1、课时作业20从自然界中获取铁和铜时间：45分钟满分：100分一、选择题(每小题4分，共48分)1从石器、青铜器到铁器时代，金属的冶炼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代，之所以有先后，主要取决于(D)A金属的导电性强弱B金属的化合价高低C金属在地壳中的含量多少D金属的活动性大小解析：人类发展历史上，先后经历了青铜器时代、铁器时代，现在铝也得到了广泛的应用。由于科技逐渐进步，活泼金属越来越易制备，因此金属的开发顺序主要是由金属的活动性大小决定的。2明代天工开物中有关“火法”冶炼锌的工艺记载：“每炉甘石十斤，装载入一泥罐内然后逐层用煤炭饼垫盛，其底铺薪，发火煅红冷定
2、毁罐取出，每十耗其二，即倭铅也。”(炉甘石的主要成分为碳酸锌)下列说法不正确的是(D)A该冶炼锌的反应属于置换反应B煤炭中起作用的主要成分是CC冶炼Zn的反应方程式为ZnCO32CZn3COD倭铅是指金属锌和铅的混合物解析：碳酸锌与碳在高温下反应生成锌和一氧化碳，化学方程式为ZnCO32CZn3CO，故该冶炼锌的反应属于置换反应，A、C项不符合题意；煤炭中起作用的主要成分是C，作还原剂，B项不符合题意；根据题意和反应方程式可知，倭铅是指金属锌，D项符合题意。3下列金属冶炼的反应原理，错误的是(B)A2NaCl(熔融)2NaCl2BMgOH2MgH2OCFe3O44CO3Fe4CO2D2HgO2
3、HgO2解析：镁是活泼性强的金属元素，其冶炼只能用电解法。4下列关于铜的冶炼的说法，正确的是(C)A工业上采用高温冶炼黄铜矿得到的铜，含铜量99.7%以上B铜的冶炼原理与铝的冶炼原理是相同的C生物炼铜具有成本低、污染小、反应条件简单等优点D采用高温冶炼黄铜矿得到的铜，含有银、金、铁、锌等杂质，没有碳、硫杂质解析：工业上采用高温冶炼黄铜矿(主要成分是CuFeS2)的方法得到的铜，含铜量为99.5%99.7%，A项错误；铜的冶炼是利用热还原法，而铝的冶炼是利用电解法，原理不同，B项错误；生物炼铜具有成本低、污染小、反应条件简单等优点，C项正确；高温冶炼黄铜矿得到的铜单质中除含有金属杂质外，还含有碳
4、、硫等非金属单质，D项错误。5下列情况下，能通过置换反应得到铁的是(D)A铜与氯化亚铁溶液常温下混合B一氧化碳通过灼热的三氧化二铁C氢气通入硫酸亚铁溶液D铝和氧化铁混合加热到高温解析：铜与氯化亚铁溶液不发生反应，A不正确；一氧化碳通过灼热的三氧化二铁发生反应：3COFe2O32Fe3CO2，可以得到铁，但此反应不属于置换反应，B不正确；氢气通入硫酸亚铁溶液不反应，C不正确；铝和氧化铁混合加热到高温，发生反应2AlFe2O3Al2O32Fe，此反应为置换反应且可以得到铁，D正确。6已知一些金属单质的发现与其金属活动性存在着某种必然的联系，你认为可能发生在铁器时代之前的是(B)金属铝的冶炼青铜器时
5、代金银的使用戴维发现金属钠15世纪中国使用锌铸币A BC D解析：金属越不活泼，越容易制取，则使用的时间相对越早。根据金属活动性顺序表，可知不如铁活泼的金属有铜、银、金，故选B。7工业上由含钒、铬和锰的矿物冶炼难熔的金属钒、铬和锰，通常采用的方法是(B)A碳还原法B铝热法还原C直接加热法D盐的水溶液与活泼金属置换法解析：冶炼难熔金属通常采用铝热法。8用一定量的铁与足量的稀硫酸及足量的CuO制单质铜，有人设计了以下两种方案：FeH2CuCuOCuSO4Cu若按实验原则进行操作，则两者制得单质铜的量为(C)A一样多 B多C多 D无法判断解析：铁的量一定，转移的电子数一定。由于氢气还原氧化铜的实验中
6、开始需消耗氢气排净装置中的空气，实验结束后铜粉需在氢气氛围下冷却，所以能够用于还原氧化铜的氢气量较少，根据电子守恒原理可知，方案制得的铜较少。9已知X为FeO和CuO的混合物，取两份等质量的X样品进行下列实验：设第步所得固体D的质量为32 g，溶液E中只含有一种金属离子，气体F在标准状况下的体积为5.6 L，则X中FeO与CuO的物质的量之比为(C)A41 B12C21 D11解析：X为FeO和CuO的混合物，由转化关系可知，A中含HCl、FeCl2、CuCl2，B中含Fe、Cu，C为CO2；B与A反应生成的F为H2；还原性FeCu，氧化性Cu2H，则Fe与A中Cu2反应，溶液E中只含一种金属
7、离子，且溶液E呈酸性，则D为Cu，溶液E中溶质没有CuCl2，由题意可知一份X中含Cu元素的质量为32 g216 g，则每份中CuO的物质的量为：n(CuO)n(Cu)0.25 mol；由Cu2Fe=Fe2Cu知与Cu2反应的Fe的物质的量为0.25 mol，与HCl反应的Fe的物质的量为0.25 mol，所以一份X中含铁元素的物质的量为0.50 mol，则n(FeO)0.50 mol，X中FeO与CuO的物质的量之比为0.50 mol0.25 mol21。10炼铁选用的铁矿石通常不仅要求含铁量高，而且要“有害元素”少，下列铁矿石你认为不适宜炼铁的是(D)A磁铁矿(Fe3O4)72.4% B赤
8、铁矿(Fe2O3)70%C菱铁矿(FeCO3)48.3% D黄铁矿(FeS2)46.7%解析：黄铁矿中含铁量低，且冶炼时会生成SO2，污染大气。11实验室欲使1.6 g氧化铁完全还原，事先应准备的CO在标准状态下的体积为(C)A672 mL B336 mLC大于672 mL D小于336 mL解析：反应前要通CO将装置中的空气排出，反应后还要通CO直至铁冷却。所以事先准备的CO应远远大于反应所需的CO。12将氢气通过10 g氧化铜粉末加热片刻，冷却后剩余固体的质量为8.4 g，那么下列计算正确的是(C)A有1.6 g水生成B有8.4 g铜生成C有80%的氧化铜被还原D实验过程中所消耗的氢气为0
9、.2 g解析：CuOH2H2OCum 80 18 64 16 m(CuO) m(H2O) m(Cu) 10 g8.4 gm(CuO)8 gm(H2O)1.8 gm(Cu)6.4 g实验过程中所消耗的氢气大于0.2 g。二、非选择题(共52分)13(9分)甲图是一氧化碳与氧化铁反应的装置示意图，乙图是高炉炼铁示意图。请回答下列问题：(1)写出甲图中硬质玻璃管内所发生反应的化学方程式：3COFe2O32Fe3CO2。(2)甲图中尾气处理的方法是将尾气在空气中点燃。(3)乙图中高炉炼铁时焦炭的作用是产生热量(或提高炉温)；生成还原剂一氧化碳。(4)图中生铁出口低于炉渣出口的原因是铁水的密度大于液态炉
10、渣的密度。解析：(1)硬质玻璃管内CO还原氧化铁生成铁，这是工业上炼铁的原理。(2)未反应的CO可通过在空气中点燃除去。(3)焦炭燃烧时可为炼铁提供能量，在高温下C和CO2反应生成的CO是炼铁的还原剂。(4)因为铁水的密度大于液态炉渣的密度，所以生铁出口低于炉渣出口，从而可以将铁水和液态炉渣分离。14(13分)在一定条件下可实现下图所示物质之间的变化：请填写以下空白：(1)孔雀石的主要成分是CuCO3Cu(OH)2(碱式碳酸铜)，受热易分解，上图中的F是CO2；(2)写出明矾溶液与过量NaOH溶液反应的离子方程式：Al34OH=AlO2H2O；(3)图中所得G和D都为固体，混合后在高温下可发生
11、反应，写出该反应的化学方程式：3CuO2Al3CuAl2O3；(4)每生成1 mol D同时生成 mol E。解析：明矾与过量NaOH溶液反应的实质是Al3与OH的反应，离子方程式为：Al34OH=AlO2H2O。CuCO3Cu(OH)22CuOCO2H2O，其中G为固体，即G为CuO，F为CO2，在前一个反应的产物中，只有NaAlO2溶液能与CO2反应，故A应为NaAlO2，NaAlO2CO22H2O=Al(OH)3NaHCO3，产物中的沉淀是Al(OH)3，Al(OH)3受热分解得Al2O3和H2O，即B为Al2O3,2Al2O34Al3O2，又知D为固体，故D为Al，E为O2，每生成1
12、mol Al同时生成 mol O2。在高温下，G和D反应的化学方程式为：3CuO2Al3CuAl2O3。15(12分)某研究小组利用下图装置探究温度对CO还原Fe2O3的影响(固定装置略)。已知：Fe2遇K3Fe(CN)6溶液产生蓝色沉淀。Fe3遇KSCN溶液，溶液变成红色。(1)MgCO3的分解产物为MgO、CO2。(2)装置C的作用是除去CO2，处理尾气的方法为点燃(或其他合理答案)。(3)将研究小组分为两组，按题图装置进行对比实验，甲组用酒精灯、乙组用酒精喷灯对装置D加热，反应产物均为黑色粉末(纯净物)，两组分别用产物进行以下实验。步骤操作甲组现象乙组现象1取黑色粉末加入稀盐酸溶解，无气
13、泡溶解，有气泡2取步骤1中溶液，滴加K3Fe(CN6)溶液蓝色沉淀蓝色沉淀3取步骤1中溶液，滴加KSCN溶液变红无现象4向步骤3溶液中滴加新制氯水红色褪去先变红，后褪色乙组得到的黑色粉末是Fe。甲组步骤1中反应的离子方程式为Fe3O48H=2Fe3Fe24H2O。乙组步骤4中，溶液变红的原因为Fe2被氧化成Fe3，Fe3遇SCN显红色；溶液褪色可能的原因及其验证方法为SCN被Cl2氧化，向溶液中加入KSCN溶液，若出现红色，则假设成立(或其他合理答案)。从实验安全考虑，图中装置还可采取的改进措施是在装置B、C之间添加防倒吸装置(或其他合理答案)。解析：(1)MgCO3分解生成对应的金属氧化物M
14、gO和CO2。(2)CO2经过装置B被转化为CO，未转化的CO2被装置C中的NaOH溶液吸收，CO被干燥后用来还原装置D中的Fe2O3，F可检验D中CO2的生成，尾气中含有的CO可点燃处理或用气球收集。(3)CO还原Fe2O3后得到的黑色粉末可能是FeO、Fe3O4或铁粉，由题意可推知甲组得到的是Fe3O4，乙组得到的是铁；Fe3O4与盐酸反应生成FeCl2、FeCl3和H2O；含Fe3的溶液遇SCN显红色，滴加新制氯水后，氯水中的Cl2可能氧化SCN，使溶液红色褪去；CO2在装置C中吸收过快可能会发生倒吸致使B装置中玻璃管炸裂，所以应在B、C之间连接一个防倒吸装置。16(18分)如下图是用一
15、氧化碳还原氧化铜的实验装置，回答下列问题。(1)有下列实验步骤：加热；通入一氧化碳。请用上述实验步骤的标号填空，实验开始时，应先，然后。(2)实验进行一段时间后，A装置中出现的现象为黑色粉末变为红色，说明有铜生成，B装置中出现的现象为澄清石灰水变浑浊，说明有二氧化碳生成。(3)装置A中的反应化学方程式为CuOCOCuCO2，装置B中的反应化学方程式为CO2Ca(OH)2=CaCO3H2O，装置C的目的是使未反应的CO燃烧，防止污染空气。(4)反应结束，应先撤去酒精灯，待冷却后停止通入一氧化碳。解析：一氧化碳不纯时，加热可能会发生爆炸，所以实验开始时，应先通入一氧化碳，然后加热；反应结束，为防止铜被氧化，应先撤去酒精灯，待冷却后停止通入一氧化碳。一氧化碳还原氧化铜的实验现象为黑色粉末变红色，澄清石灰水变浑浊。