化学必修2第一节 开发利用金属矿物和海水资源第1课时课后练习题

第四章　化学与自然资源的开发利用

第一节　开发利用金属矿物和海水资源

第1课时　金属矿物的开发利用

基础过关练

题组一　金属的存在与冶炼原理

1.下列关于金属在自然界中存在形态的说法不正确的是(　　)

A.地壳中含量最高的金属元素是铁,其次是铝

B.铝在自然界中主要存在于铝土矿(主要成分是氧化铝)中

C.铁主要存在于铁矿石(磁铁矿、赤铁矿、菱铁矿等)中

D.金、铂等不活泼的金属以游离态形式存在

2.(2020贵州遵义高三摸底)下列物质的制取原理错误的是(　　)

A.金属钠的制取:2NaCl(熔融) 2Na+Cl2↑

B.金属镁的制取:MgO+CO Mg+CO2

C.金属铬的制取:Cr2O3+2Al 2Cr+Al2O3

D.金属汞的制取:2HgO 2Hg+O2↑

3.二战期间丹麦科学家玻尔被迫离开德军占领的祖国。为了表明一定要返回祖国的决心,他把心爱的金质诺贝尔奖章放在盛有王水(浓盐酸和浓硝酸体积比为3∶1的混合物)的玻璃容器中:Au+HNO3+3HCl AuCl3+NO↑+2H2O。战后玻尔返回祖国,从溶液中提取出金,又重新铸造成奖章。下列方法中,不能从溶有金的王水中提取出金的是(　　)

A.萃取          B.蒸发、灼烧

C.用Fe置换 D.电解

题组二　金属的冶炼方法

4.(2020重庆一中高一期末)下列有关金属冶炼的说法错误的是(　　)

A.一定会发生氧化还原反应

B.工业上通过加热分解Ag2O冶炼Ag

C.工业上通过热还原铁的氧化物冶炼Fe

D.工业上通过电解熔融MgO冶炼Mg

5.金属锂是密度最小的金属。已知锂的金属活动性介于钠和镁之间,则下列能冶炼出金属锂的方法是(　　 )

A.电解法           B.热还原法

C.热分解法           D.铝热法

6.(2019黑龙江哈师大附中高二期中)下列金属中,通常采用电解法冶炼的是(　　)

A.Na        B.Cu      C.Fe  D.Ag

7.(2020江苏南通一中高二月考)下列获得金属单质的过程中不涉及化学变化的是(　　)

A.铝热反应            B.高炉炼铁

C.沙里淘金            D.湿法炼铜

8.(2019河北辛集中学高一下期中)下表中金属的冶炼原理与方法不完全正确的是(　　)

9.我国古代“药金”的冶炼方法是将炉甘石(ZnCO3)和赤铜矿(Cu2O)与木炭按一定的比例混合后加热至800 ℃,这种方法可炼出有金子般光泽的“药金”。下列叙述正确的是(　　)

A.“药金”实质上是铜锌合金

B.冶炼炉中炉甘石直接被木炭还原为锌

C.用王水可区别黄金和“药金”

D.用灼烧法不能区别黄金和“药金”

10.下列说法不正确的是(　　)

A.自然界中不存在游离态的金属

B.金属活动性不同,冶炼方法也有所不同

C.地球上金属矿物资源有限,因此应提高金属矿物的利用率

D.废旧金属的回收利用有利于环境保护

题组三　铝热反应及其应用

11.关于铝热反应,下列说法不正确的是(　　)

A.铝热反应是吸热反应

B.铝热剂是混合物

C.铝热反应为氧化还原反应

D.铝热反应需在高温条件下进行

12.能用铝作原料来冶炼难熔的金属是因为(　　)

A.铝的密度小,熔点较低

B.铝在空气中燃烧放出大量的热

C.铝在金属活动性顺序中位置较靠前

D.铝具有还原性,发生铝热反应时放出大量热

能力提升练　　　　　　 　　　　　　 　　　　　　

1.(2020云南大理高三线上考试,疑难1,★★☆)NaCl是一种化工原料,可以制备一系列物质(如下图所示)。下列说法正确的是(　　)

A.由氯化钠制备纯碱的过程中,利用了物质溶解度的差异

B.用Cl2制备漂白粉时,是将Cl2通入澄清石灰水中

C.常温下干燥的Cl2能用钢瓶贮存,所以Cl2不与铁反应

D.图示转化反应都是氧化还原反应

2.(2019黑龙江哈尔滨三中高二月考,疑难1,★★☆)0.4 g铁的氧化物,用足量的CO在高温下将其还原,把生成的CO2全部通入足量澄清石灰水中,得到0.75 g沉淀。这种铁的氧化物的化学式是(　　)

A.FeO B.Fe2O3

C.Fe3O4 D.FeO和Fe2O3

3.(2020河北邢台高三月考,疑难1,★★☆)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

4.(疑难1,★★☆)铅的冶炼大致过程如下:

①富集:将方铅矿(PbS)进行浮选;

②焙烧:2PbS+3O2 2PbO+2SO2;

③制粗铅:PbO+C Pb+CO↑;PbO+CO Pb+CO2。下列说法正确的是(　　)

A.浮选法富集方铅矿的过程属于化学变化

B.方铅矿焙烧反应中,PbS是还原剂,还原产物只有PbO

C.整个冶炼过程中,制取1 mol Pb共转移2 mol电子

D.将1 mol PbS冶炼成Pb理论上至少需要6 g碳

5.(疑难1,★★☆)钛是一种用途广泛的活泼金属。工业上用二氧化钛冶炼金属钛,主要反应有:①TiO2+2C+2Cl2 TiCl4+2CO,②TiCl4+2Mg 2MgCl2+Ti。

下列关于这两个反应叙述正确的是(　　)

A.均属于置换反应

B.反应①中碳作氧化剂

C.钛元素在反应中均被还原

D.反应②说明金属性镁大于钛

6.(疑难2,★★☆)用铝热法还原下列氧化物,分别制得金属各1 mol时,理论上消耗铝最少的是(　　)

A.WO3 B.MnO2 C.FeO D.Cr2O3

7.(2020湖北荆州中学高一月考,疑难1,★★☆)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)。 

(4)工业上制取AlCl3常用Al2O3与碳、Cl2在高温条件下反应,已知每消耗0.5 mol碳单质,转移1 mol电子,则该反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　。 

8.(2019上海华东师大二附中高二期末,疑难2,★★☆)粉末状试样A是由MgO和Fe2O3组成的混合物。进行如下实验:

①取适量A进行铝热反应,产物中有单质B生成;

②另取20 g A全部溶于0.15 L 6.0 mol/L盐酸中,固体全部溶解,得溶液C;

③将①中得到的单质B和溶液C反应,放出1.12 L(标准状况)气体。同时生成溶液D,还残留有固体物质B;

④用KSCN溶液检查时,溶液D不变色。

请回答下列问题:

(1)①中引发铝热反应的实验操作是　　　　　　　　　　　　,产物中的单质B是　　　　　。 

(2)②中所发生反应的化学方程式是　　　　　　　　　　　、　　　　　　　　　　　。 

(3)③中所发生反应的离子方程式是　　　　　　　　　　　、　　　　　　　　　　　。 

(4)若溶液D的体积仍视为0.15 L,则该溶液中c(Mg2+)为　　　　　　,c(Fe2+)为

　　　　　　。 

答案全解全析

基础过关练

1.A　地壳中含量最高的金属元素是铝,其次是铁。

2.B　钠为活泼金属,用电解熔融氯化钠的方法来制取,A项正确;镁性质活泼,用电解熔融氯化镁的方法来制取,B项错误;金属铬熔点较高,活泼性比铝弱,可用铝热反应制取,C项正确;汞性质不活泼,可用热分解氧化物的方法制取,D项正确。

3.A　金是不活泼金属,用铁置换或电解的方法均可得到金;将溶解金的溶液蒸发可得到AuCl3,灼烧AuCl3发生反应2AuCl32Au+3Cl2↑,也能获得金;而用萃取的方法不能从溶有金的王水中提取出金。

4.D　金属冶炼是从金属化合物中获取金属单质的过程,金属元素的化合价降低,一定发生氧化还原反应,A项正确;Ag的活动性弱,可通过加热分解Ag2O的方法制备Ag,B项正确;工业上常用热还原铁的氧化物的方法冶炼Fe,C项正确;工业上常用电解熔融MgCl2的方法冶炼单质Mg,MgO的熔点较高,电解MgO耗能较多,D项错误。

5.A　金属的冶炼方法与金属活动性顺序的关系:

金属锂的活动性介于钠与镁之间,应采用电解法冶炼金属锂。

6.A　Na为活泼金属,用电解熔融NaCl的方法冶炼,A项正确;通常用热还原法冶炼Cu、Fe,B、C项错误;Ag用热分解法冶炼,D项错误。

7.C　铝与某些金属氧化物发生的置换反应称为铝热反应,涉及化学变化,A项不符合题意;高炉炼铁的主要原理为3CO+Fe2O3 2Fe+3CO2,涉及化学变化,B项不符合题意;沙里淘金过程中没有新物质生成,是物理变化,C项符合题意;湿法炼铜的原理为Fe+CuSO4 FeSO4+Cu,涉及化学变化,D项不符合题意。

8.D　Hg为不活泼金属,可以用热分解法制取,A正确;Al为活泼金属,通常用电解熔融的氧化铝的方法冶炼,B正确;Fe用热还原法冶炼,C正确;Cu应该用热还原法冶炼,D错误。

9.A　冶炼“药金”的相关反应方程式为ZnCO3 ZnO+CO2↑、2ZnO+C 2Zn+ CO2↑、2Cu2O+C 4Cu+CO2↑,故A项正确,B项错误;王水可以溶解黄金和“药金”,故C项错误;用灼烧法可以区别黄金和“药金”,因为高温下黄金与氧气不反应,而“药金”可以与氧气反应,故灼烧后的“药金”颜色有变化,D项错误。

10.A　自然界中存在游离态的金属,如金、铂等。

11.A　铝热反应是放热反应,A错误。

12.D　利用铝来冶炼难熔的金属是利用铝热反应来进行的。在铝热反应中,铝表现出还原性,可置换出其他金属;另外铝热反应还有一个特点就是反应能放出大量的热,可使置换出的金属熔化,达到冶炼的目的。

能力提升练

1.A　氯化钠制备纯碱的过程中,发生反应NaCl+CO2+NH3+H2O NaHCO3↓+NH4Cl,因NaHCO3溶解度小,在饱和溶液中先析出,即利用了物质溶解度的差异,A项正确;用Cl2制备漂白粉,是将Cl2通入石灰乳中,B项错误;Fe能在Cl2中燃烧,常温下干燥的Cl2与Fe不反应,C项错误;图中制备纯碱涉及的反应均不属于氧化还原反应,D项错误。

2.B　假设0.4 g该氧化物中含x g氧原子。

O~CO2~CaCO3

16    100

x g    0.75 g

解得x=0.12,N(Fe)∶N(O)= ∶ =2∶3。

3.C　Sn为较活泼金属,用热还原法冶炼,即用焦炭热还原SnO2可得到Sn,A项正确;Fe为较活泼金属,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。

4.D　浮选法富集方铅矿的过程中没有新物质生成,属于物理变化,故A错误;方铅矿焙烧反应2PbS+3O2 2PbO+2SO2中,PbS中硫元素化合价升高,是还原剂,氧元素化合价降低,还原产物有PbO和SO2,故B错误;整个冶炼过程中,1 mol PbS转化为PbO转移6 mol电子,1 mol PbO转化为Pb转移2 mol电子,所以制取1 mol Pb共转移8 mol电子,故C错误;将1 mol PbS冶炼成Pb的过程中,根据方程式得出:2PbS~ 2PbO~C~2Pb,1 mol PbS冶炼成Pb理论上至少需要0.5 mol的碳,即需要6 g碳,故D正确。

5.D　反应①中没有单质生成,不是置换反应,A错误;反应①中碳元素的化合价升高,作还原剂,B错误;反应①中Ti元素化合价没有发生变化,C错误;反应TiCl4+2Mg2MgCl2+Ti说明镁的活动性强于钛,所以金属性镁大于钛,D正确。

6.C　A项,WO3~W,生成1 mol W,转移6 mol电子,消耗2 mol Al;B项,MnO2~Mn,生成1 mol Mn,转移4 mol电子,消耗 mol Al;C项,FeO~Fe,生成1 mol Fe,转移2 mol电子,消耗 mol Al;D项,Cr2O3~Cr,生成1 mol Cr,转移3 mol电子,消耗1 mol Al。故选C。

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- 2Al+H2O、SiO2+2OH- Si+ 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　

(4)Al2O3+3Cl2+3C 2AlCl3+3CO

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,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- 2Al +H2O、SiO2+2OH- Si+ 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Al和Si,向其中通入足量CO2,分别转化为Al(OH)3和H2SiO3沉淀。(4)Cl2有强氧化性,碳具有还原性,根据每消耗0.5 mol碳单质,转移1 mol电子可知氧化产物是CO,故反应的化学方程式为Al2O3+3Cl2+3C 2AlCl3+3CO。

8.答案　(1)加入氯酸钾,插上镁条,并点燃镁条　Fe　(2)MgO+2HCl MgCl2+H2O　Fe2O3+6HCl 2FeCl3+3H2O　(3)Fe+2H+ Fe2++H2↑　Fe+2Fe3+ 3Fe2+　(4)0.67 mol/L　2.33 mol/L

解析　(1)①中引发铝热反应的操作为加入少量KClO3,插上镁条并将其点燃;由金属活动性可知A中只有Fe2O3能发生铝热反应,即产物中的单质B是Fe。(2)MgO和Fe2O3均能溶于盐酸,其化学方程式分别为MgO+2HCl MgCl2+H2O、Fe2O3+6HCl 2FeCl3+3H2O。(3)③中有气体产生,即生成H2,溶液中一定发生Fe+2H+ Fe2++H2↑,Fe在发生该反应前一定和溶液中Fe3+反应,即Fe+2Fe3+ 3Fe2+。(4)根据③和④可知反应后Fe过量,溶液D中含有Mg2+和Fe2+。设20 g混合物中MgO和Fe2O3的物质的量分别为x mol和y mol,则40x+160y=20,溶液C为MgCl2、FeCl3、HCl的混合溶液,加入Fe后生成n(H2)==0.05 mol,根据氯原子守恒,2x+3×2y+0.05×2=0.15×6,解得x=0.1,y=0.1;n(Mg2+)=n(MgO)=0.1 mol,则c(Mg2+)=≈0.67 mol/L;溶液D中根据氯原子守恒存在2c(Mg2+)+2c(Fe2+)=c(Cl-),即2×0.67 mol/L+2c(Fe2+)=6.0 mol/L,解得c(Fe2+)=2.33 mol/L。