高中化学 3.3用途广泛的金属材料习题1 新人教版必修1

(1)从金属矿石中提炼金属一般需要经过三个阶段，上述工艺溶度积中涉及的有矿石中金属元素的还原、矿石的富集、金属的精炼；没有涉及的一个阶段是______________；生铁实际上属于铁______等元素形成的合金。若生产中碳的氧化产物主要为一种可燃性气体，请写出反应②的化学方程式__________________________。

(2)生产中碳除了用还原剂还原还原金属矿物外，还有一个重要作用是______________；反应③是在氩气的环境中进行，目的是_____________________，如何从反应③后的固体中获得金属钛_______________________________。

(3)已知在氯化过程中还有一种副产物VOCl3生成，实际生产中常在409K时用铜还原VOCl3，得到不溶于TiCl4的VOCl2，当有1molCu参加反应时转移的电子数为NA，试写出该反应的化学方程式为___________________。 【答案】(1)碳；TiO2+2Cl2+2C

TiCl4+2CO

(2)做燃料提供反应所需要的热能；防止钛、镁被空气氧化；向固体中加入足量盐酸(或稀硫酸)，充分反应后过滤，洗涤，干燥。 (3)Cu+VOCl3

VOCl2+CuCl

【解析】生铁属于铁碳合金；反应①、②中的可燃性气体是CO，①中除CO外还有单质铁、TiO2生成；②中产物只有CO、TiCl4两种；因上述冶炼均需要在高温下进行，故碳的另一个作用就是燃烧，提供反应所需要的热能。反应③结束后，固体物质为钛、镁、MgCl2的混合物，结合题目信息知加盐酸或稀硫酸后就可以溶解镁及MgCl2，然后过滤得到钛。铜在反应中，1molCu失去1mol电子，故得到的是CuCl。

【思维拓展】本模块试题通常情况下难度较小，解析中认真阅读题目提供的信息并从中找出有效信息(如变化的途径、类型、特征)是正确解题的知识基础；此外沉着细心、善于摒弃与解题无关的情景信息是正确解题的心理基础。

17、铝镁合金已成为轮船制造和化工生产等行业的重要材料。一个研究性学习小组的同学，为了测定某不同品牌铝镁合金（不含其它元素）中镁的质量分数，设计了下列两种不同实验方案来进行探究。填写下列中的空白。 [探究一] 实验方案：铝镁合金实验装置如下图，问题讨论：

测定生成气体的体积

（1）反应完毕,每间隔1分钟读取气体体积，气体体积逐渐减小，直至不变。气体体积减小的原因是

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（仪器和实验操作的影响因素除外）。 （2）为使测定结果尽可能精确，实验中应注意的问题除了检查装置的气密性、加入足量盐酸使合金完全溶解和按（1）操作外，请再写出两点：

① ②

（3）如果用分析天平准确称取0.51g镁铝合进行实验，测得生成气体体积为560 mL（已折算成标况下体积），请计算合金中镁的质量分数。（请写出计算过程）______________________________________________________________________________________________________________________________。

[探究二] 实验方案：称量Bg另一品牌铝镁合金粉末．放在如下图所示装置的惰性电热板上，通电使其充分灼烧。

问题讨论：

（1）欲计算Mg的质量分数，该实验中还需测定的数据是 。

（2）用本方案进行实验时，装置中至少要充入O2的物质的量 mol（用含B的最简式表示）。

[实验拓展] 研究小组对某无色透明的溶液进行实验，发现该溶液跟铝反应时放出H2，试判断下列离

2+2+2+++2－－－－

子：Mg、Cu、Ba、H、Ag、SO4、HCO3、OH、NO3，在下列两种情况下,可能存在于此溶液中的是：

3+

①当与铝反应后生成Al时，原溶液可能大量存在的离子 。

－

②当与铝反应后生成[Al(OH)4]时，原溶液可能大量存在的离子是 。 【答案】[探究一]（1）反应放热，气体温度较高，温度降低时，气体体积减小。 （2）①调整量气管C的高度，使C中液面与B液面相平；②读数时保证视线与凹液面的最低点相平； （3）47．1%

[探究二]（1）灼烧后固体的质量 （2）B/36

2+2－+2+-－

[实验拓展] ①Mg、SO4、H ②Ba、OH、NO3

【解析】试题分析：[探究一] （1）活泼金属与酸的反应是放热反应，故气体体积减小的原因是反应放热，气体温度较高，温度降低时，气体体积减小。

（2）①要使容器中的压强相等才能计量准确，即调整量气管C的高度，使C中液面与B液面相平；②排除认为的原因，即读数时保证视线与凹液面的最低点相平。 （3）560 mL即0.025mol，Mg→H2↑、Al→3/2 H2↑，

24n(Mg)+27n(Al)=0.51、n(Mg) +3/2 n(Al)=0.025。解得n(Al)=0.01mol，n(Mg)=0.01mol。 m(Mg)= 24n(Mg)=0.024(g)。合金中镁的质量分数为0.024g/0.51g*100%=47.1%。

[探究二] （1）欲计算镁的质量分数，该实验中还需测定的一种数据是：完全反应后生成的固体的质量。

（2）如果合金全是铝，消耗氧气是最少的，关系式为Al→3/4O2,经计算得装置中至少要充入O2的物质的量为B/36mol。

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[实验拓展] (1) 生成Al，证明体系中存在H

2+2+2++2---能与H+共同存在的是Ba，Cu，Mg，H，SO4，NO3，Cl 2+

溶液无色，排除Cu

-+-若存在NO3，则不与Al反应产生H，产生NO或者NO2，故而NO3不存在

2+2-余下的Ba和SO4不能同时存在

2+2++-2++-2-+

故而体系中存在Ba，Mg，H，Cl或者Mg，H，Cl，SO4，无论哪种情况Ag均不能存在，Ag2SO4和AgCl均溶解度不好

-(2) 生成AlO2，证明体系含OH-

--

2Al + 2OH + 2H2O ==== 2AlO2+ 3H2↑

-2+++2+-含有OH，则不能含有Mg（否则Mg(OH)2沉淀），不能有H，不能有Ag，不能有Cu，不能有HCO3

2+2-2----剩余为Ba，SO4，SO3，NO3，OH和Cl

2+

溶液中必有阳离子，Ba

2-2-所以没有SO3和SO4

2+---只剩下：Ba，NO3，OH和Cl

考点：探究物质的组成或测量物质的含量 镁的化学性质 铝的化学性质

点评：主要考查物质含量的测定、对实验原理与装置的理解、实验方案设计等，难度中等，理解实验原理是解题的关键，是对知识的综合考查，需要学生具有知识的基础与综合运用知识分析问题、解决问题的能力。

18、镁是一种活泼金属，常用做脱硫剂。在电子工业中利用镁制取Si的反应为：2Mg＋SiO2＋Si，但有副反应：2Mg＋Si

2MgO

3++

Mg2Si。现按如下图所示装置进行实验：先关闭K，使A中反应进

行；加热玻璃管C，可观察到C管中发出耀眼白光，产生白烟，管壁上附着有淡黄色物质。实验完成后，将C管中固体全部加入盐酸中，生成有臭鸡蛋气味的气体。

(1)C中的Mg应放在不锈钢垫片上而不能直接接触管壁，这是因为________________________________________________________________________。

(2)停止实验时，先打开K，再停止滴加浓H2SO4并熄灭酒精灯，橡胶气胆B在实验中的作用是____________________________________________________________________。 (3)C中全部固体生成物包括________、________、________。(填化学式) 【答案】(1)在加热条件下，Mg能与玻璃中的SiO2反应 (2)防止C管降温时，因气压减小，而引起D中溶液倒吸 (3)MgO S MgS

【解析】本题主要依托Mg的性质考查新知识新信息的应用。 (1)玻璃中含有SiO2，不能直接接触镁，高温下二者之间反应。 (2)气胆B起到缓冲的作用，可防倒吸。

(3)依据各颜色及现象确定产物中有S、MgS，按元素守恒推断产物中必然还有MgO。

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19、过氧化钙是一种安全无毒的物质，带有数量不等的结晶水（即其化学式中结晶水的个数可为非整数），通常还含有部分CaO。

（1）称取0.542g过氧化钙样品，灼热时发生如下反应： 2CaO2·XH2O2CaO＋O2↑＋2XH2O，得到的O2在标准状况下体积为67.2mL，该样品中CaO2的物质的量为 。

2＋

（2）另取同一样品0.542g，溶于适量的稀盐酸中，然后加入足量的Na2CO3溶液，将溶液中Ca全部转化为CaCO3沉淀，得到干燥的CaCO3 0.70g。 ①试计算样品中CaO的质量。

②试计算样品中CaO2·XH2O的X值。 【答案】（1）0.006mol

2＋

（2）①n(CaO2)＝0.006mol n(Ca)＝0.007mol m(CaO)＝0.056g

②m(H2O)=0.542g-0.006mol×72g/mol-0.056g=0.054g n(H2O)＝0.003mol 0.003×2 X＝0.003 X＝1/2 【解析】试题分析：

过氧化钙是一种安全无毒的物质，带有数量不等的结晶水（即其化学式中结晶水的个数可为非整数），通常还含有部分CaO。

（1）称取0.542g过氧化钙样品，灼热时发生反应，得到的O2在标准状况下体积为67.2mL， 2CaO2·XH2O 2CaO ＋ O2↑ ＋ 2XH2O 2 22.4L x 0.0672ml 所以样品中CaO2的物质的量为0.006mol。

2＋

另取同一样品0.542g，溶于适量的稀盐酸中，然后加入足量的Na2CO3溶液，将溶液中Ca全部转化为CaCO3沉淀，得到干燥的CaCO3 0.70g。

根据钙原子守恒得：CaCO3 中的钙来源于CaO和CaO2，CaCO3 0.70g，其物质的量是0.007mol，所以同一样品0.542g中CaO2的物质的量为0.006mol所以CaO的物质的量是0.001mol，其质量m=M×n=0.056g。

m(H2O)=0.542g-0.006mol×72g/mol-0.056g=0.054g

n(H2O)＝0.003mol 0.003×2 X＝0.003 X＝1/2 考点：原子守恒 物质的量的计算

点评：在此题中，依据钙原子守恒，可顺利求出氧化钙的物质的量，从而求出x的值。本题考查混合物的计算，题目难度中等，注意根据反应的化学方程式，从质量守恒的角度计算。 20、（16分）铝是用途广泛的金属材料，目前工业上主要用铝土矿(主要成分含氧化铝、氧化铁)来制取铝，其常见的过程如下： 溶液D CaO Na2CO3溶液 通入CO2 操作Ⅲ 铝溶液C 沉淀E 粉碎 碱浸 操作Ⅱ 土Al(OH)3沉淀 矿 A 操作Ⅰ ① 操作Ⅳ 沉淀B 冰晶石 Al Al2O3 电解

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