1、1第 1 课时 金属矿物的开发利用课后篇巩固提升基础巩固1.下列金属中,通常采用热还原法冶炼的是( )A.Na B.Al C.Fe D.Ag解析 Na、Al 很活泼,应用电解法冶炼;Ag 为不活泼金属,可以用热分解法冶炼。答案 C2.下列说法错误的是( )A.对废旧金属的最好处理方法是回收、再利用B.提炼金属要经过矿石的富集、冶炼、精炼三步C.活泼金属的冶炼都是通过电解其盐溶液D.热还原法中还原剂有焦炭、一氧化碳、氢气和活泼金属等解析 活泼金属的冶炼是电解其熔融盐(如 MgCl2、NaCl 等)或熔融氧化物(如 Al2O3等)制得的,电解其盐溶液得不到金属单质,C 错误。答案 C3.下列冶炼方
2、法中,不能将化合物中的金属元素还原为金属单质的是( )A.加热 Al2O3 B.加热 HgOC.电解熔融 NaCl D.铝粉和 Fe2O3共热解析 A 项中 Al2O3熔点高,难以分解;汞用加热 HgO 制取;金属钠是活泼金属,用电解法制取;D 项中铝粉和 Fe2O3组成铝热剂,可将 Fe2O3中的铁还原成单质。答案 A4.从石器、青铜器到铁器时代,金属的冶炼体现了人类文明的发展水平。下图表示了三种金属被人类开发利用的大致年限,之所以有先后,主要取决于( )A.金属的化合价高低B.金属的活动性强弱C.金属的导电性强弱D.金属在地壳中的含量多少解析 金属开发利用的先后顺序与金属冶炼的难易程度有关
3、,而金属冶炼的难易程度取决于金属的活动性强弱。答案 B25.冶炼金属一般有下列四种方法:焦炭法;水煤气(或 H2或 CO)法;活泼金属置换法;电解法。四种方法在工业上均有应用。古代有()火烧孔雀石炼铜,()湿法炼铜;现代有()铝热法炼铬,()从光卤石中炼镁。对它们的冶炼方法的分析不正确的是( )A.()用 B.()用C.()用 D.()用解析 对于()()()()发生的反应分别是():Cu 2(OH)2CO3 2CuO+CO2+H 2O、C+2CuO 2Cu+CO2,符合;():Fe+CuSO 4 FeSO4+Cu,符合;():Cr 2O3+2Al 2Cr+Al2O3,符合;():先从光卤石中
4、提取 MgCl2,再电解熔融的 MgCl2:MgCl2(熔融) Mg+Cl2,符合。答案 B6.已知酸性条件下有如下反应:2Cu + Cu2+Cu。由于反应温度不同,用氢气还原氧化铜时,可能产生 Cu 或 Cu2O,两者都是红色固体。一同学对某次用氢气还原氧化铜实验所得的红色固体产物作了验证,实验操作和实验现象记录如下:加入试剂 稀硫酸 浓硫酸、加热 稀硝酸 浓硝酸实验现象有红色固体剩余,溶液变为蓝色产生无色气体产生无色气体,溶液变为蓝色产生红棕色气体,溶液变为绿色由此推出本次氢气还原氧化铜实验的产物( )A.是 CuB.是 Cu2OC.一定有 Cu,一定有 Cu2OD.一定有 Cu2O,可能
5、有 Cu解析 浓硫酸(加热)、硝酸均能氧化 Cu 或 Cu2O;而稀硫酸与 Cu 不反应,与 Cu2O 反应。答案 D7.钛(Ti)因为具有神奇的性能越来越引起人们的关注。常温下钛不与非金属、强酸反应,红热时,却可与常见的非金属单质反应。钛是航空、军工、电力等方面的必需原料。地壳中含钛铁矿石之一是金红石(TiO 2),目前大规模生产钛的方法是:第一步:金红石、炭粉混合,在高温条件下通入 Cl2制得 TiCl4和一种可燃性气体。该反应的化学方程式为 ,该反应中的还原剂是 。 第二步:在氩气的气氛中,用过量的镁在加热条件下与 TiCl4反应制得金属钛。(1)写出此反应的化学方程式: ; (2)简述
6、从上述所得产物中获取金属钛的步骤: 。 解析 常温时钛不与非金属、强酸反应;红热时钛可与常见非金属单质反应。可类比一般不活泼金属氧化物,选用碳作还原剂制得金属,金属再与 Cl2反应生成氯化物。两反应合并的化学方程式为TiO2+2C+2Cl2 TiCl4+2CO。(1)Mg 为活泼金属,在氩气作为保护气的环境中还原 TiCl4:2Mg+TiCl4 2MgCl2+Ti。(2)还原出的 Ti 与 Mg 混合,分离时用强酸,因钛不与强酸反应,所以可将上述产物溶于过量的盐酸中,然后过滤、洗涤,即可得到纯净的钛。答案 TiO2+2C+2Cl2 TiCl4+2CO C(1)2Mg+TiCl4 2MgCl2+
7、Ti(2)将还原后的产物溶于过量的盐酸中,过滤、洗涤,即可得到纯净的钛38.如图为铝热反应的实验装置,请回答下列问题:(1)该实验装置中还缺 。引发铝热反应的操作为 。 (2)若将氧化铁换成氧化镁,该反应 发生(填“能”或“不能”),理由是 。 (3)铝热反应的用途有哪些? 。 解析 (1)利用镁条燃烧放热从而引发铝热反应,同时促使 KClO3分解产生 O2,使镁条快速燃烧。(2)Mg 比 Al 活泼,Al 不能从 MgO 中置换出 Mg。答案 (1)镁条和氯酸钾 在混合物中间插一根长度约 10 厘米的镁条,上端弯曲,将氯酸钾放在镁条的周围,用燃着的小木条(或另一根点燃的镁条)点燃镁条(2)不
8、能 镁比铝活泼,铝不能置换镁(3)用于焊接钢轨;冶炼某些熔点高的金属能力提升1.金属锂是密度最小的金属,等质量的金属锂能释放出更多的电子,故常用来制造高能量电池。已知锂的金属性介于钠和镁之间,则下列能冶炼出金属锂的方法是( )A.电解法 B.热还原法C.热分解法 D.铝热法解析 可以根据金属活动性与金属冶炼方法之间的联系来判断,锂的金属性介于钠和镁之间,应该与钠、镁的冶炼方法相同,用电解法才能得到金属锂。答案 A2.下列化工生产原理错误的是( )可以电解熔融的氯化钠来制取金属钠 可以将钠加入氯化镁饱和溶液中制取镁 用电解法冶炼铝时,原料是氯化铝 炼铁时高炉中所发生的反应都是放热反应,故无需加热
9、A. B. C. D.解析 钠特别活泼,加入氯化镁溶液时钠先与水反应生成 NaOH 和 H2,Mg2+和 OH-反应生成 Mg(OH)2沉淀,错;冶炼铝使用的是 Al2O3,错;高炉炼铁中所发生的反应是放热反应,但仍需要高温,错。答案 D3.用铝热法还原下列氧化物,制得金属各 1 mol,消耗铝最少的是( )A.MnO2 B.WO3 C.Cr2O3 D.Co3O4解析 用铝热法还原金属氧化物时,Al 作还原剂,金属氧化物作氧化剂。在反应中金属氧化物被还原为单质,显然,在氧化物中金属化合价越高,变为单质时需获得的电子就越多,消耗铝也越多;金属氧化物中金属的化合价分别为 Mn(+4 价)、W(+6
10、 价)、Cr(+3 价)、Co(+ 价),Co 耗铝最少。83答案 D4.实验室欲使 1.6 g 氧化铁完全还原,事先应准备的 CO 在标准状况下的体积为( )A.672 mL B.336 mLC.大于 672 mL D.小于 336 mL解析 由 3CO+Fe2O3 2Fe+3CO2可知,欲使 1.6g 氧化铁完全还原需消耗 CO672mL,但气体与固体反应不充分,反应前要先通入一会儿 CO 赶尽空气,故 CO 实际用量应大于 672mL。答案 C45. 导学号 66474108 铜的冶炼大致可分为以下几个步骤 :(1)富集,将硫化物矿进行浮选;(2)焙烧,主要反应为 2CuFeS2+4O2
11、 Cu2S+3SO2+2FeO(炉渣);(3)制粗铜,在 1 200 的条件下发生的主要反应为 2Cu2S+3O2 2Cu2O+2SO2,2Cu2O+Cu2S 6Cu+SO2;(4)电解精炼。下列说法不正确的是( )A.上述焙烧过程中的尾气不可直接排放B.由 6 mol CuFeS2生成 6 mol Cu 时,在整个过程中共消耗 15 mol O2C.在反应 2Cu2O+Cu2S 6Cu+SO2中,作氧化剂的是 Cu2OD.电解精炼属于化学变化解析 焙烧过程中产生的尾气中含有有毒的 SO2气体,对环境有污染,不能直接排放,A 项正确。2CuFeS2+4O2 Cu2S+3SO2+2FeO 2Cu
12、2S+3O2 2Cu2O+2SO2 2Cu2O+Cu2S 6Cu+SO2 得:Cu 2S+O2 2Cu+SO2 +3+得:2CuFeS 2+5O2 2Cu+4SO2+2FeO 所得式表明,2molCuFeS 2完全转化为 2molCu 消耗 5molO2,据此可知,由 6molCuFeS2生成6molCu 时共消耗 15molO2,B 项正确。在反应 2Cu2O+Cu2S 6Cu+SO2中,作氧化剂的是 Cu2O和 Cu2S 两种物质,C 项不正确。答案 C6.诺贝尔化学奖获得者施罗克等人发现金属钼的卡宾化合物可以作为非常有效的烯烃复分解催化剂。工业上冶炼钼的化学反应过程如下:2MoS 2+7
13、O2 2MoO3+4SO2 MoO 3+2NH3H2O (NH4)2MoO4+H2O (NH 4)2MoO4+2HCl H2MoO4+2NH 4Cl H 2MoO4 MoO3+H2O 用还原剂将 MoO3还原成金属钼。则下列说法正确的是( )A.MoS2煅烧产生的尾气可直接排放B.MoO3是金属氧化物,也是碱性氧化物C.H2MoO4是一种强酸D.利用 H2、CO 和 Al 分别还原等量的 MoO3,所消耗还原剂的物质的量之比为 332解析 A 项明显错误,生成物 SO2对环境污染严重;B 项,根据中生成物(NH 4)2MoO4可知,该化合物属于盐,对应的酸是 H2MoO4,故 MoO3不属于碱
14、性氧化物,B 项错;C 项,根据反应H 2MoO4是一种不溶性酸,溶液中 c(H+)不可能很大,故 H2MoO4不可能是强酸;D 项,1molH 2、1molCO 和 1molAl 作还原剂时,失去的电子数分别为 2mol、2mol 和 3mol,还原等量的 MoO3转移电子相同,此时消耗 n(H2) n(CO)n(Al)=332。答案 D7. 导学号 66474110 工业上用铝土矿(含氧化铝、氧化铁 )制取铝的过程如下:请回答下列问题:(1)沉淀 C 的化学式为 ,该物质除了用于金属冶炼以外,还可用作 。 (2)电解熔融的氧化铝时,标准状况下若得到 22.4 L O2,则同时生成 g 铝。
15、 (3)操作、操作和操作都是 (填操作名称),实验室要洗涤 Al(OH)3沉淀应该在 装置中进行,洗涤方法是 。 5(4)生产过程中,除 NaOH、H 2O 可以循环利用外,还可以循环利用的物质有 (填化学式),用此法制取铝的副产品是 (填化学式)。 (5)写出 Na2CO3溶液与 CaO 反应的离子方程式: 。 (6)若铝土矿中还含有二氧化硅,此生产过程中得到的氧化铝中将混有杂质 (填化学式)。 解析 (1)因 Al2O3+2NaOH 2NaAlO2+H2O,而 Fe2O3不与 NaOH 溶液反应,因此过滤得到的沉淀 C 为Fe2O3,Fe2O3可用作颜料。(2)2Al2O3(熔融) 4Al
16、+3O2, n(O2)= =1mol,则 m(Al)= mol27gmol-22.422.4-1 431=36g。(3)操作、的目的均是分离不溶于液体的固体,即过滤;洗涤方法是向漏斗中加蒸馏水至浸没沉淀,使水自然流下,重复操作 23 次。答案 (1)Fe2O3 颜料(2)36(3)过滤 过滤 向漏斗中加蒸馏水至浸没沉淀,使水自然流下,重复操作 23 次(4)CaO 和 CO2 Fe 2O3和 O2(5)C +CaO+H2O CaCO3+2OH -2-3(6)SiO28.黄铜矿(CuFeS 2)是制取铜及其化合物的主要原料之一,还可制备硫和铁的化合物。(1)冶炼铜的反应为 8CuFeS2+21O
17、2 8Cu+4FeO+2Fe2O3+16SO2。若 CuFeS2中 Fe 的化合价为+2,反应中被还原的元素是 (填元素符号)。 (2)上述冶炼过程产生大量 SO2。下列处理方案中合理的是 (填序号)。 A.高空排放B.用于制备硫酸C.用纯碱溶液吸收制 Na2SO3D.用浓硫酸吸收(3)利用黄铜矿冶炼铜产生的炉渣(含 Fe2O3、FeO、SiO 2、Al 2O3)可制备 Fe2O3。方法为:用稀盐酸浸取炉渣,过滤。滤液先氧化,再加入过量 NaOH 溶液,过滤,将沉淀洗涤、干燥、煅烧得 Fe2O3。根据以上信息回答下列问题:a.除去 Al3+的离子方程式是 。 b.选用提供的试剂,设计实验验证炉
18、渣中含有 FeO。提供的试剂:稀盐酸、稀硫酸、KSCN 溶液、KMnO 4溶液、NaOH 溶液、碘水。所选试剂为 。证明炉渣中含有 FeO 的实验现象为 。 解析 (1)分析化学方程式中各元素化合价可知:Cu 由+2 价0 价,O 由 0 价-2 价,铜元素、氧元素在反应中被还原。(2)二氧化硫污染环境,不能排入空气中。浓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“变废为宝”制硫酸,也可以用纯碱溶液吸收制亚硫酸钠。(3)Al3+与过量的氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠溶液,而 Fe3+与氢氧化钠溶液反应生成氢氧化铁沉淀,过滤,将 Al3+除去。反应的离子方程式为 Al3+4OH- Al +2H2O。若要证明炉渣中含有-2FeO 需要首先将其溶解,生成可溶性的亚铁盐,结合试剂分析可知,将该溶液加入到高锰酸钾溶液中,亚铁离子具有强还原性,因此,可以使高锰酸钾溶液褪色。选用的试剂是稀硫酸和高锰酸钾溶液。答案 (1)Cu、O (2)BC(3)a.Al3+4OH- Al +2H2O-2b.稀硫酸、KMnO 4溶液 用稀硫酸浸取炉渣所得的溶液能使 KMnO4溶液褪色
