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第11练　金属材料　开发利用金属矿物
高考真题演练
1．(2024·山东卷改编)钧瓷是宋代五大名瓷之一，其中红色钧瓷的发色剂为Cu2O。为探究Cu2O的性质，取等量少许Cu2O分别加入甲、乙两支试管，进行如下实验。下列说法正确的是(　　)
实验操作及现象
试管甲 滴加过量0.3 mol·L－1 HNO3溶液并充分振荡，砖红色沉淀转化为另一颜色沉淀，溶液显浅蓝色；倾掉溶液，滴加浓硝酸，沉淀逐渐消失
试管乙 滴加过量6 mol·L－1氨水并充分振荡，沉淀逐渐溶解，溶液颜色为无色；静置一段时间后，溶液颜色变为深蓝色
A．试管甲中新生成的沉淀为CuO
B．试管甲中沉淀的变化均体现了HNO3的氧化性
C．试管乙实验可证明Cu(Ⅰ)与NH3形成无色配合物
D．上述两个实验表明Cu2O为两性氧化物
2．(2024·全国甲卷)四瓶无色溶液NH4NO3、Na2CO3、Ba(OH)2、AlCl3，它们之间的反应关系如图所示。其中a、b、c、d代表四种溶液，e和g为无色气体，f为白色沉淀。下列叙述正确的是(　　)
A．a呈弱碱性
B．f可溶于过量的b中
C．c中通入过量的e可得到无色溶液
D．b和d反应生成的沉淀不溶于稀硝酸
3．(2024·北京卷)利用黄铜矿(主要成分为CuFeS2，含有SiO2等杂质)生产纯铜，流程示意图如下。
(1)矿石在焙烧前需粉碎，其作用是________________________________。
(2)(NH4)2SO4的作用是利用其分解产生的SO3使矿石中的铜元素转化为CuSO4。(NH4)2SO4发生热分解的化学方程式是__________________________________。
(3)矿石和过量(NH4)2SO4按一定比例混合，取相同质量，在不同温度下焙烧相同时间，测得：ⅰ.“吸收”过程氨吸收率和“浸铜”过程铜浸出率变化如图；ⅱ.400 ℃和500 ℃时，固体B中所含铜、铁的主要物质如表。
温度/℃ B中所含铜、铁的主要物质
400 Fe2O3、CuSO4、CuFeS2
500 Fe2(SO4)3、CuSO4、CuO
①温度低于425 ℃，随焙烧温度升高，铜浸出率显著增大的原因是_______________________。
②温度高于425 ℃，根据焙烧时可能发生的反应，解释铜浸出率随焙烧温度升高而降低的原因是________________________________________________________________________。
(4)用离子方程式表示置换过程中加入Fe的目的______________________________。
(5)粗铜经酸浸处理，再进行电解精炼；电解时用酸化的CuSO4溶液做电解液，并维持一定的c(H＋)和c(Cu2＋)。粗铜若未经酸浸处理，消耗相同电量时，会降低得到纯铜的量，原因是________________________________________________________________________。
4．(2024·湖北卷)铍用于宇航器件的构筑。一种从其铝硅酸盐[Be3Al2(SiO3)6]中提取铍的路径为：
已知：Be2＋＋4HABeA2(HA)2＋2H＋
回答下列问题：
(1)基态Be2＋的轨道表示式为________。
(2)为了从“热熔、冷却”步骤得到玻璃态，冷却过程的特点是________。
(3)“萃取分液”的目的是分离Be2＋和Al3＋，向过量烧碱溶液中逐滴加入少量“水相1”的溶液，观察到的现象是______________。
(4)写出反萃取生成Na2[Be(OH)4]的化学方程式____________________。“滤液2”可以进入________步骤再利用。
(5)电解熔融氯化铍制备金属铍时，加入氯化钠的主要作用是__________________。
(6)Be(OH)2与醋酸反应得到某含4个Be的配合物，4个Be位于以1个O原子为中心的四面体的4个顶点，且每个Be的配位环境相同，Be与Be间通过CH3COO－相连，其化学式为____________。
5．(2023·湖北卷)学习小组探究了铜的氧化过程及铜的氧化物的组成。回答下列问题：
(1)铜与浓硝酸反应的装置如下图，仪器A的名称为________，装置B的作用为________。
(2)铜与过量H2O2反应的探究如下：
实验②中Cu溶解的离子方程式为______________________________________；产生的气体为________。比较实验①和②，从氧化还原角度说明H＋的作用是____________________。
(3)用足量NaOH处理实验②新制的溶液得到沉淀X，元素分析表明X为铜的氧化物，提纯干燥后的X在惰性氛围下加热，m g X完全分解为n g黑色氧化物Y，＝。X的化学式为____________。
(4)取含X粗品0.0500 g(杂质不参加反应)与过量的酸性KI完全反应后，调节溶液至弱酸性。以淀粉为指示剂，用0.1000 mol·L－1 Na2S2O3标准溶液滴定，滴定终点时消耗Na2S2O3标准溶液15.00 mL。(已知：2Cu2＋＋4I－===2CuI↓＋I2，I2＋2S2O===2I－＋S4O)标志滴定终点的现象是________________________________________________，粗品中X的相对含量为________。
6．(2025·辽宁沈阳二中模拟)合金在生产和科学研究中发挥着重要作用。下列有关合金的性质与用途不具有对应关系的是(　　)
A．生铁容易被腐蚀，可用于炼钢和制造各种铸件
B．钠钾合金常温下呈液态、导热性好，可用于核反应堆的传热介质
C．镁锂合金密度小、硬度和强度大，可用于制造火箭、导弹、航天器等
D．镍铬铝铜合金具有很高的电阻率，可用于制备电路中的精密元件
7．(2025·山西忻州名校联考)某同学通过下列实验探究Al及其化合物的性质，操作正确且能达到目的的是(　　)
A．实验室中将NH3·H2O溶液滴入Al2(SO4)3溶液中，制备Al(OH)3沉淀
B．将一块铝箔用砂纸打磨后立即在酒精灯上点燃，观察铝燃烧的火焰
C．将Al(OH)3沉淀转入蒸发皿中加足量稀盐酸，加热蒸干得无水AlCl3固体
D．将铝置于装有浓硫酸的试管中再加水，探究Al在不同浓度硫酸中的反应
8．(2025·江西省百师联盟高三联考)已知铝土矿中含有Al2O3、Fe2O3、SiO2。下列物质转化，在给定条件下能实现的是(　　)
A．NaNa2O2NaHCO3
B．铝土矿Al2(SO4)3(aq)Al(OH)3Al2O3
C．H2O2溶液H2H2O
D．铜刻制印刷线路板CuCl2(aq)、FeCl2(aq)Fe、CuCu
9．(2025·湖南怀化质检)铝及其部分化合物的“价—类”二维图如图所示。下列说法错误的是(　　)
A．反应⑤⑥基本反应类型相同
B．反应①⑥所加试剂可能相同
C．1 mol a完全转化为b时失去3 mol电子
D．物质类别处“”代表四羟基合铝酸盐
10．有一块镁铝合金，其中镁与铝的质量比是8∶9。加入足量稀H2SO4使其完全溶解后，再加入NaOH溶液，生成沉淀的质量随NaOH溶液体积变化的曲线如图，其中正确的是(　　)
11. 右面转化关系图中，A、B、C、G、F中均含有一种相同的常见金属元素，①为化合反应，B为金属氧化物，E的摩尔质量为40 g·mol－1，下列有关说法中不正确的是(　　)
A．A是铝
B．C一定是AlCl3
C．等物质的量的A、B与E反应生成F时消耗E的物质的量之比为1∶2
D．上述转化中发生了两个氧化还原反应
12．(2025·长春市东北师大附中高三摸底考试)CuCl是一种难溶于水和乙醇的白色固体，易被氧化为高价绿色铜盐、见光受热易分解。可利用如图装置(夹持装置略去)将SO2通入新制氢氧化铜悬浊液中制备CuCl。下列说法正确的是(　　)
A．装置A中的液体为98%的浓硫酸
B．装置B的作用是除去SO2气体中的杂质
C．将装置C中的混合物过滤，依次用水和乙醇洗涤，烘干后密封保存
D．制备CuCl的反应方程式为2Cl－＋SO2＋2Cu(OH)2===2CuCl＋SO＋2H2O
13．Mg17Al12是一种新型储氢合金，该合金在一定条件下完全吸氢的化学方程式为Mg17Al12＋17H2===17MgH2＋12Al，得到的混合物M(17MgH2＋12Al)在4.0 mol·L－1 HCl溶液中能完全释放出氢气。下列说法正确的是(　　)
A．该合金的熔点介于金属镁和金属铝的熔点之间
B．MgH2中，氢元素的化合价均为－1
C．在氮气保护下，将一定比例的Mg、Al单质熔炼可获得该合金
D．一定条件下，17 mol MgH2和12 mol Al与盐酸完全反应，释放氢气的总量为54 mol
14．(2025·沧州市沧县中学高三月考)氯化亚铜(CuCl)难溶于醇和水，在潮湿空气中易水解氧化，广泛应用于冶金工业，以铜为原料生产CuCl的流程如下：
下列有关叙述错误的是(　　)
A．“溶解”时可能发生的反应：3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O
B．“还原”反应的氧化产物是SO或(NH4)2SO4
C．“操作X”是过滤
D．“洗涤”时先用硝酸洗，再用乙醇洗
15．某化学实验小组进行如下实验：取5 mL饱和的Na2CO3溶液于试管中，放入一片打磨过的铝片。观察到铝片表面出现细小的气泡，加热该溶液，铝片表面产生大量白色沉淀和气泡。下列分析错误的是(　　)
A．产生的气体为氢气
B．产生气体的原因与反应CO＋H2OHCO＋OH－有关
C．加热时产生沉淀和气体的原因是[Al(OH)4]－＋HCOAl(OH)3↓＋CO2↑＋2OH－
D．反应后的溶液中不可能存在大量的Al3＋
16．(2025·山东滨州联考)某矿石主要含CuO和Cu2(OH)2CO3，以及少量Fe2O3、FeO和SiO2。按如下流程可制得Cu3N和铁红。
下列说法不正确的是(　　)
A．每生成1 mol Cu3N，转移的电子为6 mol
B．滤液G可以并入滤液E加以利用
C．加入NH4HCO3溶液需控制温度以抑制NH4HCO3分解
D．由FeCO3转化为Fe2O3的操作包括洗涤、干燥、空气中煅烧
二、非选择题
17．现有一种制取铜和其他产物的新工艺，原料的综合利用率较高，其主要流程如下：
注：反应Ⅱ的离子方程式为Cu2＋＋CuS＋4Cl－===2[CuCl2]－＋S。
请回答下列问题：
(1)从黄铜矿冶炼粗铜的传统工艺是将精选后的富铜矿砂与空气在高温下煅烧，这种方法的缺点是要消耗大量的热能以及____________________________。
(2)为使反应Ⅰ充分进行，工业上可采取的措施是________(写出合理的一种即可)，反应Ⅰ的产物为________(填化学式)。
(3)反应Ⅲ的离子方程式为__________________________________。一定温度下，在反应Ⅲ所得的溶液中加入稀硫酸，可以析出硫酸铜晶体，其可能的原因是______________________________________。
(4)工业上炼钢时，为了降低碳含量，可将铁红投入熔融的生铁(含碳量大于2%的铁碳合金)中，该过程中主要反应的化学方程式是____________________________________。
(5)某硫酸厂为测定反应Ⅳ所得气体中SO2的体积分数，取560 mL(已折算成标准状况)气体样品与足量Fe2(SO4)3溶液完全反应后，用浓度为0.02000 mol·L－1的K2Cr2O7标准溶液滴定至终点，消耗K2Cr2O7溶液50.00 mL。
已知：Cr2O＋Fe2＋＋H＋―→Cr3＋＋Fe3＋＋H2O(未配平)。
①SO2通入Fe2(SO4)3溶液，发生反应的离子方程式为___________________________。
②反应Ⅳ所得气体中SO2的体积分数为________。
18．一个兴趣小组同学们在一起探究金属及金属矿物的性质，做了如下实验。
(1)探究铝、铁、铜三种金属的活动性，小刚同学设计了用铜丝、铁丝、铝丝和稀盐酸，只用一支试管，取一次盐酸的探究方案。请你和他们一起完善下表的探究方案并回答有关问题。
实验步骤 观察到的现象
①在试管中取少量盐酸，插入铜丝，充分作用 无明显现象
②在①所得的溶液中，插入铁丝，充分作用 ________
③在②所得的溶液中插入铝丝，充分作用 ________
结论：金属活动性由强到弱的顺序：__________。
(2)小明同学将铝片、锌片打磨后，分别投入盛有等体积、等浓度稀盐酸的试管中，观察到铝与稀盐酸反应较锌与稀盐酸反应快。
[提出问题]金属与盐酸反应快慢，除与金属的种类有关外，还受哪些因素的影响呢？
[猜想与假设]a.可能与盐酸的浓度有关；b.可能与反应时的温度有关；c.你的猜想是可能与__________________有关。
[设计并实验]小明利用如图甲所示装置，用不同质量分数的盐酸和相同形状的铝片进行如下实验。
[交流讨论]请写出铝与盐酸反应的化学方程式：__________________________________。
[分析数据]实验中记录的数据可能是：________________________________。对比实验②③可知__________对金属与酸反应的速率有影响。
实验编号 盐酸的浓度(均取20 mL) 温度/℃ 记录的数据
① 5% 30
② 10% 20
③ 5% 20
④ 10% 30
[拓展延伸1]小明进行铝与稀盐酸反应时，试管外壁发烫，并测得实验过程中生成氢气的体积随时间变化的曲线如图乙所示，根据曲线归纳铝与稀盐酸反应速率的变化规律：____________________________。
[拓展延伸2]图丙为测得的室温下足量的铝片与20 mL 10%的稀盐酸反应产生氢气的量与时间关系曲线，发现实验测得的实际值比通过计算得到的理论值偏大，请分析可能的原因__________________、____________________(至少答两点)。
[拓展延伸3]利用铝与盐酸反应产生的氢气来做下列实验，称取5.2 g氧化铁样品，放入重48.48 g的玻璃管中，按图丁装置连接，完全反应后，冷却至室温，称得玻璃管和固体的总质量为52.24 g，计算氧化铁样品中氧化铁的质量分数：________。
[拓展延伸4]已知氢氧化钠溶液与氢氧化铝反应，生成四羟基合铝酸钠溶液。在铝与过量盐酸反应后的溶液中逐滴加入氢氧化钠溶液过程中的现象为________(填序号)(下列图像中，纵坐标为沉淀质量，横坐标为氢氧化钠溶液质量)。
第11练　金属材料　开发利用金属矿物（解析版）
高考真题演练
1．(2024·山东卷改编)钧瓷是宋代五大名瓷之一，其中红色钧瓷的发色剂为Cu2O。为探究Cu2O的性质，取等量少许Cu2O分别加入甲、乙两支试管，进行如下实验。下列说法正确的是(　　)
实验操作及现象
试管甲 滴加过量0.3 mol·L－1 HNO3溶液并充分振荡，砖红色沉淀转化为另一颜色沉淀，溶液显浅蓝色；倾掉溶液，滴加浓硝酸，沉淀逐渐消失
试管乙 滴加过量6 mol·L－1氨水并充分振荡，沉淀逐渐溶解，溶液颜色为无色；静置一段时间后，溶液颜色变为深蓝色
A．试管甲中新生成的沉淀为CuO
B．试管甲中沉淀的变化均体现了HNO3的氧化性
C．试管乙实验可证明Cu(Ⅰ)与NH3形成无色配合物
D．上述两个实验表明Cu2O为两性氧化物
答案：C
解析：Cu2O中滴加过量0.3 mol·L－1 HNO3溶液并充分振荡，砖红色沉淀转化为另一颜色沉淀，溶液显浅蓝色，说明Cu2O转化成Cu2＋，Cu元素的化合价由＋1价升至＋2价，根据氧化还原反应的特点知，Cu元素的化合价还有由＋1价降至0价的，新生成的沉淀为金属Cu，A错误；Cu2O与0.3 mol·L－1 HNO3发生的反应为Cu2O＋2HNO3===Cu(NO3)2＋Cu＋H2O，该过程中HNO3表现酸性，后滴加浓硝酸发生的反应为Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O，该过程中HNO3体现了氧化性和酸性，B错误；Cu2O中滴加过量6 mol·L－1氨水充分振荡，沉淀逐渐溶解得到无色溶液，静置一段时间无色溶液变为深蓝色，说明Cu(Ⅰ)与NH3形成的无色配合物易被空气中的O2氧化成深蓝色[Cu(NH3)4]2＋，C正确；既能与酸反应生成盐和水，又能与碱反应生成盐和水的氧化物为两性氧化物，Cu2O溶于6 mol·L－1氨水形成的是配合物，Cu2O不属于两性氧化物，是碱性氧化物，D错误。
2．(2024·全国甲卷)四瓶无色溶液NH4NO3、Na2CO3、Ba(OH)2、AlCl3，它们之间的反应关系如图所示。其中a、b、c、d代表四种溶液，e和g为无色气体，f为白色沉淀。下列叙述正确的是(　　)
A．a呈弱碱性
B．f可溶于过量的b中
C．c中通入过量的e可得到无色溶液
D．b和d反应生成的沉淀不溶于稀硝酸
答案：B
解析：由题意及关系图可知，a与b反应需要加热，且产生的e为无色气体，则a和b分别为NH4NO3和Ba(OH)2的一种，产生的气体e为NH3；又由于b和c反应生成白色沉淀f，NH4NO3不会与其他三种溶液反应产生沉淀，故b为Ba(OH)2，a为NH4NO3；又由于c既能与b反应产生沉淀f，又能与d反应产生沉淀f，故c为AlCl3，d为Na2CO3，生成的白色沉淀为Al(OH)3，无色气体g为CO2。
3．(2024·北京卷)利用黄铜矿(主要成分为CuFeS2，含有SiO2等杂质)生产纯铜，流程示意图如下。
(1)矿石在焙烧前需粉碎，其作用是________________________________。
(2)(NH4)2SO4的作用是利用其分解产生的SO3使矿石中的铜元素转化为CuSO4。(NH4)2SO4发生热分解的化学方程式是__________________________________。
(3)矿石和过量(NH4)2SO4按一定比例混合，取相同质量，在不同温度下焙烧相同时间，测得：ⅰ.“吸收”过程氨吸收率和“浸铜”过程铜浸出率变化如图；ⅱ.400 ℃和500 ℃时，固体B中所含铜、铁的主要物质如表。
温度/℃ B中所含铜、铁的主要物质
400 Fe2O3、CuSO4、CuFeS2
500 Fe2(SO4)3、CuSO4、CuO
①温度低于425 ℃，随焙烧温度升高，铜浸出率显著增大的原因是_______________________。
②温度高于425 ℃，根据焙烧时可能发生的反应，解释铜浸出率随焙烧温度升高而降低的原因是________________________________________________________________________。
(4)用离子方程式表示置换过程中加入Fe的目的______________________________。
(5)粗铜经酸浸处理，再进行电解精炼；电解时用酸化的CuSO4溶液做电解液，并维持一定的c(H＋)和c(Cu2＋)。粗铜若未经酸浸处理，消耗相同电量时，会降低得到纯铜的量，原因是________________________________________________________________________。
答案：(1)增大接触面积，加快反应速率，使反应更充分
(2)(NH4)2SO4===2NH3↑＋SO3↑＋H2O
(3)①温度低于425 ℃，随焙烧温度升高，(NH4)2SO4分解产生的SO3增多，可溶物CuSO4含量增加，故铜浸出率显著增加
②温度高于425 ℃，随焙烧温度升高发生反应：4CuFeS2＋17O2＋2CuSO4===6CuO＋
2Fe2(SO4)3＋4SO3，CuFeS2和CuSO4转化成难溶于水的CuO，铜浸出率降低
(4)Fe＋Cu2＋===Cu＋Fe2＋
(5)粗铜若未经酸浸处理，其中杂质Fe会参与放电，则消耗相同电量时，会降低得到纯铜的量
解析：
4．(2024·湖北卷)铍用于宇航器件的构筑。一种从其铝硅酸盐[Be3Al2(SiO3)6]中提取铍的路径为：
已知：Be2＋＋4HA===BeA2(HA)2＋2H＋
回答下列问题：
(1)基态Be2＋的轨道表示式为________。
(2)为了从“热熔、冷却”步骤得到玻璃态，冷却过程的特点是________。
(3)“萃取分液”的目的是分离Be2＋和Al3＋，向过量烧碱溶液中逐滴加入少量“水相1”的溶液，观察到的现象是______________。
(4)写出反萃取生成Na2[Be(OH)4]的化学方程式____________________。“滤液2”可以进入________步骤再利用。
(5)电解熔融氯化铍制备金属铍时，加入氯化钠的主要作用是__________________。
(6)Be(OH)2与醋酸反应得到某含4个Be的配合物，4个Be位于以1个O原子为中心的四面体的4个顶点，且每个Be的配位环境相同，Be与Be间通过CH3COO－相连，其化学式为____________。
答案：(1)　(2)快速冷却　(3)无明显现象
(4)BeA2(HA)2＋6NaOH===Na2[Be(OH)4]＋4NaA＋2H2O　反萃取分液
(5)增强熔融氯化铍的导电性
(6)Be4O(CH3COO)6
解析：(6)由题意可知，该配合物中有四个铍位于四面体的四个顶点上，四面体中心只有一个O，Be与Be之间总共有六个CH3COO－，则其化学式为Be4O(CH3COO)6。
5．(2023·湖北卷)学习小组探究了铜的氧化过程及铜的氧化物的组成。回答下列问题：
(1)铜与浓硝酸反应的装置如下图，仪器A的名称为________，装置B的作用为________。
(2)铜与过量H2O2反应的探究如下：
实验②中Cu溶解的离子方程式为______________________________________；产生的气体为________。比较实验①和②，从氧化还原角度说明H＋的作用是____________________。
(3)用足量NaOH处理实验②新制的溶液得到沉淀X，元素分析表明X为铜的氧化物，提纯干燥后的X在惰性氛围下加热，m g X完全分解为n g黑色氧化物Y，＝。X的化学式为____________。
(4)取含X粗品0.0500 g(杂质不参加反应)与过量的酸性KI完全反应后，调节溶液至弱酸性。以淀粉为指示剂，用0.1000 mol·L－1 Na2S2O3标准溶液滴定，滴定终点时消耗Na2S2O3标准溶液15.00 mL。(已知：2Cu2＋＋4I－===2CuI↓＋I2，I2＋2S2O===2I－＋S4O)标志滴定终点的现象是________________________________________________，粗品中X的相对含量为________。
答案：(1)具支试管　防倒吸
(2)Cu＋H2O2＋2H＋===Cu2＋＋2H2O　O2　增强H2O2的氧化性
(3)CuO2　
(4)滴入最后半滴Na2S2O3标准溶液，溶液蓝色消失，且半分钟不恢复原来的颜色　96%
解析：(3)黑色氧化物Y应为CuO，在该反应中m g X中铜的质量m(Cu)＝n g×＝ g，因为＝，则m(O)＝n g×＋(m－n) g＝ g，则X的化学式中铜原子和氧原子的物质的量之比为＝＝，则X为CuO2。
(4)根据2CuO2＋8H＋＋8I－===2CuI＋3I2＋4H2O，I2＋2S2O===2I－＋S4O可以得到关系式2CuO2～3I2～6S2O，则n(CuO2)＝×0.1 mol·L－1×0.015 L＝0.0005 mol，粗品中X的相对含量为×100%＝96%。
6．(2025·辽宁沈阳二中模拟)合金在生产和科学研究中发挥着重要作用。下列有关合金的性质与用途不具有对应关系的是(　　)
A．生铁容易被腐蚀，可用于炼钢和制造各种铸件
B．钠钾合金常温下呈液态、导热性好，可用于核反应堆的传热介质
C．镁锂合金密度小、硬度和强度大，可用于制造火箭、导弹、航天器等
D．镍铬铝铜合金具有很高的电阻率，可用于制备电路中的精密元件
答案：A
7．(2025·山西忻州名校联考)某同学通过下列实验探究Al及其化合物的性质，操作正确且能达到目的的是(　　)
A．实验室中将NH3·H2O溶液滴入Al2(SO4)3溶液中，制备Al(OH)3沉淀
B．将一块铝箔用砂纸打磨后立即在酒精灯上点燃，观察铝燃烧的火焰
C．将Al(OH)3沉淀转入蒸发皿中加足量稀盐酸，加热蒸干得无水AlCl3固体
D．将铝置于装有浓硫酸的试管中再加水，探究Al在不同浓度硫酸中的反应
答案：A
8．(2025·江西省百师联盟高三联考)已知铝土矿中含有Al2O3、Fe2O3、SiO2。下列物质转化，在给定条件下能实现的是(　　)
A．NaNa2O2NaHCO3
B．铝土矿Al2(SO4)3(aq)Al(OH)3Al2O3
C．H2O2溶液H2H2O
D．铜刻制印刷线路板CuCl2(aq)、FeCl2(aq)Fe、CuCu
答案：D
解析：Na2O2不能与过量CO2反应转化为NaHCO3，而是与CO2反应生成Na2CO3；铝土矿中含有Fe2O3、SiO2，故过滤后溶液中还含有硫酸铁，加过量NaOH生成的沉淀只有氢氧化铁，没有氢氧化铝；H2O2溶液受热分解不产生H2，生成水和氧气。
9．(2025·湖南怀化质检)铝及其部分化合物的“价—类”二维图如图所示。下列说法错误的是(　　)
A．反应⑤⑥基本反应类型相同
B．反应①⑥所加试剂可能相同
C．1 mol a完全转化为b时失去3 mol电子
D．物质类别处“”代表四羟基合铝酸盐
答案：B
解析：根据“价—类”二维图可知，a为Al，b为Al2O3，c为铝盐，e为Al(OH)3，c与d、d与e可以相互转化，根据含有铝元素物质之间的相互转化可以得出d为四羟基合铝酸盐。反应⑤是四羟基合铝酸盐转化为氢氧化铝，离子方程式为[Al(OH)4]－＋H＋(少量)===Al(OH)3↓＋H2O，属于复分解反应，反应⑥是铝盐转化为氢氧化铝，离子方程式为Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓，属于复分解反应，A正确。反应①是铝转化为铝盐，加酸可以实现转化，反应⑥是铝盐转化为氢氧化铝，通入氨气或者加少量碱可以实现转化，B错误。a转化为b时Al元素的化合价由0价升高到＋3价，则1 mol a完全转化为b时，失去3 mol电子，C正确。
10．有一块镁铝合金，其中镁与铝的质量比是8∶9。加入足量稀H2SO4使其完全溶解后，再加入NaOH溶液，生成沉淀的质量随NaOH溶液体积变化的曲线如图，其中正确的是(　　)
答案：A
解析：镁与铝的质量比是8∶9，则镁、铝物质的量之比为1∶1。当NaOH溶液过量时，Al(OH)3完全溶解，沉淀中只含Mg(OH)2，等物质的量的Mg(OH)2与Al(OH)3的质量之比是58∶78，即剩余的Mg(OH)2的质量小于沉淀最大质量的一半，故A正确。
11. 右面转化关系图中，A、B、C、G、F中均含有一种相同的常见金属元素，①为化合反应，B为金属氧化物，E的摩尔质量为40 g·mol－1，下列有关说法中不正确的是(　　)
A．A是铝
B．C一定是AlCl3
C．等物质的量的A、B与E反应生成F时消耗E的物质的量之比为1∶2
D．上述转化中发生了两个氧化还原反应
答案：B
解析：常见金属元素主要为钠、铝、铁、铜，E可能是酸或碱，由E的摩尔质量为40 g·mol－1，可知E是NaOH，再结合转化关系图可推导出：A是铝，B是Al2O3，C是铝盐(不一定是AlCl3)，G是Al(OH)3，F是Na[Al(OH)4]，B错误。
12．(2025·长春市东北师大附中高三摸底考试)CuCl是一种难溶于水和乙醇的白色固体，易被氧化为高价绿色铜盐、见光受热易分解。可利用如图装置(夹持装置略去)将SO2通入新制氢氧化铜悬浊液中制备CuCl。下列说法正确的是(　　)
A．装置A中的液体为98%的浓硫酸
B．装置B的作用是除去SO2气体中的杂质
C．将装置C中的混合物过滤，依次用水和乙醇洗涤，烘干后密封保存
D．制备CuCl的反应方程式为2Cl－＋SO2＋2Cu(OH)2===2CuCl＋SO＋2H2O
答案：D
解析：硫酸浓度太大不利于离子反应的发生，制取二氧化硫采取70%的硫酸，A错误；装置B的作用是平衡压强，防止倒吸，B错误；装置C中的混合物会混有少量的氢氧化铜，不能直接洗涤后烘干，C错误。
13．Mg17Al12是一种新型储氢合金，该合金在一定条件下完全吸氢的化学方程式为Mg17Al12＋17H2===17MgH2＋12Al，得到的混合物M(17MgH2＋12Al)在4.0 mol·L－1 HCl溶液中能完全释放出氢气。下列说法正确的是(　　)
A．该合金的熔点介于金属镁和金属铝的熔点之间
B．MgH2中，氢元素的化合价均为－1
C．在氮气保护下，将一定比例的Mg、Al单质熔炼可获得该合金
D．一定条件下，17 mol MgH2和12 mol Al与盐酸完全反应，释放氢气的总量为54 mol
答案：B
解析：合金的熔点比各成分金属的熔点都低，A错误；在氮气条件下，一定温度下熔炼，镁和氮气会发生反应：3Mg＋N2Mg3N2，C错误；一定条件下，17 mol MgH2与盐酸完全反应生成34 mol氢气，12 mol Al与盐酸完全反应生成18 mol氢气，共放出52 mol氢气，D错误。
14．(2025·沧州市沧县中学高三月考)氯化亚铜(CuCl)难溶于醇和水，在潮湿空气中易水解氧化，广泛应用于冶金工业，以铜为原料生产CuCl的流程如下：
下列有关叙述错误的是(　　)
A．“溶解”时可能发生的反应：3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O
B．“还原”反应的氧化产物是SO或(NH4)2SO4
C．“操作X”是过滤
D．“洗涤”时先用硝酸洗，再用乙醇洗
答案：D
解析：硝酸具有强氧化性，可氧化CuCl，故D错误。
15．某化学实验小组进行如下实验：取5 mL饱和的Na2CO3溶液于试管中，放入一片打磨过的铝片。观察到铝片表面出现细小的气泡，加热该溶液，铝片表面产生大量白色沉淀和气泡。下列分析错误的是(　　)
A．产生的气体为氢气
B．产生气体的原因与反应CO＋H2O??HCO＋OH－有关
C．加热时产生沉淀和气体的原因是[Al(OH)4]－＋HCOAl(OH)3↓＋CO2↑＋2OH－
D．反应后的溶液中不可能存在大量的Al3＋
答案：C
解析：碳酸钠水解显碱性：CO＋H2O??HCO＋OH－，铝与氢氧根离子、水反应生成氢气，反应的离子方程式为2Al＋6H2O＋2OH－===2[Al(OH)4]－＋3H2↑，碳酸氢根离子与[Al(OH)4]－反应的离子方程式：[Al(OH)4]－＋HCO===Al(OH)3↓＋CO＋H2O，联立三式可得加热时产生沉淀和气体的原因是2Al＋6H2O2Al(OH)3↓＋3H2↑，故C错误。
16．(2025·山东滨州联考)某矿石主要含CuO和Cu2(OH)2CO3，以及少量Fe2O3、FeO和SiO2。按如下流程可制得Cu3N和铁红。
下列说法不正确的是(　　)
A．每生成1 mol Cu3N，转移的电子为6 mol
B．滤液G可以并入滤液E加以利用
C．加入NH4HCO3溶液需控制温度以抑制NH4HCO3分解
D．由FeCO3转化为Fe2O3的操作包括洗涤、干燥、空气中煅烧
答案：A
解析：某矿石主要含CuO和Cu2(OH)2CO3，以及少量Fe2O3、FeO和SiO2，酸浸时，SiO2不反应，滤渣A为SiO2，滤液B中含有Cu2＋、Fe2＋、Fe3＋，加物质C过滤，滤渣D最终转化为Cu3N，滤液E最终转化为氧化铁，所以滤液E中含有Fe2＋，滤渣D为Cu和多余的Fe，物质C应该为铁粉，滤渣D加酸溶解，过滤，得到的滤液G为含Fe2＋溶液，滤渣F为Cu；滤液E中的Fe2＋与碳酸氢铵反应生成FeCO3，FeCO3在空气中煅烧得到Fe2O3。Cu转化为Cu3N，Cu的化合价升高为＋1价，则每生成1 mol Cu3N，转移的电子为3 mol，A错误。
二、非选择题
17．现有一种制取铜和其他产物的新工艺，原料的综合利用率较高，其主要流程如下：
注：反应Ⅱ的离子方程式为Cu2＋＋CuS＋4Cl－===2[CuCl2]－＋S。
请回答下列问题：
(1)从黄铜矿冶炼粗铜的传统工艺是将精选后的富铜矿砂与空气在高温下煅烧，这种方法的缺点是要消耗大量的热能以及____________________________。
(2)为使反应Ⅰ充分进行，工业上可采取的措施是________(写出合理的一种即可)，反应Ⅰ的产物为________(填化学式)。
(3)反应Ⅲ的离子方程式为__________________________________。一定温度下，在反应Ⅲ所得的溶液中加入稀硫酸，可以析出硫酸铜晶体，其可能的原因是______________________________________。
(4)工业上炼钢时，为了降低碳含量，可将铁红投入熔融的生铁(含碳量大于2%的铁碳合金)中，该过程中主要反应的化学方程式是____________________________________。
(5)某硫酸厂为测定反应Ⅳ所得气体中SO2的体积分数，取560 mL(已折算成标准状况)气体样品与足量Fe2(SO4)3溶液完全反应后，用浓度为0.02000 mol·L－1的K2Cr2O7标准溶液滴定至终点，消耗K2Cr2O7溶液50.00 mL。
已知：Cr2O＋Fe2＋＋H＋―→Cr3＋＋Fe3＋＋H2O(未配平)。
①SO2通入Fe2(SO4)3溶液，发生反应的离子方程式为___________________________。
②反应Ⅳ所得气体中SO2的体积分数为________。
答案：(1)产生的SO2会污染大气(合理即可)
(2)粉碎固体　FeS2、CuS
(3)4[CuCl2]－＋O2＋4H＋===4Cu2＋＋8Cl－＋2H2O　该温度下，硫酸铜的溶解度小于氯化铜
(4)3C＋Fe2O3===2Fe＋3CO↑
(5)①SO2＋2Fe3＋＋2H2O===SO＋2Fe2＋＋4H＋　②12.00%
解析：(5)①将SO2通入Fe2(SO4)3溶液中，发生氧化还原反应，SO2被氧化为SO，Fe3＋则被还原为Fe2＋，离子方程式为SO2＋2Fe3＋＋2H2O===SO＋2Fe2＋＋4H＋。
②K2Cr2O7标准溶液滴定Fe2＋的反应为Cr2O＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O，据得失电子守恒可得关系式：3SO2～6Fe2＋～Cr2O，则有n(SO2)＝3n(Cr2O)＝3×0.02000 mol·L－1×50.00×10－3 L＝0.003000 mol；标准状况下560 mL气体样品的总物质的量为0.02500 mol，故所得气体中SO2的体积分数为×100%＝12.00%。
18．一个兴趣小组同学们在一起探究金属及金属矿物的性质，做了如下实验。
(1)探究铝、铁、铜三种金属的活动性，小刚同学设计了用铜丝、铁丝、铝丝和稀盐酸，只用一支试管，取一次盐酸的探究方案。请你和他们一起完善下表的探究方案并回答有关问题。
实验步骤 观察到的现象
①在试管中取少量盐酸，插入铜丝，充分作用 无明显现象
②在①所得的溶液中，插入铁丝，充分作用 ________
③在②所得的溶液中插入铝丝，充分作用 ________
结论：金属活动性由强到弱的顺序：__________。
(2)小明同学将铝片、锌片打磨后，分别投入盛有等体积、等浓度稀盐酸的试管中，观察到铝与稀盐酸反应较锌与稀盐酸反应快。
[提出问题]金属与盐酸反应快慢，除与金属的种类有关外，还受哪些因素的影响呢？
[猜想与假设]a.可能与盐酸的浓度有关；b.可能与反应时的温度有关；c.你的猜想是可能与__________________有关。
[设计并实验]小明利用如图甲所示装置，用不同质量分数的盐酸和相同形状的铝片进行如下实验。
[交流讨论]请写出铝与盐酸反应的化学方程式：__________________________________。
[分析数据]实验中记录的数据可能是：________________________________。对比实验②③可知__________对金属与酸反应的速率有影响。
实验编号 盐酸的浓度(均取20 mL) 温度/℃ 记录的数据
① 5% 30
② 10% 20
③ 5% 20
④ 10% 30
[拓展延伸1]小明进行铝与稀盐酸反应时，试管外壁发烫，并测得实验过程中生成氢气的体积随时间变化的曲线如图乙所示，根据曲线归纳铝与稀盐酸反应速率的变化规律：____________________________。
[拓展延伸2]图丙为测得的室温下足量的铝片与20 mL 10%的稀盐酸反应产生氢气的量与时间关系曲线，发现实验测得的实际值比通过计算得到的理论值偏大，请分析可能的原因__________________、____________________(至少答两点)。
[拓展延伸3]利用铝与盐酸反应产生的氢气来做下列实验，称取5.2 g氧化铁样品，放入重48.48 g的玻璃管中，按图丁装置连接，完全反应后，冷却至室温，称得玻璃管和固体的总质量为52.24 g，计算氧化铁样品中氧化铁的质量分数：________。
[拓展延伸4]已知氢氧化钠溶液与氢氧化铝反应，生成四羟基合铝酸钠溶液。在铝与过量盐酸反应后的溶液中逐滴加入氢氧化钠溶液过程中的现象为________(填序号)(下列图像中，纵坐标为沉淀质量，横坐标为氢氧化钠溶液质量)。
答案：(1)有气泡，溶液变为浅绿色　铝丝表面有黑色物质生成，溶液由浅绿变为无色　Al>Fe>Cu
(2)金属与酸的接触面积或金属的表面积　2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑　相同时间内注射器中收集到气体的体积(或注射器中收集相同体积气体所用的时间)　盐酸的浓度　开始由慢变快，一段时间后，由快变慢　反应放热、使气体膨胀　氢气中混入了氯化氢气体　92.3%　D
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