2025版高考化学一轮总复习真题演练第3章金属及其化合物第10讲金属材料与金属的冶炼

第10讲金属材料与金属的冶炼命题分析高考对本部分内容的考查以金属及其化合物的性质、合金的性质、金属的冶炼和提纯在日常生活、生产中的应用为主，高考题型有选择题、试验题、化学工艺流程题等。选择题重点考查化学方程式、离子方程式、离子共存、物质鉴别、物质制取等，非选择题中常借助工艺流程的形式，以除杂或提纯等相关问题为主线综合考查金属元素化合物的性质。尤其是以金属及其化合物化工生产为背景的工艺流程题和综合试验题是考查的热点。真题演练1．(2024·湖北卷，3,3分)武当山金殿是铜铸鎏金大殿。传统鎏金工艺是将金溶于汞中制成“金汞漆”，涂在器物表面，然后加火除汞，使金附着在器物表面。下列说法错误的是(B)A．鎏金工艺利用了汞的挥发性B．鎏金工艺中金发生了化学反应C．鎏金工艺的原理可用于金的富集D．用电化学方法也可实现铜上覆金[解析]“加火除汞”，说明汞易挥发，A正确；金溶于液态汞中，以及汞受热挥发均属于物理变更，B不正确；利用鎏金工艺的原理可实现金的富集，C正确；利用电解原理可实现铜上覆金，D正确。2．(2024·北京卷，18,13分)以银锰精矿(主要含Ag2S、MnS、FeS2)和氧化锰矿(主要含MnO2)为原料联合提取银和锰的一种流程示意图如下。已知：酸性条件下，MnO2的氧化性强于Fe3＋。(1)“浸锰”过程是在H2SO4溶液中使矿石中的锰元素浸出，同时去除FeS2，有利于后续银的浸出；矿石中的银以Ag2S的形式残留于浸锰渣中。①“浸锰”过程中，发生反应MnS＋2H＋=Mn2＋＋H2S↑，则可推断：Ksp(MnS)>Ksp(Ag2S)(填“>”或“<”)。②在H2SO4溶液中，银锰精矿中的FeS2和氧化锰矿中的MnO2发生反应，则浸锰液中主要的金属阳离子有Fe3＋、Mn2＋。(2)“浸银”时，运用过量FeCl3、HCl和CaCl2的混合液作为浸出剂，将Ag2S中的银以[AgCl2]－形式浸出。①将“浸银”反应的离子方程式补充完整：eq\x(2)Fe3＋＋Ag2S＋eq\x(4)Cl－eq\x(2)Fe2＋＋2[AgCl2]－＋S②结合平衡移动原理，说明浸出剂中Cl－、H＋的作用：H＋的作用是防止氧化剂Fe3＋水解，Cl－的作用是与Ag＋生成协作物[AgCl2]－，促使平衡正向移动。(3)“沉银”过程中须要过量的铁粉作为还原剂。①该步反应的离子方程式有2Fe3＋＋Fe=3Fe2＋、2H＋＋Fe=Fe2＋＋H2↑、2[AgCl2]－＋Fe2Ag＋4Cl－＋Fe2＋。②确定温度下，Ag的沉淀率随反应时间的变更如图所示。说明t分钟后Ag的沉淀率慢慢减小的缘由：若反应时间过长，溶液中c(Fe2＋)上升，导致平衡2[AgCl2]－＋Fe2Ag＋4Cl－＋Fe2＋逆向移动，Ag溶解。(4)结合“浸锰”过程，从两种矿石中各物质利用的角度，分析联合提取银和锰的优势：在“浸锰”过程中，氧化锰矿中的MnO2作氧化剂、银锰精矿中的FeS2作还原剂，不须要额外加入氧化剂与还原剂即可联合提取。[解析](1)①反应MnS＋2H＋=Mn2＋＋H2S↑的平衡常数K1＝eq\f(cH2S·cMn2＋,c2H＋)＝eq\f(cH2S·cMn2＋·cS2－,c2H＋·cS2－)＝eq\f(KspMnS,Ka1H2S·Ka2H2S)，同理反应Ag2S＋2H＋=2Ag＋＋H2S↑的平衡常数K2＝eq\f(KspAg2S,Ka1H2S·Ka2H2S)，MnS可溶于硫酸而Ag2S不溶于硫酸，由此可得K1>K2，则Ksp(MnS)>Ksp(Ag2S)。②依据反应MnS＋2H＋=Mn2＋＋H2S↑，以及FeS2与MnO2发生反应2FeS2＋3MnO2＋12H＋=2Fe3＋＋4S＋3Mn2＋＋6H2O可以推断浸锰液中主要的金属阳离子为Fe3＋、Mn2＋。(2)①依据氧化还原反应中的原子守恒与得失电子守恒可得“浸银”反应的离子方程式为2Fe3＋＋Ag2S＋4Cl－=2Fe2＋＋2[AgCl2]－＋S。(3)①由于“浸银”反应中加入了过量的FeCl3、HCl和CaCl2，因此浸银液中有Fe3＋、H＋能与过量Fe发生反应，除此之外，依据“沉银”反应中生成粗银粉可推知[AgCl2]－可与Fe反应生成Ag，据此写出对应的离子方程式。②由于t分钟后Ag的沉淀率慢慢减小，意味着Ag重新溶解，而“沉银”过程中发生①中的三个反应，导致c(Fe2＋)上升，促使平衡2[AgCl2]－＋Fe2Ag＋4Cl－＋Fe2＋逆向移动，Ag溶解。(4)在“浸锰”过程中，氧化锰矿中的MnO2作氧化剂、银锰精矿中的FeS2作还原剂，可节约药品，假如不进行联合提取，则需额外加入氧化剂、还原剂进行反应。3．(2024·湖北卷，16,13分)SiCl4是生产多晶硅的副产物。利用SiCl4对废弃的锂电池正极材料LiCoO2进行氯化处理以回收Li、Co等金属，工艺路途如下：回答下列问题：(1)Co位于元素周期表第四周期，第Ⅷ族。(2)烧渣是LiCl、CoCl2和SiO2的混合物，“500℃焙烧”后剩余的SiCl4应先除去，否则水浸时会产生大量烟雾，用化学方程式表示其缘由SiCl4＋3H2O=H2SiO3↓＋4HCl↑(或SiCl4＋4H2O=H4SiO4↓＋4HCl↑)。(3)鉴别洗净的“滤饼3”和固体Na2CO3常用方法的名称是焰色试验。(4)已知Ksp[Co(OH)2]＝5.9×10－15，若“沉钴过滤”的pH限制为10.0，则溶液中Co2＋浓度为5.9×10－7mol·L－1。“850℃煅烧”时的化学方程式为6Co(OH)2＋O2eq\o(=,\s\up9(850℃))2Co3O4＋6H2O。(5)导致SiCl4比CCl4易水解的因素有abd(填标号)。a．Si—Cl键极性更大 b.Si的原子半径更大c．Si—Cl键键能更大 d.Si有更多的价层轨道[解析](1)Fe、Co、Ni均属于第四周期第Ⅷ族元素。(2)SiCl4遇水水解，化学方程式为SiCl4＋3H2O=H2SiO3↓＋4HCl↑或SiCl4＋4H2O=H4SiO4↓＋4HCl↑。(3)滤饼3的主要成分为Li2CO3，洗涤干净后，表面无附着的Na2CO3，则可通过焰色试验区分Li2CO3和Na2CO3固体。(4)常温下，pH＝10.0，则c(OH－)＝10－4mol·L－1，代入Ksp[Co(OH)2]＝5.9×10－15＝c(Co2＋)·c2(OH－)，得c(Co2＋)＝5.9×10－7mol·L－1。滤饼2主要成分为Co(OH)2，Co(OH)2在空气中煅烧产生Co3O4，说明Co元素部分被O2氧化，利用得失电子守恒，可得：6Co(OH)2＋O2→2Co3O4，再结合原子守恒得到该过程的化学方程式为6Co(OH)2＋O2eq\o(=,\s\up9(850℃))2Co3O4＋6H2O。(5)电负性C>Si，则Si—Cl极性比C—Cl大，极性大易发生水解(取代)反应，a项正确：Si的原子半径大，Si—Cl易断裂，b项正确、c项错误；Si位于第三周期，含有3d轨道，形成化学键的“机会”更多，d项正确。本讲要点速记：1．合金的两个特点：熔点较低，硬度较大。2．金属的制法(1)电解法(K、Ca、Na、Mg、Al等活泼金属)。(2)热还原法(Zn、Fe、Sn、Pb、Cu等较活泼金属)。(3)热分解法(Hg、Ag等不活泼金属)。3．必记五反应(1)工业上冶炼Mg：MgCl2(熔融)eq\o(=,\s\up9(电解))Mg＋Cl2↑(2)工业上冶炼Al：2Al2O3(熔融)eq\o(=,\s\up9(电解),\s\do8(冰晶石))4Al＋3O2↑(3)工业上冶炼Fe：3CO＋Fe2O3eq\o(=,\s\up9(高温))2Fe＋3CO2(4)铝热反应：Fe2O3＋2Aleq\o(=,\s\up9(高温))Al2O3＋2Fe(5)铜绿的生成：2Cu＋O2＋CO2＋H2O=Cu2(OH)2CO34．必记的与铝有关的两个化学方程式(1)2Al＋2NaOH＋2H2O=2NaAlO2＋3H2↑(2)Al2O3＋2NaOH=2NaAlO2＋H2O5．镁的两种重要化合物氧化镁碱性氧化物MgO＋2H＋=Mg2＋＋H2O氢氧化镁中强碱Mg(OH)2＋2H＋=Mg2＋＋2H2O难溶于水Mg2＋＋2OH－=Mg(OH)2↓溶解度小于碳酸镁MgCO3＋H2Oeq\o(=,\s\up9(△))Mg(OH)2＋CO2↑6.镁及其化合物的难点释疑(1)Mg在空气中燃烧得到的固体物质主要为MgO和少量Mg3N2及C的混合物。(2)Mg(OH)2犯难溶于水的白色沉淀，故常用NaOH溶液检验Mg2＋的存在。(