高中化学人教版 (2019)必修 第二册第八章 化学与可持续发展第一节 自然资源的开发利用第1课时同步练习题

这是一份高中化学人教版 (2019)必修 第二册第八章 化学与可持续发展第一节 自然资源的开发利用第1课时同步练习题，共10页。试卷主要包含了下列关于金属冶炼的说法正确的是等内容，欢迎下载使用。
第1课时 金属矿物的开发利用
基础过关练
题组一 金属冶炼的原理与方法
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。如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.金属的活动性强弱
2.(2021河北石家庄高一期末)地球上金属矿物资源有限,选用合理的方法冶炼金属尤为重要。下列金属需用电解法冶炼的是(深度解析)
A.铜 B.银 C.镁 D.铁
3.(2021江西赣州高一期末)工业上冶炼金属铜通常采用的方法是( )
A.热分解法 B.热还原法
C.结晶法 D.电解法
4.(2021陕西宝鸡高一期末)下列反应原理中,不符合工业冶炼金属实际情况的是( 易错 )
A.2HgO 2Hg+O2↑
B.Cu2S+O2 2Cu+SO2
C.2AlCl3 2Al+3Cl2↑
D.4CO+Fe3O4 3Fe+4CO2
5.(2021辽宁抚顺高一期末)下列关于金属冶炼的说法正确的是(设NA为阿伏加德罗常数的值)( )
A.利用反应8Al+3Fe3O4 4Al2O3+9Fe炼铁,1 ml氧化剂参加反应转移8NA个电子
B.金属的冶炼都是把金属单质从其矿物中通过化学变化分离出来
C.工业上可用电解熔融态的MgCl2、AlCl3来制备Mg、Al
D.古代火烧孔雀石炼铜的方法属于热分解法
6.(2021山西吕梁高一期末)下列有关金属的工业制法中,正确的是( )
A.制钠:用海水为原料制得精盐,再电解纯净的NaCl溶液
B.制镁:用海水为原料,经一系列过程制得氧化镁固体,再用H2还原得镁
C.制铁:以铁矿石、焦炭为原料,用焦炭经一系列反应产生的CO还原得铁
D.制铝:从铝土矿中获得氧化铝再得到氯化铝固体,电解熔融氯化铝得到铝
题组二 铝热反应
7.(2021湖北十堰高一期末)大部分金属的冶炼都是通过高温下发生的氧化还原反应来进行的,常用的还原剂有焦炭、一氧化碳、氢气等,一些活泼金属也可以作还原剂,下列金属不能通过铝热反应原理制取的是( )
A.钠 B.铁 C.铜 D.锌
8.(2021山东青岛高一期中)野外焊接钢轨常用如图所示反应的原理,镁条引燃混合物后,反应非常剧烈,火星四射,有熔融铁珠落入沙子中。下列叙述错误的是( )
A.该反应属于置换反应
B.有熔融铁珠生成说明该反应为放热反应
C.该反应中化学能全部转化为热能
D.该反应中断键吸收的能量小于成键释放的能量
9.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 (填“能”或“不能”)发生,理由是 。
(3)写出铝热反应的两个用途: 。
能力提升练
题组一 中国古代金属的冶炼
1.()《五金·铁》中记载:“若造熟铁,则生铁流出时,相连数尺内,低下数寸,筑一方塘,短墙抵之。其铁流入塘内,数人执柳木排立墙上……众人柳棍疾搅,即时炒成熟铁。”以下说法不正确的是( )
A.金属冶炼方法由金属活动性决定
B.生铁比熟铁质地更硬,延展性稍差
C.炒铁是为了提高铁水中的碳含量
D.该法与近代往生铁水中吹空气炼钢异曲同工
2.(2020河北邢台高三月考,)古代炼丹的五金通常是指金、银、铜、铁、锡。下列说法错误的是( )
A.用焦炭热还原SnO2可得到Sn
B.用H2还原Fe2O3可得到Fe
C.Cu2S与过量O2共热,产物中只含Cu
D.Ag2O直接热分解可得到Ag
3.()据《天工开物》记载,我国古代以炉甘石(主要成分是ZnCO3)来升炼倭铅(即锌),其原理如图2所示。已知锌的熔点为420 ℃、沸点为906 ℃,则下列说法不正确的是(深度解析)
A.升炼倭铅过程包含氧化还原反应
B.“锌火”是锌蒸气和一氧化碳在空气中燃烧形成的
C.“泥封”的目的是防止得到的锌被氧化
D.冶炼时锌变为蒸气在兜室冷凝为固体
题组二 金属冶炼的应用
4.()合理、高效地开发、利用金属矿物,将其中的金属从其化合物中还原出来,用于生成各种金属材料,这一过程在工业上称为金属的冶炼。下列有关金属的冶炼的说法不正确的是( )
A.电解熔融NaCl制取金属钠的反应中,钠元素被还原,氯元素被氧化
B.古法炼铜“曾青得铁则化为铜”的反应中,利用的是置换反应的原理
C.用铝热法炼铁的反应中,1 ml Fe3O4被Al还原成Fe,转移9 ml e-
D.对于一些不活泼的金属,可以用直接加热分解其氧化物的方法冶炼
5.(2021山西临汾高一期末,)工业上冶炼金属镁的方法有两种:电解法和皮江法。皮江法是硅在高温下还原氧化镁。皮江法冶炼金属镁的工艺流程如图所示,下列说法中不正确的是( )
A.气体a是CO2
B.还原炉中发生的主要反应有2MgO+Si 2Mg↑+SiO2和SiO2+CaO CaSiO3
C.还原炉中抽空气到接近真空的原因是防止还原得到的Mg在高温条件下再次被氧化
D.回转炉煅烧的产物为CaO和MgO,其中电解法就是电解熔融的氧化镁来制备金属镁
6.()钛(Ti)及其化合物大量应用于航空、造船、电子、化学、医疗器械、电讯器材等领域,工业上常以金红石(主要成分是TiO2)、焦炭、氯气、金属镁为原料生产金属钛,其流程如下图:
(1)过程Ⅰ中,可燃性气体X是 。
(2)过程Ⅱ中,发生反应的化学方程式是 ;稀有气体的作用是 。
7.(2020湖北荆州中学高一月考,)某课外化学兴趣小组欲从铝土矿中提取少量的Al2O3,查阅资料得知,铝土矿的主要成分是Al2O3,杂质是Fe2O3、SiO2等。从铝土矿中提取Al2O3的过程如下:
(1)固体B的主要用途为 (只写一种即可)。
(2)第①步,向铝土矿中加入足量烧碱溶液,充分反应。发生反应的离子方程式是 。
(3)第③步的实验操作名称是 ,请简述洗涤沉淀的操作过程: 。若往溶液A中通入足量CO2,产生的沉淀为 (填化学式)。
答案全解全析
基础过关练
1.D 由于人类掌握科学知识的局限性,越活泼的金属越难以冶炼,开发利用的年代越晚。
2.C 冶炼活泼金属采用电解法,如Na、Mg、Al等;较活泼的金属如Fe、Cu等用热还原法,不活泼的金属如Hg、Ag等用热分解法。
归纳提升
金属的冶炼方法取决于金属的活泼性,活泼金属K、Ca、Na、Mg、Al用电解法制得;较活泼的金属Zn、Fe、Sn、Pb、Cu等用热还原法制得,常用还原剂有C、CO、H2等;不活泼金属Hg、Ag用加热分解氧化物的方法制得,Pt、Au用物理分离的方法制得。
3.B 工业上冶炼金属一般是活泼的金属用电解法冶炼,很不活泼的金属用热分解法冶炼,较活泼的金属用热还原法冶炼,工业上冶炼金属铜通常采用的是热还原法。
4.C 铝是活泼金属,应采用电解氧化铝的方法制取,氯化铝在熔融状态下不导电,C错误。
易错警示
工业上冶炼铝是电解Al2O3而不是AlCl3的原因是AlCl3是共价化合物,熔融状态下不导电;冶炼镁是电解MgCl2而不是MgO的原因是MgO的熔点比MgCl2的高,电解MgO会消耗更多能量,增加生产成本。
5.A 反应8Al+3Fe3O4 4Al2O3+9Fe中,氧化剂是Fe3O4,3 ml Fe3O4参与反应转移24 ml电子,故1 ml氧化剂参加反应转移8NA个电子,A正确;大多数金属的冶炼都是利用还原剂或者通电把金属从其化合物中还原出来,少数不活泼金属如Pt、Au等在自然界中存在单质,用物理方法即可得到,B错误;工业上可用电解熔融态的MgCl2和Al2O3来制备Mg、Al,C错误;古代火烧孔雀石炼铜的反应为Cu2(OH)2CO3 2CuO+H2O+CO2↑、2CuO+C 2Cu+CO2↑,属于热还原法,D错误。
6.C 工业上用电解熔融氯化钠的方法制得金属钠,A错误;工业上用电解熔融氯化镁的方法制得金属镁,B错误;工业上以铁矿石、焦炭为原料,用焦炭经一系列反应产生的一氧化碳还原铁矿石制得铁,C正确;氯化铝是共价化合物,熔融状态时不能导电,电解熔融氯化铝无法制得金属铝,工业上从铝土矿中获得氧化铝,用电解熔融氧化铝的方法制得金属铝,D错误。
7.A 钠的金属性比铝活泼,不能用铝热反应制备,只能用电解法制备,锌、铁、铜的金属性弱于铝,能用铝热反应制备。
8.C 有单质Al参加反应,生成物中有单质Fe,属于置换反应,A正确;有熔融铁珠生成能够说明该反应是放热反应,反应放出的热量使铁呈熔融状态,B正确;该反应中化学能除转化为热能外,也有一部分转化为光能等,C错误;该反应为放热反应,反应物断键吸收的能量小于生成物成键释放的能量,D正确。
9.答案 (1)镁条和氯酸钾 在混合物上加少量氯酸钾固体,中间插一根镁条,点燃镁条
(2)不能 镁比铝活泼,铝不能置换镁
(3)焊接钢轨;冶炼某些熔点高的金属
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)根据金属活动性顺序,可知Mg比Al活泼,Al不能从MgO中置换出Mg。
能力提升练
1.C 金属活动性不同的金属,其冶炼方法不同,即金属冶炼方法由金属活动性决定,故A正确;生铁比熟铁质地更硬,延展性稍差,故B正确;炒铁过程中降低了铁水中的碳含量,从而将生铁转化成熟铁,故C错误;题中所述冶炼方法和近代往生铁水中吹空气炼钢,都是利用空气中的氧气氧化C元素,其原理基本相同,故D正确。
2.C Sn用热还原法冶炼,即用焦炭热还原SnO2可得到Sn,A项正确;Fe用热还原法冶炼,即可用H2还原Fe2O3制备Fe,B项正确;生成的铜能与过量的O2反应生成CuO,C项错误;银的活泼性很弱,用Ag2O直接热分解可得到Ag,D项正确。
3.D 升炼倭铅涉及的反应有:ZnCO3CO2↑+ZnO、CO2+C2CO、ZnO+COZn(g)+CO2,有电子转移的反应是氧化还原反应,CO2+C2CO、ZnO+COZn(g)+CO2为氧化还原反应,A正确;“锌火”是未反应完的CO和锌蒸气从兜室逸出燃烧形成的,B正确;Zn易被空气中的氧气氧化,为防止Zn被氧化而用“泥封”的方法隔绝空气,C正确;反应区温度达到1 000~1 300 ℃时,Zn变为蒸气与杂质分离,冷凝区温度高于Zn的熔点,锌蒸气在兜室冷凝为液体,D错误。
知识拓展
锌的获取从其活泼性分析需要用还原剂还原的方法才能实现。若以金属在自然界所存在的常见的碳酸盐矿物为原料,要获得单质锌需要通过以下几个关键步骤:首先是分解碳酸盐矿物,得到氧化锌;然后以木材或煤为原料,通过干馏的方法获得焦炭,再让焦炭与CO2反应获得还原剂CO;最后让CO还原氧化锌,获得单质锌。在实际生产过程中,我们还可以结合锌的沸点相对较低这一性质,利用反应过程中的高温条件,将生成的单质锌以气态的形式“蒸馏”出来,再让锌蒸气冷凝,从而获得高纯度的单质锌。
4.C 电解熔融NaCl制取金属钠的反应中,钠元素的化合价降低,被还原,氯元素的化合价升高,被氧化,A正确;古法炼铜“曾青得铁则化为铜”,是铁和硫酸铜发生置换反应,B正确;用铝热法炼铁的反应中,1 ml Fe3O4被Al还原成Fe,转移8 ml e-,C错误;对于一些不活泼的金属如汞、银,可以用直接加热分解其氧化物的方法冶炼,D正确。
5.D 根据常见碳酸盐的性质可知白云石在高温条件下会分解为氧化钙、氧化镁和二氧化碳,气体a为二氧化碳,A正确;白云石煅烧后得到氧化钙、氧化镁,然后高温条件下用Si还原MgO得到Mg单质,同时二氧化硅和氧化钙反应得到硅酸钙,发生的反应为2MgO+Si 2Mg↑+SiO2和SiO2+CaO CaSiO3,B正确;Mg活泼性较强,易被氧气氧化,所以抽空气到接近真空进行还原,C正确;氧化镁的熔点较高,电解法制备Mg单质,需要电解熔点较低的MgCl2,D错误。
6.答案 (1)CO
(2)TiCl4+2Mg 2MgCl2+Ti 防止高温下Mg、Ti与空气中的成分反应(或防止金属Mg、Ti被氧化)
解析 (1)在过程Ⅰ中,TiO2与C、Cl2在高温下反应产生TiCl4、CO,反应的化学方程式为TiO2+2C+2Cl2 TiCl4+2CO,所以反应产生的可燃性气体为CO。(2)在过程Ⅱ中,TiCl4与Mg在稀有气体存在条件下,加热,发生置换反应产生Ti、MgCl2,反应的化学方程式是TiCl4+2Mg 2MgCl2+Ti;稀有气体的作用是作保护气,防止高温下Mg、Ti与空气中的成分反应。
7.答案 (1)炼铁原料,用作涂料、油漆等(写出一种即可,其他合理答案也可)
(2)Al2O3+2OH- 2AlO2-+H2O、SiO2+2OH- SiO32-+ H2O
(3)过滤 向沉淀中加入蒸馏水,浸没沉淀、静置,待水流出,重复2~3次 Al(OH)3和H2SiO3
解析 Al2O3、SiO2均溶于烧碱溶液,所得固体B为Fe2O3;溶液A中含有NaAlO2和Na2SiO3等,加入盐酸所得固体C为硅酸,溶液D中含有Al3+、Na+等,加入氨水后,Al3+与氨水反应生成Al(OH)3,溶液E中含有NaCl和NH4Cl等。(1)氧化铁可作为炼铁的原料,氧化铁为红色,可用作涂料、油漆等。(2)Al2O3、SiO2与NaOH溶液反应的离子方程式分别为Al2O3+2OH- 2AlO2- +H2O、SiO2+2OH- SiO32-+ H2O。(3)结合图示可知第③步是从溶液中分离出Al(OH)3沉淀,即第③步为过滤;洗涤沉淀的操作过程为向沉淀中加入蒸馏水,浸没沉淀、静置,待水流出,重复2~3次。溶液A中含有AlO2-和SiO32-,向其中通入足量CO2,分别转化为Al(OH)3和H2SiO3沉淀。