2021届高考化学一轮总复习专题突破：金属材料与金属矿物的开发和利用【专题训练、专题总结】

——金属材料与金属矿物的开发和利用
【专题训练】
1．氧化还原反应广泛应用于金属冶炼，下列说法不正确的是( C )
A ．电解熔融氯化钠制取金属钠的反应中，Na ＋被还原
B ．湿法炼铜与火法炼铜的反应中，铜元素都发生还原反应
C ．用磁铁矿炼铁的反应中，1 mol Fe 3O 4被CO 还原成Fe ，转移9 mol 电子
D ．铝热法还原铁的反应中，放出的热量能使铁熔化
解析：用磁铁矿炼铁的反应为Fe 3
O 4
＋4CO=====△3Fe ＋4CO 2
，当有
1 mol Fe 3O 4被CO 还原成Fe 时，转移8 mol 电子。

2．下列说法不正确的是( C )
A ．有些活泼金属如铝可作热还原法的还原剂
B ．用电解熔融MgCl 2的方法来冶炼金属镁
C ．可用焦炭或一氧化碳还原氧化铝的方法来冶炼铝
D ．回收废旧金属可以重新制成金属或它们的化合物
解析：铝可以作还原剂冶炼一些高熔点的金属，如2Al ＋Fe 2O 3=====高温
2Fe ＋Al 2O 3；MgO 的熔点高，金属镁应该用电解熔融的MgCl 2的方法制取；铝是活泼金属，很难用还原剂把它还原出来；回收旧金属可以重新制成金属或它们的化合物。

3．工业上制备下列金属，采用的化学反应原理正确的是( C )
A ．钾：K 2O ＋H 2===2K ＋H 2O
B ．钙：CaO ＋C=====高温
Ca ＋CO ↑ C ．锰：3MnO 2＋4Al=====高温
3Mn ＋2Al 2O 3
D ．汞：HgS=====△Hg ＋S
解析：钾为活泼金属，不可以用H 2还原法制取，A 项错误；钙的工业制法与镁相似，电解熔融的氯化钙，B 项错误；工业制取Mn 用还原法，单质Al 与二氧化锰发生置换反应，C 项正确；汞单质的制取用加热分解法，分解HgO 得到Hg 单质，D 项错误。

4．合金与纯金属制成的金属材料相比，优点是( A ) ①合金的硬度一般比它的各成分金属的大 ②一般地，合金的熔点比它的各成分金属的更低
③改变原料的配比、改变生成合金的条件，得到有不同性能的合金
④合金比纯金属的导电性更强 ⑤合金比纯金属的应用范围更广泛 A ．①②③⑤ B ．②③④ C ．①②④
D ．①②④⑤
解析：合金的机械性能比各成分金属的大，故①正确；根据教材知识，②③是正确的；合金的电阻率比纯金属要大，故④是错误的；合金由于性能好而应用更广泛，⑤是正确的。

5．2016年在上海首飞的C919大型飞机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．铝锂合金的熔点比铝低
D．铝锂合金耐酸碱腐蚀
解析：铝锂合金中的铝能与酸和碱反应，锂能与酸反应，故铝锂合金不耐酸碱腐蚀。

6．中国载人潜水器“蛟龙”号在西太平洋的马里亚纳海沟试验海域成功创造了载人深潜新的历史记录，首次突破7 000米，最深达到7 020米海底。

“蛟龙”号载人潜水器的外壳是耐超高压的钛合金，下列有关合金的说法中正确的是( D )
A．钛合金是一种新型的金属单质
B．钛合金的熔点比成分金属的低，硬度小
C．钛合金的化学性质与钛单质相同
D．青铜、碳素钢、合金钢和硬铝均是合金
解析：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，不属于新型金属单质，A错误；合金的熔点一般比成分金属的熔点低但硬度大，B错误；合金的化学性质与其成分金属的化学性质是相同的，钛合金除具备钛单质的性质外，还具有其他成分的性质，C错误。

7．取硬铝样品进行如下实验(每一步试剂均过量)，由此可以推知硬铝的组成可能为( D )
样品―
―→足量稀盐酸①⎩
⎪⎨⎪
⎧
气体
溶液
难溶物浓NaOH 溶液②⎩⎪⎨⎪⎧
气体溶液难溶物
A ．Al 、Mg 、Si 、Zn
B ．Al 、Fe 、Zn 、Na
C ．Al 、Na 、Cu 、Fe
D ．Al 、Cu 、Mg 、Si 、Mn
解析：硬铝中一定含有Al ，样品加入足量稀盐酸后有难溶物存在，说明有金属活动性在H 之后的金属或非金属存在，再加入浓NaOH 溶液后有气体生成和难溶物存在，根据题目信息可知硬铝样品中含有Si ，最终的难溶物为Cu ，D 项中含有上述三种物质。

8．某同学设计了如下实验测量m g 铜银合金样品中铜的质量分数：
下列说法中不正确的是( D )
A ．合金的熔点比其成分金属低，通常比成分金属具有更优良的金属特性
B ．铜银都能与硝酸反应，收集到的V L 气体一定全为NO
C ．操作Ⅰ是过滤，操作Ⅱ是洗涤，操作Ⅲ是烘干
D ．根据反应收集到的气体体积可以计算铜和银的质量分数 解析：解答本题要注意以下两点：①没有告诉硝酸的浓度，合金
与硝酸反应放出的气体中可能含有NO2；②W g固体应该是干燥纯净的AgCl，由此确定三步操作。

9．下列关于金属冶炼方法的叙述不正确的是( D )
金属存在形
式
冶炼方法
A 金游离态金子比沙子密度大，利用水洗法直接分离
B 银化合态银的金属性弱，用加热Ag2O的方法冶炼
C 铁化合态用焦炭和空气反应产生的CO在高温下还原铁矿石中铁的氧化物
D 钠化合态钠的金属性强，一般还原剂很难将其还原出来，所以用电解饱和NaCl溶液的方法冶炼
和食盐水得到的是NaOH、H2和Cl2。

10．用自然资源生产部分材料，其产品流程示意图如图所示：
下列有关说法正确的是( B )
A．制取铝也可用电解熔融AlCl3的方法
B ．由赤铁矿冶炼生铁时，发生的反应既有吸热反应，又有放热反应
C ．粗铜精炼时往往以粗铜作电解池的阴极
D ．将MgCl 2溶液加热浓缩、冷却结晶、过滤，即可得到氯化镁晶体
解析：AlCl 3属于共价化合物，熔融状态下不能导电，故无法通过电解熔融AlCl 3的方法制取金属铝，A 项错误；冶炼生铁时发生反应C ＋O 2=====高温CO 2(放热反应)、C ＋CO 2=====高温
2CO(吸热反应)、3CO ＋Fe 2O 3=====高温
2Fe ＋3CO 2(吸热反应)，B 项正确；粗铜精炼时应以粗铜作阳极，C 项错误；MgCl 2在溶液中会水解生成Mg(OH)2，若直接将溶液加热浓缩、冷却结晶将得不到氯化镁晶体，需在加热浓缩时向溶液中滴加浓盐酸，防止Mg 2＋水解，D 项错误。

11．铜的冶炼过程大致可分为 ①富集，将硫化物矿进行浮选；
②焙烧，主要反应为2CuFeS 2＋4O 2===Cu 2S ＋3SO 2＋2FeO(炉渣)； ③制粗铜，在1 200 ℃发生的主要反应为2Cu 2S ＋3O 2===2Cu 2O ＋2SO 2；2Cu 2O ＋Cu 2S===6Cu ＋SO 2↑；
④电解精炼铜。

下列说法正确的是( A )
A ．冶炼过程中的尾气可用来制硫酸
B ．上述过程中，由1 mol CuFeS 2制取1 mol Cu 时共消耗2 mol O 2
C ．在反应2Cu 2O ＋Cu 2S===6Cu ＋SO 2↑中，只有Cu 2O 作氧化剂
D ．电解精炼铜的过程中，每转移1 mol 电子时，阳极溶解铜的质量为32 g
解析：1 mol CuFeS 2反应，焙烧时需要氧气2 mol ；生成的Cu 2S 转化为Cu 2O 还需要氧气，B 不正确。

C 项中作氧化剂的除Cu 2O 外还有Cu 2S ，C 不正确。

电解精炼铜时阳极除溶解铜外还溶解比铜活泼的金属，当转移1 mol 电子时，溶解铜的物质的量小于0.5 mol ，D 不正确。

12.金属铝质轻且有良好的防腐蚀性，在国防工业中有非常重要的应用。

完成下列填空：
(1)镓(Ga)与铝同主族。

写出镓的氯化物与氨水反应的化学方程式：____________________________。

(2)用铝和金属氧化物反应制备金属单质是工业上较常用的方法。

如：
2Al ＋4BaO=====高温
3Ba ↑＋BaO ·Al 2O 3
常温下Al 的金属性比Ba 的金属性________(填“强”或“弱”)。

利用上述方法可制取Ba 的主要原因是________。

a ．高温时Al 的活泼性大于Ba
b ．高温有利于BaO 分解
c ．高温时BaO ·Al 2O 3比Al 2O 3稳定
d ．Ba 的沸点比Al 的低
解析：(1)由AlCl 3与NH 3·H 2O 的反应可推出化学方程式。

(2)依据元素周期律可知Al 的金属性弱于Mg ，Mg 的金属性弱于Ba 。

应从化学平衡移动的观点分析此反应发生的原因。

答案：(1)GaCl 3＋3NH 3·H 2O===Ga(OH)3↓＋3NH 4Cl
(2)弱 d
13．铝热反应的本质是利用铝的还原性，将难熔金属从其氧化物中置换出来，关于铝热反应解答下列问题：
(1)用铝粉和Fe2O3做铝热反应实验，需要的试剂还有________。

A．KCl B．KClO3C．MnO2D．Mg
(2)用等物质的量的MgO和Fe2O3组成的混合物在一定条件下与Al粉进行铝热反应。

①引发铝热反应的操作是____________________________。

②产物中单质是________(写名称)。

(3)取少量(1)中铝热反应所得的固体混合物，将其溶于足量稀H2SO4，滴加KSCN溶液无明显现象，________(填“能”或“不能”)说明固体混合物中无Fe2O3，理由是________________(用离子方程式说明)。

解析：(1)做铝热反应的实验时，需要KClO3作助燃剂，且用镁条引燃。

(2)在混合物上加少量KClO3固体并插上Mg条，点燃Mg条后放出热量，使KClO3固体分解放出O2，进一步加剧Mg的燃烧，可在短时间内使混合物温度迅速升高，引发反应。

MgO不能与铝发生铝热反应，所以产物中单质B为Fe。

(3)反应后固体混合物中若有Fe2O3，因发生反应：Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O和Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，Fe3＋转化为Fe2＋，KSCN溶液也不会变红。

答案：(1)BD (2)①加少量KClO3，插上镁条并将其点燃②Fe (3)不能Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O、Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋
【专题总结】
1．合金
(1)概念：合金是指由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。

(2)性能：合金具有不同于各成分金属的物理、化学性能或机械性能。

①熔点：一般比它的各成分金属的低；
②硬度和强度：一般比它的各成分金属的大。

2．常见金属材料
(1)重要的黑色金属材料——钢
钢铁是用量最大、用途最广的合金。

钢⎩
⎪⎨
⎪⎧
碳素钢⎩⎪⎨⎪
⎧
低碳钢：韧性、焊接性好，强度低中碳钢：强度高，韧性及加工性好
高碳钢：硬而脆，热处理后弹性好合金钢：具有各种不同的优良性能，常见的有 不锈钢及各种特种钢
(2)几种有色金属材料
3．金属在自然界中的存在形式
金、铂等化学性质不活泼的金属，在自然界以游离态存在；化学性质较活泼的金属在自然界中以化合态存在。

4．金属冶炼的一般步骤
(1)富集：除去杂质，提高矿石中有用成分的含量。

(2)冶炼：利用氧化还原反应，用还原剂把金属矿石中的金属从化合态还原为游离态。

(3)精炼：提纯金属。

5．金属冶炼方法
(1)热分解法(适用于Hg 、Ag 等不活泼金属)
例如：2HgO=====△2Hg ＋O 2
↑，2Ag 2
O=====△4Ag ＋O 2
↑。

用热分解冶炼法冶炼金属的特点：金属元素的金属性弱，金属元素的原子不易失去电子，其金属离子容易得到电子，该金属元素所形成的化合物稳定性较差。

(2)热还原法(适用于Zn 、Cu 等中等活泼金属)
①焦炭还原法：C 还原ZnO 、CuO ，其化学方程式依次为C ＋
2ZnO=====△2Zn ＋CO 2
↑，C ＋2CuO=====△2Cu ＋CO 2
↑。

②一氧化碳还原法：CO 还原Fe 2O 3、CuO ，其化学方程式依次为3CO ＋Fe 2O 3=====高温
2Fe ＋3CO 2，CO ＋CuO=====△
Cu ＋CO 2。

③氢气还原法：H 2还原WO 3、Fe 3O 4，其化学方程式依次为3H 2＋
WO 3
=====△W ＋3H 2
O ，4H 2
＋Fe 3
O 4
=====△3Fe ＋4H 2
O 。

④活泼金属还原法(铝热反应)：Al 还原Cr 2O 3、V 2O 5，其化学方程式依次为2Al ＋Cr 2O 3=====高温Al 2O 3＋2Cr ，10Al ＋3V 2O 5=====高温
6V ＋5Al 2O 3。

(3)电解法(适用于Al 以前的活泼金属)：Al 2O 3、MgCl 2、NaCl 的电解反应，其化学方程式依次为2Al 2O 3(熔融)=====电解
冰晶石4Al ＋3O 2↑，
MgCl 2(熔融)=====电解Mg ＋Cl 2↑，2NaCl(熔融)=====电解
2Na ＋Cl 2↑。

1．合金是两种或两种以上金属或金属跟非金属熔合而成的物质，简单拧在一起的金属不是合金。

2．黑色金属材料是铁、锰、铬及它们的合金。

由于钢铁表面通常覆盖一层黑色的四氧化三铁，而锰及铬主要用于冶炼黑色的合金钢，所以才会被“错误分类”为黑色金属。

3．不同的金属有不同的用途。

选用金属材料时要考虑它本身的性质。

锡在低温时会崩碎成粉末，去南极等寒冷地区不能用锡制品。

4．构成合金的成分不一定是两种或两种以上的金属，也可以是金属与非金属，合金中一定含金属元素。

5．并非所有的金属都能形成合金，两种金属形成合金，其前提是两种金属在同一温度范围内都能熔化，若一种金属的熔点大于另一
种金属的沸点，则二者不能形成合金。

6．常温下，多数合金是固态，但钾、钠合金呈液态。

金属活动性顺序与金属的冶炼方法。