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1、第9讲金属材料与金属矿物的开发利用课时训练选题表知识点题号金属矿物的开发和利用合金1,2,6铝及其重要化合物4,5,8,9,11镁、铜及其重要化合物3,10,12综合7,13,14,151.C919大型飞机的制造采用了大量新材料铝锂合金。下列关于铝锂合金的说法不正确的是(D)A.铝锂合金是铝与锂形成的混合物B.铝锂合金的硬度比锂大C.铝锂合金的熔、沸点比铝低D.铝锂合金耐酸碱腐蚀解析:铝锂合金中的铝既能与酸反应,又能与碱反应,锂能与酸反应,故铝锂合金不耐酸碱腐蚀。2.不同的金属在冶炼方法上也有所不同,下列说法正确的是(D)A.钒、铬、锰、铁等熔点较高的金属通常采用铝热法炼制B.铝及其合金是电气
2、、工业、家庭广泛使用的材料,是因为铝的冶炼方法比较简单C.由于钠、镁、铝等金属化学性质太活泼,人们通常采用电解熔融状态下的氯化物的方式来获取它们的单质D.炼铁时加入的焦炭除了提供热量外,还用来制造还原剂一氧化碳解析:A项,铁用CO还原法炼制,错误;B项,是因为Al有良好的性能,才被广泛使用,错误;C项,氯化铝是共价化合物,熔融时不导电,工业上用电解熔融氧化铝的方法制取铝,错误;D项,高炉炼铁中焦炭的作用为与氧气反应产生热量和制造还原剂一氧化碳,正确。3.下列有关铜的化合物说法不正确的是(C)A.Fe3+有较强的氧化性,可用FeCl3腐蚀Cu刻制印刷电路板B.氢氧化铜是难溶性弱碱,与酸反应生成盐
3、和水C.Cu2+在溶液中可发生水解,将CuSO4溶液蒸干可获得 Cu(OH)2D.化学反应:CuO+COCu+CO2的实验现象为固体由黑变红解析:将CuSO4溶液蒸干可获得CuSO4,C错误。4.下列关于铝单质的叙述中错误的是(B)A.不能用铝制的器皿来盛放酸梅汤或碱水是因为铝会和酸或碱反应B.铝制品在空气中有很强的抗腐蚀性是因为铝的化学性质很稳定C.将AlCl3加入Ba(HCO3)2溶液中同时有气体和沉淀产生D.用坩埚钳夹住一小块用砂纸仔细打磨过的铝箔在酒精灯上加热,熔化后的液态铝不会滴落下来,是因为铝箔表面生成了高熔点的Al2O3解析:A项,无论是铝还是其氧化物都能与酸或碱反应,正确;B项
4、,铝在空气中有很强的抗腐蚀性是因为表面形成致密的氧化膜,错误;C项,Al3+与HCO3-发生相互促进的水解反应,生成Al(OH)3沉淀和CO2气体,正确;D项,打磨后的铝箔在酒精灯上灼烧,表面生成Al2O3,高熔点的Al2O3兜住了熔融的液态铝,使其不滴落下来,正确。5.下列除去杂质的方法不正确的是(B)A.镁粉中混有少量铝粉:加入过量烧碱溶液充分反应,过滤、洗涤、干燥B.用过量氨水除去Fe3+溶液中的少量Al3+C.Al(OH)3中混有少量Mg(OH)2:加入足量烧碱溶液,充分反应,过滤,向滤液中通入过量CO2后过滤D.MgO中混有少量Al2O3:加入足量烧碱溶液,充分反应,过滤、洗涤、干燥
5、得到MgO解析:Al(OH)3不溶于氨水,故向含少量Al3+的Fe3+溶液中加入过量氨水时,Fe3+、Al3+均转化为氢氧化物沉淀,达不到除杂的目的。6.某潜艇上的核反应堆内使用了液体铝钠合金(单质钠和单质铝熔合而成)作载热介质,下列有关说法不正确的是(D)A.该铝钠合金的熔点低于金属钠B.铝钠合金若投入一定量的水中可得无色溶液,则n(Al)n(Na)C.将铝钠合金投入氯化铜溶液中,会有氢氧化铜沉淀生成D.若将m g不同组成的铝钠合金投入足量盐酸中,放出的H2越多,则铝的质量分数越小解析:A.常温下,钠为固体,铝钠合金为液体,铝钠合金的熔点低于金属钠,正确;B.钠和水反应生成氢氧化钠,铝和氢氧
6、化钠反应生成偏铝酸钠,NaAlO2中钠和铝的物质的量之比为11,所以n(Al)n(Na)时,铝钠合金若投入一定量的水中可得无色溶液,正确;C.将铝钠合金投入氯化铜溶液中,钠和水反应生成氢氧化钠,氢氧化钠和氯化铜反应生成氢氧化铜沉淀,正确;D.23 g钠放出1 g氢气,9 g铝放出1 g氢气,若将m g不同组成的铝钠合金投入足量盐酸中,放出的H2越多,则铝的质量分数越大,错误。7.“拟晶”是一种具有凸多面体规则外形但不同于晶体的固态物质。Al65Cu23Fe12是二十世纪发现的几百种拟晶之一,具有合金的某些优良物理性能。下列有关这种拟晶的说法正确的是(C)A.无法确定Al65Cu23Fe12中三
7、种金属的化合价B.Al65Cu23Fe12的硬度小于金属铁C.Al65Cu23Fe12不可用作长期浸泡在海水中的材料D.1 mol Al65Cu23Fe12溶于过量的硝酸时共失去265 mol电子解析:拟晶Al65Cu23Fe12是由三种金属元素组成的,由于金属无负价,根据化合物中各元素化合价代数和为0的原则,三种金属的化合价均可视作0价,A错误;拟晶具有合金的某些优良物理性能,合金的硬度一般比各成分金属大,B错误;Al65Cu23Fe12与海水可以构成原电池,会加速金属的腐蚀,因此不可用作长期浸泡在海水中的材料,C正确;溶于过量的硝酸时,Al与Fe均变为+3价,Cu变为+2价,故1 mol
8、Al65Cu23Fe12失去电子的物质的量为(653+232+123) mol=277 mol,D错误。8.某学生探究0.25 mol/L Al2(SO4)3溶液与0.5 mol/L Na2CO3溶液的反应,实验如下。下列分析错误的是(D)实验1实验2A.实验1中,白色沉淀a是Al(OH)3B.实验2中,白色沉淀b中含有CO32-C.实验1、2中,白色沉淀成分不同可能与混合后溶液的pH有关D.检验白色沉淀a、b是否洗涤干净,不可使用相同的检验试剂解析:实验1在过量的Al2(SO4)3溶液中加入Na2CO3溶液,过滤、洗涤得到白色沉淀a,加入稀硫酸沉淀溶解,没有气泡,说明白色沉淀a是Al(OH)
9、3;实验2在过量的Na2CO3溶液中加入Al2(SO4)3溶液,过滤、洗涤得到白色沉淀b,加入稀硫酸,沉淀溶解并产生少量气泡,说明白色沉淀b中含有Al(OH)3和碳酸盐。由以上分析可知,A、B项正确;实验1、2中加入试剂的顺序不同,混合后溶液的pH不同,生成的沉淀不同,说明白色沉淀的成分不同与混合后溶液的pH有关,C项正确;检验白色沉淀a、b是否洗涤干净,都可通过检验最后一次洗涤液中是否含有SO42-的方法,故可使用相同的检验试剂,D项错误。9.下列是部分矿物资源铝土矿(主要含有氧化铝、氧化铁)和黄铜矿(主要成分CuFeS2)的利用及产品生产流程。有关说法不正确的是(D)A.除杂过程中铝元素的
10、存在形式的变化可以如下:Al2O3AlO2-Al(OH)3Al2O3B.Al和Cu(精)均在电解槽的阴极获得C.粗铜炼制过程中反应2CuFeS2+O2Cu2S+2FeS+SO2,每转移1.2 mol电子,则有0.2 mol硫被氧化D.若电解法分别制铝和铜的过程中转移电子数相等,理论上获得的铝和铜的物质的量之比为32解析:制铝过程中Al3e-,制铜过程中Cu2e-,当转移电子数相等时,铝和铜的物质的量之比为23。10.光卤石的主要成分为KMgCl36H2O,下列有关说法不正确的是(C)A.KMgCl36H2O是一种复盐,且为纯净物B.KMgCl36H2O易溶于水,其水溶液呈酸性C.KMgCl36
11、H2O减压蒸发脱水,可快速得到KMgCl3D.用惰性电极电解KMgCl36H2O的水溶液,得到两种气体和一种沉淀解析:A.复盐是由两种金属离子(或金属离子和铵根离子)和一种酸根离子构成的盐,KMgCl36H2O是一种复盐,有化学式,为纯净物,正确;B.KMgCl36H2O易溶于水,属于强酸弱碱形成的复盐,其水溶液呈酸性,正确;C.KMgCl36H2O 减压蒸发脱水,会加快镁离子的水解,得到的是氢氧化镁和KCl,不能得到KMgCl3,错误;D.用惰性电极电解KMgCl36H2O的水溶液,离子方程式为2Cl-+Mg2+2H2OMg(OH)2+H2+ Cl2,得到两种气体和一种沉淀,正确。11.将某
12、矿物(含Al2O3、MgO)溶于过量的烧碱溶液,向所得溶液中滴加 NaHCO3溶液,测得溶液pH和Al(OH)3生成的量随加入NaHCO3溶液体积变化的曲线如图所示:下列有关说法不正确的是(C)A.a点溶液中存在的离子有Na+、AlO2-、OH-、H+B.b点与c点溶液中所含微粒种类相同C.NaHCO3溶液的物质的量浓度为0.8 mol/LD.生成沉淀的离子方程式为HCO3-+AlO2-+H2OAl(OH)3+CO32-解析:Al2O3与 MgO 的混和物经过量烧碱溶液处理,过滤后所得滤液中溶质是生成的NaAlO2和过量的NaOH,则a点溶液中存在Na+、AlO2-、OH-、H+,故A正确;由
13、b点到c点是偏铝酸根离子与碳酸氢根离子反应,其离子方程式为HCO3-+AlO2-+H2OAl(OH)3+CO32-,b、c两点溶液中均只有部分AlO2-反应,则溶液中所含微粒种类相同,故B、D正确;d点坐标说明加入40 mL NaHCO3溶液与偏铝酸根离子、氢氧根离子反应,生成nAl(OH)3=3210-3mol,所以n(NaHCO3)nAl(OH)3=3210-3mol,则NaHCO3溶液的物质的量浓度大于0.8 mol/L,故C错误。12.某同学通过如下流程制备氧化亚铜:Cu2(OH)2CO3CuCl2溶液CuCl Cu2O已知:CuCl难溶于水和稀硫酸;Cu2O+2H+Cu2+Cu+H2
14、O。下列说法不正确的是(D)A.步骤中的SO2可用Na2SO3替换B.步骤中为防止CuCl被氧化,可用SO2水溶液洗涤C.步骤发生反应的离子方程式为2CuCl+2OH-Cu2O+2Cl-+H2OD.如果Cu2O试样中混有CuCl和CuO杂质,用足量稀硫酸与Cu2O试样充分反应,根据反应前、后固体质量可计算试样纯度解析:碱式碳酸铜溶于过量的稀盐酸,得到CuCl2溶液,向此溶液中通入SO2,利用SO2的还原性将Cu2+还原生成CuCl白色沉淀,将过滤后的CuCl与NaOH溶液混合加热得红色沉淀Cu2O。Na2SO3具有还原性,则步骤还原Cu2+可用Na2SO3替换SO2,故A项正确;CuCl易被空
15、气中的氧气氧化,SO2具有还原性,用SO2的水溶液洗涤,可防止CuCl被氧化,故B项正确;CuCl与NaOH溶液混合加热生成红色沉淀Cu2O,根据电荷守恒及原子守恒可知,发生反应的离子方程式为2CuCl+2OH-Cu2O+2Cl-+H2O,故C项正确;根据CuCl难溶于水和稀硫酸,Cu2O与稀硫酸反应,溶液变蓝,同时有Cu生成,CuO会与稀硫酸反应,生成CuSO4,则过滤后所得滤渣为Cu和CuCl的混合物,无法计算出样品中Cu2O的质量,即无法计算样品纯度,故D项不正确。13.化合物X(仅含三种常见短周期元素)是一种储氢材料,X中某种元素的单质可用于制造信号弹,某研究小组为了探究X的组成和性质
16、,设计并完成了如下实验。(1)金属互化物C的化学式为。(2)X在400 分解的化学方程式为 。(3)写出化合物H与乙醇反应的化学方程式: 。解析:由化合物X是一种储氢材料可知,X中含有氢元素,由某种元素的单质可用于制造信号弹可知,X中含有镁元素,由示意图可知,单质B和金属互化物C能与氢氧化钠溶液反应,则X中含Al元素,X是由H、Mg、Al形成的储氢材料,隔绝空气加热到400 时发生分解反应生成氢气、铝和金属互化物,铝和金属互化物与氢氧化钠溶液反应生成氢气、镁和偏铝酸钠,反应生成的氢气与镁反应生成氢化镁,偏铝酸钠溶液与过量二氧化碳反应生成氢氧化铝沉淀和碳酸氢钠。由单质D的质量为0.72 g可知,
17、X中含有镁元素的质量为0.72 g,其物质的量为0.72 g24 g/mol=0.03 mol,由白色胶状沉淀的质量为4.68 g可知,X中含有铝元素的物质的量为4.68 g78 g/mol=0.06 mol,m(Al)=0.06 mol 27 g/mol=1.62 g,则X中n(H)=(2.58-0.72-1.62)g1 g/mol=0.24 mol,则X中n(Mg)n(Al)n(H)=0.03 mol0.06 mol0.24 mol=128,X的化学式为Mg(AlH4)2;由X受热分解生成1.08 g Al可知,金属互化物中n(Al)=0.06 mol-1.08 g27 g/mol=0.0
18、2 mol,则金属互化物中Mg、Al的物质的量之比为0.03 mol0.02 mol=32,化学式为Mg3Al2;由单质Mg的质量为0.72 g可知,0.78 g H中含有n(H)=(0.78-0.72)g1 g/mol=0.06 mol,则H中Mg、H的物质的量之比为0.03 mol0.06 mol=12,则H的化学式为MgH2。(1)由分析可知,金属互化物C的化学式为Mg3Al2。(2)由分析可知,Mg(AlH4)2隔绝空气加热到400 时发生分解反应生成H2、Al和Mg3Al2,反应的化学方程式为3Mg(AlH4)212H2+4Al+Mg3Al2。(3)氢化镁与乙醇发生氧化还原反应生成乙
19、醇镁和氢气,反应的化学方程式为MgH2+2CH3CH2OHMg(CH3CH2O)2+2H2。答案:(1)Mg2Al3(2)3Mg(AlH4)212H2+4Al+Mg3Al2(3)MgH2+2CH3CH2OHMg(CH3CH2O)2+2H214.某兴趣小组用铝箔制备Al2O3、AlCl36H2O及明矾晶体,具体流程如下:已知:AlCl36H2O易溶于水、乙醇及乙醚;明矾在水中的溶解度如下表。温度/010203040608090溶解度/g3.003.995.908.3911.724.871.0109请回答:(1)步骤中发生反应的化学方程式为 ;步骤中发生反应的化学方程式为 。(2)步骤,下列操作合
20、理的是(填字母)。A.坩埚洗净后,无须擦干,即可加入Al(OH)3灼烧B.为了得到纯Al2O3,需灼烧至恒重C.若用坩埚钳移动灼热的坩埚,需预热坩埚钳D.坩埚取下后放在石棉网上冷却待用E.为确保称量准确,灼烧后应趁热称重(3)步骤中过滤时,用到的玻璃仪器有 。(4)由于无水AlCl3(183 升华)遇潮湿空气即产生大量白雾,实验室需用下列装置制备。装置B中盛放饱和NaCl溶液,该装置的主要作用是。F中试剂的作用是 ,用一件仪器装填适当试剂后也可起到F和G的作用,所装填的试剂为。解析:步骤中铝箔和NaOH溶液反应生成NaAlO2;步骤中CO2和NaAlO2溶液反应得到Al(OH)3胶状固体;步骤
21、中灼烧Al(OH)3得到Al2O3;步骤中,由于明矾在水中的溶解度随温度变化而变化,且变化量较大,故可采用降温结晶得到明矾晶体;制备AlCl36H2O晶体,需要将Al(OH)3用稀盐酸溶解,形成AlCl3的盐酸溶液,再冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到AlCl36H2O晶体。实验室制备无水AlCl3,观察实验装置,A为Cl2的发生装置,B中装有饱和食盐水,C中装有浓硫酸,D为Cl2和Al反应的装置,E为AlCl3的收集装置(题中已说明AlCl3易升华),F中装有浓硫酸(防止G中水蒸气进入E中),G为Cl2的处理装置。(1)步骤中铝箔和NaOH溶液反应生成NaAlO2;步骤中CO2和NaAlO2溶液
22、反应生成Al(OH)3胶状固体,步骤中发生反应的化学方程式为NaAlO2+2H2O+CO2Al(OH)3+NaHCO3;步骤中灼烧Al(OH)3得到Al2O3,化学方程式为2Al(OH)3Al2O3+3H2O。(2)步骤是灼烧Al(OH)3的操作。A.坩埚洗净后,需要擦干水才能开始灼烧,错误;B.为了得到纯Al2O3,需灼烧至恒重,正确;C.若要用坩埚钳移动灼热的坩埚,需预热坩埚钳,以免坩埚因局部冷却而破裂,正确;D.坩埚取下后放在石棉网上冷却待用,正确;E.为确保称量准确,灼烧后必须冷却后称重,错误。(3)步骤过滤时,用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、漏斗。(4)装置B中盛放饱和NaCl溶液,该
23、装置的主要作用是除去HCl;E为AlCl3的收集瓶,由于AlCl3在潮湿空气中不稳定,故需要干燥的环境,F中的试剂为浓硫酸,作用是防止水蒸气进入E中;用一件仪器装填适当试剂后也可起到F和G的作用,所装填的试剂应为碱石灰,用以吸收水蒸气和Cl2。答案:(1)NaAlO2+2H2O+CO2Al(OH)3+NaHCO32Al(OH)3Al2O3+3H2O(2)BCD(3)烧杯、玻璃棒、漏斗(4)除去Cl2中的HCl防止水蒸气进入E中碱石灰15.(2021宁波北仑中学适应性测试)孔雀石等自然界存在的碳酸盐类铜矿的化学组成为xCuCO3yCu(OH)2(x、y为正整数,且x3,y2)。为确定某碳酸盐类铜矿的组成,取两份等量的样品,一份加足量盐酸,产生3.36 L标准状况下的CO2气体,另一份加热完全分解得到20 g CuO,该碳酸盐类铜矿的化学组成中xy=。解析:n(CO2)=3.36 L22.4 L/mol=0.15 mol,则n(CuCO3)=n(CO2)=0.15 mol,n(CuO)=20 g80 g/mol=0.25 mol,根据Cu元素守恒,可得nCu(OH)2=0.25 mol-0.15 mol=0.10 mol,所以n(CuCO3)nCu(OH)2=0.15 mol0.10 mol=32,则该碳酸盐类铜矿的化学组成中x=3,y=2,即xy=32。答案:32