1、课时规范练13金属材料金属矿物的开发利用基础巩固1.(2020全国2,7)北宋沈括梦溪笔谈中记载:“信州铅山有苦泉,流以为涧。挹其水熬之则成胆矾,烹胆矾则成铜。熬胆矾铁釜,久之亦化为铜”。下列有关叙述错误的是()A.胆矾的化学式为CuSO4B.胆矾可作为湿法冶铜的原料C.“熬之则成胆矾”是浓缩结晶过程D.“熬胆矾铁釜,久之亦化为铜”是发生了置换反应2.(2020河北邢台月考)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()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.本草纲目中载有一药物,名“铜青”,铜青是铜器
2、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化合物3.(2020江苏化学,3)下列有关物质的性质与用途具有对应关系的是()A.铝的金属活动性强,可用于制作铝金属制品B.氧化铝熔点高,可用作电解冶炼铝的原料C.氢氧化铝受热分解,可用于中和过多的胃酸D.明矾溶于水并水解形成胶体,可用于净水4.不同的金属在冶炼方法上也有所不同,下列说法正确的是()A.钒、铬、锰、铁等难熔金属通常采用铝热法炼制B.铝及其合金是生产、生活中广泛使用的材料,是因为铝的冶炼方法比较简单C.由于钠、镁、铝等金属化学性质太活泼,人们通常采用电解熔融状态下的氯化物的方式来
3、获取它们的单质D.炼铁时加入的焦炭除了提供热量外,还用来制造还原剂一氧化碳5.(2020江西第一次大联考)向铝、铁两种金属粉末的混合物中加入过量的盐酸,过滤后向滤液中加入过量的烧碱溶液,再过滤,滤液中大量存在的离子有()A.Fe3+B.Al(OH)4-C.Al3+D.Fe2+6.(2020山东实验中学诊断)铝土矿的主要成分中含有氧化铝、氧化铁和二氧化硅等,工业上经过下列工艺可以冶炼金属铝。下列说法错误的是()铝土矿abcdAlA.、中除加试剂外,还需要进行过滤操作B.a、b中铝元素的化合价相同C.中需要通入过量的氨气D.进行的操作是加热,而且d一定是氧化铝商代的铁刃铜钅戊7.(2020北京东城
4、区一模)文物是人类宝贵的历史文化遗产,我国文物资源丰富,但保存完好的铁器比青铜器少得多,研究铁质文物的保护意义重大。(1)铁刃铜钺中,铁质部分比铜质部分锈蚀严重,其主要原因是。(2)已知:.铁质文物在潮湿的土壤中主要发生吸氧腐蚀,表面生成疏松的FeOOH;.铁质文物在干燥的土壤中表面会生成致密的Fe2O3,过程如下:FeFeOFe3O4Fe2O3写出中,O2参与反应的电极反应式和化学方程式:、。若中每一步反应转化的铁元素质量相等,则三步反应中电子转移数之比为。结合已知信息分析,铁质文物在潮湿的土壤中比在干燥的土壤中锈蚀严重的主要原因是。(3)【资料1】Cl-体积小、穿透能力强,可将致密氧化膜转
5、化成易溶解的氯化物而促进铁质文物继续锈蚀。【资料2】Cl-、Br-、I-促进铁器皿继续锈蚀的能力逐渐减弱。写出铁质文物表面的致密氧化膜被氯化钠破坏的化学方程式:。结合元素周期律解释“资料2”的原因是。(4)从潮湿土壤出土或海底打捞的铁质文物必须进行脱氯处理:用稀NaOH溶液反复浸泡使Cl-渗出后,取最后一次浸泡液加入试剂(填化学式)溶液检验脱氯处理是否达标。(5)经脱氯、干燥处理后的铁质文物再“覆盖”一层透明的高分子膜可以有效防止其在空气中锈蚀。下图为其中一种高分子膜的片段:该高分子的单体是。能力提升8.(双选)(2020山东临沂模拟)明矾KAl(SO4)212H2O是一种复盐,在造纸等方面应
6、用广泛。采用废易拉罐制备明矾的过程如下图所示。下列叙述错误的是()A.合理处理易拉罐有利于环境保护和资源再利用B.从易拉罐中可回收的金属元素有Al无FeC.“沉淀”中的金属离子为Fe3+D.上述流程中可用NaHSO4代替NaHCO39.(2020山东师范大学附中月考)以铜银合金(含少量铁)废料为原料回收银和铜的工艺流程如下:下列说法正确的是()A.粗铜溶于过量稀硝酸,过滤、低温干燥得纯铜B.电解时用粗银作为阴极,硝酸银溶液为电解质溶液C.用稀硫酸处理渣料时主要发生了氧化还原反应D.从滤液B中可以提取绿矾(FeSO47H2O)拓展深化10.(2020北京化学一轮复习月考)铝及其化合物在生产、生活
7、等方面有广泛的应用。(1)铝元素位于周期表中第周期族。硼、镓与铝位于同一主族,现有下列三种物质:NaAl(OH)4、NaBO2、NaGaO2,浓度相同的这三种物质的溶液pH由大到小的顺序为(用序号表示)。(2)将20.0 mL 0.1 molL-1 Ba(OH)2溶液和20.0 mL 0.1 molL-1NH4Al(SO4)2溶液混合,所得溶液中Al3+、NH4+、SO42-、OH-、H+的浓度由大到小的顺序为。(3)氮化铝(AlN)是一种新型的无机非金属材料,可用作热交换器材料。某AlN样品中仅含有Al2O3杂质,为测定AlN的含量,甲组同学设计了如下流程:已知:AlN+NaOH+3H2ON
8、aAl(OH)4+NH3。过滤时用到的玻璃仪器有烧杯、漏斗和。实验过程中,称得样品的质量为4.2 g,最后得到的固体为5.1 g,则样品中AlN的质量分数为。(不考虑整个过程中的损耗,结果保留四位有效数字)课时规范练13金属材料金属矿物的开发利用1.A胆矾的化学式为CuSO45H2O,A错误;湿法冶铜是用铁与CuSO4溶液反应置换出铜:Fe+CuSO4Cu+FeSO4,B、D正确;“熬之则成胆矾”是利用蒸发浓缩、冷却结晶,产生CuSO45H2O晶体,C正确。2.C我国使用青铜器的时间比使用铁器、铝器的时间均要早,A项正确;将青铜器放在银质托盘上,可能会形成原电池,Cu比银活泼,会加快铜的腐蚀,
9、所以青铜器容易生成铜绿,B正确;本草纲目中载有一药物,名“铜青”,铜青是铜器上的绿色物质,为铜锈蚀生成的碱式碳酸铜,C错误;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化合物,D项正确。3.DA项,制作铝金属制品主要是利用铝质量轻、不易腐蚀的性质;B项,Al2O3熔点高,与可作为冶炼铝的原料无因果关系;C项,Al(OH)3可用于中和过多的胃酸,是因为Al(OH)3属于两性氢氧化物,能与盐酸反应。4.D铁用CO还原法炼制,A项错误;因为Al有良好的性能,才被广泛使用,B项错误;氯化铝是共价化合物,熔融时不导电,工业上用电解熔融氧化铝的方法制取铝,C项错误;高炉炼铁中焦炭
10、的作用是与氧气反应产生热量和制造还原剂一氧化碳,D项正确。5.B铝、铁两种金属都能与盐酸充分反应,发生反应的化学方程式为2Al+6H+3H2+2Al3+、Fe+2H+Fe2+H2,过滤后向滤液中加入过量氢氧化钠溶液,发生反应H+OH-H2O、Fe2+2OH-Fe(OH)2、Al3+4OH-Al(OH)4-,铁元素存在于沉淀中,铝元素存在于Al(OH)4-中,因此有大量的Al(OH)4-存在于溶液中。6.C加入盐酸,氧化铝和氧化铁与盐酸反应生成氯化铁和氯化铝及水,二氧化硅不溶解,过滤即可除去二氧化硅;加入过量的氢氧化钠可生成氢氧化铁沉淀和四羟基合铝酸钠,过滤除去氢氧化铁;向四羟基合铝酸钠溶液中通
11、入过量的CO2气体,即生成氢氧化铝沉淀,氢氧化铝受热分解可得到氧化铝,电解熔融的氧化铝可得到单质铝。则A、B、D项正确,C项错误。7.答案(1)铁比铜活泼(2)O2+4e-+2H2O4OH-4Fe(OH)2+O24FeOOH+2H2O621铁质文物在潮湿环境中表面生成疏松的FeOOH,水、氧气能通过孔隙使铁继续发生吸氧锈蚀;在干燥空气中形成致密的Fe2O3,隔绝了铁与水和氧气的接触,阻碍锈蚀(3)Fe2O3+6NaCl+3H2O6NaOH+2FeCl3氯、溴、碘同主族,形成的阴离子随电子层数增加半径增大(或体积增大),穿透能力减弱(4)HNO3和AgNO3(5)、解析(1)因为铁比铜活泼,所以
12、铁刃铜钺中铁质部分比铜质部分锈蚀严重。(2)铁质文物在潮湿的土壤中主要发生吸氧腐蚀,O2在正极得电子发生还原反应,电极反应式为O2+4e-+2H2O4OH-,负极铁失电子发生氧化反应生成氢氧化亚铁,氧气与氢氧化亚铁反应生成疏松的FeOOH和H2O,化学方程式为4Fe(OH)2+O24FeOOH+2H2O。过程中铁由0价变为+2价,1molFe转移电子2mol,过程可以看作铁由+2价变为+83价,1molFeO转移23mol电子,过程可以看作铁由+83价变为+3价,13molFe3O4转移13mol电子,若中每一步反应转化的铁元素质量相等,则三步反应中电子转移数之比为22313=621。铁质文物
13、在潮湿环境中表面生成疏松的FeOOH,水、氧气能通过孔隙使铁继续发生吸氧锈蚀;在干燥空气中形成致密的Fe2O3,隔绝了铁与水和氧气的接触,阻碍锈蚀,所以铁质文物在潮湿的土壤中比在干燥的土壤中锈蚀严重。(3)铁质文物表面的致密氧化膜为Fe2O3,根据题意可知Fe2O3与氯化钠反应生成氯化铁,根据元素守恒,反应物中还应有水,生成物还应有氢氧化钠,该反应的化学方程式为Fe2O3+6NaCl+3H2O6NaOH+2FeCl3。氯、溴、碘是同主族元素,形成的阴离子随电子层数增加半径增大(或体积增大),穿透能力减弱,导致Cl-、Br-、I-促进铁器皿继续锈蚀的能力逐渐减弱。(4)用稀NaOH溶液反复浸泡对
14、文物进行脱氯处理,脱氯过程中Cl-渗出后,要检验脱氯处理是否达标,只需检验最后一次浸泡液中是否含有Cl-即可,检验Cl-需要的试剂为HNO3和AgNO3溶液。(5)根据高分子膜的片段可知,该高分子的链节为,是由有机化合物和通过加聚反应生成的,故该高分子的单体是和。8.BD易拉罐作为可再生资源,其回收再生利用对提高经济效益、社会效益、保护环境有着巨大的促进作用,A正确;由题意可知,易拉罐中主要含有Al和Fe,因此可从易拉罐中回收的金属元素有Al和Fe,B错误;“沉淀”的主要成分是Fe(OH)3,C正确;铝离子与碳酸氢根离子相互促进水解可生成氢氧化铝沉淀,硫酸氢根离子是强酸的酸式酸根,不能发生水解
15、,不能与铝离子反应,D项错误。9.D由流程可知,粗铜中含有少量铁,铁和铜都能溶于过量的稀硝酸中,过滤后低温干燥得不到纯铜,选项A错误;电解时,粗银为阳极,纯银为阴极,选项B错误;渣料的主要成分为氧化铜,还含有少量的氧化铁,两种金属氧化物均能与稀硫酸反应,反应后元素化合价均没有发生变化,没有发生氧化还原反应,选项C错误;滤液B中的溶质主要是硫酸亚铁,采用蒸发浓缩、降温结晶、过滤、洗涤、干燥,即可得到绿矾,选项D正确。10.答案(1)3A(2)c(SO42-)c(NH4+)c(Al3+)c(H+)c(OH-)(3)玻璃棒87.86%解析(1)铝元素位于周期表中第3周期A族;同主族元素原子序数越大,
16、金属性越强,其对应的盐溶液碱性越强,镓、硼与铝位于同一主族,金属性:镓铝硼,故碱性NaGaO2NaAlO2NaBO2。(2)将20.0mL0.1molL-1Ba(OH)2溶液和20.0mL0.1molL-1NH4Al(SO4)2溶液混合,即两种溶液中溶质的物质的量相等,反应后可生成210-3mol的硫酸钡和4310-3mol的氢氧化铝,所以反应后溶液中含有210-3mol的硫酸根离子,若不考虑水解时应含210-3mol的铵根离子和2310-3mol的铝离子,由于铵根离子和铝离子在溶液中发生水解且使溶液呈酸性,所以离子浓度的大小为c(SO42-)c(NH4+)c(Al3+)c(H+)c(OH-)。(3)过滤时用到的玻璃仪器有烧杯、漏斗和玻璃棒;根据题意分析煅烧得到的是氧化铝,已知原样品中也含有Al2O3。设样品中AlN的质量为x,则2AlNAl2O3m8210220x5.1g-4.2g82x=205.1g-4.2g,解得x=3.69g则样品中AlN的质量分数为3.69g4.2g100%87.86%。
