课时规范练13 金属材料 金属矿物的开发利用基础巩固1.(全国2,7)北宋沈括《梦溪笔谈》中记载:“信州铅山有苦泉,流以为涧。挹其水熬之则成胆矾,烹胆矾则成铜。熬胆矾铁釜,久之亦化为铜”。下列有关叙述错误的是(
)A.胆矾的化学式为CuSO4B.胆矾可作为湿法冶铜的原料C.“熬之则成胆矾”是浓缩结晶过程D.“熬胆矾铁釜,久之亦化为铜”是发生了置换反应2.(河北邢台月考)我国古代的青铜器工艺精湛,有很高的艺术价值和历史价值。下列说法不正确的是(
)A.我国使用青铜器的时间比使用铁器、铝器的时间均要早B.将青铜器放在银质托盘上,青铜器容易生成铜绿C.《本草纲目》中载有一药物,名“铜青”,铜青是铜器上的绿色物质,则铜青就是青铜D.用蜂蜡做出铜器的蜡模,是古代青铜器的铸造方法之一,蜂蜡的主要成分是有机化合物3.(江苏化学,3)下列有关物质的性质与用途具有对应关系的是(
)A.铝的金属活动性强,可用于制作铝金属制品B.氧化铝熔点高,可用作电解冶炼铝的原料C.氢氧化铝受热分解,可用于中和过多的胃酸D.明矾溶于水并水解形成胶体,可用于净水4.不同的金属在冶炼方法上也有所不同,下列说法正确的是(
)A.钒、铬、锰、铁等难熔金属通常采用铝热法炼制B.铝及其合金是生产、生活中广泛使用的材料,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5.(江西第一次大联考)向铝、铁两种金属粉末的混合物中加入过量的盐酸,过滤后向滤液中加入过量的烧碱溶液,再过滤,滤液中大量存在的离子有(
)A.Fe3+ B.[Al(OH)4]- C.Al3+ D.Fe2+6.(山东实验中学诊断)铝土矿的主要成分中含有氧化铝、氧化铁和二氧化硅等,工业上经过下列工艺可以冶炼金属铝。下列说法错误的是(
)A.①、②中除加试剂外,还需要进行过滤操作B.a、b中铝元素的化合价相同C.③中需要通入过量的氨气D.④进行的操作是加热,而且d一定是氧化铝7.(北京东城区一模)文物是人类宝贵的历史文化遗产,我国文物资源丰富,但保存完好的铁器比青铜器少得多,研究铁质文物的保护意义重大。(1)铁刃铜钺中,铁质部分比铜质部分锈蚀严重,其主要原因是
。(2)已知:ⅰ.铁质文物在潮湿的土壤中主要发生吸氧腐蚀,表面生成疏松的FeOOH;ⅱ.铁质文物在干燥的土壤中表面会生成致密的Fe2O3,过程如下:FeFeOFe3O4Fe2O3①写出ⅰ中,O2参与反应的电极反应式和化学方程式:
、
。②若ⅱ中每一步反应转化的铁元素质量相等,则三步反应中电子转移数之比为
。③结合已知信息分析,铁质文物在潮湿的土壤中比在干燥的土壤中锈蚀严重的主要原因是
。(3)Cl-体积小、穿透能力强,可将致密氧化膜转化成易溶解的氯化物而促进铁质文物继续锈蚀。Cl-、Br-、I-促进铁器皿继续锈蚀的能力逐渐减弱。①写出铁质文物表面的致密氧化膜被氯化钠破坏的化学方程式: 。②结合元素周期律解释“资料2”的原因是
。(4)从潮湿土壤出土或海底打捞的铁质文物必须进行脱氯处理:用稀NaOH溶液反复浸泡使Cl-渗出后,取最后一次浸泡液加入试剂
(填化学式)溶液检验脱氯处理是否达标。(5)经脱氯、干燥处理后的铁质文物再“覆盖”一层透明的高分子膜可以有效防止其在空气中锈蚀。下图为其中一种高分子膜的片段:该高分子的单体是
。能力提升8.(双选)(山东临沂模拟)明矾[KAl(SO4)2·12H2O]是一种复盐,在造纸等方面应用广泛。采用废易拉罐制备明矾的过程如下图所示。下列叙述错误的是(
)A.合理处理易拉罐有利于环境保护和资源再利用B.从易拉罐中可回收的金属元素有Al无FeC.“沉淀”中的金属离子为Fe3+D.上述流程中可用NaHSO4代替NaHCO39.(山东师范大学附中月考)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(
)A.粗铜溶于过量稀硝酸,过滤、低温干燥得纯铜B.电解时用粗银作为阴极,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)拓展深化10.(北京化学一轮复习月考)铝及其化合物在生产、生活等方面有广泛的应用。(1)铝元素位于周期表中第
周期
族。硼、镓与铝位于同一主族,现有下列三种物质:①Na[Al(OH)4]、②NaBO2、③NaGaO2,浓度相同的这三种物质的溶液pH由大到小的顺序为
(用序号表示)。(2)将20.0mL0.1mol·L-1Ba(OH)2溶液和20.0mL0.1mol·L-1NH4Al(SO4)2溶液混合,所得溶液中Al3+、N、S、OH-、H+的浓度由大到小的顺序为
。(3)氮化铝(AlN)是一种新型的无机非金属材料,可用作热交换器材料。某AlN样品中仅含有Al2O3杂质,为测定AlN的含量,甲组同学设计了如下流程:已知:AlN+NaOH+3H2ONa[Al(OH)4]+NH3↑。①过滤时用到的玻璃仪器有烧杯、漏斗和
。②实验过程中,称得样品的质量为4.2g,最后得到的固体为5.1g,则样品中AlN的质量分数为
。(不考虑整个过程中的损耗,结果保留四位有效数字)答案1.A胆矾的化学式为CuSO4·5H2O,A错误;湿法冶铜是用铁与CuSO4溶液反应置换出铜:Fe+CuSO4Cu+FeSO4,B、D正确;“熬之则成胆矾”是利用蒸发浓缩、冷却结晶,产生CuSO4·5H2O晶体,C正确。2.C 我国使用青铜器的时间比使用铁器、铝器的时间均要早,A项正确;将青铜器放在银质托盘上,可能会形成原电池,Cu比银活泼,会加快铜的腐蚀,所以青铜器容易生成铜绿,B正确;《本草纲目》中载有一药物,名“铜青”,铜青是铜器上的绿色物质,为铜锈蚀生成的碱式碳酸铜,C错误;用蜂蜡做出铜器的蜡模,是古代青铜器的铸造方法之一,蜂蜡的主要成分是有机化合物,D项正确。3.D A项,制作铝金属制品主要是利用铝质量轻、不易腐蚀的性质;B项,Al2O3熔点高,与可作为冶炼铝的原料无因果关系;C项,Al(OH)3可用于中和过多的胃酸,是因为Al(OH)3属于两性氢氧化物,能与盐酸反应。4.D 铁用CO还原法炼制,A项错误;因为Al有良好的性能,才被广泛使用,B项错误;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,C项错误;高炉炼铁中焦炭的作用是与氧气反应产生热量和制造还原剂一氧化碳,D项正确。5B铝、铁两种金属都能与盐酸充分反应,发生反应的化学方程式为2Al+6H+Fe2++H2↑,过滤后向滤液中加入过量氢氧化钠溶液,发生反应H++OH-H2O、Fe2++2OH-Fe(OH)2↓、Al3++4OH-[Al(OH)4]-,铁元素存在于沉淀中,铝元素存在于[Al(OH)4]-中,因此有大量的[Al(OH)4]-存在于溶液中。6.C 加入盐酸,氧化铝和氧化铁与盐酸反应生成氯化铁和氯化铝及水,二氧化硅不溶解,过滤即可除去二氧化硅;加入过量的氢氧化钠可生成氢氧化铁沉淀和四羟基合铝酸钠,过滤除去氢氧化铁;向四羟基合铝酸钠溶液中通入过量的CO2气体,即生成氢氧化铝沉淀,氢氧化铝受热分解可得到氧化铝,电解熔融的氧化铝可得到单质铝。则A、B、D项正确,C项错误。7答案(1)铁比铜活泼(2)①O2+4e-+2H2O4OH-4Fe(OH)2+O24FeOOH+2H2O②6∶2∶1③铁质文物在潮湿环境中表面生成疏松的FeOOH,水、氧气能通过孔隙使铁继续发生吸氧锈蚀;在干燥空气中形成致密的Fe2O3,隔绝了铁与水和氧气的接触,阻碍锈蚀(3)①Fe2O3+6NaCl+3H2O6NaOH+2FeCl3②氯、溴、碘同主族,形成的阴离子随电子层数增加半径增大(或体积增大),穿透能力减弱(4)HNO3和AgNO3(5)解析(1)因为铁比铜活泼,所以铁刃铜钺中铁质部分比铜质部分锈蚀严重。(2)①铁质文物在潮湿的土壤中主要发生吸氧腐蚀,O2在正极得电子发生还原反应,电极反应式为O2+4e-+2H2O4OH-,负极铁失电子发生氧化反应生成氢氧化亚铁,氧气与氢氧化亚铁反应生成疏松的FeOOH和H2O,化学方程式为4Fe(OH)2+O24FeOOH+2H2O。②过程Ⅰ中铁由0价变为+2价,1molFe转移电子2mol,过程Ⅱ可以看作铁由+2价变为+价,1molFeO转移mol电子,过程Ⅲ可以看作铁由+价变为+3价,molFe3O4转移mol电子,若ⅱ中每一步反应转化的铁元素质量相等,则三步反应中电子转移数之比为2∶=6∶2∶1。③铁质文物在潮湿环境中表面生成疏松的FeOOH,水、氧气能通过孔隙使铁继续发生吸氧锈蚀;在干燥空气中形成致密的Fe2O3,隔绝了铁与水和氧气的接触,阻碍锈蚀,所以铁质文物在潮湿的土壤中比在干燥的土壤中锈蚀严重。(3)①铁质文物表面的致密氧化膜为Fe2O3,根据题意可知Fe2O3与氯化钠反应生成氯化铁,根据元素守恒,反应物中还应有水,生成物还应有氢氧化钠,该反应的化学方程式为Fe2O3+6NaCl+3H2O6NaOH+2FeCl3。②氯、溴、碘是同主族元素,形成的阴离子随电子层数增加半径增大(或体积增大),穿透能力减弱,导致Cl-、Br-、I-促进铁器皿继续锈蚀的能力逐渐减弱。(4)用稀NaOH溶液反复浸泡对文物进行脱氯处理,脱氯过程中Cl-渗出后,要检验脱氯处理是否达标,只需检验最后一次浸泡液中是否含有Cl-即可,检验Cl-需要的试剂为HNO3和AgNO3溶液。(5)根据高分子膜的片段可知,该高分子的链节为,是由有机化合物和通过加聚反应生成的,故该高分子的单体是8.BD 易拉罐作为可再生资源,其回收再生利用对提高经济效益、社会效益、保护环境有着巨大的促进作用,A正确;由题意可知,易拉罐中主要含有Al和Fe,因此可从易拉罐中回收的金属元素有Al和Fe,B错误;“沉淀”的主要成分是Fe(OH)3,C正确;铝离子与碳酸氢根离子相互促进水解可生成氢氧化铝沉淀,硫酸氢根离子是强酸的酸式酸根,不能发生水解,不能与铝离子反应,D项错误。9.D 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,粗银为阳极,纯银为阴极,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,反应后元素化合价均没有发生变化,没有发生氧化还原反应,选项C错误;滤液B中的溶质主要是硫酸亚铁,采用蒸发浓缩、降温结晶、过滤、洗涤、干燥,即可得到绿矾,选项D正确。10.答案(1)3 ⅢA ③①② (2)c(S)c(N)c(Al3+)c(H+)c(OH-)(3)①玻璃棒 ②87.86%解析(1)铝元素位于周期表中第3周期ⅢA族;同主族元素原子序数越大,金属性越强,其对应的盐溶液碱性越强,镓、硼与铝位于同一主族,金属性:镓铝硼,故碱性NaGaO2NaAlO2NaBO2。(2)将20.0mL0.1mol·L-1Ba(OH)2溶液和20.0mL0.1mol·L-1NH4Al(SO4)2溶液混合,即两种溶液中溶质的物质的量相等,反应后可生成2×10-3mol的硫酸钡和×10-3mol的氢氧化铝,所以反应后溶液中含有2×10-3mol的硫酸根离子,若不考虑水解时应含2×10-3mol的铵根离子和×10-3mol的铝离子,由于铵根离子和铝离子在溶液中发生水解且使溶液呈酸性,所以离子浓度的大小为c(S)c(N)c(Al3+)c(H+)c(OH-)。(3)①过滤时用到的玻璃仪器有烧杯、漏斗和玻璃棒;②根据题意分析煅烧得到的是氧化铝,已知原样品中也含有Al2O3。设样品中AlN的质量为x,则2AlN ~ Al2O3 Δm82 20x 5.1g-4.2g,解得x=3.69g则样品中AlN的质量分数为×%≈87.86%。
