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＋＋3H2OAl(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＋＋3H2OAl(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
