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

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1、第1課時 金屬礦物的開發(fā)利用 1．從石器、青銅器到鐵器時代，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)電性強弱 B．金屬在地殼中的含量多少 C．金屬的化合價高低 D．金屬的活動性大小 解析：金屬活動性順序中，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)隨人類對自然界認(rèn)識的不斷深入而發(fā)展。下列金屬中，最晚實現(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，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越高，變?yōu)閱钨|(zhì)時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等高熔點金屬________。 解析：非?；顫姷慕饘?，如Na、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)的實驗裝置，請回答下列問題： (1)該實驗裝置中還缺________。 (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；冶煉某些熔點高的金屬(其他答案合理即可) (時間：40分鐘) A級　基礎(chǔ)鞏固 1．下列說法不正確的是(　　) 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錯誤；金屬活潑性不同，金屬陽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．我國古代煉丹家魏伯陽所著《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?！边@句話的意思是指黃金的性質(zhì)在強熱條件下(　　) 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，對焦炭的實際使用量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于按照化學(xué)方程式計算所需，其主要原因是 (　　) ①2C(焦炭)＋O2(空氣)2CO ②Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2 A．CO過量 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)，所以對焦炭的實際使用量要遠(yuǎn)高于按化學(xué)方程式計算所需，這樣可以提高CO的濃度，促進(jìn)該反應(yīng)正向移動。 答案：D 4．下列說法不正確的是(　　) 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源于硫黃或含硫礦石 解析：工業(yè)上通過電解熔融狀態(tài)的氯化鎂來制備金屬鎂，A項正確；工業(yè)上通過電解飽和食鹽水可獲得H2、Cl2和NaOH，B項正確；生產(chǎn)普通玻璃的主要原料為純堿、石灰石和石英砂，C項錯誤；硫黃或含硫礦石是工業(yè)制備硫酸的主要原料，D項正確。 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，鈉比鎂貴重，鈉的工業(yè)操作要

10、求、經(jīng)濟(jì)價值較高，所以該反應(yīng)不宜用于工業(yè)上冶煉金屬鎂，A項錯誤；B項，Mg為活潑金屬，通常采用電解熔融金屬化合物的方法冶煉，操作相對簡便，經(jīng)濟(jì)價值較高，宜用于工業(yè)上冶煉金屬鎂，B項正確；C項，MgO的熔點很高(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項錯誤；D項，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、高純硅及玻璃過程中都涉及氧化還原反應(yīng) C．黃銅礦冶煉銅時，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，提純四氯化硅可用多次分餾的方法 解析：AlCl3是共價化合物，熔融時不導(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)時涉及化合價變化，是氧化還原反應(yīng)，制玻璃的反應(yīng)是SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑和SiO2＋CaCO3CaSiO3＋CO2↑，化合價未發(fā)生變化，不屬于氧化還原反應(yīng)，B錯誤；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；制備硅的過程中，利用沸點不同進(jìn)行分餾，將SiCl4從雜質(zhì)中提取出來，再與H2發(fā)生置換反應(yīng)得到高純硅，D正確。 答案：B B級　能力提升 7．下

12、圖是一氧化碳還原鐵的氧化物的實驗裝置，請回答下列問題： (1)判斷硬質(zhì)玻璃管中已開始發(fā)生反應(yīng)的現(xiàn)象是_____________ __________________；反應(yīng)過程中產(chǎn)生的現(xiàn)象是______________ _____________________________________________________。 (2)在A處點燃時可見淡藍(lán)色火焰的原因是_________________ ______________________________________________________。 (3)實驗結(jié)束時正確的操作是________。 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，同時停止通入CO ④先熄滅酒精燈，繼續(xù)通入CO，并點燃排出的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處點燃。(3)實驗過程中若先停止通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，火焰呈淡藍(lán)色 (3)④ 8．鎢是我國豐產(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的化合價未發(fā)生變化，則產(chǎn)品C的化學(xué)式為________；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。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和正六價兩種價態(tài)的鎢，已知x的值為0.1，則藍(lán)色氧化鎢中這兩種價態(tài)的鎢原子數(shù)之比為________。 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的平均化合價為＋5.8價?？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)的實驗操作是___________________________ ________________________

17、_____________________________。 (3)該實驗的實驗現(xiàn)象為________(填寫序號)。 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)為研究該實驗，查閱有關(guān)資料得到如下數(shù)據(jù)： 物質(zhì) Al Al2O3 Fe Fe2O3 熔點/℃ 660 2 054 1 535 1 462 沸點/℃ 2 467 2 980 2 750 － ①該同學(xué)推測，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，而鋁的熔點比鐵低

18、，此時液態(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)計一個簡單的實驗方案，證明上述所得的塊狀熔融物中含有金屬鉛。該實驗所用的試劑是________，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可知，該同學(xué)的推測合理。利用Al能與強堿反應(yīng)而鐵不與強堿反應(yīng)的特性，可以檢驗熔融物中是否含有鋁。 答案：(1)2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3　Fe2O3　Al (2)加少量KClO3，插上鎂帶并將其點燃 (3)①②③④　(4)①合理?、跉溲趸c溶液 2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑