高中化学 第4章 化学与自然资源的开发利用 第1节 开发利用金属矿物和海水资源 课时1 金属矿物的开发利用学业分层测评 新人教版必修

系统掌握蕴含其中的马克思主义立场观点方法，要在系统学习、深刻领会、科学把握习近平教育思想上下功夫。精心组织开展学习宣传贯彻习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神知识问答活动。课时1 金属矿物的开发利用(建议用时：45分钟)学业达标1金属材料在日常生活以及生产中有着广泛的应用。下列关于金属的一些说法不正确的是()A合金的性质与其组成金属的性质不完全相同B工业上金属Mg、Al都是用电解熔融氯化物制得的C金属冶炼的本质是金属阳离子得到电子变成金属原子D越活泼的金属越难冶炼【解析】合金的性质与其组成金属的性质不完全相同，如硬度、强度更大、熔点更低等，A项正确；因AlCl3为共价化合物，熔融时不导电，冶炼铝应用电解Al2O3(熔融)的方法，B项错误；金属冶炼的实质就是把金属阳离子还原为金属原子，越活泼的金属，其阳离子的氧化性越弱，越难被还原，C、D两项正确。【答案】B2下列说法不正确的是()A自然界中不存在游离态的金属单质B金属活泼性不同，冶炼方法也有所不同C地球上金属矿物资源是有限的，因此，应提高金属矿物的利用率D废旧金属的回收利用，有利于环境保护【解析】自然界中很不活泼的金属如Au、Pt可存在游离态。【答案】A3(2016承德高一检测)我国古代曾用火烧孔雀石和焦炭混合物的方法炼铜，孔雀石的主要成分是Cu2(OH)2CO3，其冶炼方法是()A焦炭还原法B湿法炼铜C铝热还原法 D电解冶炼法【解析】火烧孔雀石和焦炭混合物发生的反应为Cu2(OH)2CO32CuOH2OCO2，2CuOC2CuCO2，属于焦炭还原法。【答案】A4下表中金属的冶炼原理与方法不完全正确的是()选项冶炼原理方法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、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利用热分解法冶炼，故A、B、D正确。C错误，C项为火法炼铜。【答案】C5下列物质不能与铝发生铝热反应的是()AFeO BCr2O3CMgO DMnO2【解析】Mg的活泼性强于Al，Al不能与MgO反应置换出Mg。【答案】C6下列说法中正确的是()A金属的冶炼都是把金属单质从其矿物中分离出来B金属冶炼过程中，被冶炼的金属被氧化C金属冶炼过程中，被冶炼的金属被还原D金属冶炼过程中，被冶炼的金属既可被氧化，也可被还原【解析】金属的冶炼是将金属从其化合物中还原出来，金属在化合物中只能显正价，冶炼时化合价只可能降低，被还原。【答案】C7(2016亳州高一检测)下列说法中，不正确的是()A金属的冶炼，就是利用氧化还原反应原理，在一定条件下将金属从其化合物中还原出来B冶炼金属时，必须加入一种物质作为还原剂C金属由化合态变为游离态，一般都是被还原D金属单质被发现和应用得越早，其活泼性一般越弱【解析】金属的冶炼是将金属化合物转化为金属单质，A项正确；有的金属化合物在发生氧化还原反应时，自身既作氧化剂又作还原剂，不需要另加还原剂，如HgO，B项错误；金属元素在化合物中一般显正价，当变成金属单质后，化合价就变为0，所以是被还原，C项正确，金属被发现和应用得越早，说明该金属越容易被还原，从而也说明金属的活泼性越弱，D项正确。【答案】B8用铝热法还原下列氧化物，制得金属各1 mol，消耗铝最少的是()A二氧化锰 B三氧化钨C三氧化二铬 D四氧化三铁【解析】首先写出反应的化学方程式，根据制得金属各1 mol列比例式求解；或者是根据1 mol铝失去3 mol电子，由电子守恒得，金属氧化物中金属的化合价最低者消耗的铝最少。【答案】D9下列各组物质中，均能将Fe2O3还原成单质铁的是()ACO、O2、H2 BCO、CO2、CCCO2、H2O、O2 DAl、C、H2【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)在一定条件下都能把铁从其氧化物中还原出来。【答案】D10冶炼金属常用以下几种方法：a以C、CO或H2作还原剂还原；b利用铝热反应原理；c电解法；d热分解法。(1)下列金属各采用哪种方法冶炼最佳？Fe、Zn、Cu等较不活泼金属_；Na、Mg、Al等活泼或较活泼金属_；Hg、Ag等不活泼金属_；V、Cr、Mn、W等高熔点金属_。(2)工业上生产钾不能用电解熔融KCl的方法制得，因金属钾易溶于熔态的KCl中而有危险，难获得钾，且降低电流效率。现生产钾是用金属钠和熔化的KCl反应制取。有关数据如下表：熔点/沸点/密度/(gcm3)Na97.88830.97K63.77740.86NaCl8011 4132.165KCl7701 5001.984工业上生产金属钾的化学方程式和条件是：KClNaNaClK工业上制金属钾主要运用到上表所列的哪些物理常数？_；其选择范围是_。【解析】选择的方法应以节约原料和降低成本为标准，同时有较高的产率，并易分离。根据每种金属的特点，应选择最佳方案，其中(2)要进行反应NaKCl=NaClK，最佳选择是使K作为气体逸出，而其他物质仍然保留在体系中，这样，根据化学平衡，反应可不断正向进行。根据表中数据可知，在801882.9之间时，Na、KCl、NaCl均为液态，而钾为气态。【答案】(1)acdb(2)熔点和沸点801882.911用如图所示的装置做铝热反应实验，回答下列问题：(1)写出该反应的化学方程式：_，在该反应中_是氧化剂，_是还原剂，该反应称为_反应。(2)选出该实验的实验现象(把序号填写在横线上)：_。镁带剧烈燃烧；放出大量的热，并发出耀眼的白光；纸漏斗的下部被烧穿；有红热状态的液珠落入蒸发皿内的细沙上，液珠冷却后变为黑色固体。【解析】(1)铝热反应为2AlFe2O32FeAl2O3，该反应中Fe2O3作氧化剂，Al作还原剂。(2)全为该铝热反应的现象。【答案】(1)Fe2O32AlAl2O32FeFe2O3Al铝热(2)12钛(Ti)因为具有神奇的性能越来越引起人们的关注。常温下钛不和非金属、强酸反应，红热时，却可与常见的非金属单质反应。钛是航空、军事、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)，目前大规模生产钛的方法是：第一步：金红石、碳粉混合，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】第一步：因为钛在常温时不与非金属、强酸反应，在红热时可与常见非金属单质反应，类比一般不活泼金属氧化物，选用碳作还原剂制得金属，金属与Cl2生成氯化物。两反应合并的化学方程式为TiO22C2Cl2TiCl42CO。第二步：(1)Mg为活泼金属，在氩气作为保护气的环境中还原TiCl4：2MgTiCl42MgCl2Ti。(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，即可得到纯净的钛。【答案】第一步：TiO22C2Cl2TiCl42COC第二步：(1)2MgTiCl42MgCl2Ti(2)可将还原后的产物溶于过量的盐酸中，过滤、洗涤，即可得到纯净的钛能力提升13(2016肇庆高一检测)利用黄铜矿冶炼铜的主要原理为8CuFeS221O28Cu4FeO2Fe2O316SO2，下列有关判断合理的是()A避免污染，排放的尾气用98.3%的浓硫酸吸收BCuFeS2中铁显2价，该反应中只有Cu被还原C检查炉渣中含2价铁的试剂是盐酸、KSCN溶液和氯水D冶炼铜的废料可以冶炼铁和制硫酸【解析】浓硫酸不能吸收SO2，A项错误。该反应中铜、氧元素化合价降低，被还原，B项错误。在3价铁存在下检验2价铁，应用酸性高锰酸钾溶液，C项错误。炉渣中含有氧化铁和氧化亚铁，可以冶炼铁；二氧化硫可以用作制硫酸的原料，D项正确。【答案】D140.4 g铁的氧化物，用足量的CO在高温下将其还原，把生成的CO2全部通入足量澄清石灰水中，得到0.75 g 沉淀。这种铁的氧化物的化学式是() 【导学号：12150085】AFeOBFe2O3CFe3O4 DFeO和Fe2O3【解析】CO和铁的氧化物反应时，氧化物中的一个氧原子可以生成一个CO2分子，每一个CO2分子可以生成一个CaCO3，所以有下列的关系式，假设0.4 g该氧化物中含x g氧原子OCO2CaCO316100x g 0.75 g解得x0.12N(Fe)N(O)：23。【答案】B15粉末状试样A是由等物质的量的MgO和Fe2O3组成的混合物。进行如下实验：取适量A进行铝热反应，产物中有单质B生成；另取20 g A全部溶于0.15 L 6.0 molL1盐酸中，得溶液C；将中得到的单质B和溶液C反应，放出1.12 L(标准状况)气体，同时生成溶液D，还残留有固体物质B。用KSCN溶液检验时，溶液D不变色。请填空：(1)引发铝热反应的实验操作是_，产物中单质B是_。(2)中所发生的各反应的化学方程式为_。(3)中所发生的各反应的离子方程式为_、_。【解析】MgO不能与铝发生置换反应，所以发生的反应是Fe2O32Al2FeAl2O3。中发生的反应是Fe2O36HCl=2FeCl33H2O，MgO2HCl=MgCl2H2O。中发生的反应是Fe2FeCl3=3FeCl2，Fe2HCl=FeCl2H2。中加入KSCN溶液不变色，说明Fe3完全被还