通用版高考化学一轮复习课时突破练11　金属材料和金属的冶炼　金属及其化合物的“微流程”

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通用版高考化学一轮复习
课时突破练11　金属材料和金属的冶炼　金属及其化合物的“微流程”
必备知识基础练
1.我国古代文化灿烂辉煌,下列古代工艺品中主要成分属于合金的是(　　)
A.元朝青花瓷 B.唐三彩文官俑
C.越王勾践青铜剑 D.人面鱼纹彩陶盆
2.歼-20、运-20等装备集体亮相,展示了我国现代化战略空军建设的阶段性成果和军工领域的最新科研成果。航空航天领域成果的取得离不开金属材料的贡献。下列关于金属材料的说法中不正确的是(　　)
A.金属材料包括纯金属和它们的合金
B.合金的硬度一般比其成分金属大,但熔点一般比其成分金属低
C.铝合金应用十分广泛,因为它不仅价格合适,耐酸、碱腐蚀,而且具有优良的机械性能
D.新型钛合金强度高、质量轻、耐高温,广泛用于航空航天领域,如飞机发动机零件和火箭结构件
3.(2024·重庆七校联盟联考)合金在生产和科学研究中发挥着重要作用。下列有关合金的性质与用途不具有对应关系的是(　　)
A.生铁容易被腐蚀,可用于炼钢和制造各种铸件
B.钠钾合金常温下呈液态、导热性好,可用于快中子反应堆的热交换剂
C.镁锂合金密度小、硬度和强度大,可用于制造火箭、导弹、航天器等
D.镍铬铝铜合金具有很高的电阻率,可用于制备电路中的精密元件
4.(2024·广东东莞七校联考)下表中金属的冶炼原理与方法错误的是(　　)
选项 冶炼原理 方法
2HgO2Hg+O2↑ 热分解法
2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑ 电解法
2NaCl(溶液)2Na+Cl2↑ 电解法
Fe2O3+3CO2Fe+3CO2 热还原法
5.有关金属冶炼或其原理的说法正确的是(　　)
A.给定条件下,物质转化:Mg(OH)2MgCl2(aq)Mg能一步实现
B.工业上,常用电解熔融AlCl3的方法冶炼金属铝,且加入冰晶石作助熔剂
C.铝热法炼铁:2Al+Fe2O32Fe+Al2O3,反应物刚好完全反应,反应后固体质量增加
D.火法炼铜:Cu2S+O22Cu+SO2,其中Cu2S既作氧化剂又作还原剂
6.(2024·陕西咸阳期初联考)工业上获得金属材料的方法多种多样,获取金属单质的方法如图所示,下列有关说法正确的是(　　)
A.利用铝土矿制Al比回收铝质饮料罐制Al耗能要小得多
B.通过热还原法可从赤铁矿中得到生铁,制取金属镁也可用此法
C.由Cu2S获取粗铜时,通入过量氧气有利于提高产量
D.黄铜矿冶炼铜时,副产物SO2可用于生产硫酸,FeO可用作冶炼铁的原料
7.(2024·湖南怀化第一次质检)以辉铋矿(主要成分为Bi2S3,含少量杂质PbO2等)为原料,采用湿法冶金制备精铋工艺流程如下,下列说法错误的是 (　　)
A.“浸出、置换、再生、电解精炼”工序中不全是氧化还原反应
B.“浸出”时盐酸可以还原杂质PbO2
C.“浸出”产生S的主要离子反应为6Fe3++Bi2S36Fe2++2Bi3++3S
D.再生液可以加入“浸出”操作中循环利用
关键能力提升练
8.(2024·湖南邵阳二模)钛(Ti)和钛合金被广泛应用于火箭、导弹、航天飞机等领域。工业上以钛铁矿(FeTiO3,其中Ti为+4价)为主要原料制备金属钛的工艺流程如下图所示:
已知:TiCl4的熔点-25 ℃,沸点136.4 ℃。下列说法错误的是(　　)
A.步骤①的反应过程元素的化合价没有发生变化
B.步骤③的操作名称是加热或高温煅烧
C.步骤④的反应方程式TiO2+2C+2Cl2TiCl4+2CO
D.由TiCl4制备Ti的过程中,可以加入氮气做保护气体
9.(2024·河北邯郸三模)轻质碳酸镁
[MgCO3·Mg(OH)2·3H2O]是广泛应用于橡胶、塑料、食品和医药工业的化工产品,以卤块(主要成分为MgCl2,含Fe2+、Fe3+等杂质离子)为原料制备轻质碳酸镁的工艺流程如图。下列说法错误的是 (　　)
A.在实验室进行①操作所用的仪器为玻璃棒、烧杯
B.“氧化”工序中发生反应的离子方程式为2Fe2++H2O2+2H+2Fe3++2H2O
C.②和③工序名称均为“过滤”
D.“沉镁”工序控制合适的温度,产生的气体X主要为NH3和CO2
10.(2024·山东济宁三模)以天然二氧化锰粉与硫化锰矿(还含Fe、Ca、Mg、Si等元素的氧化物)为原料制备高纯Mn3O4的工艺流程如下图所示:
下列说法错误的是(　　)
A.“滤渣1”成分为S、SiO2和CaSO4
B.“除杂1”MnCO3可用Mn(OH)2代替
C.“沉锰”时滤液的主要成分为SO4
D.“灼烧”过程每生成1 mol Mn3O4,理论消耗氧气体积为22.4 L(标准状况)
11.(2024·吉林长春二模)以辉锑矿(主要成分为Sb2S3,含少量As2S3、CuO、SiO2等)为原料制备金属锑的工艺流程如图所示。下列说法错误的是 (　　)
已知:浸出液中除含过量盐酸和SbCl5之外,还含有SbCl3、AsCl3、CuCl2等。
A.“还原”过程加适量Sb目的是将SbCl5还原为SbCl3
B.“除铜”时,不宜加过多的Na2S,是为了防止生成Sb2S3或产生有毒物质
C.“除砷”时有H3PO3生成:2AsCl3+3NaH2PO2+3H2O2As↓+3H3PO3+3NaCl+3HCl
D.“电解”时,被氧化的Sb元素与被还原的Sb元素的质量之比为2∶3
参考答案
1.C　解析 元朝青花瓷、唐三彩文官俑、人面鱼纹彩陶盆的主要化学成分为硅酸盐,都不是合金。越王勾践青铜剑的主要成分是铜的合金,C正确。
2.C　解析 金属材料包括纯金属和它们的合金,A正确;合金的硬度一般比各成分金属大,熔点一般比各成分金属低,B正确;铝易与酸、碱溶液发生反应,不耐酸、碱,C错误;新型钛合金强度高、质量轻、耐高温,广泛用于航空航天领域,如飞机发动机零件和火箭结构件,D正确。
3.A　解析 生铁用于炼钢和制造各种铸件,是由于生铁具有优良的铸造、切削加工和耐磨性能,题中性质与用途不具有对应关系,A符合题意;钠钾合金用于快中子反应堆的热交换剂,是由于钠钾合金导热性好,B不符合题意;镁锂合金用于制造火箭、导弹、航天器等,是由于镁锂合金具有密度小、硬度和强度大的特点,C不符合题意;镍铬铝铜合金用于制备电路中的精密元件,是由于镍铬铝铜合金具有很高的电阻率,D不符合题意。
4.C　解析 制取活泼金属Na要采用电解熔融NaCl的方法,电解反应为2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑,C错误。
5.D　解析 氢氧化镁与盐酸反应生成氯化镁,电解氯化镁溶液无法得到Mg,A错误;工业上常用电解熔融Al2O3的方式冶炼金属铝,且加入冰晶石作助熔剂,B错误;铝热法炼铁,根据反应方程式可知,反应物和生成物都是固体,反应物刚好完全反应,反应后固体质量不变,C错误;火法炼铜,该反应中Cu2S中的Cu得电子化合价降低,Cu2S中的S失电子化合价升高,故Cu2S既是氧化剂也是还原剂,D正确。
6.D　解析 铝土矿制铝要消耗电能,则用铝土矿制Al比回收铝质饮料罐制Al耗能要大得多,A错误;镁为活泼金属,需要使用电解法而不是热还原法制取,B错误;由硫化亚铜获取粗铜时,通入过量氧气,过量的氧气高温下会将反应生成的铜氧化为氧化铜,降低铜的产量,C错误;黄铜矿冶炼铜时,副产物二氧化硫是制备硫酸的原料,可以用于生产硫酸,氧化亚铁是炼铁的原料,可以用于炼铁,D正确。
7.A　解析 “浸出、置换、再生、电解精炼”工序中全是氧化还原反应,A错误;盐酸能与PbO2反应生成PbCl2和氯气,故“浸出”时盐酸可以还原杂质PbO2,B正确;“浸出”时Bi2S3和FeCl3反应生成FeCl2、BiCl3和S沉淀,主要反应的离子反应为6Fe3++Bi2S36Fe2++2Bi3++3S,C正确;再生液是氯气和氯化亚铁反应生成氯化铁,“浸出”操作中需要加入氯化铁溶液,D正确。
8.D　解析 由题干流程图可知,以钛铁矿(FeTiO3,其中Ti为+4价)为主要原料加入硫酸,生成硫酸氧钛TiOSO4:FeTiO3+2H2SO4FeSO4+TiOSO4+2H2O,然后TiOSO4发生水解生成钛酸H2TiO3,H2TiO3加热或灼烧生成TiO2,TiO2和C、Cl2混合加热发生反应:TiO2+2C+2Cl2TiCl4+2CO,最后用Mg还原TiCl4得到Ti。步骤①的反应中元素的化合价没有发生变化,A正确;步骤③的操作名称是加热或高温煅烧,B正确;由于N2能与Mg发生反应生成Mg3N2,故由TiCl4制备Ti的过程中,可以加入氩气做保护气体,不能用N2作保护气,D错误。
9.D　解析 ①操作需用盐酸溶解卤块,所用仪器为玻璃棒、烧杯,A正确;“氧化”目的是将Fe2+氧化为Fe3+,再通过调节pH除去,离子方程式为2Fe2++H2O2+2H+2Fe3++2H2O,B正确;②和③操作都得到液体和固体,均为过滤,C正确;“沉镁”工序中Mg2+、HC转化为MgCO3·Mg(OH)2·3H2O[2Mg2++4HC+2H2OMgCO3·Mg(OH)2·3H2O↓+3CO2↑],温度过高NH4HCO3分解才可能产生NH3,D错误。
10.D　解析 二氧化锰粉与硫化锰矿在硫酸中酸浸,二氧化锰具有氧化性将硫元素氧化为硫单质,钙转化为不溶的硫酸钙,SiO2不溶于硫酸,滤渣1含有S和SiO2、CaSO4,滤液含锰、铁、镁盐溶液,加入MnO2将Fe2+氧化为Fe3+,加入MnCO3调节pH除去Fe3+、Al3+,滤渣2为Fe(OH)3、Al(OH)3,滤液中加入MnF2生成MgF2沉淀除去Mg2+,滤渣3为MgF2,滤液主要含有Mn2+,加入氨气沉淀锰,煅烧沉淀得到产品Mn3O4。“滤渣1”成分为S、SiO2和CaSO4,A正确;“除杂1”MnCO3和氢离子反应,调节溶液的pH,使得铁离子、铝离子转化为沉淀,且不引入新杂质,则可用Mn(OH)2代替,B正确;“沉锰”时加入氨气,锰转化为沉淀,滤液的主要成分为(NH4)2SO4,C正确;“灼烧”过程锰化合价由+2变为+,氧气中氧元素化合价由0变为-2,结合电子守恒可知,每生成1 mol Mn3O4,理论消耗氧气体积为1 mol×(-2)×3××22.4 L·mol-1=11.2 L(标准状况),D错误。
11.D　解析 浸出液中含有SbCl5,加适量Sb两者反应生成SbCl3且不引入新杂质,目的是更好地循环利用Sb元素,A正确;过多的Na2S会和SbCl3反应生成Sb2S3,导致Sb元素流失;Na2S具有还原性也可能会和AsCl3反应生成有毒的As单质,故“除铜”时,不宜加过多的Na2S,但必须过量以保证除铜完全,B正确;“除砷”时AsCl3和加入的NaH2PO2反应生成As,As元素化合价降低,同时P元素化合价升高会生成H3PO3:2AsCl3+3NaH2PO2+3H2O2As↓+3H3PO3+3NaCl+3HCl,C正确;“电解”时,SbCl3生成Sb和SbCl5,根据电子守恒可知,3Sb3+~6e-~3Sb5+、2Sb3+~6e-~2Sb,则被氧化的Sb元素与被还原的Sb元素的质量之比为3∶2,D错误。
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