2020_2021学年高中化学专题3从矿物到基础材料2_1从自然界中获取铁和铜课时作业含解析苏教版必修1

2020_2021学年高中化学专题3从矿物到基础材料2_1从自然界中获取铁和铜课时作业含解析苏教版必修1

课时作业20　从自然界中获取铁和铜 时间：45分钟　　满分：100分 一、选择题(每小题4分，共48分)‎ ‎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。下图表示了三种金属被人类开发利用的大致年代，之所以有先后，主要取决于(　D　)‎ A．金属的导电性强弱 B．金属的化合价高低 C．金属在地壳中的含量多少 D．金属的活动性大小 解析：人类发展历史上，先后经历了青铜器时代、铁器时代，现在铝也得到了广泛的应用。由于科技逐渐进步，活泼金属越来越易制备，因此金属的开发顺序主要是由金属的活动性大小决定的。‎ ‎2．明代《天工开物》中有关“火法”冶炼锌的工艺记载：“每炉甘石十斤，装载入一泥罐内……然后逐层用煤炭饼垫盛，其底铺薪，发火煅红……冷定毁罐取出，每十耗其二，即倭铅也。”(炉甘石的主要成分为碳酸锌)下列说法不正确的是(　D　)‎ A．该冶炼锌的反应属于置换反应 B．煤炭中起作用的主要成分是C C．冶炼Zn的反应方程式为ZnCO3＋2CZn＋3CO↑‎ D．倭铅是指金属锌和铅的混合物 解析：碳酸锌与碳在高温下反应生成锌和一氧化碳，化学方程式为ZnCO3＋2CZn＋3CO↑，故该冶炼锌的反应属于置换反应，A、C项不符合题意；煤炭中起作用的主要成分是C，作还原剂，B项不符合题意；根据题意和反应方程式可知，倭铅是指金属锌，D项符合题意。‎ ‎3．下列金属冶炼的反应原理，错误的是(　B　)‎ 8‎ A．2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑‎ B．MgO＋H2Mg＋H2O C．Fe3O4＋4CO3Fe＋4CO2‎ D．2HgO2Hg＋O2↑‎ 解析：镁是活泼性强的金属元素，其冶炼只能用电解法。‎ ‎4．下列关于铜的冶炼的说法，正确的是(　C　)‎ A．工业上采用高温冶炼黄铜矿得到的铜，含铜量99.7%以上 B．铜的冶炼原理与铝的冶炼原理是相同的 C．生物炼铜具有成本低、污染小、反应条件简单等优点 D．采用高温冶炼黄铜矿得到的铜，含有银、金、铁、锌等杂质，没有碳、硫杂质 解析：工业上采用高温冶炼黄铜矿(主要成分是CuFeS2)的方法得到的铜，含铜量为99.5%～99.7%，A项错误；铜的冶炼是利用热还原法，而铝的冶炼是利用电解法，原理不同，B项错误；生物炼铜具有成本低、污染小、反应条件简单等优点，C项正确；高温冶炼黄铜矿得到的铜单质中除含有金属杂质外，还含有碳、硫等非金属单质，D项错误。‎ ‎5．下列情况下，能通过置换反应得到铁的是(　D　)‎ A．铜与氯化亚铁溶液常温下混合 B．一氧化碳通过灼热的三氧化二铁 C．氢气通入硫酸亚铁溶液 D．铝和氧化铁混合加热到高温 解析：铜与氯化亚铁溶液不发生反应，A不正确；一氧化碳通过灼热的三氧化二铁发生反应：3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2，可以得到铁，但此反应不属于置换反应，B不正确；氢气通入硫酸亚铁溶液不反应，C不正确；铝和氧化铁混合加热到高温，发生反应2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe，此反应为置换反应且可以得到铁，D正确。‎ ‎6．已知一些金属单质的发现与其金属活动性存在着某种必然的联系，你认为可能发生在铁器时代之前的是(　B　)‎ ‎①金属铝的冶炼　②青铜器时代　③金银的使用　④戴维发现金属钠　⑤15世纪中国使用锌铸币 A．②③⑤ 　　　　　　　 B．②③‎ C．①②③ 　　　　　　　 D．①④⑤‎ 解析：‎ 8‎ 金属越不活泼，越容易制取，则使用的时间相对越早。根据金属活动性顺序表，可知不如铁活泼的金属有铜、银、金，故选B。‎ ‎7．工业上由含钒、铬和锰的矿物冶炼难熔的金属钒、铬和锰，通常采用的方法是(　B　)‎ A．碳还原法 B．铝热法还原 C．直接加热法 D．盐的水溶液与活泼金属置换法 解析：冶炼难熔金属通常采用铝热法。‎ ‎8．用一定量的铁与足量的稀硫酸及足量的CuO制单质铜，有人设计了以下两种方案：‎ ‎①FeH2Cu ‎②CuOCuSO4Cu 若按实验原则进行操作，则两者制得单质铜的量为(　C　)‎ A．一样多 　　　　　　　 B．①多 C．②多 　　　　　　　 D．无法判断 解析：铁的量一定，转移的电子数一定。由于氢气还原氧化铜的实验中开始需消耗氢气排净装置中的空气，实验结束后铜粉需在氢气氛围下冷却，所以能够用于还原氧化铜的氢气量较少，根据电子守恒原理可知，方案①制得的铜较少。‎ ‎9．已知X为FeO和CuO的混合物，取两份等质量的X样品进行下列实验：‎ 设第③步所得固体D的质量为32 g，溶液E中只含有一种金属离子，气体F在标准状况下的体积为5.6 L，则X中FeO与CuO的物质的量之比为(　C　)‎ A．41 　　　　　　　 B．12‎ C．21 　　　　　　　 D．11‎ 解析：X为FeO和CuO的混合物，由转化关系可知，A中含HCl、FeCl2、CuCl2，B中含Fe、Cu，C为CO2；B与A反应生成的F为H2；还原性Fe>Cu，氧化性Cu2＋>H＋，则Fe与A中Cu2＋‎ 8‎ 反应，溶液E中只含一种金属离子，且溶液E呈酸性，则D为Cu，溶液E中溶质没有CuCl2，由题意可知一份X中含Cu元素的质量为32 g÷2＝16 g，则每份中CuO的物质的量为：n(CuO)＝n(Cu)＝＝0.25 mol；由Cu2＋＋Fe===Fe2＋＋Cu知与Cu2＋反应的Fe的物质的量为＝0.25 mol，与HCl反应的Fe的物质的量为＝0.25 mol，所以一份X中含铁元素的物质的量为0.50 mol，则n(FeO)＝0.50 mol，X中FeO与CuO的物质的量之比为0.50 mol0.25 mol＝21。‎ ‎10．炼铁选用的铁矿石通常不仅要求含铁量高，而且要“有害元素”少，下列铁矿石你认为不适宜炼铁的是(　D　)‎ A．磁铁矿(Fe3O4)72.4% ‎ B．赤铁矿(Fe2O3)70%‎ C．菱铁矿(FeCO3)48.3% ‎ D．黄铁矿(FeS2)46.7%‎ 解析：黄铁矿中含铁量低，且冶炼时会生成SO2，污染大气。‎ ‎11．实验室欲使1.6 g氧化铁完全还原，事先应准备的CO在标准状态下的体积为(　C　)‎ A．672 mL 　　　　‎ B．336 mL C．大于672 mL 　　‎ D．小于336 mL 解析：反应前要通CO将装置中的空气排出，反应后还要通CO直至铁冷却。所以事先准备的CO应远远大于反应所需的CO。‎ ‎12．将氢气通过10 g氧化铜粉末加热片刻，冷却后剩余固体的质量为8.4 g，那么下列计算正确的是(　C　)‎ A．有1.6 g水生成 B．有8.4 g铜生成 C．有80%的氧化铜被还原 D．实验过程中所消耗的氢气为0.2 g 解析：CuO＋H2H2O　＋　Cu　　　Δm ‎ 80 18 64 16‎ ‎ m(CuO) m(H2O) m(Cu) 10 g－8.4 g m(CuO)＝8 g　m(H2O)＝1.8 g　m(Cu)＝6.4 g 实验过程中所消耗的氢气大于0.2 g。‎ 二、非选择题(共52分)‎ 8‎ ‎13．(9分)甲图是一氧化碳与氧化铁反应的装置示意图，乙图是高炉炼铁示意图。请回答下列问题：‎ ‎(1)写出甲图中硬质玻璃管内所发生反应的化学方程式：‎ ‎3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2。‎ ‎(2)甲图中尾气处理的方法是将尾气在空气中点燃。‎ ‎(3)乙图中高炉炼铁时焦炭的作用是①产生热量(或提高炉温)；②生成还原剂一氧化碳。‎ ‎(4)图中生铁出口低于炉渣出口的原因是铁水的密度大于液态炉渣的密度。‎ 解析：(1)硬质玻璃管内CO还原氧化铁生成铁，这是工业上炼铁的原理。(2)未反应的CO可通过在空气中点燃除去。(3)焦炭燃烧时可为炼铁提供能量，在高温下C和CO2反应生成的CO是炼铁的还原剂。(4)因为铁水的密度大于液态炉渣的密度，所以生铁出口低于炉渣出口，从而可以将铁水和液态炉渣分离。‎ ‎14．(13分)在一定条件下可实现下图所示物质之间的变化：‎ 请填写以下空白：‎ ‎(1)孔雀石的主要成分是CuCO3·Cu(OH)2(碱式碳酸铜)，受热易分解，上图中的F是 8‎ CO2；‎ ‎(2)写出明矾溶液与过量NaOH溶液反应的离子方程式：Al3＋＋4OH－===AlO＋2H2O；‎ ‎(3)图中所得G和D都为固体，混合后在高温下可发生反应，写出该反应的化学方程式：3CuO＋2Al3Cu＋Al2O3；‎ ‎(4)每生成1 mol D同时生成 mol E。‎ 解析：明矾与过量NaOH溶液反应的实质是Al3＋与OH－的反应，离子方程式为：Al3＋＋4OH－===AlO＋2H2O。CuCO3·Cu(OH)22CuO＋CO2↑＋H2O，其中G为固体，即G为CuO，F为CO2，在前一个反应的产物中，只有NaAlO2溶液能与CO2反应，故A应为NaAlO2，NaAlO2＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋NaHCO3，产物中的沉淀是Al(OH)3，Al(OH)3受热分解得Al2O3和H2O，即B为Al2O3,2Al2O34Al＋3O2↑，又知D为固体，故D为Al，E为O2，每生成1 mol Al同时生成 mol O2。在高温下，G和D反应的化学方程式为：3CuO＋2Al3Cu＋Al2O3。‎ ‎15．(12分)某研究小组利用下图装置探究温度对CO还原Fe2O3的影响(固定装置略)。‎ 已知：Fe2＋遇K3[Fe(CN)6]溶液产生蓝色沉淀。‎ Fe3＋遇KSCN溶液，溶液变成红色。‎ ‎(1)MgCO3的分解产物为MgO、CO2。‎ ‎(2)装置C的作用是除去CO2，处理尾气的方法为点燃(或其他合理答案)。‎ ‎(3)将研究小组分为两组，按题图装置进行对比实验，甲组用酒精灯、乙组用酒精喷灯对装置D加热，反应产物均为黑色粉末(纯净物)，两组分别用产物进行以下实验。‎ 步骤 操作 甲组现象 乙组现象 ‎1‎ 取黑色粉末加入稀盐酸 溶解，无气泡 溶解，有气泡 ‎2‎ 取步骤1中溶液，滴加K3[Fe(CN6)]溶液 蓝色沉淀 蓝色沉淀 ‎3‎ 取步骤1中溶液，滴加KSCN溶液 变红 无现象 ‎4‎ 向步骤3溶液中滴加新制氯水 红色褪去 先变红，后褪色 8‎ ‎①乙组得到的黑色粉末是Fe。‎ ‎②甲组步骤1中反应的离子方程式为Fe3O4＋8H＋===2Fe3＋＋Fe2＋＋4H2O。‎ ‎③乙组步骤4中，溶液变红的原因为Fe2＋被氧化成Fe3＋，Fe3＋遇SCN－显红色；溶液褪色可能的原因及其验证方法为SCN－被Cl2氧化，向溶液中加入KSCN溶液，若出现红色，则假设成立(或其他合理答案)。‎ ‎④从实验安全考虑，图中装置还可采取的改进措施是在装置B、C之间添加防倒吸装置(或其他合理答案)。‎ 解析：(1)MgCO3分解生成对应的金属氧化物MgO和CO2。(2)CO2经过装置B被转化为CO，未转化的CO2被装置C中的NaOH溶液吸收，CO被干燥后用来还原装置D中的Fe2O3，F可检验D中CO2的生成，尾气中含有的CO可点燃处理或用气球收集。(3)①CO还原Fe2O3后得到的黑色粉末可能是FeO、Fe3O4或铁粉，由题意可推知甲组得到的是Fe3O4，乙组得到的是铁；②Fe3O4与盐酸反应生成FeCl2、FeCl3和H2O；③含Fe3＋的溶液遇SCN－显红色，滴加新制氯水后，氯水中的Cl2可能氧化SCN－，使溶液红色褪去；④CO2在装置C中吸收过快可能会发生倒吸致使B装置中玻璃管炸裂，所以应在B、C之间连接一个防倒吸装置。‎ ‎16．(18分)如下图是用一氧化碳还原氧化铜的实验装置，回答下列问题。‎ ‎(1)有下列实验步骤：①加热；②通入一氧化碳。请用上述实验步骤的标号填空，实验开始时，应先②，然后①。‎ ‎(2)实验进行一段时间后，A装置中出现的现象为黑色粉末变为红色，说明有铜生成，B装置中出现的现象为澄清石灰水变浑浊，说明有二氧化碳生成。‎ ‎(3)装置A中的反应化学方程式为CuO＋COCu＋CO2，装置B中的反应化学方程式为CO2＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋H2O，装置C的目的是使未反应的CO燃烧，防止污染空气。‎ ‎(4)反应结束，应先撤去酒精灯，待冷却后停止通入一氧化碳。‎ 解析：‎ 8‎ 一氧化碳不纯时，加热可能会发生爆炸，所以实验开始时，应先通入一氧化碳，然后加热；反应结束，为防止铜被氧化，应先撤去酒精灯，待冷却后停止通入一氧化碳。一氧化碳还原氧化铜的实验现象为黑色粉末变红色，澄清石灰水变浑浊。‎ 8‎