1、专题9金属与人类文明第一单元金属的冶炼方法双基巩固学考突破1.下列成语或谚语中蕴含着一定的化学知识或原理,下列有关说法错误的是()。A.百炼成钢通过反复锤炼,除去铁中部分杂质,使其转化为钢B.水滴石穿CO2+H2O+CaCO3Ca(HCO3)2(以大理石为例)C.恨铁不成钢钢的性能远优于铁D.真金不怕火炼单质金的熔点很高答案:D解析:百炼成钢的原理是生铁中的碳在高温下与氧气反应生成二氧化碳,使生铁中的含碳量降低,除去铁中部分杂质,使其转化为钢,A项说法正确;水滴石穿是因为水、二氧化碳与大理石的主要成分碳酸钙反应生成易溶于水的碳酸氢钙,CO2+H2O+CaCO3Ca(HCO3)2,B项说法正确;
2、恨铁不成钢钢的部分性能远优于铁,C项说法正确;真金不怕火炼这句话的意思是:因为金元素的化学性质稳定,通常在高温条件下也不易与其他物质发生化学反应,且单质金的熔点不是很高,低于铁或铜的熔点,D项说法错误。2.化学学科的发展对人类文明的进步起到了极为重要的作用。下列认识正确的是()。A.人类对金、银、铜、铁、铝的认识与其在自然界的分布无关B.人类解决吃、穿、住、行最有效的方法就是大力开发石油及其产品C.工业上可用电解熔融态的MgCl2、AlCl3来制备Mg、AlD.工业上可用空气、Cu、稀硫酸来制备CuSO4答案:D解析:人类对金属的认识与其在自然界中的分布有着密切的关系,A错误;石油是不可再生资
3、源,总有一天,石油会消耗殆尽,它不是解决人类吃、穿、住、行最有效的方法,B错误;工业上通过电解熔融Al2O3来制备Al,C错误;将铜粉放在稀硫酸中,不断通入空气,加热即可生成CuSO4,D正确。3.古代炼丹的五金通常是指金、银、铜、铁、锡。下列说法错误的是()。A.用焦炭高温还原SnO2可得到SnB.用H2还原Fe2O3可得到FeC.Cu2S与过量O2共热产物中只含CuD.Ag2O直接加热分解可得到Ag答案:C解析:根据金属活动性顺序知,可以用高温还原法冶炼Sn,因此用焦炭高温还原SnO2可得到Sn,A正确;根据金属活动性顺序知,可以用高温还原法冶炼Fe,因此用H2还原Fe2O3可得到Fe,B
4、正确;铜能够与氧气反应,Cu2S与过量O2共热产物中还含有CuO等,C错误;银的活动性较差,工业上将Ag2O直接加热分解可得到Ag,D正确。4.下列对铝热反应的说法错误的是()。A.铝热剂中还原剂是铝粉B.铝热剂是纯净物C.铝与Fe2O3可组成铝热剂D.铝热反应是放热反应答案:B解析:Al和Fe2O3可组成铝热剂,属于混合物,其中铝作还原剂,铝热反应是放热反应,故选B。5.下列各组物质中,均能使Fe2O3还原成单质铁的是()。A.CO、O2、H2B.CO、CO2、CC.CO2、H2O、O2D.Al、C、H2答案:D解析:Fe是化学性质较活泼的金属,用强还原剂(如Al、C、H2、CO等)在一定条
5、件下能把铁从其氧化物中还原出来。6.某化学探究小组成员对“校运会奖牌”的成分进行三种猜想:由纯金制成,由金银合金制成,由黄铜(铜锌合金)制成。为验证他们的猜想,该小组成员取制造这种金牌的材质粉末进行实验。你认为在该粉末中应加入的试剂是()。A.CuSO4溶液B.稀硝酸C.盐酸D.AgNO3溶液答案:B解析:只有Zn能与CuSO4溶液、盐酸反应,金、银、铜都不与CuSO4溶液、盐酸反应,A、C项错误;金不能与硝酸反应,银能与硝酸反应,Cu、Zn都能与硝酸反应,且Cu(NO3)2溶液呈蓝色,用稀硝酸可以验证三种猜想,B项正确;金、银都不与AgNO3溶液反应,不能验证两种猜想,D项错误。7.铝的活动
6、性较强,直到18世纪人类才开始将Al从它的化合物中冶炼出来。当时铝的价格十分昂贵,拿破仑的头盔就是用Al制作的,现在还保存在大英博物馆中。下列冶炼铝的方法正确的是()。A.Al2O3(熔融)AlB.Al2O3AlCl3(熔融)AlC.Al(OH)3AlD.Al2O3Al答案:A解析:H2、CO、C等皆不能将Al(OH)3或Al2O3还原为Al,C、D不正确;AlCl3是共价化合物,熔融后不导电,B不正确。8.下列关于自然界存在的矿物及对应的冶炼方法错误的是()。A.磁铁矿(Fe3O4)精选后可以用铝进行冶炼B.辉铜矿(Cu2S)精选后在高温下通入空气进行冶炼C.铝土矿(Al2O3)在熔融条件下
7、加入冰晶石进行冶炼D.黄铁矿(FeS2)燃烧后的固体可用焦炭进行冶炼答案:C解析:电解氧化铝制金属铝时,要加入冰晶石,使氧化铝在较低温度下熔化,C错误。9.铁是应用最广泛的金属,自远古时代人类就学会了炼铁,到目前为止,人类研制出了很多炼铁的方法。某研究性学习小组同学在实验室中模拟工业炼铁的过程,实验装置如下:(1)写出得到单质铁的化学方程式:。(2)实验过程中看到玻璃管内的粉末由红棕色逐渐变黑,请设计一个实验来验证生成了单质铁:。(3)装置末端气球的作用:。实验结束时,应该先停止加热还是先停止通入CO?原因是什么?。答案:(1)Fe2O3+3CO2Fe+3CO2(2)取少量粉末放入试管中,加少
8、量盐酸,若产生无色无味气体,则证明生成了单质铁(答案合理即可)(3)收集CO,防止污染空气先停止加热,防止生成的铁再次被氧化解析:(2)检验是否生成了单质铁,在反应结束后,待玻璃管内的固体冷却,取少量放入试管中,加少量盐酸,若产生无色无味气体(H2),则证明生成了单质铁。(3)反应结束后,得到的铁还是炽热的,若先停止通入CO,会导致铁又被氧化,所以,应该先停止加热,待玻璃管内的固体冷却后,再停止通入CO。选考奠基素养提升1.工业炼铁是在高炉中进行的,高炉炼铁的主要反应是2C(焦炭)+O2(空气)2CO,2Fe2O3+3CO2Fe+3CO2。在该炼铁工艺中,对焦炭的实际使用量要远远高于按照化学方
9、程式计算所需,其主要原因是()。A.CO过量B.CO与铁矿石接触不充分C.炼铁高炉的高度不够D.CO与Fe2O3的反应有一定限度答案:D解析:高炉炼铁的反应Fe2O3+3CO2Fe+3CO2为可逆反应,所以对焦炭的实际使用量要远高于按化学方程式计算所需。2.诺贝尔化学奖获得者施罗克等人发现金属钼的卡宾化合物可以作为非常有效的烯烃复分解催化剂。工业上冶炼钼的化学反应过程为2MoS2+7O22MoO3+4SO2,MoO3+2NH3H2O(NH4)2MoO4+H2O,(NH4)2MoO4+2HClH2MoO4+2NH4Cl,H2MoO4MoO3+H2O,用还原剂将MoO3还原成金属钼。则下列说法中正
10、确的是()。A.MoS2煅烧产生的尾气不能直接排放B.MoO3是金属氧化物,也是碱性氧化物C.H2MoO4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223答案:A解析:反应的生成物SO2对环境污染严重,不能直接排放,A项正确;根据中生成物(NH4)2MoO4可知,该化合物属于盐,因此MoO3为酸性氧化物,对应的酸是H2MoO4,故MoO3不属于碱性氧化物,B项错误;根据反应可知,H2MoO4是一种不溶性酸,由HCl发生复分解反应制得,故H2MoO4不是强酸,C项错误;1molH2、1molCO和1molAl作还原剂时,失去电子的物质的量分别为2mol
11、、2mol和3mol,还原等量的MoO3转移的电子数相同,因此n(H2)n(CO)n(Al)=332,D错误。3.金属K与Na金属性相近,用K与钠盐共熔时,很难将Na从混合物中分离。若调整温度到一定程度,则可用Na与KCl反应制取金属K。已知四种物质的熔点、沸点如下:物质KNaKClNaCl熔点/63.6597.8770801沸点/774882.91 500(升华)1 431则用Na与KCl反应制K的适宜温度是()。A.97.8770 B.770774 C.774882.9 D.1 4131 500 答案:C解析:在金属活动性顺序中,Na排在K的后面,似乎不能从K的熔融盐中置换出K。但将Na与
12、KCl共熔,其共熔体中Na+、K+、Cl-和e-可以自由移动,如果继续加热,则Na、K、NaCl和KCl先沸腾者先逸出。工业上,就是采用这种原理用Na还原K的,因为K的沸点比Na、NaCl、KCl的沸点都低,且低于NaCl的熔点。4.赤铜矿的主要成分是氧化亚铜(Cu2O),辉铜矿的主要成分是硫化亚铜(Cu2S),将赤铜矿与辉铜矿混合加热有如下反应:Cu2S+2Cu2O6Cu+SO2。下列对于该反应的说法中,正确的是()。A.该反应中的氧化剂只有Cu2OB.Cu2S在反应中既是氧化剂又是还原剂C.Cu既是氧化产物又是还原产物D.氧化产物与还原产物的物质的量之比为61答案:B解析:反应中,Cu2S
13、和Cu2O中+1价的铜元素得电子生成0价的Cu,所以Cu2S和Cu2O都是氧化剂,A错误;硫化亚铜中硫元素的化合价升高,铜元素的化合价降低,所以Cu2S在反应中既是氧化剂,又是还原剂,B正确;反应中,+1价的铜元素得电子生成0价的Cu,所以Cu是还原产物,C错误;根据Cu2S+2Cu2O6Cu+SO2可知,氧化产物和还原产物的物质的量之比是16,D错误。5.自然界中钨主要以钨(+6)酸盐的形式存在。黑钨矿的主要成分是铁和锰的钨酸盐(FeWO4、MnWO4)。黑钨矿的传统冶炼工艺流程图如下:(1)已知上述转化中,除最后一步外,W的化合价未发生变化,则产品C的化学式为;如何将其冶炼成单质(用化学方
14、程式表示):。根据金属的活动性不同,金属的冶炼方法一般有、三种。(2)写出第一步转化中“Mn2+MnO2”的离子方程式:。答案:(1)WO3WO3+3H2W+3H2O热分解法高温还原法电解法(2)2Mn2+O2+4OH-2MnO2+2H2O。解析:(1)由工艺流程图中各物质的转化关系可知MnO2、Fe2O3进入滤渣,滤液A中含Na+、WO42-,加入浓盐酸后沉淀为H2WO4,煅烧H2WO4得WO3,用氢气还原得W。(2)根据题中信息可得Mn2+MnO2的离子方程式:2Mn2+O2+4OH-2MnO2+2H2O。6.某校化学兴趣小组同学为了克服传统铝热反应纸漏斗易燃烧、火星四射等缺点,将实验改成
15、以下装置,取磁性氧化铁在如图A装置中进行铝热反应,冷却后得到“铁块”混合物。图A图B(1)实验中可以用蔗糖和浓硫酸代替镁条作引发剂,其原因是。(2)该铝热反应的化学方程式为。(3)取反应后的“铁块”研碎取样称量,加入如图B装置,滴入足量NaOH溶液充分反应,测量生成气体体积以测量样品中残留铝的百分含量。试回答下列问题:量气管在读数时必须进行的步骤是。取1 g样品进行上述实验,共收集到44.8 mL气体(换算成标准状况),则铝的百分含量为。装置中分液漏斗上端和试管用橡胶管连通,除了可以平衡压强让液体顺利滴入试管之外,还可以起到降低实验误差的作用。如果装置没有橡胶管,测出铝的百分含量将会(填“偏大
16、”或“偏小”)。答案:(1)蔗糖在浓硫酸中脱水并放出大量的热(2)8Al+3Fe3O44Al2O3+9Fe(3)冷却至室温和调节量气管使左右液面相平3.6%偏大解析:(1)因为把浓硫酸加入蔗糖中发生脱水并放出大量的热,故可作引发剂。(2)Al还原Fe3O4生成Fe和Al2O3,配平可得化学方程式:8Al+3Fe3O44Al2O3+9Fe。(3)因为气体的体积受温度和压强影响,所以量气管在读数时必须进行的步骤是:冷却至室温和调节量气管使左右液面相平。根据Al与NaOH溶液反应的化学方程式:2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2,m(Al)=n(Al)M(Al)=23n(H2)M(Al)=230.0448L27gmol-122.4Lmol-1=0.036g,则铝的百分含量为0.036g1g100%=3.6%。如果装置没有橡胶管,造成气体读数偏大,则铝的百分含量将会偏大。