高中化学必修2同步巩固练习解析：4-1-1

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第 4 章 第 1 节 第 1 课时 一、选择题 1．下列矿石中可用作炼铁原料的有(　　) ①赤铁矿；②黄铁矿；③磁铁矿；④闪锌矿；⑤菱铁矿 A．只有①和②　　　　　　 B．只有①和③ C．有①③⑤ D．①②③⑤ 【解析】　炼铁的原料是铁矿石，所以，必须明确各种矿石的成分，题给矿石的主要成 分依次为：①Fe2O3；②FeS2；③Fe3O4；④ZnS；⑤FeCO3，而 FeCO3 加热发生分解：FeCO3 ===== 高温 FeO＋CO2↑。故可用作炼铁原料的有①、②、③、⑤，选 D。 【答案】　D 2．下图是我国古代冶铁图，你认为下述反应原理与图示相吻合的是(　　) A．Fe3O4＋4H2 ===== 高温 3Fe＋4H2O B．Fe2O3＋3C ===== 高温 2Fe＋3CO↑ C．Fe2O3＋3CO ===== 高温 2Fe＋3CO2 D．Fe2O3＋2Al ===== 高温 2Fe＋Al2O3 【答案】　B 【点拨】　图中没有生成 H2、CO 的装置，由图可看出，是利用生成的碳还原 Fe2O3 炼 铁。古代无 Al，不可能利用铝热反应。 3．下列物质在冶炼金属的过程中，需加入还原剂的是(　　) A．HgO　　 B．Al2O3　　 C．Fe2O3　　 D．CuSO4 【解析】　在冶炼金属的三种方法中，只有高温还原法需要加入还原剂。这种方法适合 冶炼金属活动性顺序表中间部分的金属，而后面的适合用热分解法，前面的适合用电解法。 【答案】　C、D 4．分别用氢气和金属作还原剂冶炼金属，所得金属纯度的说法正确的是(　　) A．用氢气的纯度高 B．用金属的纯度高 C．二者相同 D．无法比较 【解析】　用还原法冶炼金属，还原剂可以是金属，也可以是 H2、CO 等还原性气体， 二者比较而言，利用 H2、CO 等冶炼金属，只要反应充分能得到较纯净的金属。 【答案】　A 5．下列各种冶炼方法中，可制得相应金属的是(　　) A．加热氧化铝 B．加热碳酸钙 C．电解熔融的氯化钠 D．氯化钠与铝粉高温共热 【解析】　由于 Al2O3 的熔点很高，加热 Al2O3 难以分解，因此加热时得不到其单质； 加热 CaCO3 发生分解：CaCO3 ===== 高温 CaO＋CO 2↑；C 项中电解熔融的氯化钠时：2NaCl ===== 电解 2Na＋Cl2↑，可得到金属钠；由于钠的活泼性比铝强，因此铝粉不能置换 NaCl 中的 Na。 【答案】　C 6．用铝热剂冶炼金属，是利用了铝的①还原性，②既能与酸反应又能与碱反应，③导 电性，④被氧化的过程中放出大量的热(　　) A．① B．①③④ C．①④ D．①②③④ 【解析】　铝粉与金属氧化物的混合物叫铝热剂，所发生的反应叫做铝热反应，该反应 放出大量的热量，常用于冶炼熔融的金属，在该反应中，铝作还原剂，金属氧化物作氧化剂， 故①④是正确的。②③虽然是铝的性质，但与铝热反应无关。 【答案】　C 7．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 【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单质，显然，在氧化物中金属化合价愈高 ，变为单质时需获得电子 愈多，消耗铝愈多；金属化合价愈低，得到电子数愈少，耗铝愈少。以上金属氧化物中金属 的化合价分别为：Mn(＋4)、W(＋6)、Cr(＋3)、Co(＋8 3)。Co 化合价最低，耗铝最少。 【答案】　D 【点拨】　如果对铝热反应的本质有深刻的了解，即 Al 与 O 结合生成 Al2O3，显然与 1 mol 金属结合的氧原子数越少，消耗的铝也就越少。同样可得答案为 D。 8．19 世纪末，被认为是稀罕的贵金属铝，价格却大大下降，这是因为当时发现了(　　) A．自然界有大量铝土矿 B．用金属钠还原氧化铝制取铝的方法 C．电解冰晶石和氧化铝熔融混合物制取铝的方法 D．电解纯净的氧化铝熔融液制取铝的方法 【解析】　铝价格下降，应是改变了冶炼方法，在生活中得到普及。 19 世纪末，铝的价格之所以大大下降，是因为在 1886 年，美国化学家霍尔电解法工艺 的发明，使得铝在生产、生活中的应用得以普及的结果。由于 Al2O3 的熔点很高，故霍尔在 电解时加入了冰晶石(Na3AlF6)，降低 Al2O3 的熔点。 【答案】　C 【点拨】　不能分析题示信息，本题易错选 A；不了解铝的冶炼方法，本题易错选 B 或 D。 9．置换反应是金属冶炼的基本原理之一。下列是通过置换反应得到铁的是(　　) A．少量单质铜与 FeCl3 溶液混合 B．CO 通过灼热的 FeO C．H2 通过灼热的 Fe3O4 D．单质铝与 Fe2O3 的混合物加热引燃 【答案】　C、D 【点拨】　铜与 FeCl3 溶液反应：Cu＋2FeCl3===2FeCl2＋CuCl2，不能得到铁；CO 通过 灼热的 FeO：CO＋FeO ===== 高温 Fe＋CO2；Fe3O4＋4H2 ===== 高温 3Fe＋4H2O；Fe2O3＋2Al ===== 高温 2Fe＋Al2O3。置换反应是一种单质和一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物的反应。 10．制印刷电路时常用氯化铁溶液做“腐蚀液”，发生的反应为 2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋ CuCl2。向盛氯化铁溶液的烧杯中同时加入铁粉和铜粉，反应结束后，下列结果不可能出现 的是(　　) A．烧杯中有铜无铁 B．烧杯中有铁无铜 C．烧杯中铁、铜都有 D．烧杯中铁、铜都无 【解析】　FeCl3 具有氧化性，Fe、Cu 具有还原性，且还原性 Fe 比 Cu 强，即 FeCl3 优 先与 Fe 反应，Fe 不足才与 Cu 反应。在题设条件下，如果氯化铁溶液足量，铁粉和铜粉都 可与之完全反应，在此情况下，烧杯中既无铁也无铜。如果铁粉和铜粉足够多，氯化铁溶液 相对不足，则反应后铁和铜都会存在。如果氯化铁溶液与铁粉、铜粉适量，则下列反应优先 发生：Fe＋2FeCl3===2FeCl2，这样，烧杯中将有铜，而铁粉没有剩余，无论如何有铁无铜 的现象不可能存在。 【答案】　B 【点拨】　不能判断 Cu、Fe 与 FeCl3 反应的优先问题，会猜选答案。 二、非选择题 11．古代的“药金”外观与金相似，常被误认为是金子。冶炼“药金”的方法如下：将 碳酸锌、赤铜矿(Cu2O)和木炭混合加热至 800℃得金光闪闪的“药金”。 (1)“药金”的主要成分是__________________。 (2)有关冶炼的化学方程式是： ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 【答案】　(1)铜和锌 (2)ZnCO3 ===== 高温 ZnO＋CO2↑ 2Cu2O＋C ===== 高温 4Cu＋CO2↑ 2ZnO＋C ===== 高温 2Zn＋CO2↑ 【点拨】　本题考查的主要知识点是热还原法冶炼 Zn 和 Cu。高温下，碳酸锌分解生成 氧化锌和二氧化碳，木炭将 Cu2O 和 ZnO 还原为金属铜和锌，故药金的主要成分为铜和锌。 12．铝热剂并不单指 Fe2O3 与铝粉的混合物，实际上铝粉可以与许多金属氧化物配成铝 热剂。如铝粉与 Fe3O4、V2O5、MnO2 等均可发生铝热反应。 (1)写出上述铝热反应的化学方程式： ①_______________________________________________________________________； ②_______________________________________________________________________； ③_______________________________________________________________________。 (2)据上述反应可总结出铝热反应的特点：①铝热反应实际上属于四大基本反应类型中 的__________，其中铝表现了其__________性，作______剂；②铝热反应常用于冶炼金属性 比铝__________(填“强”或“弱”)的金属。 【解析】　铝热反应的实质是在较高温度下，用较活泼的还原剂铝，把活泼性相对弱的 金属从其氧化物中还原出来。 【答案】　(1)①8Al＋3Fe3O4 ===== 高温 4Al2O3＋9Fe ②10Al＋3V2O5 ===== 高温 5Al2O3＋6V ③4Al＋3MnO2 ===== 高温 2Al2O3＋3Mn (2)①置换反应　还原　还原　②弱 13．铜在自然界多以＋1 价矿石存在，因为在固态特别是高温下＋1 价铜的化合物比＋2 价稳定。从辉铜矿(Cu2S)炼铜的方法之一是：①将矿石高温通空气焙烧，生成两种氧化物。 ②将焙烧过的矿石加上比它质量约少一半的未经焙烧过的矿石，混合后隔绝空气再进行高温 燃烧，结果得到金属铜和一种具有刺激性气体的气体。写出这两个反应的化学方程式。 【答案】　①2Cu2S＋3O2 ===== 高温 2Cu2O＋2SO2↑ ②2Cu2O＋Cu2S ===== 高温 6Cu＋SO2↑ 【点拨】　写第一个方程式时，要注意 C u ＋1 比 C u ＋2 稳定。 14．金属活动性顺序中，Mn、Cr、Co 应该排在 H 的前面，Al 的后面。已知金属 Mn、 Cr、Co 熔点较高，它们可分别由对应的氧化物 MnO2、Co3O4 和 Cr2O3 为原料冶炼。则： (1)应选择的还原剂是______________。(写化学式) (2)写出有关的化学反应方程式： ①_______________________________________________________________________； ②_______________________________________________________________________； ③_______________________________________________________________________。 【答案】　(1)Al　(2)①3MnO2＋4Al ===== 高温 3Mn＋2Al2O3 ②3Co3O4＋8Al ===== 高温 9Co＋4Al2O3 ③Cr2O3＋2Al ===== 高温 2Cr＋Al2O3 15．如下图所示： 已知 A、D、E、F 是中学化学中常见单质，B、C 是氧化物，且 B 的相对分子质量是 232。请填空： (1)A 是________，E 是________(填化学式) (2)D 跟水反应的化学方程式是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)C 电解的化学方程式为 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________， 每生成 1 mol A 同时生成________mol E。 (4)先将 B 溶于足量盐酸，再向用盐酸溶解后的溶液中通入足量 Cl2，请写出此过程中有 关反应的离子方程式： ________________________________________________________________________。 【答案】　(1)Al　O2 (2)3Fe＋4H2O ===== 高温 Fe3O4＋4H2 (3)2Al2O3 ===== 通电 4Al＋3O2↑　0.75 (4)Fe3O4＋8H＋===Fe2＋＋2Fe3＋＋4H2O， 2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－ 【点拨】　突破口是熔融电解氧化物 C 得到单质 A、E，可初步确定 C 是氧化铝，A 是 金属铝，E 是氧气；A(铝)与 B(氧化物)在高温条件下发生置换反应最可能是铝热反应；E(氧 气)和 F 化合生成水，F 是氢气；单质铁(D)在高温条件下与水反应生成氢气和四氧化三铁(相 对分子质量是 232)。 16．根据你的生活经验和下表所提供的信息，选择合适的理由填空： 一些金属物理性质比较 物理性质 物理性质比较 导电性(以银的导电 性为 100 作标准) 密度/(g·cm－3) 熔点/℃ 硬度(以金刚石的硬 度为 10 作标准) (1)制菜刀等工具用铁不用铅的原因是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)制电线一般用铜不用银的原因是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)灯泡里的灯丝用钨不用锡的原因是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 【答案】　(1)铅的硬度小(纯)，密度大(重)，铅有毒 (2)银比铜价格贵 (3)钨的熔点高 17．金属铜能被 FeCl3 的浓溶液腐蚀，其化学方程式是： Cu＋2FeCl3===CuCl2＋2FeCl2。 现将有铜的印刷线路板浸入 120 mL FeCl3 的溶液中，有 9.6 g 铜被腐蚀掉。取出印刷线 路板，向溶液中加入 8.4 g 铁粉，经充分反应，溶液中还存在 4.8 g 不溶物。(设溶液体积不 变，且不考虑金属离子水解)。 ①根据 9.6 g 铜被腐蚀，最后溶液中还有 4.8 g 不溶物，说明溶液中肯定还有________， 所以 4.8 g 固体不可能有________，即 4.8 g 是________。 ②9.6 g 铜被腐蚀生成________ mol Fe2＋。 ③最后溶液中金属离子物质的量浓度 c(Cu2＋)________，c(Fe2＋)________。 【答案】　①Cu2＋　Fe　Cu ②0.3　③0.625 mol/L　5 mol/L 【点拨】　②设生成 Fe2＋物质的量为 x。 Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋ 64 g　　　　　　　　　2 mol 9．6 g　　　　　　　　　x 所以 x＝0.3 mol。 ③由加入 8.4 g Fe，反应后有 4.8 g 不溶物，说明 8.4 g Fe 恰好与 Cu2＋和剩余 Fe3＋发生 反应，设与 Fe3＋反应的 Fe 物质的量为 y，与 Cu2＋反应的 Fe 物质的量为 z。 2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋ 2y　　　y　　　3y Cu2＋＋Fe===Fe2＋＋Cu z　　　z　　　z　　　z Error!解得Error! c(Fe2＋)＝3y＋z＋0.3 mol 0.12 L ＝3 × 0.075 mol＋0.075 mol＋0.3 mol 0.12 L ＝5 mol/L c(Cu2＋)＝ (9.6－4.8)g/64 g·mol－1 0.12 L ＝0.625 mol/L