新人教版高考化学一轮复习第3章金属及其重要化合物第11讲镁铝铜及其重要化合物金属冶炼训练含解析

第11讲 镁、铝、铜及其重要化合物金属冶炼

一、选择题

1．(2021·北京西城区高三测试)我国出土的文物呈现了瑰丽的历史文化。下列文物中，主要成分属于合金的是(　　)

解析：选D。西夏佛经纸本是纤维素的一种，主要成分不属于合金，故A项错误；西汉素纱禅衣是丝绸的一种，主要成分不属于合金，故B项错误；唐兽首玛瑙杯的主要成分是二氧化硅，不属于合金，故C项错误；东汉青铜奔马是铜合金，主要成分属于合金，故D项正确。

2．中华人民共和国勋章使用铜胎镀金材质，主要元素为国徽、五角星、中国结、如意、兰花等，主色调为红色和金色。下列关于金属材料的说法正确的是(　　)

A．铁是人类在生产、生活中最早使用的金属材料

B．金、银、铜是应用最广泛的金属材料

C．钛被誉为“21世纪的金属”，应用前景很广阔

D．铜是导电性、导热性最好的有色金属

解析：选C。铜是人类最早使用的金属材料，A错；铁、铝及其合金是应用最广泛的金属材料，B错；银的导电性比铜好，D错。

3．下列关于铝及其化合物的说法不正确的是(　　)

A．Al既可用于食品包装，也可用作建筑材料

B．Al2O3既可用来冶炼金属Al，也可用作耐火材料

C．明矾[KAl(SO4)2·12H2O]既可用作净水剂，也可用作消毒剂

D．Al(OH)3既可用作治疗胃酸过多的药物，也可用来制备一些铝盐

解析：选C。A项，金属铝具有良好的延展性，因此铝可以制成铝箔用于食品包装，金属铝也可用作建筑材料，如铝合金门窗等，正确；B项，电解熔融的Al2O3可冶炼金属Al，由于Al2O3具有耐高温的性质，也可用作耐火材料，正确；C项，明矾[KAl(SO4)2·12H2O]溶于水后，Al3＋能发生水解反应，生成的Al(OH)3胶体具有吸附作用，可用作净水剂，但 Al(OH)3 并不具有消毒作用，错误；D项，Al(OH)3与胃酸中的盐酸反应生成氯化铝和水，正确。

4．科学家发明的透明坚硬镁铝氧化物新型材料，可以用作显示器和手机屏幕。下列有关镁和铝的说法正确的是(　　)

A．镁的金属性比铝弱

B．镁和铝的氧化物都可以与盐酸反应

C．镁和铝原子的最外层电子数都为3

D．镁和铝的氧化物都可以与氢氧化钠溶液反应

解析：选B。镁的金属性比铝强，A项错误；镁和铝的氧化物都可以与盐酸反应，B项正确；镁和铝原子的最外层电子数分别是2和3，C项错误；氧化铝是两性氧化物，可以与氢氧化钠溶液反应，氧化镁是碱性氧化物，与氢氧化钠溶液不反应，D项错误。

5．下列化学反应在冶金工业中没有得到广泛应用的是(　　)

A．MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑

B．Al2O3＋3C2Al＋3CO↑

C．Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2

D．HgS＋O2Hg＋SO2

解析：选B。Al为活泼金属，不能用炭还原法冶炼，应用电解法冶炼。

6．(2020·新高考山东卷)利用下列装置(夹持装置略)进行实验，能达到实验目的的是(　　)

A．用甲装置制备并收集CO2

B．用乙装置制备溴苯并验证有HBr产生

C．用丙装置制备无水MgCl2

D．用丁装置在铁上镀铜

解析：选C。A项，CO2的密度比空气大，收集时应用向上排空气法，错误；B项，液溴易挥发，会与AgNO3溶液反应，干扰HBr的检验，错误；C项，由MgCl2·6H2O制备无水MgCl2需要在HCl氛围中干燥脱水，抑制其水解，正确；D项，铁上镀铜，Cu应做电解池的阳极，Fe做阴极，则Cu连接电源的正极，Fe连接电源的负极，错误。

7．(2021·长沙模拟)下列均为实验过程中产生沉淀的物质的量(Y)与加入试剂的量(X)之间的关系图，其中正确的是(　　)

A．图①：向AlCl3溶液中逐滴加入NaOH溶液至过量且边滴边振荡

B．图②：向NaAlO2溶液中逐滴滴加稀盐酸至过量且边滴边振荡

C．图③：向NH4Al(SO4)2溶液中逐滴加入氢氧化钠溶液直至过量

D．图④：向NaOH、Ba(OH)2、NaAlO2的混合溶液中逐渐通入二氧化碳至过量

解析：选C。生成沉淀与沉淀溶解消耗NaOH的物质的量之比应为3∶1，A项错误；一开始滴入盐酸即产生沉淀，且最终沉淀全部溶解，生成沉淀与沉淀溶解消耗HCl的物质的量之比为1∶3，B项错误；滴加NaOH溶液，依次与溶液中Al3＋、NH、Al(OH)3反应，沉淀生成、溶解以及NH完全反应时消耗NaOH的物质的量之比为3∶1∶1，C项正确；逐渐通入CO2，CO2首先与Ba(OH)2反应生成BaCO3沉淀，再与NaOH反应生成Na2CO3，然后与NaAlO2反应生成Al(OH)3沉淀，接着与Na2CO3反应生成NaHCO3，最后与BaCO3反应生成Ba(HCO3)2，BaCO3沉淀溶解，即最终溶液中的沉淀只有Al(OH)3，D项错误。

8．通过观察化学实验现象，分析归纳出正确的结论，是学习化学科学最基本的技能之一。下列由实验现象得出正确结论的是(　　)

解析：选D。A项，比较金属性的强弱是依据金属单质与水或非氧化性酸反应产生H2的快慢程度，错误；B项，由于表面生成了熔点很高的氧化铝，兜住了熔融的液态铝，故不会滴落下来，错误；C项，产生的气体应为H2和NH3的混合气体，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(主要成分为CuFeS2)的利用及产品生产流程，有关说法不正确的是(　　)

A．除杂过程中铝元素的存在形式的变化如下所示：Al2O3―→AlO―→Al(OH)3―→Al2O3

B．Al和Cu(精)均在电解槽的阴极获得

C．粗铜炼制过程中发生反应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3∶2

解析：选D。制铝过程中Al～3e－，制铜过程中Cu～2e－，当转移电子数相等时，铝和铜的物质的量之比为2∶3。

10．下表中，对陈述Ⅰ、Ⅱ的正确性及其有无因果关系的判断都正确的是(　　)

解析：选D。稀盐酸可以与Cu2(OH)2CO3反应，而且稀盐酸不能与Cu反应，Ⅰ、Ⅱ有因果关系，A错误；铜表面不能形成致密的氧化膜，B错误；Ⅰ、Ⅱ均正确，但没有因果关系，C错误；蓝色硫酸铜晶体受热转化为白色硫酸铜粉末，有新物质生成，属于化学变化，CuSO4溶液可用作游泳池的消毒剂，但与前者没有因果关系，D正确。

11．(2021·洛阳统考)镓(Ga)与铝同主族，曾被称为“类铝”，其氧化物和氢氧化物均为两性化合物。工业制备镓的流程如图所示，下列判断不合理的是(　　)

A．Al、Ga均处于ⅢA族

B．Ga2O3可与盐酸反应生成GaCl3

C．Ga(OH)3可与NaOH反应生成NaGaO2

D．酸性：Al(OH)3>Ga(OH)3

解析：选D。镓(Ga)与铝同主族，均处于ⅢA族，故A项正确；Ga2O3与Al2O3的性质具有相似性，可与盐酸反应生成GaCl3，故B项正确；Ga(OH)3属于两性氢氧化物，与Al(OH)3的性质相似，能与NaOH溶液反应生成NaGaO2，故C项正确；化学反应遵循强酸制弱酸的原理，在NaAlO2和NaGaO2的混合液中通入CO2，只有Al(OH)3沉淀生成，而没有Ga(OH)3沉淀生成，说明酸性：Al(OH)3<H2CO3<Ga(OH)3，故D项错误。

二、非选择题

12．把NaOH、MgCl2、AlCl3三种固体组成的混合物溶于足量水后有1.16 g白色沉淀，在所得的浊液中逐滴加入1 mol/L HCl溶液，加入HCl溶液的体积与生成沉淀的质量关系如图所示，回答下列问题：

(1)A点的沉淀物的化学式为______________________________；

B点的沉淀物的化学式为________________________________。

(2)原混合物中MgCl2的质量是________g，AlCl3的质量是________g，NaOH的质量是________g。

(3)Q点HCl溶液加入量是________mL。

解析：(1)因为在浊液中加入HCl溶液至10 mL，沉淀质量一直为1.16 g，说明浊液显碱性，Al元素以AlO形式存在，继续加入HCl溶液，AlO转变为Al(OH)3沉淀，加至30 mL时，AlO全部转变为Al(OH)3，所以A点的沉淀物为Mg(OH)2，A点至B点间，沉淀物为Mg(OH)2 和Al(OH)3的混合物。当加入HCl溶液超过30 mL时，Mg(OH)2和Al(OH)3同时溶解。

(2)原混合物中：

m(MgCl2)＝×95 g/mol＝1.90 g；

又AlCl3～AlO～HCl

n(AlCl3)＝1 mol/L×(30－10)×10－3 L＝0.02 mol，

m(AlCl3)＝0.02 mol×133.5 g/mol＝2.67 g；

浊液中存在的NaOH的物质的量为

NaOH　　＋　　HCl===NaCl＋H2O

0.01 mol        1 mol/L×0.01 L

MgCl2消耗的NaOH的物质的量为

MgCl2～2NaOH

×2＝0.04 mol

AlCl3消耗的NaOH的物质的量为

Al3＋～4NaOH～AlO

0.02 mol×4＝0.08 mol

故m(NaOH)＝(0.01 mol＋0.04 mol＋0.08 mol)×40 g/mol＝5.20 g。

(3)从B点开始，Al(OH)3→AlCl3消耗的HCl的物质的量为0.02 mol×3＝0.06 mol，

Mg(OH)2→MgCl2消耗的HCl的物质的量为0.02 mol×2＝0.04 mol，

所消耗HCl溶液的体积为×1 000 mL/L＝100 mL，

故Q点加入HCl溶液的总体积为30 mL＋100 mL＝130 mL。

答案：(1)Mg(OH)2　Mg(OH)2和Al(OH)3

(2)1.90　2.67　5.20　(3)130

13．铍铜是力学、化学综合性能良好的合金，广泛应用于制造高级弹性元件。以下是从某废旧铍铜元件(含BeO 25%、CuS 71%、少量FeS和SiO2)中回收铍和铜两种金属的流程：

已知：①铍、铝元素位于周期表中的对角线位置，化学性质相似；

②常温下，Ksp[Cu(OH)2]＝2.2×10－20，Ksp[Fe(OH)3]＝4.0×10－38，Ksp[Mn(OH)2]＝2.1×10－13。

(1)滤液A的主要成分除NaOH外，还有____________(填化学式)，写出反应Ⅰ中含铍化合物与过量盐酸反应的离子方程式：________________________。

(2)滤液C中含NaCl、BeCl2和少量HCl，为提纯BeCl2，选择最佳步骤并排序：________。

a．加入过量的NaOH　　　 b．通入过量的CO2

c．加入过量的氨水   d．加入适量的盐酸

e．过滤   f．洗涤

(3)①MnO2能将金属硫化物中的硫元素氧化为单质硫，写出反应Ⅱ中CuS发生反应的化学方程式：____________________________________。

②若用浓硝酸溶解金属硫化物，缺点是_____________________________(任写一条)。

(4)滤液D中含c(Cu2＋)＝2.2 mol·L－1、c(Fe3＋)＝0.008 mol·L－1、c(Mn2＋)＝0.01 mol·L－1，逐滴加入稀氨水调节pH可依次分离，首先沉淀的是________(填离子符号)，为使铜离子开始沉淀，常温下应调节溶液的pH大于________。

(5)取铍铜元件1 000 g，最终获得Be的质量为81 g，则产率是________。

解析：(1)根据流程图以及废旧铍铜元件含有的成分，铍与铝的化学性质相似，SiO2为酸性氧化物，可知滤液A中含有的主要成分是NaOH、Na2BeO2、Na2SiO3；反应Ⅰ中含铍化合物是Na2BeO2，其与过量盐酸反应的离子方程式为BeO＋4H＋===Be2＋＋2H2O。(2)提纯BeCl2，应先将BeCl2转化成沉淀，Be(OH)2为两性氢氧化物，能与过量的NaOH溶液反应，不与氨水反应，即先加过量氨水，然后过滤，对沉淀进行洗涤，再加入适量的盐酸，得到BeCl2溶液，因此最佳方案的操作顺序是cefd。(3)①MnO2能将金属硫化物中的硫元素氧化为单质硫，即CuS、MnO2在稀硫酸的作用下发生反应，其化学方程式为CuS＋MnO2＋2H2SO4===S＋MnSO4＋CuSO4＋2H2O。②用浓硝酸溶解金属硫化物，浓硝酸做氧化剂，被还原成NO2等有毒气体，对环境有污染，因此用浓硝酸溶解金属硫化物的缺点是产生污染环境的气体。(4)Cu(OH)2开始沉淀时c(OH－)＝＝1×10－10 mol·L－1，同理，Fe(OH)3开始沉淀时c(OH－)＝×10－12 mol·L－1，Mn(OH)2开始沉淀时c(OH－)＝×10－6 mol·L－1，故首先沉淀的是Fe3＋；为使Cu2＋开始沉淀，常温下应调节溶液的pH大于4。(5)铍铜元件中Be的物质的量为1 000 g×25%÷25 g·mol－1＝10 mol，根据原子守恒，理论上生成Be的质量为10 mol×9 g·mol－1＝90 g，则产率为81 g÷90 g×100%＝90%。

答案：(1)Na2SiO3、Na2BeO2　BeO＋4H＋===Be2＋＋2H2O

(2)cefd

(3)①MnO2＋CuS＋2H2SO4===S＋MnSO4＋CuSO4＋2H2O　②产生污染环境的气体(答案合理即可)

(4)Fe3＋　4　(5)90%