1、第1课时金属矿物的开发利用基础巩固1.下列关于金属冶炼的叙述正确的是()A.工业上可利用铝热反应大量冶炼金属铁B.金属钠、铝和铜都可用热还原法制备C.CO还原磁铁矿得到9 mol铁时转移24 mol电子D.电解饱和氯化镁溶液可得金属镁解析用铝热反应大量冶炼金属铁经济效益差,冶炼金属铁的原料为铁矿石、焦炭和石灰石,A错误;金属钠、铝用电解法制备,B错误;根据反应4CO+Fe3O43Fe+4CO2可知,CO还原磁铁矿得到9 mol铁时转移24 mol电子,C正确;电解饱和氯化镁溶液生成氢氧化镁沉淀、氢气和氯气,金属镁的冶炼方法为电解熔融的氯化镁,D错误。答案C2.下列说法错误的是()A.对废旧金属
2、的最好处理方法是回收、再利用B.提炼金属要经过矿石的富集、冶炼、精炼三步C.活泼金属的冶炼都是通过电解其盐溶液D.热还原法中还原剂有焦炭、一氧化碳、氢气和活泼金属等解析活泼金属的冶炼是电解其熔融盐(如MgCl2、NaCl等)或熔融氧化物(如Al2O3等)制得的,电解其盐溶液得不到金属单质,C错误。答案C3.下列冶炼方法中,不能将化合物中的金属元素还原为金属单质的是()A.加热Al2O3B.加热HgOC.电解熔融NaClD.铝粉和Fe2O3共热解析A项中Al2O3熔点高,难以分解;汞用加热HgO的方法制取;金属钠是活泼金属,用电解法制取;D项中铝粉和Fe2O3组成铝热剂,可将Fe2O3中的铁还原
3、成单质。答案A4.工业制备铝一般是通过铝土矿制得纯净的Al2O3,然后通过电解得到铝,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熔点高解析AlCl3是共价化合物,熔点较低,但其熔化状态下不能电离出阴、阳离子,熔融态AlCl3不导电,A正确,B、D错误;铝是活泼金属,工业上利用电解法制取铝,C错误。答案A5.冶炼金属一般有下列四种方法:焦炭法;水煤气(或H2或CO)法;活泼金属置换法;电解法。四种方法在工业上均有应用。古代有()火烧孔雀石炼铜,()湿法炼铜;现代有()铝热法炼铬,
4、()从光卤石中炼镁。对它们的冶炼方法的分析不正确的是()A.()用B.()用C.()用D.()用解析对于()()()()发生的反应分别是():Cu2(OH)2CO32CuO+CO2+H2O、C+2CuO2Cu+CO2,符合;():Fe+CuSO4FeSO4+Cu,符合;():Cr2O3+2Al2Cr+Al2O3,符合;():先从光卤石中提取MgCl2,再电解熔融的MgCl2:MgCl2(熔融)Mg+Cl2,符合。答案B6.已知酸性条件下有如下反应:2Cu+Cu2+Cu。由于反应温度不同,用氢气还原氧化铜时,可能产生Cu或Cu2O,两者都是红色固体。一同学对某次用氢气还原氧化铜实验所得的红色固体
5、产物作了验证,实验操作和实验现象记录如下:加入试剂稀硫酸浓硫酸、加热稀硝酸浓硝酸实验现象有红色固体剩余,溶液变为蓝色产生无色气体产生无色气体,溶液变为蓝色产生红棕色气体,溶液变为绿色由此推出本次氢气还原氧化铜实验的产物()A.是CuB.是Cu2OC.一定有Cu,一定有Cu2OD.一定有Cu2O,可能有Cu解析浓硫酸(加热)、硝酸均能与Cu或Cu2O反应;而稀硫酸与Cu不反应,能与Cu2O反应。答案D7.钛(Ti)因为具有神奇的性能越来越引起人们的关注。常温下钛不与非金属、强酸反应,红热时,却可与常见的非金属单质反应。钛是航空、军工、电力等方面的必需原料。地壳中含钛铁矿石之一是金红石(TiO2)
6、,目前大规模生产钛的方法是:第一步:金红石、炭粉混合,在高温条件下通入Cl2制得TiCl4和一种可燃性气体。该反应的化学方程式为,该反应中的还原剂是。第二步:在氩气的气氛中,用过量的镁在加热条件下与TiCl4反应制得金属钛。(1)写出此反应的化学方程式: ;(2)简述从上述所得产物中获取金属钛的步骤: 。解析常温时钛不与非金属、强酸反应;红热时钛可与常见非金属单质反应。可类比一般不活泼金属氧化物,选用碳作还原剂制得金属,金属再与Cl2反应生成氯化物。两反应合并的化学方程式为TiO2+2C+2Cl2TiCl4+2CO。(1)Mg为活泼金属,在氩气作为保护气的环境中还原TiCl4:2Mg+TiCl
7、42MgCl2+Ti。(2)还原出的Ti与Mg混合,分离时用强酸,因钛不与强酸反应,所以可将上述产物溶于过量的盐酸中,然后过滤、洗涤、干燥,即可得到纯净的钛。答案TiO2+2C+2Cl2TiCl4+2COC(1)2Mg+TiCl42MgCl2+Ti(2)将还原后的产物溶于过量的盐酸中,过滤、洗涤、干燥,即可得到纯净的钛8.如图为铝热反应的实验装置,请回答下列问题:(1)该实验装置中还缺。引发铝热反应的操作为。(2)若将氧化铁换成氧化镁,该反应发生(填“能”或“不能”),理由是。(3)铝热反应的用途有哪些?。解析(1)利用镁条燃烧放热从而引发铝热反应,同时促使KClO3分解产生O2,使镁条快速燃
8、烧。(2)Mg比Al活泼,Al不能从MgO中置换出Mg。答案(1)镁条和氯酸钾在混合物中间插一根长度约10厘米的镁条,上端弯曲,将氯酸钾放在镁条的周围,用燃着的小木条(或另一根点燃的镁条)点燃镁条(2)不能镁比铝活泼,铝不能置换镁(3)用于焊接钢轨;冶炼某些熔点高的金属能力提升1.下列说法中不正确的是()A.有些活泼金属如铝可作热还原法的还原剂B.工业上用电解熔融MgO的方法来冶炼金属镁C.可用Fe与CuSO4溶液反应冶炼铜D.回收旧金属可以重新制成金属或它们的化合物解析铝可以作还原剂冶炼一些高熔点的金属,如Fe2O3+2Al2Fe+Al2O3,A项正确;MgO熔点很高,工业上用电解熔融MgC
9、l2的方法制取金属镁,B项不正确;湿法炼铜是用Fe与CuSO4溶液反应冶炼铜,C项正确;D项正确。答案B2.下列化工生产原理错误的是()可以电解熔融的氯化钠来制取金属钠可以将钠加入氯化镁饱和溶液中制取镁用电解法冶炼铝时,原料是氯化铝炼铁时高炉中所发生的反应都是放热反应,故无需加热A.B.C.D.解析钠特别活泼,加入氯化镁溶液时钠先与水反应生成NaOH和H2,然后Mg2+和OH-反应生成Mg(OH)2沉淀,错;冶炼铝使用的是Al2O3,错;高炉炼铁中C和CO2在高温下反应生成CO是吸热反应,炼铁需要高温,错。答案D3.把铝粉和Fe3O4粉末配成铝热剂并分成两等份,第一份在高温下恰好完全反应,然后
10、将生成物与足量盐酸充分反应;第二份直接加入足量的氢氧化钠溶液使之充分反应,前后两种情况下生成的气体在相同状况下的体积比是()A.34B.43C.38D.83解析8Al+3Fe3O49Fe+4Al2O3,根据第一份在高温下恰好完全反应,产生的Fe与原来的Al的物质的量之比为98,根据化学反应Fe+2HClFeCl2+H2、2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2,可知二者产生气体的体积之比为34。答案A4.在熔融状态下,Na与KCl存在可逆反应:Na+KClNaCl+K,通过调整温度,可利用金属Na来制取K。物质KNaKClNaCl熔点/63.697.8770801沸点/7748831
11、 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 解析要通过题给反应制取K,主要是利用K的沸点比Na的低,可控制温度使K汽化,其余三种物质均为液体,生成的K蒸汽不断逸出,使反应向生成K的方向进行而制得K。因此合适温度在801883 之间。答案C5.铜的冶炼大致可分为以下几个步骤:(1)富集,将硫化物矿进行浮选;(2)焙烧,主要反应为2CuFeS2+4O2Cu2S+3SO2+2FeO(炉渣);(3)制粗铜,在1 200 的条件下发生的主要反应为2Cu2S+3O22Cu2O+2SO2,2Cu2O+Cu2S6Cu
12、+SO2;(4)电解精炼。下列说法不正确的是()A.上述焙烧过程中的尾气不可直接排放B.由6 mol CuFeS2生成6 mol Cu时,在整个过程中共消耗15 mol O2C.在反应2Cu2O+Cu2S6Cu+SO2中,作氧化剂的是Cu2OD.电解精炼属于化学变化解析焙烧过程中产生的尾气中含有有毒的SO2气体,对环境有污染,不能直接排放,A项正确。2CuFeS2+4O2Cu2S+3SO2+2FeO2Cu2S+3O22Cu2O+2SO22Cu2O+Cu2S6Cu+SO2+3得:Cu2S+O22Cu+SO2+得:2CuFeS2+5O22Cu+4SO2+2FeO所得式表明,2 mol CuFeS2
13、完全转化为2 mol Cu消耗5 mol O2,据此可知,由6 mol CuFeS2生成6 mol Cu时共消耗15 mol O2,B项正确。在反应2Cu2O+Cu2S6Cu+SO2中,作氧化剂的是Cu2O和Cu2S两种物质,C项不正确。答案C6.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如下:2MoS2+7O22MoO3+4SO2MoO3+2NH3H2O(NH4)2MoO4+H2O(NH4)2MoO4+2HClH2MoO4+2NH4ClH2MoO4MoO3+H2O用还原剂将MoO3还原成金属钼。则下列说法正确的是()A.M
14、oS2煅烧产生的尾气可直接排放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332解析A项明显错误,生成物SO2对环境污染严重;B项,根据中生成物(NH4)2MoO4可知,该化合物属于盐,对应的酸是H2MoO4,故MoO3不属于碱性氧化物,B项错;C项,根据反应H2MoO4是一种不溶性酸,溶液中c(H+)不可能很大,故H2MoO4不可能是强酸;D项,1 mol H2、1 mol CO和1 mol Al作还原剂时,失去的电子的物质的量分别为2 mol、2 mol和3 mol,还原等量的MoO3转移电子
15、相同,此时消耗n(H2)n(CO)n(Al)=332。答案D7.工业上用铝土矿(含氧化铝、氧化铁)制取铝的过程如下:请回答下列问题:(1)沉淀C的化学式为,该物质除了用于金属冶炼以外,还可用作。(2)电解熔融的氧化铝时,标准状况下若得到22.4 L O2,则同时生成 g铝。(3)操作、操作和操作都是(填操作名称),实验室要洗涤Al(OH)3沉淀应该在装置中进行,洗涤方法是。(4)生产过程中,除NaOH、H2O可以循环利用外,还可以循环利用的物质有(填化学式),用此法制取铝的副产品是(填化学式)。(5)写出Na2CO3溶液与CaO反应的离子方程式:。(6)若铝土矿中还含有二氧化硅,此生产过程中得
16、到的氧化铝中将混有杂质(填化学式)。解析(1)因Al2O3+2NaOH2NaAlO2+H2O,而Fe2O3不与NaOH溶液反应,因此过滤得到的沉淀C为Fe2O3,Fe2O3可用作颜料。(2)2Al2O3(熔融)4Al+3O2,n(O2)=22.4 L22.4 Lmol-1=1 mol,则m(Al)=43 mol27 gmol-1=36 g。(3)操作、的目的均是分离不溶于液体的固体,即过滤;洗涤方法是向漏斗中加蒸馏水至浸没沉淀,使水自然流下,重复操作23次。答案(1)Fe2O3颜料(2)36(3)过滤过滤向漏斗中加蒸馏水至浸没沉淀,使水自然流下,重复操作23次(4)CaO和CO2Fe2O3和O
17、2(5)CO32-+CaO+H2OCaCO3+2OH-(6)SiO28.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:用稀盐酸浸取炉渣,过滤。滤液先氧化,再加
18、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 。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,也可以用纯碱溶液吸收制亚硫酸钠。(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-AlO2-+2H2O。若要证明炉渣中含有FeO需要先将其溶解,生成可溶性的亚铁盐,结合试剂分析可知,将该溶液加入到KMnO4溶液中,亚铁离子具有强还原性,因此可以使KMnO4溶液褪色。选用的试剂是稀硫酸和KMnO4溶液。答案(1)Cu、O(2)BC(3)a.Al3+4OH-AlO2-+2H2Ob.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
