2024-2025學年高中化學第四章化學與自然資源的開發(fā)利用第一節(jié)開發(fā)利用金屬礦物和海水資源第1課時金屬礦物的開發(fā)利用練習含解析新人教版必修2

PAGE9-第1課時金屬礦物的開發(fā)利用基礎(chǔ)鞏固1.下列關(guān)于金屬冶煉的敘述正確的是()A.工業(yè)上可利用鋁熱反應(yīng)大量冶煉金屬鐵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D.電解飽和氯化鎂溶液可得金屬鎂解析用鋁熱反應(yīng)大量冶煉金屬鐵經(jīng)濟效益差,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;依據(jù)反應(yīng)4CO+Fe3O43Fe+4CO2可知,CO還原磁鐵礦得到9mol鐵時轉(zhuǎn)移24mol電子,C正確;電解飽和氯化鎂溶液生成氫氧化鎂沉淀、氫氣和氯氣,金屬鎂的冶煉方法為電解熔融的氯化鎂,D錯誤。答案C2.下列說法錯誤的是()A.對廢舊金屬的最好處理方法是回收、再利用B.提煉金屬要經(jīng)過礦石的富集、冶煉、精煉三步C.活潑金屬的冶煉都是通過電解其鹽溶液D.熱還原法中還原劑有焦炭、一氧化碳、氫氣和活潑金屬等解析活潑金屬的冶煉是電解其熔融鹽(如MgCl2、NaCl等)或熔融氧化物(如Al2O3等)制得的,電解其鹽溶液得不到金屬單質(zhì),C錯誤。答案C3.下列冶煉方法中,不能將化合物中的金屬元素還原為金屬單質(zhì)的是()A.加熱Al2O3 B.加熱HgOC.電解熔融NaCl D.鋁粉和Fe2O3共熱解析A項中Al2O3熔點高,難以分解;汞用加熱HgO的方法制取;金屬鈉是活潑金屬,用電解法制取;D項中鋁粉和Fe2O3組成鋁熱劑,可將Fe2O3中的鐵還原成單質(zhì)。答案A4.工業(yè)制備鋁一般是通過鋁土礦制得純凈的Al2O3,然后通過電解得到鋁,而不是電解氯化鋁,其主要緣由是()A.AlCl3是共價化合物,其熔融態(tài)不導(dǎo)電B.電解AlCl3生成的Cl2會污染大氣C.用氫氣還原氧化鋁即可得到鋁D.AlCl3熔點高解析AlCl3是共價化合物,熔點較低,但其熔化狀態(tài)下不能電離出陰、陽離子,熔融態(tài)AlCl3不導(dǎo)電,A正確,B、D錯誤;鋁是活潑金屬,工業(yè)上利用電解法制取鋁,C錯誤。答案A5.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。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,再電解熔融的MgCl2:MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑,符合④。答案B6.已知酸性條件下有如下反應(yīng):2Cu+Cu2++Cu↓。由于反應(yīng)溫度不同,用氫氣還原氧化銅時,可能產(chǎn)生Cu或Cu2O,兩者都是紅色固體。一同學對某次用氫氣還原氧化銅試驗所得的紅色固體產(chǎn)物作了驗證,試驗操作和試驗現(xiàn)象記錄如下:加入試劑稀硫酸濃硫酸、加熱稀硝酸濃硝酸試驗現(xiàn)象有紅色固體剩余,溶液變?yōu)樗{色產(chǎn)生無色氣體產(chǎn)生無色氣體,溶液變?yōu)樗{色產(chǎn)生紅棕色氣體,溶液變?yōu)榫G色由此推出本次氫氣還原氧化銅試驗的產(chǎn)物()A.是CuB.是Cu2OC.肯定有Cu,肯定有Cu2OD.肯定有Cu2O,可能有Cu解析濃硫酸(加熱)、硝酸均能與Cu或Cu2O反應(yīng);而稀硫酸與Cu不反應(yīng),能與Cu2O反應(yīng)。答案D7.鈦(Ti)因為具有奇妙的性能越來越引起人們的關(guān)注。常溫下鈦不與非金屬、強酸反應(yīng),紅熱時,卻可與常見的非金屬單質(zhì)反應(yīng)。鈦是航空、軍工、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、炭粉混合,在高溫條件下通入Cl2制得TiCl4和一種可燃性氣體。該反應(yīng)的化學方程式為,該反應(yīng)中的還原劑是。

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①常溫時鈦不與非金屬、強酸反應(yīng);②紅熱時鈦可與常見非金屬單質(zhì)反應(yīng)?？深惐纫话悴换顫娊饘傺趸?選用碳作還原劑制得金屬,金屬再與Cl2反應(yīng)生成氯化物。兩反應(yīng)合并的化學方程式為TiO2+2C+2Cl2TiCl4+2CO。(1)Mg為活潑金屬,在氬氣作為愛護氣的環(huán)境中還原TiCl4:2Mg+TiCl42MgCl2+Ti。(2)還原出的Ti與Mg混合,分別時用強酸,因鈦不與強酸反應(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TiO2+2C+2Cl2TiCl4+2COC(1)2Mg+TiCl42MgCl2+Ti(2)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8.如圖為鋁熱反應(yīng)的試驗裝置,請回答下列問題:(1)該試驗裝置中還缺。引發(fā)鋁熱反應(yīng)的操作為。

(2)若將氧化鐵換成氧化鎂,該反應(yīng)發(fā)生(填“能”或“不能”),理由是。

(3)鋁熱反應(yīng)的用途有哪些?。

解析(1)利用鎂條燃燒放熱從而引發(fā)鋁熱反應(yīng),同時促使KClO3分解產(chǎn)生O2,使鎂條快速燃燒。(2)Mg比Al活潑,Al不能從MgO中置換出Mg。答案(1)鎂條和氯酸鉀在混合物中間插一根長度約10厘米的鎂條,上端彎曲,將氯酸鉀放在鎂條的四周,用燃著的小木條(或另一根點燃的鎂條)點燃鎂條(2)不能鎂比鋁活潑,鋁不能置換鎂(3)用于焊接鋼軌;冶煉某些熔點高的金屬實力提升1.下列說法中不正確的是()A.有些活潑金屬如鋁可作熱還原法的還原劑B.工業(yè)上用電解熔融MgO的方法來冶煉金屬鎂C.可用Fe與CuSO4溶液反應(yīng)冶煉銅D.回收舊金屬可以重新制成金屬或它們的化合物解析鋁可以作還原劑冶煉一些高熔點的金屬,如Fe2O3+2Al2Fe+Al2O3,A項正確;MgO熔點很高,工業(yè)上用電解熔融MgCl2的方法制取金屬鎂,B項不正確;濕法煉銅是用Fe與CuSO4溶液反應(yīng)冶煉銅,C項正確;D項正確。答案B2.下列化工生產(chǎn)原理錯誤的是()①可以電解熔融的氯化鈉來制取金屬鈉②可以將鈉加入氯化鎂飽和溶液中制取鎂③用電解法冶煉鋁時,原料是氯化鋁④煉鐵時高爐中所發(fā)生的反應(yīng)都是放熱反應(yīng),故無需加熱A.②③ B.①③ C.①②③ D.②③④解析鈉特殊活潑,加入氯化鎂溶液時鈉先與水反應(yīng)生成NaOH和H2,然后Mg2+和OH-反應(yīng)生成Mg(OH)2沉淀,②錯;冶煉鋁運用的是Al2O3,③錯;高爐煉鐵中C和CO2在高溫下反應(yīng)生成CO是吸熱反應(yīng),煉鐵須要高溫,④錯。答案D3.把鋁粉和Fe3O4粉末配成鋁熱劑并分成兩等份,第一份在高溫下恰好完全反應(yīng),然后將生成物與足量鹽酸充分反應(yīng);其次份干脆加入足量的氫氧化鈉溶液使之充分反應(yīng),前后兩種狀況下生成的氣體在相同狀況下的體積比是()A.3∶4 B.4∶3 C.3∶8 D.8∶3解析8Al+3Fe3O49Fe+4Al2O3,依據(jù)第一份在高溫下恰好完全反應(yīng),產(chǎn)生的Fe與原來的Al的物質(zhì)的量之比為9∶8,依據(jù)化學反應(yīng)Fe+2HClFeCl2+H2↑、2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2↑,可知二者產(chǎn)生氣體的體積之比為3∶4。答案A4.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/℃63.697.8770801沸點/℃77488315001413依據(jù)上表的熔點和沸點,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℃解析要通過題給反應(yīng)制取K,主要是利用K的沸點比Na的低,可限制溫度使K汽化,其余三種物質(zhì)均為液體,生成的K蒸汽不斷逸出,使反應(yīng)向生成K的方向進行而制得K。因此合適溫度在801~883℃之間。答案C5.銅的冶煉大致可分為以下幾個步驟:(1)富集,將硫化物礦進行浮選;(2)焙燒,主要反應(yīng)為2CuFeS2+4O2Cu2S+3SO2+2FeO(爐渣);(3)制粗銅,在1200℃的條件下發(fā)生的主要反應(yīng)為2Cu2S+3O22Cu2O+2SO2,2Cu2O+Cu2S6Cu+SO2↑;(4)電解精煉。下列說法不正確的是()A.上述焙燒過程中的尾氣不行干脆排放B.由6molCuFeS2生成6molCu時,在整個過程中共消耗15molO2C.在反應(yīng)2Cu2O+Cu2S6Cu+SO2↑中,作氧化劑的是Cu2OD.電解精煉屬于化學改變解析焙燒過程中產(chǎn)生的尾氣中含有有毒的SO2氣體,對環(huán)境有污染,不能干脆排放,A項正確。2CuFeS2+4O2Cu2S+3SO2+2FeO①2Cu2S+3O22Cu2O+2SO2②2Cu2O+Cu2S6Cu+SO2↑③②+③3得:Cu2S+O22Cu+SO①+④得:2CuFeS2+5O22Cu+4SO2+2FeO⑤所得⑤式表明,2molCuFeS2完全轉(zhuǎn)化為2molCu消耗5molO2,據(jù)此可知,由6molCuFeS2生成6molCu時共消耗15molO2,B項正確。在反應(yīng)2Cu2O+Cu2S6Cu+SO2↑中,作氧化劑的是Cu2O和Cu2S兩種物質(zhì),C項不正確。答案C6.諾貝爾化學獎獲得者施羅克等人發(fā)覺金屬鉬的卡賓化合物可以作為特別有效的烯烴復(fù)分解催化劑。工業(yè)上冶煉鉬的化學反應(yīng)過程如下:①2MoS2+7O22MoO3+4SO2②MoO3+2NH3·H2O(NH4)2MoO4+H2O③(NH4)2MoO4+2HClH2MoO4↓+2NH4Cl④H2MoO4MoO3+H2O⑤用還原劑將MoO3還原成金屬鉬。則下列說法正確的是()A.MoS2煅燒產(chǎn)生的尾氣可干脆排放B.MoO3是金屬氧化物,也是堿性氧化物C.H2MoO4是一種強酸D.利用H2、CO和Al分別還原等量的MoO3,所消耗還原劑的物質(zhì)的量之比為3∶3∶2解析A項明顯錯誤,生成物SO2對環(huán)境污染嚴峻;B項,依據(jù)②中生成物(NH4)2MoO4可知,該化合物屬于鹽,對應(yīng)的酸是H2MoO4,故MoO3不屬于堿性氧化物,B項錯;C項,依據(jù)反應(yīng)③H2MoO4是一種不溶性酸,溶液中c(H+)不行能很大,故H2MoO4不行能是強酸;D項,1molH2、1molCO和1molAl作還原劑時,失去的電子的物質(zhì)的量分別為2mol、2mol和3mol,還原等量的MoO3轉(zhuǎn)移電子相同,此時消耗n(H2)∶n(CO)∶n(Al)=3∶3∶2。答案D7.工業(yè)上用鋁土礦(含氧化鋁、氧化鐵)制取鋁的過程如下:請回答下列問題:(1)沉淀C的化學式為,該物質(zhì)除了用于金屬冶煉以外,還可用作。

(2)電解熔融的氧化鋁時,標準狀況下若得到22.4LO2,則同時生成g鋁。

(3)操作Ⅰ、操作Ⅱ和操作Ⅲ都是(填操作名稱),試驗室要洗滌Al(OH)3沉淀應(yīng)當在裝置中進行,洗滌方法是。

(4)生產(chǎn)過程中,除NaOH、H2O可以循環(huán)利用外,還可以循環(huán)利用的物質(zhì)有(填化學式),用此法制取鋁的副產(chǎn)品是(填化學式)。

(5)寫出Na2CO3溶液與CaO反應(yīng)的離子方程式:。

(6)若鋁土礦中還含有二氧化硅,此生產(chǎn)過程中得到的氧化鋁中將混有雜質(zhì)(填化學式)。

解析(1)因Al2O3+2NaOH2NaAlO2+H2O,而Fe2O3不與NaOH溶液反應(yīng),因此過濾得到的沉淀C為Fe2O3,Fe2O3可用作顏料。(2)2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑,n(O2)=22.4L22.4(3)操作Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的目的均是分別不溶于液體的固體,即過濾;洗滌方法是向漏斗中加蒸餾水至浸沒沉淀,使水自然流下,重復(fù)操作2~3次。答案(1)Fe2O3顏料(2)36(3)過濾過濾向漏斗中加蒸餾水至浸沒沉淀,使水自然流下,重復(fù)操作2~3次(4)CaO和CO2Fe2O3和O2(5)CO32-+CaO+H2OCaCO3(6)SiO28.黃銅礦(CuFeS2)是制取銅及其化合物的主要原料之一,還可制備硫和鐵的化合物。(1)冶煉銅的反應(yīng)為8CuFeS2+21O28Cu+4FeO+2Fe2O3+16SO2。若CuFeS2中Fe的化合價為+2,反應(yīng)中被還原的元素是(填元素符號)。

(2)上述冶煉過程產(chǎn)生大量SO2。下列處理方案中合理的是(填序號)。

A.高空排放B.用于制備硫酸C.用純堿溶液汲取制Na2SO3D.用濃硫酸汲取(3)利用黃銅礦冶煉銅產(chǎn)生的爐渣(含F(xiàn)e2O3、FeO、SiO2、Al2O