专题15 金属材料金属资源的利用保护第01期 解析版.docx

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专题15金属材料金属资源的利用保护第01期解析版

专题15金属材料、金属资源的利用、保护

1．【2019年江苏省南京市】下列金属中，熔点最低的是

A．铜B．汞C．铝D．钨

【答案】B

【解析】汞常温下唯一的液态金属，故四种金属中熔点最低的是汞。

故选B。

2．【2019年河南省】如图为一氧化碳还原氧化铁实验。

下列说法中正确的是

A．开始时应先预热玻璃管，后通入一氧化碳

B．实验中玻璃管里粉末由黑色逐渐变成红棕色

C．参加反应的氧化铁和一氧化碳质量比为40∶7

D．将尾气点燃或收集，可防止一氧化碳污染空气

【答案】D

【解析】A、实验开始先通入一氧化碳，排出装置内的空气后，再点燃酒精喷灯加热玻璃管中的氧化铁，先通入一氧化碳后加热的原因是排尽玻璃管中的空气，防止发生爆炸，故选项说法错误；B、一氧化碳具有还原性，能与氧化铁反应生成铁和二氧化碳，实验进行一段时间后，玻璃管A中出现的现象是红棕色粉末逐渐变黑，故选项说法错误；C、反应的化学方程式为：

Fe2O3+3CO

2Fe+3CO2，参加反应的氧化铁和一氧化碳质量比为160∶（28×3）＝40∶21，故选项说法错误；D、一氧化碳有毒，直接排放到空气中会污染环境，本实验的缺陷是没有设计尾气处理装置，可将玻璃管改成尖嘴点燃或用气球收集，故选项说法正确。

故选D。

3．【2019年河北省】下列有关金属及合金的说法错误的是

A．常温下所有的金属都是固体

B．铁制品在潮湿的空气中易生锈

C．生铁和不锈钢都是金属材料

D．铝片表面易生成致密的氧化膜

【答案】A

【解析】A、不是常温下所有的金属都是固体，常温下汞是液体，故选项说法错误；B、铁在空气中锈蚀，实际上是铁跟空气中的氧气和水共同作用的结果，铁制品在潮湿的空气中易生锈，故选项说法正确；C、生铁和不锈钢都是铁的合金，都是金属材料，故选项说法正确；D、铝在空气中能与氧气反应，其表面生成一层致密的氧化铝薄膜，铝片表面易生成致密的氧化膜，故选项说法正确。

故选A。

4．【2019年重庆B】为了探究铁制品锈蚀的条件，小明用普通铁钉、纯铁钉同时进行如图的四组实验，一段时间后只在实验Ⅰ中观察到了红褐色锈斑，其他均无明显变化。

下列说法错误的是

A．Ⅰ和Ⅱ说明铁制品锈蚀需要O2

B．Ⅰ和Ⅲ说明铁制品锈蚀需要H2O

C．Ⅰ和Ⅳ说明H2O和O2同时存在，铁制品不一定发生锈蚀

D．Ⅲ和Ⅳ说明铁制品锈蚀跟铁制品内部结构有关

【答案】D

【解析】A、Ⅰ中铁钉生锈，Ⅱ中铁钉不能生锈，说明铁制品锈蚀需要氧气，该选项说法正确；B、Ⅰ中铁钉生锈，Ⅲ中铁钉不能生锈，说明铁制品锈蚀需要水，该选项说法正确；C、Ⅰ中铁钉生锈，Ⅳ中纯铁钉不能生锈，说明H2O和O2同时存在，铁制品不一定发生锈蚀，说明铁制品锈蚀跟铁制品内部结构有关，该选项说法正确；D、Ⅲ和Ⅳ不能说明铁制品锈蚀跟铁制品内部结构有关，这是因为除去铁钉不同外，其它物质不完全相同，该选项说法不正确。

故选D。

5．【2019年江苏省苏州市】下列说法正确的是

A．铁是地壳中含量最多的金属元素

B．铁制品在潮湿的空气中容易生锈

C．多数合金的熔点高于它的成分金属

D．铝制品在空气中耐腐蚀是因为铝不活泼

【答案】B

【解析】A、铝是地壳中含量最多的金属元素，故选项说法错误；B、铁在空气中锈蚀，实际上是铁跟空气中的氧气和水共同作用的结果，铁制品在潮湿的空气中容易生锈，故选项说法正确；C、多数合金的熔点低于它的成分金属，故选项说法错误；D、铝制品在空气中耐腐蚀，是因为铝在空气中能与氧气反应，其表面生成一层致密的氧化铝薄膜，防止内部的铝进一步被氧化，故选项说法错误。

故选B。

6．【2019年湖南省长沙市】“中国制造”、“一带一路”的基础建设都需要用到大量钢铁，下列有关钢铁的说法正确的是

A．钢是纯净物，生铁是混合物

B．钢铁在潮湿的空气中容易生锈

C．生铁的熔点应比纯铁高

D．生锈的钢铁制品没有回收价值

【答案】B

【解析】A、生铁和钢都是铁的合金，这两种铁合金的主要区别在于含碳量不同，生铁的含碳量为2%～4.3%，钢的含碳量为0.03%～2%，生铁和钢均为混合物，故选项说法错误；B、铁在空气中锈蚀，实际上是铁跟空气中的氧气和水共同作用的结果，故选项说法正确；C、合金的熔点比组成它的纯金属的熔点低，生铁的熔点应比纯铁的低，故选项说法错误；D、锈蚀后的铁制品仍然有回收价值，故选项说法错误。

故选B。

7．【2019年吉林省长春市】回答下列与金属有关的问题：

（1）生铁和纯铁，硬度较大的是________________。

（2）铝制品其有很好的抗腐蚀性能，原因是铝在空气中与氧气反应，其表面生成一层致密的________________________________（用名称或化学式填空）薄膜。

（3）向AgNO3、Cu（NO3）2、NaNO3的混合溶液中，加入一定量的锌粉，充分反应后过滤，得到金属滤渣和无色滤液。

则所得滤液中一定含有的溶质是________________________________。

【答案】

（1）生铁

（2）氧化铝或Al2O3

（3）硝酸钠、硝酸锌

【解析】

（1）合金硬度比组成的金属单质硬度大，因此生铁和纯铁，硬度较大的是生铁。

（2）铝制品其有很好的抗腐蚀性能，原因是铝在空气中与氧气反应，其表面生成一层致密的氧化铝或Al2O3薄膜。

（3）向AgNO3、Cu（NO3）2、NaNO3的混合溶液中，加入一定量的锌粉，锌不能和硝酸钠反应，先和硝酸银反应生成硝酸锌和银，后和硝酸铜反应生成硝酸锌和铜，充分反应后过滤，得到金属滤渣和无色滤液，说明硝酸铜已经完全反应，则所得滤液中一定含有的溶质是硝酸钠、硝酸锌。

8．【2019年湖北省武汉市】某校实验室有一瓶久置的铁屑，其成分是铁、氧化铁和水。

为测定其中各成分的质量分数，某兴趣小组按如图所示装置进行实验（装置气密性良好：

固定装置已略去；氮气不与铁屑中的成分反应；碱石灰是氧化钙和氢氧化钠的混合物）。

部分实验步骤如下：

Ⅰ．称量硬质玻璃管的质量。

将样品放入硬质玻璃管中，称量硬质玻璃管和样品的质量。

Ⅱ．连接好装置。

缓缓通入N2，点燃甲处的酒精喷灯，待硬质玻璃管中固体恒重，记录硬质玻璃管和剩余固体的质量。

Ⅲ．再次连接好装置，继续实验。

通入CO，点燃丙处的酒精灯和甲处的酒精喷灯。

待硬质玻璃管中固体恒重，熄灭酒精喷灯，继续通入CO直至硬质玻璃管冷却。

再次记录硬质玻璃管和剩余固体的质量。

实验数据记录如下表：

硬质玻璃管

硬质玻璃管和样品

步骤Ⅱ硬质玻璃管和剩余固体

步骤Ⅲ硬质玻璃管和剩余固体

质量

m1

m2

m3

m4

请回答下列问题：

（1）步骤Ⅲ丙处酒精灯的作用是________________________________________________。

（2）步骤Ⅲ硬质玻璃管中反应的化学方程式为________________________________。

（3）样品中氧化铁的质量分数为____________________________（用m1、m2、m3、m4的代数式表示）。

若步骤Ⅲ中氧化铁没有完全反应，样品中水的质量分数测量结果将_______________（填“偏大”“偏小”或“不变”）。

（4）有关样品，下列说法正确的是________________（填字母标号）。

A．样品中氢元素的质量为

（m2﹣m3）

B．样品中铁单质和氧化铁的质量总和为m3﹣m1

C．样品中铁单质的质量为m4﹣m1

D．样品中氧元素的质量为m3﹣m4

【答案】

（1）把一氧化碳转化成二氧化碳，防止污染环境

（2）Fe2O3+3CO

2Fe+3CO2

（3）

×100%不变

（4）AB

【解析】

（1）步骤Ⅲ丙处酒精灯是进行尾气处理，因为一氧化碳有毒，所以作用是把一氧化碳转化成二氧化碳，防止污染环境。

（2）步骤Ⅲ硬质玻璃管中是氧化铁和一氧化碳反应生成铁和二氧化碳，反应的化学方程式为Fe2O3+3CO

2Fe+3CO2。

（3）设样品中氧化铁的质量分数为x。

由于实验设计中用于检测氧化铁反应情况的是实验III，实验II是探究水的含量的，所以无论氧化铁是否完全反应，样品中水的质量分数测量结果将不变。

Fe2O3+3CO

2Fe+3CO2固体质量变化

160112160﹣112＝48

（m2﹣m1）xm3﹣m4

＝

x＝

×100%

（4）A、样品中水的质量为（m2﹣m3），所以样品中氢元素的质量为

（m2﹣m3），正确；B、m3中只是比样品少了水，所以样品中铁单质和氧化铁的质量总和为m3﹣m1，正确；C、样品中铁元素的质量为m4﹣m1，而非样品中铁单质的质量为m4﹣m1，错误；D、m3﹣m4仅是样品中氧化铁中氧元素的质量，而样品中氧元素的质量还包括水中的，错误。

故选AB。

9．【2019年云南省】如图是实验室常用的部分实验装置，请按要求回答问题。

（1）写出标有编号的仪器名称：

①________________，②________________。

（2）用加热高锰酸钾的方法制取氧气，所选择的发生和收集装置是________________（填字母序号），写出反应的化学方程式________________________________________________；检验氧气收集满的方法是________________________________________________。

（3）将装置B、E、F相连接用于制取二氧化碳气体并验证其化学性质，若E装置中装有饱和碳酸氢钠溶液，则F装置中可观察到的现象：

试管中石蕊溶液________________，烧杯中澄清石灰水________________。

（4）下列实验的相关说法不正确的________________（填数字序号）。

①甲实验中，红磷要过量

②乙实验中，水中的白磷没有燃烧，是因为白磷没有跟氧气充分接触

③丙实验中，搅拌的目的是防止局部温度过高，造成液滴飞溅

④丁实验开始时，先加热，后通入一氧化碳

【答案】

（1）试管锥形瓶

（2）A和C2KMnO4

K2MnO4+MnO2+O2↑将带火星的木条放在集气瓶口，木条复燃，说明已集满

（3）变红色变浑浊

（4）④

【解析】

（1）仪器①是试管；仪器②是锥形瓶。

（2）用加热高锰酸钾的方法制取氧气，属于固体加热型；氧气不易溶于水，密度比空气的大，能用排水法、向上排空气法收集，即收集装置是C；所选择的发生和收集装置是A和C。

高锰酸钾在加热条件下生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，反应的化学方程式是2KMnO4

K2MnO4+MnO2+O2↑。

检验氧气收集满的方法是将带火星的木条放在集气瓶口，木条复燃，说明已集满。

（3）若E装置中装有饱和碳酸氢钠溶液，能除去氯化氢气体；二氧化碳能与水反应生成碳酸，能使石灰水变浑浊，F装置中可观察到的现象：

试管中石蕊溶液变红色，烧杯中澄清石灰水变浑浊。

（4）①甲实验中，红磷要过量，以完全消耗装置中的氧气，故说法正确；②乙实验中，水中的白磷没有燃烧，是因为白磷没有跟氧气充分接触，故说法正确；③蒸发时，应用玻璃棒不断搅拌，以防止局部温度过高，造成液体飞溅，故说法正确；④丁实验开始时，排出装置内的空气后，再点燃酒精喷灯加热玻璃管中的氧化铁，先通入一氧化碳后加热的原因是排尽玻璃管中的空气，防止发生爆炸，故说法错误。

10．【2019年云南省昆明市】阅读下列材料。

美丽富饶的云南被誉为“有色金属王国”，其中铝、锌、锡的保有储量居全国第一位，铜、镍的保有储量居全国第三位，是国家重要的锡、铜生产基地。

我国古代曾用“湿法炼铜”“火法炼铜”。

“湿法炼铜”的原理是“曾青（硫酸铜溶液）得铁则化为铜”；“火法炼铜”中用辉铜矿（主要成分Cu2S）炼铜的原理是：

Cu2S与氧气在高温条件下反应生成铜和一种会导致酸雨的气体（其相对分子质量为64）

在河南安阳、湖北荆州、湖南宁乡、云南江川等地分别出土了后（司）母戊鼎、越王勾践剑、四羊方尊、牛虎铜案等青铜文物，充分反映出我国古代青铜器的高超熔铸技艺。

青铜是铜锡合金，锡的加入明显提高了铜的强度，抗腐蚀性增强，因此锡青铜常用于制造齿轮等耐磨零部件和耐蚀配件。

虽然云南有色金属资源丰富，但是矿物的储量有限，而且不能再生，所以保护金属资源刻不容缓。

回答下列问题：

（1）下列在云南出土的文物是______________（填标号）。

A．四羊方尊B．牛虎铜案C．越王勾践剑D．后（司）母戊鼎

（2）可用来冶炼锡的矿石是______________（填标号）。

A．菱铁矿（主要成分FeCO3）

B．铝土矿（主要成分Al2O3）

C．锡石（主要成分SnO2）

D．黄铜矿（主要成分CuFeS2）

（3）青铜的抗腐蚀性比纯铜的______________（填“强”或“弱”）。

（4）本材料中，“湿法炼铜”的化学方程式是__________________________________________，“火法炼铜”的化学方程式是__________________________________________。

【答案】

（1）B

（2）C

（3）强

（4）Fe+CuSO4

FeSO4+CuCu2S+O2

Cu+SO2

【解析】

（1）由“在河南安阳、湖北荆州、湖南宁乡、云南江川等地分别出土了后（司）母戊鼎、越王勾践剑、四羊方尊、牛虎铜案等青铜文物”可知，在云南出土的文物是牛虎铜案，故B正确。

（2）A、菱铁矿（主要成分FeCO3）中含有铁元素，用冶炼铁，故A错误；B、铝土矿（主要成分Al2O3）中含有铝元素，用于冶炼铝，故B错误；C、锡石（主要成分SnO2）中含有锡元素，用于冶炼锡，故C正确；D、黄铜矿（主要成分CuFeS2）中含有铜元素，用于冶炼铜，故D错误。

（3）由“锡的加入明显提高了铜的强度，抗腐蚀性增强”可知青铜的抗腐蚀性比纯铜的强。

（4）“湿法炼铜”是铁和硫酸铜反应生成铜和硫酸亚铁，化学方程式为：

Fe+CuSO4

FeSO4+Cu；“火法炼铜”是Cu2S与氧气在高温的条件下生成铜和二氧化硫，化学方程式为：

Cu2S+O2

Cu+SO2。

11．【2019年江苏省南京市】2019年1月3日嫦娥四号探测器成功着陆在月球背面，并通过“鹊桥”中继星传回了近距离拍摄的月背影像图，揭开了月背的神秘面纱。

“鹊桥”号上伞状通信天线是用表面镀金的钼丝编织而成的金属网。

这种镀金钼丝纤维只有头发丝四分之一细，其性能稳定。

“编”出来的金属网既强韧，受得住发射飞行外力“折腾”，又能在太空中收放自如，可以说是“刚柔并济”。

（1）钼能制成细丝，是利用了钼______________性。

（2）钼丝表面镀金，原因之一是利用了金的化学性质______________。

（3）我国的钼矿储量非常丰富，用辉钼矿（AMS）制备的过程如图：

①完成过程Ⅰ中反应的化学方程式：

2MoS2+7O2

2MoO3+4______________。

②过程Ⅱ分两个阶段：

第一阶段反应中反应物与生成物的化学计量数之比为1∶1∶1∶1

写出下列化学方程式

第一阶段__________________________________________。

第二阶段__________________________________________，该反应的基本反应类型为______________。

【答案】

（1）延展

（2）不活泼

（3）①SO2

②MoO3+H2

MoO2+H2OMoO2+2H2

Mo+2H2O置换反应

【解析】

（1）钼能制成细丝，是利用了钼的延展性。

（2）钼丝表面镀金，是为了防止钼与其他物质发生反应，原因之一是利用了金的化学性质稳定性。

（3）①根据质量守恒定律，反应前后原子的种类和个数不变，反应物：

2个Mo；4个S；14个氧原子；生成物中：

2个Mo；6个O；故空格上的化学式是SO2。

②第一阶段：

MoO3和H2在高温的条件反应生成MoO2和H2O，化学方程式为MoO3+H2

MoO2+H2O；第二阶段：

MoO2和H2在高温的条件反应生成Mo和水，化学方程式为：

MoO2+2H2

Mo+2H2O；该反应符合“一换一”的特点，是置换反应。

12．【2019年江苏省盐城市】人类历史发展的不同阶段曾以不同金属材料的使用作为标志。

（1）金、银在自然界有单质形式存在，说明他们的化学性质都______________。

（2）在生产生活实践中，人类逐渐掌握了多种金属的冶炼技术。

①比较两种铁矿石磁铁矿（主要成分Fe3O4）和菱铁矿（主要成分FeCO3），从化学的角度分析“磁铁矿作炼铁原料更具优势”，其原因是____________________________。

②近代工业上采用电解熔融氧化铝（Al2O3）的方法冶炼铝，Al2O3分解后得到两种单质，该反应的化学方程式为__________________________________________。

（3）镁铝合金被誉为“21世纪绿色金属结构材料”。

一种镁铝合金Mg17All2是特殊的储氢材料，完全吸收氢气后得到MgH2和Al，该反应的化学方程式为______________________________________。

（4）钛和钛合金是21世纪的重要的金属材料。

钛合金制品放在海水中数年，取出后仍光亮如新，是因为其______________（填字母序号）非常好。

A．可塑性B．机械性能C．抗腐蚀性能

（5）铁在潮湿的空气中反应生成疏松的铁锈。

已知：

2FeCl3+Fe

3FeCl2

①铁锈的主要成分是______________（填化学式），将生锈的铁制品放入一定量的稀盐酸中充分反应，变化过程中最多涉及___________种化学反应基本类型。

②将10g表面生锈的铁钉（杂质已忽略）浸泡在100g溶质质量分数为7.3%的稀盐酸中充分反应，观察到铁锈已完全消失。

反应停止后，取出光亮的铁钉洗涤、干燥、称量，质量为3.6g。

则原锈铁钉中铁元素的质量分数为______________。

（6）利用“活泼金属”可以制得H2，H2可用作汽车能源。

若推广应用于汽车产业，则需综合考虑的因素有______________（填字母序号）。

A．金属原料的成本

B．生成过程中的能耗和污染

C．金属的回收利用

【答案】

（1）不活泼

（2）①磁铁矿中铁元素的含量更高

②2Al2O3

4Al+3O2↑

（3）Mg17All2+17H2

17MgH2+12Al

（4）C

（5）①Fe2O3三

②92%

（6）ABC

【解析】

（1）金、银在自然界有单质形式存在，说明他们的化学性质都不活泼。

（2）①在Fe3O4中铁元素的质量分数＝

≈72.4%；在FeCO3中铁元素的质量分数＝

≈42.3%，所以磁铁矿中铁元素的含量更高。

②Al2O3在通电的条件下生成Al和O2，化学方程式为2Al2O3

4Al+3O2↑。

（3）反应物是Mg17All2和H2，生成物是MgH2和Al，化学方程式为：

Mg17All2+17H2

17MgH2+12Al。

（4）由于钛合金抗腐蚀性能非常好，所以钛合金制品放在海水中数年，取出后仍光亮如新，故选C。

（5）①铁锈的主要成分是Fe2O3（或者Fe2O3•xH2O）；将生锈的铁制品放入一定量的稀盐酸中充分反应，变化过程中发生的反应有：

Fe2O3+6HCl

2FeCl3+3H2O，符合“两交换，价不变”的特征是复分解反应；Fe+2HCl

FeCl2+H2↑，符合“一换一”的特征是置换反应；2FeCl3+Fe

3FeCl2，符合“多变一”是化合反应，所以变化过程中最多涉及三种化学反应基本类型。

②充分反应后都生成了FeCl2，根据质量守恒定律可知，FeCl2中的氯元素全部来自于盐酸，设FeCl2中铁元素的质量为x。

x＝5.6g

原锈铁钉中铁元素的质量分数为：

×100％＝92%。

（6）利用“活泼金属”可以制得H2，H2可用作汽车能源。

若推广应用于汽车产业，则需综合考虑的因素有金属原料价格是否便宜、生成过程中的能耗和污染是否大、金属是否便于回收和利用等，故选ABC。