2023-2024届新高考一轮复习人教版 第三章 第3讲　金属材料　金属矿物的开发利用 作业

第3讲金属材料金属矿物的开发利用

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(40分钟)

题号

知识点

基础能力创新

金属材料1

金属矿物的开发利用38,9

铝、镁、铜及其化合物24,710

工艺流程中的热点金属5,611

基础过关

1.北宋沈括对生铁炼钢有这么一段评价：“世间锻铁所谓钢铁者,用柔

铁屈盘之,乃以生铁陷其间，泥封炼之,锻令相入,谓之‘团钢'，亦谓

之‘灌钢'。此乃伪钢耳……”下列说法正确的是(B)

A.生铁和钢都是关于铁的含碳合金,钢中碳的含量较高

B.通过炼制和锻打,可以调节生铁中元素的组成、元素的含量等来改

变铁的性能

C.高碳钢的韧性较好,低碳钢的硬度较大

D.不锈钢是一种常见的合金钢,它的合金元素主要是鸨(W)和硅(Si)

解析:生铁和钢都是铁的含碳合金,钢中碳的含量为0.03%〜2.0%,生

铁中碳的含量为2.0%〜4.3%,所以生铁的碳含量高于钢的碳含量，故

A错误;通过炼制和锻打,可以降低生铁中含碳量，除去生铁中有害元

素P、S,调整生铁中Si、Mn的含量,使其有韧性、可锻轧、可延压,

故B正确;根据含碳量的不同,碳素钢可分为高碳钢、中碳钢、低碳钢，

其中高碳钢硬度较大、韧性较差,低碳钢硬度较小、韧性较强,故C错

误；不锈钢是一种常见的合金钢,它的合金元素主要是铭（Cr）ʌ锲（Ni）,

常用来制造医疗器械、餐具等,故D错误。

2.（2021・湖北卷）“乌铜走银”是我国非物质文化遗产之一。该工艺

将部分氧化的银丝镶嵌于铜器表面，艺人用手边捂边揉搓铜器，铜表

面逐渐变黑,银丝变得银光闪闪。下列叙述错误的是（D）

A.铜的金属活动性大于银的

B.通过揉搓可提供电解质溶液

C.银丝可长时间保持光亮

D.用铝丝代替银丝,铜也会变黑

解析:根据金属活动性顺序表知,铜的金属活动性大于银的,A项正确；

通过揉搓,手上的汗水可提供电解质溶液,B项正确;银丝发生还原反

应,氧化银转化为单质银,单质银活动性较弱,可长时间保持光亮,C项

正确；铜的活动性比铝的弱，氧化铝不能被铜还原为单质铝，因此铜不

会变黑,D项错误。

3.金属材料在日常生活、生产中有着广泛的应用，下列关于金属及冶

炼方法中不正确的是（A）

A.工业上金属Mg、Al都是用电解熔融的氯化物制得的

B.金属铭的制取:CmO3+2Al匣通2Cr+Akθ3

C.用磁铁矿炼铁的反应中，1molFe3O∣被CO还原成Fe,转移8mol

电子

D.湿法炼铜与火法炼铜的反应中，铜元素都发生还原反应

解析:工业上用电解熔融氧化铝的方法冶炼金属铝,故A不正确;金属

铭是熔点高的金属，铝与氧化铭高温条件下发生铝热反应生成铝和氧

化铝，反应的化学方程式为Cr203+2All±2Cr+Al203,故B正确；FesO,与

CO在高温条件下反应生成Fe和CO2,1molFe3O∣被Co还原时转移8mol

电子,故C正确;湿法炼铜与火法炼铜的反应中，铜元素的化合价均降

低被还原，都发生还原反应，故D正确。

τ＞能力提升

4.(不定项)利用如图装置做铝热反应实验,下列说法不正确的是

(BD)

一镁带

卜■氯酸钾

寻二内置氧化铁和

铝粉的混合物

jl蒸发皿

A.该反应的化学方程式为2Al+Fe203≡=Al203+2Fe

B.该反应需要点燃,所以它是一个吸热反应

C.根据铝热反应的原理,可以冶炼某些金属

D.若反应中转移3mol电子,消耗氧化剂的物质的量是1mol

解析:铝是活泼金属，高温条件下可以置换出氧化铁中的铁,A项正确;

铝热反应是一个放热反应,B项不正确；高熔点且活泼性小于铝的金属

可以采用铝热反应冶炼,C项正确;铁元素的化合价从+3价降到0价,

因此1mol氧化铁在反应中得到6mol电子,若反应中转移3mol电

子,则消耗氧化剂(FezG)的物质的量为0∙5mol,D项不正确。

5.（不定项）（2022・湖南师大附中一模）用CUCl2-240制取无水CUCl2

的实验装置如图所示,下列说法错误的是（D）

A.通入HCl可以抑制CUCl2的水解

B.先滴入浓硫酸,再点燃C处酒精灯

C.硬质玻璃管内部右侧会出现白雾

D.装置d中上层为苯,下层为NaOH溶液

解析:氯化铜水解反应为CUCI2+2H2O-Cu（OH）2+2HC1,生成的HCl易挥

发,通入HCl可以抑制CUCl2的水解,A正确;CUCl2•2氏0加热失去结晶

水必须在HeI的气流中进行,所以先滴入浓硫酸产生HCI气体,使硬质

玻璃管中充满HCl气体后再点燃c处酒精灯,B正确;硬质玻璃管内部

右侧有生成的水蒸气和通入的HCl,由于HCl极易溶于水,会产生白

雾,C正确;HCI极易溶于水,为了防止倒吸,d中下层应为有机溶剂,可

以是四氯化碳,上层为氢氧化钠溶液,D错误。

6.（不定项）（2021•湖南适应性考试）以某冶金工业产生的废渣（含

Cr2O3、SiC∣2及少量的Al2O3）为原料,根据下列流程可制备（CoO?。

通人

5'触

-

煨

冷

过

√水

滤

浸

烧

却滤渣∏

⅜一

.：

NalCOj⅛'

CNazCrCh溶液

02III

Na2CO3溶液

KzCrzO7

下列说法正确的是(C)

A.煨烧时没有发生氧化还原反应

B.滤渣II中主要成分是Al(OH)3

C.可循环使用的物质是CO?和Na2CO3

D,由NazCrOi转化为LCnO,的过程中需加入KOH

解析：向废渣中加入碳酸钠和氧气并燃烧，发生的反应为4Na2C03+

2Cr203+302⅛4Na2Cr04+4C02>Na2C03+Si02±±Na2Si03+C02t、Na2CO3+

Al203±⅛2NaA102+C02t,水浸之后,溶液中含有Na2CrO4>Na2SiO3>NaAlO2.

Na2CO3,向溶液中通入二氧化碳,生成氢氧化铝沉淀和硅酸沉淀,过滤，

滤液中含有Na2CrO.,、Na2CO3,再向溶液中加硫酸，发生反应

2Na2CrO4+H2SO4-Na2Cr2O7+Na2SO4+H2O,再向溶液中加入KCl固体,就会

有K2Cr2O7晶体析出。由上述分析知,煨烧时有氧化还原反应发生,A错

误;水浸之后,溶液中含有电行0八Na2SiO3^NaAlO2、Na2CO3,向溶液中

通入二氧化碳，会生成氢氧化铝沉淀和硅酸沉淀,B错误；由上述分析

可知,COz和Na2CO3均可循环使用，C正确；由NazCrOi转化为K2Cr2O7的过

程中需加入硫酸,反应为ZNazCrCVHzSOd-Na2CnO7+Na2SO4+H2O,再向溶

液中加入KCl固体,就会有K2Cr2O7晶体析出，D错误。

7.（不定项）加热蒸干氯化镁溶液时因水解不完全会得到一种灰白色

沉淀一一碱式氯化镁,化学式可表示为MgX（OH）,Ch∙nH20,设计如图装

置验证其化学式。下列有关说法不正确的是（AC）

A.碱式氯化镁受热分解可以产生氧化镁、氯气和水

B.结束反应时,先停止加热,通一段时间岫后再关闭K

C.①②中依次盛装氢氧化钠溶液、浓硫酸

D.只需称取原样品质量、反应结束后硬质玻璃管中剩余固体质量以及

装置①增加的质量即可推出其化学式

解析:碱式氯化镁在硬质玻璃管中分解成氧化镁、HCI和水,氧化镁留

在硬质玻璃管中，硬质玻璃管中剩余的质量即为分解得到的MgO的质

量,水蒸气被①吸收,①增加的质量即为分解产生的水的质量,HCl被

②吸收,②中增加的质量即为分解产生的HCl的质量,干燥管中碱石

灰的作用是防止空气中的水蒸气和二氧化碳进入装置引起实验误差。

碱式氯化镁受热分解的产物为MgO.HCl、H2O,A不正确；反应后继续

通入M使产生的气体被充分吸收,提高实验的准确性,B正确;①中盛

装浓硫酸吸收水分,②中盛装氢氧化钠溶液吸收HCl,C不正确;通过

称量反应结束后硬质玻璃管中剩余固体质量可知生成MgO的质量,称

量装置①增加的质量可知H2O的质量,原样品总质量减去MgO和H2O的

质量即为HCl的质量,故可以求算碱式氯化镁的化学式,D正确。

8.（不定项）从海水的母液中提取金属镁的一种工艺流程如图所示：

下列说法不正确的是（D）

A.步骤①沉镁可加入石灰乳

B.设计步骤①②③的主要目的是富集镁元素

C.步骤④中镁在阴极生成

D.步骤③脱水时,在空气中加热MgCl2-6H20得到MgCl2

解析:步骤①中，将Mg?'转化为Mg（OH）2沉淀,需加入碱,为降低成本及

便于分离提纯,常加入石灰乳,A正确;母液中含有Mg2t,经过步骤①②

③后,仍得到含Mg2,的溶液，只是Mg?.的浓度增大,所以设计步骤①②

③的主要目的是富集镁元素,B正确;步骤④为电解熔融的氯化镁,Mg2+

得电子生成Mg,所以镁在阴极生成,C正确;MgCl2为挥发性酸的弱碱盐,

步骤③脱水时,应设法抑制Mg’水解反应的发生,所以应在HCl气流中

加热Mgel2・6上0,D不正确。

9.（不定项）以铝土矿为原料,提取氧化铝冶炼铝的工艺流程如图，已

知滤渣2主要成分是氢氧化铁、氢氧化镁,试剂B为氢氧化钠溶液。

下列说法错误的是（CD）

铝土矿

（囚2。3、Mg0、

Fe2O3^SiO2）试剂B试剂C

A.试剂A可以是稀硫酸或盐酸

B.加入试剂B除去Mg2∖Fe3+

C.滤渣1的主要成分是H2SiO3

D.试剂C为过量盐酸

解析：由流程可知加入试剂A的目的是将铝土矿中的金属氧化物溶解,

因此试剂A可以是稀硫酸或盐酸,滤渣1为二氧化硅,过滤后加入的试

剂B为NaoH溶液,可除去溶液中的Mg?+、Fe";滤渣2为氢氧化镁、氢

氧化铁等,滤液中含有NaAIO2,可通入二氧化碳气体,生成氢氧化铝沉

淀,经过滤、洗涤、灼烧得到氧化铝，电解熔融的氧化铝,得到铝。由

上述分析知,试剂A可以是稀硫酸或盐酸,A正确;加入酸后溶液中含

有Mg2∖Fe3+,过滤后加入的试剂B为NaOH溶液,可除去溶液中的Mg2∖

Fe>,B正确；由以上分析可知,滤渣1的主要成分是SiO2,试剂C应为

C02,C.D错误。

巨创新应川

10.铝镁合金是飞机制造、化工生产等行业的重要材料。研究性学习

小组的同学为测定某含镁5%〜8%的铝镁合金（不含其他元素）中铝的

质量分数,设计了下列两种不同实验方案进行探究。

方案一

［实验方案］将铝镁合金与足量NaOH溶液反应,测定剩余固体质量。

⑴实验前,先将铝镁合金在稀酸中浸泡片刻，其目的是o

⑵称取13.5g铝镁合金粉末样品，溶于体积为V、物质的量浓度为

5.0mol/L的NaOH溶液中，充分反应。则NaOH溶液的体积VN

mLo写出加入NaOH溶液发生反应的离子方程式:

⑶过滤、洗涤、干燥、称量固体。该步骤中若未洗涤固体,测得铝的

质量分数将（填“偏高”“偏低”或“无影响”）。

方案二

［实验方案］将铝镁合金与足量氢氧化钠溶液反应,测定生成气体的

体积,实验装置如图所示。

［实验步骤］组装仪器,检查气密性,将药品和水装入各仪器中，连接

好装置后，需进行的操作还有①记录量气管液面位置;②待锥形瓶中

不再有气体产生并恢复至室温后,记录量气管的液面位置;③打开分

液漏斗活塞向锥形瓶中滴加足量试剂。

⑷装置中导管a的作用是o

⑸上述操作的顺序是（填序号）；实验结束记录量气管的液

面位置时，除视线平视外,还应O

（6）若实验用铝镁合金的质量为ag,测得氢气体积为VL（已换算为标

准状况），则铝的质量分数为o

⑺实验过程中,若未恢复至室温就读取气体体积,则计算出铝的质量

分数将（填“偏大”“偏小”或“不受影响”）。

解析：（1）铝镁合金表面有金属氧化物,会影响反应进行,故实验前,先

将铝镁合金在稀酸中浸泡片刻，其目的是除去铝镁合金表面的氧化膜。

（2）合金中的铝可以和氢氧化钠反应，故氢氧化钠应该可以使铝完全

反应，含镁为5%时-，金属铝的含量最高，13.5g合金中铝的质量为

13.5g×（1-5%）=12.825g,则

2A1+2NaOH+2H2O-2NaA102+3H2↑

54g2mol

12.825gVXIO3L∕mL×5.0mol/L

-54-g-=-----∕m°1-----,贝!JV=95mL,故V（NaOH溶液）295mL;

12.825gVxlO3L∕mL×5.0mol/L

合金中的铝和氢氧化钠反应生成偏铝酸钠和氢气,反应的离子方程式

为2A1+2OH+2H2O—.2A1O2÷3H2to

⑶镁上会附着偏铝酸钠等物质，若未洗涤,会导致测定的镁的质量偏

大,镁的质量分数偏高,铝的质量分数偏低。

⑷导管a将锥形瓶和分液漏斗里液面上方的气体连接在一起，故装

置中导管a的作用是使分液漏斗内气体压强与锥形瓶内气体压强相

等，打开分液漏斗活塞时氢氧化钠溶液能顺利滴下；滴入锥形瓶的氢

氧化钠溶液的体积等于进入分液漏斗的气体体积,从而消除由于加入

氢氧化钠溶液引起的氢气体积误差。

⑸组装仪器,检查气密性,将药品和水装入各仪器中，连接好装置后，

需进行的操作为①记录量气管液面位置;③打开分液漏斗活塞向锥形

瓶中滴加足量试剂;②待锥形瓶中不再有气体产生并恢复至室温后，

记录量气管的液面位置。实验结束记录量气管的液面位置时.，除视线

平视外,还应注意压强与外界大气压相等以免引起误差,则应使量气

管左右液面相平。

⑹若实验用铝镁合金的质量为ag,测得氢气体积为VL(已换算为标

准状况)，根据

2Al+2NaOH+2⅛O==2NaA102+3H2t

54g3mol

m----V-L---

22.4L∕mol

54-

则g,铝的质量分数为五五走义100%=空义100%。

22.4×3αg56α

⑺实验过程中，若未恢复至室温就读取气体体积,则测得的气体体积

偏大,计算出铝的质量分数将偏大。

答案：(1)除去铝镁合金表面的氧化膜

(2)952A1+2OH+2H20-2A102÷3H2t

⑶偏低

⑷使分液漏斗内气体压强与锥形瓶内气体压强相等,打开分液漏斗

活塞时氢氧化钠溶液能顺利滴下;滴入锥形瓶的氢氧化钠溶液的体积

等于进入分液漏斗的气体体积,从而消除由于加入氢氧化钠溶液引起

的氢气体积误差

(5)①③②让量气管左右两端的液面相平

(6)在1。。%

(7)偏大

11.(2022•四川内江模拟)金属钛(Ti)因硬度大、熔点高、密度小、

抗腐蚀性强而被广泛用作高新科技材料,被誉为“太空金属”。工业

上用某金属氧化物的混合物(主要成分有Tio2、FeO、Fe2O3>Al203>CUo)

来制备钛、铁红等的工艺流程如图:

.______,硫酸N⅞落逑邺网氯气'焦炭年而谑郸i

^^^⅛C⅛E∣^_高温

回答下列问题。

(1)为加快“水溶”速率,可采取的措施为(写出一种即可)O

(2)“滤液E”中除含有过量的硫酸和硫酸铝外,还含有o

(3)已知二氧化钛能与熔融的氢氧化钠反应生成Na2TiO3,在酸性条件

下Tior主要以Tio2+的形式存在,TiO加水解生成LTiOK沉淀)的离子

方程式为____________________________________________

“滤液A”到“滤液E”需加热的原因是

⑷为了便于分离铁和铜,通常要将Fe"氧化成Fe2使用的氧化剂合

理的是,调节pH的目的是o

⑸用“滤液D”制胆矶的步骤为蒸发浓缩、、过滤、冰

水洗涤、自然风干。

(6)取500mL“滤液E”，经过一系列变化后，电解得到5.4gAl,

不考虑变化过程中铝的损耗,则“滤液E”中Ak(SO)的物质的量浓

度为mol∕L0

解析:用某金属氧化物的混合物(主要成分有Tio2、FeO.Fe2O3ʌAl2O3.

CUo)来制备钛、铁红等,经过研磨后,加入NaOH碱熔,TiO2、AkOs转化

为NaTiO3、NaAlO2,FeO.Fe2O3^CUo不反应,加水溶解,过滤,得到滤液

A,