第8讲金属与矿物-全国初中化学竞赛试题及答案(原卷版)

第8讲金属与矿物-全国初中化学竞赛试题及答案(原卷版)第8讲金属与矿物——全国初中化学竞赛试题及答案（原卷版）1.（单选）下列关于金属铝的说法正确的是A.铝在空气中剧烈燃烧生成Al₂O₃和AlN的混合物B.铝热反应中铝作氧化剂，把金属氧化物还原C.铝制容器可长期盛放浓硝酸，因表面形成致密氧化膜D.工业上电解AlCl₃水溶液制取单质铝答案：C解析：A项错误，铝在空气中燃烧主要生成Al₂O₃，AlN需高温氮气条件；B项错误，铝热反应中铝作还原剂；D项错误，工业上电解的是熔融Al₂O₃而非AlCl₃溶液。2.（单选）下列矿石的主要成分与化学式对应正确的是A.赤铁矿Fe₃O₄B.黄铜矿CuFeS₂C.方铅矿PbCO₃D.铝土矿Al(OH)₃答案：B解析：赤铁矿为Fe₂O₃，方铅矿为PbS，铝土矿为Al₂O₃·nH₂O（水合氧化铝），只有黄铜矿CuFeS₂正确。3.（单选）将铁钉置于潮湿空气中，最先生成的产物是A.Fe₂O₃·nH₂OB.Fe₃O₄C.FeOD.Fe(OH)₃答案：A解析：铁在潮湿空气中发生吸氧腐蚀，最先生成疏松的Fe₂O₃·nH₂O（铁锈）。4.（单选）下列金属中，不能通过热分解其常见氧化物得到单质的是A.汞B.银C.铜D.铝答案：D解析：Al₂O₃热稳定性极高，需电解法；HgO、Ag₂O、CuO均可受热分解得金属。5.（单选）工业上以菱镁矿（MgCO₃）制取金属镁，下列流程合理的是A.煅烧→溶于盐酸→电解溶液B.煅烧→与碳共热还原→冷凝镁蒸气C.煅烧→溶于海水→石灰乳沉淀→焙烧→电解熔融MgCl₂D.直接电解熔融MgCO₃答案：C解析：A项电解溶液无法得金属镁；B项碳热还原需2000℃以上，能耗高且镁蒸气难收集；D项MgCO₃熔融前已分解；C项为皮江法改进路线，经济可行。6.（单选）下列实验现象与结论匹配正确的是A.将锌片投入CuSO₄溶液，锌片表面出现红色固体，说明金属性Zn＞CuB.将铜丝在氯气中燃烧生成棕黄色烟，说明铜显+3价C.将铁粉投入ZnSO₄溶液，铁粉表面出现银白色固体，说明Fe比Zn活泼D.将铝箔在酒精灯上加热，铝箔熔化滴落，说明铝熔点低答案：A解析：B项产物为CuCl₂，铜+2价；C项无反应，Fe不如Zn活泼；D项氧化膜包裹，熔融铝不滴落。7.（单选）下列离子方程式书写正确的是A.铝与NaOH溶液反应：2Al+2OH⁻+6H₂O→2[Al(OH)₄]⁻+3H₂↑B.铁与稀硝酸反应：Fe+2H⁺→Fe²⁺+H₂↑C.铜与浓硫酸共热：Cu+4H⁺+SO₄²⁻→Cu²⁺+SO₂↑+2H₂OD.镁与醋酸反应：Mg+2H⁺→Mg²⁺+H₂↑答案：A解析：B项稀硝酸产生NO；C项浓硫酸应写分子式，产物水应写H₂O；D项醋酸为弱酸，应写CH₃COOH。8.（单选）下列关于金属晶体叙述正确的是A.金属键具有方向性和饱和性B.金属导电是因自由电子定向移动C.金属延展性与原子核对价电子吸引力强有关D.金属熔点高低仅取决于相对原子质量答案：B解析：金属键无方向性、无饱和性；延展性与滑移面有关；熔点受晶格能、价电子数等多因素影响。9.（单选）某矿物含Cu₂S，经测定含铜量为64%，则该矿物纯度为（Cu64）A.100%B.80%C.75%D.50%答案：B解析：Cu₂S中Cu质量分数=2×64/(2×64+32)=80%，样品测得64%，故纯度=64%/80%=80%。10.（单选）下列金属冶炼方法中，属于“湿法冶金”的是A.铝土矿→拜耳法→电解B.闪锌矿→焙烧→鼓风炉还原C.辉铜矿→堆浸→电积D.钛铁矿→氯化→镁热还原答案：C解析：堆浸—萃取—电积为典型湿法炼铜。11.（单选）下列关于不锈钢说法错误的是A.铬含量≥12%B.在表面形成Cr₂O₃保护膜C.绝对不被酸腐蚀D.镍加入可提高耐碱性答案：C解析：不锈钢耐蚀非绝对，王水、浓热盐酸仍可腐蚀。12.（单选）将Fe₂O₃与CO在高温下反应，若生成0.2molFe，则转移电子数为A.0.2NAB.0.3NAC.0.4NAD.0.6NA答案：D解析：Fe₂O₃→Fe，铁由+3→0，每生成1molFe转移3mole⁻，0.2molFe转移0.6mole⁻。13.（单选）下列关于金属腐蚀与防护叙述正确的是A.镀锌铁破损后，锌作阴极继续保护铁B.外加电流法将被保护金属接电源正极C.牺牲阳极法适用于地下钢管D.将钢铁与铜铆钉连接可减缓腐蚀答案：C解析：A项锌作阳极；B项应接负极；D项形成原电池加速钢铁腐蚀。14.（单选）下列实验能达到目的的是A.用NaOH溶液除去Fe₂O₃中混有的Al₂O₃B.用稀硫酸除去CuO中混有的CuC.用氨水除去MgO中混有的SiO₂D.用盐酸除去Zn中混有的Ag答案：A解析：Al₂O₃溶于NaOH，Fe₂O₃不溶；B项CuO溶于酸；C项二者均不溶；D项Zn溶于酸。15.（单选）某合金含Al、Cu、Mg，欲依次分离，下列试剂顺序合理的是A.NaOH→稀HCl→氨水B.稀HCl→NaOH→氨水C.稀HCl→NaOH→CO₂D.NaOH→氨水→稀HCl答案：C解析：先盐酸溶Mg、Al，剩Cu；滤液加NaOH沉淀Mg(OH)₂，Al³⁺→AlO₂⁻；通CO₂使AlO₂⁻→Al(OH)₃沉淀，Mg(OH)₂不溶。16.（单选）下列关于钛冶炼说法正确的是A.直接电解TiO₂得金属钛B.镁热还原需在氩气保护下进行C.产物中钛含碳高，需酸洗D.钛在高温下不与N₂反应答案：B解析：TiO₂不导电；镁热法需隔绝空气防Ti被氧化；钛高温与N₂生成TiN。17.（单选）下列关于金属活动顺序应用错误的是A.用Fe制容器运输浓硫酸B.用Zn块保护船体C.用Al粉还原MnO₂制MnD.用Cu制阀门输送干燥HCl答案：A解析：Fe在浓硫酸中钝化，但运输过程若含水易引发事故，规范禁用铁制槽车。18.（单选）下列关于金属键与性质关系叙述正确的是A.金属颜色取决于自由电子浓度B.金属硬度随原子半径增大而增大C.金属熔点与价电子数成正比D.金属导电率随温度升高而下降答案：D解析：自由电子热运动加剧，碰撞增多，电阻增大。19.（单选）将10g铁铝合金溶于足量盐酸，生成0.25molH₂，合金中铝的质量分数为（Fe56，Al27）A.27%B.36%C.54%D.64%答案：B解析：设Fexmol，Alymol，列方程：56x+27y=10；x+1.5y=0.25，解得y=0.1mol，m(Al)=2.7g，质量分数27%。20.（单选）下列关于稀土金属说法错误的是A.化学性质活泼，需隔绝空气保存B.镧系元素原子半径随原子序数增大而减小C.铈在空气中加热生成Ce₂O₃D.稀土永磁材料主要含NdFeB答案：C解析：铈生成CeO₂。21.（填空）工业上电解精炼铜时，阳极泥主要成分除Au、Ag外，还含有________（填元素符号）。答案：Pt、Se、Te解析：阳极泥为不溶贵金属及少量半导体元素。22.（填空）写出铝热法焊接钢轨的化学方程式：________。答案：2Al+Fe₂O₃→2Fe+Al₂O₃（高温）23.（填空）镁在CO₂中燃烧生成两种固体产物，其化学式为________和________。答案：MgO、C解析：2Mg+CO₂→2MgO+C。24.（填空）黄铜矿焙烧生成Cu₂S与FeO，反应中氧化剂与还原剂物质的量之比为________。答案：1:2解析：2CuFeS₂+3O₂→Cu₂S+2FeO+3SO₂，O₂为氧化剂，CuFeS₂中S⁻²为还原剂，每2molCuFeS₂提供8mole⁻，需2molO₂得8mole⁻，故氧化剂:还原剂=2:2=1:1（按CuFeS₂整体计）。若仅看S⁻²→S⁺⁴，则1molO₂对应4mole⁻，需2molCuFeS₂提供8mole⁻，比例1:2。25.（填空）以赤铁矿为原料，高炉炼铁中焦炭的作用为________和________。答案：提供热量、生成CO作还原剂26.（填空）金属钪（Sc）与热水反应生成________和________。答案：Sc(OH)₃、H₂解析：2Sc+6H₂O→2Sc(OH)₃+3H₂↑。27.（填空）钛白粉（TiO₂）与氯气、焦炭高温反应生成________气体，该气体经________（填操作）可得纯TiCl₄。答案：TiCl₄、分馏28.（填空）将Fe₃O₄溶于稀硫酸，溶液中阳离子主要为________和________。答案：Fe²⁺、Fe³⁺解析：Fe₃O₄可看作FeO·Fe₂O₃。29.（填空）工业上制取金属钾采用________（填人名）法，其原理是利用________（填物理性质）差异。答案：钠还原、钾沸点低于钠30.（填空）铝土矿溶出液中加入晶种分解的化学式为________。答案：Na[Al(OH)₄]→Al(OH)₃↓+NaOH31.（实验题）某矿物X含Fe、Cu、S，经如下实验：步骤1：取1.00g样品在空气中灼烧，得0.80g固体A和刺激性气体B。步骤2：将A溶于稀硫酸，得蓝色溶液C与少量红色固体D。步骤3：向C中加入足量NaOH，生成白色沉淀E，E在空气中逐渐变灰绿最终变红褐F。步骤4：过滤，灼烧F得0.64g固体G。已知：相对原子质量Fe56，Cu64，S32。（1）气体B的化学式________；（2）固体D的化学式________；（3）沉淀E的化学式________；（4）固体G的化学式________；（5）通过计算确定X的化学式（要求列式）。答案：（1）SO₂（2）Cu（3）Fe(OH)₂（4）Fe₂O₃（5）计算：G为Fe₂O₃，0.64g→n(Fe₂O₃)=0.64/160=0.004mol→n(Fe)=0.008mol→m(Fe)=0.448g。蓝色溶液C含Cu²⁺，D为未溶Cu，设Cu总量xg，则CuO质量=x/64×80=1.25xg。固体A为CuO+Fe₂O₃，则1.25x+0.64–0.448×(160/112)=0.80，解得x=0.384g→n(Cu)=0.006mol。原样品中S质量=1.00–0.448–0.384=0.168g→n(S)=0.00525mol。n(Fe):n(Cu):n(S)=0.008:0.006:0.00525≈16:12:10.5≈32:24:21，取整得Fe₃₂Cu₂₄S₂₁，最简式CuFeS₂，实际为CuFeS₂与FeS₂混合物，按实验误差可写CuFeS₂。32.（实验题）设计实验验证“铝在空气中燃烧生成Al₂O₃并伴随少量AlN”。提供试剂：铝粉、氧气、氮气、浓NaOH、酚酞、红色石蕊试纸、蒸馏水。（1）画出燃烧装置简图（文字描述）：________；（2）燃烧后固体加入浓NaOH，加热，观察到________，说明含AlN；（3）写出AlN与NaOH反应的离子方程式：________；（4）如何定量测定AlN质量分数？________（简述步骤）。答案：（1）将铝粉平铺于瓷舟，置于石英管中，管两端通入O₂/N₂混合气（体积比4:1），管式炉加热至800℃。（2）用湿润红色石蕊试纸置于管口，试纸变蓝，说明放出NH₃。（3）AlN+OH⁻+H₂O→[Al(OH)₄]⁻+NH₃↑（4）称取燃烧产物mg，加过量NaOH，加热蒸馏出NH₃，用标准H₂SO₄吸收，再用NaOH回滴，计算NH₃量→n(AlN)=n(NH₃)，得质量分数。33.（计算题）某钛铁矿含FeTiO₃80%，杂质为SiO₂。采用“硫酸法”生产钛白粉，已知：①FeTiO₃+2H₂SO₄→FeSO₄+TiOSO₄+2H₂O②TiOSO₄水解：TiOSO₄+2H₂O→H₂TiO₃↓+H₂SO₄③H₂TiO₃焙烧：H₂TiO₃→TiO₂+H₂O若处理1t矿，硫酸耗量按理论量110%加入，求：（1）需98%浓硫酸质量________kg；（2）若水解率96%，可得TiO₂质量________kg；（3）副产FeSO₄·7H₂O质量________kg。答案：（1）n(FeTiO₃)=1000×0.8/152=5.263mol→需H₂SO₄2×5.263×1.1=11.58mol→m(H₂SO₄)=1135g→需98%酸1135/0.98=1158kg。（2）n(TiO₂)=5.263×0.96=5.053mol→m=5.053×80=404kg。（3）n(FeSO₄)=5.263mol→m(FeSO₄·7H₂O)=5.263×278=1463kg。34.（计算题）用铝热法从Cr₂O₃制取金属铬，欲得100kgCr，需铝粉至少________kg，同时生成炉渣________kg。答案：2Al+Cr₂O₃→2Cr+Al₂O₃n(Cr)=100000/52=1923mol→需Al1923mol→m(Al)=1923×27=51.9kg。生成Al₂O₃961.5mol→m=961.5×102=98.1kg。35.（计算题）某含Cu₂S60%的铜矿，采用“低温焙烧—电炉还原”工艺，总回收率92%，求生产1t电解铜需原矿________t。答案：Cu₂S中Cu质量分数=128/160=80%，原矿含Cu60%×80%=48%，设需矿xt，则x×0.48×0.92=1→x=2.26t。36.（综合推断）某黑色金属氧化物A，溶于盐酸得绿色溶液B，B通Cl₂后变黄色C，C加入KSCN显血红色。A与Al粉混合点燃，剧烈反应生成白色固体D与金属E。（1）A的化学式________；（2）B→C离子方程式________；（3）A→D、E的化学方程式________；（4）若A为Fe₃O₄，生成E的质量为8.4g，则消耗铝粉________g。答案：（1）Fe₃O₄（2）2Fe²⁺+Cl₂→2Fe³⁺+2Cl⁻（3）8Al+3Fe₃O₄→4Al₂O₃+9Fe（4）n(Fe)=8.4/56=0.15mol→按方程耗Al0.15×8/9=0.133mol→m=3.6g。37.（综合推断）某银白色金属M，其氧化物MO两性，溶于NaOH生成Na₂MO₂，其盐MSO₄与NaHCO₃溶液生成白色沉淀，沉淀加热得MO。（1）M的元素符号________；（2）MO与NaOH溶液反应的离子方程式________；（3）MSO₄与NaHCO₃反应生成沉淀的离子方程式________；（4）工业上M的冶炼方法________（填方法名称）。答案：（1）Zn（2）ZnO+2OH⁻→[Zn(OH)₄]²⁻（3）Zn²⁺+2HCO₃⁻→ZnCO₃↓+CO₂↑+H₂O（4）湿法电解硫酸锌溶液。38.（综合推断）某红色矿物P，含Cu、Fe、S，经分析Cu:Fe:S=5:4:9，焙烧后得固体Q与气体R，Q溶于稀硫酸得蓝色溶液与残渣S，S为Fe₂O₃，质量为0.80g。（1）P的最简式________；（2）气体R通入Ba(NO₃)₂溶液生成________沉淀；（3）若原样品1.00g，求Cu的质量分数________%。答案：（1）Cu₅Fe₄S₉（2）BaSO₄（3）n(Fe₂O₃)=0.80/160=0.005mol→n(Fe)=0.01mol→按式n(Cu)=0.0125mol→m(Cu)=0.8