2025届高考化学一轮复习第三章金属及其化合物第8讲用途广泛的金属材料和开发利用金属矿物练习含解析新人教版

PAGEPAGE8第8讲用途广泛的金属材料和开发利用金属矿物A组基础必做题(40分)一、选择题(本题包括4小题，每题4分，共16分)1．(2024·湖北武汉模拟)某探讨小组通过试验探究Cu及其化合物的性质，下列操作正确且能达到目的的是(D)A．将铜丝插入浓硫酸中加热，反应后把水加入反应器中，视察硫酸铜溶液的颜色B．常温下将铜丝伸入盛满氯气的集气瓶中，视察CuCl2的生成C．将CuCl2溶液在蒸发皿中加热蒸干，得到无水CuCl2固体D．将表面有铜绿[Cu2(OH)2CO3]的铜器放入盐酸中浸泡，除去铜绿[解析]反应后，应将反应后液体倒入盛水的烧杯中，并不断搅拌，A错误；应将铜丝加热到红热后伸入盛满氯气的集气瓶中，B错误；CuCl2水解生成的HCl易挥发，加热蒸干CuCl2溶液得不到无水CuCl2固体，C错误；铜绿与盐酸反应后可以除去，D正确。2．(2024·吉林长春联考)从铝热法冶炼金属铬的废渣(含Al2O3和Cr2O3等)中回收铬和铝的工艺流程如图：下列说法错误的是(D)A．合理处理废渣有利于爱护环境和资源再利用B．滤渣2主要成分为Al(OH)3并可能含少量NaHCO3C．滤液3中含Na2SO4、(NH4)2SO4及Na2CO3等D．流程中发生氧化还原反应的步骤有①③④[解析]本题考查从铝热法冶炼金属铬的废渣中回收铬和铝的工艺流程分析。铬、铝是重要的金属资源，铬是重金属，会造成环境污染，合理处理废渣有利于爱护环境和资源再利用，A正确；依据③得到含CrOeq\o\al(2－,4)等的滤液和滤渣2，结合流程通入过量CO2，则发生反应AlOeq\o\al(－,2)＋CO2＋2H2O=Al(OH)3↓＋HCOeq\o\al(－,3)，NaHCO3溶解度较小，则滤渣2中主要成分是Al(OH)3和少量的NaHCO3，B正确；CrOeq\o\al(2－,4)中Cr显＋6价，Cr2O3中Cr显＋3价，过程④发生氧化还原反应，CrOeq\o\al(2－,4)作氧化剂，被还原成Cr3＋，S2Oeq\o\al(2－,3)被氧化成SOeq\o\al(2－,4)，用浓氨水沉铬时，Cr2(SO4)3与NH3·H2O反应生成Cr(OH)3，同时生成(NH4)2SO4，Cr(OH)3经热分解生成Cr2O3，依据B项分析，含CrOeq\o\al(2－,4)等的滤液中还含有NaHCO3，NaHCO3与氨水反应转化为Na2CO3，C正确；步骤①中Cr2O3转化为CrOeq\o\al(2－,4)，Cr的化合价由＋3价变为＋6价，存在化合价改变，属于氧化还原反应，步骤③没有元素化合价改变，步骤④存在元素化合价的改变，属于氧化还原反应，D错误。3．(2024·江西九江模拟)下列有关金属及其化合物的说法中，正确的个数为(A)①在人类对金属材料的运用过程中，性质活泼的金属单质最早被人们冶炼和运用②纯铁比生铁抗腐蚀性更强③单质铝在空气中比较耐腐蚀，所以铝是不活泼金属④向紫色石蕊试液中加入过量的Na2O2粉末，振荡，溶液变为蓝色并有气泡产生⑤青铜、不锈钢、硬铝都是合金⑥可通过焰色反应区分钾元素和钠元素⑦将FeCl3溶液滴入KI淀粉溶液中，溶液变蓝色⑧铝粉和氧化镁粉末混合，高温能发生铝热反应A．4 B．5C．6 D．7[解析]在人类对金属材料的运用过程中，性质不活泼的金属单质最早被人们冶炼和运用，①错误；铝是活泼金属，③错误；向紫色石蕊试液中加入过量的Na2O2粉末，振荡，溶液先变为蓝色后褪色，并有气泡产生，④错误；铝粉和氧化镁粉末混合，镁比铝活泼，不能发生铝热反应，⑧错误。4．(2024·经典习题选萃)磷酸亚铁锂(LiFePO4)电池是新能源汽车的动力电池之一。采纳湿法冶金工艺回收废旧磷酸亚铁锂电池正极片中的金属，其流程如下：下列叙述错误的是(D)A．合理处理废旧电池有利于爱护环境和资源再利用B．从“正极片”中可回收的金属元素有Al、Fe、LiC．“沉淀”反应的金属离子为Fe3＋D．上述流程中可用硫酸钠代替碳酸钠[解析]由于废旧电池中含有重金属离子等物质，所以合理处理废旧电池有利于爱护环境和资源再利用，A正确；依据流程可知，正极片中的金属元素主要有Al、Fe、Li三种，所以从“正极片”中可回收的金属元素有Al、Fe、Li，B正确；由于含磷酸亚铁锂滤渣被混酸溶解，而混酸具有强氧化性，所以溶解后铁元素以Fe3＋的形式存在，故“沉淀”反应的金属离子为Fe3＋，C正确；由于硫酸锂是可溶性盐，所以用硫酸钠代替碳酸钠无法沉淀锂离子，D错误。二、非选择题(本题包括2小题，共24分)5．(2024·江西南昌模拟)为了确定一批合金废料的成分并加以回收利用，某同学拟定了以下试验方案：(已知Si＋2NaOH＋H2O=Na2SiO3＋2H2↑)请回答下列问题：(1)从上述信息可确定该合金中肯定含有Fe和Cu(填化学式)。(2)“试剂a”是一种不引入杂质的绿色氧化剂，该氧化剂的化学式为H2O2；滤渣D与稀硫酸和试剂a总反应的化学方程式为Cu＋H2O2＋H2SO4=CuSO4＋2H2O。(3)若反应①产生的气体是H2，则验证滤液A只含NaAlO2不含Na2SiO3的方法是：取少量滤液A于试管中，逐滴滴加稀盐酸(或稀硫酸)至过量，先产生白色沉淀，然后沉淀完全溶解；假如滤液A只含NaAlO2而不含Na2SiO3，则反应①的离子方程式为2Al＋2OH－＋2H2O=2AlOeq\o\al(－,2)＋3H2↑。[解析](1)最终生成胆矾，肯定含有铜。(2)H2O2是绿色氧化剂；H2O2在酸性条件下，氧化铜的方程式为Cu＋H2O2＋H2SO4=CuSO4＋2H2O。(3)假如含有Na2SiO3，则Na2SiO3与酸反应生成H2SiO3沉淀，此沉淀不与过量的酸反应，所以最终白色沉淀不消逝。6．(2024·福建三明高三检测)铜是一种重要的金属元素，其单质、合金和化合物具有广泛的用途。黄铜色如黄金，成分为铜锌合金。某学校化学学习小组的同学在试验室中对黄铜与浓硫酸的反应进行了下面的探究。(1)写出Cu与浓硫酸反应生成SO2的化学方程式：Cu＋2H2SO4(浓)eq\o(=,\s\up7(△))CuSO4＋SO2↑＋2H2O。(2)黄铜与浓硫酸反应可选用下列装置中的乙、丁。(3)同学甲采纳下列装置验证产生的混合气体中含有H2。装置装置中的试剂装置作用试验现象ANaOH浓溶液ⅰ.除去SO2—B品红溶液ⅱ.检验SO2是否除尽—Cⅲ.浓硫酸干燥作用—DCuO—ⅳ.黑色固体变为红色E无水CuSO4—ⅴ.白色固体变为蓝色F碱石灰ⅵ.防止空气中的水蒸气对试验结果造成影响—ⅶ.黄铜与浓硫酸反应生成的混合气体中含有H2的缘由是随着反应的进行，浓硫酸变为稀硫酸，黄铜中的Zn与稀硫酸反应生成H2。[解析](1)在加热的条件下，Cu与浓硫酸发生氧化还原反应生成CuSO4、SO2、H2O。(2)浓硫酸与黄铜的反应中，浓硫酸为液体，试验室中用试管作反应器，加热液体时，一般试管口略向上倾斜，故可采纳装置乙；装置丁也可采纳。(3)因试验的目的是检验H2的存在，故须要除去混合气体中的SO2，故在装置A中盛NaOH浓溶液以除去SO2，用品红溶液检验SO2是否除尽；装置C中盛浓硫酸，除去H2中的水蒸气；装置D中干燥的H2与CuO在加热条件下反应生成Cu；无水硫酸铜可检验生成的水蒸气。B组实力提升题(60分)一、选择题(本题包括4小题，每题6分，共24分)1．(2024·江西九江调研)某同学利用下列试验探究金属铝与铜盐溶液的反应：下列说法正确的是(C)A．由试验1可以得出结论：金属铝的活泼性弱于金属铜B．试验2中生成红色物质的离子方程式为Al＋Cu2＋=Al3＋＋CuC．溶液中阴离子种类不同是导致试验1、2出现不同现象的缘由D．由上述试验可推知：用砂纸打磨后的铝片分别与H＋浓度均为0.2mol·L－1的盐酸和硫酸反应，后者更猛烈[解析]A项，金属铝的活泼性强于铜；B项，电荷不守恒，正确的离子方程式为：3Cu2＋＋2Al=3Cu＋2Al3＋；C项，对比试验1,2可知，产生不同现象的缘由是溶液中的阴离子不同；D项，由试验知，Cl－可以加快Al的反应，所以用砂纸打磨后的铝片与盐酸反应更猛烈，故正确选项为C。2．(2024·河北衡水高三联考)以铜银合金(含少量铁)废料为原料回收银和铜的工艺流程如下：下列说法正确的是(D)A．粗铜溶于过量稀硝酸，过滤、低温干燥得纯铜B．电解时用粗银作阴极，硝酸银溶液为电解质溶液C．用稀硫酸处理渣料时主要发生了氧化还原反应D．从滤液B中可以提取绿矾(FeSO4·7H2O)[解析]由流程可知，粗铜中含有少量铁，铁和铜都能溶于过量的稀硝酸中，过滤后低温干燥得不到纯铜，选项A错误；电解时，粗银作阳极，纯银作阴极，选项B错误；渣料的主要成分为氧化铜，还含有少量的氧化铁，两种金属氧化物均能与稀硫酸反应，元素化合价均没有发生改变，没有发生氧化还原反应，选项C错误；滤液B中的溶质是硫酸亚铁，采纳蒸发浓缩、降温结晶、过滤、洗涤、干燥等操作，可得到绿矾，选项D正确。3．(2024·山东六地市联考)下列物质的转化在给定条件下能实现的是(C)①Al2O3eq\o(→,\s\up7(NaOHaq),\s\do5(△))NaAlO2(aq)eq\o(→,\s\up7(CO2))Al(OH)3②Seq\o(→,\s\up7(O2/点燃))SO3eq\o(→,\s\up7(H2O))H2SO4③饱和NaCl(aq)eq\o(→,\s\up7(NH3，CO2))NaHCO3eq\o(→,\s\up7(△))Na2CO3④Fe2O3eq\o(→,\s\up7(HClaq))FeCl3(aq)eq\o(→,\s\up7(△))无水FeCl3⑤MgCl2(aq)eq\o(→,\s\up7(石灰乳))Mg(OH)2eq\o(→,\s\up7(煅烧))MgOA．①②③ B．②③④C．①③⑤ D．②④⑤[解析]本题以物质之间的转化为载体，综合考查了元素及其化合物的性质，体现了基础性、综合性的考查要求。①Al2O3为两性氧化物，与NaOH反应生成NaAlO2，向NaAlO2溶液中通入CO2，发生反应：AlOeq\o\al(－,2)＋CO2＋2H2O=Al(OH)3↓＋HCOeq\o\al(－,3)，故①能够实现；②S与O2反应生成SO2，不能干脆生成SO3，故②不能实现；③相同温度下NaHCO3溶解度小于Na2CO3，则NaCl＋NH3＋CO2＋H2O=NaHCO3↓＋NH4Cl，碳酸氢钠不稳定，受热易分解成Na2CO3，故③能够实现；④FeCl3属于强酸弱碱盐，Fe3＋可发生水解，加热FeCl3溶液得不到无水FeCl3，须要在氯化氢的氛围中加热才能得到无水FeCl3，故④不能实现；⑤Mg(OH)2比Ca(OH)2更难溶，MgCl2溶液中加入石灰乳，发生反应：MgCl2＋Ca(OH)2=Mg(OH)2＋CaCl2，Mg(OH)2受热分解成MgO，故⑤能够实现。综上所述，能够实现的是①③⑤，故选项C正确。[点拨]侯氏制碱法中为什么会生成NaHCO3沉淀？侯氏制碱法是依据离子反应发生的原理进行的，离子反应会向着离子浓度减小的方向进行(实质为勒夏特列原理)。制备纯碱(Na2CO3)时，利用NaHCO3在溶液中溶解度较小先制得NaHCO3，再利用碳酸氢钠的不稳定性分解得到纯碱。要制得碳酸氢钠就要有大量Na＋和HCOeq\o\al(－,3)，所以在饱和食盐水中通入氨气，形成饱和氨盐水，再向其中通入二氧化碳，在溶液中就有了大量的钠离子、铵根离子、氯离子和碳酸氢根离子，这其中NaHCO3溶解度最小，所以析出。4．(2024·河南郑州第一次质量预料)某学习小组在试验室中用废易拉罐(主要成分为Al，含有少量的Fe、Mg杂质)制备明矾[KAl(SO4)2·12H2O]的过程如图所示。eq\x(易拉罐)eq\o(→,\s\up7(试剂①),\s\do5(微热，过滤))eq\x(滤液A)eq\o(→,\s\up7(NH4HCO3溶液),\s\do5())eq\x(沉淀B)eq\o(→,\s\up7(稀H2SO4),\s\do5(K2SO4))eq\x(溶液C)→明矾下列说法正确的是(C)A．为尽量少引入杂质，试剂①应选用氨水B．滤液A中加入NH4HCO3溶液产生CO2C．沉淀B的成分为Al(OH)3D．将溶液C蒸干得到纯净的明矾[解析]本题以工艺流程的形式考查物质的制备，考查的核心素养是证据推理与模型认知。因Fe、Mg、Al均不与氨水反应，故试剂①不能为氨水，A项错误；滤液A的主要成分为AlOeq\o\al(－,2)，加入NH4HCO3溶液后，NHeq\o\al(＋,4)和HCOeq\o\al(－,3)均能与AlOeq\o\al(－,2)反应生成Al(OH)3：NHeq\o\al(＋,4)＋AlOeq\o\al(－,2)＋H2O=NH3↑＋Al(OH)3↓、HCOeq\o\al(－,3)＋AlOeq\o\al(－,2)＋H2O=Al(OH)3↓＋COeq\o\al(2－,3)，则滤液A中加入NH4HCO3溶液不能产生CO2，B项错误；沉淀B为Al(OH)3，C项正确；溶液C经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤即可分别出明矾，D项错误。二、非选择题(本题包括2小题，共36分)5．(2024·湖北荆州模拟)铜及其化合物在工农业生产领域有着重要的用途，氯化铜、氯化亚铜常常用作催化剂。其中CuCl广泛应用于化工和印染等行业。【查阅资料】(ⅰ)氯化铜：从水溶液中结晶时，在15℃以下得到四水物，在15～25.7℃得到三水物，在26～42℃得到二水物，在42℃以上得到一水物，在100℃得到无水物。(ⅱ)(1)试验室用如图所示的试验仪器及药品制备纯净、干燥的氯气并与铜反应(铁架台、铁夹略)制备氯化铜。①按气流方向连接各仪器接口的依次是a→d、e→h、i→f、g→b。②本套装置有两个仪器须要加热，加热的依次为先A后D。(2)印刷电路板是由高分子材料和铜箔复合而成，刻制印刷电路板时，要用FeCl3溶液作为“腐蚀液”，写出该反应的化学方程式：2FeCl3＋Cu=2FeCl2＋CuCl2。(3)现欲从(2)所得溶液获得纯净的CuCl2·2H2O，进行如下操作：①首先向溶液中加入H2O2溶液然后再加试剂X用于调整pH，过滤，除去杂质，X可选用下列试剂中的c(填序号)。a．NaOHb．NH3·H2Oc．CuOd．CuSO4②要获得纯净CuCl2·2H2O晶体的操作步骤：向①所得滤液中加少量盐酸，蒸发浓缩、冷却到26～42℃结晶、过滤、洗涤、干燥。(4)用CuCl2·2H2O为原料制备CuCl时，发觉其中含有少量的CuCl2或CuO杂质，若杂质是CuCl2，则产生的缘由是加热温度低(或加热时间不够)。(5)设计简洁的试验验证0.1mol·L－1的CuCl2溶液中的Cu2＋对H2O2的分解具有催化作用：取两支试管，加入等体积、等浓度的过氧化氢溶液，一支加入几滴0.1mol·L－1的CuCl2溶液，另一支加入几滴0.2mol·L－1的NaCl溶液，滴加氯化铜溶液的试管产生气泡的速率快(其他合理答案也可)。[解析](1)①用装置A制备Cl2，制得的Cl2中混有HCl、H2O(g)，所以将气体先通过盛饱和食盐水的装置C除去HCl，再通过盛浓硫酸的装置E干燥Cl2，用纯净、干燥的Cl2与Cu反应制备CuCl2；由于Cl2会污染大气，最终用盛放NaOH溶液的装置B汲取尾气；同时留意洗气时导气管应进步短出；按气流方向连接各仪器接口的依次是：a→d、e→h、i→f、g→b。②试验室用MnO2和浓盐酸加热制Cl2，Cu与Cl2加热反应制备CuCl2，则装置A和装置D须要加热；为了防止Cu与空气中的O2反应生成CuO，所以试验时必需先加热装置A产生Cl2，用生成的Cl2赶尽装置中的空气后再加热装置D。(2)Cu与FeCl3溶液反应生成CuCl2和FeCl2。(3)①向(2)所得溶液中加入H2O2溶液将Fe2＋氧化成Fe3＋，加入试剂X调整pH除去Fe3＋。a项，加入NaOH可调整pH除去Fe3＋，但引入新杂质Na＋；b项，加入NH3·H2O可调整pH除去Fe3＋，但引入新杂质NHeq\o\al(＋,4)；c项，加入CuO可调整pH除去Fe3＋，且不引入新杂质；d项，加入CuSO4不能除去Fe3＋。②依据题给资料(ⅰ)要获得CuCl2·2H2O需限制温度在26～42℃。(4)依据资料(ⅱ)，CuCl2·2H2O在HCl气流中加热到140℃失去结晶水生成CuCl2，接着加热到温度大于300℃时生成CuCl和Cl2，若发觉CuCl中