新人教版高考化学一轮复习第3章金属及其重要化合物章末综合检测含解析

章末综合检测(三)

(时间：60分钟　分值：100分)

一、选择题(本题包括11小题，每小题5分，共55分)

1．下列常见的金属中，常用电解法冶炼的是(　　)

A．Fe B．Cu　　

C．Mg D．Pt

解析：选C。活泼金属的冶炼采用电解法，如钠、镁、铝；较不活泼金属的冶炼采用热还原法，如铁、铜；不活泼金属的冶炼采用热分解法，如银、汞，故选C。

2．(2020·北京朝阳区高三期中)2020年7月23日我国首个火星探测器“天问一号”发射成功。火星车所涉及的下列材料中属于金属材料的是(　　)

A．探测仪镜头材料——二氧化硅

B．车轮材料——钛合金

C．温控涂层材料——聚酰胺

D．太阳能电池复合材料——石墨纤维和硅

解析：选B。A．二氧化硅是非金属氧化物，故A不符合题意；B．钛合金是金属材料，故B符合题意；C．聚酰胺是有机高分子材料，故C不符合题意；D．石墨纤维和硅是非金属材料，故D不符合题意。

3. (2020·乳山第一中学高三月考)Na、Al、Fe、Cu是中学化学中重要的金属元素。它们的单质及其化合物之间有很多转化关系。下表所列物质不能按如图(“→”表示一步完成)关系相互转化的是(　　)

解析：选B。转化关系为a→b→c→a。A．Na与水反应生成氢氧化钠，氢氧化钠与盐酸反应生成氯化钠，电解熔融NaCl可生成Na，符合图示转化关系，故A不选；B．氧化铝不能一步转化为氢氧化铝，且氢氧化铝不能一步转化为铝，故B选；C．金属铁和氯气反应生成氯化铁，FeCl3溶液与Fe反应生成FeCl2，Zn与FeCl2发生置换反应可生成Fe，符合图示转化关系，故C不选；D．Cu和浓硫酸反应生成CuSO4，CuSO4和氯化钡反应生成CuCl2，Fe与CuCl2发生置换反应可生成Cu，符合图示转化关系，故D不选。

4．(2019·高考全国卷Ⅱ，11)下列化学方程式中，不能正确表达反应颜色变化的是(　　)

A．向CuSO4溶液中加入足量Zn粉，溶液蓝色消失：Zn＋CuSO4===Cu＋ZnSO4

B．澄清的石灰水久置后出现白色固体：Ca(OH)2＋CO2===CaCO3↓＋H2O

C．Na2O2在空气中放置后由淡黄色变为白色：2Na2O2===2Na2O＋O2↑

D．向Mg(OH)2悬浊液中滴加足量FeCl3溶液出现红褐色沉淀：3Mg(OH)2＋2FeCl3===2Fe(OH)3＋3MgCl2

解析：选C。Na2O2在空气中与CO2反应生成Na2CO3与O2，化学方程式为2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2，C项错误。

5．(2021·长春五校联考)金属材料是人类社会发展的重要物质基础。下列说法正确的是(　　)

A．钛及钛合金是目前使用量最大的金属材料

B．镁是一种国防金属，电解熔融MgCl2可得到单质镁

C．MgO、Al2O3可用于制作耐高温坩埚，MgO、Al2O3在高温下化学性质稳定

D．稀土(钇、钪及镧系)是战略金属，稀土元素均位于ⅡA 族

解析：选B。铁与铁合金是目前使用量最大的金属材料，A项错误；电解熔融MgCl2可制备Mg，B项正确；MgO、Al2O2可用于制作耐高温坩埚是因为其熔点高，C项错误；稀土元素均位于ⅢB族，D项错误。

6．下列关于Fe、Cu、Mg、Al四种金属元素的说法中正确的是(　　)

A．四种元素的单质都能和盐酸反应，生成相应的盐和氢气

B．制备AlCl3、FeCl3、CuCl2固体均不能采用将溶液直接蒸干的方法

C．将Mg棒和Al棒作为原电池的两个电极插入NaOH溶液中，Mg棒上发生氧化反应

D．铁锈的主要成分是氧化铁，铜锈的主要成分是氧化铜

解析：选B。Cu单质不与盐酸反应，A项错误；AlCl3、FeCl3、CuCl2均易水解，生成的HCl易挥发，因此将其溶液蒸干后得到对应的氢氧化物，B项正确；一般情况下，在原电池中，金属性强的做负极，但也要根据电解质溶液的实际情况考虑，虽然Mg的金属性强于Al，但是电解质溶液为NaOH溶液，而Mg不与NaOH溶液反应，Al与NaOH溶液反应，所以Al棒做负极，发生氧化反应，C项错误；铁锈的主要成分是氧化铁，铜锈的主要成分是碱式碳酸铜，D项错误。

7．为了探究铁、铜及其化合物的性质，某同学设计并进行了下列实验。下列说法错误的是(　　)

A．高温加热装置中发生的反应为2Fe(s)＋3H2O(g)Fe2O3(s)＋3H2(g)

B．虚线框处宜选择的装置是乙

C．实验时将螺旋状铜丝加热变黑后再趁热迅速伸入试管中，可观察到铜丝由黑色变为红色

D．实验后，可用铝粉在高温下还原玻璃管中的固体获得铁单质

解析：选A。A项，高温加热装置中铁粉与水蒸气反应生成四氧化三铁与氢气，化学方程式为3Fe(s)＋4H2O(g)Fe3O4(s)＋4H2(g)，故A错误；B项，氢气的密度比空气的密度小，虚线框处宜选择装置乙，故B正确；C项，氧化铜与氢气反应生成铜和水，发生反应的化学方程式为CuO＋H2Cu＋H2O，所以铜丝由黑色变为红色，故C正确；D项，玻璃管中的固体含有Fe3O4，高温下铝粉与Fe3O4发生铝热反应生成氧化铝和铁单质，故D正确。

8．(2020·河南高三月考)在120 ℃下，将V mL的CO2和H2O(水蒸气)与足量的过氧化钠充分反应后，发现电子转移为1 mol，则下列说法正确的是(　　)

A．过氧化钠的摩尔质量为78

B．整个过程消耗的过氧化钠为156 g

C．充分反应后气体在120 ℃时体积为0.4V mL

D．V mL的CO2和H2O(水蒸气)质量可能为31 g

解析：选D。A．过氧化钠的摩尔质量为78 g/mol，故A错误；B．CO2和H2O(水蒸气)与足量的过氧化钠发生反应，化学方程式分别为2CO2＋2Na2O2=== 2Na2CO3＋O2，2H2O(g)＋2Na2O2===4NaOH＋O2，转移1 mol电子时，消耗过氧化钠78 g，故B错误；C．根据题给信息分析，没有给定气体的压强，不能计算气体的物质的量，气体体积无法计算，故C错误；D．电子转移为1 mol时，需要消耗水和二氧化碳的总物质的量为1 mol，其质量可能在18～44 g之间，故D正确。

9．(2021·安徽重点中学模拟)工业生产硫酸的黄铁矿烧渣(主要成分为Fe2O3，还含有少量的FeS、SiO2、Cu、Au、Ag等)是工业三废之一，其综合利用是一条变废为宝的重要途径。以黄铁矿烧渣为原料制备颜料铁红(Fe2O3)和回收(NH4)2SO4的生产工艺流程如图所示。

下列说法不正确的是(　　)

A．将矿渣粉碎和提高溶解温度能提高“废渣溶解”速率

B．“氧化”的目的是将＋2价铁氧化为＋3价铁

C．(NH4)2Fe6(SO4)4(OH)12  中Fe的化合价为＋3价

D．该工艺流程中，两次加入氨水都是为了把Fe3＋转化为Fe(OH)3

解析：选D。增大反应物接触面积、升高温度均可加快反应速率，A正确；废渣溶解得到的溶液中含有Fe2＋，为了提高Fe2O3的纯度和产率，须将Fe2＋氧化为Fe3＋，B正确；根据化合物中各元素正负化合价代数和为0可知，(NH4)2Fe6(SO4)4(OH)12中Fe的化合价为＋3价，C正确；由题图可知，第一次加入氨水是为了将Fe3＋转化为(NH4)2Fe6(SO4)4(OH)12，D不正确。

10．下列实验对应的解释或结论正确的是(　　)

解析：选C。加入铜发生的反应为2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋，产生新的杂质离子Fe2＋，A项错误；Fe(NO3)2晶体溶于稀硫酸，在酸性环境中，Fe2＋会被NO氧化为Fe3＋，因此不能确定Fe(NO3)2晶体是否已变质，B项错误；黄绿色气体为氯气，则Pb元素的化合价降低、Cl元素的化合价升高，可知氧化性：Pb3O4>Cl2，C项正确；酸性KMnO4溶液也能氧化溶液中的Cl－而褪色，则无法判断该铁的氧化物中是否含有Fe2＋，D项错误。

11．下列实验过程中产生的现象与对应的图像不相符的是(　　)

解析：选C。NaOH和AlCl3按物质的量之比4∶1混合后完全转化为NaAlO2，继续加入AlCl3溶液，发生反应Al3＋＋3AlO＋6H2O===4Al(OH)3↓，A项正确；向NaAlO2溶液中滴加稀盐酸，立即有沉淀生成，继续滴加盐酸，沉淀溶解，其反应为NaAlO2＋HCl＋H2O===Al(OH)3↓＋NaCl，Al(OH)3＋3HCl===AlCl3＋3H2O，B项正确；向Na2CO3溶液中滴加稀盐酸，Na2CO3先转化为NaHCO3，Na2CO3完全转化为NaHCO3 后，再滴加稀盐酸才产生CO2气体，C项错误；向含Mg2＋和Al3＋的溶液中滴加NaOH溶液得到Mg(OH)2 和Al(OH)3两种沉淀，继续滴加NaOH溶液，Al(OH)3沉淀溶解，D项正确。

二、非选择题(本题包括3小题，共45分)

12．(15分)(2021·栖霞高三质检)辉铜矿的主要成分是Cu2S，含有较多的Fe2O3、SiO2杂质，软锰矿的主要成分是MnO2，含有较多的SiO2杂质。辉铜矿的湿法冶炼目前国内外都处于探索之中。自氧化还原氨分离法是一种较为理想的湿法冶炼方法，工艺流程如下：

回答下列问题：

(1)“浸出”时，为提高矿石的浸出率，下列措施可采取的是______(填字母)。

A．适当提高浸出温度　 

B．适当延长浸出时间

C．增大矿石的粒度

(2)将100 g辉铜矿和40 g 98%的浓硫酸混合，在80～90 ℃条件下浸出2.5 h，铜的浸出率随软锰矿用量的变化如下：

则浸出100 g辉铜矿，软锰矿的最适宜用量为________g。

(3)“浸出”后的浸出液中含有CuSO4、MnSO4、Fe2(SO4)3等溶质，“滤渣Ⅰ”中含有淡黄色固体单质，则“浸出”时产生淡黄色固体的化学方程式为___________________________________________________________。

(4)研究表明矿物中Fe2O3在“浸出”反应中起着重要的媒介作用，促进Cu2S与MnO2的溶解，其反应过程如下：

①Fe2O3＋3H2SO4===Fe2(SO4)3＋3H2O。

②Cu2S＋2Fe2(SO4)3===2CuSO4＋4FeSO4＋S。

③______________________________________(写出反应的化学方程式)。

(5)“滤渣Ⅱ”的主要成分是______________；“沉锰”后，得到的深蓝色溶液中除NH、H＋外，还含有的阳离子为__________(填化学式)。

(6)“滤液Ⅲ”经结晶可得到(NH4)2SO4晶体。结晶时，当____________时，即可停止加热。

解析：(1)A项，适当提高浸出温度，反应速率加快，浸出率提高，符合题意；B项，适当延长浸出时间，使矿粉充分与酸接触，能提高浸出率，符合题意；C项，增大矿石的粒度，会减小接触面积，浸出率降低，不符合题意。(2)根据表中数据，加入25 g软锰矿时，铜的浸出率为89.8%，再增加用量浸出率提高不大，则选用25 g为宜。(3)硫化亚铜与二氧化锰在酸性条件下反应生成硫酸锰、硫酸铜、淡黄色固体硫和水，化学方程式为2MnO2＋Cu2S＋4H2SO4===S＋2CuSO4＋2MnSO4＋4H2O。(4)硫酸亚铁与二氧化锰、硫酸反应生成硫酸铁、硫酸锰和水，化学方程式为2FeSO4＋MnO2＋2H2SO4===MnSO4＋Fe2(SO4)3＋2H2O。(5)“滤渣Ⅱ”的主要成分是氢氧化铁；“沉锰”后，得到的深蓝色溶液中，铜离子以与氨形成的配离子的形式存在，即[Cu(NH3)4]2＋。(6)“滤液Ⅲ”经结晶可得到(NH4)2SO4晶体，硫酸铵受热易分解，则结晶时应在溶液表面出现晶膜或溶液中出现晶体时即停止加热。

答案：(1)AB　(2)25

(3)2MnO2＋Cu2S＋4H2SO4===S＋2CuSO4＋2MnSO4＋4H2O

(4)2FeSO4＋MnO2＋2H2SO4===MnSO4＋Fe2(SO4)3＋2H2O

(5)Fe(OH)3　[Cu(NH3)4]2＋

(6)溶液表面出现晶膜(或溶液中出现晶体)

13．(14分)已知：Mg能在NO2中燃烧，可能产物为Mg3N2、MgO和N2。Mg3N2易与水反应。

(1)某实验小组探究Mg与NO2反应的固体产物成分，对固体产物提出三种假设：

假设Ⅰ：固体产物为MgO；

假设Ⅱ：_______________________________________________________；

假设Ⅲ：_______________________________________________________。

(2)该小组通过如下实验装置来验证Mg在NO2中燃烧的产物(夹持装置省略，部分仪器可重复使用)。

①实验装置连接的顺序为____________(填字母)。

②B装置中盛装的试剂可以是________ (填字母)。

a．浓硫酸　　　　　　　 b．碱石灰

c．无水CaCl2   d．五氧化二磷

③确定产物中有N2生成的实验现象为_____________________________。

(3)设计实验证明产物中存在Mg3N2：_____________________________。

(4)已知C装置中初始加入Mg粉质量为13.2 g，在足量NO2中充分燃烧，实验结束后，硬质玻璃管冷却至室温、称量，测得硬质玻璃管中剩余固体的质量为21.0 g，产生N2的体积为 1 120 mL(标准状况)。写出硬质玻璃管中发生反应的化学方程式：______________________________________________________。

解析：(1)根据已知Mg在NO2中燃烧产物的可能性分析判断，假设Ⅰ：固体产物为MgO；假设Ⅱ：固体产物为Mg3N2；假设Ⅲ：固体产物为MgO和Mg3N2的混合物。

(2)①A装置中铜与浓硝酸反应产生二氧化氮，用B装置中干燥剂干燥后，通入C装置中与镁粉反应，用E装置中NaOH溶液除去多余的二氧化氮，最后用D装置中排水法收集氮气，为确保C装置中无水蒸气，在C装置和E装置之间应连接干燥装置，故装置的连接顺序为ABCBED。②二氧化氮不能用碱性干燥剂干燥，U形管盛装的是固体干燥剂，故B装置中盛装的试剂可以是无水氯化钙或五氧化二磷等，选cd。③从C装置中导出的气体通过NaOH溶液吸收后，仍有气体将D装置中试剂瓶中的水压入烧杯中，则确定产物中有N2生成。

(3)Mg3N2能与水反应生成氨，氨是具有刺激性气味的碱性气体，所以取少量反应后的固体产物，加入水中产生有刺激性气味的气体，该气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，则证明产物中存在Mg3N2。

(4)13.2 g镁的物质的量为0.55 mol，设生成Mg3N2的物质的量为x mol，MgO的物质的量为y mol，根据镁原子守恒得①3x＋y＝0.55；根据反应完后剩余固体质量得②100x＋40y＝21.0，联立①②解得x＝0.05，y＝0.4；产生氮气的物质的量为1.12 L÷22.4 L·mol－1＝0.05 mol，综上分析，反应物为Mg和NO2，生成物为Mg3N2、MgO和N2，且物质的量之比为1∶8∶1，所以化学方程式为11Mg＋4NO2Mg3N2＋8MgO＋N2。

答案：(1)固体产物为Mg3N2　固体产物为MgO和Mg3N2的混合物

(2)①ABCBED　②cd　③D装置中试剂瓶中的水被气体压入烧杯中

(3)取少量C装置中反应后的固体产物，加入水中产生有刺激性气味的气体，该气体可使湿润的红色石蕊试纸变蓝

(4)11Mg＋4NO2Mg3N2＋8MgO＋N2

14．(16分)(2021·四川江油中学期末)以红土镍矿(主要含有Fe2O3、FeO、NiO、SiO2等)为原料，获取净水剂黄钠铁矾[NaFe3(SO4)2(OH)6]和纳米镍粉的部分工艺流程如下：

(1)“酸浸”过程中，为提高铁和镍元素的浸出率，可采取的措施有_____________________________________(写出两种)。

(2)“过滤Ⅰ”所得滤渣A的主要成分是________。

(3)“氧化”过程欲使0.3 mol Fe2＋转变为Fe3＋，则至少需氧化剂NaClO_______mol。

(4)“沉铁”过程中加入碳酸钠调节溶液的pH至2，生成黄钠铁矾沉淀，写出该反应的化学方程式：_____________________________________。

若碳酸钠过多会导致生成的沉淀由黄钠铁矾转变为________________(填化学式)。

(5)向“过滤Ⅱ”所得滤液(富含Ni2＋)中加入N2H4·H2O，在不同浓度的氢氧化钠溶液中反应，含镍产物的XRD图谱如下图所示(XRD图谱可用于判断某晶态物质是否存在，不同晶态物质出现衍射峰的衍射角不同)。欲制得高纯纳米镍粉最适宜的NaOH的物质的量浓度为_______________。写出该条件下制备纳米镍粉同时生成N2的离子方程式：________________________________。

(6)高铁酸盐也是一种优良的净水剂，J.C．Poggendor早在1841年利用纯铁做电极插入浓的NaOH溶液电解制得Na2FeO4，阳极生成FeO的电极反应式为______________________________________________________；

Deinimger等对其进行改进，在阴、阳电极间设置阳离子交换膜，有效提高了产率，阳离子交换膜的作用是_____________________________________。

解析：(2)SiO2不溶于硫酸。(3)0.3 mol Fe2＋转变为Fe3＋失去0.3 mol电子，ClO－得电子转化为Cl－，根据得失电子守恒可知至少需要0.15 mol NaClO。(4)“氧化”后溶液中含有Fe2(SO4)3，加入Na2CO3调节溶液的pH至2时，发生非氧化还原反应，生成NaFe3(SO4)2(OH)6沉淀，同时会有CO2气体产生；若碳酸钠过多，溶液pH过大，黄钠铁矾会转变为Fe(OH)3沉淀。(5)由题图中信息可知，在0.015 mol·L－1 NaOH溶液中反应只生成镍；2H4·H2O→N2，Ni2＋→Ni，根据得失电子守恒，N2H4·H2O与Ni2＋按物质的量之比1∶2恰好反应。(6)碱性条件下，阳极上Fe失电子生成FeO。FeO有强氧化性，阳离子交换膜可阻止FeO通过，避免FeO在阴极上得电子发生还原反应。

答案：(1)提高反应温度、适当增大硫酸浓度、将原料粉碎、搅拌等(任答两条)

(2)SiO2　(3)0.15

(4)3Fe2(SO4)3＋6Na2CO3＋6H2O===2NaFe3(SO4)2(OH)6＋5Na2SO4＋6CO2↑　Fe(OH)3

(5)0.015 mol·L－1　N2H4·H2O＋2Ni2＋＋4OH－===2Ni＋N2↑＋5H2O(或N2H4＋2Ni2＋＋4OH－===2Ni＋N2↑＋4H2O)

(6)Fe－6e－＋8OH－===FeO＋4H2O　避免FeO在阴极上被还原