2023届高考化学鲁科版一轮复习学案-第三章第3课时　金属材料与金属矿物的开发利用.docx

第3课时金属材料与金属矿物的开发利用1.了解合金的概念及金属材料的重要应用。2.了解镁、铝、铜单质及其重要化合物的性质、用途和制备方法。3.了解常见金属的活动性顺序和冶炼方法。4.能说明常见金属元素及其化合物的应用(如金属的冶炼等)对社会发展的价值、对环境的影响。合金、金属矿物的开发利用一、合金 (1)常温下,多数合金是固体,但钠钾合金是液体。(2)合金的物理性质相比于成分金属有所改变,但合金中各成分金属的化学性质不变。二、常见金属材料1.分类2.常见合金材料(1)(2)(3)铝合金:密度小,强度高,塑性好,易于加工。应用于建筑业、容器和包装业、交通运输业等。3.新型合金三、金属矿物的开发利用1.金属冶炼的实质:金属的冶炼过程就是把金属从化合态还原为游离态的过程。即:Mn+ne-M(M表示金属)。2.金属冶炼的一般步骤3.金属冶炼的方法(用化学方程式表示) 冶炼Mg时电解熔融MgCl2而不电解MgO,原因是MgO的熔点高,熔融时耗费更多能源,增加生产成本。4.铝热反应实验装置实验现象镁带剧烈燃烧,放出一定的热,并发出耀眼的白光,氧化铁和铝粉在较高温度下发生剧烈反应;纸漏斗的下部被烧穿,有熔融物落入沙中实验结论高温下,铝与氧化铁发生反应,放出大量的热,反应的化学方程式为2Al+Fe2O32Fe+Al2O3原理应用制取熔点较高、活泼性弱于Al的金属,如铬、锰、 钨等;金属焊接,如野外焊接钢轨等理解辨析1.判一判(正确的打“”,错误的打“×”)(1)金属元素的单质在常温下均为固体。()(2)合金材料中不可能含有非金属元素。()(3)铁是人类在生产、生活中最早使用的金属。()(4)合金的硬度一般大于成分金属,而熔点一般低于成分金属。()答案:(1)×(2)×(3)×(4)2.想一想(1)合金中只含有金属元素吗?提示:不是。合金可由金属与金属或金属与非金属制得,一定含有金属元素,可能含有非金属元素。(2)汽车电池中的铅蓄电池的铅板,一般也不是纯铅做的,而是用铅和锑的合金做成,除了考虑电极导电性的因素外,还主要考虑了哪些 因素?提示:纯铅太软,放在车辆上一震动就容易变形,所以采用合金,因为合金的硬度大,不容易变形。 常见合金及应用1.钢铁是铁碳合金的总称,其强度高、价格便宜、应用广泛。在以下关于不锈钢和普通钢的认识中,正确的是(B)A.它们的组成元素是相同的B.耐腐蚀的性能不同C.它们都属于钢,因此物理性质相同D.构成普通钢和不锈钢的主要元素都是铁,因此它们的化学性质相同解析:普通钢主要含有铁和C,不锈钢由普通钢、镍、铬、钼等熔合而成,故A错误;不锈钢耐腐蚀性强于普通钢,故B正确;两者都属于钢,但所含有的元素不同,物理、机械性能存在较大差异,故C错误;不锈钢中含有的镍、铬、钼等元素使得不锈钢的化学性质有别于普通钢,故D错误。2.C919大型飞机的制造采用了大量新材料铝锂合金。下列关于铝锂合金的说法不正确的是(D)A.铝锂合金是铝与锂形成的混合物B.铝锂合金的硬度比锂大C.铝锂合金的熔、沸点比铝低D.铝锂合金耐酸碱腐蚀解析:铝锂合金中的铝既能与酸反应又能与碱反应,锂能与酸反应,故铝锂合金不耐酸碱腐蚀。 金属矿物的开发利用3.明代天工开物记载“火法”冶炼锌:“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)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CC.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项,由题意可知,倭铅是指金属锌,不是混合物;B项,反应中C作还原剂,则煤炭中起作用的主要成分是C;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。4.下列关于金属冶炼的说法正确的是(A)A.利用该铝热反应8Al+3Fe3O44Al2O3+9Fe炼铁,1 mol氧化剂参加反应转移8NA个电子B.金属的冶炼都是把金属单质从其矿物中分离出来C.工业上可用电解熔融态的MgCl2、AlCl3来制备Mg、AlD.古代火烧孔雀石炼铜的方法属于热分解法中的焦炭法解析:利用该铝热反应8Al+3Fe3O44Al2O3+9Fe炼铁,反应中氧化剂是Fe3O4,反应中转移了24个电子,故1 mol氧化剂参加反应转移8NA个电子,A正确;大多数金属的冶炼都是利用还原剂或者通电把金属从其化合物中还原出来,只有少数不活泼金属如Pt、Au等单质能直接从其矿物中分离出来,B错误;工业上可用电解熔融态的MgCl2和Al2O3来制备Mg、Al,反应为MgCl2(熔融)Mg+Cl2、2Al2O3(熔融)4Al+3O2,C错误;古代火烧孔雀石炼铜的方法反应为Cu2(OH)2CO32CuO+H2O+CO2,2CuO+C2Cu+CO2,故属于热还原法中的焦炭法,D 错误。(1)金属活动性顺序与冶炼方法的关系(2)冶炼Al时只能电解熔融Al2O3而不能电解AlCl3,原因是AlCl3是共价化合物,熔融态不导电;加入冰晶石(Na3AlF6)的目的是降低Al2O3的熔化温度。镁、铝及其重要化合物1.镁、铝的结构和存在镁、铝分别位于元素周期表的第三周期A族和A族,原子结构示意图为和,它们都是活泼的金属,在自然界中全部以化合态的形式存在。铝是地壳中含量最多的金属元素。2.镁、铝单质物理性质比较(1)相同点:均为银白色、有金属光泽的固体,有良好的延展性、导电性和导热性等,密度、硬度均较小。(2)不同点:铝的熔点比镁高,硬度比镁大。3.镁的化学性质写出下列反应的化学方程式:(1)与N2反应:3Mg+N2Mg3N2。(2)与CO2反应:2Mg+CO22MgO+C。(3)与H2O反应:Mg+2H2OMg(OH)2+H2。 Mg在CO2中能够燃烧,所以活泼金属镁着火不能用干粉灭火器和泡沫灭火器灭火。镁也可在氮气中燃烧,生成氮化镁(Mg3N2),氮化镁能与水剧烈反应生成Mg(OH)2沉淀并放出氨气。4.海水提镁工艺(1)流程(2)步骤及主要反应制石灰乳CaCO3CaO+CO2,CaO+H2OCa(OH)2沉淀Mg2+Ca(OH)2Mg(OH)2+Ca2+酸化Mg(OH)2+2HClMgCl2+2H2O蒸发浓缩、冷却结晶析出MgCl2·6H2O脱水在氯化氢气流中使MgCl2·6H2O脱水制得无水氯化镁电解电解熔融氯化镁制得镁5.铝及其化合物性质(1)化学性质写出图中标号反应的化学方程式或离子方程式:(2)铝的氧化物(Al2O3)两性氧化物(3)铝的氢氧化物Al(OH)3两性氢氧化物主要性质:白色胶状固体,难溶于水,有较强的吸附性。写出上图标号中有关反应的离子方程式:Al(OH)3+3H+Al3+3H2O。Al(OH)3+OH-AlO2-+2H2O。 (1)既能与盐酸反应又能与NaOH溶液反应的物质有Al、Al2O3、Al(OH)3,多元弱酸的酸式盐(如NaHCO3、NaHSO3、NaH2PO4等),弱酸的铵盐(如CH3COONH4等)。(2)明矾净水原理为明矾电离出的Al3+在水中水解生成Al(OH)3胶体,吸附水中悬浮物而沉淀,使水净化,其离子方程式为Al3+3H2OAl(OH)3(胶体)+3H+。理解辨析1.判一判(正确的打“”,错误的打“×”)(1)工业上制造镁粉时,可将镁蒸气在N2中冷却。()(2)Al2O3的熔点高,可作耐高温材料,实验室可用氧化铝坩埚熔化NaOH、Na2CO3固体等。()(3)明矾可作净水剂,起到杀菌消毒的作用。()解析:(1)Mg与N2反应生成Mg3N2,故Mg不能在N2中冷却。(2)Al2O3能与碱反应,所以不能用氧化铝坩埚熔化NaOH固体。(3)明矾能净水,但不能杀菌消毒。答案:(1)×(2)×(3)×2.想一想(1)能用铝制餐具蒸煮或长时间存放酸性或碱性物质吗?铝的性质很活泼,为何还可以用铝制容器盛放浓硫酸、浓硝酸?提示:不能用铝制餐具蒸煮或长时间存放酸性或碱性物质,因为铝和氧化铝均能与酸、碱反应。常温下,能用铝制容器盛放浓硫酸、浓硝酸的原因是两者能使铝发生“钝化”,而不是铝与浓硫酸、浓硝酸不反应。(2)氧化铝既能和酸反应也能和碱反应,所以我们称氧化铝为两性氧化物,而铝和碳酸氢钠也是既能和酸反应又能和碱反应,那么铝和碳酸氢钠是两性物质吗?提示:不是。两性物质是指既和酸反应生成盐和水又和碱反应生盐和水的物质。因为铝跟强碱溶液反应生成盐和氢气,NaHCO3虽然也可以与酸或者碱反应,但是产物不完全是水和盐,所以不能说铝和碳酸氢钠是两性物质。 镁、铝单质的性质及应用1.下列关于金属镁、铝的说法中正确的是(B)A.铝在地壳中的储量非常丰富,在古代常用来制造兵器B.大量镁条燃烧引起的火灾不能用干粉灭火器灭火C.镁铝合金既可完全溶于过量盐酸又可完全溶于过量NaOH溶液D.依据铝热反应原理,能发生反应2Al+3MgO3Mg+Al2O3解析:虽然铝在地壳中的储量非常丰富,但都是以化合态的形式存在,古代没有冶炼金属铝的技术,A错误;Mg可与CO2发生反应,B正确;Mg不能溶于NaOH溶液,C错误;Mg的金属性比Al强,故Al与MgO不能发生铝热反应,D错误。2.(双选)(2022·山东临沂月考)化学在生产和日常生活中有着重要的应用,下列说法不正确的是(CD)A.MgO的熔点很高,可用于制作耐高温材料,氧化铝也可作耐火材料B.明矾水解形成的Al(OH)3胶体能吸附水中的悬浮物,可用于水的净化,Fe3+有同样的功效C.电解MgCl2饱和溶液,因Mg2+的浓度足够大,可制得金属镁D.镁条与适量的稀盐酸完全反应,将所得溶液蒸干、灼烧,得到MgCl2固体解析:氧化镁和氧化铝的熔点都较高,均能制作耐高温材料,故A正确;明矾中含有铝离子,铝离子能水解生成氢氧化铝胶体,胶体具有吸附性,可吸附水中的悬浮物,用于水的净化,铁离子有同样的效果,故B正确;镁是活泼金属,电解MgCl2饱和溶液时,阴极上氢离子得电子而不是镁离子得电子,所以得不到金属镁,应采用电解熔融MgCl2的方法冶炼,故C不正确;氯化镁是强酸弱碱盐,易水解生成氢氧化镁和氯化氢,将所得溶液蒸干、灼烧,因盐酸具有挥发性,可促进氯化镁水解,所以最后得到的固体不是氯化镁,而是氢氧化镁受热分解生成的氧化镁,故D不正确。 氧化铝和氢氧化铝的特性及应用3.已知常温下浓硫酸能使铝片表面形成致密的氧化膜,下列通过制取硫酸铝、氢氧化铝获得氧化铝的装置和原理能达到实验目的的是(C)解析:常温下浓硫酸能使铝钝化得不到硫酸铝,A错误;过量氢氧化钠与硫酸铝反应生成偏铝酸钠,B错误;氢氧化铝不溶于水,可通过过滤与水分离,且过滤操作正确,C正确;灼烧固体用坩埚,不用蒸发皿,D错误。4.下列除去杂质的方法不正确的是(B)A.镁粉中混有少量铝粉:加入过量烧碱溶液充分反应,过滤、洗涤、 干燥B.用过量氨水除去Fe3+溶液中的少量Al3+C.Al(OH)3中混有少量Mg(OH)2:加入足量烧碱溶液,充分反应,过滤,向滤液中通入过量CO2后过滤、洗涤、干燥D.MgO中混有少量Al2O3:加入足量烧碱溶液,充分反应,过滤、洗涤、干燥得到MgO解析:Al(OH)3不溶于氨水,故向含少量Al3+的Fe3+溶液中加入过量氨水时,Fe3+、Al3+均转化为氢氧化物沉淀,达不到除杂的目的。5.铝热反应常用于冶炼高熔点金属,某小组探究铝粉与Fe3O4发生反应所得黑色固体的成分,实验过程及现象如图:下列说法不正确的是(D)A.反应产生的气体是H2B.反应为Al2O3+2OH-2AlO2-+H2OC.反应的白色沉淀是Al(OH)3D.黑色固体中不含Al和Fe3O4解析:由实验可知,黑色固体与稀硫酸反应生成气体,且溶液b加KSCN溶液不变红,可知溶液b不含铁离子;黑色固体与稀NaOH反应无气体产生,则一定不含Al,溶液a与二氧化碳反应生成的白色沉淀为氢氧化铝,则黑色固体中一定含氧化铝,由上述分析可知,黑色固体一定含氧化铝、Fe,一定不含Al,可能含Fe3O4。反应产生的气体是H2,为金属与稀硫酸反应生成,故A正确;该固体含氧化铝,则反应为Al2O3+2OH-2AlO2-+H2O,故B正确;反应中AlO2-与二氧化碳反应,生成Al(OH)3,故C正确;黑色固体中不含Al,可能含Fe3O4,故D不正确。铜及其化合物1.单质铜(1)物理性质:紫红色固体,具有良好的延展性、导热性和导电性。(2)化学性质写出图中有关反应的化学方程式或离子方程式:2Cu+O2+CO2+H2OCu2(OH)2CO3(绿色固体)。S+2CuCu2S。Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2+2H2O。Cu+2Fe3+2Fe2+Cu2+。2.氧化铜和氧化亚铜名称氧化铜氧化亚铜颜色黑色砖红色与酸反应(H+)CuO+2H+Cu2+H2OCu2O+2H+Cu2+Cu+H2O与H2反应CuO+H2Cu+H2OCu2O+H22Cu+H2O转化关系4CuO2Cu2O+O2 由氧化铜和氧化亚铜的转化关系可知,氧化亚铜更稳定。3.氢氧化铜(1)物理性质:蓝色难溶于水的固体。(2)化学性质及应用反应的化学方程式:Cu(OH)2CuO+H2O。反应的离子方程式:Cu(OH)2+2H+Cu2+2H2O。4.铜盐(1)Cu2(OH)2CO3名称为碱式碳酸铜,是铜绿、孔雀石的主要成分。(2)CuSO4·5H2O俗称蓝矾、胆矾。可发生CuSO4·5H2O蓝色晶体CuSO4白色粉末+5H2O,无水CuSO4遇水变蓝色,可用于检验水的存在。(3)铜盐溶液有毒,主要是因为Cu2+作为一种重金属离子能与蛋白质作用,使蛋白质变性失去生理活性,因此可将胆矾、熟石灰、水配成波尔多液,用来杀灭植物的病毒。 蓝色晶体胆矾失去水分变成白色固体属于化学变化。理解辨析1.判一判(正确的打“”,错误的打“×”)(1)CuO是黑色固体,与水反应生成Cu(OH)2。()(2)铜锈是铜被空气中的氧气缓慢氧化生成的氧化物。()(3)无水硫酸铜可用于检验酒精中是否含有水。()(4)CuSO4·5H2O失去结晶水属于物理变化。()解析:(1)CuO与H2O不反应。(2)铜锈的主要成分为Cu2(OH)2CO3,不是铜的氧化物。(4)CuSO4·5H2O失去结晶水属于化学变化。答案:(1)×(2)×(3)(4)×2.做一做孔雀石的主要成分为Cu2(OH)2CO3。某同学设计从孔雀石中冶炼铜的方案如图(假设孔雀石中杂质不溶于水和稀硫酸):(1)反应能观察到的现象是  , 有关反应的化学方程式为  。 (2)反应加入的金属可能是 ,有关反应的离子方程式为 。 解析:(1)孔雀石中加入稀硫酸可看到孔雀石逐渐溶解,溶液由无色变为蓝色,且有气泡产生,反应的化学方程式为Cu2(OH)2CO3+2H2SO42CuSO4+CO2+3H2O。(2)经过滤除去难溶于水和稀硫酸的杂质,则滤液中主要含有CuSO4,加入的金属粉末能将Cu2+从溶液中置换出来即可,故金属可能是Fe或Zn等。答案:(1)固体逐渐消失,溶液由无色变为蓝色,有气泡产生Cu2(OH)2CO3+2H2SO42CuSO4+CO2+3H2O(2)(答案合理即可)铁粉Fe+Cu2+Fe2+Cu 铜及其化合物的性质1.宋代千里江山图描绘了山清水秀的美丽景色,历经千年色彩依然,其中绿色来自孔雀石颜料主要成分为Cu(OH)2·CuCO3,青色来自蓝铜矿颜料主要成分为Cu(OH)2·2CuCO3。下列说法错误的是(C)A.保存千里江山图需控制温度和湿度B.孔雀石、蓝铜矿颜料不易被空气氧化C.孔雀石、蓝铜矿颜料耐酸、耐碱D.Cu(OH)2·CuCO3中铜的质量分数高于Cu(OH)2·2CuCO3解析:字画主要由纸张和绢、绫、锦等织物构成,为防止受潮和氧化,保存古代字画时要特别注意控制适宜的温度和湿度,A正确;由孔雀石和蓝铜矿的化学成分可知,其中的铜元素、碳元素和氢元素均处于最高价,其均为自然界较稳定的化学物质,因此用其所制作的颜料不易被空气氧化,B正确;孔雀石和蓝铜矿的主要成分均可与酸反应生成相应的铜盐,因此用其制作的颜料不耐酸腐蚀,C错误;因为氢氧化铜中铜元素的质量分数高于碳酸铜,所以Cu(OH)2·CuCO3中铜的质量分数高于Cu(OH)2·2CuCO3,D正确。2.某研究小组通过实验探究Cu及其化合物的性质,操作正确且能达到实验目的的是(D)A.将铜丝插入浓硫酸中并加热,反应后再加入水,观察硫酸铜溶液的颜色B.常温下将铜丝伸入盛满氯气的集气瓶中,观察CuCl2的生成C.将CuCl2溶液在蒸发皿中加热蒸干,得到无水CuCl2固体D.将表面有铜绿Cu2(OH)2CO3的铜器放入盐酸中浸泡,除去铜绿解析:铜与浓硫酸反应后硫酸浓度仍较高,不能把水加入反应容器中,A错误;Cu与Cl2常温下不反应,需要加热才能发生反应,B错误;CuCl2水解生成的HCl易挥发,加热蒸干CuCl2溶液得不到CuCl2固体,C错误;Cu2(OH)2CO3能溶于盐酸,所以能用盐酸除去铜绿,D正确。3.(2021·湖北部分重点学校联考)从蚀刻废液中回收硫酸铜的工艺流程如图:下列说法错误的是(B)A.混合时酸性过强或碱性过强,铜的回收率均会降低B.“滤液”中,n(NH4+)<n(NH3·H2O)C.混合过程中发生的反应之一为Cu(NH3)42+3H+Cl-+H2OCu(OH)Cl+4NH4+D.溶解滤渣时用浓硫酸而不用稀硫酸,有利于提高产品纯度和铜回 收率解析:酸性过强,不能破坏CuCl42-,碱性过强,不能破坏Cu(NH3)42+, A项正确;当n(NH4+)n(NH3·H2O)时,溶液一定显碱性,而实际pH=5.86,B项错误;此反应为破坏碱性蚀刻废液中成分发生的反应,C项正确;由反应Cu(OH)Cl+H2SO4(浓)CuSO4+H2O+HCl,浓硫酸遇水放热,有利于HCl不断挥发,D项正确。1.区别红色物质Cu和Cu2O的方法:向红色物质中加入稀硫酸,若溶液由无色变成蓝色,则该红色物质为Cu2O,否则为Cu,反应的化学方程式为Cu2O+H2SO4CuSO4+Cu+H2O。2.通常利用反应2Cu+O22CuO除去混合气体中的少量O2。3.Cu与稀H2SO4不反应,但在通入O2的条件下,Cu可在稀H2SO4中逐渐溶解:2Cu+O2+2H2SO42CuSO4+2H2O。4.无水CuSO4只能作为检验水的试剂,不能作为水蒸气的吸收试剂而用于除杂。1.(2021·广东卷,1)今年五一假期,人文考古游持续成为热点。很多珍贵文物都记载着中华文明的灿烂成就,具有深邃的文化寓意和极高的学术价值。下列国宝级文物主要由合金材料制成的是(A)选项ABCD文物名称铸客大铜鼎河姆渡出土陶灶兽首玛瑙杯角形玉杯解析:铸客大铜鼎属于铜的合金,A符合题意;河姆渡出土陶灶属于陶器,主要成分为硅酸盐,不属于合金,B不符合题意;兽首玛瑙杯主要成分为二氧化硅,不属于合金,C不符合题意;角形玉杯主要成分为硅酸盐,不属于合金,D不符合题意。2.(2021·河北卷,1)“灌钢法”是我国古代劳动人民对钢铁冶炼技术的重大贡献,陶弘景在其本草经集注中提到“钢铁是杂炼生作刀镰者”。“灌钢法”主要是将生铁和熟铁(含碳量约0.1%)混合加热,生铁熔化灌入熟铁,再锻打成钢。下列说法错误的是(C)A.钢是以铁为主的含碳合金B.钢的含碳量越高,硬度和脆性越大C.生铁由于含碳量高,熔点比熟铁高D.冶炼铁的原料之一赤铁矿的主要成分为Fe2O3解析:钢是含碳量低的铁合金,故A正确;钢的硬度和脆性与含碳量有关,随着含碳量的增大而增大,故B正确;由题意可知,生铁熔化灌入熟铁,再锻打成钢,说明生铁的熔点低于熟铁,故C错误;赤铁矿的主要成分是Fe2O3,可用于冶炼铁,故D正确。3.(2021·浙江6月选考,9)下列说法不正确的是(A)A.硅酸钠是一种难溶于水的硅酸盐B.镁在空气中燃烧可生成氧化镁和氮化镁C.钠与水反应生成氢氧化钠和氢气D.常温下,铝遇浓硝酸或浓硫酸时会发生钝化解析:硅酸钠是溶于水的硅酸盐,故A不正确;镁在空气中燃烧时,与氧气和二氧化碳反应生成氧化镁,与氮气反应生成氮化镁,故B正确;钠具有强还原性,能与冷水反应生成氢氧化钠和氢气,故C正确;浓硫酸和浓硝酸具有强氧化性,常温下,铝在浓硝酸和浓硫酸中会发生钝化,阻碍反应的继续进行,故D正确。4.(2021·湖南卷,6)一种工业制备无水氯化镁的工艺流程如下:下列说法错误的是(D)A.物质X常选用生石灰B.工业上常用电解熔融MgCl2制备金属镁C.“氯化”过程中发生的反应为MgO+C+Cl2MgCl2+COD.“煅烧”后的产物中加稀盐酸,将所得溶液加热蒸发也可得到无水MgCl2解析:物质X的作用是使Mg2+转化为Mg(OH)2,工业上常采用CaO,发生CaO+H2OCa(OH)2,Ca(OH)2+Mg2+Mg(OH)2+Ca2+,A正确;Mg是较活泼的金属,工业上常用电解熔融MgCl2制备金属镁,B正确;由图可知“氯化”过程反应物为MgO、氯气、C,生成物之一为MgCl2,C在高温下能将二氧化碳还原为CO,则“气体”为CO,反应的化学方程式为MgO+C+Cl2MgCl2+CO,C正确;“煅烧”后得到MgO,MgO和盐酸反应得到MgCl2溶液,由于MgCl2在溶液中水解生成氢氧化镁和HCl,将所得溶液加热蒸发,HCl会逸出,MgCl2水解平衡正向移动,得到氢氧化镁,得不到无水MgCl2,D错误。题号知识易中难合金及金属的冶炼等18铝热反应2铜及其化合物3,69镁、铝的冶炼及应用4,57综合应用10一、选择题(每小题只有一个选项符合题意)1.下列有关金属的用途与相应性质不对应的是(C)A.用金做饰物是因为金的化学性质稳定,不褪色B.用钨做白炽灯灯丝是因为其熔点高、导电性好C.用镁合金做汽车部件是因为镁的密度小、化学性质活泼D.用铝做包装用的铝箔是因为其延展性好,表面有钝化膜解析:用镁合金做汽车部件是因为合金的密度小,强度高,与镁的化学性质活泼没有关系,C错误。2.铝热反应可用于焊接钢轨。实验室常用如图装置模拟铝热反应。下列说法错误的是(A)A.该反应的化学能全部转化为热能B.镁带作引燃剂,为反应提供高温条件C.反应过程中未涉及复分解反应D.铝热反应常用于冶炼高熔点的金属解析:该反应中放出大量的热,并发出耀眼的光芒,纸漏斗的下部被烧穿,有熔融物落入沙中,反应的化学能转化为热能、光能等,A错误;点燃,发生的反应为镁与氧气反应生成氧化镁,氯酸钾分解产生氧气,故镁带作引燃剂,为反应提供高温条件,B正确;反应过程中涉及的反应有化合反应(镁与氧气反应生成氧化镁)、分解反应(氯酸钾分解产生氧气)、置换反应(2Al+Fe2O3Al2O3+2Fe),未涉及复分解反应,C正确;铝热反应放出大量的热,可以用于冶炼熔点高的金属,D正确。3.我国古代的青铜器工艺精湛,有很高的艺术价值和历史价值。下列说法不正确的是(C)A.我国使用青铜器的时间比使用铁器、铝器的时间均要早B.将青铜器放在银质托盘上,青铜器容易生成铜绿C.本草纲目载有名“铜青”之药物,铜青是铜器上的绿色物质,则铜青就是青铜D.用蜂蜡做出铜器的蜡模,是古代青铜器的铸造方法之一,蜂蜡的主要成分是有机物解析:金属大规模被使用的先后顺序跟金属的活动性关系最大,金属性越弱的金属使用越早,所以我国使用青铜器的时间比使用铁器、铝器的时间均要早,故A正确;Cu比Ag活泼,将青铜器放在银质托盘上,构成原电池,铜为负极,青铜器容易生成铜绿,故B正确;铜在空气中长时间放置,会与空气中氧气、二氧化碳、水反应生成碱式碳酸铜,因此本草纲目载有名“铜青”之药物,“铜青”就是铜锈蚀生成的碱式碳酸铜,故C不正确;蜂蜡的主要成分是酯类、游离脂肪酸、游离脂肪醇和碳水化合物,主要成分是有机物,故D正确。4.铝土矿的主要成分是Al2O3,还有部分SiO2、Fe2O3以及少量不溶于酸、碱溶液的其他杂质。工业上从铝土矿中提取铝可采取如图所示工艺流程,下列说法中正确的是(C)A.沉淀只有SiO2B.溶液中含有的阴离子只有AlO2-C.中,只发生氧化还原反应的是D.的离子方程式只有CO2+AlO2-+2H2OAl(OH)3+HCO3-解析:沉淀不只有SiO2,还有少量不溶于酸、碱溶液的杂质,A错误;溶液中含有的阴离子有AlO2-和氢氧根离子,B错误;中,只有有元素化合价的变化,属于氧化还原反应,C正确;的离子方程式有CO2+AlO2-+2H2OAl(OH)3+HCO3-,还有CO2+OH-HCO3-,D错误。5.向3 mol·L-1盐酸中加入打磨后的镁条,一段时间后生成灰白色固体X,并测得反应后溶液pH升高。为确认固体X的成分,过滤洗涤后进行实验:向固体X中加入足量硝酸,固体溶解,得到无色溶液,将其分成两等份;向其中一份无色溶液中加入足量 AgNO3溶液,得到白色沉淀a;向另一份无色溶液中加入足量NaOH溶液,得到白色沉淀b。下列分析不正确的是(D )A.溶液pH升高的主要原因:Mg+2H+Mg2+H2B.生成沉淀a的离子方程式:Ag+Cl-AgClC.沉淀b是Mg(OH)2D.若a、b的物质的量关系为n(a)n(b)=13,则可推知固体X的化学式为Mg3(OH)6Cl解析:溶液pH升高的主要原因是H+被消耗,即Mg+2H+Mg2+H2,故A正确;向其中一份无色溶液中加入足量AgNO3溶液,得到白色沉淀a,a是不溶于HNO3的白色沉淀,应为AgCl,故B正确;沉淀b与OH- 有关, NO3-、Cl- 、Mg2+能形成沉淀的只有Mg2+,故C正确;若a、b的物质的量关系为n(a)n(b)=13,根据化合价代数和为0,则可推知固体X的化学式为Mg3(OH)5Cl,故D不正确。6.某同学通过如图流程制备氧化亚铜:Cu2(OH)2CO3CuCl2溶液 CuCl Cu2O已知:CuCl难溶于水和稀硫酸;Cu2O+2H+Cu2+Cu+H2O。下列说法错误的是(D)A.步骤中,SO2为还原剂,将CuCl2还原为CuClB.步骤中为防止CuCl被氧化,可用H2SO3水溶液洗涤C.步骤发生反应的离子方程式为2CuCl+2OH-Cu2O+2Cl-+H2OD.得到的Cu2O试样中可能会混有CuCl杂质,可通过加足量稀硫酸充分溶解、过滤后分离除去解析:步骤中发生的反应为SO2+2CuCl2+2H2O2CuCl+H2SO4+2HCl,故SO2为还原剂,将CuCl2还原为CuCl,A正确;H2SO3中的S也是+4价,具有较强的还原性,故步骤中为防止CuCl被氧化,可用H2SO3水溶液洗涤,B正确;步骤中的反应物为CuCl和NaOH,产物为Cu2O,故所发生反应的离子方程式为2CuCl+2OH-Cu2O+2Cl-+H2O,C正确;由题干信息得,CuCl难溶于水和稀硫酸,Cu2O+2H+Cu2+Cu+H2O,故得到的Cu2O试样中可能会混有CuCl杂质,不能通过加足量稀硫酸充分溶解、过滤后分离除去,D错误。二、选择题(每小题有一个或两个选项符合题意)7.实验室以空气和镁为原料制备 Mg3N2 的装置如图所示(夹持和加热装置略去):下列说法正确的是(AC)A.装置 A、B 中可依次加入NaOH 溶液、浓硫酸B.若去掉装置 C,对产品纯度无影响C.实验时应先加热装置C,通入一段时间空气后再加热装置DD.装置E中碱石灰的作用是吸收尾气解析:要制备氮化镁,需要除去空气中的氧气、CO2和水蒸气,则装置A、B 中可依次加入NaOH溶液、浓硫酸,A正确;若去掉装置C,镁与氧气反应生成氧化镁,对产品纯度有影响,B错误;实验时,应先加热装置C,通入一段时间空气除去氧气,然后再加热装置D,C正确;装置E中碱石灰的作用是吸收空气中的水蒸气和二氧化碳,避免进入D中干扰实验,D错误。8.我国是最早掌握炼锌的国家,天工开物中记载了以菱锌矿(主要成分为ZnCO3)和烟煤为原料的炼锌罐剖面图。已知:锌的沸点为907 ,金属锌蒸气遇热空气或CO2易生成ZnO。下列冶炼锌过程中的相关说法不正确的是(C)A.尾气可用燃烧法除去B.发生了氧化还原反应C.提纯锌利用了结晶法D.泥封的目的是防止锌氧化解析:菱锌矿煅烧,ZnCO3分解产生ZnO和CO2,ZnO与C在高温下发生反应2ZnO+C2Zn+CO2,由于C过量,还会发生反应C+CO22CO,所以尾气中含有毒气体CO,可利用其可燃性,用燃烧的方法使CO转化为CO2除去,A正确;ZnCO3转化为Zn单质及C转化为CO、CO2的反应中有Zn、C元素化合价的变化,因此发生了氧化还原反应,B正确;由图可知,反应区温度达到1 1001 300 ,Zn变为蒸气与杂质分离,在500700 时冷凝为液体流出,不是结晶法分离,C不正确;泥封为了防止高温下Zn蒸气被空气氧化为ZnO,D正确。9.铜有两种常见的氧化物CuO和Cu2O。某学习小组取0.98 g(用精密天平测量)Cu(OH)2固体加热,有铜的氧化物生成,其质量随温度变化如图甲所示;另外,某同学绘制了三条表示金属氧化物与其所含金属元素的质量的关系曲线,如图乙所示。则下列分析正确的是(D)A.图甲中a点和b点对应物质的化学式分别为Cu2O和CuOB.图甲整个过程中共生成0.26 g水C.图乙三条曲线中,表示CuO和其中所含Cu元素质量关系的曲线是AD.图甲中,a到b的过程中有0.01 mol电子发生了转移解析:0.98 g Cu(OH)2的物质的量为0.01 mol,若全部生成CuO,则质量为0.01 mol×80 g·mol-1=0.80 g,所以a点对应的物质是CuO,若全部生成Cu2O,则质量为0.005 mol×144 g·mol-1=0.72 g,所以b点对应的物质是Cu2O,A错误;根据化学方程式Cu(OH)2CuO+H2O、4CuO2Cu2O+O2可知,生成水的物质的量为0.01 mol,质量为0.01 mol ×18 g·mol-1=0.18 g,B错误;CuO和其中所含Cu元素的质量关系(以CuO的质量为10 g计算)为CuOCu 80 64 10 g 8 g观察图乙可知,B曲线符合上述质量关系,C错误;根据化学方程式4CuO2Cu2O+O2可知,a到b的过程中有0.01 mol电子发生了转移,D正确。三、非选择题10.(2019·全国卷,27)硫酸铁铵NH4Fe(SO4)2·xH2O是一种重要铁盐。为充分利用资源,变废为宝,在实验室中探究采用废铁屑来制备硫酸铁铵,具体流程如下:回答下列问题:(1)步骤的目的是去除废铁屑表面的油污,方法是。(2)步骤需要加热的目的是,温度保持8095 ,采用的合适加热方式是。铁屑中含有少量硫化物,反应产生的气体需要净化处理,合适的装置为(填标号)。 (3)步骤中选用足量的H2O2,理由是 ,分批加入H2O2,同时为了,溶液要保持pH小于0.5。 (4)步骤的具体实验操作有 ,经干燥得到硫酸铁铵晶体样品。 (5)采用热重分析法测定硫酸铁铵晶体样品所含结晶水数,将样品加热到150 时失掉1.5个结晶水,失重 5.6%。硫酸铁铵晶体的化学式为。 解析:(1)油污在碱性条件下容易水解,所以去除废铁屑表面的油污,工业上常用热的碳酸钠溶液清洗,即碱煮水洗。(2)用硫酸溶液处理铁屑,加热的目的是加快反应速率;温度保持8095 比较恒定且低于水的沸点,合适的加热方式是水浴加热(热水浴);铁屑中含有少量硫化物,硫化物与硫酸反应生成硫化氢气体,可以用氢氧化钠溶液吸收,为了防止倒吸可以加装倒置的漏斗,故选择C装置。(3)步骤中将硫酸亚铁氧化为硫酸铁,选用足量的H2O2,将Fe2+氧化为Fe3+,同时得到的还原产物为H2O,不会引入新的杂质。因为H2O2本身易分解,所以在加入时需分批加入,同时为了防止Fe3+水解,溶液要保持pH小于0.5。(4)为了除去可溶性的硫酸铵、铁离子等,需要经过的步骤有加热浓缩、冷却结晶、过滤(洗涤)。(5)硫酸铁铵的化学式为NH4Fe(SO4)2·xH2O,其相对分子质量为266+ 18x,1.5个水分子的相对分子质量为1.5×18=27,则27266+18x×100%=5.6%,解得x12,则硫酸铁铵的化学式为NH4Fe(SO4)2·12H2O。答案:(1)碱煮水洗(2)加快反应热水浴C(3)将Fe2+全部氧化为Fe3+;不引入杂质防止Fe3+水解(4)加热浓缩、冷却结晶、过滤(洗涤)(5)NH4Fe(SO4)2·12H2O