2024-2025學(xué)年高中化學(xué)課時(shí)分層作業(yè)十八金屬礦物的開發(fā)利用含解析新人教版必修2

PAGEPAGE5課時(shí)分層作業(yè)(十八)(建議用時(shí)：30分鐘)[合格基礎(chǔ)練]1．從石器、青銅器到鐵器時(shí)代，金屬的冶煉體現(xiàn)了人類文明的發(fā)展水平。如圖表示了三種金屬被人類開發(fā)利用的大致年限，之所以有先后，主要取決于()A．金屬的導(dǎo)電性強(qiáng)弱 B．金屬在地殼中的含量多少C．金屬的化合價(jià)凹凸 D．金屬的活動(dòng)性強(qiáng)弱D[金屬越活潑越難冶煉，開發(fā)利用的年頭越晚。]2．成語、詩詞話科學(xué)——對下列成語或詩句所描述現(xiàn)象的說明，你認(rèn)為錯(cuò)誤的是()成語或詩句用化學(xué)學(xué)問說明A唐代李白詩句“風(fēng)吹柳花滿店香”這是生活中常見的一種分子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)B“烈火見真金”金的性質(zhì)穩(wěn)定，在烈火中也不會(huì)發(fā)生反應(yīng)C明代于謙詩句“粉身碎骨渾不怕”它指石灰石碾碎成粉末狀的物理改變過程D成語“百煉成鋼”通過反復(fù)錘煉，削減鐵合金中碳元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)C[詩句“粉身碎骨渾不怕”，描述的是生石灰遇水生成氫氧化鈣的過程，是化學(xué)過程。]3．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A[可以依據(jù)金屬活動(dòng)性與金屬冶煉方法之間的聯(lián)系來推斷，鋰的金屬性介于鈉和鎂之間，應(yīng)當(dāng)與鈉、鎂的冶煉方法相同，都用電解法得到金屬單質(zhì)。]4．我國古代曾用火燒孔雀石和焦炭混合物的方法煉銅，孔雀石的主要成分是Cu2(OH)2CO3，其冶煉方法是()A．焦炭還原法 B．濕法煉銅C．鋁熱還原法 D．電解冶煉法A[火燒孔雀石和焦炭混合物發(fā)生的反應(yīng)為Cu2(OH)2CO3eq\o(=,\s\up9(△))2CuO＋H2O＋CO2↑，2CuO＋Ceq\o(=,\s\up9(高溫))2Cu＋CO2↑，屬于焦炭還原法。]5．下列反應(yīng)原理不符合工業(yè)實(shí)際的是()A．2Ag2Oeq\o(=,\s\up9(高溫))4Ag＋O2↑B．4Al＋3MnO2eq\o(=,\s\up9(高溫))3Mn＋2Al2O3C．2MgOeq\o(=,\s\up9(電解))2Mg＋O2↑D．2CuO＋Ceq\o(=,\s\up9(高溫))2Cu＋CO2↑C[依據(jù)金屬的活動(dòng)性和特點(diǎn)，這四種金屬選用的冶煉方法看似都正確，但是工業(yè)上冶煉鎂時(shí)，并不是電解熔融的氧化鎂，而是電解熔融的氯化鎂。因?yàn)檠趸V的熔點(diǎn)很高，與電解熔融的氯化鎂相比會(huì)消耗更多的能量。]6．下列關(guān)于鋁熱反應(yīng)2Al＋Fe2O3eq\o(=,\s\up9(高溫))Al2O3＋2Fe的說法不正確的是()A．該反應(yīng)中Al作還原劑B．該反應(yīng)中氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物的物質(zhì)的量比為1∶2C．該反應(yīng)中冶煉1molFe轉(zhuǎn)移2mol電子D．該反應(yīng)可用于焊接鋼軌C[由題中化學(xué)方程式可知，反應(yīng)中Fe元素的化合價(jià)由＋3價(jià)降為0價(jià)，則冶煉1molFe應(yīng)轉(zhuǎn)移3mol電子。]7．鈦(Ti)因?yàn)榫哂衅婷畹男阅茉絹碓揭鹑藗兊年P(guān)注。常溫下鈦不和非金屬、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、軍事、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、碳粉混合，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)的還原劑是________。其次步：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)物中獲得金屬鈦的步驟。__________________________________________________________________________________________________________________________________。[解析]第一步：因?yàn)殁佋诔貢r(shí)不與非金屬、強(qiáng)酸反應(yīng)，在紅熱時(shí)可與常見非金屬單質(zhì)反應(yīng)，類比一般不活潑金屬氧化物，選用碳作還原劑制得金屬，金屬與Cl2生成氯化物。兩反應(yīng)合并的化學(xué)方程式為TiO2＋2C＋2Cl2eq\o(=,\s\up9(高溫))TiCl4＋2CO。其次步：(1)Mg為活潑金屬，在氬氣作為愛護(hù)氣的環(huán)境中還原TiCl4：2Mg＋TiCl4eq\o(=,\s\up9(Ar),\s\do8(△))2MgCl2＋Ti。(2)還原出的Ti與Mg混合，分別時(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、干燥，即可得到純凈的鈦。[答案]第一步：TiO2＋2C＋2Cl2eq\o(=,\s\up9(高溫))TiCl4＋2COC其次步：(1)2Mg＋TiCl4eq\o(=,\s\up9(Ar),\s\do8(△))2MgCl2＋Ti(2)可將還原后的產(chǎn)物溶于過量的鹽酸中，過濾、洗滌、干燥，即可得到純凈的鈦[等級過關(guān)練]8．0.4g鐵的氧化物，用足量的CO在高溫下將其還原，把生成的CO2全部通入足量澄清石灰水中，得到0.75g沉淀。這種鐵的氧化物的化學(xué)式是()A．FeO B．Fe2O3C．Fe3O4 D．FeO和Fe2O3B[CO和鐵的氧化物反應(yīng)時(shí)，氧化物中的一個(gè)氧原子可以生成一個(gè)CO2分子，每一個(gè)CO2分子可以生成一個(gè)CaCO3，所以有下列的關(guān)系式，假設(shè)0.4g該氧化物中含xg氧原子O～CO2～CaCO316100xg0.75g解得x＝0.12，N(Fe)∶N(O)＝eq\f(0.4g－0.12g,56g·mol－1)：eq\f(0.12g,16g·mol－1)＝2∶3。]9．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．WO3C．Cr2O3 D．Co3O4D[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)，明顯，在氧化物中，金屬化合價(jià)越低，得電子數(shù)越小，消耗鋁越少。以上金屬氧化物中金屬的化合價(jià)分別為Mn(＋4)、W(＋6)、Cr(＋3)、Coeq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(＋\f(8,3)))。Co元素化合價(jià)最低、生成1molCo消耗鋁最少。]10．Ⅰ.工業(yè)上可用含F(xiàn)e2O3的鈦鐵礦(主要成分為FeTiO3，其中Ti化合價(jià)為＋4價(jià))制取TiO2，其主要流程如下：Fe2O3與硫酸反應(yīng)的離子方程式是___________________________________；向甲溶液中加入鐵的目的是________________________________________。Ⅱ.還原法是工業(yè)上冶煉鈦常用方法之一，該方法是以金紅石(主要含TiO2)或TiO2為原料來制取，其主要工藝流程如下：試回答下列問題：(1)已知反應(yīng)①通常在800～900℃的條件下進(jìn)行，產(chǎn)物中有一種可燃性無色氣體，其中當(dāng)有1molCl2完全反應(yīng)時(shí)，參與反應(yīng)的還原劑的物質(zhì)的量為________mol。(2)反應(yīng)②通常在800℃的條件下進(jìn)行，通入氬氣的目的是____________________________________________________________________。(3)在上述工藝流程中可以循環(huán)運(yùn)用的物質(zhì)是_________________________。[解析]Ⅰ.氧化鐵與硫酸反應(yīng)生成硫酸鐵和水，離子方程式是Fe2O3＋6H＋=2Fe3＋＋3H2O；因?yàn)樽罱K得到綠礬，所以應(yīng)將鐵離子還原為亞鐵離子，加入鐵的目的是把鐵離子還原為亞鐵離子。Ⅱ.(1)反應(yīng)①的反應(yīng)物為TiO2、C、Cl2，結(jié)合流程圖知有TiCl4生成，利用原子守恒及題給信息可知另一氣體產(chǎn)物是CO，所以反應(yīng)的化學(xué)方程式為TiO2＋2C＋2Cl2eq\o(=,\s\up9(800～900℃))TiCl4＋2CO，在反應(yīng)中碳被Cl2氧化，當(dāng)有1molCl2完全反應(yīng)時(shí)，參與反應(yīng)的還原劑(C)的物質(zhì)的量為1mol。(2)反應(yīng)②中反應(yīng)物