2024届高三化学高考备考一轮复习——金属材料
一、单选题
1．下列现象可以用勒夏特列原理解释的是
A．高炉炼铁时焦炭和铁矿石要预先粉碎
B．工业上在制盐酸的合成塔内往往输入过量氢气
C．人们食用了酸性食品或碱性食品后，血液pH值仍稳定在7.4 ± 0.05
D．在饱和硫酸铜溶液中放入胆矾晶体，几天后晶体外形发生改变，但质量未变
2．“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
3．工业上利用无机矿物资源生产部分材料的流程示意图如下(铝土矿中含有)，下列说法正确的是
A．铝土矿制备Al的过程涉及的操作有过滤、蒸馏、灼烧、电解
B．石灰石、纯碱、石英、玻璃都属于盐，都能与盐酸反应
C．在制粗硅时，氧化剂与还原剂的物质的量之比为1:2
D．黄铜矿与反应产生的、均是还原产物
4．钛酸钡是电子陶瓷基础母体原料，超细微粉体的制备方法如下。
已知：
下列说法不正确的是
A．向中先加入，可防止其水解生成
B．得到溶液1的反应：
C．加入过量氨水，有利于提高的产率
D．“煅烧”得到的气体A是和的混合物
5．铝氢化钠(NaAlH4)是有机合成中的一种重要还原剂。以铝土矿(主要成分为Al2O3，含SiO2和Fe2O3等杂质)为原料制备铝氢化钠的一种工艺流程如图：
下列说法中错误的是
A．为了提高“碱溶”效率，在“碱溶”前对铝土矿进行粉碎
B．“反应I”的部分化学原理与泡沫灭火器的原理相同
C．“滤渣1”的主要成分为氧化铁
D．“反应III”的化学方程式为4NaH+AlCl3=NaAlH4+3NaCl
6．下列关于物质工业制备的说法中正确的是
A．接触法制硫酸时，在吸收塔中用水来吸收三氧化硫获得硫酸产品
B．工业上制备硝酸时产生的NOx，一般可以用NaOH溶液吸收
C．从海水中提取镁的过程涉及化合、分解、置换、复分解等反应类型
D．工业炼铁时，常用焦炭做还原剂在高温条件下还原铁矿石
7．除去铁矿石中的脉石(主要成分为SiO2 )，发生的主要反应方程式为CaO+SiO2CaSiO3，从渣口排出。除去脉石的反应属于
A．化合反应 B．分解反应 C．置换反应 D．复分解反应
8．化学与生活密切相关。下列说法错误的是
A．明矾净水时有杀菌消毒的作用
B．硅胶可用作食品的干燥剂
C．钛合金可用于飞机、人造卫星和宇宙飞船等领域
D．漂白粉和洁厕灵不能混合使用
9．实验室模拟工业处理含铬废水，操作及现象如图甲所示，反应过程中铬元素的化合价变化如图乙。已知：深蓝色溶液中生成了CrO5。
下列说法正确的是
A．0～5s过程中，发生的离子反应为：
B．实验开始至30s，溶液中发生的总反应离子方程式为
C．30～80s过程中，Cr元素被氧化，可能是溶解的氧气和剩余的H2O2所致
D．0s～80s时，溶液中含铬微粒依次发生氧化反应、还原反应和氧化反应
10．下列说法不正确的是
A．石灰石—石膏法、氨水法等常用作燃煤烟气的脱硫处理
B．乙二醇可用来生产聚酯纤维，也可用来作汽车发动机的抗冻剂
C．工业上铁的冶炼是在高炉中进行的，常利用焦炭在高温下将氧化铁还原为铁
D．工业硝酸的质量分数约为69%，常常因溶有少量NO2而略显黄色
二、多选题
11．一种锰矿的主要成分为，杂质为、、MnS、FeS、CuS、NiS等。研究人员设计了如下流程制备金属锰，可能用到的数据见下表。
开始沉淀pH 1.9 4.2 6.5 7.6
沉淀完全pH 3.2 6.7 8.5 9.8
下列说法正确的是
A．“脱硫”过程中FeS发生反应：
B．物质X为，滤渣Y为
C．上述流程表明：，
D．“电解”所得阳极产物均可循环利用
12．下列有关炼铁和炼钢的说法中，错误的是
A．炼铁目的是将生铁进行还原 B．炼铁时加入石灰石除脉石
C．炼钢目的是将生铁进行氧化 D．炼钢时加入生石灰造渣
三、计算题
13．硫铁矿石（主要成分FeS2）用于工业制硫酸，其排出的矿渣在一定条件下以磁性铁为主。经磁选获得精矿，可直接用于高炉炼铁。已知某精矿的主要成分是磁性铁（Fe3O4）和Fe2O3及杂质（杂质不含铁、硫、氧元素，且杂质不耗氧）。请回答下列问题：
(1)某硫铁矿石中（杂质不含铁、硫）含硫的质量分数是0.360，则该硫铁矿石中含铁的质量分数是： （用小数表示，保留3位小数）。
(2)如用上述硫铁矿石制硫酸，矿渣经磁选获得精矿，直接用于高炉炼铁，当制得98%的硫酸1.92吨时（不考虑硫的损失），则炼铁厂（不计选矿及炼铁时铁的损耗）最多可生产含碳4%的生铁 吨。
(3)煅烧硫铁矿常用富氧空气。从沸腾炉排出的气体成分如下表。如果精矿中铁、氧的物质的量之比为n(Fe)∶n(O)=5∶7，则富氧空气中O2和N2的体积比为 。
气体 SO2 N2 O2
物质的量（mol） 10 58 6
(4)炼铁厂生产的生铁常用于炼钢。取某钢样粉末28.12 g（假设只含Fe和C），在氧气流中充分反应，得到CO2气体224 mL（标准状况）。
①计算此钢样粉末中铁和碳的物质的量之比 （最简单的整数比）。
②再取三份不同质量的钢样粉末分别加到100 mL相同浓度的H2SO4溶液中，充分反应后，测得的实验数据如下表所示：
实验序号 I II III
加入钢样粉末的质量/g 2.812 5.624 8.436
生成气体的体积/L（标准状况） 1.120 2.240 2.800
则该硫酸溶液的物质的量浓度 。
③若在实验II中继续加入m g钢样粉末，计算反应结束后剩余的固体质量为多少 （写出必要的步骤，答案保留3位小数） 。
四、实验题
14．重铬酸钾()，室温下为橘红色结晶性粉末，溶于水，不溶于乙醇。实验室以铬铁矿(主要成分为，还含有硅、铝等杂质)为原料，利用固体碱熔氧化法制备的步骤如下：
步骤I.熔融氧化
将6g铬铁矿与4g氯酸钾在研钵中混合均匀，取碳酸钠和氢氧化钠各4.5g于仪器A中混匀后，小火熔融，再将矿粉分批加入坩埚中并不断搅拌。用煤气灯强热，灼烧30～35min，稍冷几分钟，加水，过滤，得滤液i，滤渣中含红棕色固体。
步骤Ⅱ.中和除杂
将滤液i用稀硫酸调pH为7～8，加热煮沸3min后，趁热过滤，用少量蒸馏水洗涤残渣，得滤液ii。
步骤Ⅲ.结晶
将滤液ii转移至蒸发皿中，用6硫酸调pH后加入1g氯化钾，在水浴上浓缩至表面有晶膜为止，冷却结晶，过滤得重铬酸钾晶体，烘干，称量。
步骤Ⅳ.纯度测定
利用库仑滴定法测定固体样品的纯度：取mg样品，配成250mL溶液，取2mL溶液进行库仑法滴定，重复三次实验，测定平均电量(Q)为1.158C，已知计算的浓度公式为(F为96500，N为1个转化为时转移的电子数，V为滴定样品溶液的体积)。已知：常见微粒在不同pH条件下的存在形式如下图所示。当离子浓度，则认为该微粒已除尽。
回答下列问题：
(1)仪器A为_______(填标号)。
A．普通坩埚 B．坩埚 C．氮化硅坩埚 D．石英坩埚
(2)若用代替，则理论上转化1mol 所需的体积(标准状况，单位为L)是所消耗物质的量的 倍。
(3)步骤I中“分批加入”的目的是 。
(4)若步骤Ⅱ中“调pH至3～4”的不良后果是 。
(5)进一步提纯步骤Ⅲ所得晶体的方法是 。
(6)探究pH对溶液的氧化性强弱的影响。
实验操作 实验现象 实验结论
向酸化的溶液中加入一定量甲醇 溶液形成蓝紫色溶液，并产生无色无味的气体 (用离子方程式表示)
向碱化的溶液中加入相同量甲醇 酸性条件下溶液的氧化性更强
(7)与浓盐酸反应可制得，已知部分卤素单质的键能如下表：
化学键 F-F C1-Cl Br-Br
键能/() 157 242.7 193.7
试解释键能的原因 。
(8)固体样品的纯度为 (用含m的式子表示)。
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．C
【详解】A．高炉炼铁时，将焦炭和铁矿石要预先粉碎，增大接触面积，不影响平衡移动，不能利用勒夏特列原理解释，故A错误；
B．通入过量的氢气，使氯气完全反应，提高氯气的利用率，防止污染，与平衡移动无关，不能利用勒夏特列原理解释，故B错误；
C．血液中存在pH值血液中含有缓冲物质，如H2CO3/NaHCO3、NaH2PO4/Na2HPO4等，人们食用了酸性食品或碱性食品后，通过平衡移动，使血液pH值仍稳定在7.4±0.05，故C正确；
D．饱和硫酸铜溶液中放入胆矾晶体，存在溶解平衡，几天后晶体外形发生改变，质量不变，与平衡移动无关，不能利用勒夏特列原理解释，故D错误；
答案选C。
【点睛】勒沙特列原理是如果改变影响平衡的一个条件(如浓度、压强或温度等)，平衡就向能够减弱这种改变的方向移动．勒沙特列原理适用的对象应存在可逆过程，如与可逆过程无关，与平衡移动无关，则不能用勒沙特列原理解释。
2．C
【详解】A．钢是含碳量低的铁合金，故A正确；
B．钢的硬度和脆性与含碳量有关，随着含碳量的增大而增大，故正确；
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错误；
D．赤铁矿的主要成分是Fe2O3，可用于冶炼铁，故D正确；
故选C。
3．C
【详解】A．铝土矿除杂过程中没有分离液体混合物的操作，不需要蒸馏，A错误；
B．石英为SiO2，属于酸性氧化物，不是盐，B错误；
C．制取粗硅时氧化剂为SiO2，被还原成Si，C为还原剂，被氧化为CO，根据电子守恒可知氧化剂与还原剂的物质的量之比为1:2，C正确；
D．生成SO2时S元素化合价升高，SO2为氧化产物，D错误；
综上所述答案为C。
4．C
【分析】与草酸先生成TiO(C2O4)，再向体系中加入钡离子，发生反应的离子方程式为：TiO(C2O4)＋Ba2＋+4H2O=BaTiO(C2O4)2·4H2O↓，生成的BaTiO(C2O4)2·4H2O再经过隔绝空气煅烧，得到BaTiO3，同时得到CO、CO2及水蒸气，涉及的方程式为BaTiO(C2O4)2·4H2O BaTiO3+2CO↑+2CO2↑+4H2O，据此分析解答。
【详解】A．根据已知信息可知，四氯化钛水解显酸性，所以向中先加入，可抑制其水解，从而防止生成，A正确；
B．根据分析可知，得到溶液1的反应：，B正确；
C．加入过量氨水，则溶液碱性过强，可能会生成TiO(OH)+，从而降低TiO(C2O4)的浓度，不利于提高的产率，C错误；
D．根据分析，结合原子守恒可知“煅烧”得到的气体A是和的混合物，D正确；
故选C。
5．B
【分析】以铝土矿（主要成分为Al2O3，含SiO2和Fe2O3等杂质）为原料制备铝，由流程可知，NaOH溶解时Fe2O3不反应，过滤得到的滤渣中含有Fe2O3，碳酸氢钠与偏铝酸钠反应生成Al(OH)3，过滤得到Al(OH)3，灼烧生成氧化铝，电解氧化铝生成Al和氧气，纯铝在氯气中燃烧生成氯化铝，氯化铝再与NaH反应生成铝氢化钠（NaAlH4），据此解答。
【详解】A．为了提高“碱溶”效率，在“碱溶”前对铝土矿进行粉碎，增大接触面积，A正确；
B．滤液中含有过量NaOH和NaAlO2溶液，加入NaHCO3溶液后分别与OH-、反应，反应的离子方程式OH-+= +H2O、++H2O=+Al(OH)3 ↓，与泡沫灭火器的原理不同，故B错误；
C．铝土矿加NaOH溶解时，Al2O3溶解而Fe2O3不反应，则过滤所得滤渣I主要成分为氧化铁，故 C正确；
D．由分析可知，“反应III”的化学方程式为4NaH+AlCl3=NaAlH4+3NaCl ，故D正确；
答案选B。
6．B
【详解】A．直接用水吸收SO3，发生反应，该反应放热会导致酸雾产生，阻隔水对SO3的吸收，降低吸收率；因此，吸收塔中用的是沸点较高的浓硫酸吸收的SO3，A项错误；
B．NaOH溶液可以吸收NOx，因此工业上制备硝酸时产生的NOx通常用NaOH溶液吸收，B项正确；
C．利用海水提取镁，先将贝壳煅烧，发生分解反应生成CaO；再将其投入海水中，在沉淀槽中生成Mg(OH)2，这一过程涉及CaO与水的化合反应以及Ca(OH)2与海水中的Mg2+的复分解反应；接着Mg(OH)2加盐酸溶解，这一步发生的也是复分解反应，获得氯化镁溶液；再由氯化镁溶液获得无水氯化镁，电解熔融的无水氯化镁即可得到镁单质；整个过程中并未涉及置换反应，C项错误；
D．工业炼铁主要利用的是焦炭产生的CO在高温下还原铁矿石得到的铁单质，D项错误；
答案选B。
7．A
【详解】该反应的特征是多变一，属于化合反应，故A正确。
8．A
【详解】A．明矾净水的原理是生成氢氧化铝胶体，吸附水中的杂质，并没有杀菌消毒的作用，A错误；
B．硅胶多孔，吸附水分子的能力强，可以作为食品的干燥剂，B正确；
C．钛合金硬度大，熔点高，化学性质稳定，耐腐蚀，所以可以用于飞机或人造卫星或宇宙飞船等，C正确；
D．漂白粉的主要成分为次氯酸钙，洁厕灵的主要成分为盐酸，二者反应生成氯气，有毒，故不能混合使用，D正确；
故选A。
9．C
【详解】A．0～5s过程中，溶液中Cr元素的化合价都呈+6价，发生的离子反应为：，A不正确；
B．实验开始至30s，溶液中→CrO5→Cr3+，H2O2作还原剂，失电子生成O2等，发生的总反应离子方程式为，B不正确；
C．30～80s过程中，Cr元素由+3价升高到+6价，失电子被氧化，由Cr3+转化为，可能是溶解的氧气和剩余的H2O2所致，C正确；
D．0s～80s时，溶液中含铬微粒转化过程中Cr元素化合价变化为：+6→+6、+6→+3、+3→+6，依次发生非氧化还原反应、还原反应和氧化反应，D不正确；
故选C。
10．C
【详解】A．石灰石高温分解生成氧化钙，氨水显碱性，由于二氧化硫是酸性氧化物，所以石灰石—石膏法、氨水法等常用作燃煤烟气的脱硫处理，故A正确；
B．聚酯纤维是由对苯二甲酸和乙二醇缩聚而成的聚酯，乙二醇的凝固点低，也可用来作汽车发动机的抗冻剂，故B正确；
C．工业上铁的冶炼是在高炉中进行的，常利用焦炭和氧气反应生成CO，CO在高温下将氧化铁还原为铁，故C错误；
D．浓硝酸易分解生成NO2，NO2溶于硝酸中，工业硝酸的质量分数约为69%，常常因溶有少量NO2而略显黄色，故D正确。
故选C。
11．AD
【分析】锰矿（主要成分为，杂质为、、MnS、FeS、CuS、NiS）在催化剂条件下与氢氧化钠、空气反应生成硫单质、硅酸钠和金属氢氧化物，过滤，向滤渣中加入硫酸进行酸浸，生成硫酸盐，过滤，滤渣1为硫和硫酸钙，向滤液中加入MnO调节pH=4从而沉淀铁离子，过滤，向滤液中加入MnS沉淀铜和镍元素后再过滤得到主要含有MnSO4的溶液，将该溶液电解得到金属锰，据此结合混合物分离提纯原理分析解答。
【详解】A．“脱硫”过程中FeS被氧气氧化在碱性条件下生成硫单质与氢氧化铁，，A正确；
B．脱硫过程二氧化硅与氢氧化钠溶液发生反应转化为硅酸钠，硅酸钠与硫酸反应会生成硅酸，滤渣中还含有硫酸钙，B错误；
C．难溶沉淀会像更难溶沉淀转化，“除杂”过程中加入MnS的目的是为了使Ni2+与Cu2+转化为NiS和CuS，推知、，C错误；
D．惰性电极“电解”MnSO4，会产生氧气和硫酸，这些所得阳极产物均可循环利用，D正确；
故选AD。
12．AC
【详解】A．炼铁的原理是利用还原剂高温还原铁的氧化物，故A错误；
B．石灰石中的碳酸钙在高温条件下分解能生成氧化钙和二氧化碳，氧化钙能和二氧化硅反应生成硅酸钙，从而除去铁矿石中的二氧化硅,即炼铁高炉中加入石灰石的目的是除去脉石(二氧化硅)，故B正确；
C．钢利用转炉内的氧化性环境将铁水中过量的碳氧化成一氧化碳和二氧化碳，达到钢水要求的碳含量，不是生铁被氧化剂氧化，是碳被氧化，故C错误；
D．氧化钙能和二氧化硅反应生成硅酸钙，将矿石中的二氧化硅转变为炉渣，作熔剂造渣，故D正确；
故选AC。
【点睛】金属冶炼均是还原金属氧化物，故可判断氧化还原关系。
13． 0.315 0.560 39:116 50:1 1.25mol/L H2SO4共0.125 mol，设再加入钢样的质量为x时酸反应完，则有：
5.624g+x=，x = 1.406 g。
a．若加入的钢样粉末过量（m≥1.406 g），H2SO4全反应，则：
m(余固体) = (5.624 g + m g)－0.125 mol×56 g·mol－1 = (m－1.376)g。
b．若加入的钢样粉末少量（m＜1.406 g），Fe全溶解，则剩余固体全部为碳的质量。
即：m(余固体) = (5.624 g + m g)×=(5.624 g + m g)×。
【详解】(1)利用化学式FeS2，硫的质量分数是0.360，则该硫铁矿石中含铁的质量分数为=0.315。答案为：0.315；
(2)由硫铁矿石的化学式FeS2，可建立关系式FeS2—2H2SO4—Fe，最多可生产含碳4%的生铁的质量为=0.560t。答案为：0.560；
(3)由精矿中铁、氧的物质的量之比为n(Fe)∶n(O)=5∶7，可假设化学式Fe5O7，写出方程式：10FeS2+27O2→2Fe5O7+20SO2，则富氧空气中O2和N2的体积比为(mol+6mol):58mol=39:116。答案为：39:116；
(4)①由CO2气体224 mL，n(CO2)=0.01mol，可求出钢样中含C的质量为0.12g，从而求出Fe的质量为28g，便可计算此钢样粉末中铁和碳的物质的量之比为=50:1。答案为：50:1；
②由表中数据可知，第III次实验中，样品过量，硫酸完全反应，由H2的体积2.8L，可求出该硫酸溶液的物质的量为=0.125mol，c(H2SO4)== 1.25mol/L。答案为：1.25mol/L；
③H2SO4共0.125 mol，设再加入钢样的质量为x时酸反应完，则有：
5.624g+x=，x = 1.406 g。
a．若加入的钢样粉末过量（m≥1.406 g），H2SO4全反应，则：
m(余固体) = (5.624 g + m g)－0.125 mol×56 g·mol－1 = (m－1.376)g。
b．若加入的钢样粉末少量（m＜1.406 g），Fe全溶解，则剩余固体全部为碳的质量。
即：m(余固体) = (5.624 g + m g)×=(5.624 g + m g)×。答案为：钢样过量时，剩余固体质量为(m－1.376)g；钢样不足量时，剩余固体质量为(5.624 g + m g)×。
【点睛】计算Fe刚好与硫酸完全反应时，所需添加的钢样的质量时，也可以利用“取某钢样粉末28.12 g，得到CO2气体224 mL（标准状况）”进行计算。再加入钢样的质量为x时酸反应完，则5.624g+x=，求出x = 1.406 g。
14．(1)C
(2)33.6
(3)使反应物充分接触，充分反应
(4)引入杂质离子Al3+
(5)重结晶
(6) 8H++CH3OH+=2Cr3++CO2↑+6H2O 无明显现象（或未形成蓝紫色溶液和气泡）
(7)Cl—Cl键的键长小于Br—Br键；F—F键中F原子半径小，原子间排斥力大，致使键能最小
(8)（或）
【分析】铬铁矿的主要成分为FeO Cr2O3，还含有硅、铝等杂质，在“熔融氧化”步骤中用KClO3将FeO Cr2O3氧化成红棕色固体Fe2O3和，KClO3被还原成KCl，同时硅、铝的杂质转化成、；“中和除杂”步骤中用稀硫酸调pH为7~8，加热煮沸3min后，趁热过滤，将、转化成H2SiO3、Al(OH)3沉淀而除去；“结晶”步骤中用6mol/L硫酸调pH将转化成，然后加入1g氯化钾，在水浴上浓缩至表面有晶膜为止，冷却结晶，过滤得重铬酸钾晶体。
【详解】（1）普通坩埚和石英坩埚中的SiO2在高温下能与Na2CO3和NaOH反应，仪器A不能用普通坩埚和石英坩埚；Al2O3坩埚中的Al2O3高温下能与Na2CO3和NaOH反应，仪器A不能用Al2O3坩埚；仪器A应用氮化硅坩埚；答案选C；
（2）1molFeO Cr2O3无论用O2氧化还是用KClO3氧化，1molFeO Cr2O3失去的电子物质的量相等，根据得失电子守恒，O2和KClO3得到电子物质的量相等，则4n(O2)=6n(KClO3)，n(O2)= n(KClO3)，标准状况下所需O2的体积是所消耗KClO3物质的量的=33.6倍；
（3）步骤I中“分批加入矿粉”的目的是使反应物充分接触，充分反应；
（4）步骤Ⅱ中用稀硫酸调pH为7~8，加热煮沸3min后，趁热过滤，将、转化成H2SiO3、Al(OH)3沉淀而除去；若步骤Ⅱ中“调pH至3～4”的不良后果是Al(OH)3会溶解，使得溶液中引入杂质离子Al3+；
（5）进一步提纯步骤Ⅲ所得晶体的方法是重结晶；
（6）酸化的K2Cr2O7溶液中加入一定量甲醇，溶液形成蓝紫色溶液，并产生无色无味的气体，CH3OH被氧化成CO2，则被还原成Cr3+，根据得失电子守恒、原子守恒和电荷守恒，反应的离子方程式为8H++CH3OH+=2Cr3++CO2↑+6H2O；向碱化的K2Cr2O7溶液中加入相同量甲醇，最终得出酸性条件下K2Cr2O7溶液的氧化性更强，则向碱化的K2Cr2O7溶液中加入相同量甲醇，实验现象为无明显现象（或未形成蓝紫色溶液和气泡）；
（7）Cl的原子半径小于Br的原子半径，则Cl—Cl键的键长小于Br—Br键，Cl—Cl键的键能大于Br—Br键；而F—F键中F原子半径小，原子间排斥力大，致使键能最小；故键能Cl—Cl＞Br—Br＞F—F；
（8）1个K2Cr2O7转化为Cr3+时得到6个电子，根据c(K2Cr2O7)= ==0.001mol/L；则mg样品中含K2Cr2O7的物质的量为0.001mol/L×0.25L=2.5×10-4mol，质量为2.5×10-4mol×294g/mol=0.0735g，K2Cr2O7固体样品的纯度为=
