1、金属矿物的开发利用一、选择题(每小题4分，共48分，每小题只有一个正确选项)1下列说法错误的是(C)A对废旧金属的最好处理方法是回收、再用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、氢气或活泼金属等解析：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。2将9 g铝粉跟一定量的金属氧化物粉末混合形成铝热剂，在高温下恰好完全反应，所得固体中含金属单质的质量为18 g，则该氧化物粉末可能是(C)ACr2O3和V2O5 BMnO2和Cr2O3CFe2O3和V
2、2O5 DFe3O4和FeO解析：9 g铝参加反应转移1 mol电子。利用极端假设法判断，一种金属元素被还原后其质量大于18 g，另一种金属元素被还原后其质量小于18 g，Cr2O3中的Cr得到1 mol电子，对应生成铬单质的质量为17.3 g，V2O5中的V得到1 mol电子，对应生成钒单质的质量为10.2 g，MnO2中的Mn得到1 mol电子，对应生成锰单质的质量为13.75 g，Fe2O3中的Fe得到1 mol电子，对应生成铁单质的质量为18.7 g，A、B错误，C正确；Fe3O4中Fe的化合价可理解为2价和3价，1个氧离子可失去2个电子，当Fe3O4中Fe得到1 mol电子时，对应生
3、成的铁单质的质量为21 g，FeO中的Fe得到1 mol电子，对应生成铁单质的质量为28 g，故D错误。3钛(Ti)有“未来钢铁”之称，工业上常以反应TiCl42MgTi2MgCl2获得海绵状钛，该反应在下列哪种环境中进行(A)A稀有气体中 B空气中C氮气中 DCO2气体中解析：因为镁可以与氧气、氮气和二氧化碳反应，所以应选择没有这些气体存在的反应环境，故A正确。4下表中金属的冶炼原理与方法不完全正确的是(C)冶炼原理方法A2HgO2HgO2热分解法B2Al2O3(熔融)4Al3O2电解法CCu2SO22CuSO2热分解法DFe2O32Al2FeAl2O3热还原法解析：活泼金属K、Ca、Na、
4、Mg、Al等用电解法冶炼，中等活泼金属Zn、Fe、Sn、Pb、Cu等用热还原法冶炼，不活泼金属Hg、Ag等用热分解法冶炼，故A、B、D三项正确，C项错误。5从金属被利用的历史来看，先是青铜器时代，而后是铁器时代，铝的利用是近几百年的事。下列跟这个先后顺序有关的是(D)地壳中金属元素的含量 金属活动性顺序金属的导电性 金属冶炼的难易程度金属的延展性A B C D6下列金属的冶炼过程中，需加入还原剂的是(D)AHgOHg BAl2O3AlCAg2OAg DCuSO4Cu解析：在冶炼金属的方法中，只有热还原法需要加入还原剂。这种方法适合冶炼金属活动性顺序表中间部分的金属如Fe、Cu，而后面的金属如H
5、g、Ag适合用热分解法，前面的金属如Al适合用电解法。7在熔融状态下，Na与KCl存在可逆反应：NaKClNaClK，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 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(C)A770 B801 C850 D770 801 解析：K、Na的活泼性相近，要从上述可逆的置换反应中制取K，主要是利用K的沸点比Na的低而控制温度使K气化。其余三种物质均为液体，便于生成的K蒸气不断逸出，使反应向生成K的方向进行而制得K，故应在801 883 间合理。8下列关
6、于金属冶炼的叙述正确的是(C)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CCO还原磁铁矿得到9 mol铁时共转移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成本高、经济效益差，工业冶炼金属铁常用热还原法，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；磁铁矿的化学成分为Fe3O4，根据反应4COFe3O43Fe4CO2知，CO还原磁铁矿得到9 mol铁时共转移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。9里约奥运会上，女排精神得到传承和发扬，
7、时隔12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处猜想：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(B)ACuSO4溶液 B稀硝酸 C盐酸 DAgNO3溶液解析：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、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
8、，B项正确。10铅的冶炼大致过程如下：富集：将方铅矿(PbS)进行浮选；焙烧：2PbS3O22PbO2SO2；制粗铅：PbOCPbCO；PbOCOPbCO2。下列说法正确的是(D)A浮选法富集方铅矿的过程属于化学变化B方铅矿焙烧反应中，PbS是还原剂，还原产物只有PbOC整个冶炼过程中，制取1 mol Pb共转移2 mol电子D将1 mol PbS冶炼成Pb理论上至少需要6 g碳解析：浮选法富集方铅矿的过程中没有新物质生成，属于物理变化，故A错误；方铅矿焙烧反应2PbS3O22PbO2SO2中，PbS中硫元素化合价升高，是还原剂，氧元素化合价降低，还原产物有PbO和SO2，故B错误；整个冶炼过
9、程中，1 mol PbS转化为PbO转移电子是6 mol，1 mol PbO转化为Pb转移电子是2 mol，所以制取1 mol Pb共转移8 mol电子，故C错误；将1 mol PbS冶炼成Pb的过程中，根据方程式得出：2PbS2PbOC2Pb,1 mol PbS冶炼成Pb理论上至少需要0.5 mol的碳，即需要6 g碳，故D正确。11在冶金工业中，均不能用通常化学还原剂制得的金属组是(A)ANa、Mg、Al BNa、K、Zn、FeCZn、Fe、Cu、Ag DMg、Al、Zn、Fe解析：金属的活泼性不同，冶炼方法也不同，活泼金属KAl用电解法；较活泼金属ZnCu用还原剂(如H2、焦炭、CO等)
10、还原法；不活泼金属如Hg和Ag用加热分解法。12将氢气通过10 g CuO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 H2O生成B有8.4 g Cu生成C有80%的CuO被还原D实验过程中所通入的氢气为0.2 g解析：CuOH2=H2OCu固体质量减少 80 2 18 64 16 x y m(H2O) m(Cu) 108.41.6 gm(H2O)1.8 gm(Cu)6.4 g被还原的CuO为100%100%80%反应消耗H2为0.2 g，但实际提供的氢气大于0.2 g。二、非选择题(共52分)13(12分)某同学做“铝热反应”的实验。查阅化学手册知
11、，Al、Al2O3、Fe、Fe2O3熔点、沸点数据如下：物质AlAl2O3FeFe2O3熔点/6602 0541 5351 462沸点/2 4672 9802 750(1)铝热反应方程式为2AlFe2O32FeAl2O3。(2)下列能与Al发生铝热反应的有AD(填序号)。AMnO2 BNa2O CMgO DFeO(3)某同学推测，铝热反应所得的熔融物应是铁铝合金。设计实验方案，证明所得的块状熔融物中含有金属铝。 4)实验室欲在常温下溶解此熔融物，下列试剂中最好的是B(填序号)，理由是：稀硫酸能够完全溶解此熔融物，并且不会造成环境污染。A浓硫酸 B稀硫酸 C硫酸铜溶液 DNaOH溶液解析：(2)
12、根据铝的活动性比Na、Mg弱，比Mn、Fe强知，MnO2、FeO均可与Al发生铝热反应。(3)要证明所得的铁中含有单质铝，只需加入NaOH溶液，看有无气泡产生即可。(4)铝和铁遇到浓硫酸在常温下会发生钝化现象；硫酸铜溶液能够溶解两种金属，但是同时置换出单质铜；NaOH溶液不能和铁反应，只能溶解铝。14(16分)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：8CuFeS221O28Cu4FeO2Fe2O316SO2若CuFeS2中Fe的化合价为2，反应中被还原的元素是Cu、O(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
13、理的是b、c(填代号)。a高空排放 b用于制备硫酸c用纯碱溶液吸收制Na2SO3 d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Al34OH=AlO2H2O。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稀硫酸、KMnO4溶液。证明炉渣中含有FeO的实验现象为稀硫酸浸取炉渣所得溶液使KMnO4溶
14、液褪色。解析：(1)分析方程式中各元素化合价可知，氧元素、铜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，可以“变废为宝”制硫酸，也可以用纯碱吸收制亚硫酸钠。(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：Al34OH=AlO2H2O。若要证明炉渣中含有FeO需要首先将其溶解，生成可溶性的亚铁盐，结合试剂分析可知，将该溶液加入到高锰酸钾溶液中，亚铁离子具有强还原性，因此，可以使高锰酸钾溶液褪色。选用的试剂是稀硫酸和高锰酸钾溶液。15(9分)孔雀石的
15、主要成分为CuCO3Cu(OH)2，某同学设计从孔雀石中冶炼金属铜的方案如下：将孔雀石粉碎后加过量的稀硫酸将反应后的混合物过滤向滤液中加入一种金属粉末根据上述实验方案，试回答：(1)第步反应中的现象为固体溶解，有无色气体生成，溶液变成蓝色。(2)第步加入的金属粉末是Fe，理由是铁比铜活泼，可从溶液中置换出铜。(3)若向步滤液中加入过量生石灰后，过滤，将沉淀加热后通入氢气气体，可得到较纯净的铜和水。解析：孔雀石主要成分是碱式碳酸铜，当加入过量稀硫酸时发生反应，固体逐渐溶解，产生二氧化碳气体、水和硫酸铜；为冶炼金属铜，可加入过量的铁粉，把铜从硫酸铜溶液中置换出来；向滤液中加入过量生石灰后生成氢氧化
16、铜，过滤，将沉淀氢氧化铜加热后生成氧化铜，通入氢气生成铜和水。16(15分)为确定某铝热剂(含氧化铁和铝)的组成，分别进行下列实验：(1)若取a g样品，向其中加入足量的NaOH溶液，测得生成气体(标准状况，下同)的体积为b L。反应的化学方程式是2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2；样品中铝的质量是 g。(2)若取a g样品将其点燃，恰好完全反应，该反应的化学方程式是2AlFe2O3Al2O32Fe；氧化铁与铝的质量比是8027。(3)待(2)中反应产物冷却后，加入足量盐酸，测得生成的气体体积为c L，该气体与(1)中所得气体的体积比cb23。解析：(1)铝热剂中只有铝能与NaOH溶液反应，Fe2O3不能反应，设样品中铝的质量为x，则2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2227322.4 Lxb Lx g g，样品中铝的质量为 g。(2)铝热剂点燃恰好完全反应，化学方程式为2AlFe2O3Al2O32Fe，由该方程式可推知：氧化铁与铝的质量比是。(3)依据铝热反应方程式可知：2 mol Al3 mol H2，2 mol Fe2 mol H2故cb23。
