1、1第 1 课时 金属矿物的开发利用1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3 种金属被人类开发利用的大致年限。这 3 种金属的应用之所以有先后，主要取决于( )A金属的导电性强弱 B金属在地壳中的含量多少C金属的化合价高低 D金属的活动性大小解析：金属活动性顺序中，越靠后的金属出现得年代越早，越靠前的金属出现得越晚，说明金属越活泼，越难冶炼。答案：D2下列金属元素在自然界中可以以游离态形式存在的是( )AK BNa CCa DAu答案：D3冶炼金属一般有下列四种方法：焦炭法；水煤气(或氢气，或一氧化碳)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
2、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：选择金属的冶炼方法要考虑金属在自然界中存在的状态及金属的活动性。()、()、()、()发生的反应分别是()：Cu 2(OH)2CO3 2CuOCO 2H 2O，C2CuO 2CuCO 2，符合；= = = = = = = = = = ()：FeCuSO 4=FeSO4Cu，符合；()：2AlCr 2O3 Al2O32Cr，符合；= = = = =高 温 ()：先从光卤石中提取 MgCl2，再电解 MgCl2：MgCl2(熔融) MgCl
3、 2，符合。= = = = =电 解 答案：B4分别用 H2和金属作还原剂冶炼金属，所得金属纯度的说法正确的是( )2A用 H2的纯度高 B用金属的纯度高C二者相同 D无法比较解析：过量的 H2不会残留在被还原的金属中，所以用 H2还原得到的金属纯度高。答案：A5冶炼金属常用以下几种方法：以 C、CO 或 H2做还原剂的热还原法 利用铝热反应原理还原的铝热法 电解法 热分解法下列金属各采用哪种方法还原最佳(用序号填写下列空白)：(1)Fe、Zn、Cu 等中等活泼金属_。(2)Na、Mg、Al 等活泼或较活泼金属_。(3)Hg、Ag 等不活泼金属_。(4)V、Cr、Mn、W 等高熔点金属_。解析
4、：非常活泼的金属，如 Na、Mg、Al 用电解法冶炼；不活泼的金属，如 Hg、Ag 用热分解法冶炼；较活泼的金属，如 Fe、Zn、Cu 用热还原法冶炼；难熔金属如V、Cr、Mn、W 等用铝热反应冶炼。答案：(1) (2) (3) (4)6(1)Al 与 Fe3O4发生铝热反应的化学方程式为_；该反应中氧化剂是_，还原剂是_。(2)工业上电解冶炼铝的化学方程式为_。若电路中通过 1 mol 电子，可以得到 Al_g。解析：(1)铝热反应为 Al 与 Fe3O4生成 Fe 和 Al2O3，配平即可。(2)电解 Al2O3冶炼Al，Al 与 e 关系为 Al3e ，所以通过 1 mol e ， m(
5、Al)27 gmol 1 mol9 g。13答案：(1)8 Al3 Fe 3O4 4Al2O39Fe Fe 3O4 Al= = = = =高 温 (2)2Al2O3(熔融) 4Al3O 2 9= = = = =电 解 冰 晶 石(时间：40 分钟)A 级 基础巩固1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3B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：活泼金属的冶炼都是电解其熔融盐(如 NaCl、MgCl 2 )或熔融氧化物(如 Al2O3)，电解活泼金属的盐溶液得不到金属单质。答案
6、：C2我国古代炼丹家魏伯阳所著周易参同契是世界上现存最早的一部炼丹专著。书中描写到：“金入于猛火，色不夺精光。 ”这句话的意思是指黄金的性质在强热条件下( )A活泼 B稳定C易氧化 D易还原解析：金的性质稳定，加强热也不反应。答案：B3工业炼铁是在高炉中进行的，高炉炼铁的主要反应如下，该炼铁工艺中，对焦炭的实际使用量要远远高于按照化学方程式计算所需，其主要原因是 ( )2C(焦炭)O 2(空气) 2CO高 温 Fe 2O33CO 2Fe3CO 2高 温 ACO 过量BCO 与铁矿石接触不充分C炼铁高炉的高度不够DCO 与 Fe2O3的反应有一定限度解析：高炉炼铁的反应 Fe2O33CO 2Fe
7、3CO 2为可逆反应，所以对焦炭的实际使用高 温 量要远高于按化学方程式计算所需，这样可以提高 CO 的浓度，促进该反应正向移动。答案：D4金属 K 与 Na 金属性相近，用 K 与钠盐共熔时，很难将 Na 从混合物中分离。若调整温度到一定程度，则可用 Na 与 KCl 反应制取金属 K。已知四种物质的熔、沸点如下表，根据表中数据，用 Na 与 KCl 反应冶炼 K 的适宜温度是( )项目 K Na KCl NaCl熔点() 63.65 97.8 770 801沸点() 774 882.9 1 500(升华) 1 431A.97.8770 B770774C774882.9 D1 4131 50
8、04解析：在金属活动性顺序表中，Na 排在 K 的后面似乎不能从 K 的熔融盐中置换出K。但将 Na 与 KCl 共熔，其共熔体中 Na 、K 、Cl 和 e 自由移动，如果继续加热，则 Na、K、NaCl 和 KCl 中 K 达到沸点先逸出。工业上，就是采用这种原理用 Na 还原 K 的，因为 K 的沸点比 Na、NaCl、KCl 的沸点都低，且低于 NaCl 的熔点。答案：C5氧化还原反应广泛应用于金属的冶炼。下列说法不正确的是( )A电解熔融 NaCl 制取金属钠的反应中，钠离子被还原，氯离子被氧化B湿法炼铜与火法炼铜的反应中，铜元素都发生还原反应C用磁铁矿炼铁的反应中，1 mol Fe
9、 3O4被 CO 还原成 Fe，转移 9 mol eD铝热法还原铁的反应中，放出的热量能使铁熔化解析：Fe 3O4中 3 个 Fe 共显8 价，故 1 mol Fe3O4被 CO 还原成 Fe，转移 8 mol e ，C 项错误。答案：C6下面是部分矿物资源的利用及产品流程，有关说法不正确的是( )A不可用电解 AlCl3的方法制备金属铝B生产铝、铜、高纯硅及玻璃过程中都涉及氧化还原反应C黄铜矿冶炼铜时，副产物 SO2可用于生产硫酸，FeO 可用作冶炼铁的原料D由粗硅制取高纯硅时，提纯四氯化硅可用多次分馏的方法解析：AlCl 3是共价化合物，熔融时不导电，故不可用电解 AlCl3的方法制备金属
10、铝，A 正确；制备单质时涉及化合价变化，是氧化还原反应，制玻璃的反应是 SiO2Na 2CO3Na2SiO3CO 2和 SiO2CaCO 3 CaSiO3CO 2，化合价未= = = = =高 温 = = = = =高 温 发生变化，不属于氧化还原反应，B 错误；SO 2可以转化成 SO3，进而生成 H2SO4，FeO 与 CO在高温下可生成 Fe，C 正确；制备硅的过程中，利用沸点不同进行分馏，将 SiCl4从杂质中提取出来，再与 H2发生置换反应得到高纯硅，D 正确。答案：B5B 级 能力提升7下图是一氧化碳还原铁的氧化物的实验装置，请回答下列问题：(1)判断硬质玻璃管中已开始发生反应的现
11、象是_；反应过程中产生的现象是_。(2)在 A 处点燃时可见淡蓝色火焰的原因是_。(3)实验结束时正确的操作是_。先停止通入 CO先熄灭酒精灯，并继续通入 CO熄灭酒精灯，同时停止通入 CO先熄灭酒精灯，继续通入 CO，并点燃排出的 CO 气体解析：(1)硬质玻璃管中发生反应：3COFe 2O3 Fe3CO 2，故硬质玻璃= = = = =高 温 管中红棕色固体变黑。(2)CO 有毒，污染环境，应在 A 处点燃。(3)实验过程中若先停止通CO，则生成的铁可能被氧化，而且可能发生倒吸现象，故应先熄灭酒精灯，继续通 CO 至玻璃管冷却。答案：(1)B 中澄清石灰水变浑浊 玻璃管里的粉末由红棕色逐渐
12、变黑，B 中澄清石灰水变浑浊 (2)从 A 导管逸出的尾气中有未反应的 CO，而 CO 燃烧时，火焰呈淡蓝色(3)8金属钛具有密度小、强度高、耐腐蚀、无毒等优点，已广泛应用于航空航天工业，并逐步进入了化工、船舶、汽车、体育器材，医疗等民用领域，并显示出了巨大的发展潜力。还原法是工业上冶炼钛常用方法之一，该方法是以金红石(主要含 TiO2)或 TiO2为原料来制取，其主要工艺流程如下：试回答下列问题：(1)已知反应通常在 800900 的条件下进行，产物中有一种可燃性无色气体，其中当有 1 mol Cl2完全反应时，参加反应的还原剂的物质的量为_mol。6(2)反应通常在 800 的条件下进行，
13、通入氩气的目的是_；分离反应的产物所得到的海绵钛中常混有少量杂质，应如何除去杂质？_(简述操作过程)。(3)在上述工艺流程中可以循环使用的物质是_。解析：(1)反应的反应物为 TiO2、C、Cl 2，结合流程图知有 TiCl4生成，利用原子守恒及题给信息可知另一气体产物是 CO，所以反应的化学方程式为 TiO22C2Cl 2TiCl42CO，在反应中碳被 Cl2氧化，当有 1 mol Cl2完= = = = = = = = = =800 900 全反应时，参加反应的还原剂(C)的物质的量为 1 mol。(2)反应中反应物 Mg 以及产物 Ti在高温下都易被空气中的氧气氧化，所以通入氩气的目的是
14、防止镁和钛在高温条件下被空气中的氧气氧化；此法制得的金属钛中含有少量金属镁，结合镁和钛(题中信息：钛耐腐蚀)性质，可知可采用盐酸或硫酸酸洗镁和钛的混合物即可除去 Mg。(3)由流程图知可循环使用的物质为 Cl2、Mg 以及海绵钛除杂时生成的 MgCl2等。答案：(1)1 (2)氩气作保护气，防止镁、钛被氧化 将海绵钛置于盐酸中酸洗，然后过滤即可得纯净的钛(3)Cl2、Mg 和 MgCl29某研究性学习小组对铝热反应实验展开研究，对“铝热反应”的现象有这样的描述：“反应放出大量的热，并发出耀眼的光芒” “纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中” 。已知 Al、Al 2O3、Fe、Fe 2O3的熔、
15、沸点数据如下表：物质 Al Al2O3 Fe Fe2O3熔点/ 660 2 054 1 535 1 565沸点/ 2 467 2 980 2 750 (1)某同学推测，铝热反应所得到的熔融物可能是铁铝合金。理由是_。(2)设计一个简单的实验方案，证明上述所得的块状熔融物中含有金属铝。该实验用的试剂是_，反应的离子方程式为_。(3)实验室欲溶解该熔融物，下列试剂中最好选用_(填序号)。A浓硫酸 B稀硫酸C稀硝酸 D浓硝酸7E氢氧化钠溶液解析：(1)根据表中所列熔点数据，可知铝的熔点低于铁的熔点，故当铁熔化时，适当的铝与铁熔合在一起形成铝铁合金。(2)要证明铁铝合金中有铝，选择 NaOH 溶液。(3)要溶解铁铝合金，选择稀 H2SO4为宜，因为浓 H2SO4、浓 HNO3使 Fe、Al 钝化，与稀 HNO3的反应产生氮氧化物污染环境，NaOH 溶液不溶解铁。答案：(1)铝热反应放出大量的热，能使铁熔化，而铝的熔点比铁低，故熔融物可能是液态的铁铝熔合形成的合金(2)NaOH 溶液 2Al2H 2O2OH =2AlO 3H 2(3)B
