1、金属的冶炼方法(40分钟70分)一、选择题(本题包括10小题，每小题4分，共40分)1.(2020北京市海淀区高一检测)明代天工开物中记载：“凡铸钱每十斤，红铜居六七，倭铅(锌的古称)居三四。”下列金属的冶炼原理与倭铅相同的是()A.NaB.AgC.MgD.Fe【解析】选D。倭铅指的是锌，冶炼锌采用热还原法。冶炼金属钠采用电解法，A错误；冶炼银采用热分解法，B错误；冶炼镁采用电解法，C错误；冶炼铁采用热还原法，D正确。2.(2020衡水高一检测)工业炼铁是在高炉中进行的，高炉炼铁的主要反应如下，2C(焦炭)+O2(空气)2CO，Fe2O3+3CO2Fe+3CO2，该炼铁工艺中，对焦炭的实际使用
2、量要远远高于按照化学方程式计算所需，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【解析】选D。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，这样可以提高CO的浓度，促进该反应正向移动。3.(2020北京市海淀区高一检测)高铁钢轨全部为无缝钢轨，钢轨焊接可以采用铝热法，其原理如图所示。下列关于铝热法炼铁的叙述错误的是()A.铝热法炼铁的原理是Fe2O3+2Al2Fe+Al2O3B.该实验需要关注的安全事项是纸漏斗与盛沙子的蒸发皿的距离不要太高，否则熔融的铁水易溅出
3、伤人C.点燃镁条，镁条剧烈燃烧，放出大量的热，使氧化铁粉末和铝粉在较高的温度下发生剧烈的反应D.Fe2O3和Al粉的质量比要控制在21左右，且要混合均匀，以保证Fe2O3和Al都能完全反应【解析】选D。铝热法炼铁的原理是高温下铝把三氧化二铁中的铁置换出来，A项正确；高温熔融物遇到常温下的沙子容易溅出，B项正确；镁条燃烧是剧烈的放热反应，产生的高温可以引发铝热反应，C项正确；由化学方程式可以计算出Fe2O3和Al粉的质量比约为31，D项错误。4.(2020嘉兴高一检测)在熔融状态下，Na与KCl存在可逆反应：Na+KClNaCl+K，通过调整温度，可利用Na来制取K。物质KNaKClNaCl熔点
4、/63.697.8770801沸点/7748831 5001 413根据上表的熔点和沸点，确定由Na与KCl反应制取K的合适温度为()A.770 B.801 C.850 D.770801 【解析】选C。本题要求通过控制温度，使可逆反应Na+KClNaCl+K向右进行，制取K。由题表中的信息可知，在850 时，Na(l)+KCl(l)NaCl(l)+K(g)。由此可见，在850 时，Na(l)+KCl(l)NaCl(l)+K(g)的反应体系中K不断蒸发，可逆反应不断向右进行，达到了利用Na制取K的目的。5.下列化学反应在金属冶炼工业中还没有得到应用的是()A.2NaCl(熔融)2Na+Cl2B.
5、Al2O3+3C2Al+3COC.Fe2O3+3CO2Fe+3CO2D.2Ag2O4Ag+O2【解析】选B。目前金属铝的制备方法是电解氧化铝，其他选项中所涉及的内容均符合理论和生产实际。6.(2020苏州高一检测)里约奥运会上，女排精神得到传承和发扬，时隔多年再夺奥运冠军，中国女排姑娘胸前金光闪闪的金牌引起了某化学探究小组成员的好奇。小组成员对这些金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【解析】选B。只有Zn能
6、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、银都不与AgNO3溶液反应，不能验证两种猜想，D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。【加固训练】二战期间丹麦科学家玻尔被迫离开祖国。为了表明一定要返回祖国的决心，他把心爱的金质诺贝尔奖章溶于王水(盐酸与硝酸的混合物)中，战后玻尔返回祖国，从溶液里提取出金，又重新铸造成奖章。下列方法中不能从溶有黄金的王水中提取出金的方法是()A.萃取B.用Zn置换C.用Fe置换D.电解【解析】选A。Au不活泼，其冶炼方法有多种可
7、能。用铁或锌置换或电解的方法都能得到金。7.下列关于铝热反应2Al+Fe2O3Al2O3+2Fe的说法不正确的是()A.该反应中Al作还原剂B.该反应中氧化产物与还原产物的物质的量之比为12C.该反应中冶炼1 mol Fe转移2 mol电子D.该反应可用于焊接钢轨【解析】选C。由题中化学方程式可知，反应中Fe元素的化合价由+3价降为0价，则冶炼1 mol Fe应转移3 mol电子。8.下列说法中正确的是()A.电解NaCl溶液、熔融态的氯化镁可制得相应的金属单质B.工业上可用含Cu2S的矿石和氧化剂O2反应冶炼CuC.铝热反应可用于冶炼高熔点金属，如K、Ca、Cr、Mn等D.工业电解熔融态的A
8、l2O3制Al时，加冰晶石的主要作用是提高Al的产量【解析】选B。电解 NaCl 溶液得到氢氧化钠、氢气和氯气，电解熔融态的氯化镁可制得镁和氯气，A错误；工业上可用Cu2S和O2反应制取粗铜，发生的氧化还原反应为Cu2S+O22Cu+SO2，B正确； 铝热反应不能用于冶炼K、 Ca等活泼金属，C错误；工业电解熔融态的Al2O3制Al时，加冰晶石的主要作用是降低Al2O3的熔化温度，不能提高Al的产量，D错误。9.(教材二次开发原创题)某些金属氧化物粉末和Al粉在镁条的引燃下可以发生铝热反应，它可用于某些金属的冶炼。下列反应速率(v)和温度(T)的关系示意图中与铝热反应最接近的是()【解析】选B
9、。镁条燃烧放出的热量使金属氧化物粉末和Al粉的温度升高到一定值时，铝热反应开始，铝热反应放出大量的热，又使金属氧化物粉末和Al粉的温度迅速升高，铝热反应速率大幅度增大。10.(双选)(2020泰州高一检测)下列关于铝热剂和铝热反应的叙述错误的是()A.铝热剂的反应原理是利用铝的强还原性B.铝热剂只是指铝和氧化铁混合后的物质C.铝热反应常用于冶炼高熔点金属D.铝热反应需用镁条和氯酸钾引燃，所以铝热反应是一个吸热反应【解析】选B、D。反应中铝被氧化生成氧化铝，铝表现还原性，故A正确；铝热反应是冶炼难熔金属，如Fe、Cr、Mn等，Al和Fe、Cr、Mn等氧化物的混合物为铝热剂，故B错误；反应在高温下
10、进行，用于冶炼难熔金属，故C正确；铝热反应放出大量的热，为放热反应，故D错误。二、非选择题(本题包括2小题，共30分)11.(15分)铁是地壳中含量很丰富的元素，也是生物体所必需的元素。自然界中铁矿石主要有赤铁矿(Fe2O3)和磁铁矿(Fe3O4)。金属铁是在高炉中冶炼的。高炉炼铁除了加入铁矿石外还需加入焦炭和石灰石，石灰石能除去铁矿石中的二氧化硅生成炉渣(主要成分为CaSiO3)。请填空：(1)写出赤铁矿被还原成铁的化学反应方程式： ；(2)写出焦炭在高炉中所参与反应的两个化学方程式_；_；(3)写出CaCO3参与反应的化学方程式_。【解析】(1)在炼铁高炉中一氧化碳能与氧化铁反应生成铁和二
11、氧化碳；(2)碳与足量氧气反应生成二氧化碳，二氧化碳和碳在高温下反应生成一氧化碳；(3)煅烧石灰石生成氧化钙和二氧化碳，氧化钙能与二氧化硅反应形成炉渣。答案：(1)Fe2O3+3CO2Fe+3CO2(2)C+O2CO2CO2+C2CO(3)CaCO3CaO+CO2、CaO+SiO2CaSiO312.(15分)(2020镇江高一检测)铝粉与某些金属氧化物组成的混合物叫铝热剂，铝热剂在高温下发生的反应叫铝热反应。如：2Al+Fe2O32Fe+Al2O3，反应发生时放出大量的热。仔细阅读上述信息回答下列问题：(1)“铝热反应”属于四大基本反应类型中的_反应。(2)信息中的“某些”反应指_(填“比铝活
12、泼的”“比铝稳定的”或“任意”)金属。(3)试写出铝粉与MnO2发生的铝热反应方程式_。(4)题给的铝热反应可用于野外焊接钢轨，试说明其原因：_。【解析】(1)单质与化合物反应生成新的单质和新的化合物，属于置换反应，“铝热反应”属于四大基本反应类型中的置换反应；(2)反应为置换反应，应为活泼金属置换出较不活泼金属；所以信息中的“某些”反应指比铝稳定的金属；(3)铝粉与MnO2在高温下反应生成Mn和Al2O3，反应的方程式为3MnO2+4Al2Al2O3+3Mn；(4)铝热反应放出大量的热，该温度高于铁的熔点，从而使铁熔化， 铁水渗入铁轨缝隙中，可用于焊接钢轨。答案：(1)置换(2)比铝稳定的(
13、3)3MnO2+4Al3Mn+2Al2O3(4)反应放出大量的热，将生成的铁熔化为铁水渗入铁轨缝隙 (20分钟30分)一、选择题(本题包括2小题，每小题6分，共12分)13.(2020台州莆田高一检测)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，用来冶炼钛，主要有以下五个反应：FeTiO3+2H2SO4TiOSO4+FeSO4+2H2OTiOSO4+2H2OH2TiO3+H2SO4H2TiO3TiO2+H2OTiO2+2C+2Cl2TiCl4+2COTiCl4+2Mg2MgCl2+Ti针对以上五个反应，下列叙述错误的是()A.反应
14、是非氧化还原反应B.反应生成了两种酸C.反应中的TiO2是氧化剂D.反应表现了金属镁比金属钛的还原性强【解析】选C。在反应中没有元素化合价的变化，反应中，化学式H2TiO3符合酸的一般化学式，它是钛酸的化学式。反应中，钛元素的化合价保持不变，氯气是氧化剂，碳是还原剂，反应中，镁是还原剂，钛是还原产物，所以镁的还原性强于钛。【加固训练】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，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.C
15、u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【解析】选B。Cu2S中Cu为+1价，S为-2价，Cu2O中Cu为+1价；生成物中Cu为0价，SO2中S为+4价；根据元素化合价变化可知，Cu2S既是氧化剂又是还原剂，Cu2O只是氧化剂，Cu是还原产物，SO2是氧化产物。14.(双选)我国古代“药金”的冶炼方法是将炉甘石(ZnCO3)和赤铜矿(Cu2O)与木炭按一定的比例混合后加热至800 ，这种方法可炼出有金子般光泽的“药金”。下列叙述正确的是()A.“药金”实质上是铜锌合金B.冶炼炉中炉甘石直接被木炭还原为锌C.用王水可区别黄金和“药金”D.用灼烧法能区别黄金和“药金”【
16、解析】选A、D。冶炼“药金”相关反应的化学方程式为ZnCO3ZnO+CO2，2ZnO+C2Zn+CO2，2Cu2O+C4Cu+CO2，故A项正确，B项错误；王水可以溶解黄金和“药金”，故C项错误；用灼烧法可以区别黄金和“药金”，因为高温下黄金与氧气不反应，而“药金”可以与氧气反应，故灼烧后的“药金”颜色有变化，故D项正确。二、非选择题(本题包括1小题，共18分)15.(2020无锡高一检测)金属钛具有密度小、强度高、耐腐蚀、无毒等优点，已广泛应用于航空航天工业，并逐步进入了化工、船舶、汽车、体育器材，医疗等民用领域，并显示出了巨大的发展潜力。还原法是工业上冶炼钛的常用方法之一，该方法是以金红石
17、(主要含TiO2)为原料来制取，其主要工艺流程如下：试回答下列问题：(1)已知反应通常在800900 的条件下进行，产物中有一种可燃性无色气体，其中当有1 mol Cl2完全反应时，参加反应的还原剂的物质的量为_mol。(2)反应通常在800 的条件下进行，通入氩气的目的是_；分离反应的产物所得到的海绵钛中常混有少量杂质，应如何除去杂质？_(简述操作过程)。(3)在上述工艺流程中可以循环使用的物质是_。【解析】(1)反应的反应物为TiO2、C、Cl2，结合流程图知有TiCl4生成，利用原子守恒及题给信息可知另一气体产物是CO，所以反应的化学方程式为TiO2+2C+2Cl2TiCl4+2CO，在反应中C被Cl2氧化，当有1 mol Cl2完全反应时，参加反应的还原剂(C)的物质的量为1 mol。(2)反应中反应物Mg以及产物Ti在高温下都易被空气中的氧气氧化，所以通入氩气的目的是防止镁和钛在高温条件下被空气中的氧气氧化；此法制得的金属钛中含有少量金属镁，结合镁和钛(题中信息：钛耐腐蚀)性质，可知可采用盐酸或硫酸洗镁和钛的混合物即可除去Mg。(3)由流程图知可循环使用的物质为Cl2、Mg以及海绵钛除杂时生成的MgCl2等。答案：(1)1(2)氩气作保护气，防止镁、钛被氧化将海绵钛置于盐酸中酸洗，然后过滤即可得纯净的钛(3)Cl2、Mg和MgCl2
