高中化学人教版 (2019)必修 第二册第一节 自然资源的开发利用第1课时课后复习题

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　金属矿物的开发利用

合格考达标练

1.(2021北京西城区高一期末)下列金属中,通常用加热分解法冶炼的是(　　)

A.铁 B.银 C.铜 D.铝

答案B

解析加热分解Ag2O生成Ag和O2,可获得金属银。

2.下列说法错误的是(　　)

A.对废旧金属的最好处理方法是回收、再利用

B.提炼金属要经过矿石的富集、冶炼、精炼三步

C.活泼金属都是通过电解其盐溶液进行冶炼

D.热还原法中,还原剂有焦炭、一氧化碳、氢气和活泼金属等

答案C

解析活泼金属的冶炼是电解其熔融盐(如MgCl2、NaCl等)或熔融氧化物(如Al2O3等),电解其盐溶液得不到金属单质,C错误。

3.(2021北京东城区高一期末)工业上常用电解法冶炼的金属是(　　)

A.钠 B.铁 C.铜 D.金

答案A

解析工业上采用电解熔融NaCl的方法获得金属Na;采用热还原法获得金属铁和铜;采用物理富集的方法获得金。

4.(2021福建泉州高一期末)铝热反应可用于焊接钢轨;实验室常用下图装置模拟铝热反应。下列说法错误的是 (　　)

A.该反应的化学能全部转化为热能

B.镁带作为引燃剂,为反应提供高温条件

C.反应过程中未涉及复分解反应

D.铝热反应常用于冶炼高熔点的金属

答案A

解析铝热反应是放热反应,化学能转化为热能、光能等,A错误。该反应过程中不涉及复分解反应,C正确。

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(　　)

A.利用铝热反应8Al+3Fe3O44Al2O3+9Fe炼铁,1 mol氧化剂参加反应转移8NA个电子(设NA代表阿伏加德罗常数的值)

B.金属的冶炼都是把金属单质从其矿物中分离出来

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中的焦炭法

答案A

解析利用铝热反应8Al+3Fe3O44Al2O3+9Fe炼铁,反应中氧化剂是Fe3O4,故1 mol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,只有少数不活泼金属如Pt、Au等单质能直接从其矿物中分离出来,B错误;工业上可用电解熔融态的MgCl2和Al2O3来制备Mg、Al,反应的化学方程式分别为MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑、2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑,C错误;古代火烧孔雀石炼铜的反应为Cu2(OH)2CO32CuO+H2O+CO2↑、2CuO+C2Cu+CO2↑,故属于热还原法中的焦炭法,D错误。

6.(2021天津第一中学高一期末)一般常用电解法冶炼的金属是(　　)

A.钾、钠、铝等活泼金属

B.锌、铁等中等活泼性的金属

C.常温下呈液态的金属

D.金、铂等不活泼的金属

答案A

解析钠、钾、铝等活泼金属采用电解法冶炼,A符合题意;锌、铁等中等活泼性的金属采用热还原法冶炼,B不符合题意;常温下呈液态的金属是Hg,一般采用热分解法冶炼Hg,C不符合题意;金、铂等不活泼金属在自然界中以单质形式存在,常采用物理富集法提取,D不符合题意。

7.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)铝热反应的用途有哪些?　。 

答案(1)镁条和氯酸钾　在混合物中间插一根长度约10厘米的镁条,上端弯曲,将氯酸钾放在镁条的周围,用燃着的小木条点燃镁条

(2)不能　镁比铝活泼,铝不能从氧化镁中置换镁

(3)用于焊接钢轨、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)Mg比Al活泼,Al不能从MgO中置换出Mg。

等级考提升练

8.金属锂是密度最小的金属,等质量的金属锂能释放出更多的电子,故常用来制造高能量电池。已知锂的金属性介于钠和镁之间,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

答案A

解析可以根据金属活动性与金属冶炼方法之间的联系来判断,锂的金属性介于钠和镁之间,应该与钠、镁的冶炼方法相同,用电解法可得到金属锂。

9.(2021辽宁丹东高一期末)工业上以铬铁矿(主要成分FeO·Cr2O3)、碳酸钠、氧气和硫酸为原料生产重铬酸钠(Na2Cr2O7·2H2O)的主要反应:

①4FeO·Cr2O3+8Na2CO3+7O28Na2CrO4+2□+8CO2;②2Na2CrO4+H2SO4Na2SO4+Na2Cr2O7+H2O。下列说法正确的是(　　)

A.反应①和②均为氧化还原反应

B.反应①的氧化剂是O2,还原剂是FeO·Cr2O3

C.□内物质是Fe3O4

D.生成1 mol的Na2Cr2O7时共转移6 mol电子

答案B

解析反应②不是氧化还原反应,根据质量守恒定律可知□内物质应为Fe2O3,生成1 mol Na2Cr2O7(反应①生成2 mol Na2CrO4)时共转移7 mol电子。

10.用铝热法还原下列氧化物,制得金属各1 mol,消耗铝最少的是(　　)

A.MnO2 B.WO3 C.Cr2O3 D.Co3O4

答案D

解析用铝热法还原金属氧化物时,Al作还原剂,金属氧化物作氧化剂。在反应中金属氧化物被还原为金属单质,显然,在氧化物中金属元素化合价越高,其变为单质时需获得的电子就越多,消耗铝也越多;题给四种金属氧化物中,金属元素的化合价分别为Mn(+4价)、W(+6价)、Cr(+3价)、Co(+价),故Co3O4耗铝最少。

11.(双选)(2021天津宝坻一中高一期末)铝土矿的主要成分为氧化铝、氧化铁和二氧化硅等,工业上通过下列工艺可以冶炼金属铝。下列说法不正确的是(　　)

A.①②中除加试剂外,还需要进行过滤操作

B.a、b中铝元素的化合价不相同

C.③中需要通入过量的氨气

D.④进行的操作是加热,而且d一定是氧化铝

答案BC

解析加入盐酸后二氧化硅不反应,需要通过过滤操作除去二氧化硅,加入过量的氢氧化钠溶液后,需要通过过滤操作除去氢氧化铁,A正确;a、b中铝元素的化合价均为+3价,B错误;③中要将偏铝酸根离子转化为氢氧化铝,需通入二氧化碳气体,C错误;④主要是氢氧化铝受热分解,故进行的操作为加热,D正确。

12.铜的冶炼大致可分为以下几个步骤:(1)富集,将硫化物矿进行浮选;(2)焙烧,主要反应为2CuFeS2+4O2Cu2S+3SO2+2FeO(炉渣);(3)制粗铜,在1 200 ℃的条件下发生的主要反应为2Cu2S+3O22Cu2O+2SO2,2Cu2O+Cu2S6Cu+SO2↑;(4)电解精炼。

下列说法不正确的是(　　)

A.上述焙烧过程中的尾气不可直接排放

B.由6 mol CuFeS2生成6 mol Cu时,在整个过程中共消耗15 mol O2

C.在反应2Cu2O+Cu2S6Cu+SO2↑中,作氧化剂的是Cu2O

D.电解精炼属于化学变化

答案C

解析焙烧过程中产生的尾气含有有毒的SO2气体,对环境有污染,不能直接排放,A项正确。

2CuFeS2+4O2Cu2S+3SO2+2FeO ①

2Cu2S+3O22Cu2O+2SO2 ②

2Cu2O+Cu2S6Cu+SO2↑ ③

得:Cu2S+O22Cu+SO2 ④

①+④得:2CuFeS2+5O22Cu+4SO2+2FeO ⑤

所得⑤式表明,2 mol CuFeS2完全转化为2 mol Cu消耗5 mol O2,据此可知,由6 mol CuFeS2生成6 mol Cu时共消耗15 mol O2,B项正确。在反应2Cu2O+Cu2S6Cu+SO2↑中,作氧化剂的是Cu2O和Cu2S两种物质,C项不正确。

13.把铝粉和氧化亚铁粉末配成铝热剂,分成两等份。一份在高温下恰好完全反应后,再与足量盐酸反应;另一份直接放入足量的烧碱溶液中充分反应。前后两种情况下生成的气体的质量比是(　　)

A.3∶2 B.2∶3

C.1∶1 D.28∶9

答案C

解析本题应分析两个过程中电子转移的数目。铝置换出铁、铁再和盐酸反应生成H2和等质量的铝直接与烧碱反应生成H2转移的电子数目应该相同,化学方程式如下:2Al+3FeOAl2O3+3Fe,3Fe+6HCl3FeCl2+3H2↑;2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2↑。由此可看出,两种情况下生成的气体的质量比为1∶1。

14.钛(Ti)因为具有神奇的性能越来越引起人们的关注。常温下钛不与非金属、强酸反应,红热时,却可与常见的非金属单质反应。钛是航空、军工、电力等方面的必需原料。地壳中含钛矿石之一是金红石(TiO2),目前大规模生产钛的方法是:

第一步:金红石、炭粉混合,在高温条件下通入Cl2制得TiCl4和一种可燃性气体。该反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,该反应中的还原剂是　　　　。 

第二步:在氩气的气氛中,用过量的镁在加热条件下与TiCl4反应制得金属钛。

(1)写出此反应的化学方程式: 　; 

(2)简述从上述所得产物中获取金属钛的步骤: 　。 

答案TiO2+2C+2Cl2TiCl4+2CO　C

(1)2Mg+TiCl42MgCl2+Ti

(2)将还原后的产物溶于过量的盐酸中,过滤、洗涤,即可得到纯净的钛

解析(1)Mg为活泼金属,在氩气作为保护气的环境中还原TiCl4:2Mg+TiCl42MgCl2+Ti。

(2)还原出的Ti与Mg混合,分离时用强酸,因钛不与强酸反应,所以可将上述产物溶于过量的盐酸中,然后过滤、洗涤,即可得到纯净的钛。

15.工业上用铝土矿(含氧化铝、氧化铁)制取铝的过程如下:

请回答下列问题:

(1)沉淀C的化学式为　　　,该物质除了用于金属冶炼以外,还可用作　　　。 

(2)电解熔融的氧化铝时,标准状况下若得到22.4 L O2,则同时生成　　　 g铝。 

(3)操作Ⅰ、操作Ⅱ和操作Ⅲ都是　　　(填操作名称),实验室要洗涤Al(OH)3沉淀应该在　　　装置中进行,洗涤方法是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(4)生产过程中,除NaOH、H2O可以循环利用外,还可以循环利用的物质有　　　　　　　(填化学式),用此法制取铝的副产品是　　　　　　　　(填化学式)。 

(5)写出Na2CO3溶液与CaO反应的离子方程式:　　　　　　　　　　　　　　　。 

(6)若铝土矿中还含有二氧化硅,此生产过程中得到的氧化铝中将混有杂质　　　(填化学式)。 

答案(1)Fe2O3　颜料

(2)36

(3)过滤　过滤　向漏斗中加蒸馏水至浸没沉淀,使水自然流下,重复操作2~3次

(4)CaO和CO2　Fe2O3和O2

(5)C+CaO+H2OCaCO3↓+2OH-

(6)SiO2

解析(1)因Al2O3+2NaOH2NaAlO2+H2O,而Fe2O3不与NaOH溶液反应,因此过滤得到的沉淀C为Fe2O3,Fe2O3可用作颜料。

(2)2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑,n(O2)==1 mol,则m(Al)= mol×27 g·mol-1=36 g。

(3)操作Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的目的均是分离固液混合物,即过滤;洗涤沉淀的方法是向漏斗中加蒸馏水至浸没沉淀,使水自然流下,重复操作2~3次。

新情境创新练

16.在某次探究性学习中,老师要求同学们在实验室中用氧化铜、稀硫酸和铁来制取纯净的铜,并用所制得的铜进行一系列的探究性实验。

甲、乙两位同学分别设计了如下两个制铜实验方案。

甲:①CuO溶于适量稀硫酸中;

②在①的溶液中加入稍过量的铁,充分反应后,过滤、烘干,即得纯净的铜。

乙:①铁与稀硫酸反应得氢气;

②用氢气还原氧化铜,充分反应后即得纯净的铜。

(1)若两位同学消耗的稀硫酸和铁的量分别相同,请判断他们所制得铜的质量大小关系　　　　　　　(填字母)。 

A.相同

B.甲多

C.乙多

D.以上三种情况均有可能

(2)丙同学认为上述两种方案都难以保证所制得的铜的纯度,应对上述两种方案加以完善。甲同学的方案不完善的原因:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。完善乙同学的方案的一种方法是将所得的铜粉放入烧杯中,加入　　　　　　　　　　　　,不断搅拌,然后　　　　　　　　　　即得到纯净的铜。 

答案(1)B　(2)产物中混有铁并且没有进行洗涤　过量稀硫酸　过滤、洗涤、烘干

解析(1)在用氢气还原氧化铜的实验中,应先向装置中通入一段时间的H2,赶走空气,然后开始加热,并且反应结束后应先撤去酒精灯,再停止通入H2,因此所制得的H2并没有全部参与CuO的还原,故生成的铜少。

(2)甲同学的方案中铁过量,并且过滤后没有洗涤,产物中混有铁粉也可能混有FeSO4。而乙同学的方案中可能混有CuO,应加入稀硫酸除去CuO。