高考化学第一轮复习：合金及其应用
一、选择题
1． “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“钢铁是杂炼生鍒作刀镰者”。“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
2． 生活中处处有化学，下列叙述正确的是（ ）
A．铅笔芯的成分为二氧化铅
B．碳酸氢钠可做食品膨松剂
C．青铜和黄铜是不同结构的单质铜
D．焰火中红色来源于钠盐灼烧
3． “探索浩瀚宇宙，发展航天事业，建设航天强国，是我们不懈追求的梦。”航天科技的发展与化学密切相关。下列说法错误的是
A．神舟十四号飞船外壳使用的氮化硅陶瓷属于新型无机非金属材料
B．航天飞船内安装盛有过氧化钠颗粒的装置，它的用途是再生氧气
C．航天服壳体使用的铝合金材料熔点比纯铝低
D．“祝融号”火星车利用正十一烷储能，正十一烷属于有机高分子化合物
4．中国制造的诸多铬基超耐热合金，铝合金基碳化硅等新型材料为我国航天事业的发展提供助力。下列说法错误的是
A．基态Cr原子未成对电子数是基态Al原子的6倍
B．铝合金的硬度、密度等均小于铝单质
C．与Al同周期且第一电离能小于Al的只有一种元素
D．碳化硅的熔点低于金刚石
5． 用铜锌合金制成的黄铜制品常被误认为黄金。下列关于黄铜的说法错误的是
A．有金属光泽 B．熔点比锌高
C．硬度比铜大 D．可用稀盐酸鉴别黄铜与黄金
6． 《梦溪笔谈》中对宝剑的记载：“古人以剂钢为刃，柔铁为茎干，不尔则多断折”。下列说法正确的是
A．剂钢属于合金 B．剂钢硬度比纯铁小
C．柔铁是高碳钢 D．剂钢熔点比纯铁高
7． 化学与生活密切相关。下列叙述错误的是（ ）
A．高纯硅可用于制作光感电池 B．铝合金大量用于高铁建设
C．活性炭具有除异味和杀菌作用 D．碘酒可用于皮肤外用消毒
8． 化学与生活、科技、社会发展息息相关。下列有关说法错误的是
A．奥密克戎是新冠病毒变异株，传播性强，其成分中含有的蛋白质属于高分子化合物
B．冬奥火炬“飞扬”将碳纤维与高性能树脂结合在一起做成碳纤维复合材料， 碳纤维和树脂都是有机高分子材料
C．2021年我国科学家在实验室中首次成功实现二氧化碳人工合成淀粉，这项技术有利于实现“碳中和”
D．“奋斗者” 号潜水器外壳材料为钛合金，22 号钛元素在周期表中位于d区
9．中华文化源远流长，为人类文明的发展做出了巨大贡献。下列上海博物馆的镇馆之宝中，主要由合金材料制成的是
A．大克鼎 B．朱克柔缂丝图 C．苦笋帖 D．清景德镇瓶
10．化学与生产、生活、环境等密切相关。下列说法正确的是
A．用于清洗伤口、杀菌、消毒的医用酒精有强氧化性
B．中国天眼使用的防腐蚀材料磷酸钡属于合金
C．被称为“黑金”的新型纳米材料石墨烯属于有机化合物
D．工业然煤中加入生石灰可以减少酸雨的形成
二、非选择题
11． 钛合金是一种重要的航空材料，以下是以钛铁矿(主要成分为FeTiO3，含FeO和Fe2O3等杂质)为原料制备金属钛及副产品铁红的工艺流程：
已知：①TiO2+易水解为TiO2·nH2O；高温下钛易与N2、H2等反应。
②常温下，Ksp [Fe(OH)2]=8.0×10-16，Ksp[FeCO3]=3.2×10-11。
回答下列问题：
（1）钛铁矿溶煮前需要粉碎，其目的是 。
（2）在“滤液”中加入铁屑的作用是 。
（3）FeSO4溶液中加入NH4HCO3时还有气体放出，写出反应的化学方程式： ，该反应温度不宜过高，原因是 。
（4）制备FeCO3时，若将NH4HCO3换成(NH4)2CO3，还会产生Fe(OH)2，原因可能是：FeCO3+2OH-→Fe(OH)2+CO，计算该反应的平衡常数K= 。
（5）“富含TiO2+酸性液”加热并过滤后，所得“废液”中溶质的主要成分是 。
（6）已知TiO2(s)+2Cl2(g)→TiCl4(1)+O2(g) ΔH=+151kJ·mol-1。该反应极难进行，当向反应体系中加入碳后，则反应在高温条件下能顺利发生，从化学平衡的角度解释原因为 。
（7）镁与TiCl，高温下反应制备粗钛时需加保护气，下列可作为保护气的是____(填标号)。
A．H2 B．Ar C．CO2 D．N2
12．回答下列问题：
（1）氯化氢的热稳定性强于溴化氢的原因 。
（2）纯金属内所有原子的大小和形状都是相同的，原子的排列十分规整，加入其他元素的原子后，改变了金属原子有规则的层状排列，使原子层之间的相对滑动变得困难，所以合金的硬度一般都较大。请解释合金的熔点一般都小于其组分金属(或非金属)熔点的原因 。
13． 回答下列问题：
（1）氯化氢的热稳定性强于溴化氢的原因 。
（2）纯金属内所有原子的大小和形状都是相同的，原子的排列十分规整，加入其他元素的原子后，改变了金属原子有规则的层状排列，使原子层之间的相对滑动变得困难，所以合金的硬度一般都较大。请解释合金的熔点一般都小于其组分金属(或非金属)熔点的原因 。
14． 请根据题意，选择恰当的选项用字母代号填空。
（1）中国的高铁技术居于国际领先地位。
①高铁座椅内填充有聚氨酯软质泡沫。聚氨酯属于 。
A．金属材料B．无机非金属材料C．有机高分子材料
②高铁信息传输系统中使用了光导纤维。光导纤维的主要成分是 。
A．铜B．单质硅C．二氧化硅
③高铁轨道建设需用大量水泥。生产水泥的主要原料为黏土和 。
A．石灰石B．粗盐C．纯碱
④高铁轨道建设铺设的铁轨属于 （填“金属铁”或“铁合金”）。
（2）煤炭在我国能源结构中占有重要地位，合理使用有利于社会可持续发展。
①控制燃煤产生的 排放，能够减少硫酸型酸雨的形成。
②煤的气化和液化是实现能源清洁的重要途径。水煤气中CO和H2在加热、加压和催化剂存在条件下可以合成液体燃料（CH3OH)，该反应的化学方程式为 ，煤的干馏属于 (填“化学变化”或“物理变化”）。
（3）营养均衡有利于身体健康。
①人体内提供能量的主要营养物质为 、糖类和蛋白质。
②维生素是人体需要的营养物质。图为某品牌维生素C泡腾片说明书的部分内容。该泡腾片中添加的着色剂是 。
③泡腾片溶于水时产生“沸腾”效果，是由于添加的酒石酸和 反应释放出了气体。
15． 中国“奋斗者”号深潜器研制及海试的成功，在钛合金材料制备、锂离子电池等方面实现了重大突破。
（1）深潜器的壳体由含钛、铝等元素的Ti-62A钛合金材料制成，该合金材料的熔点比组成成分的金属 (选填“高”或“低”)；铝元素的原子核外共有 种不同能级的电子；以下方法可以比较钠和铝金属性强弱的方法 。
a.比较两种金属单质的硬度和熔点
b.用钠置换氯化镁溶液中的镁
c.比较等物质的量的两种金属单质和足量盐酸反应失去的电子数
d.将空气中放置已久的这两种元素的单质分别和热水作用
e.在氯化铝溶液中逐滴滴加过量的氢氧化钠溶液
（2）氮氧化铝((AlON)是一种高硬度、耐高温的防弹材料，属于 晶体，Al、O、N三种元素的简单离子半径由大到小的排列顺序是
（3）明矾[ ]溶液中离子浓度从大到小的顺序为 。 固体能除去镁盐溶液中的 ，原因是 。(用离子方程式表达)
（4）在周期表中，锂的性质与镁相似，写出锂在氧气中燃烧产物的电子式
（5）已知： (M代表碱金属元素)
元素 Li Na K Rb
Q(kJ)
从原子结构的角度解释上述金属Q值递变的原因： 。
16．三氧化二铬可用作搪瓷、陶瓷、人造革、建筑材料的着色剂。由高碳铬铁合金(含Cr、Fe及C)制备三氧化二铬的工艺流程如下：
已知：Cr(OH)3是两性氢氧化物，草酸亚铁为微溶物。
回答下列问题：
（1）步骤Ⅰ浸取时，为提高浸取速率，除将高碳铬铁合金制成粉末外，还可采取的措施是 (写一点)；浸取铬时反应的离子方程式为 。
（2）步骤Ⅱ滤渣返回再次浸取的目的是 。
（3）步骤Ⅲ除铁时，溶液的pH对铁的去除率影响如图所示：
pH小于2.3时，铁去除率低，其原因是 。
（4）步骤Ⅳ能说明沉淀已洗涤干净的操作是 。
（5）步骤Ⅴ沉铬时，生成Cr(OH)3的化学方程式为 ；沉铬时，溶液pH与铬的回收率关系如图所示，当pH＞8.5时，pH越大，铬的回收率越低，其可能原因是 。
17． 某废催化剂含58.2%的SiO2、21.0%的ZnO、4.5%的ZnS和12.8%的CuS．某同学用15.0g该废催化剂为原料，回收其中的锌和铜．采用的实验方案如下：
回答下列问题：
（1）在下列装置中，第一次浸出必须用 ，第二次浸出应选用 ．（填标号）
（2）第二次浸出时，向盛有滤液1的反应器中加入稀硫酸，后滴入过氧化氢溶液．若顺序相反，会造成 ．滤渣2的主要成分是 ．
（3）浓缩硫酸锌、硫酸铜溶液使用的器皿名称是 ．
（4）某同学在实验完成之后，得到1.5gCuSO4﹒5H2O，则铜的回收率为 ．
18． 根据题意填空：
（1）Ⅰ污水经过一级、二级处理后，还含有少量Cu2+、Hg2+、Pb2+等重金属离子，可加入沉淀剂使其沉淀．下列物质不能作为沉淀剂的是
A．氨水 B．硫化氢气体
C．硫酸钠溶液 D．纯碱溶液
Ⅱ合成氨的流程示意图如下：
回答下列问题：
工业合成氨的原料是氮气和氢气．氮气是从空气中分离出来的，通常使用的两种分离方法是 ， ；氢气的来源是水和碳氢化合物，写出分别采用煤和天然气为原料制取氢气的化学反应方程式 ， ；
（2）设备A中含有电加热器、触煤和热交换器，设备A的名称 ，其中发生的化学反应方程式为 ；
（3）设备B的名称 ，其中m和n是两个通水口，入水口是 （填“m”或“n”）．不宜从相反方向通水的原因 ；
（4）设备C的作用 ；
（5）在原料气制备过程中混有CO对催化剂有毒害作用，欲除去原料气中的CO，可通过如下反应来实现：
CO（g）+H2O（g） CO2 （g）+H2 （g）
已知1000K时该反应的平衡常数K=0.627，若要使CO的转化超过90%，则起始物中c（H2O）：c（CO）不低于 ．
答案与解析
1．答案：C
分析：考查的是铁合金，铁的合金常用的是生铁和钢，生铁和钢的性质下差异的原因是含碳量不同，生铁的含碳量高，钢的含碳量低，钢的含碳量越高，印度和脆性越大，常用冶铁矿石的是赤铁矿主要成分是三氧化二铁，合金的熔点比纯金属要低
解析： A．钢和铁都是铁的合金，钢的含碳量是0.3%-2%，生铁的含碳量是2%-4.3%，钢是含碳量低的铁合金，故A不符合题意；
B．钢的硬度和脆性与含碳量有关，硬度和脆性随着含碳量的增大而增大，故不符合题意；
C．由题意可知，生铁熔化灌入熟铁，再锻打成钢，说明生铁的熔点低于熟铁，故C符合题意；
D．赤铁矿的主要成分是红棕色的Fe2O3，可用于冶炼铁，故D不符合题意；
故答案为：C。
2．答案：B
分析：A. 铅笔芯的主要成分为石墨。
B.根据碳酸氢钠的性质进行分析。
C.熟悉常见合金，注意合金属于混合物。
D.熟悉常见元素的焰色反应。
解析： A．铅笔芯的主要成分为石墨，A不符合题意；
B．碳酸氢钠受热易分解生成CO2，能使面团疏松，可做食品膨松剂，B符合题意；
C．青铜是铜锡合金，黄铜是铜锌合金，均属于混合物，C不符合题意；
D．钠元素的焰色呈黄色，D不符合题意；
故答案为：B。
3．答案：D
分析：A.氮化硅陶瓷为新型无机非金属材料；
B.过氧化钠与水、二氧化碳反应均产生氧气；
C.合金的熔点低于组分金属；
D.高分子化合物的相对分子质量在一万以上。
解析： A．氮化硅陶瓷属于新型无机非金属材料，A不符合题意；
B．过氧化钠与人呼吸产生的水和二氧化碳反应可产生氧气，B不符合题意；
C．合金熔点低于纯金属，C不符合题意；
D．正十一烷分子量小于10000，不属于有机高分子化合物，D符合题意；
故答案为：D。
4．答案：B
分析：A．依据构造原理分析；
B．一般合金的硬度大于其组成的任一种纯金属；
C．同一周期的主族元素中，从左至右，元素的第一电离能呈“锯齿状”增大，其中II A族和V A族的第一电离能高于相邻的元素；
D．原子晶体，原子半径越小，键能越大，熔沸点越高。
解析： A．Cr是24号元素，价电子排布式为3d54s1，有6个未成对电子，基态铝原子价电子排布式为：3p1，有1个未成对电子，基态Cr原子未成对电子数是基态Al原子的6倍，故A不符合题意；
B．一般合金的硬度大于其组成的任一种纯金属，则铝合金的硬度大于铝单质，故B符合题意；
C．同一主族元素从上到下金属性逐渐增强，则第一电离能逐渐减弱，与Al同周期且第一电离能小于Al的只有Na这一种元素，故C不符合题意；
D．由原子半径：Si>C，键长：C-Si>C-C，键长越长键能越小，键能：C-Si
5．答案：B
分析：A、黄铜具有金属光泽；
B、合金比成分金属熔点更低；
C、合金比成分金属硬度更大；
D、黄铜中的锌可以和盐酸反应产生气泡。
解析： A．黄铜为铜锌合金，有金属光泽，A不符合题意；
B．合金的熔点通常比成分金属要低，故黄铜的熔点低于锌，B符合题意；
C．合金的硬度通常大于成分金属，黄铜硬度大于铜，C不符合题意；
D．黄铜中的锌能与HCl反应生成氢气，黄金不与HCl反应，可用稀盐酸鉴别两者，D不符合题意；
故答案为：B。
6．答案：A
分析：A.钢为铁碳合金；
B.合金的硬度大于其组分金属；
C.柔铁是含碳量低的合金；
D.合金的熔点低于其组分金属。
解析： A．剂钢为铁的合金，A符合题意；
B．剂钢为铁的合金，合金的硬度比单一成分的大，B不符合题意；
C．柔铁则是一种低碳钢或热铁，质地坚韧，但无钢性，C不符合题意；
D．剂钢为铁的合金，合金的熔点低于组分金属，D不符合题意；
故答案为：A。
7．答案：C
分析：A、硅是常用的半导体材料；
B、结合铝合金的性质分析；
C、活性炭的相对表面积较大，有较强的吸附性；
D、碘酒具有杀菌消毒作用；
解析： A、硅是常用的半导体材料，常用于制作光感电池，选项正确，A不符合题意；
B、铝合金的密度低、强度高、塑性好，且具有良好的机械性能、抗腐蚀性能，因此大量用于高铁建设，选项正确，B不符合题意；
C、活性炭的相对表面积比较大，具有较强的吸附性，可吸附异味分子，但不具备杀菌消毒作用，选项错误，C符合题意；
D、碘酒能是蛋白质变性，具有杀菌消毒作用，可用于皮肤外用消毒，选项正确，D不符合题意；
故答案为：C
8．答案：B
分析：依据元素及其化合物的性质分析，B中碳纤维是无机非金属材料。
解析： A．蛋白质的相对分子质量在10000以上，为高分子化合物，A不符合题意；
B．碳纤维是无机非金属材料，不是有机高分子材料，B符合题意；
C．人工合成淀粉能减少二氧化碳的排放，有利于推进“碳中和”目标的实现，C不符合题意；
D.22 号钛元素处于第四周期IVB族，在周期表中位于d区，D不符合题意；
故答案为：B。
9．答案：A
分析：合金是由金属元素跟其他金属或非金属元素熔合而成的、具有金属特性的物质。
解析：A．鼎属于铜锡合金，A符合题意；
B．朱克柔缂丝主要成分为蛋白质，属于有机高分子材料，B不符合题意；
C．苦笋帖材质属于有机物，不属于合金，C不符合题意；
D．清景德镇瓶为陶瓷，属于无机非金属材料，D不符合题意；
故答案为：A。
10．答案：D
分析：A．酒精能使蛋白质变性从而杀菌；
B．合金是金属与金属或非金属熔合而成的具有金属特性的物质；
C．石墨烯是碳单质；
D．生石灰与硫氧化物反应。
解析： A．酒精能使蛋白质变性从而杀菌，不是因为具有氧化性，故A不符合题意；
B．合金是金属与金属或非金属熔合而成的具有金属特性的物质；磷酸钡属于盐，不属于合金，故B不符合题意；
C．石墨烯是碳单质，不属于有机化合物，故C不符合题意；
D．煤中加入生石灰可减少硫氧化物的排放，从而可以减少酸雨的形成，故D符合题意。
故答案为：D。
二、非选择题
11．答案：（1）增大接触面积，加快反应速率。
（2）将Fe3+还原为Fe2+
（3）FeSO4 + 2NH4HCO3 = FeCO3↓+ CO2↑+ H2O + (NH4)2SO4；防止NH4HCO3受热分解和减少Fe2+的水解。
（4）4×104
（5）H2SO4 (或H2SO4和FeSO4)
（6）碳与O2反应使O2浓度减小，平衡正向移动，且反应吸热，高温促进平衡正向移动。
（7）B
分析：(1)粉碎的目的是增大反应物接触面积。
(2)依据氧化还原反应的特点。
(3)依据现象书写；NH4HCO3受热分解，考虑反应的性质（受热分解和水解）。
(4)依据计算；
(5)依据原料的成分分析。
(6)依据外界因素对平衡的影响。
(7)保护气不能参加反应。
解析： 钛铁矿中含FeO和Fe2O3等杂质，加入浓硫酸后溶煮过滤可以除去难溶杂质，FeTiO3、FeO、Fe2O3溶于酸，滤液中含有TiO2+、Fe3+、Fe2+以及H2SO4。加入铁屑后，Fe3+转化为Fe2+。经冷却结晶，富含TiO2+的酸性液中含有TiO2+、H2SO4，还可能存在没有析出的少量FeSO4。经过后续操作可得到相应产品。
(1)通过粉碎可增大反应物接触面积，加快化学反应速率。
(2)根据滤液成分可知，加入铁屑后发生反应：2Fe3++Fe=3Fe2+，故加铁屑的目的是将Fe3+还原为Fe2+。
(3)FeSO4溶液呈酸性，故加入NH4HCO3时生成的气体应为CO2，产物中有FeCO3，故反应的化学方程式为：FeSO4 + 2NH4HCO3 = FeCO3↓+ CO2↑+ H2O+(NH4)2SO4；NH4HCO3受热分解，同时FeSO4溶液中存在水解平衡Fe2++2H2OFe(OH)2+2H+，升高温度会促进Fe2+水解，所以反应温度不宜过高。
(4)该反应平衡常数
(5)TiO2+水解转化为TiO2·nH2O后，“废液”中溶质的主要成分是H2SO4 (或H2SO4和FeSO4)。
(6)已知反应产物中有O2，加入碳之后碳会与O2反应，使O2浓度减小，平衡正向移动。升高温度向吸热方向移动，反应为吸热反应，高温条件会促进平衡正向移动。
(7)高温下钛易与N2、H2等反应，CO2会与Mg反应，故可作为保护气的是Ar。
12．答案：（1）氯原子半径比溴原子小；键能大于
（2）同一种金属原子结合时，粒子分布均匀，作用力相对较强，当加入其他原子时，金属内部粒子分布不均匀，作用力减弱，熔点降低
分析： (1)从键能的角度分析；
(2)同一种金属原子结合时，粒子分布均匀，作用力相对较强，当加入其他原子时，金属内部粒子分布不均匀，作用力减弱。
解析： （1）HCl和HBr属于共价化合物，因为Cl的原子半径小于Br的半径，H－Cl的键能大于H－Br，断裂H－Cl吸收的能量大于断裂H－Br吸收的能量，因此氯化氢的热稳定性强于溴化氢；故答案为Cl的原子半径小于Br的半径，H－Cl的键能大于H－Br；
（2）熔点高低与微粒间的作用力有关，微粒间作用力越大，熔点越高，根据题中所给信息，同一种金属原子结合时，粒子分布均匀，作用力相对较强，当加入其他原子时，金属内部粒子分布不均匀，作用力减弱，熔点降低，因此合金的熔点一般都小于其组分金属(或非金属)熔点，故答案为同一种金属原子结合时，粒子分布均匀，作用力相对较强，当加入其他原子时，金属内部粒子分布不均匀，作用力减弱，熔点降低。
13．答案：（1）氯原子半径比溴原子小；键能大于
（2）同一种金属原子结合时，粒子分布均匀，作用力相对较强，当加入其他原子时，金属内部粒子分布不均匀，作用力减弱，熔点降低
分析： (1)从键能的角度分析；
(2)同一种金属原子结合时，粒子分布均匀，作用力相对较强，当加入其他原子时，金属内部粒子分布不均匀，作用力减弱。
解析： （1）HCl和HBr属于共价化合物，因为Cl的原子半径小于Br的半径，H－Cl的键能大于H－Br，断裂H－Cl吸收的能量大于断裂H－Br吸收的能量，因此氯化氢的热稳定性强于溴化氢；故答案为Cl的原子半径小于Br的半径，H－Cl的键能大于H－Br；
（2）熔点高低与微粒间的作用力有关，微粒间作用力越大，熔点越高，根据题中所给信息，同一种金属原子结合时，粒子分布均匀，作用力相对较强，当加入其他原子时，金属内部粒子分布不均匀，作用力减弱，熔点降低，因此合金的熔点一般都小于其组分金属(或非金属)熔点，故答案为同一种金属原子结合时，粒子分布均匀，作用力相对较强，当加入其他原子时，金属内部粒子分布不均匀，作用力减弱，熔点降低。
14．答案：（1）C；C；A；铁合金 （2）SO2；②CO+2H2 CH3OH；化学变化
（3）油脂；喹啉黄；碳酸氢钠
分析：（1）①聚氨酯属于有机物； ②光导纤维的主要成分是SiO2；
③根据生成水泥的原料分析； ④铁轨属于铁合金；
（2）①根据酸雨的形成分析；
②由题干信息确定反应物和生成物，从而确定反应的化学方程式；根据煤干馏的过程分析；
（3）①能提供能量的为油脂、糖类和蛋白质；
②说明书中为着色剂的为喹啉黄；
③NaHCO3能与酸性物质反应生成CO2气体；
解析： （1）①聚氨酯属于有机物，且为高分子化合物，因此聚氨酯属于有机高分子材料，C符合题意；
②光导纤维的主要成分是SiO2，C符合题意；
③生成水泥所需的原料为黏土、石灰石，A符合题意；
④铁轨属于铁合金；
（2）①燃煤过程中产生大量的SO2，溶于雨水后，使得雨水的过程中发生反应：SO2+H2O=H2SO3，使得雨水的酸性增强，形成酸雨；因此控制燃煤过程产生的SO2排放，可以减少硫酸型酸雨的形成；
②由题干信息可知，该反应的反应物为CO和H2，生成物为CH3OH，因此该反应的化学方程式为：；煤的干馏是将煤隔绝空气加强热，使之受热分解，因此煤的干馏属于化学变化；
（3）①能提供能量的有油脂、糖类和蛋白质；
②说明书中为着色剂的是喹啉黄；
③酒石酸具有酸性，能与NaHCO3反应，生成CO2，因此产生“沸腾”效果；
15．答案：（1）低；5；e
（2）原子晶体；N3->O2->Al3+
（3）；
（4）
（5）从Li Rb，随质子数递增，电子层数增多，原子半径增大，原子失电子能力增强，则Q增大。
分析：（1）合金的熔点比组成纯金属的熔点低，写出铝元素的能级排布即可判断，比较金属性的强弱，可以比较最高价氧化物水合物的碱性进行比较
（2）根据氮氧化铝的特点即可判断为原子晶体，电子层层数相同，质子数越小，半径越大
（3）写出明矾的物质的电离式找出离子浓度即可，考虑到铝离子的水解呈酸性，而氢氧化镁可溶于酸
（4）锂在氧气中燃烧产物是氧化锂，即可写出电子式
（5）同主族从上到下金属性增强，失去电子能力增强
解析： (1) 合金的熔点一般低于任何一种组成金属的熔点，故该合金材料的熔点比组成成分的金属低；铝元素的原子核外由1s、2s、2p、3s、3p共5个能级；
a.金属的金属性强弱与单质的硬度和熔点无关，所以不能根据单质的硬度和熔点判断金属性强弱；
b.钠的还原性过强，先与水发生反应，无法利用置换反应来判断钠镁的金属性强弱；
c.不能根据金属失电子数的多少比较金属性的强弱，应该根据金属失电子的能力大小进行分析，虽然钠失电数小于铝，但金属性钠失电子能力强于铝，此方法不能证明；
d.将空气中久置的Na放入热水中，由于Na发生潮解生成碳酸钠，不与热水反应，因此无现象，但久置在空气中的Al表面会发生氧化反应生成氧化铝，与热水反应也无现象，不能证明；
e.Al为两性金属，其盐可以与强碱发生反应生成氢氧化铝沉淀，又因氢氧化铝为两性氢氧化物，可以和NaOH反应生成偏铝酸盐，因此可以证明Na的金属性比Al强；
故故答案为：e；
(2)氮氧化铝晶体的硬度很大，属于原子晶体；铝离子，氧离子，氮离子三种离子的电子层结构相同，核电荷数越大，则半径越小，故离子半径由大到小顺序为N3->O2->Al3+；
(3) 明矾[ ]溶液中离子浓度从大到小的顺序是不水解的二元硫酸根离子浓度最大，钾离子和铝离子要考虑铝的水解，结合水解呈酸性，所以离子浓度大小顺序为： ；铝离子水解生成氢离子，氢氧化镁固体和氢离子反应生成镁离子和水，从而促进铝离子水解生成氢氧化铝沉淀而除去，离子方程式为 ；
(4) 锂在氧气中燃烧方程式为 ，产物为 ，电子式为 ；
(5)从Li Rb，随质子数递增，电子层数增多，原子半径增大，原子失电子能力增强，则Q增大。
16．答案：（1）适当提高硫酸的浓度或适当提高浸取液温度或搅拌；2Cr+6H+ =2Cr3++3H2↑
（2）提高铬的浸取率
（3）H2C2O4电离出的C2O42- 浓度低，不利于FeC2O4·2H2O生成
（4）向最后一次洗涤液中滴入BaCl2溶液，无白色沉淀
（5）Cr2(SO4)3+6NH4HCO3 =2Cr(OH)3↓+3(NH4)2SO4+6CO2↑；Cr(OH)3 可溶于强碱性的溶液中
分析：（1）掌握影响化学反应速率的因素，浓度、温度、压强、催化剂及固体表面积等；根据工艺流程观察，Cr的化合价太为3价；
（2）回炉再造的目的一般是提高原料的利用率或者循环利用某种产物；
（3）根据题意，pH过高则导致草酸电离的程度减弱，不利于草酸亚铁的生成；
（4）检验沉淀是否洗净的操作一般是再洗、检测滤液；
（5）分析流程可得，沉铬之前为Cr2(SO4)3溶液，加入NH4HCO3沉铬，除生成Cr(OH)3外，还有硫酸铵和CO2生成；根据题意，氢氧化铬溶于强碱溶液，则pH不能过高。
解析： （1）根据影响化学反应速率的外因，由于固液反应不考虑压强，所以可考虑浓度、温度及接触面积等，如适当提高硫酸的浓度或适当提高浸取液温度或搅拌等；依据整个流程信息可得，铬浸取后生成三价铬的化合物，故铬应该是较活泼金属，与稀硫酸反应生成硫酸铬和氢气，离子方程式为：2Cr+6H+ =2Cr3++3H2↑。（2）步骤Ⅱ滤渣返回再次浸取，可使其中的有效成分Cr元素被充分浸取，提高铬的浸取率。（3）步骤Ⅲ除铁时，发生反应为：Fe2+ +C2O42- +2H2O FeC2O4·2H2O，草酸是弱酸，H2C2O4 H++HC2O4-，HC2O4- H++ C2O42-，pH越小，溶液中H+浓度越大，抑制其电离，C2O42- 浓度小，不利于沉铁反应平衡右移。（4）浸取剂使用的是稀硫酸，若要检验步骤Ⅳ的沉淀是否已洗涤干净，可以检验SO42-，向最后一次洗涤液中滴入BaCl2溶液，若无白色沉淀，则说明沉淀已洗涤干净。（5）分析流程可得，沉铬之前为Cr2(SO4)3溶液，加入NH4HCO3沉铬，除生成Cr(OH)3外，还有硫酸铵和CO2生成，化学方程式为：Cr2(SO4)3+6NH4HCO3=2Cr(OH)3↓+3(NH4)2SO4+6CO2↑；由已知Cr(OH)3是两性氢氧化物，如图2所示，当pH＞8.5时，pH越大，铬的回收率越低，是因为Cr(OH)3可溶于强碱性的溶液中。
17．答案：（1）D；A （2）H2O2与固体颗粒接触分解；SiO2 （3）蒸发皿 （4）30%
分析：（1）根据题目化学工艺流程知，第一次浸出发生反应：ZnO+H2SO4=ZnSO4+H2O、ZnS+H2SO4=ZnSO4+H2S↑，有有毒的生成，必须用氢氧化钠溶液进行尾气处理，第二次浸出时发生反应：CuS++H2O2+H2SO4=CuSO4+S+2H2O，不产生有毒气体；（2）H2O2与固体颗粒接触分解；二氧化硅不与硫酸反应；（3）浓缩硫酸锌、硫酸铜溶液使用仪器为蒸发皿；（4）根据CuS质量分数计算废催化剂中Cu的物质的量，再计算硫酸铜晶体的物质的量，进而计算铜的回收率．本题以金属回收为载体，综合考查化学实验，涉及化学工艺流程、对原理与装置的分析、物质的分离提纯、化学计算等知识点，是对学生综合能力的考查．
解析： （1）根据题目化学工艺流程知，第一次浸出发生反应：ZnO+H2SO4=ZnSO4+H2O、ZnS+H2SO4=ZnSO4+H2S↑，有有毒的气体生成，必须用氢氧化钠溶液进行尾气处理，选D装置，第二次浸出时发生反应：CuS++H2O2+H2SO4=CuSO4+S+2H2O，不产生有毒气体，可以选用A装置，
故答案为：D；A；
（2）第二次浸出时，向盛有滤液1的反应器中加入稀硫酸，后滴入过氧化氢溶液．若顺序相反，会造成H2O2与固体颗粒接触分解，二氧化硅不与硫酸反应，滤渣2的主要成分是SiO2，故答案为：H2O2与固体颗粒接触分解；SiO2；
（3）浓缩硫酸锌、硫酸铜溶液使用仪器为蒸发皿，故答案为：蒸发皿；（4）废催化剂中Cu的物质的量为15.0g×12.8%÷96g/mol=0.02mol，1.5gCuSO4﹒5H2O中Cu的物质含量的为1.5g÷250g/mol=0.006mol，则铜的回收率为 ×100%=30%，
故答案为：30%．
18．答案：（1）AC；液化、分馏；与碳反应后除去CO2；C+H2O CO+H2；CH4+H2O CO+3H2
（2）合成（氨）塔；N2（g）+3H2（g） 2NH3（g）
（3）冷凝塔或冷凝器；n；高温气体由冷凝塔上端进入，冷凝水从下端进入，逆向冷凝效果好
（4）将液氨与未反应的原料气分离
（5）13.8
分析：Ⅰ各项所加试剂均应过量才符合题目要求，A项溶液形成络离子，B项生成硫化铜、硫化汞、硫化铅等沉淀，C项硫酸铜不是沉淀，D项均能通过双水解调节pH转化为沉淀；Ⅱ（1）分离空气提取氮气的方法有两种，以上液化、分馏空气，另一种为空气与碳反应生成二氧化碳，反应后除去二氧化碳气体；制取氢气可用碳和水反应或甲烷与水反应；（2）合成氨的设备为合成塔，发生N2（g）+3H2（g） 2NH3（g）；（3）冷凝分离设备为冷凝塔或冷凝器；水流和气流方向应逆向；（4）分离器用来分离液氨和原料气；（5）根据平衡常数用三段式法计算．
解析：解：ⅠA．加入氨水，易形成络离子，不能生成沉淀，故A错误；
B．加入硫化氢气体，生成硫化铜、硫化汞、硫化铅等沉淀，故B正确；
C．不能使Cu2+生成沉淀，故C错误；
D．均能通过双水解调节pH转化为沉淀，故D正确．
故答案为：AC；Ⅱ（1）分离空气提取氮气的方法有两种，以上液化、分馏空气，另一种为空气与碳反应生成二氧化碳，反应后除去二氧化碳气体；C和水反应的方程式为C+H2O CO+H2，甲烷与水反应的方程式为CH4+H2O CO+3H2，故答案为：液化、分馏；与碳反应后除去CO2；C+H2O CO+H2；CH4+H2O CO+3H2；（2）合成氨的设备为合成塔，发生N2（g）+3H2（g） 2NH3（g），故答案为：合成（氨）塔；N2（g）+3H2（g） 2NH3（g）；（3）冷凝分离设备为冷凝塔或冷凝器，水流和气流方向应逆向，则入水口是n，高温气体由冷凝塔上端进入，冷凝水从下端进入，可使冷水充满冷凝器，逆向冷凝效果好，故答案为：冷凝塔或冷凝器；n；高温气体由冷凝塔上端进入，冷凝水从下端进入，逆向冷凝效果好；（4）分离器用来分离液氨和原料气，故答案为：将液氨与未反应的原料气分离；（5）设CO的起始浓度为xmol，H2O的起始浓度为ymol，则转化的CO的最小值为0.9x，
CO（g）+ H2O（g） CO2（g）+ H2（g）
起始 X y 0 0
变化 0.9x 0.9x 0.9x 0.9x
平衡 0.1x y-0.9x 0.9x 0.9x
根据平衡常数列式： =0.627，
解得： =13.8．故此只要此值大于13.8，转化率就会超过90%．
故答案为：13.8．
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