高考化学专题复习 跟踪检测（十四） 金属材料及金属矿物的开发利用（含解析）

跟踪检测（十四） 金属材料及金属矿物的开发利用

1．下列说法中正确的是(　　)

A．铁是人类最早使用的金属，钢铁属于铁碳合金

B．黑色金属材料及其它们的合金是应用最广泛的金属材料

C．金属镁有“国防金属”的美誉，也被誉为“21世纪的金属”

D．铜绿的主要成分是碱式碳酸铜，这是铜在潮湿空气中发生电化学腐蚀的结果

解析：选B　铜是人类最早使用的金属，A不正确；金属钛有“国防金属”的美誉，也被誉为“21世纪的金属”，C不正确；铜绿是铜与空气中的氧气、水蒸气和二氧化碳直接作用生成的，并未发生电化学腐蚀，D不正确。

2．下列生产、生活中的事实不能用金属活动性顺序解释的是(　　)

A．电解饱和食盐水阴极产生氢气而得不到钠

B．铝制器皿不宜盛放酸性食物

C．铁制容器盛放和运输浓硫酸

D．镀锌铁桶镀层破损后铁仍不易被腐蚀

解析：选C　金属活动性顺序中，钠在氢前，形成的阳离子氧化性H＋>Na＋，H＋先放电生成氢气，和金属活动性顺序有关，A不符合题意；在金属活动性顺序中，铝排在氢的前面，铝和酸发生反应，铝制器皿不宜盛放酸性食物，B不符合题意；在金属活动性顺序中，铁比氢活泼，但可用铁制容器盛放和运输浓硫酸，是因为铁在冷的浓硫酸中发生钝化，不能用金属活动性顺序解释，C符合题意；在金属活动性顺序中，锌比铁活泼，所以破损后腐蚀的是锌，保护的是铁，能用金属活动性顺序解释，D不符合题意。

3．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(　　)

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：选D　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。

4．坦克、导弹的制造材料主要是金属合金，钢铁便是其中十分重要的一种。下列关于铁的说法中正确的是(　　)

A．铁元素属于过渡元素，其原子序数为26

B．单质铁与浓硫酸在常温下不反应

C．铁单质只具有还原性，其阳离子只具有氧化性

D．与相同浓度的盐酸反应生成氢气的速率，纯铁比生铁的快

解析：选A　铁是26号元素，属于第Ⅷ族元素，为过渡元素，A正确；常温下，铁和浓硫酸反应生成一层致密的氧化物薄膜而阻止进一步反应，但并不是铁和浓硫酸不反应，B错误；亚铁离子既有还原性，又有氧化性，C错误；纯铁和稀盐酸不能构成原电池，生铁中铁、碳、盐酸构成原电池，能加快反应速率，所以生铁反应速率比纯铁快，D错误。

5．中国银行发行的中国航天普通纪念币，面额为10元，直径为27毫米，材质为双色铜合金。下列关于合金的叙述不正确的是(　　)

A．铜合金和单质铜一样，具有良好的导电性、导热性和延展性

B．铜合金的硬度比单质铜大

C．铜合金的熔点比单质铜低

D．该纪念币能完全溶解于稀硫酸中

解析：选D　合金有别于成分金属的特性是熔点低、硬度大，共性是具有金属的物理通性，但是化学性质没有改变，D项错误。

6．在冶金工业上，下列均不能用化学还原剂制得的一组金属是(　　)

A．Na、Mg、Al　　　　　　 B．Na、K、Zn、Fe

C．Zn、Fe、Cu、Ag  D．Mg、Al、Zn、Fe

解析：选A　Na、Mg、Al的冶炼方法为电解法；Zn、Fe、Cu的冶炼方法为化学还原法；Ag的冶炼方法为热分解法，故选A项。

7．下列有关金属的说法正确的是(　　)

A．湿法炼铜和火法炼铜的反应中，铜元素都发生还原反应

B．加强热使CuO在高温条件下分解制备单质Cu

C．黑色金属材料包括铁、铬、锰及其化合物

D．生铁与钢的区别在于生铁含碳杂质，而钢不含

解析：选A　湿法炼铜和火法炼铜的反应中，铜元素的化合价均降低，发生还原反应，A项正确；CuO在高温条件下不能分解生成单质Cu，B项错误；黑色金属材料包括铁、铬、锰及其合金，C项错误；生铁和钢都是铁碳合金，D项错误。

8．下列几种关于金属冶炼方法的叙述中，正确的是(　　)

A．蒸发海水制成饱和食盐水，将其电解可制得金属钠

B．炼铁高炉中，利用焦炭作为还原铁矿石的还原剂

C．高炉炼铁能得到纯铁

D．铝热法能够使氧化铁跟铝在高温条件下炼出铁来

解析：选D　电解食盐水得到的是NaOH，得不到Na；炼铁高炉中利用焦炭与空气反应生成的CO作为还原铁矿石的还原剂；高炉炼铁得到的是含碳等元素的生铁。

9．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．铝及其合金是电气、工业、家庭广泛使用的材料，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

解析：选D　A项，铁用CO还原法炼制，错误；B项，是因为Al有良好的性能，才被广泛使用，错误；C项，氯化铝是共价化合物，熔融时不导电，工业上用电解氧化铝方法制取铝，错误；D项，高炉炼铁中焦炭的作用为与氧气反应产生热量和制造还原剂一氧化碳，正确。

10．钓鱼岛群岛的东海海域及部分太平洋海域探明为海底热水矿床。海底热水矿床是沉积着由岩浆热气从地底喷出的金、铜、锌、稀有金属等区域。下列说法正确的是(　　)

A．金不溶于任何溶液

B．铜、锌在潮湿的空气中均能被氧化成对应的氧化物

C．铜锌合金的熔点低于铜或锌的熔点

D.Cu的质子数和中子数之差为34

解析：选C　金能够溶于王水，A项错误；铜在潮湿的空气中被腐蚀生成铜绿，主要成分是Cu2(OH)2CO3，B项错误；合金的熔点一般比成分金属的都低，C项正确；Cu的质子数和中子数之差为(63－29)－29＝5，D项错误。

11．如图所示的反应均是在高温或引燃条件下进行，选项中的物质表示A和B，不合理的是(　　)

A．CO2、Mg　　　　　　 B．MgO、Al

C．Fe2O3、Al  D．CuO、H2

解析：选B　A项，Mg高温下与CO2反应生成C和MgO，C、Mg与足量氧气引燃分别能生成CO2与MgO，正确；B项，Al的还原性比Mg弱，故不能置换出Mg，错误；C项，Al与Fe2O3高温下反应生成Al2O3与Fe，Fe与氧气在高温加热条件下生成Fe2O3，正确；D项，H2还原CuO生成H2O与Cu，H2、Cu与氧气引燃反应分别生成H2O和CuO，正确。

12．根据框图分析，下列说法不正确的是(　　)

A．我国是世界上最早使用反应②冶炼金属M的国家

B．M2＋的氧化性比E2＋的氧化性强

C．在反应③中若不加稀硫酸，可能观察到红褐色沉淀

D．在反应①中稀硫酸既表现出氧化性又表现出酸性

解析：选D　红色金属为Cu，反应①为Cu＋H2O2＋H2SO4===CuSO4＋2H2O，蓝色溶液为CuSO4溶液，Z为红褐色固体，即Z为Fe(OH)3，说明E为Fe，反应②为Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu，反应③为2Fe2＋＋2H＋＋H2O2===2Fe3＋＋2H2O。A项，反应②是湿法炼铜，我国是世界上最早使用湿法炼铜的国家，正确；B项，反应②Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu中，Cu2＋的氧化性强于Fe2＋，正确；C项，生成Fe3＋发生水解，生成氢氧化铁，因此可能观察到红褐色沉淀，正确；D项，发生的反应方程式为Cu＋H2O2＋H2SO4===CuSO4＋2H2O，H2SO4中元素的化合价没有发生变化，H2SO4表现酸性，H2O2表现氧化性，错误。

13．冶炼金属常用以下几种方法：

①热分解法　②以活泼金属Na、Mg等作还原剂　③以C、CO或H2作还原剂　④电解法　⑤利用铝热反应原理还原

下列金属各采用哪种方法还原最佳(用序号填写下列空白)。

(1)Fe、Zn、Cu等中等活泼金属________。

(2)Na、Mg、Al等活泼或较活泼金属________。

(3)Hg、Ag等不活泼金属________。

(4)V、Cr、Mn、W等高熔点金属________。

答案：(1)③　(2)④　(3)①　(4)⑤

14．铝热反应的本质是利用铝的还原性，将难熔金属从其氧化物中置换出来，关于铝热反应解答下列问题：

(1)用铝粉和Fe2O3做铝热反应实验，需要的试剂还有________。

A．KCl  B．KClO3

C．MnO2  D．Mg

(2)用等物质的量的MgO和Fe2O3组成的混合物在一定条件下与Al粉进行铝热反应。

①引发铝热反应的操作是__________________________________________________。

②产物中单质是________(写名称)。

(3)取少量(1)中铝热反应所得的固体混合物，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)。

解析：(1)做铝热反应的实验时，需要KClO3作助燃剂，且用镁条引燃。(2)在混合物上加少量KClO3固体并插上Mg条，点燃Mg条后放出热量，使KClO3固体分解放出O2，进一步加剧Mg的燃烧，可在短时间内使混合物温度迅速升高，引发反应。MgO不能与铝发生铝热反应，所以产物中单质为Fe。(3)反应后固体混合物中若有Fe2O3，因发生反应：Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O、Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，Fe3＋转化为Fe2＋，加KSCN溶液不会变红。

答案：(1)BD

(2)①加少量KClO3，插上镁条并将其点燃　②铁

(3)不能　Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O、Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋

15．合金是建造航空母舰的主体材料。

(1)航母升降机可由铝合金制造。

①铝元素在周期表中的位置为________。工业炼铝的原料由铝土矿提取而得，提取过程中通入的气体为________。

②Al­Mg合金焊接前用NaOH溶液处理Al2O3膜，其化学方程式为________________。

焊接过程中使用的保护气为______________(填化学式)。

(2)航母舰体材料为合金钢。

①舰体在海水中发生的电化学腐蚀主要为____________。

②航母用钢可由低硅生铁冶炼而成，则在炼铁过程中为降低硅含量需加入的物质为________。

(3)航母螺旋桨主要用铜合金制造。80.0 g Cu­Al合金用酸完全溶解后，加入过量氨水，过滤得白色沉淀39.0 g，则合金中Cu的质量分数为________。

解析：(1)①工业上通过电解熔融Al2O3制得金属铝，从铝土矿中提取Al2O3的过程：使铝土矿与NaOH溶液反应并过滤除去杂质得到NaAlO2溶液，再向溶液中通入CO2，生成Al(OH)3沉淀，加热使沉淀分解可得到Al2O3。②镁能与氧气、二氧化碳、氮气等气体发生反应，所以焊接时应使用Ar等稀有气体做保护气。

(2)①在海水中，合金钢、海水及海水中溶解的氧气构成原电池，发生吸氧腐蚀。②在炼铁时加入氧化钙或碳酸钙，发生反应CaO＋SiO2CaSiO3或CaCO3CaO＋CO2↑、CaO＋SiO2CaSiO3，使SiO2形成炉渣，可以降低硅含量。

(3)白色沉淀Al(OH)3的质量为39.0 g，即0.5 mol，故合金中铝的质量为0.5 mol×27 g·mol－1＝13.5 g，则铜的质量为66.5 g，质量分数为×100%≈83.1%。

答案：(1)①第三周期ⅢA族　CO2　②Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O　Ar(其他合理答案均可)　(2)①吸氧腐蚀　②CaCO3或CaO　(3)83.1%

16．某铝合金中含有元素铝、镁、铜、硅，为了测定该合金中铝的含量，设计了如下实验，请回答有关问题：

(1)称取样品a g(精确到0.1 g)，称量时通常使用的主要仪器的名称是________。

(2)将样品溶解于足量的稀盐酸，过滤并洗涤滤渣。滤液中主要含有________，滤渣中含有________，溶解、过滤用到的玻璃仪器是________________。

(3)滤液中加过量的氢氧化钠溶液，过滤。有关反应的离子方程式是________________________________________________________________________。

(4)步骤(3)的滤液中通入足量的二氧化碳气体，过滤。有关反应的离子方程式是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

(5)步骤(4)过滤后的滤渣用蒸馏水洗涤数次，烘干并灼烧至恒重、冷却后称量，其质量为b g。有关反应的化学方程式是________________________________________________，

原样品中铝的质量分数是__________。

(6)若步骤(3)中加入氢氧化钠的量不足，则实验结果________(填“偏高”“偏低”或“不影响”，下同)；若步骤(5)中滤渣没有洗涤，则实验结果________，若滤渣灼烧不充分，则实验结果________。

答案：(1)托盘天平

(2)MgCl2、AlCl3、HCl　Cu、Si　烧杯、玻璃棒、普通漏斗

(3)H＋＋OH－===H2O、Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓、Al3＋＋4OH－===AlO＋2H2O

(4)AlO＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO

(5)2Al(OH)3Al2O3＋3H2O　×100%

(6)偏低　偏高　偏高