第09讲金属材料与金属矿物的开发利用-2023年高考化学一轮复习四点卓越讲义

第09讲金属材料与金属矿物的开发利用（精准检测卷）时间：50分钟一、选择题（12个小题，每小题只有一个正确选项，每题5分，共60分）1．化学在生产、生活中有着广泛的应用，下列劳动项目涉及的化学知识不正确的是选项识记应用化学知识A用浸泡过溶液的硅土保存水果乙烯能与溶液反应B用铁质槽罐车运输浓硫酸常温下，浓硫酸和铁不反应C用溶液刻蚀铜制印刷电路板具有氧化性D用重油裂解制备有机化工原料长链烷烃裂解可得短链烷烃和烯烃A．A B．B C．C D．D【答案】B【解析】A．乙烯是一种植物生长调节剂，可以和KMnO4溶液反应，浸泡过KMnO4溶液的硅土可以吸收乙烯，可保存水果，A正确；B．常温下，铁遇到浓硫酸发生钝化（浓硫酸将铁的表面氧化为致密的氧化物薄膜，阻止了铁和浓硫酸继续反应），该过程发生了化学反应，B错误；C．用FeCl3溶液刻蚀铜制印刷电路板，FeCl3和Cu反应生成FeCl2和CuCl2，体现了FeCl3的氧化性，C正确；D．裂解重油的过程中，将长链烷烃裂解可得短链烷烃和烯烃，这些短链烷烃和烯烃是重要的有机化工原料，D正确；故选B。2．实验室采用如图装置制备气体，合理的是选项化学试剂制备的气体A浓盐酸与二氧化锰Cl2B浓氨水与生石灰NH3C铜与浓硝酸NO2D锌粒与稀硫酸H2A．A B．B C．C D．D【答案】D【解析】A．利用浓盐酸和二氧化锰制备氯气需要加热，另外氯气溶于水，不能用排水法收集，A错误；B．氨气极易溶于水，不能用排水法收集，B错误；C．二氧化氮与水反应能生成NO和硝酸，不能用排水法收集，C错误；D．锌粒与稀硫酸反应制备氢气，氢气难溶于水，可用排水法收集，D正确；故选D。3．广东南华寺还存有北齐孝昭帝皇建元年(公元560年)的铜佛造像，下列关于铜的电化学腐蚀与保护的说法正确的是A．铜在潮湿空气中易发生析氢腐蚀B．铜在潮湿空气发生化学腐蚀比发生电化学腐蚀更普遍C．铜表面的铜绿的主要成分是D．用稀硝酸可以清洗铜佛造像表面的铜绿【答案】C【解析】A．铜在潮湿空气中易腐蚀生成铜绿即，则发生吸氧腐蚀，A错误；B．电化学腐蚀速率比化学腐蚀快，且绝大多数铜都含有杂质易形成原电池反应，故铜在潮湿空气发生电化学腐蚀比发生化学腐蚀更普遍，B错误；C．铜表面的铜绿的主要成分是碱式碳酸铜即，C正确；D．由于稀硝酸在常温下也能腐蚀铜单质，故不能用稀硝酸可以清洗铜佛造像表面的铜绿，可用稀硫酸来清洗铜佛像表面的铜绿，D错误；故答案为：C。4．是一种重要的化工原料，其有关制备途径及性质如图所示。下列说法错误的是A．Y可以是甲酸乙酯B．利用途径①制备硫酸铜，消耗的硝酸至少为C．Cu元素参与了3个氧化还原反应D．途径⑤中若，则X为【答案】C【解析】铜经过反应①、②得到硫酸铜，硫酸铜经过反应⑤分解生成氧气、X和Cu2O；硫酸铜与过量的氢氧化钠反应得到新制备的氢氧化铜悬浊液，与Y反应得到Cu2O，说明Y中含醛基。A．甲酸乙酯中含有醛基，可以与氢氧化铜反应得到Cu2O，A正确；B．铜与稀硝酸反应的离子反应式为：，防有硫酸存在时，硫酸提供大量的氢离子，这时消耗的硝酸的量最少，途径①制备24g硫酸铜，硫酸铜的物质的量为0.15mol，根据方程式可知硝酸的物质的量为0.10mol，B正确；C．Cu元素参与了反应①、②、④、⑤4个氧化还原反应，C错误；D．当途径⑤中若n(O2):n(Cu2O)=3:2，根据元素守恒可配平化学方程式，，根据方程式得失电子数也守恒，故X为二氧化硫，D正确；故选C。5．某兴趣小组探究金属与硝酸的还原产物，进行了下列三组实验，下列说法正确的是实验操作(室温)及实验现象①将足量的铜粉加入中，溶液呈绿色，产生红棕色气体②将足量的铜粉加入中，溶液呈蓝色，产生无色气体③将足量的铁粉加入中，溶液呈浅绿色，无气体生成A．实验①中消耗的铜粉质量大于实验②B．实验②中产生的气体可用向上排空气法收集C．实验③中铁发生了钝化D．以上实验说明硝酸的还原产物与硝酸的浓度及金属的活泼性有关【答案】C【解析】A．实验①反应后溶液呈绿色，产生红棕色气体，发生反应Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O，实验②反应后溶液呈蓝色，产生无色气体，发生反应3Cu+8HNO3=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O，①与②中硝酸的物质的量相等，故实验①中消耗的铜粉质量小于实验②，故A错误；B．实验②中生成一氧化氮气体，一氧化氮易于氧气反应，故不能用排空气法收集，故B错误；C．实验③反应后溶液呈浅绿色，无气体生成，故铁发生了钝化，故C正确；D．根据实验①②可得浓硝酸生成二氧化氮、稀硝酸生成一氧化氮，但是与活泼性无关，故D错误；故选C。6．由工业废铜泥(主要成分为、、，含少量Fe)制备难溶于水的氯化亚铜，其工艺流程如图。下列说法错误的是A．灼烧时可将CuS、等转化为CuOB．除杂②过程中还需加热C．流程中可循环使用的物质有、D．还原中的反应为【答案】C【解析】废铜泥灼烧后将金属元素转化为可溶液硫酸的氧化物，酸浸后先加H2O2氧化Fe2+，再加NaOH稀溶液，过滤除去Fe(OH)3，往滤液中加入Na2SO3、NaCl还原后经系列操作得到氯化亚铜产品。A．根据流程信息，灼烧的目的是使含铜物质尽可能溶解在硫酸溶液中，所以是将CuS、等转化为，A正确；B．除杂的目的是使铁元素转化成而转化成滤渣，①目的是将转化成，②加稀溶液，调节溶液的，使转化成沉淀，但只加入稀溶液容易形成胶体更难除杂，所以还应加热，B正确；C．还原反应同时生成，酸浸又消耗，所以可循环使用，但没有参与循环，C错误D．还原中Cu2+被还原得到氯化亚铜，反应为，D正确；故选C。7．下列有关实验的叙述正确的是A．已知Cu2O＋2H＋＝Cu2＋＋Cu＋H2O，氢气还原氧化铜后生成的红色固体能完全溶于稀硝酸，说明还原产物是铜B．在中和热测定的实验中，将NaOH溶液和盐酸混合反应后的冷却温度作为末温度C．仅用淀粉溶液、稀硫酸、碘水、新制氢氧化铜四种试剂可完成淀粉水解产物及水解程度检验的探究实验D．向盛有少量Mg(OH)2悬浊液的试管中滴加氯化铵溶液，可以看到沉淀溶解【答案】D【解析】试题分析：Cu2O也是红色固体，若用稀硝酸溶解金属，由于Cu2O在酸性条件下会发生歧化反应产生Cu单质和Cu2+，Cu能与有强氧化性的硝酸反应。因此红色固体能完全溶于稀硝酸，不能说明还原产物是铜。错误。B．在中和热测定的实验中，将NaOH溶液和盐酸混合反应后的最高温度作为末温度。错误。C．向淀粉溶液中加入稀硫酸并加热，然后用NaOH中和催化剂硫酸。取少量反应后的溶液，向其中滴加碘水，若未变为蓝色，证明淀粉水解完全，再另去少量溶液，加入新制氢氧化铜悬浊液，加热煮沸，若产生砖红色沉淀，就证明水解产物是葡萄糖，否则就证明没有葡萄糖。因此仅用这四种试剂不可完成淀粉水解产物及水解程度检验的探究实验。错误。D．Mg(OH)2在水溶液中存在沉淀溶解平衡，向盛有少量Mg(OH)2悬浊液的试管中滴加氯化铵溶液，会发生反应：NH4++OH－=NH3·H2O，破坏了沉淀溶解平衡，是沉淀继续溶解，直至达到新的平衡状态。因此可以看到沉淀溶解。正确。8．宋代《千里江山图》描绘了山清水秀的美丽景色，历经千年色彩依然，其中绿色来自孔雀石颜料[主要成分为Cu(OH)2·CuCO3]，青色来自蓝铜矿颜料[主要成分为Cu(OH)2·CuCO3]。下列说法错误的是A．《千里江山图》的颜料难溶于水，且不易被空气氧化B．铜是人类最早使用的金属之一，由孔雀石与焦炭共热可获得粗铜C．孔雀石、蓝铜矿颜料主要成分属于盐，难溶于水、酸、碱D．《千里江山图》的材质为麦青色的蚕丝织品——绢，蚕丝主要成分属于蛋白质【答案】C【解析】A.《千里江山图》的颜料主要成分为Cu(OH)2·CuCO3，碳和铜均为最高价态，无还原性，不易被空气氧化，正确；B．焦炭高温时具有很强的还原性，孔雀石与焦炭共热可以制备铜，B正确；C．孔雀石、蓝铜矿颜料主要成分为Cu(OH)2·CuCO3，属于碱式盐，可以和强酸反应，易溶于强酸，C错误，选C；D．蚕丝是天然纤维，来源于动物，皮、毛及丝制品均属于蛋白质，D正确；答案选D9．氧化铝是工业上电解制铝的原料，工业上用铝土矿(主要成分Al2O3，还含有Fe2O3，SiO2等)为原料制取氧化铝的流程如图所示，下列说法错误的是A．滤渣可用于炼铁B．实验室可在蒸发皿中加热分解氢氧化铝C．步骤①、②、③中均不涉及氧化还原反应D．实验室中进行过滤时，用到的玻璃仪器有烧杯、漏斗、玻璃棒【答案】B【解析】铝土矿(主要成分Al2O3，还含有Fe2O3，SiO2等)加入足量烧碱，Al2O3、SiO2溶解得到偏铝酸钠和硅酸钠，加入氧化硅，得到硅酸钙沉淀，滤液2中还含有NaOH和偏铝酸钠，通入足量的二氧化碳，偏铝酸钠反应生成氢氧化铝沉淀，氢氧化铝高温灼烧得到氧化铝。A．流程中滤渣主要成分为氧化铁，可用于炼铁，A项正确；B．固体加热要在坩埚中进行，B项错误；C．流程中第一步发生反应、，第二步发生反应，第三步是二氧化碳和氢氧化钠和偏铝酸钠的反应，都不涉及氧化还原反应，C项正确；D．过滤时，必须有烧杯、漏斗和玻璃棒，D项正确；综上所述答案为B。10．工业上综合利用铝土矿（主要成分为Al2O3，还含有Fe2O3、FeO、SiO2）的部分工艺流程如下：铝土矿滤渣硅酸钠实验室模拟上述流程中，用不到的装置是A． B． C． D．【答案】B【解析】A．稀硫酸溶解铝土矿时，需要将固体与液体分离，所以应使用过滤装置，A不合题意；B．在整个操作过程中，没有将溶液浓缩或蒸发结晶的操作，所以不需要此装置，B符合题意；C．焙烧二氧化硅与氢氧化钠的固体混合物时，需要使用铁坩埚，C不合题意；D．用稀硫酸溶解铝土矿时，需要使用烧杯进行溶解，D不合题意；故选B。11．下列说法不正确的是A．工业上常用氢气与氯气反应制备盐酸B．工业上主要用生物炼铜的方式制备铜C．工业上常用电解熔融NaCl的方法制备金属NaD．工业上常用铁矿石、焦炭、空气和石灰石制备铁【答案】B【解析】A．工业上常用氢气在氯气中燃烧制HCl，进一步制取盐酸，故A正确；B．生物炼铜为新兴冶炼方法，没有大规模使用，工业上主要用火法炼铜和湿法炼铜、故B错误；C．钠属于活泼金属，所以工业上可采用电解熔融NaCl的方法制备金属钠，故C正确；D．工业炼铁是用CO还原铁矿石，需要用到铁矿石、焦炭、空气和石灰石，其中焦炭和空气反应生成CO，石灰石是将铁矿石中的SiO2转变为炉渣，故D正确；综上所述答案为B。12．某固体X由、、、、中的四种组成，取固体粉末X进行连续实验，实验过程及产物如下：已知：，下列说法不正确的是A．固体A可能含有和Fe B．固体X可能含有Fe和C．气体A具有氧化性、还原性、漂白性 D．固体C是Cu【答案】B【解析】固体X由Cu2O、Fe、Fe2O3、NaAlO2、K2SO3中的四种组成，取固体粉末X加水溶解，其中只有NaAlO2、K2SO3可溶于水，则过滤后的溶液A可能含有NaAlO2、K2SO3中的一种或二种，向滤液中加入适量盐酸，生成气体A和固体B，说明滤液A中含有NaAlO2和K2SO3，生成的气体A为SO2，固体B为Al(OH)3；固体A中加入过量盐酸，得固体C，由Cu2O+2H+═Cu2++Cu+H2O可知，固体C为Cu，固体X中一定含有Cu2O；溶液B中滴加KSCN溶液，无明显现象，可知溶液B中只含有Fe2+，结合Fe+2Fe3+=3Fe2+和Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+，结合X只有四种固体组成，可知原固体X或A中只可能含有Fe和Fe2O3的一种，固体X中含有Cu2O、Fe和Fe2O3的一种、NaAlO2和K2SO3，由此分析。A．由分析知固体A中一定含有Cu2O，只能含有Fe和Fe2O3中的一种，故A不符合题意；B．由分析知，X只有四种固体组成，固体X中只可能含有Fe和Fe2O3的一种，不可能同时含有，故B符合题意；C．气体A为SO2，硫元素化合价为+4价，是中间价，既有氧化性，又有还原性，另外SO2能使品红褪色，具有漂白性，故C不符合题意；D．固体A中加入过量盐酸，得固体C，由Cu2O+2H+═Cu2++Cu+H2O可知，固体C为Cu，故D不符合题意；答案选B。二、非选择题（共4小题，共40分）13．等质量的铜、铁、锌三种金属混合物Ag投入FeCl3与盐酸的混合溶液中，充分反应后：（1）若无剩余固体，则溶液中的阳离子一定有__________、可能有_________。（2）若剩余固体质量A/3g，则溶液中的阳离子一定有______、可能有______、一定没有___________。（2）若剩余固体质量3A/4g，则溶液中的阳离子一定有____、一定没有____。【答案】（1）

Zn2+、Fe2+、Cu2+、H+

Fe3+（2）

Zn2+、Fe2+

H+

Fe3+、Cu2+（3）Zn2+、Fe2+

Fe3+、Cu2+、H+【解析】（1）氯化铁能溶解铜、锌、铁，而盐酸只能溶解锌、铁。又因为三种金属的还原性的强弱顺序是Zn>Fe>Cu，氧化性Fe3+>H+，所以若无固体剩余，则溶液中的阳离子一定有Zn2+、Cu2+、Fe2+、H+，可能含有Fe3+；答案：Zn2+、Cu2+、Fe2+、H+，Fe3+。(2)若剩余固体的质量为A/3g，则剩余的固体一定是铜，此时溶液中的阳离子一定有Zn2+、Fe2+,一定没有Fe3+、Cu2+,可能含有H+。答案：Zn2+、Fe2+，Fe3+、Cu2+，H+；(3)若剩余固体的质量为3A/4g,则剩余的固体中一定含有铜和铁,所以溶液中的阳离子一定有Zn2+、Fe2+,一定没有Cu2+、H

+和Fe3+；答案：Zn2+、Fe2+，Cu2+、H+和Fe3+。14．高温时，Cu2S和O2在密闭容器中实际发生的反应为以下两步：2Cu2S+3O22Cu2O+2SO22Cu2O+Cu2S6Cu+SO2↑取amolCu2S和bmol空气（设氧气占空气体积的20%）在高温下充分反应。根据下列几种情况回答问题（反应前后温度、容器体积不变）：（1）若反应后剩余固体只有Cu，则a和b的关系是____________________。（2）若反应后容器内的压强小于反应前，通过分析，确定反应后容器内固体的成分_____________________?【答案】（1）

b=5a

（2）

Cu2O或Cu和Cu2O【解析】（1）反应后固体全部是Cu时，则：2Cu2S+3O22Cu2O+2SO22Cu2O+Cu2S6Cu+SO2↑，两方程式相加得：Cu2S+O2=2Cu+SO2a

0.2b解得b=5a（2）2Cu2S+3O22Cu2O+2SO2，消耗3mol氧气生成2mol二氧化硫，当产物为Cu2O时，反应后容器内的压强小于反应前，Cu2S+O2=2Cu+SO2，反应后固体为Cu时，反应前后气体的体积未变，P1=P2，但反应后固体为Cu2O、Cu时，反应后容器内的压强小于反应前，所以反应后容器内的压强小于反应前，反应前为Cu2S，反应后容器内固体的成分为Cu2O或Cu和Cu2O。15．铜是生命必需的元素，也是人类广泛使用的金属。（1）现代工业上，主要采用高温冶炼黄铜矿（CuFeS2，也可表示为Cu2S•Fe2S3）的方法获得铜。火法炼铜首先要焙烧黄铜矿：2CuFeS2＋4O2Cu2S＋3SO2＋2FeO，反应中被还原的元素有________，每转移0.6mol电子，有________mol硫被氧化。产物中的SO2是一种大气污染物，可选用下列试剂中的_____吸收（选填编号）。a．浓H2SO4b．稀HNO3c．NaOH溶液d．CaCl2（2）Cu2O投入足量的某浓度的硝酸中，若所得气体产物为NO和NO2的混合物，且体积比为1﹕1，发生反应的化学方程式为：____________________________________________________。（3）某同学通过电化学原理实现了如下转化：Cu+2H+→Cu2++H2↑，则H2在_________极获得（填写电极名称）。（4）向氯化铜和氯化铁的混合溶液中加入氧化铜粉末会产生新的沉淀，写出该沉淀的化学式________。请用平衡移动的原理，结合必要的离子方程式，对此现象作出解释_________________________。（5）将SO2气体通入CuCl2溶液中，生成CuCl沉淀的同时，还有产物________（填写化学式）。【答案】（1）CuFeS2中元素、O2中元素

0.1

c

（2）

2Cu2O+10HNO3=4Cu(NO3)2+NO↑+NO2↑+5H2O

（3）阴（4）Fe(OH)3

Fe3+会水解产生较多的H+：Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+，加入CuO与H+反应生成Cu2+和H2O，降低了H+浓度，使得水解平衡正向移动，生成Fe(OH)3沉淀（5）

H2SO4、HCl【解析】（1）CuFeS2，也可表示为Cu2S•Fe2S3，这说明Cu的化合价是＋1价，铁是＋3价。根据方程式可知S元素的化合价从－2价升高到＋4价，铁元素的化合价从＋3价降低＋2价，氧元素的化合价从0价降低到－2价，所以反应中被还原的元素有Fe和O。S元素化合价升高到6价，因此每转移0.6mol电子，有0.1mol硫被氧化。SO2是酸性氧化物能被氢氧化钠吸收，浓硫酸和氯化钙与SO2不反应。硝酸吸收SO2的同时生成NO2等污染性气体，所以答案选c。（2）Cu2O投入足量的某浓度的硝酸中发生氧化还原反应生成硝酸铜、水和氮氧化合物，若所得气体产物为NO和NO2的混合物，且体积比为1﹕1，则发生反应的化学方程式为2Cu2O+10HNO3→4Cu(NO3)2+NO↑+NO2↑+5H2O。（3）根据方程式Cu+2H+→Cu2++H2↑可知氢气是还原产物。该反应需要通过电解原理实现。电解池中阳极失去电子生成氧化产物，阴极得到电子得到还原产物，所以H2在阴极获得。（4）氯化铁是强酸弱碱盐，在溶液中Fe3+会水解产生较多的H+，离子方程式为Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+，加入CuO能与H+反应生成Cu2+和H2O，降低了H+浓度，使得水解平衡正向移动，从而生成Fe(OH)3沉淀。（5）将SO2气体通入CuCl2溶液中，生成CuCl沉淀，这说明氯化铜是氧化剂，则SO2是还原剂，氧化产物是硫酸根，所以根据原子守恒可知还有产物是硫酸和盐酸。16．铝是一种重要的金属，在生产、生活中具有许多重要的用图，如图是从铝土矿中制备铝的工艺流程：已知：①铝土矿的主要成分是Al2O3，此外还含有少量SiO2、Fe2O3等杂质；②溶液中的硅酸钠与偏铝酸钠反应，能生成硅铝酸盐沉淀，化学反应方程式为：2Na2SiO3+2NaAlO2+2H2O═Na2Al2Si2O8↓+4NaOH回答下列问题：（1）溶解铝土矿时，其成分与NaOH溶液发生反应的离子方程式：_____________．（2）滤渣A的主要成分为____________；硅酸盐沉淀写成氧化物的形式是_______________．（3）在工艺流程第三步中，选用二氧化碳作酸化剂而不使用盐酸的原因是____________