2020-2021學(xué)年高中化學(xué)新人教版必修第二冊 第8章第1節(jié)自然資源的開發(fā)利用第1課時作業(yè)

金屬礦物的開發(fā)利用(40分鐘70分)一、選擇題(本題包括8小題,每小題5分,共40分)1.(2020·盤錦高一檢測)成語是中華民族燦爛文化中的瑰寶,許多成語中蘊(yùn)含著豐富的化學(xué)原理,下列成語中涉及氧化還原反應(yīng)的是 ()A.木已成舟 C.鐵杵成針 【解析】選B。木已成舟只是物質(zhì)形狀的變化,沒有新的物質(zhì)生成,則沒有涉及化學(xué)變化,故A不符合題意;因生鐵碳含量為2%～4.3%,鋼的碳含量為0.03%～2%,生鐵中的含碳量比鋼高,經(jīng)過高溫,生鐵中的碳和氧氣反應(yīng)生成二氧化碳,由此降低生鐵中的含碳量,多次冶煉精度更高,故B符合題意;鐵杵成針只是物質(zhì)形狀的變化,沒有新的物質(zhì)生成,則沒有涉及化學(xué)變化,故C不符合題意;滴水成冰只是物質(zhì)狀態(tài)的變化,沒有新的物質(zhì)生成,則沒有涉及化學(xué)變化,故D不符合題意。2.(2020·南昌高一檢測)下列物質(zhì)的工業(yè)制法正確的是 ()A.制鈦:用金屬鈉置換出氯化鈦(TiCl4)溶液中的鈦B.煉鐵:煉鐵高爐中碳在高溫下還原鐵礦石中的鐵C.制鈉:用海水作原料制得精鹽,再電解熔融的氯化鈉得到金屬鈉D.煉硅:用焦炭與二氧化硅在高溫下反應(yīng)生成粗硅和二氧化碳【解析】選C。鈉為活潑金屬,將金屬鈉投入氯化鈦溶液中,鈉先與水反應(yīng),故應(yīng)用金屬鈉與熔融的氯化鈦反應(yīng)來制取金屬鈦,故A錯誤;工業(yè)煉鐵用焦炭和空氣反應(yīng)生成的CO在高溫下還原鐵礦石中的鐵:3CO+Fe2O32Fe+3CO2,故B錯誤;工業(yè)制鈉用海水作原料制得精鹽,電解熔融NaCl發(fā)生2NaCl2Na+Cl2↑,故C正確;二氧化硅和碳在高溫下發(fā)生置換反應(yīng),生成一氧化碳,而不是二氧化碳,故D錯誤。【補(bǔ)償訓(xùn)練】(2019·成都高一檢測)已知NH4CuSO3與足量的2mol·L-1硫酸溶液混合微熱,產(chǎn)生下列現(xiàn)象:①有紅色金屬生成;②產(chǎn)生刺激性氣味的氣體;③溶液呈現(xiàn)藍(lán)色。據(jù)此判斷下列說法正確的是 ()4CuSO3中硫元素被氧化C.1molNH4CuSO3完全反應(yīng)轉(zhuǎn)移0.5mol電子【解析】選C。由現(xiàn)象可知發(fā)生的反應(yīng)為2NH4CuSO3+4H+Cu+Cu2++2SO2↑+2H2O+2NH4NH4CuSO3反應(yīng)前后S的化合價沒有發(fā)生變化,B項錯誤;反應(yīng)只有Cu的化合價分別由+1→+2,+1→0,每2molNH4CuSO3參加反應(yīng)轉(zhuǎn)移1mol電子,則1molNH4CuSO3完全反應(yīng)轉(zhuǎn)移0.5mol電子,C項正確;反應(yīng)是在酸性條件下進(jìn)行,不可能生成氨氣,D項錯誤。3.(2020·蕪湖高一檢測)冶煉金屬一般有下列四種方法:①焦炭法,②水煤氣(或H2或CO)法,③活潑金屬置換法,④電解法。以上四種方法在工業(yè)上均有應(yīng)用。古代有(Ⅰ)火燒孔雀石煉銅,(Ⅱ)濕法煉銅,現(xiàn)代有(Ⅲ)鋁熱法煉鉻,(Ⅳ)從光鹵石中煉鎂。對它們的冶煉方法的分析不正確的是 ()A.(Ⅰ)用① B.(Ⅱ)用②C.(Ⅲ)用③ D.(Ⅳ)用④【解析】選B。對于(Ⅰ)、(Ⅱ)、(Ⅲ)、(Ⅳ)發(fā)生的反應(yīng)分別是(Ⅰ):Cu2(OH)2CO32CuO+CO2↑+H2O、C+2CuO2Cu+CO2↑,符合①;(Ⅱ):Fe+CuSO4FeSO4+Cu,符合③;(Ⅲ):Cr2O3+2Al2Cr+Al2O3,符合③;(Ⅳ):先從光鹵石中提取MgCl2,再電解MgCl2:MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑,符合④。4.(2020·北京朝陽區(qū)高一檢測)鋁熱反應(yīng)十分劇烈,點(diǎn)燃后難以熄滅,下列有關(guān)鋁熱反應(yīng)的說法中,不正確的是 ()B.可用于焊接鋼軌,反應(yīng)為2Al+Fe2O3Al2O3+2Fe【解析】選D。利用鋁熱反應(yīng)冶煉的金屬活潑性必須小于Al,鋁熱反應(yīng)為置換反應(yīng),利用的是鋁的還原性,故A正確;鋁的活潑性大于Fe,能發(fā)生反應(yīng)2Al+Fe2O3Al2O3+2Fe,利用該反應(yīng)可焊接鋼軌,故B正確;Al具有較強(qiáng)還原性,高溫下能還原某些金屬氧化物,可通過鋁熱反應(yīng)冶煉某些高熔點(diǎn)金屬,故C正確;圖象中反應(yīng)物總能量小于生成物,為吸熱反應(yīng),而鋁熱反應(yīng)為放熱反應(yīng),反應(yīng)物總能量應(yīng)該大于生成物總能量,故D錯誤。5.在熔融狀態(tài)下,Na與KCl存在可逆反應(yīng):Na+KClNaCl+K,通過調(diào)整溫度,可利用金屬Na來制取K。物質(zhì)KNaKClNaCl熔點(diǎn)/℃770801沸點(diǎn)/℃77488314201465根據(jù)上表的熔點(diǎn)和沸點(diǎn),確定由Na與KCl反應(yīng)制取K的合適溫度為 ()A.770℃B.801℃C.850℃ D.770～801℃【解析】選C。K、Na的活潑性相近,要從上述可逆的置換反應(yīng)中制取K,主要是利用K的沸點(diǎn)比Na的低而控制溫度使K氣化。其余三種物質(zhì)均為液體,便于生成的K蒸氣不斷逸出,使反應(yīng)向生成K的方向進(jìn)行而制得K。在801～883℃合理。6.以輝銅礦(Cu2S)為原料冶煉銅,其反應(yīng)原理可表示為Cu2S+O22Cu+SO2。下列說法不正確的是()2S在該反應(yīng)中既是氧化劑又是還原劑C.1molO2參加反應(yīng)時,上述反應(yīng)轉(zhuǎn)移電子總物質(zhì)的量為4mol2被分離、回收后氧化生成SO3,作為制取硫酸的原料【解析】選C。分析反應(yīng)中化合價的變化:Cu+12S-2+O022Cu01molO2參加反應(yīng)時,共轉(zhuǎn)移電子6mol;SO2催化氧化可得SO3,SO3被水吸收可得H2SO4。7.(2020·武昌高一檢測)明代方以智的《物理小識》中有關(guān)煉鐵的記載:“煤則各處有之,臭者燒熔而閉之,成石,再鑿而入爐,曰礁,可五日不絕火,煎礦煮石,殊為省力?！毕铝姓f法中不正確的是 ()B.《物理小識》中記載的是以焦炭作為還原劑的方法來煉鐵【解析】選C。文中說明煤則各處產(chǎn)之,以煤炭作為燃料已經(jīng)是很普遍的現(xiàn)象,故A正確;《物理小識》中“煤則各處有之,臭者燒熔而閉之,成石,再鑿而入爐,曰礁,可五日不絕火,煎礦煮石,殊為省力?！庇涊d的是以焦炭作為還原劑的方法來煉鐵,故B正確;生鐵是指含碳量較高的鐵合金,含碳量低的為鋼,故C錯誤;鋼鐵冶煉和機(jī)械鑄造行業(yè)的主要原料是鐵合金,故D正確。8.(2020·唐山高一檢測)下列關(guān)于金屬冶煉的敘述正確的是 ()B.金屬鈉、鋁和銅都可用熱還原法制備C.CO還原磁鐵礦得到9mol鐵時轉(zhuǎn)移24mol電子【解析】選C。用鋁熱反應(yīng)大量冶煉金屬鐵經(jīng)濟(jì)效益差,冶煉金屬鐵的原料為鐵礦石、焦炭和石灰石,A錯誤;金屬鈉、鋁用電解法制備,B錯誤;根據(jù)反應(yīng)4CO+Fe3O43Fe+4CO2知,CO還原磁鐵礦得到9mol鐵時轉(zhuǎn)移24mol電子,C正確;金屬鎂的冶煉方法為電解熔融的氯化鎂而不是MgCl2溶液,D錯誤。二、非選擇題(本題包括2小題,共30分)9.(16分)鈦(Ti)被稱為繼鐵、鋁之后的第三金屬,主要是用于制造航空發(fā)動機(jī)用的高溫鈦合金和機(jī)體用的結(jié)構(gòu)鈦合金。鈦白(TiO2)是目前最好的白色顏料。制備TiO2和Ti的原料是鈦鐵礦,我國的鈦鐵礦儲量居世界首位。用含F(xiàn)e2O3的鈦鐵礦(主要成分為FeTiO3)制備TiO2流程如下:(1)步驟①加Fe的目的是_________________________________________;

步驟②冷卻的目的是_____________________________________________。

(2)上述制備TiO2的過程中,可以利用的副產(chǎn)物是__________________;考慮成本和廢物綜合利用因素,廢液中應(yīng)加入____________處理。

(3)由金紅石(TiO2)制取單質(zhì)鈦(Ti),涉及的步驟為TiO2TiCl4Ti反應(yīng)TiCl4+2Mg2MgCl2+Ti在Ar氣氛中進(jìn)行的理由是_______________。

【解析】(1)分析框圖知,鐵最終轉(zhuǎn)化成副產(chǎn)品綠礬,所以要將Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe2+,降溫減小FeSO4·7H2O的溶解度,有利于綠礬結(jié)晶。(2)水浸后發(fā)生的離子反應(yīng)為TiO2++2H2OH2TiO3↓+2H+,廢液主要呈酸性,所以應(yīng)加入CaO或CaCO3或堿。(3)Ti和Mg易與空氣中O2、N2等反應(yīng),故應(yīng)在Ar氣氛中進(jìn)行。答案:(1)將Fe3+還原為Fe2+析出綠礬(FeSO4·7H2O)(2)綠礬(FeSO4·7H2O)生石灰(或碳酸鈣或堿)(3)防止高溫下鎂或鈦與O2、N2等反應(yīng)10.(14分)實(shí)驗(yàn)室中用含少量CO2雜質(zhì)的CO來還原鐵的氧化物FexOy并證明CO能夠還原FexOy,且本身被氧化為CO2,實(shí)驗(yàn)所提供的各種儀器和藥品如下:(1)實(shí)驗(yàn)時,上述儀器裝置的正確連接順序是(填寫各接口的代號):混合氣體______,______接F,E接______,______接______,______接______。

(2)在裝置乙中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是______________________________。

(3)在裝置甲中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是_______________________________。

(4)丙裝置中澄清石灰水的作用是_____________________________________。

(5)經(jīng)定量測定,0.4gFexOy與CO反應(yīng)生成的氣體通入過量的澄清石灰水中,生成0.75g白色沉淀,則FexOy中x值是________,y值是________。

(6)實(shí)驗(yàn)過程中,能說明CO能夠還原FexOy的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是____________________。能夠說明CO被氧化成CO2的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是____________________________。

【解析】據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?分析每個裝置的作用,然后連接;x、y值的計算依據(jù)C守恒關(guān)系:CO～CO2～CaCO3,n(CaCO3)=n(CO)=0.75g100g·mol-1=7.5×10-3mol,Fen(Fe)=0.4g-0.答案:(1)DCABHGI(2)2NaOH+CO2Na2CO3+H2O(3)FexOy+yCOxFe+yCO2(4)檢驗(yàn)CO2是否除凈(5)23(6)丙中澄清石灰水不變渾濁,固體粉末從紅棕色變黑色丙中澄清石灰水不變渾濁,丁中澄清石灰水變渾濁【補(bǔ)償訓(xùn)練】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)計了如下兩個制取銅的實(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)制得氫氣;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________(填選項的標(biāo)號)。

A.相同 C.乙多 (2)丙同學(xué)認(rèn)為上述兩種方案都難以保證所制的銅的純度,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是________________,完善乙同學(xué)的方案的一種方法是將所得的銅粉放入燒杯中,加入_______________,不斷攪拌,然后____________即得到純凈的銅。

【解析】(1)在用氫氣還原氧化銅的反應(yīng)中,應(yīng)先通入H2,趕走空氣,然后才能加熱,并且反應(yīng)結(jié)束后應(yīng)先撤去酒精燈,再停止通入H2,因此所制得的H2并沒有全部參與CuO的還原,故生成的銅少。(2)甲同學(xué)方案中鐵過量,并且過濾后沒有洗滌,產(chǎn)物中混有鐵粉也可能混有FeSO4;而乙同學(xué)方案中可能混有CuO,應(yīng)加入稀硫酸除去CuO。答案:(1)B(2)產(chǎn)物中可能混有鐵并且沒有洗滌過量稀硫酸過濾、洗滌、烘干(20分鐘30分)1.(10分)(雙選)鎢是高熔點(diǎn)金屬,工業(yè)上用主要成分為FeWO4和MnWO4的黑鎢鐵礦與純堿共熔冶煉鎢的流程如圖,下列說法不正確的是 ()2+和Mn2+C.操作Ⅱ是過濾、洗滌、干燥,H2WO4難溶于水且不穩(wěn)定3被氧化成W【解析】選A、D。將黑鎢鐵礦粉碎增大接觸面積,可加快反應(yīng)速率,故A錯誤;鎢酸鹽(FeWO4、MnWO4)中鐵元素、錳元素化合價為+2價,根據(jù)流程圖可知,黑鎢鐵礦在空氣中共熔生成WO42-、MnO2、Fe2O3等,鐵元素、錳元素化合價分別為+3、+4價,共熔過程中空氣的作用是氧化Fe2+和Mn2+,故B正確;鎢酸鈉和濃硫酸反應(yīng)Na2WO4+H2SO4(濃)H2WO4+Na2SO4,H2WO4難溶于水且不穩(wěn)定,操作Ⅱ是過濾、洗滌、干燥,故C正確;氫氣與WO2.(20分)某?；瘜W(xué)興趣小組同學(xué)為了克服傳統(tǒng)鋁熱反應(yīng)紙漏斗易燃燒,火星四射等缺點(diǎn),將實(shí)驗(yàn)改成以下裝置,取磁性氧化鐵在如圖A裝置中進(jìn)行鋁熱反應(yīng),冷卻后得到“鐵塊”混合物。(1)實(shí)驗(yàn)中可以用蔗糖和濃硫酸代替鎂條作引火劑,其原因是______________。

(2)該鋁熱反應(yīng)的化學(xué)方程式為_____________________________________。

(3)取反應(yīng)后的“鐵塊”研碎取樣稱量,加入如圖B裝置,滴入足量NaOH溶液充分反應(yīng),測量生成氣體體積以測量樣品中殘留鋁的百分含量。試回答下列問題:①量氣管在讀數(shù)時必須進(jìn)行的步驟是_________________________________。

②取1g樣品進(jìn)行上述實(shí)驗(yàn),共收集到44.8mL氣體(換算成標(biāo)準(zhǔn)狀況下),則鋁的百分含量為__________。

③裝置中分液漏斗上端和試管用橡膠管連通,除了可以平衡壓強(qiáng)讓液體順利滴入試管之外,還可以起到降低實(shí)驗(yàn)誤差的作用。如果裝置沒有橡膠管,測出鋁的百分含量將會________(填“偏大”或“偏小”)。

【解析】(1)因?yàn)榘褲饬蛩峒尤胝崽侵邪l(fā)生脫水并放出大量的熱,可作引火劑。(2)Al還原Fe3O4生成Fe和Al2O3,配平可得化學(xué)方程式:8Al+3Fe3O44Al2O3+9Fe。(3)①因?yàn)闅怏w的體積受溫度和壓強(qiáng)影響,所以量氣管在讀數(shù)時必須進(jìn)行的步驟是冷卻至常溫和調(diào)節(jié)量氣管使左右液面相平。②根據(jù)Al與NaOH溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式:2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2↑,m(Al)=n(Al)×27g·mol-1=23n(H2)×27g·mol-1=23×0.0448L÷22.4L·mol-1×27g·mol答案:(1)蔗糖在濃硫酸中脫水并放出大量的熱(2)8Al+3Fe3O44Al2O3+9Fe(3)①冷卻至常溫和調(diào)節(jié)量氣管使左右液面相平②3.6%③偏大【補(bǔ)償訓(xùn)練】鋁是一種應(yīng)用廣泛的金屬,工業(yè)上用Al2O3和冰晶石(Na3AlF6)混合熔融電解制得。①鋁土礦的主要成分是Al2O3和SiO2等。從鋁土礦中提煉Al2O3的流程如下:②以螢石(CaF