高中化學(xué)《必修第二冊》課后習(xí)題第一節(jié)　第1課時(shí)　金屬礦物的開發(fā)利用

第八章化學(xué)與可持續(xù)發(fā)展第一節(jié)自然資源的開發(fā)利用第1課時(shí)金屬礦物的開發(fā)利用合格考達(dá)標(biāo)練1.(2021北京西城區(qū)高一期末)下列金屬中,通常用加熱分解法冶煉的是()A.鐵 B.銀 C.銅 D.鋁答案B解析加熱分解Ag2O生成Ag和O2,可獲得金屬銀。2.下列說法錯誤的是()A.對廢舊金屬的最好處理方法是回收、再利用B.提煉金屬要經(jīng)過礦石的富集、冶煉、精煉三步C.活潑金屬都是通過電解其鹽溶液進(jìn)行冶煉D.熱還原法中,還原劑有焦炭、一氧化碳、氫氣和活潑金屬等答案C解析活潑金屬的冶煉是電解其熔融鹽(如MgCl2、NaCl等)或熔融氧化物(如Al2O3等),電解其鹽溶液得不到金屬單質(zhì),C錯誤。3.(2021北京東城區(qū)高一期末)工業(yè)上常用電解法冶煉的金屬是()A.鈉 B.鐵 C.銅 D.金答案A解析工業(yè)上采用電解熔融NaCl的方法獲得金屬Na;采用熱還原法獲得金屬鐵和銅;采用物理富集的方法獲得金。4.(2021福建泉州高一期末)鋁熱反應(yīng)可用于焊接鋼軌;實(shí)驗(yàn)室常用下圖裝置模擬鋁熱反應(yīng)。下列說法錯誤的是()A.該反應(yīng)的化學(xué)能全部轉(zhuǎn)化為熱能B.鎂帶作為引燃劑,為反應(yīng)提供高溫條件C.反應(yīng)過程中未涉及復(fù)分解反應(yīng)D.鋁熱反應(yīng)常用于冶煉高熔點(diǎn)的金屬答案A解析鋁熱反應(yīng)是放熱反應(yīng),化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能、光能等,A錯誤。該反應(yīng)過程中不涉及復(fù)分解反應(yīng),C正確。5.(2021遼寧撫順高一期末)下列關(guān)于金屬冶煉的說法正確的是()A.利用鋁熱反應(yīng)8Al+3Fe3O44Al2O3+9Fe煉鐵,1mol氧化劑參加反應(yīng)轉(zhuǎn)移8NA個電子(設(shè)NA代表阿伏加德羅常數(shù)的值)B.金屬的冶煉都是把金屬單質(zhì)從其礦物中分離出來C.工業(yè)上可用電解熔融態(tài)的MgCl2、AlCl3來制備Mg、AlD.古代火燒孔雀石煉銅的方法屬于熱分解法中的焦炭法答案A解析利用鋁熱反應(yīng)8Al+3Fe3O44Al2O3+9Fe煉鐵,反應(yīng)中氧化劑是Fe3O4,故1mol氧化劑參加反應(yīng)轉(zhuǎn)移8NA個電子,A正確;大多數(shù)金屬的冶煉都是利用還原劑或者通電把金屬從其化合物中還原出來,只有少數(shù)不活潑金屬如Pt、Au等單質(zhì)能直接從其礦物中分離出來,B錯誤;工業(yè)上可用電解熔融態(tài)的MgCl2和Al2O3來制備Mg、Al,反應(yīng)的化學(xué)方程式分別為MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑、2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑,C錯誤;古代火燒孔雀石煉銅的反應(yīng)為Cu2(OH)2CO32CuO+H2O+CO2↑、2CuO+C2Cu+CO2↑,故屬于熱還原法中的焦炭法,D錯誤。6.(2021天津第一中學(xué)高一期末)一般常用電解法冶煉的金屬是()A.鉀、鈉、鋁等活潑金屬B.鋅、鐵等中等活潑性的金屬C.常溫下呈液態(tài)的金屬D.金、鉑等不活潑的金屬答案A解析鈉、鉀、鋁等活潑金屬采用電解法冶煉,A符合題意;鋅、鐵等中等活潑性的金屬采用熱還原法冶煉,B不符合題意;常溫下呈液態(tài)的金屬是Hg,一般采用熱分解法冶煉Hg,C不符合題意;金、鉑等不活潑金屬在自然界中以單質(zhì)形式存在,常采用物理富集法提取,D不符合題意。7.如圖為鋁熱反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)裝置,請回答下列問題:(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)(填“能”或“不能”)發(fā)生,理由是。

(3)鋁熱反應(yīng)的用途有哪些?。

答案(1)鎂條和氯酸鉀在混合物中間插一根長度約10厘米的鎂條,上端彎曲,將氯酸鉀放在鎂條的周圍,用燃著的小木條點(diǎn)燃鎂條(2)不能鎂比鋁活潑,鋁不能從氧化鎂中置換鎂(3)用于焊接鋼軌、冶煉某些熔點(diǎn)高的金屬解析(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。等級考提升練8.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.鋁熱法答案A解析可以根據(jù)金屬活動性與金屬冶煉方法之間的聯(lián)系來判斷,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,用電解法可得到金屬鋰。9.(2021遼寧丹東高一期末)工業(yè)上以鉻鐵礦(主要成分FeO·Cr2O3)、碳酸鈉、氧氣和硫酸為原料生產(chǎn)重鉻酸鈉(Na2Cr2O7·2H2O)的主要反應(yīng):①4FeO·Cr2O3+8Na2CO3+7O28Na2CrO4+2□+8CO2;②2Na2CrO4+H2SO4Na2SO4+Na2Cr2O7+H2O。下列說法正確的是()A.反應(yīng)①和②均為氧化還原反應(yīng)B.反應(yīng)①的氧化劑是O2,還原劑是FeO·Cr2O3C.□內(nèi)物質(zhì)是Fe3O4D.生成1mol的Na2Cr2O7時(shí)共轉(zhuǎn)移6mol電子答案B解析反應(yīng)②不是氧化還原反應(yīng),根據(jù)質(zhì)量守恒定律可知□內(nèi)物質(zhì)應(yīng)為Fe2O3,生成1molNa2Cr2O7(反應(yīng)①生成2molNa2CrO4)時(shí)共轉(zhuǎn)移7mol電子。10.用鋁熱法還原下列氧化物,制得金屬各1mol,消耗鋁最少的是()A.MnO2 B.WO3 C.Cr2O3 D.Co3O4答案D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金屬單質(zhì),顯然,在氧化物中金屬元素化合價(jià)越高,其變?yōu)閱钨|(zhì)時(shí)需獲得的電子就越多,消耗鋁也越多;題給四種金屬氧化物中,金屬元素的化合價(jià)分別為Mn(+4價(jià))、W(+6價(jià))、Cr(+3價(jià))、Co(+83價(jià)),故Co3O411.(雙選)(2021天津?qū)氎嬉恢懈咭黄谀?鋁土礦的主要成分為氧化鋁、氧化鐵和二氧化硅等,工業(yè)上通過下列工藝可以冶煉金屬鋁。下列說法不正確的是()A.①②中除加試劑外,還需要進(jìn)行過濾操作B.a、b中鋁元素的化合價(jià)不相同C.③中需要通入過量的氨氣D.④進(jìn)行的操作是加熱,而且d一定是氧化鋁答案BC解析加入鹽酸后二氧化硅不反應(yīng),需要通過過濾操作除去二氧化硅,加入過量的氫氧化鈉溶液后,需要通過過濾操作除去氫氧化鐵,A正確;a、b中鋁元素的化合價(jià)均為+3價(jià),B錯誤;③中要將偏鋁酸根離子轉(zhuǎn)化為氫氧化鋁,需通入二氧化碳?xì)怏w,C錯誤;④主要是氫氧化鋁受熱分解,故進(jìn)行的操作為加熱,D正確。12.銅的冶煉大致可分為以下幾個步驟:(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。下列說法不正確的是()A.上述焙燒過程中的尾氣不可直接排放B.由6molCuFeS2生成6molCu時(shí),在整個過程中共消耗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)變化答案C解析焙燒過程中產(chǎn)生的尾氣含有有毒的SO2氣體,對環(huán)境有污染,不能直接排放,A項(xiàng)正確。2CuFeS2+4O2Cu2S+3SO2+2FeO①2Cu2S+3O22Cu2O+2SO2②2Cu2O+Cu2S6Cu+SO2↑③②+③3得:Cu2S+O22Cu+SO2①+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。13.把鋁粉和氧化亞鐵粉末配成鋁熱劑,分成兩等份。一份在高溫下恰好完全反應(yīng)后,再與足量鹽酸反應(yīng);另一份直接放入足量的燒堿溶液中充分反應(yīng)。前后兩種情況下生成的氣體的質(zhì)量比是()A.3∶2 B.2∶3C.1∶1 D.28∶9答案C解析本題應(yīng)分析兩個過程中電子轉(zhuǎn)移的數(shù)目。鋁置換出鐵、鐵再和鹽酸反應(yīng)生成H2和等質(zhì)量的鋁直接與燒堿反應(yīng)生成H2轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目應(yīng)該相同,化學(xué)方程式如下:2Al+3FeOAl2O3+3Fe,3Fe+6HCl3FeCl2+3H2↑;2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2↑。由此可看出,兩種情況下生成的氣體的質(zhì)量比為1∶1。14.鈦(Ti)因?yàn)榫哂猩衿娴男阅茉絹碓揭鹑藗兊年P(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,用過量的鎂在加熱條件下與TiCl4反應(yīng)制得金屬鈦。(1)寫出此反應(yīng)的化學(xué)方程式:

;

(2)簡述從上述所得產(chǎn)物中獲取金屬鈦的步驟:

。

答案TiO2+2C+2Cl2TiCl4+2COC(1)2Mg+TiCl42MgCl2+Ti(2)將還原后的產(chǎn)物溶于過量的鹽酸中,過濾、洗滌,即可得到純凈的鈦解析(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)物溶于過量的鹽酸中,然后過濾、洗滌,即可得到純凈的鈦。15.工業(yè)上用鋁土礦(含氧化鋁、氧化鐵)制取鋁的過程如下:請回答下列問題:(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22.4LO2,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),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)過程中得到的氧化鋁中將混有雜質(zhì)(填化學(xué)式)。

答案(1)Fe2O3顏料(2)36(3)過濾過濾向漏斗中加蒸餾水至浸沒沉淀,使水自然流下,重復(fù)操作2~3次(4)CaO和CO2Fe2O3和O2(5)CO32-+CaO+H2OCaCO3↓(6)SiO2解析(1)因Al2O3+2NaOH2NaAlO2+H2O,而Fe2O3不與NaOH溶液反應(yīng),因此過濾得到的沉淀C為Fe2O3,Fe2O3可用作顏料。(2)2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑,n(O2)=22.4L22.4L·mol-1=1mol,則m(Al)=4(3)操作Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的目的均是分離固液混合物,即過濾;洗滌沉淀的方法是向漏斗中加蒸餾水至浸沒沉淀,使水自然流下,重復(fù)操作2~3次。新情境創(chuàng)新練16.在某次探究性學(xué)習(xí)中,老師要求同學(xué)們在實(shí)驗(yàn)室中用氧化銅、稀硫酸和鐵來制取純凈的銅,并用所制得的銅進(jìn)行一系列的探究性實(shí)驗(yàn)。甲、乙兩位同學(xué)分別設(shè)計(jì)了如下兩個制銅實(shí)驗(yàn)方案。甲:①CuO溶于適量稀硫酸中;②在①的溶液中加入稍過量的鐵,充分反應(yīng)后,過濾、烘干,即得純凈的銅。乙:①鐵與稀硫酸反應(yīng)得氫氣;②用氫氣還原氧化銅,充分反應(yīng)后即得純凈的銅。(1)若兩位同學(xué)消耗的稀硫酸和鐵的量分別相同,請判斷他們所制得銅的質(zhì)量大小關(guān)系(填字母)。

A.相同B.甲多C.乙多D.以上三種情況均有可能(2)丙同學(xué)認(rèn)為上述兩種方案都難以保證所制得的銅的純度,應(yīng)對上述兩種方案加以完善。甲同學(xué)的方案不完善的原因:。完善乙同學(xué)的方案的一種方法是