（新課改省份專用）2022年高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 跟蹤檢測（九）金屬材料與礦物開發(fā)（含解析）

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1、（新課改省份專用）2022年高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 跟蹤檢測（九）金屬材料與礦物開發(fā)（含解析） 1．(2019·昌平區(qū)模擬)“厲害了，我的國！”。下列中國制造的產(chǎn)品主體用料不是金屬材料的是(　　) A.主體用料： 鋼索 B.主體用料： 鋼材 C.主體用料： 鋁合金 D.主體用料： 硅酸鹽 解析：選D　鋼索、鋼材、鋁合金都是金屬合金材料。 2．下列有關(guān)金屬及其化合物的說法中，正確的個數(shù)為(　　) ①在人類對金屬材料的使用過程中，性質(zhì)活潑的金屬單質(zhì)最早被人們冶煉和使用 ②純鐵比生鐵抗腐蝕性更強 ③單質(zhì)鋁在空氣中比較耐腐蝕，所以鋁是不活潑金屬 ④向紫色石蕊溶

2、液中加入過量的Na2O2粉末，振蕩，溶液變?yōu)樗{色并有氣泡產(chǎn)生 ⑤青銅、不銹鋼、硬鋁都是合金 ⑥可通過焰色反應(yīng)區(qū)分鉀元素和鈉元素 ⑦將FeCl3溶液滴入KI-淀粉溶液中，溶液變藍色 ⑧鋁粉和氧化鎂粉末混合，高溫能發(fā)生鋁熱反應(yīng) A．4　　　 B．5　　　　 C．6　　　　 D．7 解析：選A?、俳饘倩顫娦栽饺?，越易被冶煉和使用；③Al是活潑金屬，表面易形成致密氧化膜，耐腐蝕；④Na2O2具有強氧化性，紫色石蕊溶液先變藍后褪色；⑧Al不能把Mg置換出來，Al與MgO不能發(fā)生鋁熱反應(yīng)。 3．(2019·海淀區(qū)一模)平昌冬奧會“北京8 分鐘”主創(chuàng)團隊用石墨烯制作了－20 ℃能發(fā)熱4 h

3、的智能服飾； 用鋁合金管材和碳纖維制作了高2.35 m、重量僅為10 kg 的熊貓木偶，向世界展現(xiàn)了新時代的中國形象。下列說法不正確的是(　　) A．石墨烯是能導(dǎo)熱的金屬材料 B．鋁合金是密度較低的金屬材料 C．碳纖維是耐低溫的無機非金屬材料 D．新型材料種類多、用途廣 解析：選A　石墨烯是碳的一種單質(zhì)，屬于無機非金屬材料，故A錯誤；鋁的密度小，鋁合金的密度小，強度大，屬于金屬材料，故B正確；碳纖維是由有機纖維經(jīng)碳化及石墨化處理而得到的微晶石墨材料，屬于無機非金屬材料，故C正確；人們依據(jù)生產(chǎn)生活的需要研制出很多種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正確。 4

4、．(2019·平頂山模擬)下列說法中正確的是(　　) A．電解NaCl溶液、熔融態(tài)的氯化鎂可制得相應(yīng)的金屬單質(zhì) B．工業(yè)上可用含Cu2S的礦石和氧化劑O2反應(yīng)冶煉Cu C．鋁熱反應(yīng)可用于冶煉高熔點金屬，如K、Ca、Cr、Mn等 D．工業(yè)電解熔融態(tài)的Al2O3制Al時，加冰晶石的主要作用是提高Al的產(chǎn)量 解析：選B　鈉和鎂性質(zhì)活潑，應(yīng)采用電解熔融氯化鈉的方法制取鈉，故A錯誤；工業(yè)上火法煉銅可用含Cu2S的礦石和氧化劑O2反應(yīng)冶煉Cu，故B正確；金屬K、Ca還原性強于鋁，所以無法通過鋁熱反應(yīng)制取，故C錯誤；冰晶石是電解鋁的助熔劑，可降低氧化鋁熔化時所需的溫度，故D錯誤。 5．下列制備金

5、屬單質(zhì)的方法或原理正確的是(　　) A．在高溫條件下，用H2還原MgO制備單質(zhì)Mg B．在通電條件下，電解熔融Al2O3制備單質(zhì)Al C．在通電條件下，電解飽和食鹽水制備單質(zhì)Na D．加強熱，使CuO在高溫條件下分解制備單質(zhì)Cu 解析：選B　A項，應(yīng)用電解熔融的MgCl2的方法制備單質(zhì)鎂；B項，鋁為活潑金屬，因此應(yīng)用電解的方法制??；C項，電解水溶液得不到金屬鈉；D項，制備單質(zhì)銅應(yīng)用熱還原法。 6．明代《天工開物》記載“火法”冶煉鋅：“爐甘石十斤，裝載入一泥罐內(nèi)……然后逐層用煤炭餅墊盛，其底鋪薪，發(fā)火煅紅……冷定，毀罐取出……即倭鉛也”(注：爐甘石的主要成分為碳酸鋅，泥罐中摻有煤炭)

6、。下列說法不正確的是(　　) A．倭鉛是指金屬鋅和鉛的混合物 B．煤炭中起作用的主要成分是C C．冶煉Zn的過程中有氧化還原反應(yīng)發(fā)生 D．該冶煉鋅的方法屬于熱還原法 解析：選A　A項，由題意可知，倭鉛是指金屬鋅，不是混合物；B項，反應(yīng)中C作還原劑，則煤炭中起作用的主要成分是C；C項，碳酸鋅與碳在高溫下反應(yīng)生成鋅和一氧化碳，有氧化還原反應(yīng)發(fā)生；D項，該反應(yīng)是利用碳還原碳酸鋅生成鋅單質(zhì)，屬于熱還原法。 7．(2019·辛集第一中學(xué)月考)下列有關(guān)金屬的工業(yè)制法中，正確的是(　　) A．以海水為原料制得精鹽，再電解精鹽的水溶液制取鈉 B．用海水、石灰乳等為原料，經(jīng)一系列過程制得氧化鎂，

7、用H2還原氧化鎂制得鎂 C．以鐵礦石、焦炭、空氣、石灰石等為原料，通過反應(yīng)產(chǎn)生的CO在高溫下還原鐵礦石制得鐵 D．從鋁土礦中獲得氧化鋁再制得氯化鋁固體，電解熔融的氯化鋁得到鋁 解析：選C　工業(yè)制鈉是電解熔融NaCl：2NaCl2Na＋Cl2↑，而電解NaCl溶液：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，得不到鈉，A錯誤；鎂的還原性比氫氣的還原性強，不能用氫氣還原氧化鎂制取鎂，工業(yè)制鎂是電解熔融氯化鎂：MgCl2Mg＋Cl2↑，B錯誤；工業(yè)上常用CO在高溫下還原鐵礦石煉鐵：3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2，因為煉鐵的礦石中含有一定量的二氧化硅，所以石灰石的作用是將二氧化硅等雜質(zhì)

8、轉(zhuǎn)變?yōu)闋t渣而除去，C正確；因為熔融狀態(tài)下氯化鋁不導(dǎo)電，所以從鋁土礦中獲得氧化鋁再電解熔融的氧化鋁來獲取金屬鋁，D錯誤。 8．“擬晶”(quasicrystal)是一種具有凸多面體規(guī)則外形但不同于晶體的固態(tài)物質(zhì)。Al65Cu23Fe12是二十世紀發(fā)現(xiàn)的幾百種擬晶之一，具有合金的某些優(yōu)良物理性能。下列有關(guān)這種擬晶的說法正確的是(　　) A．無法確定Al65Cu23Fe12中三種金屬的化合價 B．Al65Cu23Fe12的硬度小于金屬鐵 C．Al65Cu23Fe12不可用作長期浸泡在海水中的材料 D．1 mol Al65Cu23Fe12溶于過量的硝酸時共失去265 mol電子 解析：選C

9、　A項，擬晶Al65Cu23Fe12是由三種金屬元素組成，由于金屬無負價，根據(jù)化合價代數(shù)和為0的原則，三種金屬的化合價均可視作0價，錯誤；B項，擬晶具有合金的某些優(yōu)良物理性能，合金的硬度一般比各成分金屬大，錯誤；C項，Al65Cu23Fe12與海水可以構(gòu)成原電池，會加速金屬的腐蝕，因此不可用作長期浸泡在海水中的材料，正確；D項，溶于過量硝酸時，Al與Fe均變?yōu)椋?價，Cu變?yōu)椋?價，故1 mol Al65Cu23Fe12失電子為65 mol×3＋23 mol×2＋12 mol×3＝277 mol，錯誤。 9．某同學(xué)采用工業(yè)大理石(含有少量SiO2、Al2O3、Fe2O3等雜質(zhì))制取CaCl2

10、·6H2O，設(shè)計了如圖流程。下列說法不正確的是(　　) A．固體Ⅰ中含有SiO2，固體Ⅱ中含有Fe(OH)3 B．使用石灰水時，要控制pH，防止固體Ⅱ中Al(OH)3轉(zhuǎn)化為AlO C．試劑a選用鹽酸，從溶液Ⅲ得到CaCl2·6H2O產(chǎn)品的過程中，須控制條件防止其分解 D．若改變實驗方案，在溶液Ⅰ中直接加氨水至沉淀完全，濾去沉淀，其溶液經(jīng)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶也可得到純凈CaCl2·6H2O 解析：選D　SiO2難溶于鹽酸，固體Ⅰ中含有SiO2；FeCl3與Ca(OH)2反應(yīng)生成Fe(OH)3，所以固體 Ⅱ 中含有 Fe(OH)3，故A正確；Al(OH)3可溶于強堿，使用石灰水時，要控

11、制pH，防止固體 Ⅱ 中Al(OH)3轉(zhuǎn)化為AlO，故B正確；CaCl2·6H2O易失去結(jié)晶水，所以須控制條件防止其分解，故C正確；溶液 Ⅰ 中直接加氨水至沉淀完全，生成NH4Cl，其溶液經(jīng)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶不能得到純凈CaCl2·6H2O，故D錯誤。 10．部分氧化的Fe—Cu合金樣品(氧化產(chǎn)物為Fe2O3、CuO)共5.76 g，經(jīng)如圖處理，下列說法正確的是(　　) A．濾液A中的陽離子為Fe2＋、Fe3＋、H＋ B．樣品中Fe元素的質(zhì)量為2.14 g C．樣品中CuO的質(zhì)量為4.0 g D．V＝448 解析：選D　A項，生成的濾渣3.2 g是銅，金屬銅可以和Fe3＋反應(yīng)，

12、所以濾液A中一定不含有Fe3＋，錯誤；B項，灼燒后的固體為Fe2O3，其物質(zhì)的量為0.02 mol，鐵元素的物質(zhì)的量為0.02 mol×2＝0.04 mol，質(zhì)量為0.04 mol×56 g·mol－1＝2.24 g，錯誤；C項，鐵元素的質(zhì)量為2.24 g，而原來固體為5.76 g，所以CuO的質(zhì)量不超過5.76 g－2.24 g＝3.52 g，錯誤；D項，根據(jù)最后溶液中的溶質(zhì)為過量H2SO4和FeSO4，而鐵元素的物質(zhì)的量為0.04 mol，說明參加反應(yīng)的硫酸的物質(zhì)的量為0.04 mol，含H＋ 0.08 mol，其中部分H＋生成氫氣，另外的H＋和合金中的氧結(jié)合生成了水，由于合金中氧的物質(zhì)的

13、量為＝0.02 mol，它結(jié)合0.04 mol H＋，所以硫酸中有0.04 mol H＋生成氫氣，即生成0.02 mol氫氣，標準狀況下的體積為448 mL，正確。 11．(2018·全國卷Ⅱ)我國是世界上最早制得和使用金屬鋅的國家。一種以閃鋅礦(ZnS，含有SiO2和少量FeS、CdS、PbS雜質(zhì))為原料制備金屬鋅的流程如圖所示： 相關(guān)金屬離子[c0(Mn＋)＝0.1 mol·L－1]形成氫氧化物沉淀的pH范圍如表： 金屬離子 Fe3＋ Fe2＋ Zn2＋ Cd2＋ 開始沉淀的pH 1.5 6.3 6.2 7.4 沉淀完全的pH 2.8 8.3 8.2

14、9.4 回答下列問題： (1)焙燒過程中主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為_______________________________________。 (2)濾渣1的主要成分除SiO2外還有________；氧化除雜工序中ZnO的作用是______________________，若不通入氧氣，其后果是______________________________。 (3)溶液中的Cd2＋可用鋅粉除去，還原除雜工序中反應(yīng)的離子方程式為 ________________________________________________________________________。 (4)電解

15、硫酸鋅溶液制備單質(zhì)鋅時，陰極的電極反應(yīng)式為__________________________；沉積鋅后的電解液可返回________工序繼續(xù)使用。 解析：(1)閃鋅礦的主要成分是ZnS，所以高溫焙燒過程中主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為ZnS＋O2ZnO＋SO2。(2)閃鋅礦焙燒后的主要成分變?yōu)閆nO，還存在少量SiO2、Fe2O3、CdO、PbO，加稀H2SO4后，發(fā)生一系列化學(xué)反應(yīng)：ZnO＋H2SO4===ZnSO4＋H2O、Fe2O3＋3H2SO4===Fe2(SO4)3＋3H2O、CdO＋H2SO4===CdSO4＋H2O、PbO＋H2SO4===PbSO4＋H2O。其中SiO2和PbSO4

16、不溶于水，以沉淀的形式沉降下來，所以濾渣1的主要成分是SiO2和PbSO4。氧化除雜工序中ZnO的作用是調(diào)節(jié)溶液的pH在2.8～6.2，使Fe3＋完全轉(zhuǎn)變?yōu)镕e(OH)3沉淀；通入O2的目的是使溶液中的Fe2＋轉(zhuǎn)化為Fe3＋，有利于除雜，若不通入O2，無法除去溶液中的雜質(zhì)Fe2＋。(3)溶液中的Cd2＋與加入的Zn粉反應(yīng)而被除去，反應(yīng)的離子方程式為Zn＋Cd2＋===Zn2＋＋Cd。(4)電解ZnSO4溶液制備單質(zhì)Zn時，陰極放電的是Zn2＋，電極反應(yīng)式是Zn2＋＋2e－===Zn，陽極放電的是OH－，電極反應(yīng)是4OH－－4e－===2H2O＋O2↑。沉積鋅后的溶液應(yīng)該是ZnSO4和稀H2SO

17、4，可返回到溶浸工序循環(huán)使用。 答案：(1)ZnS＋O2ZnO＋SO2 (2)PbSO4　調(diào)節(jié)溶液的pH　無法除去雜質(zhì)Fe2＋ (3)Cd2＋＋Zn===Cd＋Zn2＋ (4)Zn2＋＋2e－===Zn　溶浸 12．醋酸鎳[(CH3COO)2Ni]是一種重要的化工原料。一種以含鎳廢料(含NiS、Al2O3、FeO、CaO、SiO2)為原料，制取醋酸鎳的工藝流程圖如圖所示： 相關(guān)離子生成氫氧化物的pH和相關(guān)物質(zhì)的溶解性如表： 金屬離子 開始沉淀的pH 沉淀完全的pH 物質(zhì) 20 ℃時溶解性(H2O) Fe3＋ 1.1 3.2 CaSO4 微溶 Fe2＋ 5

18、.8 8.8 NiF2 可溶 Al3＋ 3.0 5.0 CaF2 難溶 Ni2＋ 6.7 9.5 NiCO3 Ksp＝9.60×10－6 (1)調(diào)節(jié)pH步驟中，溶液pH的調(diào)節(jié)范圍是___________。 (2)濾渣1和濾渣3主要成分的化學(xué)式分別是________、________。 (3)寫出氧化步驟中加入H2O2發(fā)生反應(yīng)的離子方程式：__________________________。 (4)酸浸過程中，1 mol NiS失去6NA個電子，同時生成兩種無色有毒氣體。寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式： ________________________________

19、______________________________。 (5)沉鎳過程中，若c(Ni2＋)＝2.0 mol·L－1，欲使100 mL該濾液中的Ni2＋沉淀完全[c(Ni2＋)≤10－5 mol·L－1]，則需要加入Na2CO3固體的質(zhì)量最少為________ g。(保留小數(shù)點后1位有效數(shù)字) (6)保持其他條件不變，在不同溫度下對含鎳廢料進行酸浸，鎳浸出率隨時間變化如圖。酸浸的最佳溫度與時間分別為________℃、________min。 解析：(1)～(3)制取醋酸鎳的工藝流程可解讀為將含鎳廢料粉碎后加入H2SO4和少量HNO3進行酸浸，過濾后得到主要含Ni2＋、Al3＋

20、、Fe3＋(還可能含少量Fe2＋、Ca2＋)的溶液和主要含SiO2、CaSO4的濾渣，棄去濾渣，向濾液中加入H2O2將可能含有的Fe2＋氧化為Fe3＋，調(diào)節(jié)溶液pH為5.0≤pH＜6.7，使Al3＋、Fe3＋轉(zhuǎn)化為氫氧化物沉淀，再通過過濾除去，向過濾所得的濾液1中加入NH4F除去濾液中的Ca2＋，過濾后向濾液2中加入Na2CO3使Ni2＋沉淀為NiCO3，過濾后向NiCO3中加入醋酸得到醋酸鎳，再進一步洗滌、蒸發(fā)、結(jié)晶得到醋酸鎳產(chǎn)品。(4)由題意知，酸浸時1 mol NiS失去6 mol電子，S2－被氧化為SO2，硝酸被還原為NO，根據(jù)得失電子守恒、原子守恒可寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式。(5)Ni2

21、＋沉淀完全時溶液中c(CO)＝＝＝0.96 mol·L－1，故需要加入Na2CO3的質(zhì)量最少為[0.96 mol·L－1×0.1 L＋(2.0 mol·L－1－10－5 mol·L－1)×0.1 L]×106 g·mol－1＝31.4 g。 答案：(1)5.0≤pH＜6.7　(2)SiO2、CaSO4　CaF2　 (3)2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O　 (4)NiS＋H2SO4＋2HNO3===NiSO4＋SO2↑＋2NO↑＋2H2O　(5)31.4　(6)70　120 13．(2019·石家莊二中模擬)某工廠用一固體廢渣(主要成分為Al2O3·Cr2O3，還含

22、有FeO、SiO2)為主要原料回收利用，生產(chǎn)紅礬鈉晶體(Na2Cr2O7·2H2O)，同時制備明礬[KAl(SO4)2·12H2O]。其主要工藝流程如圖： 已知：NaBiO3不溶于冷水，在堿性條件下能將Cr3＋氧化為CrO。 (1)Ⅰ、Ⅱ的目的是___________________________________________________。 (2)實驗室中操作④的名稱為________________。 (3)已知：Ksp[Fe(OH)3]＝3.0×10－39，Ksp[Al(OH)3]＝1×10－33。當pH＝5.6時Cr(OH)3開始沉淀。室溫下，Ⅱ中需調(diào)節(jié)溶液pH范圍為

23、______________(雜質(zhì)離子濃度小于1×10－6 mol·L－1視為沉淀完全)。 (4)寫出Ⅲ中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式：_______________________________________。 (5)Ⅳ中酸化是用硫酸而不用鹽酸酸化，理由是_________________________________ ___________________________________________________(結(jié)合化學(xué)方程式回答)。 (6)寫出溶液F和硫酸溶液反應(yīng)的離子方程式：_______________________________，若用足量二氧化碳通入F中，則生成的

24、溶液中離子濃度關(guān)系為_______________________。 解析：固體廢渣的主要成分為Al2O3·Cr2O3，還含有FeO、SiO2，向廢渣中加入過量的硫酸，氧化鋁、氧化亞鐵和氧化鉻與硫酸反應(yīng)生成硫酸鋁、硫酸亞鐵和硫酸鉻，SiO2與硫酸不反應(yīng)，過濾，得到的固體A為SiO2，溶液B為硫酸鋁、硫酸亞鐵和硫酸鉻及硫酸的混合溶液，加入H2O2將Fe2＋氧化成Fe3＋，調(diào)節(jié)pH形成氫氧化鋁和氫氧化鐵沉淀，過濾，得到的固體C為氫氧化鐵和氫氧化鋁的混合物，溶液D為硫酸鉻溶液，向固體C中加入過量的KOH溶液，得到氫氧化鐵沉淀和偏鋁酸鉀溶液，固體E為氫氧化鐵，溶液F為偏鋁酸鉀溶液，加入稀硫酸，然后蒸

25、發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過濾得到明礬；向溶液D中加入過量的NaOH溶液和NaBiO3，發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成Bi(OH)3固體和Na2CrO4溶液，溶液G為Na2CrO4溶液，然后酸化得到Na2Cr2O7溶液和Na2SO4溶液，最終得到紅礬鈉晶體。(3)Al3＋完全除去時c3(OH－)＝＝＝1×10－27，c(OH－)＝10－9 mol·L－1，此時溶液pH＝5.0，F(xiàn)e3＋完全除去時c3(OH－)＝＝＝3×10－33，c(OH－)≈1.4×10－11 mol·L－1，此時溶液pH≈3.1，而pH＝5.6時Cr(OH)3開始沉淀，所以調(diào)節(jié)溶液的pH范圍為5.0≤pH<5.6。(6)將足量二氧化碳通入偏

26、鋁酸鉀溶液中生成氫氧化鋁沉淀和碳酸氫鉀溶液，碳酸氫鉀是強堿弱酸鹽，HCO在溶液中存在水解過程和電離過程，且以水解過程為主，溶液顯堿性，水解過程是微弱的，則生成的溶液中離子濃度關(guān)系為c(K＋)>c(HCO)>c(OH－)>c(H＋)>c(CO)。 答案：(1)使Fe2＋轉(zhuǎn)化為Fe3＋，并調(diào)節(jié)pH使Fe3＋和Al3＋完全沉淀，與鉻元素完全分離 (2)蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過濾　(3)5.0≤pH<5.6 (4)3NaBiO3＋2Cr3＋＋7OH－＋H2O===2CrO＋3Na＋＋3Bi(OH)3 (5)酸性條件下CrO或Cr2O會被Cl－還原為Cr3＋，Cr2O＋6Cl－＋14H＋===2Cr3＋＋3Cl2↑＋7H2O (6)AlO＋4H＋===Al3＋＋2H2O　c(K＋)>c(HCO)>c(OH－)>c(H＋)>c(CO)