2023年人教版新教材高二下学期化学学科校本暑假作业第4课时解析

第4讲 金属材料和矿石利用

一、选择题

1．（2020·山西吕梁市·高三一模）化学与工业生产密切相关。下列说法中正确的是

A．工业上常用电解熔融MgO制镁单质

B．工业上常用金属钠与水反应制NaOH

C．工业上炼铁的原料是铁矿石和氢气

D．工业上制备粗硅的原料是石英砂和焦炭

【答案】D

【解析】A项：电解熔融氯化镁制得镁单质，化学方程式为：，而不是氧化镁，故A错误；

B项：工业上常用石灰乳与纯碱反应Ca(OH)2+Na2CO3=CaCO3↓+2NaOH，制备NaOH，而不是钠与水反应，故B错误；

C项：炼铁的原料铁矿石、焦炭、石灰石，起还原剂作用的是碳和氢气反应生成的CO，故C错误；

D项：二氧化硅与焦炭反应生成粗硅和一氧化碳，反应方程式为：，所以工业上制备粗硅的主要原料有石英砂和焦炭，故D正确；故选：D。

2．（2021·山东青岛市·高三二模）后母戊鼎是迄今世界上出土最大、最重的铜制礼器，享有“镇国之宝”的美誉。下列相关说法错误的是

A．后母戊鼎由铜合金制成

B．后母戊鼎的熔点高于纯铜

C．碱式碳酸铜可用于干法炼铜

D．废弃铜制品属于可回收垃圾

【答案】B

【解析】A项：后母戊鼎由青铜制成，青铜是铜锡合金，A正确；

B项：合金的特点是熔点较组成合金的单一金属更低，硬度更大，所以后母戊鼎的熔点低于纯铜，B错误；

C项：碱式碳酸铜可以发生反应：，氧化铜可用于干法炼铜：，所以碱式碳酸铜可用于干法炼铜，C正确；

D项：废弃铜制品可回收利用，属于可回收垃圾，D正确；答案选B

3．（2020·江西南昌市·南昌二中高三月考）下列事实与电化学无关的是

A．A B．B C．C D．D

【答案】D

【解析】A项：暖宝宝中铁粉、碳在氯化钠溶液中构成原电池，铁发生吸氧腐蚀放出热量，与电化学有关，故A不符合题意；

B项：海沙中电解质的量大于河沙，钢筋在海沙中构成原电池时，由于电解质溶液浓度大，腐蚀速率快，则海沙比河沙混凝土更易使钢筋生锈与电化学有关，故B不符合题意；

C项：家用铁锅生锈是因为铁锅与锅中残留溶液构成原电池，发生吸氧腐蚀，则家用铁锅生锈与电化学有关，故C不符合题意；

D项：铁在冷的浓硫酸中发生钝化，则铁罐运输浓硫酸与铁的钝化有关，与电化学有无关，故D符合题意；故选D。

4．（2021·广东高三二模）某同学为验证Fe3+的氧化性进行了如下实验：

已知相同条件下AgCl的溶解度小于Ag2SO4.下列说法不正确的是

A．实验I不能说明Fe3+氧化了Ag

B．实验II和III说明溶液中存在平衡： Fe3++AgFe2++ Ag+

C．实验IV中产生白色沉淀，说明Ag+氧化了Fe2+

D．欲证明实验IV中产生了Fe3+，可以取上层清液滴加KSCN溶液

【答案】C

【解析】A项：实验I中铁离子水解显酸性，含有硝酸根，(H＋)的氧化性强于Fe3+，因此不能说明Fe3+氧化了Ag，故A正确；

B项：实验II中银镜未消失，实验III银镜消失，说明实验II和III说明溶液中存在平衡：Fe3++AgFe2++ Ag+，实验III生成的Ag+和Cl－反应得到AgCl沉淀，消耗Ag+，Ag+浓度减小，致使平衡不断正向移动，故B正确；

C项：实验IV中产生白色沉淀，生成了Ag2SO4沉淀，Ag+具有强氧化性会氧化Fe2+变为Fe3+，而自身变为黑色的Ag，故C错误；

D项：欲证明实验IV中产生了Fe3+，可以取上层清液滴加KSCN溶液，若溶液变为血红色，说明含有Fe3+，若不变血红色，则说明不含有Fe3+，故D正确；综上所述，答案为C。

5．（2020·浙江绍兴市·高三一模）压缩天然气汽车以天然气代替汽车用油，具有价格低、污染少、安全等优点。未经处理的天然气含有H2S，直接使用会造成大气污染，T.F菌在酸性溶液中可实现天然气的催化脱硫，其原理如图所示。下列说法错误的是（    ）

A．Fe2(SO4)3可以视为该脱硫过程中的催化剂

B．该脱硫过程的总反应为：2H2S+O2=2S+2H2O

C．该脱硫过程不能在高温下进行

D．该脱硫过程是将H2S转化为FeSO4

【答案】D

【解析】天然气中的脱硫原理是：Fe2(SO4)3氧化硫化氢，自身被还原成硫酸亚铁，硫酸亚铁被氧气氧化成硫酸铁；

A项：T.F菌在酸性溶液中可实现天然气的催化脱硫，Fe2(SO4)3氧化硫化氢，自身被还原成硫酸亚铁，硫酸亚铁被氧气氧化成硫酸铁，Fe2(SO4)3在整个过程中质量和化学性质不变，可以视为催化剂，故A正确；

B项：脱硫过程：Fe2(SO4)3氧化硫化氢，自身被还原成硫酸亚铁，硫酸亚铁被氧气氧化成硫酸铁，Fe2(SO4)3视为催化剂，因此脱硫过程O2间接氧化H2S，总反应为：2H2S+O2=2S+2H2O，故B正确；

C项：T.F菌的主要成分为蛋白质，高温下蛋白质会发生变性，因此该脱硫过程不能在高温下进行，故C正确；

D项：T.F菌在酸性溶液中可实现天然气的催化脱硫，根据图示，Fe2(SO4)3氧化硫化氢生成硫，自身被还原成硫酸亚铁，硫酸亚铁被氧气氧化成硫酸铁，故D错误；答案选D。

6．（2020·江西高三月考）高铁酸钠(Na2FeO4)是一种新型绿色消毒剂，其制备原理用化学方程式表示为：3NaClO+2FeCl3+10NaOH=2Na2FeO4+9NaCl+5H2O。下列说法不正确的是

A．Na2FeO4中Fe元素是+6价 B．还原产物是NaCl

C．FeCl3是还原剂 D．NaClO被氧化

【答案】D

【解析】A项：根据化合物中各元素化合价之和为0可知，Na2FeO4中Fe元素是+6价，A正确；

B项：NaClO被FeCl3还原得到NaCl，因此NaCl是还原产物，B正确；

C项：FeCl3中Fe的化合价升高，失去电子，作还原剂，C正确；

D项：NaClO中Cl的化合价降低，得到电子，作氧化剂，被还原，D错误；答案选D。

7．（2021·山东高三二模）利用反应2FeC2O4·2H2O+H2O2+3K2C2O4+H2C2O4=2K3[Fe(C2O4)3]·3H2O可制备光敏材料三草酸合铁酸钾晶体。下列说法正确的是

A．H2O2是含有非极性键的极性分子

B．激发态的钾原子回到基态，会形成吸收光谱

C．向草酸亚铁溶液中滴加酸性KMnO4溶液，紫色褪去可证明溶液中含有Fe2+

D．H2C2O4 ()与CH3COOH相比，可电离出的H+个数更多，所以酸性更强

【答案】A

【解析】A项：H2O2结构式为H-O-O-H，含有极性共价键H-O和非极性共价键O-O，极性不能抵消，是含有非极性键的极性分子，A说法正确；

B项：激发态的钾原子回到基态，释放能量，会形成发射光谱，B说法错误；

C项：向草酸亚铁溶液中滴加酸性KMnO4溶液，草酸根离子与亚铁离子均有还原性，则紫色褪去不能证明溶液中含有Fe2+，C说法错误；

D项：酸的强弱与其电离出的H+个数无关，D说法错误；答案为A。

8．（2021·福建福州市·高三三模）硫铁矿烧渣是生产硫酸的固体废弃物，用其制备高效絮凝剂聚合氯化硫酸铁铝，既能消除烧渣的危害，又能实现资源化。下列有关说法错误的是

A．离心沉降与过滤都能使实现固液分离

B．使用次氯酸钠氧化含铁溶液时发生：ClO-+2Fe2++2H+=2Fe3++Cl-+H2O

C．水浴加热时应将温度计插入水浴锅液面下

D．聚合氯化硫酸铁铝可用于生活废水的杀菌消毒处理

【答案】D

【解析】A项：硫铁矿烧渣用硫酸处理后，可溶性物质进入溶液，难溶性的物质仍以固体形式存在，可以通过过滤的方法实现固液分离；也可以在离心力作用下，使分散在分散剂中的固相分散质分离出来，即采用离心沉降方法实现固液分离，A正确；

B项：次氯酸钠具有强氧化性，会将Fe2+氧化为Fe3+，ClO-被还原为Cl-，根据电子守恒、电荷守恒及原子守恒，可得反应的离子方程式为：ClO-+2Fe2++2H+=2Fe3++Cl-+H2O，B正确；

C项：水浴加热时要使用温度计测量水的温度，因此应将温度计插入水浴锅液面下，并且温度计不能接触锅壁或锅底，C正确；

D项：聚合氯化硫酸铁铝在水中能够水解产生氢氧化铝胶体、氢氧化铁胶体，这些胶体表面积大，吸附力强，能够吸附水中悬浮的固体小颗粒，使之形成沉淀而除去，因此可用于生活废水的净化作用，但由于不具有强氧化性，因此不能起杀菌消毒作用，D错误；故合理选项是D。

9．（2020·浙江嘉兴市·高三一模）三星堆两次考古挖掘举世震惊，二号祭祀坑出土商代的铜人铜像填补了我国考古学、青铜文化、青铜艺术史上的诸多空白。下列有关说法错误的是

A．铜像表面的铜绿[]能在空气中稳定存在

B．测定出土文物年代的是碳的一种同素异形体

C．X射线衍射法可对青铜器微观晶体结构进行分析

D．青铜器的出土表明我国商代已经掌握冶炼铜技术

【答案】B

【解析】A项：铜像表面的铜绿[]不会与空气反应，能在空气中稳定存在，A正确；

B项：同素异形体是同种元素构成的不同的单质，测定出土文物年代的是一种核素，不是单质，所以不是碳的一种同素异形体，B错误；

C项：X射线衍射法研究晶体结构、形貌和各种缺陷的重要手段，可对青铜器微观晶体结构进行分析，C正确；

D项：商代青铜器都是利用化学变化制备出铜为原料，说明我国商代已经掌握冶炼铜技术，D正确；答案选B。

10．（2021·北京西城区·高三二模）一种利用回收含铜废铁粉中的的工艺如下：

下列说法错误的是

A．M是，与在该条件下较难发生反应

B．“气化”过程的化学方程式为

C．“分解”过程需要适当降低反应体系的压强

D．“分解”过程可在空气气氛的密闭容器内进行

【答案】D

【解析】A项：Fe(CO)5分解得到5CO和Fe，故5M中的M代表CO，含铜废铁粉气化后仅得到Fe(CO)5，说明与在该条件下较难发生反应，故A正确；

B项：“气化”过程由CO与Fe生成Fe(CO)5，化学方程式为，故B正确；

C项：“分解”过程发生反应，，需要适当降低反应体系的压强有利于平衡向右移动，提高分解率，故C正确；

D项：“分解”过程后CO还需要重新回收利用，不能在空气气氛的密闭容器内进行，故D错误；故选D。

11．（2021·黑龙江齐齐哈尔市·高三二模）根据古代文献记载的化学知识，下列相关结论或应用错误的是

A．A B．B C．C D．D

【答案】B

【解析】A项：硫酸铜晶体(主要成分为CuSO4·5H2O)为蓝色，受热分解后失去结晶水，变为白色硫酸铜粉末，据此现象可以鉴别石胆真伪，故A正确；

B项：氧化铁为红色，造瓦时浇水转釉后，铁元素主要以氧化亚铁形式存在，颜色主要为青色，故B错误；

C项：曾青为硫酸铜溶液，把铁插入到硫酸铜溶液后，铁能置换出铜，附着在铁的表面，出现铁赤色如铜现象，方程式为：CuSO4+Fe=Cu+FeSO4，故C正确；

D项：水银，能消化金、银使成泥，说明汞容易与大部分普通金属形成合金，包括金和银，故D正确；故选B。

12．（2021·河北高三二模）根据如下框图分析，下列说法正确的是

A．的氧化性比的氧化性强

B．在反应③中若不加稀硫酸可能看到红褐色沉淀

C．反应⑤的离子方程式可表示为

D．在反应①中只能用浓硫酸，既表现酸性，又表现了氧化性

【答案】B

【解析】根据红色金属和蓝色溶液可知金属M为Cu，根据红褐色固体和加入KSCN后溶液为红色可知金属E为Fe。

A项：Fe的金属性大于Cu的金属性，所以Fe2+氧化性小于Cu2+，A错误；

B项：由流程可知X为FeSO4，反应③发生的反应为2Fe2++2H++H2O2=2Fe3++2H2O，若不加稀硫酸，可能发生：6Fe2++3H2O2=2Fe(OH)3↓+4Fe3+，故可能看到红褐色沉淀，B正确；

C项：Y中含有Fe3+，反应⑤发生的反应的离子方程式为：Fe3++3NH3·H2O=Fe(OH)3↓+3NH4+，NH3·H2O 为弱碱，不能拆成离子形式，C错误；

D项：Cu转化为CuSO4，可以加浓硫酸，方程式为：Cu+2H2SO4CuSO4+SO2↑+2H2O，也可以与稀硫酸和H2O2一起反应得到CuSO4，方程式为：Cu+H2O2+H2SO4=CuSO4+2H2O，D错误；答案选B。

13．（2020·四川攀枝花市·高三二模）下列说法不正确的是

A．工业制取碘时，向干海带浸泡液中加强碱，目的是除去有机物杂质

B．氮气与氢气在高温高压下合成氨，是重要的人工固氮方式

C．炼铁高炉中得到的是含碳2%~4.5%的铁水，其中炉渣沉降在铁水的底部以除去

D．氯碱工业中的电解槽常用到阳离子交换膜，以避免副反应的发生

【答案】C

【解析】A项：大多数有机物可溶于强碱，所以可以用强碱浸泡除去有机物杂质，A正确；

B项：将氮元素的单质转化为氮元素的化合物的方法叫做氮的固定，工业上通常用氢气和氮气在催化剂、高温、高压下合成氨气，从而实现人工固氮，B正确；

C项：炉渣的密度比铁水小，在铁水的上部，铁水在下方排出，C错误；

D项：氯碱工业中阳极产生氯气，为避免氯气与氢氧根反应，常用阳离子交换膜阻止阴极生成的氢氧根移动到阳极，同时可以使钠离子移动到阴极，D正确；综上所述答案为C。

14．（2021·浙江温州市·高三二模）铝是应用广泛的金属，以铝土矿（主要成分为Al2O3，含SiO2和Fe2O3等杂质）为原料制备氧化铝的一种工艺流程如图。下列有关说法不正确的是（    ）

A．滤渣中X为Fe2O3

B．“反应”步骤中加入NaHCO3溶液后，溶液的pH增大

C．滤液中溶质的主要成分为Na2CO3

D．NaAlO2溶液呈碱性的原因：AlO2-+2H2OAl(OH)3+OH-

【答案】B

【解析】由工艺流程分析，向铝土矿中加入氢氧化钠溶液，Fe2O3不溶解，SiO2转化为硅铝酸钠，Al2O3溶解发生反应Al2O3+2NaOH===NaAlO2+H2O，过滤后得到含硅铝酸钠、Fe2O3的滤渣和NaAlO2的溶液，再向NaAlO2溶液中加入NaHCO3溶液，生成Al(OH)3沉淀，过滤，将滤渣进行灼烧得到Al2O3。

A项：根据上述分析可知，过滤后得到含硅铝酸钠、Fe2O3的滤渣，故滤渣中X为Fe2O3，A选项正确；

B项：向NaAlO2溶液中加入NaHCO3溶液，发生反应NaAlO2+NaHCO3+H2O===Na2CO3+Al(OH)3↓，溶液碱性减弱，pH减小，B选项错误；

C项：由B选项分析可知，滤液中溶质的主要成分为Na2CO3，C选项正确；

D项：因为AlO2-为弱酸酸根，在水溶液中会发生水解反应AlO2-+2H2OAl(OH)3+OH-，因此NaAlO2溶液呈碱性，D选项正确；答案选B。

二、主观题

15．（2021·上海杨浦区·高三一模）(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O(硫酸亚铁铵)是一种重要的化工原料，用途广泛。完成下列填空：

(1)铁在元素周期表的第ⅦB和第ⅠB之间。铁位于第___周期___族。

(2)写出Fe与水反应的化学方程式：___。

(3)将(NH4)2Fe(SO4)2中非金属元素的简单阴离子按半径由小到大的顺序排列：___。

(4)同温度同浓度的FeSO4和(NH4)2Fe(SO4)2溶液中，c(Fe2+)是否相等___？为什么？___。

(5)设计实验，证明(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O晶体中含有Fe2+___。

(6)已知：(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O在200℃失去全部结晶水。将一定质量的粉末状该晶体置于坩埚中，保持200℃受热，经冷却、恒重等正确操作，计算得到的1mol晶体中结晶水含量总是偏低，偏低的可能原因是___(写一条即可)。

【答案】(1)四(或4)    Ⅷ   

(2)  

(3) r(H-)＜r(O2-)＜r(N3-)＜r(S2-)   

(4)不相等    因为Fe2++2H2OFe(OH)2+2H+、NH+H2ONH3·H2O+H+，的水解会抑制Fe2+水解，使(NH4)2Fe(SO4)2中c(Fe2+)偏大   

(5)取样少许，加水(或稀硫酸)溶解，滴加KSCN溶液，无明显现象，滴加少量氯水，溶液变为血红色，说明含Fe2+   

(6)(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O在坩埚中受热分解时，Fe2+可能会被空气中的氧气部分氧化，增加了氧元素的质量，使结晶水含量的测定偏低   

【解析】(1)位于第四周期，价电子共有8个，位于周期表的第8列，周期表中8、9、10三列合称第Ⅷ族，即铁位于第四周期第Ⅷ族。

(2)Fe与水蒸气反应生成Fe3O4和H2，反应方程式为：；

(3)四种非金属元素简单阴离子分别为：H-、N3-、S2-、O2-，其中H-电子层为一层，半径最小，S2-电子层为三层，半径最大，N3-、O2-电子层均为两层，但O的核电荷数大，对核外电子引力强，故半径小，所以四种离子半径大小顺序为：r(H-)＜r(O2-)＜r(N3-)＜r(S2-)；

(4)(NH4)Fe(SO4)2中Fe2+水解与水解相互抑制，水解程度比FeSO4中Fe2+水解程度小，故(NH4)Fe(SO4)2中Fe2+浓度大于FeSO4中Fe2+浓度；

(5)证明(NH4)Fe(SO4)2中含有Fe2+，可以通过将Fe2+氧化为Fe3+检验，但需排除原有Fe3+干扰，故应该先加KSCN，再氧化Fe2+，具体方案为：取样少许，加水(或稀硫酸)溶解，滴加KSCN溶液，无明显现象，滴加少量氯水，溶液变为血红色，说明含Fe2+；

(6)由于样品中铁元素为二价，易被氧化，题目操作未说明隔绝空气，故会产生误差，即 (NH4)2Fe(SO4)2·6H2O在坩埚中受热分解时，Fe2+可能会被空气中的氧气部分氧化，增加了氧元素的质量，使结晶水含量的测定偏低。

16.（2010·云南曲靖市·高三一模）铜是人类发现最早并广泛使用的一种金属。回答下列问题：

①实验室使用稀硫酸和H2O2溶解铜片，该反应的化学方程式为_____________________。

②电子工业使用FeCl3溶液刻蚀印刷电路板铜箔，写出该过程的离子方程式__________________。配制的FeCl3溶液应保持___(填“酸性”“碱性”或“中性”)，原因是_____________________。

③溶液中Cu2＋的浓度可采用碘量法测得：

A．2Cu2＋＋5I－===2CuI↓＋I；

B．I＋2S2O===S4O＋3I－

反应A中的氧化剂为________。现取20.00 mL含Cu2＋的溶液，加入足量的KI充分反应后，用0.100 0 mol·L－1的Na2S2O3标准溶液滴定至终点，消耗Na2S2O3溶液25.00 mL，此溶液中Cu2＋的浓度为_________mol·L－1。

【答案】①Cu＋H2O2＋H2SO4===CuSO4＋2H2O

②Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋      酸性   抑制Fe3＋水解生成Fe(OH)3

③Cu2＋   0.125

【解析】①实验室使用稀硫酸和H2O2溶解铜片，反应中Cu被氧化为CuSO4，则发生反应的化学方程式为Cu＋H2O2＋H2SO4===CuSO4＋2H2O。

②电子工业使用FeCl3溶液刻蚀印刷电路板铜箔，即Fe3＋将Cu氧化为Cu2＋，自身被还原为Fe2＋，所以该过程中发生的反应为Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋，FeCl3溶液中存在水解平衡：Fe3＋＋3H2OFe(OH)3＋3H＋，因此配制的FeCl3溶液应保持溶液酸性，抑制Fe3＋水解。

③根据反应A.2Cu2＋＋5I－===2CuI↓＋I，Cu的化合价由＋2价降低到＋1价，可知氧化剂为Cu2＋。取20.00 mL含Cu2＋的溶液，加入足量KI充分反应后，用0.100 0 mol·L－1Na2S2O3标准溶液滴定至终点，消耗Na2S2O3溶液25.00 mL，发生反应：I＋2S2O===S4O＋3I－，则消耗n(I)＝×0.100 0 mol·L－1×25.00×10－3L＝1.25×10－3mol，根据碘元素守恒和化学计量关系，则20.00 mL溶液中c(Cu2＋)＝ mol·L－1＝0.125 mol·L－1。