2020高中化學(xué)第四章化學(xué)與自然資源的開(kāi)發(fā)利用第一節(jié)第1課時(shí)金屬礦物的開(kāi)發(fā)利用增分練含解析新人教必修2

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1、第1課時(shí) 金屬礦物的開(kāi)發(fā)利用 1.從石器、青銅器到鐵器時(shí)代,金屬的冶煉體現(xiàn)了人類文明的發(fā)展水平。下圖表示了3種金屬被人類開(kāi)發(fā)利用的大致年限。這3種金屬的應(yīng)用之所以有先后,主要取決于(  ) A.金屬的導(dǎo)電性強(qiáng)弱 B.金屬在地殼中的含量多少 C.金屬的化合價(jià)高低 D.金屬的活動(dòng)性大小 解析:金屬活動(dòng)性順序中,越靠后的金屬出現(xiàn)得年代越早,越靠前的金屬出現(xiàn)得越晚,說(shuō)明金屬越活潑,越難冶煉。 答案:D 2.金屬冶煉技術(shù)隨人類對(duì)自然界認(rèn)識(shí)的不斷深入而發(fā)展。下列金屬中,最晚實(shí)現(xiàn)工業(yè)冶煉的是(  ) A.金 B.銅 C.鐵 D.鋁 答案:D 3.冶煉金屬一般有下列四種方法

2、:①焦炭法;②水煤氣(或氫氣或一氧化碳)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(duì)它們的冶煉方法的分析不正確的是 (  ) A.(Ⅰ)用① B.(Ⅱ)用② C.(Ⅲ)用③ D.(Ⅳ)用④ 解析:選擇金屬的冶煉方法要考慮金屬在自然界中存在的狀態(tài)及金屬的活動(dòng)性。(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+CuSO4===FeSO4+Cu,符合③; (Ⅲ

3、):2Al+Cr2O3Al2O3+2Cr,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。 答案:B 4.用鋁熱法還原下列氧化物,制得金屬各1 mol,消耗鋁最少的是(  ) A.MnO2 B.WO3 C.Cr2O3 D.Co3O4 解析:用鋁熱法還原金屬氧化物時(shí),Al作還原劑,金屬氧化物作氧化劑。在反應(yīng)中金屬氧化物被還原,顯然,在氧化物中金屬化合價(jià)越高,變?yōu)閱钨|(zhì)時(shí)需獲得的電子就越多,消耗鋁也越多;金屬氧化物中金屬元素的化合價(jià)分別為Mn(+4)、W(+6)、Cr(+3)、Co,制得各1 mol金

4、屬,轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量最少的為Co,選D。 答案:D 5.冶煉金屬常用以下幾種方法:①以C、CO或H2作還原劑的熱還原法,②利用鋁熱反應(yīng)原理還原的鋁熱法,③電解法,④熱分解法。下列金屬各采用哪種方法還原最佳(用序號(hào)填寫下列空白): (1)Fe、Zn、Cu等中等活潑金屬________。 (2)Na、Mg、Al等活潑或較活潑金屬________。 (3)Hg、Ag等不活潑金屬________。 (4)V、Cr、Mn、W等高熔點(diǎn)金屬________。 解析:非?;顫姷慕饘伲鏝a、Mg、Al用電解法冶煉;不活潑的金屬,如Hg、Ag用熱分解法冶煉;較活潑的金屬,如Fe、Zn、Cu用熱還

5、原法冶煉;難熔金屬如V、Cr、Mn、W等用鋁熱反應(yīng)冶煉。 答案:(1)① (2)③ (3)④ (4)② 6.如圖為鋁熱反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)裝置,請(qǐng)回答下列問(wèn)題: (1)該實(shí)驗(yàn)裝置中還缺________。 (2)若將氧化鐵換成氧化鎂,該反應(yīng)________(填“能”或“不能”)發(fā)生,理由是______________________________________________。 (3)鋁熱反應(yīng)的用途有哪些?_____________________________ ______________________________________________________ _____

6、________________________________________________。 解析:(1)利用鎂條燃燒放熱從而引發(fā)鋁熱反應(yīng),同時(shí)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 (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(diǎn)高的金屬(其他答案合理即可) (時(shí)間:40分鐘) A級(jí) 基礎(chǔ)鞏固 1.下列說(shuō)法不正確的是(  ) A.自然界中不存在游離態(tài)的金屬單質(zhì) B.金屬活動(dòng)性不同,冶煉方法也有所不同 C.地球上金屬礦物資源是有限的,因此,應(yīng)提高金屬礦物的

7、利用率 D.廢舊金屬的回收利用,有利于環(huán)境保護(hù) 解析:自然界中的金屬絕大多數(shù)以化合態(tài)形式存在,極少數(shù)金屬如Au、Pt等以游離態(tài)存在,A錯(cuò)誤;金屬活潑性不同,金屬陽(yáng)離子被還原的難易程度不同,冶煉方法不同,B正確;金屬資源是有限的,既要提高金屬礦物的利用率,又要回收利用廢舊金屬,C、D正確。 答案:A 2.我國(guó)古代煉丹家魏伯陽(yáng)所著《周易參同契》是世界上現(xiàn)存最早的一部煉丹專著。書中描寫到:“金入于猛火,色不奪精光。”這句話的意思是指黃金的性質(zhì)在強(qiáng)熱條件下(  ) A.活潑      B.穩(wěn)定 C.易氧化 D.易還原 解析:金的性質(zhì)穩(wěn)定,加強(qiáng)熱也不反應(yīng)。 答案:B 3.工業(yè)煉鐵

8、是在高爐中進(jìn)行的,高爐煉鐵的主要反應(yīng)如下,該煉鐵工藝中,對(duì)焦炭的實(shí)際使用量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于按照化學(xué)方程式計(jì)算所需,其主要原因是 (  ) ①2C(焦炭)+O2(空氣)2CO ②Fe2O3+3CO2Fe+3CO2 A.CO過(guò)量 B.CO與鐵礦石接觸不充分 C.煉鐵高爐的高度不夠 D.CO與Fe2O3的反應(yīng)有一定限度 解析:高爐煉鐵的反應(yīng)Fe2O3+3CO2Fe+3CO2為可逆反應(yīng),所以對(duì)焦炭的實(shí)際使用量要遠(yuǎn)高于按化學(xué)方程式計(jì)算所需,這樣可以提高CO的濃度,促進(jìn)該反應(yīng)正向移動(dòng)。 答案:D 4.下列說(shuō)法不正確的是(  ) A.電解熔融氯化鎂可制取金屬鎂 B.電解飽和食鹽水可制取

9、氯氣 C.生產(chǎn)普通玻璃的主要原料為石灰石、純堿和晶體硅 D.制硫酸的硫元素主要來(lái)源于硫黃或含硫礦石 解析:工業(yè)上通過(guò)電解熔融狀態(tài)的氯化鎂來(lái)制備金屬鎂,A項(xiàng)正確;工業(yè)上通過(guò)電解飽和食鹽水可獲得H2、Cl2和NaOH,B項(xiàng)正確;生產(chǎn)普通玻璃的主要原料為純堿、石灰石和石英砂,C項(xiàng)錯(cuò)誤;硫黃或含硫礦石是工業(yè)制備硫酸的主要原料,D項(xiàng)正確。 答案:C 5.下列反應(yīng)原理符合工業(yè)冶煉金屬鎂的是(  ) A.2Na+MgCl2===2NaCl+Mg B.MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑ C.2MgO2Mg+O2↑ D.2Al+3MgO3Mg+Al2O3 解析:A項(xiàng),鈉比鎂貴重,鈉的工業(yè)操作要

10、求、經(jīng)濟(jì)價(jià)值較高,所以該反應(yīng)不宜用于工業(yè)上冶煉金屬鎂,A項(xiàng)錯(cuò)誤;B項(xiàng),Mg為活潑金屬,通常采用電解熔融金屬化合物的方法冶煉,操作相對(duì)簡(jiǎn)便,經(jīng)濟(jì)價(jià)值較高,宜用于工業(yè)上冶煉金屬鎂,B項(xiàng)正確;C項(xiàng),MgO的熔點(diǎn)很高(2 800 ℃),在加熱條件下難以分解,且加熱分解能耗大,所以該反應(yīng)不宜用于工業(yè)上冶煉金屬鎂,C項(xiàng)錯(cuò)誤;D項(xiàng),Mg比Al活潑不能用鋁熱反應(yīng)冶煉Mg。 答案:B 6.下面是部分礦物資源的利用及產(chǎn)品流程,有關(guān)說(shuō)法不正確的是(  ) A.不可用電解AlCl3的方法制備金屬鋁 B.生產(chǎn)鋁、銅、高純硅及玻璃過(guò)程中都涉及氧化還原反應(yīng) C.黃銅礦冶煉銅時(shí),副產(chǎn)物SO2可用于生產(chǎn)硫酸,F(xiàn)e

11、O可用作冶煉鐵的原料 D.由粗硅制取高純硅時(shí),提純四氯化硅可用多次分餾的方法 解析:AlCl3是共價(jià)化合物,熔融時(shí)不導(dǎo)電,故不可用電解AlCl3的方法制備金屬鋁,A正確;制備單質(zhì)時(shí)涉及化合價(jià)變化,是氧化還原反應(yīng),制玻璃的反應(yīng)是SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑和SiO2+CaCO3CaSiO3+CO2↑,化合價(jià)未發(fā)生變化,不屬于氧化還原反應(yīng),B錯(cuò)誤;SO2可以轉(zhuǎn)化成SO3,進(jìn)而生成H2SO4,F(xiàn)eO與CO在高溫下可生成Fe,C正確;制備硅的過(guò)程中,利用沸點(diǎn)不同進(jìn)行分餾,將SiCl4從雜質(zhì)中提取出來(lái),再與H2發(fā)生置換反應(yīng)得到高純硅,D正確。 答案:B B級(jí) 能力提升 7.下

12、圖是一氧化碳還原鐵的氧化物的實(shí)驗(yàn)裝置,請(qǐng)回答下列問(wèn)題: (1)判斷硬質(zhì)玻璃管中已開(kāi)始發(fā)生反應(yīng)的現(xiàn)象是_____________ __________________;反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生的現(xiàn)象是______________ _____________________________________________________。 (2)在A處點(diǎn)燃時(shí)可見(jiàn)淡藍(lán)色火焰的原因是_________________ ______________________________________________________。 (3)實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)正確的操作是________。 ①先停止通入CO

13、 ②先熄滅酒精燈,并繼續(xù)通入CO ③熄滅酒精燈,同時(shí)停止通入CO ④先熄滅酒精燈,繼續(xù)通入CO,并點(diǎn)燃排出的CO氣體 解析:(1)硬質(zhì)玻璃管中發(fā)生反應(yīng):3CO+Fe2O3Fe+3CO2,故硬質(zhì)玻璃管中紅棕色固體變黑。(2)CO有毒,污染環(huán)境,應(yīng)在A處點(diǎn)燃。(3)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中若先停止通CO,則生成的鐵可能被氧化,而且可能發(fā)生倒吸現(xiàn)象,故應(yīng)先熄滅酒精燈,繼續(xù)通CO至玻璃管冷卻。 答案:(1)B中澄清石灰水變渾濁 玻璃管里的粉末由紅棕色逐漸變黑,B中澄清石灰水變渾濁 (2)從A導(dǎo)管逸出的尾氣中有未反應(yīng)的CO,而CO燃燒時(shí),火焰呈淡藍(lán)色 (3)④ 8.鎢是我國(guó)豐產(chǎn)元素。自然界中鎢主要以鎢(+

14、6)酸鹽的形式存在。黑鎢礦的主要成分是鐵和錳的鎢酸鹽(FeWO4、MnWO4)。黑鎢礦傳統(tǒng)冶煉工藝流程圖如下: (1)已知上述轉(zhuǎn)化中,除最后一步外,W的化合價(jià)未發(fā)生變化,則產(chǎn)品C的化學(xué)式為_(kāi)_______;如何將其冶煉成單質(zhì)(用化學(xué)方程式表示):___________________________________________________。 根據(jù)金屬的活動(dòng)性不同,金屬的冶煉方法一般有________、________、________三種。 (2)寫出第一步轉(zhuǎn)化中“Mn2+→MnO2”的離子方程式 ______________________________________

15、_______________。 (3)我國(guó)鎢化學(xué)研究的奠基人顧翼東先生采用另外的反應(yīng)制得了一種藍(lán)色的、非整比的鎢的氧化物WO(3-x)。這種藍(lán)色氧化鎢具有比表面大、易還原的優(yōu)點(diǎn)。一般認(rèn)為,藍(lán)色氧化鎢的顏色和非整比,暗示了在化合物中存在正五價(jià)和正六價(jià)兩種價(jià)態(tài)的鎢,已知x的值為0.1,則藍(lán)色氧化鎢中這兩種價(jià)態(tài)的鎢原子數(shù)之比為_(kāi)_______。 解析:(1)由工藝流程圖中各物質(zhì)的轉(zhuǎn)化關(guān)系可知MnO2、Fe2O3進(jìn)入濾渣,濾液A中含Na+、WO,加入濃鹽酸后沉淀為H2WO4,煅燒H2WO4得WO3,用氫氣還原得W。 (2)利用題中信息書寫反應(yīng)方程式: 2Mn2++O2+4OH-2MnO2+2

16、H2O。 (3)x=0.1,則鎢的氧化物為WO2.9,即W的平均化合價(jià)為+5.8價(jià)??捎檬纸徊娣ㄇ笏悖?。 答案:(1)WO3 WO3+3H2W+3H2O 熱分解法 熱還原法 電解法 (2)2Mn2++O2+4OH-2MnO2+2H2O (3)1∶4 9.如圖所示進(jìn)行鋁熱反應(yīng):觀察發(fā)生的現(xiàn)象,回答下列問(wèn)題: (1)寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式:____________________,在該反應(yīng)中________是氧化劑,________是還原劑。 (2)引發(fā)鋁熱反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)操作是___________________________ ________________________

17、_____________________________。 (3)該實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為_(kāi)_______(填寫序號(hào))。 ①鎂帶劇烈燃燒;②放出大量的熱,并發(fā)出耀眼的光芒,火星四射;③紙漏斗的下部被燒穿;④有紅熱狀態(tài)的液珠落入蒸發(fā)皿內(nèi)的細(xì)沙上,液珠冷卻后變?yōu)楹谏腆w。 (4)某同學(xué)為研究該實(shí)驗(yàn),查閱有關(guān)資料得到如下數(shù)據(jù): 物質(zhì) Al Al2O3 Fe Fe2O3 熔點(diǎn)/℃ 660 2 054 1 535 1 462 沸點(diǎn)/℃ 2 467 2 980 2 750 - ①該同學(xué)推測(cè),鋁熱反應(yīng)所得到的熔融物是鐵鋁合金。理由是該反應(yīng)放出的熱量使鐵熔化,而鋁的熔點(diǎn)比鐵低

18、,此時(shí)液態(tài)的鐵和鋁熔合形成鐵鋁合金。你認(rèn)為他的解釋是否合理?________(填“合理”或“不合理”) ②設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)方案,證明上述所得的塊狀熔融物中含有金屬鉛。該實(shí)驗(yàn)所用的試劑是________,反應(yīng)的離子方程式為 _____________________________________________________。 解析:(1)鋁熱反應(yīng)為2Al+Fe2O32Fe+Al2O3,該反應(yīng)中Fe2O3作氧化劑,Al作還原劑。 (2)引發(fā)鋁熱反應(yīng)的操作是加少量KClO3,插上鎂帶并將其點(diǎn)燃。 (3)①②③④全為該鋁熱反應(yīng)的現(xiàn)象。 (4)根據(jù)提供的鐵和鋁的熔點(diǎn)可知,該同學(xué)的推測(cè)合理。利用Al能與強(qiáng)堿反應(yīng)而鐵不與強(qiáng)堿反應(yīng)的特性,可以檢驗(yàn)熔融物中是否含有鋁。 答案:(1)2Al+Fe2O32Fe+Al2O3 Fe2O3 Al (2)加少量KClO3,插上鎂帶并將其點(diǎn)燃 (3)①②③④ (4)①合理?、跉溲趸c溶液 2Al+2OH-+2H2O===2AlO+3H2↑

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