高中化學(xué)人教版第四章化學(xué)與自然資源的開(kāi)發(fā)利用單元測(cè)試

第四章化學(xué)與自然資源的開(kāi)發(fā)利用

第一節(jié)開(kāi)發(fā)利用金屬礦物和海水資源

第1課時(shí)金屬礦物的開(kāi)發(fā)利用課時(shí)訓(xùn)練20金屬礦物的開(kāi)發(fā)利用基礎(chǔ)夯實(shí)1.下列金屬中,通常采用熱還原法冶煉的是() 解析:Na、Al很活潑,應(yīng)用電解法冶煉;Ag為不活潑金屬,可以用熱分解法冶煉。答案:C2.工業(yè)上冶煉金屬一般用熱分解法、熱還原法和電解法,由于金屬的化學(xué)活動(dòng)性不同,因此選用不同的冶煉方法。你認(rèn)為選擇方法主要依據(jù)()A.金屬在自然界的存在形式B.金屬元素在地殼中的含量C.金屬熔點(diǎn)高低D.金屬陽(yáng)離子得電子能力解析:選擇冶煉金屬方法的依據(jù)是金屬活動(dòng)性,也可認(rèn)為是對(duì)應(yīng)金屬陽(yáng)離子的得電子能力。答案:D3.下列冶煉方法中,不能將化合物中的金屬元素還原為金屬單質(zhì)的是()A.加熱Al2O3 B.加熱HgOC.電解熔融NaCl D.鋁粉和Fe2O3共熱解析:A項(xiàng)中Al2O3熔點(diǎn)高,難以分解;汞用加熱HgO制取;金屬鈉是活潑金屬,用電解法制取;D項(xiàng)中鋁粉和Fe2O3組成鋁熱劑,可將Fe2O3中的鐵還原成單質(zhì)。答案:A4.從石器、青銅器到鐵器時(shí)代,金屬的冶煉體現(xiàn)了人類(lèi)文明的發(fā)展水平。下圖表示了三種金屬被人類(lèi)開(kāi)發(fā)利用的大致年限,之所以有先后,主要取決于()A.金屬的化合價(jià)高低B.金屬的活動(dòng)性強(qiáng)弱C.金屬的導(dǎo)電性強(qiáng)弱D.金屬在地殼中的含量多少解析:金屬開(kāi)發(fā)利用的先后順序與金屬冶煉的難易程度有關(guān),而金屬冶煉的難易程度取決于金屬的活動(dòng)性強(qiáng)弱。答案:B5.冶煉金屬一般有下列四種方法:①焦炭法;②水煤氣(或H2或CO)法;③活潑金屬置換法;④電解法。四種方法在工業(yè)上均有應(yīng)用。古代有(Ⅰ)火燒孔雀石煉銅,(Ⅱ)濕法煉銅;現(xiàn)代有(Ⅲ)鋁熱法煉鉻,(Ⅳ)從光鹵石中煉鎂。對(duì)它們的冶煉方法的分析不正確的是()A.(Ⅰ)用① B.(Ⅱ)用②C.(Ⅲ)用③ D.(Ⅳ)用④解析:對(duì)于(Ⅰ)、(Ⅱ)、(Ⅲ)、(Ⅳ)發(fā)生的反應(yīng)分別是:(Ⅰ):Cu2(OH)2CO32CuO+CO2↑+H2O、C+2CuO2Cu+CO2↑,符合①;(Ⅱ):Fe+CuSO4FeSO4+Cu,符合③;(Ⅲ):Cr2O3+2Al2Cr+Al2O3,符合③;(Ⅳ):先從光鹵石中提取MgCl2,再電解熔融的MgCl2:MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑,符合④。答案:B6.化學(xué)學(xué)科的發(fā)展對(duì)人類(lèi)文明進(jìn)步起到了極為重要的作用。下列認(rèn)識(shí)正確的是()A.人類(lèi)對(duì)金、銀、銅、鐵、鋁的認(rèn)識(shí)與其在自然界的分布無(wú)關(guān)B.人類(lèi)解決吃、穿、住、行最有效的方法就是大力開(kāi)發(fā)石油及其產(chǎn)品C.工業(yè)上可用電解熔融態(tài)的MgCl2、AlCl3來(lái)制備Mg、AlD.工業(yè)上可用空氣、Cu、稀硫酸來(lái)制備CuSO4解析:A項(xiàng),人類(lèi)對(duì)金屬的認(rèn)識(shí)與其在自然界中的分布有著密切的關(guān)系。B項(xiàng),石油是不可再生資源,總有一天,石油會(huì)消耗殆盡,它不是解決人類(lèi)吃、穿、住、行最有效的方法。C項(xiàng),AlCl3是共價(jià)化合物,電解熔融AlCl3得不到Al。D項(xiàng),將銅粉放在稀硫酸中,不斷通入空氣,加熱即可生成CuSO4。答案:D7.如圖為鋁熱反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)裝置,請(qǐng)回答下列問(wèn)題:(1)該實(shí)驗(yàn)裝置中還缺。引發(fā)鋁熱反應(yīng)的操作為。

(2)若將氧化鐵換成氧化鎂,該反應(yīng)發(fā)生(填“能”或“不能”),理由是。

(3)鋁熱反應(yīng)的用途有哪些?。

解析:(1)利用鎂條燃燒放熱從而引發(fā)鋁熱反應(yīng),同時(shí)促使KClO3分解產(chǎn)生O2,使鎂條快速燃燒。(2)Mg比Al活潑,Al不能從MgO中置換出Mg。答案:(1)鎂條和氯酸鉀在混合物中間插一根長(zhǎng)度約10厘米的鎂條,上端彎曲,將氯酸鉀放在鎂條的周?chē)?用燃著的小木條(或另一根點(diǎn)燃的鎂條)點(diǎn)燃鎂條(2)不能鎂比鋁活潑,鋁不能置換鎂(3)用于焊接鋼軌;冶煉某些熔點(diǎn)高的金屬8.鈦(Ti)因?yàn)榫哂猩衿娴男阅茉絹?lái)越引起人們的關(guān)注。常溫下鈦不與非金屬、強(qiáng)酸反應(yīng),紅熱時(shí),卻可與常見(jiàn)的非金屬單質(zhì)反應(yīng)。鈦是航空、軍工、電力等方面的必需原料。地殼中含鈦鐵礦石之一是金紅石(TiO2),目前大規(guī)模生產(chǎn)鈦的方法是:第一步:金紅石、炭粉混合,在高溫條件下通入Cl2制得TiCl4和一種可燃性氣體。該反應(yīng)的化學(xué)方程式為,該反應(yīng)中的還原劑是。

第二步:在氬氣的氣氛中,用過(guò)量的鎂在加熱條件下與TiCl4反應(yīng)制得金屬鈦。(1)寫(xiě)出此反應(yīng)的化學(xué)方程式:

;

(2)簡(jiǎn)述從上述所得產(chǎn)物中獲取金屬鈦的步驟:

。

解析:①常溫時(shí)鈦不與非金屬、強(qiáng)酸反應(yīng);②紅熱時(shí)鈦可與常見(jiàn)非金屬單質(zhì)反應(yīng)?？深?lèi)比一般不活潑金屬氧化物,選用碳作還原劑制得金屬,金屬再與Cl2反應(yīng)生成氯化物。兩反應(yīng)合并的化學(xué)方程式為T(mén)iO2+2C+2Cl2TiCl4+2CO。(1)Mg為活潑金屬,在氬氣作為保護(hù)氣的環(huán)境中還原TiCl4:2Mg+TiCl42MgCl2+Ti。(2)還原出的Ti與Mg混合,分離時(shí)用強(qiáng)酸,因鈦不與強(qiáng)酸反應(yīng),所以可將上述產(chǎn)物溶于過(guò)量的鹽酸中,然后過(guò)濾、洗滌,即可得到純凈的鈦。答案:TiO2+2C+2Cl2TiCl4+2COC(1)2Mg+TiCl42MgCl2+Ti(2)將還原后的產(chǎn)物溶于過(guò)量的鹽酸中,過(guò)濾、洗滌,即可得到純凈的鈦能力提升1.金屬鋰是密度最小的金屬,等質(zhì)量的金屬鋰能釋放出更多的電子,故常用來(lái)制造高能量電池。已知鋰的金屬性介于鈉和鎂之間,則下列能冶煉出金屬鋰的方法是()A.電解法 B.熱還原法C.熱分解法 D.鋁熱法解析:可以根據(jù)金屬活動(dòng)性與金屬冶煉方法之間的聯(lián)系來(lái)判斷,鋰的金屬性介于鈉和鎂之間,應(yīng)該與鈉、鎂的冶煉方法相同,用電解法才能得到金屬鋰。答案:A2.在冶金工業(yè)上,均不能用通常的化學(xué)還原劑制得的一組是()、Ca、Mg、Al、K 、K、Zn、Fe、Hg、Fe、Cu、Ag、Sn 、Al、Zn、Fe、Pb解析:A項(xiàng)中的金屬均為活潑金屬,通常用電解法冶煉。答案:A3.用鋁熱法還原下列氧化物,制得金屬各1mol,消耗鋁最少的是() 解析:用鋁熱法還原金屬氧化物時(shí),Al作還原劑,金屬氧化物作氧化劑。在反應(yīng)中金屬氧化物被還原為單質(zhì),顯然,在氧化物中金屬化合價(jià)越高,變?yōu)閱钨|(zhì)時(shí)需獲得的電子就越多,消耗鋁也越多;金屬氧化物中金屬的化合價(jià)分別為Mn(+4價(jià))、W(+6價(jià))、Cr(+3價(jià))、Co(+價(jià)),Co耗鋁最少。答案:D4.將等物質(zhì)的量的鎂和鋁相混合,取等質(zhì)量的該混合物四份,分別加到足量的下列溶液中,充分反應(yīng)后,放出氫氣最多的是()mol·L-1HCl溶液mol·L-1HNO3溶液mol·L-1NaOH溶液mol·L-1H2SO4溶液解析:因Mg、Al與HNO3、濃硫酸作用不生成H2,故排除B、D;因NaOH溶液只能與Al反應(yīng),Mg不與堿反應(yīng),所以生成的氣體較A項(xiàng)少。所以選A。答案:A5.導(dǎo)學(xué)號(hào)52090108銅的冶煉大致可分為以下幾個(gè)步驟:(1)富集,將硫化物礦進(jìn)行浮選;(2)焙燒,主要反應(yīng)為2CuFeS2+4O2Cu2S+3SO2+2FeO(爐渣);(3)制粗銅,在1200℃的條件下發(fā)生的主要反應(yīng)為2Cu2S+3O22Cu2O+2SO2,2Cu2O+Cu2S6Cu+SO2↑;(4)電解精煉。下列說(shuō)法不正確的是()A.上述焙燒過(guò)程中的尾氣不可直接排放B.由6molCuFeS2生成6molCu時(shí),在整個(gè)過(guò)程中共消耗15molO2C.在反應(yīng)2Cu2O+Cu2S6Cu+SO2↑中,作氧化劑的是Cu2OD.電解精煉屬于化學(xué)變化解析:焙燒過(guò)程中產(chǎn)生的尾氣中含有有毒的SO2氣體,對(duì)環(huán)境有污染,不能直接排放,A項(xiàng)正確。2CuFeS2+4O2Cu2S+3SO2+2FeO①2Cu2S+3O22Cu2O+2SO2②2Cu2O+Cu2S6Cu+SO2↑③得:Cu2S+O22Cu+SO2④①+④得:2CuFeS2+5O22Cu+4SO2+2FeO⑤所得⑤式表明,2molCuFeS2完全轉(zhuǎn)化為2molCu消耗5molO2,據(jù)此可知,由6molCuFeS2生成6molCu時(shí)共消耗15molO2,B項(xiàng)正確。在反應(yīng)2Cu2O+Cu2S6Cu+SO2↑中,作氧化劑的是Cu2O和Cu2S兩種物質(zhì),C項(xiàng)不正確。答案:C6.導(dǎo)學(xué)號(hào)52090109將g炭粉與g所含F(xiàn)e3O4的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為80%的磁鐵礦粉混合后,隔絕空氣加強(qiáng)熱使之反應(yīng)(雜質(zhì)與炭粉不反應(yīng)),反應(yīng)后收集到L(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)氣體,則該氣體()A.全部是COB.全部是CO2C.含有的CO和CO2各為L(zhǎng)D.含有的CO為L(zhǎng),CO2為L(zhǎng)解析:n(C)==mol由n(氣體)==mol,可知炭粉完全反應(yīng)。n(Fe3O4)==mol由反應(yīng)2C+Fe3O43Fe+2CO2↑可知炭粉過(guò)量,過(guò)量的炭粉與CO2反應(yīng)生成CO。n(C)=n(CO)+n(CO2)=mol①n(O)=n(CO)+2n(CO2)=4n(Fe3O4)=4×mol=mol②由①②可求得:,即反應(yīng)后收集到的氣體中含有的CO為L(zhǎng),CO2為L(zhǎng),D項(xiàng)正確。答案:D7.導(dǎo)學(xué)號(hào)52090110工業(yè)上用鋁土礦(含氧化鋁、氧化鐵)制取鋁的過(guò)程如下:請(qǐng)回答下列問(wèn)題:(1)沉淀C的化學(xué)式為,該物質(zhì)除了用于金屬冶煉以外,還可用作。

(2)電解熔融的氧化鋁時(shí),標(biāo)準(zhǔn)狀況下若得到LO2,則同時(shí)生成g鋁。

(3)操作Ⅰ、操作Ⅱ和操作Ⅲ都是(填操作名稱(chēng)),實(shí)驗(yàn)室要洗滌Al(OH)3沉淀應(yīng)該在裝置中進(jìn)行,洗滌方法是。

(4)生產(chǎn)過(guò)程中,除NaOH、H2O可以循環(huán)利用外,還可以循環(huán)利用的物質(zhì)有(填化學(xué)式),用此法制取鋁的副產(chǎn)品是(填化學(xué)式)。

(5)寫(xiě)出Na2CO3溶液與CaO反應(yīng)的離子方程式:。

(6)若鋁土礦中還含有二氧化硅,此生產(chǎn)過(guò)程中得到的氧化鋁中將混有雜質(zhì)(填化學(xué)式)。

解析:(1)因Al2O3+2NaOH2NaAlO2+H2O,而Fe2O3不與NaOH溶液反應(yīng),因此過(guò)濾得到的沉淀C為Fe2O3,Fe2O3可用作顏料。(2)2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑,n(O2)==1mol,則m(Al)=mol×27g·mol-1=36g。(3)操作Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的目的均是分離不溶于液體的固體,即過(guò)濾;洗滌方法是向漏斗中加蒸餾水至浸沒(méi)沉淀,使水自然流下,重復(fù)操作2~3次。答案:(1)Fe2O3顏料(2)36(3)過(guò)濾過(guò)濾向漏斗中加蒸餾水至浸沒(méi)沉淀,使水自然流下,重復(fù)操作2~3次(4)CaO和CO2Fe2O3和O2(5)C+CaO+H2OCaCO3↓+2OH-(6)SiO28.黃銅礦(CuFeS2)是制取銅及其化合物的主要原料之一,還可制備硫和鐵的化合物。(1)冶煉銅的反應(yīng)為8CuFeS2+21O28Cu+4FeO+2Fe2O3+16SO2。若CuFeS2中Fe的化合價(jià)為+2,反應(yīng)中被還原的元素是(填元素符號(hào))。

(2)上述冶煉過(guò)程產(chǎn)生大量SO2。下列處理方案中合理的是(填序號(hào))。

A.高空排放B.用于制備硫酸C.用純堿溶液吸收制Na2SO3D.用濃硫酸吸收(3)利用黃銅礦冶煉銅產(chǎn)生的爐渣(含F(xiàn)e2O3、FeO、SiO2、Al2O3)可制備Fe2O3。方法為:①用稀鹽酸浸取爐渣,過(guò)濾。②濾液先氧化,再加入過(guò)量NaOH溶液,過(guò)濾,將沉淀洗滌、干燥、煅燒得Fe2O3。根據(jù)以上信息回答下列問(wèn)題:a.除去Al3+的離子方程式是。

b.選用提供的試劑,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證爐渣中含有FeO。提供的試劑:稀鹽酸、稀硫酸、KSCN溶液、KMnO4溶液、NaOH溶液、碘水。所選試劑為。證明爐渣中含有FeO的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為。

解析:(1)分析化學(xué)方程式中各元素化合價(jià)可知:Cu由+2價(jià)→0價(jià),O由0價(jià)→-2價(jià),銅元素、氧元素在反應(yīng)中被還原。(2)二氧化硫污染環(huán)境,不能排入空氣中。濃硫酸不能吸收二氧化硫,也不能消耗二氧化硫。二氧化硫可以“變廢為寶”制硫酸,也可以用純堿溶液