【高考突破方案】第三章 第3讲 金属材料 金属矿物质的开发与利用 -强化训练（解析版） 高考化学一轮复习

第三章 金属及其化合物
第3讲 金属材料 金属矿物的开发与利用
1.C919大型飞机的主结构材料大量使用了铝锂合金，铝锂合金的优点是(　　)
A．高强度、导热性 B．低密度、高强度
C．低密度、导电性 D．导热性、导电性
【解析】B 制造飞机的材料要求密度低、强度高，铝和锂都是轻金属，所以制成的铝锂合金密度低、强度高，适合用作制造飞机的材料，与其导电性和导热性无关。
2.新材料的发展充分体现了“中国技术”“中国制造”和“中国力量”。下列成果所涉及的材料为金属材料的是(　　)
A.“天问一号”火星探测器太阳翼的材料——石墨纤维复合聚酰胺薄膜
B.“长征五B”运载火箭中使用了耐热性、导热性好的材料——氮化铝陶瓷
C.“领雁”AG50飞机主体结构的复合材料——玻璃纤维复合材料
D.“奋斗者”号深潜器载人舱的外壳——钛合金
【解析】D　石墨纤维是碳元素组成的一种单质,属于无机非金属材料;聚酰胺薄膜为有机高分子合成材料,不属于金属材料,A错误。氮化铝陶瓷属于无机非金属材料,B错误。玻璃纤维是由熔融状态下的玻璃快速抽拉而成的细丝,不属于金属材料,C错误。钛合金是合金材料,属于金属材料,D正确。
3.已知MgO、MgCl2的熔点分别为2800 ℃、604 ℃，将MgO、MgCl2加热熔融后通电电解，都可得到金属镁。海水中含有MgCl2，工业上从海水中提取镁正确的方法是(　　)
A．海水Mg(OH)2Mg
B．海水MgCl2溶液―→MgCl2(熔融)Mg
C．海水Mg(OH)2MgOMg
D．海水Mg(OH)2MgCl2溶液―→MgCl2(熔融)Mg
【解析】D　工业上提取镁除从理论上可行外还要考虑设备、原料、成本等问题。A项中使用NaOH成本高，且Mg(OH)2是一种不溶性碱，加热熔融时会发生分解，因此不可行；B项中海水中加HCl得不到MgCl2；C项中电解MgO时，由于MgO的熔点很高，耗能大，经济效益差。
4.某同学通过系列实验探究Al及其化合物的性质，下列操作正确且能达到目的的是(　　)
A．将水加入浓硫酸中得到稀硫酸，将铝条置于其中探究Al的活泼性
B．将NaOH溶液缓慢滴入Al2(SO4)3溶液中至过量，最终观察到有沉淀生成
C．将Al(OH)3浊液直接倒入已装好滤纸的漏斗中过滤，洗涤并收集沉淀
D．将Al(OH)3沉淀转入蒸发皿中，加足量稀硫酸，加热蒸干得无水Al2(SO4)3固体
【解析】D　A项，稀释浓硫酸时应将浓硫酸加入水中并不断搅拌；B项，将过量的NaOH溶液滴入Al2(SO4)3溶液中，最终生成Na[Al(OH)4]溶液，无沉淀。
5.工业上，常用铜阳极泥(主要成分是Cu2Te，含少量的Ag、Au)回收碲，其工艺流程如下(已知TeO2微溶于水，易与浓强碱、浓强酸反应)：
下列叙述错误的是(　　)
A．合理处理阳极泥有利于保护环境和资源再利用
B．只有操作1、2、3为过滤
C．可由滤渣2提取金属Ag、Au
D．上述流程中用浓硝酸代替浓盐酸可提高碲的回收率
【解析】D　阳极泥中的Cu2Te可用于制备硫酸铜、Te等，则合理处理阳极泥有利于保护环境和资源再利用，A项正确；经分析可知，操作1、2、3用于分离固体和液体，均为过滤，B项正确；可由滤渣2提取金属Ag、Au，C项正确；浓硝酸可氧化Ag，使制备的碲中混有杂质，则不能用浓硝酸，D项错误。
6.明代《天工开物》有关于火法冶炼锌的工艺记载：“每炉甘石十斤，装载入一泥罐内，……然后逐层用煤炭饼垫盛，其底铺薪，发火煅红……冷定毁罐取出。……即倭铅也。”(注：炉甘石的主要成分为碳酸锌，泥罐中掺有煤炭)。下列说法不正确的是(　　)
A．倭铅是指金属锌和铅的混合物
B．煤炭中起作用的主要成分是碳
C．冶炼Zn的过程中有氧化还原反应发生
D．该冶炼锌的方法属于热还原法
【解析】A　A项，由题意可知，倭铅是指金属锌，不是混合物；B项，反应中碳作还原剂，则煤炭中起作用的主要成分是碳；C项，碳酸锌与碳在高温下反应生成锌和一氧化碳，有氧化还原反应发生；D项，该反应是利用碳还原碳酸锌生成锌单质，属于热还原法。
7.易拉罐的主要成分为铝合金,其中以铝铁合金和铝镁合金最为常见。为确定铝合金中金属的成分,现取几小块易拉罐碎片进行下列实验,其中实验方案、现象与结论均正确的是(　　)
选项 实验方案 现象与结论
A 加入盐酸 产生无色气体,含铝、铁、镁三种金属
B 加入NaOH溶液 有无色气体产生,含有镁、铝两种金属
C 加入盐酸后,向所得溶液中再加入少量NaOH溶液 产生白色沉淀,一定只含有镁
D 用盐酸溶解并放置一会儿后,加入KSCN溶液 溶液呈红色,含有铁
【解析】D　加入盐酸,产生无色气体,该气体是H2,说明铝、镁、铁三种金属中至少有1种,A错误;加入NaOH溶液,有无色气体产生,该气体是H2,则含有铝,B错误;加入盐酸后,向所得溶液中加入少量NaOH溶液,Mg2+、Al3+均可生成氢氧化物沉淀,故至少含铝、镁中的一种,C错误;用盐酸溶解后放置一会儿,加入KSCN溶液,溶液呈红色,说明该溶液中含Fe3+,从而推知易拉罐中含铁,D正确。
8.(2023·青岛调研)实验室从含有少量氧化铁杂质的废铜粉制取无水硫酸铜的实验步骤如下图：
下列有关说法正确的是(　　)
A．溶解废铜粉“过量酸”是指稀硝酸
B．气体A是Cl2，将亚铁离子氧化为铁离子
C．生成沉淀D的离子方程式可以为3CuO＋2Fe3＋＋3H2O===2Fe(OH)3↓＋3Cu2＋
D．从溶液中得到的无水硫酸铜的方法是冷却结晶
【解析】C　过量的酸应为稀硫酸，用稀硝酸会引入硝酸根离子，A错误；向混合溶液通入气体A的作用是将溶液中的亚铁离子氧化为铁离子，气体A为氧气，不能使用氯气，防止引入氯离子，B错误；加入固体B的作用是调节溶液的pH，使Fe3＋变为沉淀而除去，为了不引入新的杂质，可选用CuO、Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3，加CuO时离子方程式为3CuO＋2Fe3＋＋3H2O===2Fe(OH)3↓＋ 3Cu2＋，C正确；从溶液中冷却结晶得到硫酸铜晶体，D错误。
9.氯化镁是重要的无机材料，在常温下易吸湿，可溶于水和乙醇。某兴趣小组以海水为原料制备无水氯化镁。
实验1　制备MgCl2·6H2O晶体
以海水为原料，对其进行一系列处理，得到晶体。
(1)除去海水中不溶性杂质常用的实验操作是________(填名称)。
(2)从氯化镁溶液中析出MgCl2·6H2O晶体的结晶方法是________(填“降温结晶”或“蒸发结晶”)。
实验2　样品中MgCl2·6H2O晶体含量测定
准确称取实验1制得的MgCl2·6H2O晶体a g于锥形瓶中，加去离子水溶解，依次加入一定量三乙醇胺、NH3-NH4Cl缓冲溶液，摇匀，滴入铬黑T指示剂，用0.020 00 mol·L－1 EDTA(用H2Y2－表示)标准溶液滴定至终点，消耗EDTA溶液的体积为V mL。
已知：①0.020 00 mol·L－1 EDTA标准溶液的pH约为5，指示剂铬黑T使用的适宜pH范围为8～11，NH3-NH4Cl缓冲溶液pH约为10。
②滴定原理：Mg2＋＋H2Y2－===MgY2－＋2H＋。
(3)该实验中使用的滴定管是________(填“甲”或“乙”)。
(4)NH3-NH4Cl缓冲溶液的作用是________。
(5)样品中MgCl2·6H2O的质量分数为________。
实验3　制备无水氯化镁
利用如图实验装置(夹持和加热装置省略)，准确称取一定质量MgCl2·6H2O晶体在HCl气流中小心加热。
(6)A装置的作用是________。
(7)某同学在实验前后测得玻璃管B减重m1 g，干燥管C增重m2 g，m1>m2，其可能的原因是_______________________________________________(用化学方程式表示)。
【答案】(1)过滤　(2)降温结晶　(3)甲　(4)控制溶液的pH为8～11　(5)×100%
(6)干燥氯化氢气体　(7)MgCl2·6H2OMgO＋2HCl＋5H2O[或MgCl2·6H2OMg(OH)Cl＋HCl＋5H2O或MgCl2·6H2OMg(OH)2＋2HCl＋4H2O]
【解析】(2)为降低水解程度，从氯化镁溶液中析出MgCl2·6H2O晶体的结晶方法是降温结晶。(3)EDTA标准溶液pH约为5，呈酸性，应选用酸式滴定管，故使用的滴定管是甲。(5)根据反应Mg2＋＋H2Y2－===MgY2－＋2H＋，可计算样品中MgCl2·6H2O的质量分数。(6)抑制晶体水解，A装置的作用是干燥氯化氢气体。
10.铜是生活中常见的金属，以铜为原料进行如下实验。回答下列问题：
Ⅰ.制备SO2
(1)利用铜与浓硫酸制备SO2，适宜的装置是______(从A、B、C中选择)，该装置内发生的化学方程式为 。
(2)收集干燥的SO2，所需装置的接口连接顺序：发生装置b→______(填小写字母)。
(3)反应后，发生装置中未观察到蓝色溶液，原因是 。
Ⅱ.探究温度对铜与过氧化氢反应的影响
向10 mL 30%的H2O2溶液中滴加1 mL 3 mol/L硫酸，将光洁无锈的铜丝置于其中，铜丝表面产生气泡并逐渐变多，剩余溶液呈蓝色。经检验产生的气体为O2，查阅资料发现是Cu2+催化H2O2分解的结果。
(4)写出生成Cu2+的离子方程式： 。
(5)学习小组提出猜想：升高温度，Cu2+催化能力增强，该小组设计如下实验验证猜想。
实验序号 30%H2O2/mL 1 mol/L CuSO4/mL 水/mL 水浴温度/℃ 3 min时生成O2的平均速率/(mL·min-1)
1 10 1 1 20 2.4
2 10 1 1 30 9
3 10 1 1 40 90
4 10 0 2 20 A1
5 A2
6 10 0 2 40 A3
①小组同学认为实验1～3的结果，不能证明猜想成立，理由是 。
②为进一步验证猜想，完善实验4～6的方案 。小组同学结合实验1～6，判断猜想成立，依据是 。
【答案】(1)B　Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O
(2)ghedij
(3)浓硫酸具有吸水性，反应后的硫酸铜以固体形式存在
(4)Cu＋H2O2＋2H＋===Cu2+＋2H2O
(5)①温度升高促进H2O2的分解　②10、0、2、30　实验组1～3生成氧气平均速率随温度升高的增加程度比对照组4～6大
【解析】(5)①小组同学认为实验1～3的结果，不能证明猜想成立，理由是H2O2的热稳定性较差，温度升高促进H2O2的分解。②为进一步验证猜想，根据1、4；3、6；实验温度相同，实验条件中硫酸铜溶液的用量不同，得出实验2、5是一组实验对比，其方案中加入的体积分别为10、0、2、30；小组同学结合实验1～6，判断猜想成立，根据1和4，2和5，3和6分别对比实验得出温度升高，Cu2+催化能力增强即依据是实验组1～3生成氧气平均速率随温度升高的增加程度比对照组4～6大。