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2024届高考化学一轮复习课件 第三章 金属及金属材料 第3讲 金属材料 金属矿物的开发利用
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第3讲 金属材料 金属矿物的开发利用
必备知识·整合
一、金属材料1.合金
(1)概念:合金是指两种或两种以上的金属(或金属与非金属)熔合而成的具有金属特性的物质。
常温下,多数合金是固体,但钠钾合金是液体
(2)特性:合金具有不同于各成分金属的物理、化学或机械性能。①熔点:一般比它的各成分金属的 ;②硬度和强度:一般比它的各成分金属的 。
低
大
2.常见的金属材料(1)金属材料。
铁、铬、锰
(2)黑色金属材料——钢铁。① 是用量最大、用途最广的合金。
②
钢
(3)有色金属材料——铜和铝。
②铜合金: 是我国使用最早的合金,常见的还有黄铜和白铜。
青铜
(1)不锈钢、硬铝都是合金,青铜是铜单质,不属于合金。( )
[理解·辨析]判断正误:正确的画“√”,错误的画“×”。
解析:(1)青铜也是合金。
×
(2)港珠澳大桥的建设使用了大量钢材,钢材是合金。( )
√
(3)镧镍合金能大量吸收H2形成金属氢化物,可作储氢材料。( )
√
(4)金属冶炼的实质是金属离子失去电子被还原的过程。( )
解析:(4)化合价降低,金属离子得到电子被还原。
×
(5)所有的金属氧化物都能和铝发生铝热反应。( )
解析:(5)活动性弱于Al的金属,其氧化物能与铝发生铝热反应。
×
二、金属矿物的开发利用1.金属在自然界中的存在形式
正
2.金属冶炼的一般步骤
3.金属冶炼的实质
化合态
游离态
三、镁及其化合物1.镁的位置镁元素在元素周期表中位于第 周期第 族。镁在化学反应中,能表现出较强的金属性,即失电子的能力强,是常用的 。2.镁的物理性质具有 色金属光泽的固体,密度、硬度均较 ,熔点较 ,有良好的导电、传热和延展性。
三
ⅡA
还原剂
银白
小
低
3.镁的化学性质
①与非金属反应。在O2中燃烧: ;与N2反应: ;与Cl2反应: 。
镁着火时,不能用干粉灭火器灭火
③与H2O反应: 。④与H+反应: 。
4.镁的用途制造信号弹和焰火;镁合金用于制造火箭、导弹和飞机的部件;氧化镁用于制耐高温材料,冶金工业上用作还原剂和脱氧剂。
5.海水提镁工艺流程:
[理解·辨析]判断正误:正确的画“√”,错误的画“×”。
(1)Mg在空气中燃烧,产物只是MgO。( )
解析:(1)Mg除了与氧气反应还能与N2、CO2反应生成Mg3N2、C。
×
(2)镁着火不可以用CO2灭火,钠着火也不可以用CO2灭火。( )
√
解析:(3)MgO不能与水反应生成Mg(OH)2。
(3)下列转化关系均可通过一步反应实现:Mg→MgO→Mg(OH)2→MgCl2。( )
×
(4)1 mol Mg与足量盐酸反应时,转移2NA个电子(设NA为阿伏加德罗常数的值)。( )
√
四、铝及其化合物1.铝的结构和存在
三
ⅢA
化合
2.金属铝的物理性质 色有金属光泽的固体,有良好的延展性、导电性和导热性等,密度较 ,质地柔软。
银白
小
3.金属铝的化学性质
氧化膜
钝化
4.铝热反应
弱
[理解·辨析]判断正误:正确的画“√”,错误的画“×”。
(1)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,熔化后的液态铝滴落下来,说明铝的熔点较低。( )
×
解析:(1)熔化后的液态铝不会滴落下来,因为铝的表面会生成一层氧化膜,Al2O3熔点高。
(2)1 mol Al与足量的硫酸或足量的氢氧化钠溶液反应,转移电子数相同。( )
√
(3)铝与Fe2O3发生铝热反应后,固体物质质量增加。( )
解析:(3)化学反应前后质量守恒,因此固体质量不变。
×
(4)Al2O3是两性氧化物,故可用作耐高温材料。( )
解析:(4)Al2O3可用作耐高温材料是因为熔点高。
×
(5)Al(OH)3具有弱碱性,可用于治疗胃酸过多。( )
√
五、铜及其化合物1.单质铜(1)物理性质: 色固体,具有良好的延展性、 性和 性。(2)化学性质。
紫红
导热
导电
绿
2.氧化铜和氧化亚铜
3.氢氧化铜(1)物理性质: 色 溶于水的固体。
蓝
难
(2)化学性质及应用。
4.铜盐(1)Cu2(OH)2CO3名称为 ,是铜绿、孔雀石的主要成分。
碱式碳酸铜
蓝矾、胆矾
(3)铜盐溶液有毒,主要是因为Cu2+作为一种重金属离子能与蛋白质作用,使蛋白质变性失去生理活性,因此可将胆矾、熟石灰、水配成波尔多液,用来杀灭植物的病毒。
(3)电解精炼铜的原理是用粗铜作阳极,铜在阳极上失电子变为Cu2+,用纯铜棒作阴极,Cu2+在阴极上得电子生成铜。
[理解·辨析]判断正误:正确的画“√”,错误的画“×”。
(1)将气体通过无水硫酸铜,粉末变蓝,证明原气体中含有水蒸气。( )
(2)Cu2(OH)2CO3是铜锈的主要成分,在干燥的空气中铜不易生锈。( )
√
(3)1 mol Cu和足量热浓硫酸反应可生成NA个SO3分子(设NA为阿伏加德罗常数的值)。( )
×
解析:(3)Cu和足量热浓硫酸反应生成SO2,而不是SO3。
√
(4)将CuCl2溶液在蒸发皿中加热蒸干,可制得无水CuCl2固体。( )
解析:(4)CuCl2溶液在蒸发皿中加热蒸干时,Cu2+水解最终得到Cu(OH)2。
×
关键能力·提升
考点一 合金、金属矿物的开发利用
合金的性质及应用
1.《天工开物》中记载了有关“五金”的内容:“……黄金美者,其值去黑铁(生铁)一万六千倍,然使釜、鬵(xín,一种炊具)、斤(这里指菜刀、镰刀、锄头等)、斧不呈效于日用之间……贸迁有无……”下列解释正确的是( )A.明代使用的釜、鬵一类的炊具都属于青铜合金B.添加了铬、镍的不锈钢菜刀和农具使用后即使不保养,也不会生锈C.金属的另一个用途就是铸成钱币作为贸易交往中的流通手段D.黑铁在空气中发生的腐蚀主要是化学腐蚀
C
解析:明代使用的釜、鬵都属于铁合金,故A错误;不锈钢就是在普通钢中添加铬、镍等元素改变了钢铁内部结构,不锈钢不容易生锈,家里用的农具是铁合金,如果没及时洗干净后晾干,铁能与氧气、水分同时接触,容易发生电化学腐蚀而生锈,故B错误;金属可以用来铸成钱币作为贸易交往中的流通手段,故C正确;生铁的腐蚀主要是电化学腐蚀,故D错误。
2.国产大型客机C919机身部分采用第三代新型铝锂合金材料。下列关于铝锂合金的认识不正确的是( )A.铝锂合金密度较小,强度较大,硬度大于纯铝,熔点低于锂单质B.改变原料的配比,可以制得性能不同的铝锂合金C.铝锂合金具有金属光泽,可导电、导热D.铝锂合金的性质与各成分金属的性质完全相同
D
解析:合金的熔点比它的各成分金属的熔点低,硬度大于其成分金属,故A正确;合金的性质与成分的含量有关,所以改变原料的配比,可以制得性能不同的铝锂合金,故B正确;铝锂合金具有金属材料的一些通性,有金属光泽,可导电、导热,故C正确;合金的熔点比它的各成分金属的熔点低,硬度大于其成分金属,所以铝锂合金的性质与各成分金属的性质不完全相同,故D错误。
3.(2023·河北邢台月考)古代炼丹的五金通常是指金、银、铜、铁、锡。下列说法错误的是( )A.用焦炭热还原SnO2可得到SnB.用H2还原Fe2O3可得到FeC.Cu2S与过量O2共热的固体产物中只含CuD.Ag2O直接热分解可得到Ag
C
金属矿物的开发与利用
解析:根据金属活动性顺序可知,可以用热还原法冶炼Sn、Fe,因此可以用焦炭热还原SnO2得到Sn,故A正确;也可以用H2还原Fe2O3得到Fe,故B正确;铜能够与氧气反应,Cu2S与过量O2共热的产物中含有CuO等,故C错误;银的活泼性较差,工业上将Ag2O直接加热分解可得到Ag,故D正确。
4.氧化铝是工业上电解制铝的原料,工业上用铝土矿(主要成分为Al2O3,还含有Fe2O3、SiO2等)为原料制取氧化铝的流程如图所示,下列说法错误的是( )
B
A.滤渣可用于炼铁B.实验室可在蒸发皿中加热分解氢氧化铝C.步骤①②③中均不涉及氧化还原反应D.实验室中进行过滤时,用到的玻璃仪器有烧杯、漏斗、玻璃棒
考点二 镁、铝、铜及其重要化合物
(2022·上海统测)科学探究可以培养学生良好的科学思维。某兴趣小组进行了金属燃烧实验:
回答下列问题。
(1)进行实验1、2的目的是研究铝和氧气反应的剧烈程度是否与氧气的 有关。
(2)某同学分析实验2、3后就得出如下结论:不同金属的活动性是不同的。其他同学认为这个结论不可靠,你认为他们的理由是 。 (3)小组同学认为镁和铝的活动性可以通过与氧气反应的剧烈程度来比较,你认为还可以通过 的实验来比较。 (4)在实验1中,有同学用细针去刺破液态铝外面的薄膜,观察到里面的液态铝依然没有流出来。实验后,同学们查阅资料获知该薄膜是氧化铝,其熔点明显高于酒精灯火焰的温度,由此推断,刺破薄膜后液态铝会迅速和 反应,又会形成致密氧化膜,所以液态铝不会流出来。
解析:(1)实验1、2中氧气的浓度不同,故实验的目的是研究铝和氧气反应的剧烈程度是否与氧气的浓度有关。(2)不能只用镁、铝金属做实验,且选择的金属样本种类太少(或实验中存在氧气浓度和金属种类两个变量没有控制)就得出此结论。(3)还可以用镁、铝和酸反应产生气泡的快慢或者镁是否能与可溶性铝盐反应来验证镁、铝的活动性。(4)铝能迅速和氧气反应生成氧化铝膜,故液态铝不会流出。
答案:(1)浓度(或纯度、含量)(2)只用镁、铝金属做实验,选择的金属样本种类太少(或实验中存在氧气浓度和金属种类两个变量没有控制) (3)镁、铝与酸反应产生气泡的快慢(或镁是否能与可溶性铝盐反应等) (4)氧气
由以上3个实验可知,铝制品在空气中能稳定存在的原因是什么?
提示:铝能和氧气反应生成氧化铝膜,保护了内部的铝不会与氧气接触。
1.下列关于镁、铝的说法正确的是( )A.铝制品在空气中能稳定存在是因为铝不活泼B.浓硝酸、浓硫酸能用铝制器皿盛装是因为铝与浓硝酸、浓硫酸不反应C.镁、铝均能与NaOH溶液反应D.铝与Fe2O3发生铝热反应是利用了Al的还原性比Fe的强
D
2.某同学通过实验探究Mg、Al、Cu的性质,下列观点正确的是( )A.镁条在空气中燃烧所得的固体物质是混合物B.将水加入浓硫酸中得到稀硫酸,将铝条置于其中探究Al的活泼性C.金属镁质地柔软,不适宜制作高强度的合金材料D.常温下,将铜丝伸入盛满氯气的集气瓶中,观察CuCl2的生成
A
解析:Mg在空气中燃烧生成MgO、Mg3N2和C,所以镁条在空气中燃烧所得的固体物质是混合物,故A正确;稀释浓硫酸时应将浓硫酸加入水中并不断搅拌,故B错误;虽然Mg质地柔软,但密度小,常用来制作合金材料,如镁铝合金,故C错误;观察CuCl2的生成应该用红热的铜丝,故D错误。
3.下列除去杂质的方法不正确的是( )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.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C.用过量氨水除去含Fe3+溶液中的少量Al3+D.除去CO2中混有的少量CO:将气体通过灼热的氧化铜
C
解析:铝能与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和氢气,镁与氢氧化钠溶液不反应,故A正确;氢氧化铝与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和水,氢氧化镁与氢氧化钠溶液不反应,反应生成的偏铝酸钠溶液能与二氧化碳反应生成氢氧化铝,故B正确;铁离子和铝离子与氨水反应分别生成氢氧化铁沉淀和氢氧化铝沉淀,氢氧化铁沉淀和氢氧化铝沉淀都不能与氨水反应,则用过量氨水不能除去含Fe3+溶液中的少量Al3+,故C错误;一氧化碳与氧化铜共热反应生成铜和二氧化碳,则将混有少量一氧化碳的二氧化碳混合气体通过灼热的氧化铜能除去一氧化碳,故D正确。
4.(2022·山西晋城二模)“铝渣”是铝工业的副产品,主要成分为Al、AlF3、LiF、CaO。利用“铝渣”制备Li2CO3的流程如图所示:
已知:LiHCO3易溶于水;Li2CO3在不同温度下的溶解度如下表。
回答下列问题。
(1)“酸浸”过程不能在玻璃反应釜中进行,其主要原因是 。
解析:“铝渣”主要成分为Al、AlF3、LiF、CaO,经浓硫酸酸浸后,氟化物转化为HF气体逸出,部分氧化钙转化为微溶的硫酸钙以滤渣形式除去,得到的滤液中含铝离子、锂离子和少量钙离子,再加入碳酸钠溶液后,会生成CaCO3、Li2CO3、Al(OH)3沉淀,过滤后的滤液分离除去,滤渣中再通入二氧化碳和水,使其中的碳酸盐转化为可溶于水的碳酸氢盐,从而过滤除去Al(OH)3沉淀,再加入磷酸锂稀溶液使钙离子转化为磷酸钙沉淀,达到“除钙”目的,碳酸氢锂溶液经过热分解和一系列操作生成碳酸锂、二氧化碳和水。(1)“酸浸”过程会产生HF,因为HF会腐蚀玻璃,所以不能在玻璃反应釜中进行。
答案:(1)生成的HF会腐蚀玻璃
4.(2022·山西晋城二模)“铝渣”是铝工业的副产品,主要成分为Al、AlF3、LiF、CaO。利用“铝渣”制备Li2CO3的流程如图所示:
已知:LiHCO3易溶于水;Li2CO3在不同温度下的溶解度如下表。
回答下列问题。
(2)“沉淀”反应得到的沉淀中,其成分有CaCO3、 。
解析:(2)依据上述分析可知,“沉淀”反应得到的沉淀中有CaCO3、Li2CO3、Al(OH)3。
答案:(2)Li2CO3、Al(OH)3
4.(2022·山西晋城二模)“铝渣”是铝工业的副产品,主要成分为Al、AlF3、LiF、CaO。利用“铝渣”制备Li2CO3的流程如图所示:
已知:LiHCO3易溶于水;Li2CO3在不同温度下的溶解度如下表。
回答下列问题。
(3)“转化”步骤的目的是 。
解析:(3)沉淀过程有CaCO3、Li2CO3、Al(OH)3生成,所以通入二氧化碳和水,会使CaCO3、Li2CO3分别转化为可溶于水的Ca(HCO3)2、LiHCO3,再经过滤可除去Al(OH)3沉淀。
答案:(3)将CaCO3、Li2CO3转化为易溶于水的碳酸氢盐,便于与Al(OH)3分离
4.(2022·山西晋城二模)“铝渣”是铝工业的副产品,主要成分为Al、AlF3、LiF、CaO。利用“铝渣”制备Li2CO3的流程如图所示:
已知:LiHCO3易溶于水;Li2CO3在不同温度下的溶解度如下表。
回答下列问题。
(4)“除钙”时温度不能太高,否则会影响Li2CO3的产率,其原因是 (用化学方程式表示)。
4.(2022·山西晋城二模)“铝渣”是铝工业的副产品,主要成分为Al、AlF3、LiF、CaO。利用“铝渣”制备Li2CO3的流程如图所示:
已知:LiHCO3易溶于水;Li2CO3在不同温度下的溶解度如下表。
回答下列问题。
(5)从“热分解”后的溶液中获得Li2CO3晶体的操作是蒸发结晶、 、洗涤、干燥。
解析:(5)根据Li2CO3在不同温度下的溶解度数据可知,随着温度的升高,Li2CO3的溶解度不断减小,所以从“热分解”后的溶液中获得Li2CO3晶体的操作是蒸发结晶、趁热过滤、洗涤、干燥。
答案:(5)趁热过滤
4.(2022·山西晋城二模)“铝渣”是铝工业的副产品,主要成分为Al、AlF3、LiF、CaO。利用“铝渣”制备Li2CO3的流程如图所示:
已知:LiHCO3易溶于水;Li2CO3在不同温度下的溶解度如下表。
回答下列问题。
(6)利用表中数据计算100 ℃ 时Li2CO3的Ksp近似值为 。
答案:(6)4×10-3
4.(2022·山西晋城二模)“铝渣”是铝工业的副产品,主要成分为Al、AlF3、LiF、CaO。利用“铝渣”制备Li2CO3的流程如图所示:
已知:LiHCO3易溶于水;Li2CO3在不同温度下的溶解度如下表。
回答下列问题。
(7)以Li2CO3为原料采用固相法可制备锂离子电池的正极材料LiMn2O4,其制备过程:将MnO2和Li2CO3按一定物质的量之比配料,球磨后,高温加热,反应过程会产生两种气体,则两种气体的物质的量之比为 (要求:密度大的气体与密度小的气体作比)。
答案:(7)2∶1
[归纳总结] 含铝杂质的提纯方法归类利用Al、Al2O3、Al(OH)3 可溶于强碱的特性,可除去许多物质中的含铝杂质。如:(1)Mg(Al):加足量NaOH溶液;(2)Fe2O3(Al2O3):加足量NaOH溶液;(3)Mg(OH)2[Al(OH)3]:加足量NaOH溶液;(4)Mg2+(Al3+):加过量NaOH溶液,过滤,再加酸充分溶解。
微专题6 工艺流程中的热点金属
1.工艺流程题的结构
规律:“主线主产品,分支副产品,回头为循环”。
2.原料预处理的常用方法(1)研磨——减小固体颗粒的体积,增大固体与液体或气体间的接触面积,加快反应速率。(2)水浸——与水接触反应或溶解。(3)酸浸——与酸接触反应或溶解,使可溶性金属离子进入溶液,不溶物通过过滤除去。(4)灼烧——除去可燃性杂质或使原料初步转化,如从海带中提取碘时灼烧就是为了除去可燃性杂质。(5)煅烧——改变结构,使一些物质能溶解,并使一些杂质在高温下氧化、分解。
3.解答工艺流程题的方法——目标分析法制备类工艺流程题一般由多步连续的操作组成,每一步操作都有其具体的目标、任务。
要求用理论回答的试题应采用“四段论法”:
(2022·四川成都摸底测试)硫酸锌是制造锌钡白和锌盐的主要原料,也可用作木材的防腐剂等。用氧化锌烟尘(主要成分为ZnO,还含有少量PbO、CuO、Fe2O3、FeO等)生产ZnSO4·7H2O的流程如图所示:
有关金属离子[c(Mn+)=0.1 mol·L-1]形成氢氧化物沉淀的pH范围如下:
(1)“酸浸”时用的稀酸是 ;滤渣1的主要成分是 。 (2)“氧化”时的离子方程式为 ;加入ZnO除杂时溶液的pH控制范围是 ～5.0。 (3)滤渣3含有锌和 ;由滤液得到 ZnSO4·7H2O的操作是 、洗涤、干燥。(4)取14.35 g ZnSO4·7H2O加热至不同温度,剩余固体的质量如下表:
则680 ℃时剩余固体的化学式为 (填字母)。 A.ZnO B.Zn3O(SO4)2C.ZnSO4 D.ZnSO4·H2O
解析:(1)因制备的是ZnSO4·7H2O,“酸浸”时为不引入杂质,应用稀硫酸;由于PbSO4不溶于稀硫酸,故滤渣1的主要成分是PbSO4。
(4)14.35 g ZnSO4·7H2O的物质的量为 0.05 mol,根据Zn原子守恒计算,若加热得到 ZnSO4·H2O,则剩余固体质量为8.95 g,此时温度为100 ℃;若加热得到ZnSO4,则剩余固体质量为8.05 g,此时温度为250 ℃;若加热得到ZnO,则剩余固体质量为4.05 g,此时温度为930 ℃;若加热得到Zn3O(SO4)2,则剩余固体质量为6.72 g,此时温度为680 ℃;故680 ℃时剩余固体的化学式为Zn3O(SO4)2。
答案:(1)稀硫酸(或H2SO4) PbSO4
(3)铜(或Cu) 蒸发浓缩、冷却结晶、过滤
(4)B
(1)“酸浸”时主要反应的化学方程式为 。
(2)滤渣2的主要成分是 。
Fe(OH)3、Cu(OH)2
1.(2022·江苏阜宁中学期中)工业上由粗锰粉(主要杂质为Fe、Ni、Pb等金属单质)制备高纯碳酸锰。其主要工艺流程如图:
B
下列有关说法不正确的是( )
2.(2022·山东济宁二模)一种以镍电极废料(含Ni以及少量Al2O3、Fe2O3和不溶性杂质)为原料制备NiOOH的流程如图所示:
“酸浸”后溶液中的金属离子除Ni2+外还有少量的Al3+和Fe2+等,下列说法错误的是( )A.氧化性:Fe3+>Ni2+B.除杂过程仅为过滤操作C.氧化过程中每生成1 mol NiOOH消耗2 mol OH-D.工业上也可电解碱性Ni(OH)2悬浊液制备NiOOH,加入一定量的KCl有助于提高生产效率
B
3.(2022·重庆巴蜀中学练习)工业上常采用堆浸—反萃取—电积法从锌矿(主要成分为ZnS,含有FeS2、CuS、NiS、SiO2等杂质)中获得锌,其流程如图所示:
已知:①“堆浸”时金属硫化物均转化为硫酸盐;②pH较高时,FeOOH为胶状沉淀;③在我国,富矿少、贫矿多,矿物中锌的质量分数低于5%的矿属于贫矿。回答下列问题。
(1)“堆浸渣”的主要成分为 ,“堆浸”时为了提高反应速率,可以采取的措施为 (填字母)。 A.将锌矿粉碎 B.大幅度升温C.延长堆浸时间 D.将锌矿充分暴露
解析:锌矿(主要成分为ZnS,含有FeS2、CuS、NiS、SiO2等杂质)中加入野外细菌堆浸,金属硫化物转化为硫酸盐,SiO2不反应,堆浸渣中含有SiO2等难溶物,堆浸液中含有硫酸锌、硫酸铜、硫酸镍、硫酸亚铁等物质。堆浸液中加入H2O2是为了将Fe2+转化为Fe3+,加入NaOH溶液是为了将Fe3+转化为FeOOH沉淀而除去,过滤出FeOOH沉淀,滤液中主要含有Cu2+、Ni2+和Zn2+,向其中加入适量的Zn粉,是将Cu2+置换出来而除去,过滤出Cu后,滤液中主要含有Zn2+和Ni2+,有机相萃取剂萃取Zn2+,分液得到含锌有机相,含锌有机相经过反萃取获得含有Zn2+的反萃液,最后电积反萃液提取金属锌。(1)由分析可知,“堆浸渣”的主要成分为SiO2。A.将锌矿粉碎,增大接触面积,可以加快反应速率;B.大幅度升温,将使细菌失去活性,反应速率减慢;C.延长堆浸时间,可以提高浸取率,但不能加快反应速率;D.将锌矿充分暴露,增大与O2的接触面积,可加快反应速率;故选AD。
答案:(1)SiO2 AD
3.(2022·重庆巴蜀中学练习)工业上常采用堆浸—反萃取—电积法从锌矿(主要成分为ZnS,含有FeS2、CuS、NiS、SiO2等杂质)中获得锌,其流程如图所示:
已知:①“堆浸”时金属硫化物均转化为硫酸盐;②pH较高时,FeOOH为胶状沉淀;③在我国,富矿少、贫矿多,矿物中锌的质量分数低于5%的矿属于贫矿。回答下列问题。
(2)流程中①和②的操作名称分别为 、 。
过滤
分液
3.(2022·重庆巴蜀中学练习)工业上常采用堆浸—反萃取—电积法从锌矿(主要成分为ZnS,含有FeS2、CuS、NiS、SiO2等杂质)中获得锌,其流程如图所示:
已知:①“堆浸”时金属硫化物均转化为硫酸盐;②pH较高时,FeOOH为胶状沉淀;③在我国,富矿少、贫矿多,矿物中锌的质量分数低于5%的矿属于贫矿。回答下列问题。
(3)“除铁”时,pH对不同金属离子沉淀率的影响如图所示,事实上Zn2+、Cu2+、Ni2+在pH≤6时难以沉淀,但是有铁离子存在时,pH升高,Zn2+、Cu2+、Ni2+的沉淀率均升高,原因可能为 。
解析:(3)“除铁”时Zn2+、Cu2+、Ni2+在pH≤6时难以沉淀而除去,但是有Fe3+存在时,pH升高,能够形成FeOOH胶状沉淀,其具有很强的吸附性,能吸附Zn2+、Cu2+、Ni2+,从而使它们的沉淀率均升高。
答案:(3)有Fe3+存在时,pH升高,能够形成FeOOH胶体,其具有很强的吸附性,能吸附Zn2+、Cu2+、Ni2+,从而使它们的沉淀率均升高
3.(2022·重庆巴蜀中学练习)工业上常采用堆浸—反萃取—电积法从锌矿(主要成分为ZnS,含有FeS2、CuS、NiS、SiO2等杂质)中获得锌,其流程如图所示:
已知:①“堆浸”时金属硫化物均转化为硫酸盐;②pH较高时,FeOOH为胶状沉淀;③在我国,富矿少、贫矿多,矿物中锌的质量分数低于5%的矿属于贫矿。回答下列问题。
(4)“置换铜”时用锌粉同时直接置换镍的速率极小,可采用“锑盐净化法”,即在酸性含Ni2+溶液中同时加入锌粉和Sb2O3,得到合金NiSb,该反应的离子方程式为 。
3.(2022·重庆巴蜀中学练习)工业上常采用堆浸—反萃取—电积法从锌矿(主要成分为ZnS,含有FeS2、CuS、NiS、SiO2等杂质)中获得锌,其流程如图所示:
已知:①“堆浸”时金属硫化物均转化为硫酸盐;②pH较高时,FeOOH为胶状沉淀;③在我国,富矿少、贫矿多,矿物中锌的质量分数低于5%的矿属于贫矿。回答下列问题。
(5)反萃液的主要成分为ZnSO4,可通过一系列反应制备对可见光敏感的半导体催化剂ZnFe2O4。其中在无氧条件下灼烧ZnFe2(C2O4)3·6H2O获得产品ZnFe2O4时需要借助电炉和下列仪器中 (填字母)共同完成。
解析:(5)灼烧时需要借助电炉,灼烧固体应该在坩埚中进行,故选e。
答案:(5)e
3.(2022·重庆巴蜀中学练习)工业上常采用堆浸—反萃取—电积法从锌矿(主要成分为ZnS,含有FeS2、CuS、NiS、SiO2等杂质)中获得锌,其流程如图所示:
已知:①“堆浸”时金属硫化物均转化为硫酸盐;②pH较高时,FeOOH为胶状沉淀;③在我国,富矿少、贫矿多,矿物中锌的质量分数低于5%的矿属于贫矿。回答下列问题。
(6)“电积”时得到的锌的质量分数为96.0%。某企业利用上述流程从1 600吨锌矿中可获得此种锌的质量为80吨,已知上述流程的总损耗率约为2%,则该锌矿为 (填“富矿”或“贫矿”)。
答案:(6)贫矿
4.叠氮化钠(NaN3)不溶于乙醚,微溶于乙醇,易溶于水,常用于汽车安全防护袋的气源,汽车发生剧烈碰撞时,立即自动充气。实验室模拟尿素法制备水合肼(N2H4·H2O)并利用其进一步反应制取NaN3的流程如图所示:
已知:①N2H4·H2O易溶于水,具有强还原性,易被氧化成N2;②一定条件下,碱性NaClO溶液与尿素溶液反应生成N2H4·H2O。回答下列问题。
(1)吸收塔内发生反应的离子方程式为 。
4.叠氮化钠(NaN3)不溶于乙醚,微溶于乙醇,易溶于水,常用于汽车安全防护袋的气源,汽车发生剧烈碰撞时,立即自动充气。实验室模拟尿素法制备水合肼(N2H4·H2O)并利用其进一步反应制取NaN3的流程如图所示:
已知:①N2H4·H2O易溶于水,具有强还原性,易被氧化成N2;②一定条件下,碱性NaClO溶液与尿素溶液反应生成N2H4·H2O。回答下列问题。
(2)写出反应器1中生成水合肼反应的化学方程式: 。
4.叠氮化钠(NaN3)不溶于乙醚,微溶于乙醇,易溶于水,常用于汽车安全防护袋的气源,汽车发生剧烈碰撞时,立即自动充气。实验室模拟尿素法制备水合肼(N2H4·H2O)并利用其进一步反应制取NaN3的流程如图所示:
已知:①N2H4·H2O易溶于水,具有强还原性,易被氧化成N2;②一定条件下,碱性NaClO溶液与尿素溶液反应生成N2H4·H2O。回答下列问题。
(3)反应器2中加入无水乙醚的作用是 。
解析:(3)由题中信息可知,叠氮化钠是离子化合物,不溶于乙醚,微溶于乙醇,易溶于水,所以在反应器2中加入无水乙醚的作用是降低叠氮化钠的溶解度,便于叠氮化钠结晶析出。
答案:(3)降低NaN3的溶解度,有利于NaN3结晶析出
4.叠氮化钠(NaN3)不溶于乙醚,微溶于乙醇,易溶于水,常用于汽车安全防护袋的气源,汽车发生剧烈碰撞时,立即自动充气。实验室模拟尿素法制备水合肼(N2H4·H2O)并利用其进一步反应制取NaN3的流程如图所示:
已知:①N2H4·H2O易溶于水,具有强还原性,易被氧化成N2;②一定条件下,碱性NaClO溶液与尿素溶液反应生成N2H4·H2O。回答下列问题。
(4)已知亚硝酸乙酯的结构简式为CH3CH2ONO,反应器2中生成NaN3和CH3CH2OH。若生成 39 g NaN3,则该反应中转移电子的物质的量为 。
答案:(4)2 mol
4.叠氮化钠(NaN3)不溶于乙醚,微溶于乙醇,易溶于水,常用于汽车安全防护袋的气源,汽车发生剧烈碰撞时,立即自动充气。实验室模拟尿素法制备水合肼(N2H4·H2O)并利用其进一步反应制取NaN3的流程如图所示:
已知:①N2H4·H2O易溶于水,具有强还原性,易被氧化成N2;②一定条件下,碱性NaClO溶液与尿素溶液反应生成N2H4·H2O。回答下列问题。
(5)反应器1要控制NaClO溶液的用量,其主要目的是 。
解析:(5)由题给信息可知,水合肼具有强还原性,易被氧化成氮气,若次氯酸钠溶液过量,会将水合肼氧化,导致产率降低。
答案:(5)防止过量的NaClO将生成的N2H4·H2O氧化
4.叠氮化钠(NaN3)不溶于乙醚,微溶于乙醇,易溶于水,常用于汽车安全防护袋的气源,汽车发生剧烈碰撞时,立即自动充气。实验室模拟尿素法制备水合肼(N2H4·H2O)并利用其进一步反应制取NaN3的流程如图所示:
已知:①N2H4·H2O易溶于水,具有强还原性,易被氧化成N2;②一定条件下,碱性NaClO溶液与尿素溶液反应生成N2H4·H2O。回答下列问题。
(6)某实验室设计了如图所示装置制备N2H4。双极膜是阴、阳复合膜,层间的H2O解离成OH-和H+并可分别通过双极膜定向移动。①双极膜中产生的 (填“H+”或“OH-”)移向多孔铂电极。
解析:(6)由图可知,多孔铂电极为负极,氨分子在负极失去电子发生氧化反应生成肼,石墨电极为正极,在水分子作用下,次氯酸根离子在正极得到电子发生还原反应生成氯离子和氢氧根离子。①由分析可知,多孔铂电极为负极,石墨电极为正极,溶液中阴离子(OH-)向多孔铂电极移动;
答案:(6)①OH-
4.叠氮化钠(NaN3)不溶于乙醚,微溶于乙醇,易溶于水,常用于汽车安全防护袋的气源,汽车发生剧烈碰撞时,立即自动充气。实验室模拟尿素法制备水合肼(N2H4·H2O)并利用其进一步反应制取NaN3的流程如图所示:
已知:①N2H4·H2O易溶于水,具有强还原性,易被氧化成N2;②一定条件下,碱性NaClO溶液与尿素溶液反应生成N2H4·H2O。回答下列问题。
(6)某实验室设计了如图所示装置制备N2H4。双极膜是阴、阳复合膜,层间的H2O解离成OH-和H+并可分别通过双极膜定向移动。②石墨电极反应式为 。
[规律方法] 化工生产工艺流程类试题解答方法1.抓首尾,看中间:从原料到产品为一条龙的生产工序试题,其关键点是认真分析对比原材料与产品的组成,从中得出将原料转化为产品和除去原材料中所含杂质的基本原理和所用工艺。2.用交叉,看分流:有些化工生产选用多组原料,解题关键在于找准中间产品和相互交叉的流水生产线,在分析过程中,抓住中间产品的关联作用,逐一破解。3.明目的,读流程:化工工艺流程综合题目一般是关于物质制备,首先明确题目目的是制取什么物质,从题干或问题中获取有用信息,了解产品的性质,并结合基本概念和反应原理分析流程图试题中的元素及化合物知识,从质量守恒原理的角度分析未知物质,寻找解题的突破口。“→”前是投料(反应物),“→”后是生成物。
4.看控制,找分离:物质制备工艺都涉及物质的分离提纯,注意制备过程中所需的原料和条件的控制以及物质分离方法的选择(如过滤、萃取、分液、蒸馏等),尽可能写出主要反应的化学方程式或制备原理。若出现工艺评价内容,从成本、环保、现实等多角度考虑分析即可。
高考真题·导向
1.(不定项)(2022·山东卷)高压氢还原法可直接从溶液中提取金属粉。以硫化铜精矿(含Zn、Fe元素的杂质)为主要原料制备Cu粉的工艺流程如下,可能用到的数据见下表。
D
下列说法错误的是( )A.固体X主要成分是Fe(OH)3和S;金属M为ZnB.浸取时,增大O2压强可促进金属离子浸出C.中和调pH的范围为3.2～4.2D.还原时,增大溶液酸度有利于Cu的生成
2.(2021·河北卷)“灌钢法”是我国古代劳动人民对钢铁冶炼技术的重大贡献,陶弘景在其《本草经集注》中提到“钢铁是杂炼生 作刀镰者”。“灌钢法”主要是将生铁和熟铁(含碳量约0.1%)混合加热,生铁熔化灌入熟铁,再锻打成钢。下列说法错误的是( )A.钢是以铁为主的含碳合金B.钢的含碳量越高,硬度和脆性越大C.生铁由于含碳量高,熔点比熟铁高D.冶炼铁的原料之一赤铁矿的主要成分为Fe2O3
C
解析:钢是以铁为主的含碳合金,A正确;钢的含碳量越高,硬度和脆性越大,B正确;合金的熔点比其组分的熔点低,生铁的含碳量(2%～4.3%)大于熟铁的含碳量(约0.1%),故生铁熔点比熟铁低,C错误;赤铁矿的主要成分是Fe2O3,D正确。
3.(2020·全国Ⅲ卷)宋代《千里江山图》描绘了山清水秀的美丽景色,历经千年色彩依然,其中绿色来自孔雀石颜料[主要成分为Cu(OH)2·CuCO3],青色来自蓝铜矿颜料[主要成分为Cu(OH)2·2CuCO3]。下列说法错误的是( )A.保存《千里江山图》需控制温度和湿度B.孔雀石、蓝铜矿颜料不易被空气氧化C.孔雀石、蓝铜矿颜料耐酸耐碱D.Cu(OH)2·CuCO3中铜的质量分数高于Cu(OH)2·2CuCO3
C
解析:Cu(OH)2和CuCO3在高温时均易分解,在潮湿的空气中会有微量溶解,因此保存《千里江山图》需控制温度和湿度,A项正确;孔雀石和蓝铜矿颜料中的Cu元素均为+2 价,处于Cu元素的最高价态,因此孔雀石、蓝铜矿颜料不易被空气氧化,B项正确;Cu(OH)2和CuCO3均能与强酸发生反应,C项错误;Cu(OH)2中Cu的质量分数为65.3%,CuCO3中Cu的质量分数为51.6%,因此Cu(OH)2·CuCO3中铜的质量分数高于Cu(OH)2·2CuCO3中铜的质量分数,D项正确。
4.(2020·江苏卷)下列有关物质的性质与用途具有对应关系的是( )A.铝的金属活泼性强,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
D
解析:铝具有很好的延展性,可以用于制作铝金属制品,与铝的活泼性无关,A项错误;电解氧化铝冶炼铝是因为氧化铝熔融状态下能导电,与熔点高无关,B项错误;氢氧化铝能与胃酸的主要成分盐酸发生反应,与氢氧化铝受热分解无关,C项错误;明矾中的Al3+可以水解生成氢氧化铝胶体,胶体具有很强的吸附能力,可以吸附水中的悬浮物,起到净水作用,D项正确。
5.(2020·山东卷)以菱镁矿(主要成分为MgCO3,含少量SiO2、Fe2O3和Al2O3)为原料制备高纯镁砂的工艺流程如下:
已知浸出时产生的废渣中有SiO2、Fe(OH)3和Al(OH)3。下列说法错误的是( )
B
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第3讲 金属材料 金属矿物的开发利用
必备知识·整合
一、金属材料1.合金
(1)概念:合金是指两种或两种以上的金属(或金属与非金属)熔合而成的具有金属特性的物质。
常温下,多数合金是固体,但钠钾合金是液体
(2)特性:合金具有不同于各成分金属的物理、化学或机械性能。①熔点:一般比它的各成分金属的 ;②硬度和强度:一般比它的各成分金属的 。
低
大
2.常见的金属材料(1)金属材料。
铁、铬、锰
(2)黑色金属材料——钢铁。① 是用量最大、用途最广的合金。
②
钢
(3)有色金属材料——铜和铝。
②铜合金: 是我国使用最早的合金,常见的还有黄铜和白铜。
青铜
(1)不锈钢、硬铝都是合金,青铜是铜单质,不属于合金。( )
[理解·辨析]判断正误:正确的画“√”,错误的画“×”。
解析:(1)青铜也是合金。
×
(2)港珠澳大桥的建设使用了大量钢材,钢材是合金。( )
√
(3)镧镍合金能大量吸收H2形成金属氢化物,可作储氢材料。( )
√
(4)金属冶炼的实质是金属离子失去电子被还原的过程。( )
解析:(4)化合价降低,金属离子得到电子被还原。
×
(5)所有的金属氧化物都能和铝发生铝热反应。( )
解析:(5)活动性弱于Al的金属,其氧化物能与铝发生铝热反应。
×
二、金属矿物的开发利用1.金属在自然界中的存在形式
正
2.金属冶炼的一般步骤
3.金属冶炼的实质
化合态
游离态
三、镁及其化合物1.镁的位置镁元素在元素周期表中位于第 周期第 族。镁在化学反应中,能表现出较强的金属性,即失电子的能力强,是常用的 。2.镁的物理性质具有 色金属光泽的固体,密度、硬度均较 ,熔点较 ,有良好的导电、传热和延展性。
三
ⅡA
还原剂
银白
小
低
3.镁的化学性质
①与非金属反应。在O2中燃烧: ;与N2反应: ;与Cl2反应: 。
镁着火时,不能用干粉灭火器灭火
③与H2O反应: 。④与H+反应: 。
4.镁的用途制造信号弹和焰火;镁合金用于制造火箭、导弹和飞机的部件;氧化镁用于制耐高温材料,冶金工业上用作还原剂和脱氧剂。
5.海水提镁工艺流程:
[理解·辨析]判断正误:正确的画“√”,错误的画“×”。
(1)Mg在空气中燃烧,产物只是MgO。( )
解析:(1)Mg除了与氧气反应还能与N2、CO2反应生成Mg3N2、C。
×
(2)镁着火不可以用CO2灭火,钠着火也不可以用CO2灭火。( )
√
解析:(3)MgO不能与水反应生成Mg(OH)2。
(3)下列转化关系均可通过一步反应实现:Mg→MgO→Mg(OH)2→MgCl2。( )
×
(4)1 mol Mg与足量盐酸反应时,转移2NA个电子(设NA为阿伏加德罗常数的值)。( )
√
四、铝及其化合物1.铝的结构和存在
三
ⅢA
化合
2.金属铝的物理性质 色有金属光泽的固体,有良好的延展性、导电性和导热性等,密度较 ,质地柔软。
银白
小
3.金属铝的化学性质
氧化膜
钝化
4.铝热反应
弱
[理解·辨析]判断正误:正确的画“√”,错误的画“×”。
(1)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,熔化后的液态铝滴落下来,说明铝的熔点较低。( )
×
解析:(1)熔化后的液态铝不会滴落下来,因为铝的表面会生成一层氧化膜,Al2O3熔点高。
(2)1 mol Al与足量的硫酸或足量的氢氧化钠溶液反应,转移电子数相同。( )
√
(3)铝与Fe2O3发生铝热反应后,固体物质质量增加。( )
解析:(3)化学反应前后质量守恒,因此固体质量不变。
×
(4)Al2O3是两性氧化物,故可用作耐高温材料。( )
解析:(4)Al2O3可用作耐高温材料是因为熔点高。
×
(5)Al(OH)3具有弱碱性,可用于治疗胃酸过多。( )
√
五、铜及其化合物1.单质铜(1)物理性质: 色固体,具有良好的延展性、 性和 性。(2)化学性质。
紫红
导热
导电
绿
2.氧化铜和氧化亚铜
3.氢氧化铜(1)物理性质: 色 溶于水的固体。
蓝
难
(2)化学性质及应用。
4.铜盐(1)Cu2(OH)2CO3名称为 ,是铜绿、孔雀石的主要成分。
碱式碳酸铜
蓝矾、胆矾
(3)铜盐溶液有毒,主要是因为Cu2+作为一种重金属离子能与蛋白质作用,使蛋白质变性失去生理活性,因此可将胆矾、熟石灰、水配成波尔多液,用来杀灭植物的病毒。
(3)电解精炼铜的原理是用粗铜作阳极,铜在阳极上失电子变为Cu2+,用纯铜棒作阴极,Cu2+在阴极上得电子生成铜。
[理解·辨析]判断正误:正确的画“√”,错误的画“×”。
(1)将气体通过无水硫酸铜,粉末变蓝,证明原气体中含有水蒸气。( )
(2)Cu2(OH)2CO3是铜锈的主要成分,在干燥的空气中铜不易生锈。( )
√
(3)1 mol Cu和足量热浓硫酸反应可生成NA个SO3分子(设NA为阿伏加德罗常数的值)。( )
×
解析:(3)Cu和足量热浓硫酸反应生成SO2,而不是SO3。
√
(4)将CuCl2溶液在蒸发皿中加热蒸干,可制得无水CuCl2固体。( )
解析:(4)CuCl2溶液在蒸发皿中加热蒸干时,Cu2+水解最终得到Cu(OH)2。
×
关键能力·提升
考点一 合金、金属矿物的开发利用
合金的性质及应用
1.《天工开物》中记载了有关“五金”的内容:“……黄金美者,其值去黑铁(生铁)一万六千倍,然使釜、鬵(xín,一种炊具)、斤(这里指菜刀、镰刀、锄头等)、斧不呈效于日用之间……贸迁有无……”下列解释正确的是( )A.明代使用的釜、鬵一类的炊具都属于青铜合金B.添加了铬、镍的不锈钢菜刀和农具使用后即使不保养,也不会生锈C.金属的另一个用途就是铸成钱币作为贸易交往中的流通手段D.黑铁在空气中发生的腐蚀主要是化学腐蚀
C
解析:明代使用的釜、鬵都属于铁合金,故A错误;不锈钢就是在普通钢中添加铬、镍等元素改变了钢铁内部结构,不锈钢不容易生锈,家里用的农具是铁合金,如果没及时洗干净后晾干,铁能与氧气、水分同时接触,容易发生电化学腐蚀而生锈,故B错误;金属可以用来铸成钱币作为贸易交往中的流通手段,故C正确;生铁的腐蚀主要是电化学腐蚀,故D错误。
2.国产大型客机C919机身部分采用第三代新型铝锂合金材料。下列关于铝锂合金的认识不正确的是( )A.铝锂合金密度较小,强度较大,硬度大于纯铝,熔点低于锂单质B.改变原料的配比,可以制得性能不同的铝锂合金C.铝锂合金具有金属光泽,可导电、导热D.铝锂合金的性质与各成分金属的性质完全相同
D
解析:合金的熔点比它的各成分金属的熔点低,硬度大于其成分金属,故A正确;合金的性质与成分的含量有关,所以改变原料的配比,可以制得性能不同的铝锂合金,故B正确;铝锂合金具有金属材料的一些通性,有金属光泽,可导电、导热,故C正确;合金的熔点比它的各成分金属的熔点低,硬度大于其成分金属,所以铝锂合金的性质与各成分金属的性质不完全相同,故D错误。
3.(2023·河北邢台月考)古代炼丹的五金通常是指金、银、铜、铁、锡。下列说法错误的是( )A.用焦炭热还原SnO2可得到SnB.用H2还原Fe2O3可得到FeC.Cu2S与过量O2共热的固体产物中只含CuD.Ag2O直接热分解可得到Ag
C
金属矿物的开发与利用
解析:根据金属活动性顺序可知,可以用热还原法冶炼Sn、Fe,因此可以用焦炭热还原SnO2得到Sn,故A正确;也可以用H2还原Fe2O3得到Fe,故B正确;铜能够与氧气反应,Cu2S与过量O2共热的产物中含有CuO等,故C错误;银的活泼性较差,工业上将Ag2O直接加热分解可得到Ag,故D正确。
4.氧化铝是工业上电解制铝的原料,工业上用铝土矿(主要成分为Al2O3,还含有Fe2O3、SiO2等)为原料制取氧化铝的流程如图所示,下列说法错误的是( )
B
A.滤渣可用于炼铁B.实验室可在蒸发皿中加热分解氢氧化铝C.步骤①②③中均不涉及氧化还原反应D.实验室中进行过滤时,用到的玻璃仪器有烧杯、漏斗、玻璃棒
考点二 镁、铝、铜及其重要化合物
(2022·上海统测)科学探究可以培养学生良好的科学思维。某兴趣小组进行了金属燃烧实验:
回答下列问题。
(1)进行实验1、2的目的是研究铝和氧气反应的剧烈程度是否与氧气的 有关。
(2)某同学分析实验2、3后就得出如下结论:不同金属的活动性是不同的。其他同学认为这个结论不可靠,你认为他们的理由是 。 (3)小组同学认为镁和铝的活动性可以通过与氧气反应的剧烈程度来比较,你认为还可以通过 的实验来比较。 (4)在实验1中,有同学用细针去刺破液态铝外面的薄膜,观察到里面的液态铝依然没有流出来。实验后,同学们查阅资料获知该薄膜是氧化铝,其熔点明显高于酒精灯火焰的温度,由此推断,刺破薄膜后液态铝会迅速和 反应,又会形成致密氧化膜,所以液态铝不会流出来。
解析:(1)实验1、2中氧气的浓度不同,故实验的目的是研究铝和氧气反应的剧烈程度是否与氧气的浓度有关。(2)不能只用镁、铝金属做实验,且选择的金属样本种类太少(或实验中存在氧气浓度和金属种类两个变量没有控制)就得出此结论。(3)还可以用镁、铝和酸反应产生气泡的快慢或者镁是否能与可溶性铝盐反应来验证镁、铝的活动性。(4)铝能迅速和氧气反应生成氧化铝膜,故液态铝不会流出。
答案:(1)浓度(或纯度、含量)(2)只用镁、铝金属做实验,选择的金属样本种类太少(或实验中存在氧气浓度和金属种类两个变量没有控制) (3)镁、铝与酸反应产生气泡的快慢(或镁是否能与可溶性铝盐反应等) (4)氧气
由以上3个实验可知,铝制品在空气中能稳定存在的原因是什么?
提示:铝能和氧气反应生成氧化铝膜,保护了内部的铝不会与氧气接触。
1.下列关于镁、铝的说法正确的是( )A.铝制品在空气中能稳定存在是因为铝不活泼B.浓硝酸、浓硫酸能用铝制器皿盛装是因为铝与浓硝酸、浓硫酸不反应C.镁、铝均能与NaOH溶液反应D.铝与Fe2O3发生铝热反应是利用了Al的还原性比Fe的强
D
2.某同学通过实验探究Mg、Al、Cu的性质,下列观点正确的是( )A.镁条在空气中燃烧所得的固体物质是混合物B.将水加入浓硫酸中得到稀硫酸,将铝条置于其中探究Al的活泼性C.金属镁质地柔软,不适宜制作高强度的合金材料D.常温下,将铜丝伸入盛满氯气的集气瓶中,观察CuCl2的生成
A
解析:Mg在空气中燃烧生成MgO、Mg3N2和C,所以镁条在空气中燃烧所得的固体物质是混合物,故A正确;稀释浓硫酸时应将浓硫酸加入水中并不断搅拌,故B错误;虽然Mg质地柔软,但密度小,常用来制作合金材料,如镁铝合金,故C错误;观察CuCl2的生成应该用红热的铜丝,故D错误。
3.下列除去杂质的方法不正确的是( )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.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C.用过量氨水除去含Fe3+溶液中的少量Al3+D.除去CO2中混有的少量CO:将气体通过灼热的氧化铜
C
解析:铝能与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和氢气,镁与氢氧化钠溶液不反应,故A正确;氢氧化铝与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和水,氢氧化镁与氢氧化钠溶液不反应,反应生成的偏铝酸钠溶液能与二氧化碳反应生成氢氧化铝,故B正确;铁离子和铝离子与氨水反应分别生成氢氧化铁沉淀和氢氧化铝沉淀,氢氧化铁沉淀和氢氧化铝沉淀都不能与氨水反应,则用过量氨水不能除去含Fe3+溶液中的少量Al3+,故C错误;一氧化碳与氧化铜共热反应生成铜和二氧化碳,则将混有少量一氧化碳的二氧化碳混合气体通过灼热的氧化铜能除去一氧化碳,故D正确。
4.(2022·山西晋城二模)“铝渣”是铝工业的副产品,主要成分为Al、AlF3、LiF、CaO。利用“铝渣”制备Li2CO3的流程如图所示:
已知:LiHCO3易溶于水;Li2CO3在不同温度下的溶解度如下表。
回答下列问题。
(1)“酸浸”过程不能在玻璃反应釜中进行,其主要原因是 。
解析:“铝渣”主要成分为Al、AlF3、LiF、CaO,经浓硫酸酸浸后,氟化物转化为HF气体逸出,部分氧化钙转化为微溶的硫酸钙以滤渣形式除去,得到的滤液中含铝离子、锂离子和少量钙离子,再加入碳酸钠溶液后,会生成CaCO3、Li2CO3、Al(OH)3沉淀,过滤后的滤液分离除去,滤渣中再通入二氧化碳和水,使其中的碳酸盐转化为可溶于水的碳酸氢盐,从而过滤除去Al(OH)3沉淀,再加入磷酸锂稀溶液使钙离子转化为磷酸钙沉淀,达到“除钙”目的,碳酸氢锂溶液经过热分解和一系列操作生成碳酸锂、二氧化碳和水。(1)“酸浸”过程会产生HF,因为HF会腐蚀玻璃,所以不能在玻璃反应釜中进行。
答案:(1)生成的HF会腐蚀玻璃
4.(2022·山西晋城二模)“铝渣”是铝工业的副产品,主要成分为Al、AlF3、LiF、CaO。利用“铝渣”制备Li2CO3的流程如图所示:
已知:LiHCO3易溶于水;Li2CO3在不同温度下的溶解度如下表。
回答下列问题。
(2)“沉淀”反应得到的沉淀中,其成分有CaCO3、 。
解析:(2)依据上述分析可知,“沉淀”反应得到的沉淀中有CaCO3、Li2CO3、Al(OH)3。
答案:(2)Li2CO3、Al(OH)3
4.(2022·山西晋城二模)“铝渣”是铝工业的副产品,主要成分为Al、AlF3、LiF、CaO。利用“铝渣”制备Li2CO3的流程如图所示:
已知:LiHCO3易溶于水;Li2CO3在不同温度下的溶解度如下表。
回答下列问题。
(3)“转化”步骤的目的是 。
解析:(3)沉淀过程有CaCO3、Li2CO3、Al(OH)3生成,所以通入二氧化碳和水,会使CaCO3、Li2CO3分别转化为可溶于水的Ca(HCO3)2、LiHCO3,再经过滤可除去Al(OH)3沉淀。
答案:(3)将CaCO3、Li2CO3转化为易溶于水的碳酸氢盐,便于与Al(OH)3分离
4.(2022·山西晋城二模)“铝渣”是铝工业的副产品,主要成分为Al、AlF3、LiF、CaO。利用“铝渣”制备Li2CO3的流程如图所示:
已知:LiHCO3易溶于水;Li2CO3在不同温度下的溶解度如下表。
回答下列问题。
(4)“除钙”时温度不能太高,否则会影响Li2CO3的产率,其原因是 (用化学方程式表示)。
4.(2022·山西晋城二模)“铝渣”是铝工业的副产品,主要成分为Al、AlF3、LiF、CaO。利用“铝渣”制备Li2CO3的流程如图所示:
已知:LiHCO3易溶于水;Li2CO3在不同温度下的溶解度如下表。
回答下列问题。
(5)从“热分解”后的溶液中获得Li2CO3晶体的操作是蒸发结晶、 、洗涤、干燥。
解析:(5)根据Li2CO3在不同温度下的溶解度数据可知,随着温度的升高,Li2CO3的溶解度不断减小,所以从“热分解”后的溶液中获得Li2CO3晶体的操作是蒸发结晶、趁热过滤、洗涤、干燥。
答案:(5)趁热过滤
4.(2022·山西晋城二模)“铝渣”是铝工业的副产品,主要成分为Al、AlF3、LiF、CaO。利用“铝渣”制备Li2CO3的流程如图所示:
已知:LiHCO3易溶于水;Li2CO3在不同温度下的溶解度如下表。
回答下列问题。
(6)利用表中数据计算100 ℃ 时Li2CO3的Ksp近似值为 。
答案:(6)4×10-3
4.(2022·山西晋城二模)“铝渣”是铝工业的副产品,主要成分为Al、AlF3、LiF、CaO。利用“铝渣”制备Li2CO3的流程如图所示:
已知:LiHCO3易溶于水;Li2CO3在不同温度下的溶解度如下表。
回答下列问题。
(7)以Li2CO3为原料采用固相法可制备锂离子电池的正极材料LiMn2O4,其制备过程:将MnO2和Li2CO3按一定物质的量之比配料,球磨后,高温加热,反应过程会产生两种气体,则两种气体的物质的量之比为 (要求:密度大的气体与密度小的气体作比)。
答案:(7)2∶1
[归纳总结] 含铝杂质的提纯方法归类利用Al、Al2O3、Al(OH)3 可溶于强碱的特性,可除去许多物质中的含铝杂质。如:(1)Mg(Al):加足量NaOH溶液;(2)Fe2O3(Al2O3):加足量NaOH溶液;(3)Mg(OH)2[Al(OH)3]:加足量NaOH溶液;(4)Mg2+(Al3+):加过量NaOH溶液,过滤,再加酸充分溶解。
微专题6 工艺流程中的热点金属
1.工艺流程题的结构
规律:“主线主产品,分支副产品,回头为循环”。
2.原料预处理的常用方法(1)研磨——减小固体颗粒的体积,增大固体与液体或气体间的接触面积,加快反应速率。(2)水浸——与水接触反应或溶解。(3)酸浸——与酸接触反应或溶解,使可溶性金属离子进入溶液,不溶物通过过滤除去。(4)灼烧——除去可燃性杂质或使原料初步转化,如从海带中提取碘时灼烧就是为了除去可燃性杂质。(5)煅烧——改变结构,使一些物质能溶解,并使一些杂质在高温下氧化、分解。
3.解答工艺流程题的方法——目标分析法制备类工艺流程题一般由多步连续的操作组成,每一步操作都有其具体的目标、任务。
要求用理论回答的试题应采用“四段论法”:
(2022·四川成都摸底测试)硫酸锌是制造锌钡白和锌盐的主要原料,也可用作木材的防腐剂等。用氧化锌烟尘(主要成分为ZnO,还含有少量PbO、CuO、Fe2O3、FeO等)生产ZnSO4·7H2O的流程如图所示:
有关金属离子[c(Mn+)=0.1 mol·L-1]形成氢氧化物沉淀的pH范围如下:
(1)“酸浸”时用的稀酸是 ;滤渣1的主要成分是 。 (2)“氧化”时的离子方程式为 ;加入ZnO除杂时溶液的pH控制范围是 ～5.0。 (3)滤渣3含有锌和 ;由滤液得到 ZnSO4·7H2O的操作是 、洗涤、干燥。(4)取14.35 g ZnSO4·7H2O加热至不同温度,剩余固体的质量如下表:
则680 ℃时剩余固体的化学式为 (填字母)。 A.ZnO B.Zn3O(SO4)2C.ZnSO4 D.ZnSO4·H2O
解析:(1)因制备的是ZnSO4·7H2O,“酸浸”时为不引入杂质,应用稀硫酸;由于PbSO4不溶于稀硫酸,故滤渣1的主要成分是PbSO4。
(4)14.35 g ZnSO4·7H2O的物质的量为 0.05 mol,根据Zn原子守恒计算,若加热得到 ZnSO4·H2O,则剩余固体质量为8.95 g,此时温度为100 ℃;若加热得到ZnSO4,则剩余固体质量为8.05 g,此时温度为250 ℃;若加热得到ZnO,则剩余固体质量为4.05 g,此时温度为930 ℃;若加热得到Zn3O(SO4)2,则剩余固体质量为6.72 g,此时温度为680 ℃;故680 ℃时剩余固体的化学式为Zn3O(SO4)2。
答案:(1)稀硫酸(或H2SO4) PbSO4
(3)铜(或Cu) 蒸发浓缩、冷却结晶、过滤
(4)B
(1)“酸浸”时主要反应的化学方程式为 。
(2)滤渣2的主要成分是 。
Fe(OH)3、Cu(OH)2
1.(2022·江苏阜宁中学期中)工业上由粗锰粉(主要杂质为Fe、Ni、Pb等金属单质)制备高纯碳酸锰。其主要工艺流程如图:
B
下列有关说法不正确的是( )
2.(2022·山东济宁二模)一种以镍电极废料(含Ni以及少量Al2O3、Fe2O3和不溶性杂质)为原料制备NiOOH的流程如图所示:
“酸浸”后溶液中的金属离子除Ni2+外还有少量的Al3+和Fe2+等,下列说法错误的是( )A.氧化性:Fe3+>Ni2+B.除杂过程仅为过滤操作C.氧化过程中每生成1 mol NiOOH消耗2 mol OH-D.工业上也可电解碱性Ni(OH)2悬浊液制备NiOOH,加入一定量的KCl有助于提高生产效率
B
3.(2022·重庆巴蜀中学练习)工业上常采用堆浸—反萃取—电积法从锌矿(主要成分为ZnS,含有FeS2、CuS、NiS、SiO2等杂质)中获得锌,其流程如图所示:
已知:①“堆浸”时金属硫化物均转化为硫酸盐;②pH较高时,FeOOH为胶状沉淀;③在我国,富矿少、贫矿多,矿物中锌的质量分数低于5%的矿属于贫矿。回答下列问题。
(1)“堆浸渣”的主要成分为 ,“堆浸”时为了提高反应速率,可以采取的措施为 (填字母)。 A.将锌矿粉碎 B.大幅度升温C.延长堆浸时间 D.将锌矿充分暴露
解析:锌矿(主要成分为ZnS,含有FeS2、CuS、NiS、SiO2等杂质)中加入野外细菌堆浸,金属硫化物转化为硫酸盐,SiO2不反应,堆浸渣中含有SiO2等难溶物,堆浸液中含有硫酸锌、硫酸铜、硫酸镍、硫酸亚铁等物质。堆浸液中加入H2O2是为了将Fe2+转化为Fe3+,加入NaOH溶液是为了将Fe3+转化为FeOOH沉淀而除去,过滤出FeOOH沉淀,滤液中主要含有Cu2+、Ni2+和Zn2+,向其中加入适量的Zn粉,是将Cu2+置换出来而除去,过滤出Cu后,滤液中主要含有Zn2+和Ni2+,有机相萃取剂萃取Zn2+,分液得到含锌有机相,含锌有机相经过反萃取获得含有Zn2+的反萃液,最后电积反萃液提取金属锌。(1)由分析可知,“堆浸渣”的主要成分为SiO2。A.将锌矿粉碎,增大接触面积,可以加快反应速率;B.大幅度升温,将使细菌失去活性,反应速率减慢;C.延长堆浸时间,可以提高浸取率,但不能加快反应速率;D.将锌矿充分暴露,增大与O2的接触面积,可加快反应速率;故选AD。
答案:(1)SiO2 AD
3.(2022·重庆巴蜀中学练习)工业上常采用堆浸—反萃取—电积法从锌矿(主要成分为ZnS,含有FeS2、CuS、NiS、SiO2等杂质)中获得锌,其流程如图所示:
已知:①“堆浸”时金属硫化物均转化为硫酸盐;②pH较高时,FeOOH为胶状沉淀;③在我国,富矿少、贫矿多,矿物中锌的质量分数低于5%的矿属于贫矿。回答下列问题。
(2)流程中①和②的操作名称分别为 、 。
过滤
分液
3.(2022·重庆巴蜀中学练习)工业上常采用堆浸—反萃取—电积法从锌矿(主要成分为ZnS,含有FeS2、CuS、NiS、SiO2等杂质)中获得锌,其流程如图所示:
已知:①“堆浸”时金属硫化物均转化为硫酸盐;②pH较高时,FeOOH为胶状沉淀;③在我国,富矿少、贫矿多,矿物中锌的质量分数低于5%的矿属于贫矿。回答下列问题。
(3)“除铁”时,pH对不同金属离子沉淀率的影响如图所示,事实上Zn2+、Cu2+、Ni2+在pH≤6时难以沉淀,但是有铁离子存在时,pH升高,Zn2+、Cu2+、Ni2+的沉淀率均升高,原因可能为 。
解析:(3)“除铁”时Zn2+、Cu2+、Ni2+在pH≤6时难以沉淀而除去,但是有Fe3+存在时,pH升高,能够形成FeOOH胶状沉淀,其具有很强的吸附性,能吸附Zn2+、Cu2+、Ni2+,从而使它们的沉淀率均升高。
答案:(3)有Fe3+存在时,pH升高,能够形成FeOOH胶体,其具有很强的吸附性,能吸附Zn2+、Cu2+、Ni2+,从而使它们的沉淀率均升高
3.(2022·重庆巴蜀中学练习)工业上常采用堆浸—反萃取—电积法从锌矿(主要成分为ZnS,含有FeS2、CuS、NiS、SiO2等杂质)中获得锌,其流程如图所示:
已知:①“堆浸”时金属硫化物均转化为硫酸盐;②pH较高时,FeOOH为胶状沉淀;③在我国,富矿少、贫矿多,矿物中锌的质量分数低于5%的矿属于贫矿。回答下列问题。
(4)“置换铜”时用锌粉同时直接置换镍的速率极小,可采用“锑盐净化法”,即在酸性含Ni2+溶液中同时加入锌粉和Sb2O3,得到合金NiSb,该反应的离子方程式为 。
3.(2022·重庆巴蜀中学练习)工业上常采用堆浸—反萃取—电积法从锌矿(主要成分为ZnS,含有FeS2、CuS、NiS、SiO2等杂质)中获得锌,其流程如图所示:
已知:①“堆浸”时金属硫化物均转化为硫酸盐;②pH较高时,FeOOH为胶状沉淀;③在我国,富矿少、贫矿多,矿物中锌的质量分数低于5%的矿属于贫矿。回答下列问题。
(5)反萃液的主要成分为ZnSO4,可通过一系列反应制备对可见光敏感的半导体催化剂ZnFe2O4。其中在无氧条件下灼烧ZnFe2(C2O4)3·6H2O获得产品ZnFe2O4时需要借助电炉和下列仪器中 (填字母)共同完成。
解析:(5)灼烧时需要借助电炉,灼烧固体应该在坩埚中进行,故选e。
答案:(5)e
3.(2022·重庆巴蜀中学练习)工业上常采用堆浸—反萃取—电积法从锌矿(主要成分为ZnS,含有FeS2、CuS、NiS、SiO2等杂质)中获得锌,其流程如图所示:
已知:①“堆浸”时金属硫化物均转化为硫酸盐;②pH较高时,FeOOH为胶状沉淀;③在我国,富矿少、贫矿多,矿物中锌的质量分数低于5%的矿属于贫矿。回答下列问题。
(6)“电积”时得到的锌的质量分数为96.0%。某企业利用上述流程从1 600吨锌矿中可获得此种锌的质量为80吨,已知上述流程的总损耗率约为2%,则该锌矿为 (填“富矿”或“贫矿”)。
答案:(6)贫矿
4.叠氮化钠(NaN3)不溶于乙醚,微溶于乙醇,易溶于水,常用于汽车安全防护袋的气源,汽车发生剧烈碰撞时,立即自动充气。实验室模拟尿素法制备水合肼(N2H4·H2O)并利用其进一步反应制取NaN3的流程如图所示:
已知:①N2H4·H2O易溶于水,具有强还原性,易被氧化成N2;②一定条件下,碱性NaClO溶液与尿素溶液反应生成N2H4·H2O。回答下列问题。
(1)吸收塔内发生反应的离子方程式为 。
4.叠氮化钠(NaN3)不溶于乙醚,微溶于乙醇,易溶于水,常用于汽车安全防护袋的气源,汽车发生剧烈碰撞时,立即自动充气。实验室模拟尿素法制备水合肼(N2H4·H2O)并利用其进一步反应制取NaN3的流程如图所示:
已知:①N2H4·H2O易溶于水,具有强还原性,易被氧化成N2;②一定条件下,碱性NaClO溶液与尿素溶液反应生成N2H4·H2O。回答下列问题。
(2)写出反应器1中生成水合肼反应的化学方程式: 。
4.叠氮化钠(NaN3)不溶于乙醚,微溶于乙醇,易溶于水,常用于汽车安全防护袋的气源,汽车发生剧烈碰撞时,立即自动充气。实验室模拟尿素法制备水合肼(N2H4·H2O)并利用其进一步反应制取NaN3的流程如图所示:
已知:①N2H4·H2O易溶于水,具有强还原性,易被氧化成N2;②一定条件下,碱性NaClO溶液与尿素溶液反应生成N2H4·H2O。回答下列问题。
(3)反应器2中加入无水乙醚的作用是 。
解析:(3)由题中信息可知,叠氮化钠是离子化合物,不溶于乙醚,微溶于乙醇,易溶于水,所以在反应器2中加入无水乙醚的作用是降低叠氮化钠的溶解度,便于叠氮化钠结晶析出。
答案:(3)降低NaN3的溶解度,有利于NaN3结晶析出
4.叠氮化钠(NaN3)不溶于乙醚,微溶于乙醇,易溶于水,常用于汽车安全防护袋的气源,汽车发生剧烈碰撞时,立即自动充气。实验室模拟尿素法制备水合肼(N2H4·H2O)并利用其进一步反应制取NaN3的流程如图所示:
已知:①N2H4·H2O易溶于水,具有强还原性,易被氧化成N2;②一定条件下,碱性NaClO溶液与尿素溶液反应生成N2H4·H2O。回答下列问题。
(4)已知亚硝酸乙酯的结构简式为CH3CH2ONO,反应器2中生成NaN3和CH3CH2OH。若生成 39 g NaN3,则该反应中转移电子的物质的量为 。
答案:(4)2 mol
4.叠氮化钠(NaN3)不溶于乙醚,微溶于乙醇,易溶于水,常用于汽车安全防护袋的气源,汽车发生剧烈碰撞时,立即自动充气。实验室模拟尿素法制备水合肼(N2H4·H2O)并利用其进一步反应制取NaN3的流程如图所示:
已知:①N2H4·H2O易溶于水,具有强还原性,易被氧化成N2;②一定条件下,碱性NaClO溶液与尿素溶液反应生成N2H4·H2O。回答下列问题。
(5)反应器1要控制NaClO溶液的用量,其主要目的是 。
解析:(5)由题给信息可知,水合肼具有强还原性,易被氧化成氮气,若次氯酸钠溶液过量,会将水合肼氧化,导致产率降低。
答案:(5)防止过量的NaClO将生成的N2H4·H2O氧化
4.叠氮化钠(NaN3)不溶于乙醚,微溶于乙醇,易溶于水,常用于汽车安全防护袋的气源,汽车发生剧烈碰撞时,立即自动充气。实验室模拟尿素法制备水合肼(N2H4·H2O)并利用其进一步反应制取NaN3的流程如图所示:
已知:①N2H4·H2O易溶于水,具有强还原性,易被氧化成N2;②一定条件下,碱性NaClO溶液与尿素溶液反应生成N2H4·H2O。回答下列问题。
(6)某实验室设计了如图所示装置制备N2H4。双极膜是阴、阳复合膜,层间的H2O解离成OH-和H+并可分别通过双极膜定向移动。①双极膜中产生的 (填“H+”或“OH-”)移向多孔铂电极。
解析:(6)由图可知,多孔铂电极为负极,氨分子在负极失去电子发生氧化反应生成肼,石墨电极为正极,在水分子作用下,次氯酸根离子在正极得到电子发生还原反应生成氯离子和氢氧根离子。①由分析可知,多孔铂电极为负极,石墨电极为正极,溶液中阴离子(OH-)向多孔铂电极移动;
答案:(6)①OH-
4.叠氮化钠(NaN3)不溶于乙醚,微溶于乙醇,易溶于水,常用于汽车安全防护袋的气源,汽车发生剧烈碰撞时,立即自动充气。实验室模拟尿素法制备水合肼(N2H4·H2O)并利用其进一步反应制取NaN3的流程如图所示:
已知:①N2H4·H2O易溶于水,具有强还原性,易被氧化成N2;②一定条件下,碱性NaClO溶液与尿素溶液反应生成N2H4·H2O。回答下列问题。
(6)某实验室设计了如图所示装置制备N2H4。双极膜是阴、阳复合膜,层间的H2O解离成OH-和H+并可分别通过双极膜定向移动。②石墨电极反应式为 。
[规律方法] 化工生产工艺流程类试题解答方法1.抓首尾,看中间:从原料到产品为一条龙的生产工序试题,其关键点是认真分析对比原材料与产品的组成,从中得出将原料转化为产品和除去原材料中所含杂质的基本原理和所用工艺。2.用交叉,看分流:有些化工生产选用多组原料,解题关键在于找准中间产品和相互交叉的流水生产线,在分析过程中,抓住中间产品的关联作用,逐一破解。3.明目的,读流程:化工工艺流程综合题目一般是关于物质制备,首先明确题目目的是制取什么物质,从题干或问题中获取有用信息,了解产品的性质,并结合基本概念和反应原理分析流程图试题中的元素及化合物知识,从质量守恒原理的角度分析未知物质,寻找解题的突破口。“→”前是投料(反应物),“→”后是生成物。
4.看控制,找分离:物质制备工艺都涉及物质的分离提纯,注意制备过程中所需的原料和条件的控制以及物质分离方法的选择(如过滤、萃取、分液、蒸馏等),尽可能写出主要反应的化学方程式或制备原理。若出现工艺评价内容,从成本、环保、现实等多角度考虑分析即可。
高考真题·导向
1.(不定项)(2022·山东卷)高压氢还原法可直接从溶液中提取金属粉。以硫化铜精矿(含Zn、Fe元素的杂质)为主要原料制备Cu粉的工艺流程如下,可能用到的数据见下表。
D
下列说法错误的是( )A.固体X主要成分是Fe(OH)3和S;金属M为ZnB.浸取时,增大O2压强可促进金属离子浸出C.中和调pH的范围为3.2～4.2D.还原时,增大溶液酸度有利于Cu的生成
2.(2021·河北卷)“灌钢法”是我国古代劳动人民对钢铁冶炼技术的重大贡献,陶弘景在其《本草经集注》中提到“钢铁是杂炼生 作刀镰者”。“灌钢法”主要是将生铁和熟铁(含碳量约0.1%)混合加热,生铁熔化灌入熟铁,再锻打成钢。下列说法错误的是( )A.钢是以铁为主的含碳合金B.钢的含碳量越高,硬度和脆性越大C.生铁由于含碳量高,熔点比熟铁高D.冶炼铁的原料之一赤铁矿的主要成分为Fe2O3
C
解析:钢是以铁为主的含碳合金,A正确;钢的含碳量越高,硬度和脆性越大,B正确;合金的熔点比其组分的熔点低,生铁的含碳量(2%～4.3%)大于熟铁的含碳量(约0.1%),故生铁熔点比熟铁低,C错误;赤铁矿的主要成分是Fe2O3,D正确。
3.(2020·全国Ⅲ卷)宋代《千里江山图》描绘了山清水秀的美丽景色,历经千年色彩依然,其中绿色来自孔雀石颜料[主要成分为Cu(OH)2·CuCO3],青色来自蓝铜矿颜料[主要成分为Cu(OH)2·2CuCO3]。下列说法错误的是( )A.保存《千里江山图》需控制温度和湿度B.孔雀石、蓝铜矿颜料不易被空气氧化C.孔雀石、蓝铜矿颜料耐酸耐碱D.Cu(OH)2·CuCO3中铜的质量分数高于Cu(OH)2·2CuCO3
C
解析:Cu(OH)2和CuCO3在高温时均易分解,在潮湿的空气中会有微量溶解,因此保存《千里江山图》需控制温度和湿度,A项正确;孔雀石和蓝铜矿颜料中的Cu元素均为+2 价,处于Cu元素的最高价态,因此孔雀石、蓝铜矿颜料不易被空气氧化,B项正确;Cu(OH)2和CuCO3均能与强酸发生反应,C项错误;Cu(OH)2中Cu的质量分数为65.3%,CuCO3中Cu的质量分数为51.6%,因此Cu(OH)2·CuCO3中铜的质量分数高于Cu(OH)2·2CuCO3中铜的质量分数,D项正确。
4.(2020·江苏卷)下列有关物质的性质与用途具有对应关系的是( )A.铝的金属活泼性强,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
D
解析:铝具有很好的延展性,可以用于制作铝金属制品,与铝的活泼性无关,A项错误;电解氧化铝冶炼铝是因为氧化铝熔融状态下能导电,与熔点高无关,B项错误;氢氧化铝能与胃酸的主要成分盐酸发生反应,与氢氧化铝受热分解无关,C项错误;明矾中的Al3+可以水解生成氢氧化铝胶体,胶体具有很强的吸附能力,可以吸附水中的悬浮物,起到净水作用,D项正确。
5.(2020·山东卷)以菱镁矿(主要成分为MgCO3,含少量SiO2、Fe2O3和Al2O3)为原料制备高纯镁砂的工艺流程如下:
已知浸出时产生的废渣中有SiO2、Fe(OH)3和Al(OH)3。下列说法错误的是( )
B
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