正確。銅的金屬性強(qiáng)于Ag、Pt、Au，所以這些金屬不會(huì)失去電子，最終形成陽(yáng)極泥，答案選d。 (5)原電池中負(fù)極失去電子，正極得到電子，所以根據(jù)方程式可知，氧氣在正極得到電子，反應(yīng)式是O2+4e?+4H+===2H2O。 8、鋁是地殼中含量最多的金屬元素，工業(yè)生產(chǎn)金屬鋁的原料是鋁土礦(主要成分為Al2O3，另含有Fe2O3和SiO2)，工業(yè)中得到較純氧化鋁的過(guò)程如下圖所示： 試回答下列問(wèn)題： (1)操作Ⅰ是一種重要的混合物分離方法，實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行該項(xiàng)操作用到的玻璃儀器有燒杯、_______、_______。 (2)經(jīng)分析不溶物A的主要成分為_(kāi)_______。 (3)工業(yè)上電解冶煉鋁的化學(xué)方程式為_(kāi)_______________，若電路中通過(guò)1 mol電子，可以得到鋁________g。 (4)為了提高綜合經(jīng)濟(jì)效益，實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中常將上述反應(yīng)中的相關(guān)物質(zhì)循環(huán)利用。其部分轉(zhuǎn)化關(guān)系如下圖所示： ①上述轉(zhuǎn)化中未涉及四種基本反應(yīng)類(lèi)型中的________反應(yīng)； ②寫(xiě)出過(guò)程③的化學(xué)方程式：____________。 (5)科學(xué)研究表明，人體過(guò)量吸入鋁元素會(huì)嚴(yán)重危害身體健康。請(qǐng)你結(jié)合實(shí)際提出兩條杜絕鋁元素過(guò)量吸入的措施：____________。 【答案】(1)漏斗 玻璃棒 (2)Fe2O3和SiO2(提示：Fe2O3不溶于水，且不與NaOH溶液反應(yīng)；SiO2屬于原子晶體，常溫下與NaOH反應(yīng)的速率很慢) (3)2Al2O34Al+3O2↑　9 (4)①置換　②NaHCO3+Ca(OH)2===CaCO3↓+NaOH+H2O (5)不用鋁制品作炊具；不用鋁箔包裝食品(其他合理答案也可) 【解析】鋁土礦加堿溶解后，溶液A為NaAlO2，不溶物為Fe2O3和SiO2，在NaAlO2溶液中通入CO2可生成Al(OH)3和NaHCO3，Al(OH)3受熱分解生成Al2O3，Al2O3電解產(chǎn)生金屬鋁，方程式為2Al2O34Al+3O2↑，該反應(yīng)中產(chǎn)生4 mol鋁需要轉(zhuǎn)移電子為12 mol，則轉(zhuǎn)移1 mol電子可以得到鋁mol，即為9 g。B為NaHCO3，根據(jù)題意可知，物質(zhì)X為CaCO3，高溫分解產(chǎn)生CaO和CO2，CaO與水反應(yīng)生成Ca(OH)2，Ca(OH)2與NaHCO3反應(yīng)生成NaOH和CaCO3，反應(yīng)①為分解反應(yīng)，反應(yīng)②為化合反應(yīng)，反應(yīng)③為復(fù)分解反應(yīng)。 9、為探索工業(yè)廢料的再利用，某化學(xué)興趣小組設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)流程，用含有鋁、鐵和銅的合金廢料制取氯化鋁、綠礬晶體(FeSO47H2O)和膽礬晶體。 請(qǐng)回答下列問(wèn)題： (1)寫(xiě)出步驟Ⅰ反應(yīng)的離子方程式： _________________________________________________。 (2)試劑X是________。步驟Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中均需進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)操作是 ________________________________________________________________________。 (3)進(jìn)行步驟Ⅱ時(shí)，該小組用如圖所示裝置及試劑制取CO2并將制得的氣體通入溶液A中。一段時(shí)間后，觀察到燒杯中產(chǎn)生的白色沉淀會(huì)逐漸減少，為了避免固體C減少，可采取的改進(jìn)措施是____________________________________________________。 (4)用固體F制備CuSO4溶液，可設(shè)計(jì)以下三種途徑： 寫(xiě)出途徑①中反應(yīng)的離子方程式___________________________________，請(qǐng)選出你認(rèn)為的最佳途徑并說(shuō)明選擇的理由： _____________________。 解析：(1)三種金屬中，只有Al能與堿反應(yīng)，反應(yīng)的離子方程式為2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑。(2)分離鐵、銅制備綠礬，所以用稀硫酸；三步操作的目的都是固液分離，故操作為過(guò)濾。(3)濃鹽酸易揮發(fā)，制得的CO2中混有HCl氣體，導(dǎo)致生成的氫氧化鋁溶解，為了避免固體C減少，故要除去CO2中的HCl，應(yīng)在裝置a、b之間增加一個(gè)盛有飽和NaHCO3溶液的洗氣瓶。(4)途徑②最佳。途徑①會(huì)產(chǎn)生NO，途徑③會(huì)產(chǎn)生SO2，都會(huì)污染環(huán)境，并且途徑②中的H2SO4均轉(zhuǎn)化成CuSO4，原子利用率高。 答案：(1)2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑(2)稀硫酸　過(guò)濾 (3)在裝置a、b之間增加一個(gè)盛有飽和NaHCO3溶液的洗氣瓶 (4)3Cu＋2NO＋8H＋===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O 途徑②最佳，理由是原料利用率高，環(huán)境污染小 10、某銅礦石的主要成分是Cu2O，還含有少量的Al2O3、Fe2O3和SiO2。某工廠利用此礦石煉制精銅的工藝流程如圖所示(已知：Cu2O＋2H＋===Cu＋Cu2＋＋H2O)。 (1)濾液A中鐵元素的存在形式為_(kāi)_______(填離子符號(hào))，生成該離子的離子方程式為 ________________________________________________， 檢驗(yàn)濾液A中存在該離子的試劑為_(kāi)_______(填試劑名稱(chēng))。 (2)金屬單質(zhì)E與固體混合物F發(fā)生的某一反應(yīng)可用于焊接鋼軌，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為 ___________________________________________________， 在實(shí)驗(yàn)室中完成此實(shí)驗(yàn)還需要的試劑是________(填序號(hào))。 a．KClO3 b．KCl c．Mg d．MnO2 (3)為使固體混合物D在空氣中灼燒完全分解，應(yīng)______________，直至連續(xù)兩次測(cè)定的實(shí)驗(yàn)結(jié)果相同(或質(zhì)量相差小于0.1 g)時(shí)為止；灼燒時(shí)必須用到的實(shí)驗(yàn)儀器是________。 (4)溶液G與固體混合物B反應(yīng)的離子方程式為 _____________________________________________。 (5)將Na2CO3溶液滴入到一定量的CuCl2溶液中，得到氯化鈉、二氧化碳和一種綠色的不溶于水的鹽(不含結(jié)晶水)，該鹽受熱分解產(chǎn)生三種氧化物，則該鹽的化學(xué)式是________。 解析：(1)根據(jù)Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O、Cu2O＋2H＋===Cu＋Cu2＋＋H2O、2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋，且銅礦石的主要成分為Cu2O，而Fe2O3是少量的，可知濾液A中鐵元素的存在形式為Fe2＋。檢驗(yàn)Fe2＋可以用鐵氰化鉀溶液(生成藍(lán)色沉淀)，或用氯水和KSCN溶液、雙氧水和KSCN溶液(最終溶液為血紅色)。(2)E為Al，F(xiàn)中含有Fe2O3，Al與Fe2O3可以發(fā)生鋁熱反應(yīng)：2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe，該反應(yīng)可用于焊接鋼軌。實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行鋁熱反應(yīng)，還需要Mg和KClO3。(3)灼燒固體混合物D需要的儀器為坩堝，為使其完全分解，應(yīng)灼燒、冷卻至室溫后稱(chēng)重，重復(fù)多次。(4)固體混合物B的主要成分為SiO2和Cu，溶解SiO2可用NaOH溶液。(5)結(jié)合題中信息知綠色不溶于水的鹽為Cu2(OH)2CO3[或Cu(OH)2CuCO3]。 答案：(1)Fe2＋ 2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋ 鐵氰化鉀溶液(或氯水和KSCN溶液或雙氧水和KSCN溶液等，合理即可) (2)2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe　ac (3)灼燒，冷卻至室溫后稱(chēng)重，重復(fù)多次　坩堝 (4)SiO2＋2OH－===SiO＋H2O (5)Cu2(OH)2CO3[或Cu(OH)2CuCO3]