2022-2023學年人教版必修第二冊 第八章 第一節(jié) 第1課時金屬礦物的開發(fā)利用 作業(yè)

PAGE8-第八章化學與可持續(xù)發(fā)展第一節(jié)自然資源的開發(fā)利用第1課時金屬礦物的開發(fā)利用一、金屬元素在自然界中存在的形態(tài)1.極少數(shù)的不活潑金屬(如等)以游離態(tài)的形式存在。

2.絕大多數(shù)金屬元素以化合物的形式存在于自然界。3.在地殼中,含量最高的金屬元素是(填名稱,下同),其次是。

二、金屬冶煉原理與實質(zhì)1.原理:將金屬從其化合物中出來。

2.實質(zhì):化合物中金屬電子被生成金屬單質(zhì)。

三、金屬的冶煉方法1.加熱分解法(寫出化學方程式):(1)用HgO制Hg:。

(2)用Ag2O制Ag:。

2.電解法:適合冶煉的金屬(一般是在金屬活動順序表中排在鋁前邊的金屬)。

(1)用MgCl2制Mg:。(寫出化學方程式,下同)

(2)用Al2O3制Al:。

(3)用NaCl制Na:。

3.熱還原法:用還原劑(等)還原金屬氧化物,適合于金屬活動性介于Zn~Cu之間的大多數(shù)金屬的冶煉。

(1)高爐煉鐵:CO還原Fe2O3的化學方程式為。

(2)鋁熱反應:Al還原Fe2O3的化學方程式為。

(3)鎢的冶煉:H2還原WO3的化學方程式為。

(4)金屬中若金屬以硫化物或碳酸鹽形式存在時,首先將其轉(zhuǎn)化成后再還原,如:

2ZnS+3O2

2ZnO+C

四、金屬礦物資源的開發(fā)和利用1.提高金屬礦物的;

2.開發(fā)環(huán)保高效的金屬冶煉方法;3.防止金屬的腐蝕;4.使用其他材料代替金屬材料;5.加強廢舊金屬的和。

1.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.金屬的導電性強弱B.金屬在地殼中的含量多少C.金屬的化合價高低D.金屬的活動性強弱2.《五金·鐵》中記載:“若造熟鐵,則生鐵流出時,相連數(shù)尺內(nèi),低下數(shù)寸,筑一方塘,短墻抵之。其鐵流入塘內(nèi),數(shù)人執(zhí)持柳木棍排立墻上……眾人柳棍疾攪,即時炒成熟鐵?！币韵抡f法不正確的是 ()A.生鐵屬于混合物B.生鐵比熟鐵質(zhì)地更硬,延展性稍差C.炒鐵是為了提高鐵水中的碳含量D.該法與近代往生鐵水中吹空氣煉鋼異曲同工3.下列關(guān)于書中記載的相關(guān)說法正確的是 ()A.“以磁石磨針鋒,則能指南”(《雜志一》)中磁石的主要材料為Fe2O3B.“用膠泥刻字,薄如錢唇”(《活板》)中的膠泥的主要成分為Al2O3、SiO2、CaO,均屬于金屬氧化物C.“凡鐵分生熟,出爐未炒則生,既炒則熟”(《天工開物》)中的“炒”為氧化除碳過程D.“古人以劑鋼為刃,柔鐵為莖干,不爾則多斷折”(《器用》)中“劑鋼”指的是鐵的合金,其硬度比純鐵的大,熔點比純鐵的高4.下列關(guān)于鈣、鈉、銅的冶煉方法正確的是 ()A.電解法、熱分解法、熱還原法B.電解法、電解法、熱還原法C.熱還原法、熱分解法、熱還原法D.電解法、電解法、熱分解法5.鋁熱反應的實驗裝置如圖所示。下列有關(guān)鋁熱反應的說法不正確的是 ()A.鋁熱反應是放熱反應B.利用鋁熱反應可冶煉某些高熔點金屬C.該實驗的現(xiàn)象為火星四濺,漏斗下方有紅熱熔融物流出D.可利用氧化鎂和鋁粉的混合物反應制取金屬鎂6.火法煉銅的原理:Cu2S+O22Cu+SO2。下列說法不正確的是 ()A.O2在該反應中是氧化劑B.所得氣體通入品紅溶液,溶液褪色C.3.2gO2參與反應時,該反應中電子轉(zhuǎn)移的總數(shù)約為4×6.02×1022D.所得氣體經(jīng)處理可作工業(yè)制硫酸的原料7.鈦(Ti)因為具有神奇的性能越來越引起人們的關(guān)注。如鈦金屬可用于制造坦克裝甲及人造髖關(guān)節(jié)。地殼中含鈦礦石之一是金紅石(TiO2),已知常溫下Ti不能與強酸反應。目前大規(guī)模生產(chǎn)鈦的方法是:(1)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。該反應的化學方程式為,該反應的還原劑是。

(2)第二步:在氬氣的氣氛中用過量的鎂在加熱條件下與TiCl4反應制得金屬鈦。寫出此反應的化學方程式:。

(3)簡述從上述所得產(chǎn)物中獲取金屬鈦的步驟:。

8.下列說法正確的是 ()A.電解NaCl溶液、熔融態(tài)的氯化鎂可制得相應的金屬單質(zhì)B.工業(yè)上可用含Cu2S的礦石和氧化劑O2反應冶煉CuC.鋁熱反應可用于冶煉高熔點金屬,如K、Ca、Cr、Mn等D.工業(yè)電解熔融態(tài)的Al2O3制Al時,加冰晶石的主要作用是提高Al的產(chǎn)量9.從石器時代到青銅器時代,再到鐵器時代,金屬的冶煉體現(xiàn)了人類文明的發(fā)展歷程和水平。下列關(guān)于金屬冶煉的說法正確的是 ()A.制鋁:將Al(OH)3溶于鹽酸中,電解AlCl3溶液可得鋁B.制銅:“曾青(CuSO4)得鐵則化為銅”(《淮南萬畢術(shù)》)的過程發(fā)生復分解反應C.制銅:用碳在高溫下還原氧化銅D.制鈉:高溫分解NaCl制備Na10.波義耳在《懷疑的化學家》一書中說:“在火的單獨作用下,玻璃容器中的水銀會喪失其原有的銀色,變成一種紅色物質(zhì);而無須使用任何附加試劑,用這種紅色物質(zhì)也可以得到汞?！痹撨^程可表示為“2Hg+O22HgO”。下列說法錯誤的是 ()A.波義耳所描述的變化屬于氧化還原反應B.此反應可粗略測定空氣中氧氣的含量C.波義耳所描述的變化是一個可逆的化學反應D.用熱分解法可由氧化汞制得單質(zhì)汞11.鉛的冶煉大致過程如下:①富集:將方鉛礦(PbS)進行浮選;②焙燒:2PbS+3O22PbO+2SO2;③制粗鉛:PbO+CPb+CO↑;PbO+COPb+CO2。下列說法正確的是 ()A.浮選法富集方鉛礦的過程屬于化學變化B.將1molPbS冶煉成Pb理論上至少需要6g碳C.方鉛礦焙燒反應中,PbS是還原劑,還原產(chǎn)物只有PbOD.整個冶煉過程中,制取1molPb共轉(zhuǎn)移2mol電子12.Ti具備優(yōu)良的抗腐蝕性,被稱為未來金屬,工業(yè)上可以采用鎂熱還原法(高溫)制備,工藝流程如圖。[已知:MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑]下列說法錯誤的是 ()A.鎂熱還原的化學方程式為TiCl4+2MgTi+2MgCl2B.整個工藝流程中,Cl元素化合價始終不變C.Ti和Mg高溫下化學性質(zhì)非?；顫?鎂熱還原需在惰性氣體中進行D.Mg的循環(huán)使用可以提高原料利用率,降低成本13.鐵是應用最廣泛的金屬,自遠古時代人類就學會了煉鐵,到目前為止,人類研制出了很多煉鐵的方法。某研究性學習小組同學在實驗室中模擬工業(yè)煉鐵的過程,實驗裝置如圖:(1)寫出得到單質(zhì)鐵的化學方程式:。

(2)實驗過程中看到玻璃管內(nèi)的粉末由紅棕色逐漸變黑,請設計一個實驗來驗證生成了單質(zhì)鐵:。

(3)裝置末端氣球的作用為。

實驗結(jié)束時,應該先停止加熱還是先停止通入CO,并說明原因

。

第1課時金屬礦物的開發(fā)利用必備知識落實一、1.金、鉑3.鋁鐵二、1.還原2.得到還原三、1.(1)2HgO2Hg+O2↑(2)2Ag2O4Ag+O2↑2.非?；顫?1)MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑(2)2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑(3)2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑3.C、CO、H2、Al(1)3CO+Fe2O32Fe+3CO2(2)2Al+Fe2O32Fe+Al2O3(3)WO3+3H2W+3H2O(4)氧化物2ZnO+2SO22Zn+CO2↑四、1.利用率5.回收再利用知能素養(yǎng)進階1.D由于人類掌握科學知識的局限性,越活潑的金屬越難以冶煉,故發(fā)現(xiàn)年代越晚。2.C生鐵為合金,其中含有鐵和碳,屬于混合物,A正確;熟鐵比生鐵質(zhì)地更軟,且延展性好,生鐵比熟鐵質(zhì)地更硬,延展性稍差,B正確;炒鐵過程中降低了鐵水中的碳含量,從而將生鐵轉(zhuǎn)化成熟鐵,C錯誤;該冶煉方法和近代往生鐵水中吹空氣煉鋼,都是利用空氣中氧氣氧化C元素,其原理基本相同,D正確。3.C磁石的主要材料是Fe3O4,故A錯誤;SiO2是非金屬氧化物,故B錯誤;生鐵是含碳量大于2%的鐵碳合金,為降低含碳量,可以通過“炒”制,將碳元素氧化除去,故C正確;“劑鋼”指的是鐵的合金,其硬度比純鐵的大,熔點比純鐵的低,故D錯誤。4.B鈣、鈉是特別活潑的金屬,應該采用電解的方法冶煉;銅是比較活潑的金屬,采用熱還原法來冶煉。5.D鋁熱反應為放熱反應,反應放出大量的熱能使生成的鐵熔化,A正確;鋁的還原性強,且鋁熱反應放出大量的熱,故可通過鋁熱反應冶煉某些高熔點金屬,B正確;鋁熱反應劇烈,火星四濺,漏斗下方有紅熱熔融物流出,C正確;鎂的活潑性強于鋁,故不能用氧化鎂和鋁反應制取金屬鎂,D錯誤。6.CO2中O的化合價降低,是氧化劑,A項正確;SO2有漂白性,可使品紅溶液褪色,B項正確;由化學方程式可知,反應O2得4個電子、Cu2S中的Cu得2個電子,即反應中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為6,故3.2gO2(0.1mol)參與反應時,該反應中電子轉(zhuǎn)移的總數(shù)約為6×6.02×1022,C項錯誤;反應所得氣體為SO2,SO2催化氧化生成的SO3用濃硫酸吸收即得H2SO4,D項正確。7.【解析】(1)第一步:因為鈦在常溫時不與非金屬、強酸反應,在紅熱時可與常見非金屬單質(zhì)反應,類比一般不活潑金屬氧化物選用碳為還原劑制得金屬,金屬與Cl2生成氯化物。兩反應合并的化學方程式為TiO2+2C+2Cl2TiCl4+2CO。(2)第二步:Mg為活潑金屬,在氬氣作為保護氣的環(huán)境中還原TiCl4:2Mg+TiCl42MgCl2+Ti。(3)還原出的Ti與Mg混合分離時用強酸,因鈦不與強酸反應,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。答案:(1)TiO2+2C+2Cl2TiCl4+2COC(2)2Mg+TiCl42MgCl2+Ti(3)可將還原后的產(chǎn)物溶于過量的鹽酸中過濾、洗滌即可得到純凈的鈦8.BA.鈉性質(zhì)活潑,應采用電解熔融氯化鈉的方法制取鈉,故A錯誤;B.工業(yè)上火法煉銅可用含Cu2S的礦石和氧化劑O2反應冶煉Cu,故B正確;C.金屬K、Ca還原性強于鋁,所以無法通過鋁熱反應制取,故C錯誤;D.冰晶石是電解鋁的助熔劑,可降低氧化鋁熔化時所需的溫度,故D錯誤。9.C工業(yè)上是采用電解熔融的氧化鋁制備鋁,而不是電解氯化鋁溶液(電解此溶液得到的是氫氧化鋁),A項錯誤;“曾青(CuSO4)得鐵則化為銅”,發(fā)生的反應是Fe+Cu2+Fe2++Cu,此為置換反應,B項錯誤;金屬銅可以用熱還原法進行冶煉,C項正確;高溫下NaCl不分解,工業(yè)上采用電解熔融NaCl來制備金屬鈉,D項錯誤。10.C根據(jù)反應過程的方程式可知,Hg和O元素的化合價發(fā)生了變化,屬于氧化還原反應,A正確;根據(jù)2Hg+O22HgO,可粗略測定空氣中氧氣的含量,B正確;反應2Hg+O22HgO和2HgO2Hg+O2↑的反應條件不同,不屬于可逆反應,C錯誤;加熱HgO可生成Hg,故D正確。11.B浮選法富集方鉛礦的過程中沒有新物質(zhì)生成,屬于物理變化,故A錯誤;將1molPbS冶煉成Pb的過程中,根據(jù)化學方程式得出,2PbS~2PbO~C~2Pb,1molPbS冶煉成Pb理論上至少需要0.5mol碳,即需要6g碳,故B正確;方鉛礦焙燒反應2PbS+3O22PbO+2SO2中,PbS中S元素化合價升高,是還原劑,氧元素化合價降低,還原產(chǎn)物有PbO和SO2,故C錯誤;整個冶煉過程中,根據(jù)Pb原子守恒,1molPbS轉(zhuǎn)化為1molPbO轉(zhuǎn)移電子6mol,1molPbO轉(zhuǎn)化為1molPb轉(zhuǎn)移電子2mol,所以制取1molPb共轉(zhuǎn)移8mol電子,故D錯誤。12.BA.鎂熱還原是高溫下Mg與TiCl4反應生成Ti和MgCl2,化學方程式為TiCl4+2MgTi+2MgCl2,故A正確;B.電解熔融MgCl2時發(fā)生反應MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑,該反應中Cl元素化合價從-1變?yōu)?,Cl元素化合價發(fā)生變化,故B錯誤;C.由于Ti和Mg高溫下化學性質(zhì)非?；顫?所以鎂熱還原需在惰性氣體中進行,避免Ti和Mg被氧化,故C正確;D.由流程可知