1、1跟踪检测（九） 金属材料与矿物开发1(2019昌平区模拟)“厉害了，我的国！” 。下列中国制造的产品主体用料不是金属材料的是( )A.主体用料：钢索B.主体用料：钢材C.主体用料：铝合金D.主体用料：硅酸盐解析：选 D 钢索、钢材、铝合金都是金属合金材料。2下列有关金属及其化合物的说法中，正确的个数为( )在人类对金属材料的使用过程中，性质活泼的金属单质最早被人们冶炼和使用纯铁比生铁抗腐蚀性更强单质铝在空气中比较耐腐蚀，所以铝是不活泼金属向紫色石蕊溶液中加入过量的 Na2O2粉末，振荡，溶液变为蓝色并有气泡产生青铜、不锈钢、硬铝都是合金可通过焰色反应区分钾元素和钠元素将 FeCl3溶液滴入
2、KI淀粉溶液中，溶液变蓝色铝粉和氧化镁粉末混合，高温能发生铝热反应A4 B5 C6 D7解析：选 A 金属活泼性越弱，越易被冶炼和使用；Al 是活泼金属，表面易形成致密氧化膜，耐腐蚀；Na 2O2具有强氧化性，紫色石蕊溶液先变蓝后褪色；Al 不能把Mg 置换出来，Al 与 MgO 不能发生铝热反应。3(2019海淀区一模)平昌冬奥会“北京 8 分钟”主创团队用石墨烯制作了20 能发热 4 h 的智能服饰； 用铝合金管材和碳纤维制作了高 2.35 m、重量仅为 10 kg 的熊猫木偶，向世界展现了新时代的中国形象。下列说法不正确的是( )A石墨烯是能导热的金属材料B铝合金是密度较低的金属材料C碳
3、纤维是耐低温的无机非金属材料D新型材料种类多、用途广2解析：选 A 石墨烯是碳的一种单质，属于无机非金属材料，故 A 错误；铝的密度小，铝合金的密度小，强度大，属于金属材料，故 B 正确；碳纤维是由有机纤维经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料，属于无机非金属材料，故 C 正确；人们依据生产生活的需要研制出很多种用途不同的新型材料，如功能新型材料、新的合金材料等，故 D 正确。4(2019平顶山模拟)下列说法中正确的是( )A电解 NaCl 溶液、熔融态的氯化镁可制得相应的金属单质B工业上可用含 Cu2S 的矿石和氧化剂 O2反应冶炼 CuC铝热反应可用于冶炼高熔点金属，如 K、Ca、Cr、M
4、n 等D工业电解熔融态的 Al2O3制 Al 时，加冰晶石的主要作用是提高 Al 的产量解析：选 B 钠和镁性质活泼，应采用电解熔融氯化钠的方法制取钠，故 A 错误；工业上火法炼铜可用含 Cu2S 的矿石和氧化剂 O2反应冶炼 Cu，故 B 正确；金属 K、Ca 还原性强于铝，所以无法通过铝热反应制取，故 C 错误；冰晶石是电解铝的助熔剂，可降低氧化铝熔化时所需的温度，故 D 错误。5下列制备金属单质的方法或原理正确的是( )A在高温条件下，用 H2还原 MgO 制备单质 MgB在通电条件下，电解熔融 Al2O3制备单质 AlC在通电条件下，电解饱和食盐水制备单质 NaD加强热，使 CuO 在
5、高温条件下分解制备单质 Cu解析：选 B A 项，应用电解熔融的 MgCl2的方法制备单质镁；B 项，铝为活泼金属，因此应用电解的方法制取；C 项，电解水溶液得不到金属钠；D 项，制备单质铜应用热还原法。6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：选 A A 项，由题意可知，倭铅是指金属锌，不是混合物；B 项，
6、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。7(2019辛集第一中学月考)下列有关金属的工业制法中，正确的是( )A以海水为原料制得精盐，再电解精盐的水溶液制取钠B用海水、石灰乳等为原料，经一系列过程制得氧化镁，用 H2还原氧化镁制得镁3C以铁矿石、焦炭、空气、石灰石等为原料，通过反应产生的 CO 在高温下还原铁矿石制得铁D从铝土矿中获得氧化铝再制得氯化铝固体，电解熔融的氯化铝得到铝解析：选 C 工业制钠是电解熔融 NaCl：2NaCl 2NaCl 2，而电解
7、= = = = =电 解 NaCl 溶液：2NaCl2H 2O 2NaOHH 2Cl 2，得不到钠，A 错误；镁的还= = = = =电 解 原性比氢气的还原性强，不能用氢气还原氧化镁制取镁，工业制镁是电解熔融氯化镁：MgCl2 MgCl 2，B 错误；工业上常用 CO 在高温下还原铁矿石炼铁：= = = = =电 解 3COFe 2O3 2Fe3CO 2，因为炼铁的矿石中含有一定量的二氧化硅，所以石= = = = =高 温 灰石的作用是将二氧化硅等杂质转变为炉渣而除去，C 正确；因为熔融状态下氯化铝不导电，所以从铝土矿中获得氧化铝再电解熔融的氧化铝来获取金属铝，D 错误。8 “拟晶”(qua
8、sicrystal)是一种具有凸多面体规则外形但不同于晶体的固态物质。Al65Cu23Fe12是二十世纪发现的几百种拟晶之一，具有合金的某些优良物理性能。下列有关这种拟晶的说法正确的是( )A无法确定 Al65Cu23Fe12中三种金属的化合价BAl 65Cu23Fe12的硬度小于金属铁CAl 65Cu23Fe12不可用作长期浸泡在海水中的材料D1 mol Al 65Cu23Fe12溶于过量的硝酸时共失去 265 mol 电子解析：选 C A 项，拟晶 Al65Cu23Fe12是由三种金属元素组成，由于金属无负价，根据化合价代数和为 0 的原则，三种金属的化合价均可视作 0 价，错误；B 项，
9、拟晶具有合金的某些优良物理性能，合金的硬度一般比各成分金属大，错误；C 项，Al 65Cu23Fe12与海水可以构成原电池，会加速金属的腐蚀，因此不可用作长期浸泡在海水中的材料，正确；D项，溶于过量硝酸时，Al 与 Fe 均变为3 价，Cu 变为2 价，故 1 mol Al65Cu23Fe12失电子为 65 mol323 mol212 mol3277 mol，错误。9某同学采用工业大理石(含有少量 SiO2、Al 2O3、Fe 2O3等杂质)制取 CaCl26H2O，设计了如图流程。下列说法不正确的是( )A固体中含有 SiO2，固体中含有 Fe(OH)3B使用石灰水时，要控制 pH，防止固体
10、中 Al(OH)3转化为 AlO 2C试剂 a 选用盐酸，从溶液得到 CaCl26H2O 产品的过程中，须控制条件防止其分解4D若改变实验方案，在溶液中直接加氨水至沉淀完全，滤去沉淀，其溶液经蒸发浓缩、冷却结晶也可得到纯净 CaCl26H2O解析：选 D SiO 2难溶于盐酸，固体中含有 SiO2；FeCl 3与 Ca(OH)2反应生成 Fe(OH)3，所以固体 中含有 Fe(OH)3，故 A 正确；Al(OH) 3可溶于强碱，使用石灰水时，要控制 pH，防止固体 中 Al(OH)3转化为 AlO ，故 B 正确； CaCl26H2O 易失去结晶水，所 2以须控制条件防止其分解，故 C 正确；
11、溶液 中直接加氨水至沉淀完全，生成 NH4Cl，其溶液经蒸发浓缩、冷却结晶不能得到纯净 CaCl26H2O，故 D 错误。10部分氧化的 FeCu 合金样品(氧化产物为 Fe2O3、CuO)共 5.76 g，经如图处理，下列说法正确的是( )A滤液 A 中的阳离子为 Fe2 、Fe 3 、H B样品中 Fe 元素的质量为 2.14 gC样品中 CuO 的质量为 4.0 gD V448解析：选 D A 项，生成的滤渣 3.2 g 是铜，金属铜可以和 Fe3 反应，所以滤液 A 中一定不含有 Fe3 ，错误；B 项，灼烧后的固体为 Fe2O3，其物质的量为 0.02 mol，铁元素的物质的量为 0
12、.02 mol20.04 mol，质量为 0.04 mol56 gmol1 2.24 g，错误；C 项，铁元素的质量为 2.24 g，而原来固体为 5.76 g，所以 CuO 的质量不超过 5.76 g2.24 g3.52 g，错误； D 项，根据最后溶液中的溶质为过量 H2SO4和 FeSO4，而铁元素的物质的量为 0.04 mol，说明参加反应的硫酸的物质的量为 0.04 mol，含 H 0.08 mol，其中部分 H 生成氢气，另外的 H 和合金中的氧结合生成了水，由于合金中氧的物质的量为 0.02 mol，它结合 0.04 mol H ，所以硫酸中有 0.04 mol H5.76 g
13、3.2 g 2.24 g16 gmol 1生成氢气，即生成 0.02 mol 氢气，标准状况下的体积为 448 mL，正确。11(2018全国卷)我国是世界上最早制得和使用金属锌的国家。一种以闪锌矿(ZnS，含有 SiO2和少量 FeS、CdS、PbS 杂质)为原料制备金属锌的流程如图所示：相关金属离子 c0(Mn )0.1 molL 1 形成氢氧化物沉淀的 pH 范围如表：金属离子 Fe3 Fe2 Zn2 Cd2开始沉淀的 pH 1.5 6.3 6.2 7.45沉淀完全的 pH 2.8 8.3 8.2 9.4回答下列问题：(1)焙烧过程中主要反应的化学方程式为_。(2)滤渣 1 的主要成分除
14、 SiO2外还有_；氧化除杂工序中 ZnO 的作用是_，若不通入氧气，其后果是_。(3)溶液中的 Cd2 可用锌粉除去，还原除杂工序中反应的离子方程式为_。(4)电解硫酸锌溶液制备单质锌时，阴极的电极反应式为_；沉积锌后的电解液可返回_工序继续使用。解析：(1)闪锌矿的主要成分是 ZnS，所以高温焙烧过程中主要反应的化学方程式为ZnS O2 ZnOSO 2。(2)闪锌矿焙烧后的主要成分变为 ZnO，还存在少量32 = = = = =焙 烧 SiO2、Fe 2O3、CdO、PbO，加稀 H2SO4后，发生一系列化学反应：ZnOH 2SO4=ZnSO4H 2O、Fe 2O33H 2SO4=Fe2(
15、SO4)33H 2O、CdOH 2SO4=CdSO4H 2O、PbOH 2SO4=PbSO4 H2O。其中 SiO2和 PbSO4不溶于水，以沉淀的形式沉降下来，所以滤渣 1 的主要成分是 SiO2和 PbSO4。氧化除杂工序中 ZnO 的作用是调节溶液的 pH 在 2.86.2，使 Fe3 完全转变为 Fe(OH)3沉淀；通入 O2的目的是使溶液中的 Fe2 转化为 Fe3 ，有利于除杂，若不通入 O2，无法除去溶液中的杂质 Fe2 。(3)溶液中的 Cd2 与加入的 Zn 粉反应而被除去，反应的离子方程式为ZnCd 2 =Zn2 Cd。(4)电解 ZnSO4溶液制备单质 Zn 时，阴极放电
16、的是 Zn2 ，电极反应式是 Zn2 2e =Zn，阳极放电的是 OH ，电极反应是 4OH 4e =2H2OO 2。沉积锌后的溶液应该是 ZnSO4和稀 H2SO4，可返回到溶浸工序循环使用。答案：(1)ZnS O2 ZnOSO 232 = = = = =焙 烧 (2)PbSO4 调节溶液的 pH 无法除去杂质 Fe2(3)Cd2 Zn= =CdZn 2(4)Zn2 2e =Zn 溶浸12醋酸镍(CH 3COO)2Ni是一种重要的化工原料。一种以含镍废料(含NiS、Al 2O3、FeO、CaO、SiO 2)为原料，制取醋酸镍的工艺流程图如图所示：相关离子生成氢氧化物的 pH 和相关物质的溶解
17、性如表：6金属离子 开始沉淀的 pH 沉淀完全的 pH 物质 20 时溶解性(H 2O)Fe3 1.1 3.2 CaSO4 微溶Fe2 5.8 8.8 NiF2 可溶Al3 3.0 5.0 CaF2 难溶Ni2 6.7 9.5 NiCO3 Ksp9.6010 6(1)调节 pH 步骤中，溶液 pH 的调节范围是_。(2)滤渣 1 和滤渣 3 主要成分的化学式分别是_、_。(3)写出氧化步骤中加入 H2O2发生反应的离子方程式：_。(4)酸浸过程中，1 mol NiS 失去 6NA个电子，同时生成两种无色有毒气体。写出该反应的化学方程式： _。(5)沉镍过程中，若 c(Ni2 )2.0 molL
18、1 ，欲使 100 mL 该滤液中的 Ni2 沉淀完全c(Ni2 )10 5 molL1 ，则需要加入 Na2CO3固体的质量最少为_ g。(保留小数点后 1 位有效数字)(6)保持其他条件不变，在不同温度下对含镍废料进行酸浸，镍浸出率随时间变化如图。酸浸的最佳温度与时间分别为_、_min。解析：(1)(3)制取醋酸镍的工艺流程可解读为将含镍废料粉碎后加入 H2SO4和少量HNO3进行酸浸，过滤后得到主要含 Ni2 、Al 3 、Fe 3 (还可能含少量 Fe2 、Ca 2 )的溶液和主要含 SiO2、CaSO 4的滤渣，弃去滤渣，向滤液中加入 H2O2将可能含有的 Fe2 氧化为Fe3 ，调
19、节溶液 pH 为 5.0pH6.7，使 Al3 、Fe 3 转化为氢氧化物沉淀，再通过过滤除去，向过滤所得的滤液 1 中加入 NH4F 除去滤液中的 Ca2 ，过滤后向滤液 2 中加入 Na2CO3使 Ni2 沉淀为 NiCO3，过滤后向 NiCO3中加入醋酸得到醋酸镍，再进一步洗涤、蒸发、结晶得到醋酸镍产品。(4)由题意知，酸浸时 1 mol NiS 失去 6 mol 电子，S 2 被氧化为SO2，硝酸被还原为 NO，根据得失电子守恒、原子守恒可写出反应的化学方程式。(5)Ni 2沉淀完全时溶液中 c(CO ) 0.96 molL1 ，故需要加23Ksp NiCO3c Ni2 9.6010
20、610 5入 Na2CO3的质量最少为0.96 molL1 0.1 L(2.0 molL1 10 5 molL1 )0.1 L106 gmol1 31.4 g。7答案：(1)5.0pH6.7 (2)SiO 2、CaSO 4 CaF 2 (3)2Fe2 H 2O22H =2Fe3 2H 2O (4)NiSH 2SO42HNO 3=NiSO4SO 22NO2H 2O (5)31.4 (6)70 12013(2019石家庄二中模拟)某工厂用一固体废渣(主要成分为 Al2O3Cr2O3，还含有FeO、SiO 2)为主要原料回收利用，生产红矾钠晶体(Na 2Cr2O72H2O)，同时制备明矾KAl(SO
21、4)212H2O。其主要工艺流程如图：已知：NaBiO 3不溶于冷水，在碱性条件下能将 Cr3 氧化为 CrO 。24(1)、的目的是_。(2)实验室中操作的名称为_。(3)已知： KspFe(OH)33.010 39 ， KspAl(OH)3110 33 。当 pH5.6 时 Cr(OH)3开始沉淀。室温下，中需调节溶液 pH 范围为_(杂质离子浓度小于1106 molL1 视为沉淀完全)。(4)写出中发生反应的离子方程式：_。(5)中酸化是用硫酸而不用盐酸酸化，理由是_(结合化学方程式回答)。(6)写出溶液 F 和硫酸溶液反应的离子方程式：_，若用足量二氧化碳通入 F 中，则生成的溶液中离
22、子浓度关系为_。解析：固体废渣的主要成分为 Al2O3Cr2O3，还含有 FeO、SiO 2，向废渣中加入过量的硫酸，氧化铝、氧化亚铁和氧化铬与硫酸反应生成硫酸铝、硫酸亚铁和硫酸铬，SiO 2与硫酸不反应，过滤，得到的固体 A 为 SiO2，溶液 B 为硫酸铝、硫酸亚铁和硫酸铬及硫酸的混合溶液，加入 H2O2将 Fe2 氧化成 Fe3 ，调节 pH 形成氢氧化铝和氢氧化铁沉淀，过滤，得到的固体 C 为氢氧化铁和氢氧化铝的混合物，溶液 D 为硫酸铬溶液，向固体 C 中加入过量的 KOH 溶液，得到氢氧化铁沉淀和偏铝酸钾溶液，固体 E 为氢氧化铁，溶液 F 为偏铝酸钾溶液，加入稀硫酸，然后蒸发浓缩
23、，冷却结晶，过滤得到明矾；向溶液 D 中加入过量的NaOH 溶液和 NaBiO3，发生氧化还原反应生成 Bi(OH)3固体和 Na2CrO4溶液，溶液 G 为Na2CrO4溶液，然后酸化得到 Na2Cr2O7溶液和 Na2SO4溶液，最终得到红矾钠晶体。(3)Al 3完全除去时 c3(OH ) 110 27 ， c(OH )10 9 KspAl OH 3c Al3 110 33110 68molL1 ，此时溶液 pH5.0，Fe 3 完全除去时 c3(OH ) KspFe OH 3c Fe3 310 33 ， c(OH )1.410 11 molL1 ，此时溶液 pH3.1，而 pH5.63.010 39110 6时 Cr(OH)3开始沉淀，所以调节溶液的 pH 范围为 5.0pHc(HCO )c(OH )c(H )c(CO )。 3 23答案：(1)使 Fe2 转化为 Fe3 ，并调节 pH 使 Fe3 和 Al3 完全沉淀，与铬元素完全分离(2)蒸发浓缩，冷却结晶，过滤 (3)5.0pHc(HCO )c(OH )c(H )c(CO ) 2 3 239
