一点一练全国通用2022版高考化学总复习专题九金属材料金属矿物资源的开发利用专题演练

题型集训9　金属材料　金属矿物资源的开发利用两年高考真题演练1.(2022·江苏化学，8)在给定条件下，下列选项中所示的物质间转化均能一步实现的是(　　)A．粗硅SiCl4SiB．Mg(OH)2MgCl2(aq)MgC．Fe2O3FeCl3(aq)无水FeCl3D．AgNO3(aq)[Ag(NH3)2]OH(aq)Ag2．(2022·福建理综，24)无水氯化铝在生产、生活中应用广泛。(1)氯化铝在水中形成具有净水作用的氢氧化铝胶体，其反应的离子方程式为____________________________________________。(2)工业上用铝土矿(主要成分为Al2O3，含有Fe2O3、SiO2等杂质)制取无水氯化铝的一种工艺流程示意如下：已知：物质SiCl4AlCl3FeCl3FeCl2沸点/℃57.6180(升华)300(升华)1023①步骤Ⅰ中焙烧使固体水分挥发、气孔数目增多，其作用是________________________________________________________________________(只要求写出一种)。②步骤Ⅱ中若不通入氯气和氧气，则反应生成相对原子质量比硅大的单质是____________________________________________。③已知：Al2O3(s)＋3C(s)===2Al(s)＋3CO(g)\nΔH1＝＋1344.1kJ·mol－12AlCl3(g)===2Al(s)＋3Cl2(g)ΔH2＝＋1169.2kJ·mol－1由Al2O3、C和Cl2反应生成AlCl3的热化学方程式为________________________________________________________________________。④步骤Ⅲ的尾气经冷却至室温后，气体用足量的NaOH冷溶液吸收，生成的盐主要有3种，其化学式分别为________________________________________________________________________。⑤结合流程及相关数据分析，步骤Ⅴ中加入铝粉的目的是________________________________________________________________________。3．(2022·山东理综，30(3))(1)用铝粉和Fe2O3做铝热反应实验，需要的试剂还有(双选)(　　)A．KClB.KClO3C．MnO2D．Mg(2)取上述少量铝热反应所得到的固体混合物，将其溶于足量稀H2SO4，滴加KSCN溶液无明显现象，__________________________(填“能”或“不能”)说明固体混合物中无Fe2O3，理由是________________________(用离子方程式说明)。4．(2022·浙江理综，26)某研究小组为了探究一种无机矿物盐X(仅含四种元素)的组成和性质，设计并完成了如下实验：另取10.80gX在惰性气流中加热至完全分解，得到6.40g固体1。请回答如下问题：(1)画出白色沉淀1中金属元素的原子结构示意图________，写出气体甲的电子式________。(2)X的化学式是________，在惰性气流中加热X至完全分解的化学反应方程式为________________________________________。(3)白色沉淀2在空气中变成红褐色沉淀的原因是____________________________________(用化学反应方程式表示)。(4)一定条件下，气体甲与固体1中的某种成分可能发生氧化还原反应，写出一个可能的化学反应方程式__________________________________，并设计实验方案验证该反应的产物_______________________________________________。题型集训9　金属材料　金属矿物资源的开发利用一年模拟试题精练1.(2022·北京西城区期末，6)下列关于金属的说法中，不正确的是(　　)A．常温下可用铁制容器盛装浓硝酸B．在一般情况下，合金的硬度大于它的成分金属C．常用电解法冶炼钠、镁、铝等活泼金属D．将钢闸门与电源正极相连，可防止其在海水中被腐蚀\n2．(2022·广东东莞调研，1)金属冶炼技术随人类对自然界认识的不断深入而发展。在冶炼中常作还原剂的金属是(　　)A．CB．FeC．CuD．Al3．(2022·上海长宁区期末，3)高炉炼铁过程中既被氧化又被还原的元素是(　　)A．铁B．氮C．氧D．碳4．(2022·山东枣庄质检，4)①热分解法、②热还原法、③电解法是工业上制取金属的三种常用方法。下列金属与冶炼方法相对应的是(　　)选项金属冶炼方法AK、Na③BCa、Cu②CFe、Mg③DAl、Hg①5.(2022·云南大理期末，2)下列有关金属的工业制法中，正确的是(　　)A．制钠：用海水为原料制得精盐，再电解纯净的NaCl溶液B．制铁：以铁矿石为原料，CO还原得铁C．制镁：用海水为原料，经一系列过程制得氧化镁固体，H2还原得镁D．制铝：从铝土矿中获得氧化铝再得到氯化铝固体，电解熔融的氯化铝得到铝6．(2022·江西五校二次联考，14)拟晶Al65Cu23Fe12具有合金的某些优良物理性能，将相同质量的此拟晶分别与足量的盐酸、烧碱和稀硝酸反应，产生气体物质的量关系为(　　)A．n(盐酸)<n(稀硝酸)<n(烧碱)B．n(烧碱)<n(盐酸)<n(稀硝酸)C．n(烧碱)<n(稀硝酸)<n(盐酸)D．n(稀硝酸)<n(烧碱)<n(盐酸)7．(2022·广西南宁期末，11)镁可用于生产金属钛，主要步骤有：①在高温下，向金红石(主要成分为TiO2)与焦炭的混合物中通入Cl2，得到TiCl4和一种可燃性气体M；②在N气体氛围和加热条件下，用镁与TiCl4反应可得到钛。下列分析正确的是(　　)A．M可能是四氯化碳B．N可能是氮气C．反应②属于置换反应D．反应①中消耗1mol碳，即生成22.4LM气体8．(2022·河北衡水调研，15)某同学用同一种MgAl合金进行甲、乙、丙三组实验，测得如下数据(盐酸的物质的量浓度相等)，下列分析推理不正确的是(　　)实验序号甲乙丙合金质量/mg255385459盐酸体积/mL303030生成气体体积(标况)/mL280336336A.甲组实验中盐酸过量B．乙组实验中盐酸不足C．合金中Mg、Al的物质的量之比为1∶1D．盐酸的物质的量浓度为3.0mol·L－19．(2022·湖南长沙质检，20)金属镁和镁合金在航空、汽车制造和电子工业等领域具有广泛的用途，金属镁的冶炼有多种方法，其中之一为皮江法。该方法是以白云石(CaCO3·MgCO3)为原料，经高温煅烧生成氧化物(CaO·MgO)，氧化物在还原炉中经1200℃真空条件下用硅铁还原生成镁蒸气(铁在反应前后化合价不变)，镁蒸气经冷凝器冷凝为粗镁，\n粗镁再经精炼、铸锭得到成品金属镁。反应工艺流程如图所示：(1)在冶炼过程中反应温度对生成金属镁的影响如图，从图中分析，还原反应的反应热ΔH________(填“<”、“>”或“＝”)0，理由是______________________________________________________________________________________________________________________________。(2)工业上，另一种冶炼镁的原理是MgCO3MgO＋CO2↑，MgO＋C＋Cl2MgCl2＋CO，电解氯化镁。工业上不直接电解氧化镁的原因是__________________________________________________________________________________________________________________。(3)另外也可以海水为原料来冶炼金属镁，已知298K时，Mg(OH)2的溶度积常数Ksp＝5.6×10－12，如果在海水结晶的母液中，加入一定量的烧碱达到沉淀溶解平衡，测得pH＝13.00，则此温度下残留在溶液中的c(Mg2＋)＝________mol/L。参考答案题型集训9　金属材料　金属矿物资源的开发利用【两年高考真题演练】1．A　[B项，电解熔融的MgCl2可制得镁，电解MgCl2溶液：MgCl2＋2H2OMg(OH)2↓＋H2↑＋Cl2↑，错误；C项，FeCl3溶液蒸干过程中发生反应：FeCl3＋3H2OFe(OH)3↓＋3HCl↑，错误；D项，蔗糖是非还原性糖，不能和银氨溶液发生银镜反应生成银，错误。]2．解析　(1)AlCl3属于强酸弱碱盐，在溶液中Al3＋发生水解反应生成Al(OH)3胶体：Al3＋＋3H2OAl(OH)3(胶体)＋3H＋；(2)①步骤Ⅰ中焙烧使固体水分挥发、气孔数目增多，可以防止后续步骤生成的AlCl3水解，同时也增大了反应物的接触面积，从而加快反应速率。②根据物质的组成元素可知：若步骤Ⅱ中不通入氯气和氧气，则反应生成相对原子质量比Si大的单质是Fe。③对已知两个热化学方程式由上到下依次标记为(i)和(ii)，根据盖斯定律，\n(i)－(ii)可得所求热化学方程式：Al2O3(s)＋3C(s)＋3Cl2(g)===2AlCl3(g)＋3CO(g)　ΔH＝＋174.9kJ/mol；④步骤Ⅲ经冷却至室温后，气体用足量的NaOH冷溶液吸收，Cl2与浓NaOH溶液发生反应生成NaCl、NaClO3和H2O。随着反应进行，溶液浓度变小，这时Cl2与稀NaOH溶液发生反应生成NaCl、NaClO和H2O。因此，得到的3种盐分别为NaCl、NaClO、NaClO3。⑤Al的活动性强于Fe，在步骤Ⅴ中加入Al粉与FeCl3发生置换反应，以除去FeCl3从而提高AlCl3的纯度。答案　(1)Al3＋＋3H2OAl(OH)3(胶体)＋3H＋(2)①防止后续步骤生成的AlCl3水解或增大反应物的接触面积，加快反应速率②Fe或铁③Al2O3(s)＋3C(s)＋3Cl2(g)===2AlCl3(g)＋3CO(g)ΔH＝＋174.9kJ/mol④NaCl、NaClO、NaClO3⑤除去FeCl3，提高AlCl3纯度3．解析　(1)铝热反应实验需要高温条件，实验时一般用镁条插入KClO3中，镁条燃烧放热，KClO3受热分解放出O2，使镁条燃烧持续进行。(2)由于2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，故用KSCN溶液检验无明显现象不能证明固体混合物中无Fe2O3。答案　(1)BD　(2)不能　Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O、Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋(或只写Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋)4．解析　(1)分析框图，“逆推法”得，白色沉淀2为Fe(OH)2，溶液3为FeCl2，固体2为FeO；由无机矿物盐X与盐酸反应以及X受热分解均可得气体甲，再结合溶液1到白色沉淀1又到溶液2的转化关系可知：甲为CO2，故白色沉淀1为CaCO3，所以固体1是FeO和CaO的混合物，X应是CaCO3和FeCO3组成的矿物盐。综合分析，矿物盐中元素应为Ca、Fe、C、O四种。n(CO2)＝mol＝0.1mol，设CaCO3、FeCO3为xmol、ymol，列方程组解得x＝y＝0.05可以判定，该矿物盐化学式为CaCO3·FeCO3或写为CaFe(CO3)2。(3)Fe(OH)2具有还原性，易被空气中O2氧化为红褐色Fe(OH)3。(4)根据要求：固体1中的FeO具有还原性，它可与CO2发生氧化还原反应，生成Fe2O3和CO。(其他合理答案也对)答案　(1)　·×C×·(2)CaFe(CO3)2　CaFe(CO3)2CaO＋FeO＋2CO2↑(3)4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3(4)2FeO＋CO2Fe2O3＋CO检测Fe2O3：将固体用稀盐酸溶解，加入KSCN溶液若显红色，表明产物中有Fe(Ⅲ)检测CO：将气体通过灼热CuO，黑色固体变为红色【一年模拟试题精练】1．D　[A项，常温下，浓硝酸使铁钝化，故可用铁制容器盛装浓硝酸；B项，\n合金的硬度一般大于它的成分金属，这是合金的特性之一；C项，工业上用电解法冶炼钠、镁、铝等活泼金属；D项，钢闸门与电源负极相连以防止其在海水中被腐蚀，这是外加电流的阴极保护法。]2．D　[利用铝热反应，Al常作还原剂冶炼其他金属。]3．D　[高炉炼铁过程中，碳与氧气反应生成二氧化碳，二氧化碳在高温下再与碳反应生成还原剂一氧化碳。CO与铁矿石反应又生成CO2，碳元素既被氧化又被还原。]4．A　[K、Ca、Na、Mg、Al等活泼金属应使用电解法，Cu、Fe等金属应使用热还原法，Hg、Ag等不活泼金属应使用热分解法。]5．B　[电解法制取金属钠时，需要电解熔融的NaCl，而不是其溶液，A项错误；镁的还原性很强，不能用热还原法来制取，而应用电解熔融氯化镁的方法，C项错误；熔融的氯化铝不导电，故不能电解其熔融物制取金属铝，而应电解熔融的氧化铝，D项错误。]6．D　[可将1molAl65Cu23Fe12看作65mol铝、23mol铜、12mol铁组成的混合物，只有铝与烧碱反应放出氢气，氢气的物质的量是65mol×3/2＝97.5mol；与盐酸反应时，铝和铁都反应，放出氢气的物质的量是65mol×3/2＋12mol＝109.5mol；与稀硝酸反应时三种金属都溶解放出NO气体，放出NO的物质的量是65mol＋23mol×2/3＋12mol＝92.3mol；所以产生气体物质的量关系为n(稀硝酸)<n(烧碱)<n(盐酸)。]7．C　[反应②是在惰性气体作保护气的条件下，用镁置换出钛，镁与氮气会反应生成氮化镁。]8．D　[对比甲、乙两组的实验数据，可以看出，乙组所用的合金比甲组多，产生的H2也多，说明甲组中的盐酸未反应完，盐酸是过量的。从甲组的实验可知，每毫克合金与盐酸反应产生H2的体积为mL，若乙组的合金耗尽，应生成H2的体积为×385mL＝423mL，实际上只生成336mL，说明乙组中盐酸不足。根据甲组的实验可求出合金中Mg、Al的物质的量，设分别为xmol、ymol。有24x＋27y＝0.255，x＋1.5y＝，联立两式，解得x＝y＝0.005，x∶y＝1∶1。根据乙组的实验可求出盐酸的物质的量浓度：×2＝c(HCl)×0.03L，c(HCl)＝1.0mol·L－1。综上所述，A、B、C项推理正确，D项推理不正确。]9.解析　(1)由图像可知温度越高，镁的产率越大，所以此反应应为吸热反应，ΔH>0。(2)电解法冶炼金属，其原料必须满足两个条件，第一个条件必须是离子化合物；第二个条件是熔点较低。(3)298K下，c(OH－)＝0.1mol/L，Ksp＝c(Mg2＋)·c2(OH－)，代入数据，解得c(Mg2＋)＝5.6×10－10mol/L。答案　(1)>　升高温度，Mg的产率增大，平衡向正反应方向移动，说明正反应为吸热反应(2)氧化镁熔点高于氯化镁，电解氧化镁消耗电能多，生产成本高(3)5.6×10－10