2019高中化学课下能力提升（十七）金属矿物的开发利用精练新人教版

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金属矿物的开发利用一、选择题1．下列说法中，不正确的是(　　)A．金属的冶炼，就是利用氧化还原反应原理，在一定条件下将金属从其化合物中还原出来B．冶炼金属时，必须加入一种物质作为还原剂C．金属由化合态变为游离态，都是被还原D．金属单质被发现和应用得越早，其活动性一般越弱2．下列各组物质中，均能使Fe2O3还原成单质铁的是(　　)A．O2、H2B．CO、CC．CO2、H2OD．Al、Cu3．成语、诗词话科学——对下列成语或诗句所描述现象的解释，你认为错误的是(　　)选项成语或诗句用化学知识解释A唐代李白诗句“风吹柳花满店香”这是生活中常见的一种分子扩散运动B“烈火见真金”金的性质稳定，在烈火中也不会发生反应C明代于谦诗句“粉身碎骨浑不怕”它指石灰石碾碎成粉末状的物理变化过程D成语“百炼成钢”通过反复锤炼，减少铁合金中碳元素的质量分数4．铝能用于冶炼一些金属(如钒、铬、锰等)，这是因为铝(　　)A．既能与酸反应，又能与碱反应B．导电性好C．熔点低D．还原性，在冶炼反应中放出大量的热量5．工业制备铝一般是通过铝土矿制得纯净的Al2O3，然后得到铝。而不是电解氯化铝，其主要原因是(　　)A．AlCl3是共价化合物，其熔融态不导电B．电解AlCl3生成的Cl2会污染大气C．用氢气还原氧化铝即可得到铝D．AlCl3不存在6．下列金属的冶炼过程中，需加入还原剂的是(　　)A．HgO―→HgB．Al2O3―→AlC．Ag2O―→AgD．CuSO4―→Cu7．下表中金属的冶炼原理与方法不完全正确的是(　　)选项冶炼原理方法A2HgO2Hg＋O2↑热分解法B2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑电解法CCu2S＋O22Cu＋SO2热分解法DFe2O3＋2Al2Fe＋Al2O3热还原法8．(2016·信阳高一检测)用铝热法还原下列氧化物，制得金属各1mol，消耗铝最少的是(　　)A．MnO2B．WO3C．Cr2O3D．Co3O49．冶炼金属一般有下列4种方法：①焦炭法；②水煤气(或氢气、一氧化碳)法；③活泼金属置换法；④电解法。这4种方法在工业上均有应用。古代有：Ⅰ.火烧孔雀石炼铜；Ⅱ.湿法炼铜。现代有：Ⅲ.铝热法炼铬；Ⅳ.从光卤石(MgCl2·6H2O)中炼镁。对它们的冶炼方法的分类，不正确的是(　　)A．Ⅰ，①B．，②C．，③D．Ⅳ，④10．(2014·新课标全国卷Ⅱ)下列反应中，反应后固体物质增重的是(　　)nA．氢气通过灼热的CuO粉末B．二氧化碳通过Na2O2粉末C．铝与Fe2O3发生铝热反应D．将锌粒投入Cu(NO3)2溶液11．(2016·广州高一检测)氧化还原反应广泛应用于金属的冶炼。下列说法不正确的是(　　)A．电解熔融NaCl制取金属钠的反应中，钠离子被还原，氯离子被氧化B．湿法炼铜与火法炼铜的反应中，铜元素都发生还原反应C．用磁铁矿炼铁的反应中，1molFe3O4被CO还原成Fe，转移9mole－D．铝热法还原铁的反应中，放出的热量能使铁熔化12．钛是一种活泼金属，具有密度小、熔点高、可塑性强、机械强度高等性能。工业上常用硫酸分解铁钛矿石来制备二氧化钛，用以冶炼钛，主要有以下五个反应：①FeTiO3＋2H2SO4===TiOSO4＋FeSO4＋2H2O②TiOSO4＋2H2O===H2TiO3↓＋H2SO4③H2TiO3TiO2＋H2O④TiO2＋2C＋2Cl2TiCl4＋2CO⑤TiCl4＋2Mg2MgCl2＋Ti针对以上五个反应，下列叙述错误的是(　　)A．反应①是非氧化还原反应B．反应②生成了两种酸C．反应④中的TiO2是氧化剂D．反应⑤表现了金属镁比金属钛的还原性强二、非选择题13．粉末状试样A是由等物质的量的MgO和Fe2O3组成的混合物。进行如下实验：①取适量A进行铝热反应，产物中有单质B生成；②另取20gA全部溶于0.15L6.0mol/L盐酸中，得溶液C；③将①中得到的单质B和溶液C反应，放出1.12L(标准状况下)气体，同时生成溶液D，还残留有固体物质B；④用KSCN溶液检验时，溶液D不变色。请填空：(1)①引发铝热反应的实验操作是_________，产物中单质B是________。(2)②中所发生的各反应的化学方程式为__________、_____________。(3)③中所发生的各反应的离子方程式为___________、___________。14．孔雀石的主要成分为CuCO3·Cu(OH)2，某同学设计从孔雀石中冶炼金属铜的方案如下：①将孔雀石粉碎后加过量的稀硫酸②将反应后的混合物过滤③向滤液中加入一种金属粉末根据上述实验方案，试回答：(1)第①步反应中的现象为_______________。(2)第③步中加入的金属粉末是________，理由是_______________。(3)若向滤液中加入过量生石灰后，过滤，将沉淀加热灼烧后再通入________气体，可制得较纯净的铜。15．以铝土矿(主要成分氧化铝)、盐酸、氨水为主要原料制备金属铝，反应原理如下：Al2O3＋6HCl===2AlCl3＋3H2O，AlCl3＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH4Cl，2Al(OH)3Al2O3＋3H2O，__________________________(完成该反应)，并指出该反应中生成标准状况下6.72nL氧气，冶炼出铝的物质的量是________mol，利用冶炼出的铝在高温下与氧化铁反应，写出该反应的化学方程式________________。16．(2016·山东滨州高一检测)如图所示，A、B、C、D、E是单质，G、H、I、F是B、C、D、E分别和A形成的化合物。已知：①反应C＋GB＋H能放出大量的热，该反应曾应用于铁轨的焊接；②I是一种常见的温室气体，它和E可以发生反应：2E＋I2F＋D，F中E元素的质量分数为60%。回答下列问题：(1)B是一种单质，其元素在周期表中的位置是________。(2)化合物I的电子式______________。(3)1.6gG溶于盐酸，得到的溶液与铜粉完全反应，计算至少所需的铜粉的质量________。(4)C与过量NaOH溶液反应的离子方程式为________________，反应后溶液与过量化合物Ⅰ反应的离子方程式为____________________。(5)E在I中燃烧的方程式为_______________________。17．黄铜矿(CuFeS2)是制取铜及其化合物的主要原料之一，还可制备硫和铁的化合物。(1)冶炼铜的反应为8CuFeS2＋21O28Cu＋4FeO＋2Fe2O3＋16SO2。若CuFeS2中Fe的化合价为＋2，反应中被还原的元素是________(填元素符号)。(2)上述冶炼过程产生大量SO2。下列处理方案中合理的是________(填序号)。a．高空排放b．用于制备硫酸c．用纯碱溶液吸收制Na2SO3d．用浓硫酸吸收(3)利用黄铜矿冶炼铜产生的炉渣(含Fe2O3、FeO、SiO2、Al2O3)可制备Fe2O3。方法为：①用稀盐酸浸取炉渣，过滤。②滤液先氧化，再加入过量NaOH溶液，过滤，将沉淀洗涤、干燥、煅烧得Fe2O3。根据以上信息回答下列问题：a．除去Al3＋的离子方程式是______________。b．选用提供的试剂，设计实验验证炉渣中含有FeO。提供的试剂：稀盐酸、稀硫酸、KSCN溶液、KMnO4溶液、NaOH溶液、碘水。所选试剂为__________。证明炉渣中含有FeO的实验现象为________________。课下能力提升(十七)　金属矿物的开发利用1．解析：选B　金属的冶炼是将金属化合物转化为金属单质，A项正确；有的金属化合物在发生氧化还原反应冶炼金属的时候，自身既作氧化剂又作还原剂，不需要另加还原剂，如HgO，B项错误；金属元素在化合物中一定显正价，当变成金属单质后，化合价就变为0，所以是被还原，C项正确；金属被发现和应用得早，说明该金属容易被还原，从而也说明这些金属的活动性一般是较弱的，D项正确。2．解析：选B　还原性强的物质(如Al、C、H2、CO等)在一定条件下都能把铁从其氧化物中还原出来。A中，O2是氧化剂；C中，CO2无还原性，D中，Cu活泼性比Fe弱。3．解析：选C　诗句“粉身碎骨浑不怕”，描述的是生石灰遇水由块状变成粉末状的过程，是化学过程。n4．解析：选D　铝能用于冶炼一些金属，是因为铝有较强的金属性，可以将一些金属性较它弱的金属置换出来。另外，在冶炼反应中放出大量的热量，使反应体系维持在高温状态，可以把一些金属性较弱的金属从它们难熔的金属氧化物中置换出来。5．解析：选A　AlCl3是共价化合物，其熔融态不导电，A正确；生成Cl2会污染大气，但不是主要因素，B错误；铝是活泼金属只能利用电解法制取，C错误；固体、溶液中均存在氯化铝，D错误。6．解析：选D　在冶炼金属的方法中，只有热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如Fe、Cu，而后面的金属如Hg、Ag适合用热分解法，前面的金属如Al适合用电解法。7．解析：选C　活泼金属K、Ca、Na、Mg、Al等用电解法冶炼，中等活泼金属Zn、Fe、Sn、Pb、Cu等用热还原法冶炼，不活泼金属Hg、Ag利用热分解法冶炼，故A、B、D正确。C错误，C项为火法炼铜。8．解析：选D　不必逐一写出化学方程式，分析金属元素的化合价变化即可。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越高，变为单质时需获得的电子数越多，消耗铝越多；金属化合价越低，得电子数越少，消耗铝越少。选项提供的金属氧化物中，金属的化合价分别为：Mn(＋4)，W(＋6)，Cr(＋3)，Co。Co化合价最低，消耗铝最少。9．解析：选B　Ⅰ、、、Ⅳ发生的反应分别是：Ⅰ.Cu2(OH)2CO32CuO＋CO2↑＋H2O　C＋2CuO2Cu＋CO2↑.Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu.2Al＋Cr2O3Al2O3＋2CrⅣ.先从光卤石中提取MgCl2，再电解熔融的MgCl2；MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑。则Ⅰ属于方法①，属于方法③，属于方法③，Ⅳ属于方法④。10．解析：选B　四个选项的反应方程式及固体物质质量变化如下：A．H2＋CuOCu＋H2O，固体质量减小。80　　　64B．2CO2＋2Na2O2===2Na2CO3＋O2，固体质量增大。　　　156　　　　　212C．2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe，固体质量不变。D．Zn＋Cu(NO3)2===Cu＋Zn(NO3)2，固体质量减小。　65　　　　　　　　6411．解析：选C　Fe3O4中3个Fe共显＋8价，故1molFe3O4被CO还原成Fe，转移8mole－，C项错误。12．解析：选C　在反应①中没有化合价的变化，反应②中，化学式H2TiO3符合酸的一般化学式，它是钛酸的化学式。反应④中，钛元素的化合价保持不变，氯气是氧化剂，碳是还原剂，反应⑤中，镁是还原剂，钛是还原产物，所以镁的还原性强于钛。13．解析：MgO不能与铝发生置换反应，所以①发生的反应是Fe2O3＋2Al2Fe＋Al2O3。②中发生的反应是Fe2O3＋6HCl===2FeCl3＋3H2O，MgO＋2HCl===MgCl2＋H2O。③中发生的反应是Fe＋2FeCl3===3FeCl2，Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑。④中加入KSCN溶液不变色，说明Fe3＋完全被还原为Fe2＋，溶液D为MgCl2、FeCl2的混合液。答案：(1)加少量KClO3，插上镁带并将其点燃　Fe　(2)Fe2O3＋6HCl===2FeCl3＋3H2OMgO＋2HCl===MgCl2＋H2O(3)Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑　Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋n14．解析：孔雀石的主要成分是碱式碳酸铜，当加入过量稀硫酸时发生反应，固体逐渐溶解，产生二氧化碳气体、水和硫酸铜；为冶炼金属铜，可加入过量的铁粉，把铜从硫酸铜溶液中置换出来；若向滤液中加入过量生石灰后生成氢氧化铜，过滤，将氢氧化铜加热后生成氧化铜，通入氢气生成铜和水。答案：(1)固体溶解，有无色气体生成，溶液变成蓝色　(2)Fe　铁的活泼性比铜强，可从溶液中置换出铜(3)氢气15．以铝土矿(主要成分氧化铝)、盐酸、氨水为主要原料制备金属铝，反应原理如下：Al2O3＋6HCl===2AlCl3＋3H2O，AlCl3＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH4Cl，2Al(OH)3Al2O3＋3H2O，__________________________(完成该反应)，并指出该反应中生成标准状况下6.72L氧气，冶炼出铝的物质的量是________mol，利用冶炼出的铝在高温下与氧化铁反应，写出该反应的化学方程式________________。解析：据给出的反应可知最后一步是电解熔融的氧化铝制取金属铝，化学方程式是2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑，该反应中生成标准状况下6.72L氧气，即氧气是6.72L÷22.4L/mol＝0.3mol，故冶炼出铝的物质的量是0.3mol×4÷3＝0.4mol，冶炼出的铝在高温下与氧化铁反应的化学方程式是2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3。答案：2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑　0.42Al＋Fe2O32Fe＋Al2O316．解析：根据①可知，这是铝热反应，所以C是铝，则H是氧化铝，A是氧气，G是三氧化二铁，B就是铁。常见的温室气体是CO2，所以I是CO2，则D是碳。能在CO2中燃烧，且把CO2中的碳置换出来的是镁，即E是镁，F是氧化镁，氧化镁中镁元素的质量分数是60%。答案：(1)第四周期第Ⅷ族(2)(3)0.64g(4)2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑　AlO＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO(5)2Mg＋CO22MgO＋C17．解析：(1)分析化学方程式中各元素化合价可知：Cu由＋2价→0价，O由0价→－2价，铜元素、氧元素在反应中被还原。(2)二氧化硫污染环境，不能排入空气中。浓硫酸不能吸收二氧化硫，也不能消耗二氧化硫。二氧化硫可以“变废为宝”制硫酸，也可以用纯碱吸收制亚硫酸钠。(3)Al3＋与过量的氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠溶液，而Fe3＋与氢氧化钠溶液反应生成氢氧化铁沉淀，过滤，将Al3＋除去。反应的离子方程式为Al3＋＋4OH－===AlO＋2H2O。若要证明炉渣中含有FeO需要首先将其溶解，生成可溶性的亚铁盐，结合试剂分析可知，将该溶液加入到高锰酸钾溶液中，亚铁离子具有强还原性，因此，可以使高锰酸钾溶液褪色。选用的试剂是稀硫酸和高锰酸钾溶液。答案：(1)Cu、O　(2)b、c　(3)a.Al3＋＋4OH－===AlO＋2H2O　b．稀硫酸、KMnO4溶液　用稀硫酸浸取炉渣所得的溶液能使KMnO4溶液褪色