1、专题9金属与人类文明第一单元金属的冶炼方法必备知识基础练进阶训练第一层知识点1金属的存在形式1.我国古代炼丹家魏伯阳所著周易参同契是世界上现存最早的一部炼丹专著。书中描写到：“金入于猛火，色不夺精光。”这句话是指金在强热条件下()A活泼 B稳定C易被氧化 D易被还原2铝土矿的主要成分是()AFe2O3BSiO2CAl2(SO4)3DAl2O33下列关于金属在自然界中存在形态的说法正确的是()A大多数金属在自然界中以单质的形式存在B金属在自然界中只能以化合态的形式存在C金属在自然界中都能以化合态和游离态两种形式存在D金属在自然界中的存在形态与其化学活动性有关4从石器、青铜器到铁器时代，金属的冶炼
2、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限，之所以有先后，主要取决于()A金属的导电性强弱 B金属在地壳中的含量C金属的化合价高低 D金属的活泼性强弱5下列关于金属的叙述正确的是()A常温下所有的金属都是固体B金属具有导电性、导热性和延展性C所有金属都能与酸反应D金属元素在自然界中都是以化合态形式存在的6(双选)下列说法不正确的是()A自然界中金属只以化合态形式存在B金属由化合态变为游离态，都是被还原C冶炼金属时，必须加入一种物质作为还原剂D金属单质被发现和应用得越早，其活性一般越弱知识点2金属的冶炼7.金属冶炼方法选择的依据是()A金属熔点的高低B金属阳离子得电子的
3、能力C金属元素在自然界的存在形式D金属元素在地壳中的含量8下列关于金属冶炼的说法不正确的是()A金属冶炼方法的选择是由金属的活泼性决定的B工业上常用电解熔融氯化物的方法来冶炼钠、镁、铝C热还原法冶炼金属常用的还原剂有焦炭、一氧化碳和氢气D金属冶炼的本质是找到合适的还原剂(或还原手段)将金属从其化合物中还原出来9在工业上，下列金属的冶炼方法错误的是()A加热法冶炼汞 B电解法冶炼铝C电解法冶炼铜 D热还原法冶炼铁10工业炼铁，用到的原料有：铁矿石、焦炭、空气、石灰石，下列对原料在冶炼过程中的作用叙述不正确的是()A焦炭是铁矿石炼铁时的还原剂B. 焦炭先与空气中的氧气反应，为炼铁提供能量C石灰石的
4、主要作用是帮助矿石中杂质形成炉渣D. 固体原料需粉碎，增大与气体的接触面11金属锂是密度最小的金属，等质量的不同金属，锂可以释放出更多电子，故常用来制造高性能电池。已知锂的金属性介于钠和镁之间，则冶炼金属锂应采用的方法是()A电解法 B热还原法C热分解法 D铝热法12下列金属适合用热分解法冶炼的是()ANa BAlCFe DAg13从高熔点氧化物中冶炼金属的常用方法是铝还原法，即铝热反应法。不能用铝热反应法从下列物质中冶炼金属的是()A氧化镁 B氧化铁C二氧化锰 D氧化镍14铝热反应的实验装置如图。下列有关铝热反应的说法中，不正确的是()A铝热反应是放热反应B铝热反应可用于冶炼某些金属C实验中
5、镁条的主要作用是还原氧化铁D实验现象为火星四溅，漏斗下方有红热熔融物流出15下列反应中，不属于铝热反应的是()A2Al3FeOAl2O33FeB2AlWO3Al2O3WC4Al3O22Al2O3D4Al3MnO22Al2O33Mn16(双选)工业上用某种氧化铝矿石(含Fe2O3杂质)为原料冶炼铝的工艺流程如下：对上述流程的判断正确的是()A试剂X可以为氨水，沉淀中含有铁的化合物BCO2不可以用H2SO4溶液或稀盐酸代替C反应中的离子方程式为CO2AlO2H2O=Al(OH)3HCOD工业上还可采用Fe还原Al2O3的方法制Al，成本更低关键能力综合练进阶训练第二层一、选择题：每小题只有一个选项
6、符合题意。1炼铁厂以赤铁矿石、焦炭、石灰石、空气等为原料炼铁，主要反应过程如图所示：请根据题图和所学知识判断，下列说法错误的是()A生铁属于混合物B原料中焦炭的作用是提供能量和制取一氧化碳C炼铁过程中所有元素的化合价均发生了改变D工业炼铁的设备是高炉2下列有关金属的工业制法中正确的是()A钒、锰：用金属铁作还原剂与钒、锰的氧化物在高温下反应B铁：用CO在高温下还原铁矿石中铁的氧化物C钠：以海水为原料制得精盐，再电解纯净的饱和NaCl溶液D镁、铝：分别用电解熔融氧化镁、熔融氯化铝的方法制备3下列金属的冶炼(“”前为原料，“”后为所得的金属)，MgCl2Mg、MnO2Mn、ZnOZn、HgOHg、
7、磁铁矿Fe、NaClNa，其中最适宜用热还原法冶炼的是()ABCD4下表中金属的冶炼原理与方法完全正确的是()选项方法冶炼原理A湿法炼铜CuSO42K=CuK2SO4B热分解法炼铜Cu2SO2=2CuSO2C电解法炼铝2Al2O3(熔融)4Al3O2D热还原法冶炼钡BaOH2BaH2O5.实验室将9 g铝粉跟一定量的金属氧化物粉末混合形成铝热剂。发生铝热反应之后，所得固体中含金属单质为18 g，则该氧化物粉末可能是()AFe2O3和MnO2 BMnO2和V2O5CCr2O3和V2O5 DMnO2和Cr2O3二、选择题：每小题有一个或两个选项符合题意。6高炉炼铁的反应方程式是Fe2O33CO2F
8、e3CO2，当有560 g铁生成时，电子转移了()A90 mol B60 molC30 mol D20 mol7下列金属的冶炼方法与工业上冶炼铝相同的是()A2NaCl2NaCl2BFeCuSO4=FeSO4CuCFe2O33CO2Fe3CO2D2Ag2O4AgO28工业上以铝土矿(主要成分Al2O33H2O)为原料生产铝， 主要包括下列过程：. 将粉碎、 筛选、 湿磨后的铝土矿浸泡在氢氧化钠溶液中，过滤；. 通入过量二氧化碳使所得滤液中析出氢氧化铝固体，过滤；. 使中所得氢氧化铝脱水生成氧化铝；. 电解熔融氧化铝生成铝。 下列说法正确的是()A过程说明氧化铝具有酸性氧化物的性质B过程说明碳酸
9、的酸性比氢氧化铝的酸性强C过程发生的反应类型属于氧化还原反应D过程也可以用热分解法代替电解法冶炼铝9工业上冶炼金属钼的化学原理为：2MoS27O22MoO34SO2；MoO32NH3H2O=(NH4)2MoO4H2O；(NH4)2MoO42HCl=H2MoO42NH4Cl；H2MoO4MoO3H2O；用还原剂将MoO3还原成金属钼。则下列说法正确的是()A上述、属于氧化还原反应，、属于非氧化还原反应BMoO3是金属氧化物，也是酸性氧化物CH2MoO4是一种强酸D利用H2、CO和Al分别还原等量的MoO3，所消耗还原剂的物质的量之比为332三、非选择题10铁在自然界分布广泛，在工业、农业和国防科
10、技中有重要应用。回答下列问题：(1)用铁矿石(赤铁矿)冶炼生铁的高炉如图(a)所示。原料中除铁矿石和焦炭外还有_。除去铁矿石中脉石(主要成分为SiO2)的化学反应方程式为_、_；高炉排出气体的主要成分有N2、CO2和_(填化学式)。(2)有人设计出“二步熔融还原法”炼铁工艺，其流程如图(b)所示，其中，还原竖炉相当于高炉的_部分，主要反应的化学方程式为_；熔融造气炉相当于高炉的_部分。(3)铁矿石中常含有硫，使高炉气中混有SO2污染空气，脱SO2的方法是_。学科素养升级练进阶训练第三层1(素养题科学精神与社会责任)中华民族的发明创造为人类文明进步做出了巨大贡献。下列我国传统制作工艺中，涉及化学
11、反应的是()A.用氧化铁作外墙涂料B.铸造司母戊鼎C.火法炼铜D.淘金制饰品2.钛是一种用途广泛的活泼金属。工业上常用二氧化钛冶炼金属钛，发生的主要反应有：TiO22C2Cl2TiCl42CO，TiCl42Mg2MgCl2Ti。下列关于这两个反应的叙述正确的是()A.均属于置换反应B.反应中碳作氧化剂C.钛元素在反应中均被还原D.反应说明镁的金属性强于钛的金属性3(素养题证据推理与模型认识)工业上用铝土矿(主要成分是Al2O3，含Fe2O3杂质)为原料冶炼铝的工艺流程如图：下列叙述不正确的是（）A.反应中试剂X是NaOH溶液B.图中所示转化反应中包含1个氧化还原反应C.试剂Y是CO2，它与Al
12、O反应生成氢氧化铝D.将X与Y试剂进行对换，最终可以达到相同结果4（素养题科学探究与创新意识）除金、铂等极少数金属外，绝大多数金属元素以化合物形式存在于自然界中，将金属元素从其化合物中还原出来的工业工程称为金属的冶炼。下列材料描述了一些常见金属的冶炼方法。工业上冶炼镁的方法有两种，电解法和皮江法。电解法是电解熔融的氯化镁；皮江法是硅在高温下还原氧化镁。霍尔埃鲁铝电解法是以氧化铝为原料、冰晶石（Na3AlF6）为熔剂组成的电解质，在950970的条件下通过电解的方法使电解质熔体中的氧化铝分解为铝和氧气。湿法炼铜是工业上常用的一种炼铜的方法。使用铁和硫酸铜溶液反应。工业上冶炼银的方法是加热条件下让
13、氧化银分解。冶炼锰一般用铝热法，即在高温下用铝还原二氧化锰。相关各物质熔点见下表：物质Al2O3AlCl3MgOMgCl2AlMnMg熔点/2 3031902 8007126601 244649.根据上述信息回答下列问题：（1）影响金属冶炼方法的首要因素是。（2）冶炼镁时电解熔融MgCl2而不电解熔融MgO，冶炼铝时电解熔融Al2O3而不电解熔融AlCl3的原因是 。（3）写出铝热法冶炼Mn的化学方程式_，一般使用铝热法冶炼的金属具有哪些性质。.下面是皮江法冶炼镁的工业流程示意图（1）气体a是。（2）白云石煅烧前粉碎的目的是。（3）还原炉需控制温度为1 200 左右，并抽空气到近似真空，还原炉
14、中发生的主要反应有、。（4）还原炉中抽空气到近似真空的原因是_。第一单元金属的冶炼方法必备知识基础练1答案：B解析：金的活泼性弱，性质稳定，在强热条件下也不反应。“金入于猛火，色不夺精光。”这句话的意思是黄金的性质在强热条件下稳定。2答案：D解析：A.Fe2O3是赤铁矿的主要成分，故A错误；B.SiO2是石英的成分，故B错误；C.Al2（SO4）3是一种被广泛运用的工业试剂，故C错误；D.铝土矿的主要成分是Al2O3，故D正确。 3.答案：D解析：A.大多数金属的化学性质比较活泼，所以在自然界中大多数金属以化合态形式存在，故A错误；B.金的性质稳定，在自然界中以游离态存在，故B错误；C.活泼的
15、金属元素，在自然界中不存在游离态，如钠元素，故C错误；D.金、银的活动性很弱，可在自然界中以游离态形式存在，钠的活泼性很强，在自然界中只能以化合态的形式存在，存在形态与其化学活动性有关，故D正确。4答案：D解析：金属的活动性强弱决定了金属冶炼的先后。越不活泼的金属越容易冶炼，越先发现，故答案选D。 5.答案：B解析：A.常温下汞为液体，A项错误；B.金属一般都具有导电性、导热性和延展性，B项正确；C.不是所有金属都能与酸反应，有些不活泼的金属不与酸反应，如金与盐酸、硫酸等均不反应，C项错误；D.性质活泼的金属元素在自然界中以化合态的形式存在，有些化学性质不活泼的金属元素（例如金）在自然界中是以
16、游离态形式存在的，D项错误。6答案：AC解析：A.自然界中金属大部分以化合态形式存在，有少数金属例如金等有游离态，A说法错误；B.金属由化合态变为游离态，从正化合价降低到0价，故都是被还原，B说法正确；C.冶炼金属时，有些可以加入一种物质作为还原剂来冶炼，有些可以电解，则不需要加还原剂，C说法错误；D.活性越弱，越有可能以游离态存在，越容易被发现和使用，D说法正确。 7.答案：B解析：A.冶炼方法与金属熔点的高低无关，与金属离子被还原到单质的难易程度有关，A错误； B金属的冶炼方式与金属的活动性或金属阳离子得电子的能力有关，B正确；C.大多数金属元素在自然界以化合态形式存在，存在形式与冶炼方法
17、无关，C错误；D.金属元素在地壳中的含量不同，不能从根本上决定冶炼方法，D错误。8答案：B解析：A.金属冶炼方法的选择是由金属的活泼性决定的，活泼的金属用电解的方法，比较活泼的可以用热还原法，不活泼的金属可以用热分解法，故正确；B.工业上用电解熔融的氯化钠、氯化镁和氧化铝的方法得到钠、镁、铝金属，故错误；C.利用还原剂把金属元素从化合态变为游离态，因此热还原法常用的还原剂有碳、一氧化碳和氢气等，故正确；D.金属冶炼的本质就是把金属元素从化合态变为游离态，需要找到合适的还原剂或还原手段，故正确。 9.答案：C解析：根据金属的活动性顺序选择合适的冶炼方法，非常活泼的金属如钠、镁、铝用电解方法，比较
18、活泼的金属用还原法冶炼，如铁或铜，不活泼的金属用加热分解的方法如汞、银等。10答案：A解析：A.焦炭在高炉中主要是提供热量得到还原剂CO。 11.答案：A解析：常见金属的冶炼方法有电解法、热还原法和热分解法等，Na、Mg都很活泼，常用电解法冶炼，而Li活泼性介于Na与Mg之间，则Li也应采用电解法冶炼。12答案：D解析：A.Na属于活泼金属，采用电解法冶炼，A不符合题意；B.Al属于活泼金属，采用电解法冶炼，B不符合题意；C.Fe属于较活泼金属，采用热还原法冶炼，C不符合题意；D.Ag属于不活泼金属，采用热分解法冶炼，D符合题意。 13.答案：A解析：镁的活泼性大于铝，不能用铝热反应冶炼金属镁
19、。14答案：C解析：A.铝热反应中放出大量的热使生成的铁熔化，所以铝热反应为放热反应，选项A正确；B.铝的还原性强，且铝热反应放出大量的热，则可以通过铝热反应冶炼某些高熔点金属，选项B正确；C.在铝热反应中，金属镁燃烧会放出大量的热，为铝热反应提供能量，选项C不正确；D.反应剧烈，火星四射，漏斗下方有红热熔融物流出，说明该反应为放热反应，选项D正确。 15.答案：C解析：铝热反应是单质铝与没有铝活泼的金属氧化物反应置换出金属单质和三氧化二铝的反应，所以此题选C。16答案：BC解析：A.试剂X应为强碱溶液，使Al2O3溶解，A错误；B.若用强酸代替CO2，强酸过量时，Al（OH）3会溶解，不能保
20、证生成Al（OH）3沉淀，B正确；C.反应为向含有偏铝酸根的溶液通入CO2，二者可以发生反应，离子方程式为CO2AlO2H2O=Al（OH）3HCO，C正确；D.因Al比Fe活泼，不能用Fe置换Al，D错误。关键能力综合练1答案：C解析：A选项，生铁是碳和铁等的合金，属于混合物，故A正确，不符合题意；B选项，原料中焦炭先生成二氧化碳，二氧化碳与碳反应生成一氧化碳，一氧化碳和铁矿石反应，且燃烧提供大量的能量，故B正确，不符合题意；C选项，炼铁过程中石灰石中的钙元素化合价未发生改变，故C错误，符合题意；D选项，工业炼铁的设备是高炉，故D正确，不符合题意。2答案：B解析：A.工业上常用铝热反应（铝作
21、还原剂）冶炼钒、锰等金属，故A错误；B.用CO在高温下还原铁矿石中铁的氧化物得到Fe，故B正确；C.电解熔融的NaCl才能得到钠，故C错误；D.AlCl3是共价化合物，熔融状态下不导电，工业上分别用电解熔融MgCl2、熔融Al2O3的方法制镁、铝，故D错误。 3.答案：C解析：金属的冶炼一般有电解法、热还原法、热分解法、物理分离法，金属活动顺序表中的金属冶炼：活泼金属K、Ca、Na、Mg、Al一般用电解熔融的氯化物（Al是电解熔融的三氧化二铝）制得；较不活泼的金属Zn、Fe、Sn、Pb、Cu等用热还原法制得，常用还原剂有（C、CO、H2等）；Hg、Ag用加热分解氧化物的方法制得，Pt、Au用物
22、理分离的方法制得，以此来解答。由分析可知：MgCl2Mg、NaClNa利用电解法冶炼；MnO2Mn、ZnOZn、磁铁矿Fe均可利用热还原法冶炼；HgOHg利用加热分解法。4答案：C解析：A.在水溶液中K会迅速和水反应，不能置换出硫酸铜溶液中的铜，湿法炼铜是用铁做还原剂，把硫酸铜溶液中的铜置换出来，故A不选；B.用Cu2S煅烧冶炼铜是火法炼铜，故B不选；C.电解熔融的氧化铝可以冶炼金属铝，故C选；D.钡是非常活泼的金属，不能用氢气从氧化钡中把钡置换出来，故D不选。 5.答案：A解析：n（Al） mol，可提供电子为1 mol，根据电子守恒：A当全部为Fe2O3，生成m（Fe）56 g18.7 g
23、，当全部为MnO2，生成m（Mn）55 g13.75 g，当铝粉完全反应时，可生成金属单质18 g，故A正确；B.当全部为MnO2，生成m（Mn）55 g13.75 g，当全部为V2O5，生成m（V）51 g10.2 g，即使9 g铝粉全部反应，所得金属单质的质量也不到18 g，故B错误；C.当全部为Cr2O3，生成m（Cr）52 g17.3 g，当全部为V2O5，生成m（V）51 g10.2 g，即使9 g铝粉全部反应，所得金属单质的质量也不到18 g，故C错误；D.当全部为MnO2，生成m（Mn）55 g13.75 g，当全部为Cr2O3，生成m（Cr）52 g17.3 g，即使9 g铝粉
24、全部反应，所得金属单质的质量也不到18 g，故D错误。6答案：C解析：Fe2O33CO2Fe3CO2转移电子6e256 g 6 mol560 g x mol计算可得x30，故电子转移30 mol。 7.答案：A解析：A.工业上用电解熔融氯化钠的方法冶炼金属钠，与冶炼金属铝的方法相同，A项正确；B.湿法炼铜属于置换反应，与冶炼铝的方法不同，B项错误；C.工业上用热还原法冶炼金属铁，与冶炼铝的方法不同，C项错误；D.工业上用热分解法冶炼金属银，与冶炼铝的方法不同，D项错误。8答案：AB解析：A.氧化铝与氢氧化钠反应生成偏铝酸钠与水，所以是酸性氧化物，故A正确；B.过量二氧化碳与偏铝酸钠生成氢氧化铝
25、固体，所以二氧化碳的酸性强于氢氧化铝，故B正确；C.氢氧化铝分解生成氧化铝和水，是非氧化还原的分解反应，故C错误；D.适合用电解法冶炼的金属为活泼金属，常见有Na、Mg、Al等，铝是活泼金属不能用加热法，故D错误。 9.答案：BD解析：A.中存在元素的化合价变化，属于氧化还原反应，中没有元素的化合价变化，则为非氧化还原反应，故A错误； B由反应可知，MoO3属于酸性氧化物，故B正确；C.由可知，强酸制弱酸，而且难溶于水，故C错误；D.还原等量的MoO3，转移电子数相同，若转移6 mol电子，需要还原剂氢气、一氧化碳、铝的物质的量之比为332，故D正确。10答案：（1）石灰石CaCO3CaOCO
26、2CaOSiO2CaSiO3CO（2）炉腰Fe2O33CO2Fe3CO2炉腹（3）用碱液或氢氧化钠、氨水等吸收解析：（1）铁矿石中含有氧化铁和脉石，为除去脉石，可加入石灰石，石灰石分解生成氧化钙，氧化钙和二氧化硅反应生成硅酸钙，涉及反应有CaCO3CaOCO2，CaOSiO2CaSiO3，加入焦炭，先生成CO，最后生成二氧化碳，尾气中含有CO；（2）高炉炼铁时，炉腰部分发生Fe2O33CO2Fe3CO2，还原竖炉发生此反应，熔融造气炉和高炉的炉腹都发生2CO22CO以及CaCO3CaOCO2，CaOSiO2CaSiO3反应，则熔融造气炉相当于高炉的炉腹部分；（3）高炉气中混有SO2，SO2为酸
27、性气体，可与碱反应，可用碱液或氢氧化钠、氨水等吸收。学科素养升级练1答案：C解析：物质在发生化学变化时有新物质生成，而物理变化的特征是无新物质生成，氧化铁是红棕色固体，利用氧化铁的颜色作外墙涂料，没有新物质生成，不涉及化学反应，A项错误；B.铸造司母戊鼎是改变合金的形状，没有新物质生成，不涉及化学反应，B项错误；C.火法炼铜的原理为Cu2SO22CuSO2，有新物质生成，涉及化学反应，C项正确；D.金化学性质稳定，淘金制饰品没有新物质生成，不涉及化学反应，D项错误；答案选C。2答案：D解析：A.反应中没有单质生成，不是置换反应，A错误；B.反应中碳的化合价升高，作还原剂， B错误；C.反应中T
28、i元素的化合价没有发生变化，没有被还原，C错误；D.镁将钛从其氯化物中置换出来，说明镁的金属性强于钛的金属性，D正确；答案选D。 3.答案：D解析：A.铝土矿中的氧化铁不溶于强碱，而氧化铝溶于强碱，则反应中试剂X是NaOH溶液，A正确；B.图中所示转化反应中涉及Al2O32OH=2AlOH2O、AlOCO22H2O=Al（OH）3HCO、2Al（OH）3 Al2O33H2O、2Al2O34Al3O2，包含1个氧化还原反应，B正确；C.试剂Y是CO2，它与AlO、水反应生成氢氧化铝沉淀和碳酸氢钠，C正确；D.CO2与氧化铝、氧化铁都不反应，将X与Y试剂进行对换，则无法得到含铝的溶液，D错误；答案
29、为D。4答案：.（1）金属的活泼性（2）MgO的熔点比MgCl2的更高，电解时需要更多的能量，故选用MgCl2；AlCl3属于共价化合物，熔融状态下不导电，故不能电解AlCl3（3）4Al3MnO22Al2O33Mn熔点高且比铝不活泼的金属.（1）CO2（2）增大固体表面积，提高反应速率（3）2MgOSi2MgSiO2SiO2CaOCaSiO3（4）防止已还原的Mg在高温条件下再次被氧化解析：皮江法冶炼镁，把白云石粉碎，在回转炉中煅烧，白云石分解为MgO、CaO，加入硅铁，在还原炉中MgO被Si还原为Mg，CaO被SiO2转化为炉渣CaSiO3，最后将镁蒸气冷凝得到粗镁锭。.（1）通常根据金属
30、的活泼性顺序选择金属冶炼的方法，可见影响金属冶炼方法的首要因素是金属的活泼性。（2）因为MgO的熔点比MgCl2熔点更高，为节约能源，冶炼镁时电解熔融MgCl2而不电解熔融MgO；AlCl3属于共价化合物，熔融状态下不导电，故不能电解AlCl3，冶炼铝时只能电解熔融Al2O3。（3）铝热法冶炼锰是铝与二氧化锰高温下发生反应，反应化学方程式为4Al3MnO22Al2O33Mn；通常高熔点且比铝不活泼的金属使用铝热法冶炼；.（1）CaMg（CO3）2高温煅烧生成CO2和氧化镁、氧化钙，则气体a是CO2。（2）为增大固体表面积，提高反应速率通常煅烧前将白云石粉碎；（3）还原炉需控制温度为1 200左右，发生的主要反应有2MgOSi 2MgSiO2、SiO2CaOCaSiO3；（4）防止已还原的Mg在高温条件下再次被氧化，需要将还原炉中空气抽尽，接近真空。
