2022-2023学年人教版必修第二册 8.1.1　金属矿物的开发利用 作业

PAGE8-金属矿物的开发利用 (20分钟·30分)一、选择题(本题包括6小题,每小题4分,共24分)1.下列各组物质中,均能使Fe2O3还原成单质铁的是 ()A.CO、O2、H2 B.CO、CO2、CC.CO2、H2O、O2 D.Al、C、H2【解析】选D。还原性强的物质(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。2.以下方法可用于工业冶炼金属的是 ()A.电解熔融AlCl3获取金属铝B.电解MgCl2溶液获取金属镁C.用CO还原铁矿石来获取金属铁D.用H2还原HgO获取Hg【解析】选C。A.氯化铝为共价化合物,不能电离,工业上是电解熔融氧化铝获取金属铝,故A错误;B.电解氯化镁溶液得到氢氧化镁、氢气和氯气,工业上用电解熔融氯化镁制取镁,故B错误;C.用CO还原铁矿石来获取金属铁是工业上炼铁的原理,属于还原法,故C正确;D.汞性质不活泼,可以用热分解氧化物法制取,故D错误。3.胡粉[主要成分是2PbCO3·Pb(OH)2]具有败毒抗癌、杀虫疗疮的功效,东汉炼丹理论家魏伯阳所著的《周易参同契》中记载:“胡粉投火中,色坏还为铅”,下列说法错误的是 ()A.胡粉难溶于水B.胡粉可与盐酸或硝酸反应C.“火”中含有炭、COD.“还为铅”中的铅是指PbO【解析】选D。A.胡粉的主要成分为2PbCO3·Pb(OH)2,由胡粉的主要成分可知,其难溶于水,故A正确;B.PbCO3和Pb(OH)2均可与盐酸或硝酸反应,故胡粉可与盐酸或硝酸反应,故B正确;C.古代的“火”是由木材(主要成分为纤维素)燃烧产生的,纤维素不完全燃烧时会产生一氧化碳、炭,故C正确;D.“还为铅”指胡粉通过一系列反应被还原为Pb,故D错误。4.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.用灼烧法不能区别黄金和“药金”【解析】选A。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项错误。5.(2022·杭州高一检测)氧化还原反应广泛应用于金属的冶炼,下列有关金属冶炼的说法错误的是 ()A.电解熔融氯化钠制取金属钠的反应中,钠离子被还原,氯离子被氧化B.热分解法、热还原法、电解法冶炼金属过程中,金属元素都由化合态转变为游离态C.铝热反应中铝作为还原剂将铁从其氧化物中置换出来D.用磁铁矿炼铁的反应中,1molFe3O4被CO还原成Fe,转移9mol电子【解析】选D。A.钠为活泼金属,通常用电解熔融氯化钠制取,反应中钠元素化合价降低,钠离子被还原,氯元素化合价升高,氯离子被氧化,故A正确;B.金属冶炼:将金属从其化合物中还原出来,即用化学方法将金属由化合态转变为游离态,故B正确;C.铝热反应本质是置换反应,能把不如Al活泼的金属从其氧化物中置换出来,不能置换比Al活泼的金属,故C正确;D.四氧化三铁中铁的平均化合价为+83价,用磁铁矿炼铁的反应中,1molFe3O4被CO还原成Fe,转移8mol电子,故D6.冶炼金属一般有下列四种方法:①焦炭法;②水煤气(或H2、CO)法;③活泼金属置换法;④电解法。四种方法在工业上均有应用。古代有(Ⅰ)火烧孔雀石炼铜;(Ⅱ)湿法炼铜。现代有(Ⅲ)铝热法炼铬;(Ⅳ)从光卤石(主要成分:KCl·MgCl2·6H2O)中炼镁。其中对它们的冶炼方法的分析不正确的是 ()A.(Ⅰ)①B.(Ⅱ)②C.(Ⅲ)③ D.(Ⅳ)④【解析】选B。(Ⅰ)孔雀石的主要成分是碱式碳酸铜,灼烧分解的产物CuO,可用①焦炭还原成Cu,Cu2(OH)2CO32CuO+CO2↑+H2O,2CuO+C2Cu+CO2↑,(Ⅱ)将铜盐溶液中的Cu2+,用③活泼的金属置换出来:Fe+CuSO4===FeSO4+Cu,(Ⅲ)将三氧化二铬中的铬,用③活泼金属Al置换出来:Cr2O3+2AlAl2O3+2Cr,(Ⅳ)光卤石的主要成分是KCl·MgCl2·6H2O,从中得到MgCl2,再用④电解熔融的MgCl2得到Mg,MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑。二、非选择题(本题包括1小题,共6分)7.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(填代号)。

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①用稀盐酸浸取炉渣,过滤。②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。

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)分析方程式中各元素化合价可知Cu+2→Cu0,O0→O-2,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)a.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。b.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,答案:(1)Cu、O(2)bc(3)a.Al3++4OH-===AlO2-+2Hb.稀硫酸、KMnO4溶液稀硫酸浸取炉渣所得溶液使KMnO4溶液褪色 (15分钟·20分)一、选择题(本题包括3小题,每小题4分,共12分)8.成语、诗词话科学——对下列成语或诗句所描述现象的解释,你认为错误的是 ()选项成语或诗句用化学知识解释A唐代李白诗句“风吹柳花满店香”这是生活中常见的一种分子扩散运动B“烈火见真金”金的性质稳定,在烈火中也不会发生反应C明代于谦诗句“粉骨碎身浑不怕”它指石灰石碾碎成粉末状的物理变化过程D成语“百炼成钢”通过反复锤炼,减少铁合金中碳元素的质量分数【解析】选C。诗句“粉骨碎身浑不怕”,描述的是石灰石高温煅烧生成氧化钙的过程,是化学过程。9.工业上用铝土矿(主要成分为Al2O3,含Fe2O3杂质)为原料冶炼铝的工艺流程如下:[提示:偏铝酸钠与足量二氧化碳反应的化学方程式为NaAlO2+CO2+2H2O===Al(OH)3↓+NaHCO3]下列叙述正确的是 ()A.试剂X可以是氢氧化钠溶液,也可以是盐酸B.反应①过滤后所得沉淀为氢氧化铁C.反应②中通入的过量Y可以是CO2D.图中所示转化反应都不是氧化还原反应【解析】选C。根据流程图及元素守恒知,铝土矿加入试剂X后得到的溶液乙经过一系列反应后得到Al,说明X能溶解Al2O3,根据生成的碳酸氢钠知,X为NaOH,沉淀为Fe2O3;溶液乙中含有NaAlO2、NaOH,向乙中通入过量Y后得到Al(OH)3沉淀和碳酸氢钠,则Y为CO2。将Al(OH)3加热得到Al2O3,电解熔融Al2O3得到Al,以此解答该题。A.如果加入盐酸,氧化铁、氧化铝都溶解,氧化铁与氢氧化钠不反应,反应①后过滤得到沉淀为氧化铁,则应加入NaOH,故A错误;B.不溶于NaOH溶液的物质产生沉淀,氧化铁等物质不溶于NaOH溶液,所以①过滤后所得沉淀主要为Fe2O3,故B错误;C.偏铝酸钠溶液和过量二氧化碳反应生成氢氧化铝沉淀和碳酸氢钠,反应方程式为NaAlO2+CO2+2H2O===Al(OH)3↓+NaHCO3,故C正确;D.氧化铝的电解为氧化还原反应,氧化铝被还原生成铝,故D错误。【补偿训练】有0.4g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0.75g沉淀。这种铁的氧化物的化学式是 ()A.FeO B.Fe2O3C.Fe3O4 D.FeO和Fe2O3【解析】选B。CO和铁的氧化物反应时,氧化物中的一个氧原子对应一个CO2分子,每一个CO2分子对应一个CaCO3,所以有下列的关系式,假设0.4g该氧化物中含xg氧原子。O~CO2~CaCO316 100xg 0.75g解得x=0.12,N(Fe)∶N(O)=0.4g-0.12g10.(2022·成都高一检测)Ti具备优良的抗腐蚀性,被称为未来金属,工业上可以采用镁热还原法(高温)制备,工艺流程如图。[已知:MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑]下列说法错误的是 ()A.镁热还原的化学方程式为TiCl4+2MgTi+2MgCl2B.整个工艺流程中,Cl元素化合价始终不变C.Ti和Mg高温下化学性质非常活泼,镁热还原需在惰性气体中进行D.Mg的循环使用可以提高原料利用率,降低成本【解析】选B。A.镁热还原是高温下Mg与TiCl4反应生成Ti和MgCl2,化学方程式为TiCl4+2MgTi+2MgCl2,故A正确;B.电解熔融MgCl2时发生反应MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑,该反应中Cl元素化合价从-1变为0,Cl元素化合价发生变化,故B错误;C.由于Ti和Mg高温下化学性质非常活泼,所以镁热还原需在惰性气体中进行,避免Ti和Mg被氧化,故C正确;D.由流程可知,Mg可以循环利用,从而提高了原料利用率,降低了成本,故D正确。二、非选择题(本题包括1小题,共8分)11.铁是应用最广泛的金属,自远古时代人类就学会了炼铁,到目前为止,人类研制出了很多炼铁的方法。某研究性学习小组同学在实验室中模拟工业炼铁的过程,实验装置如图:(1)写出得到单质铁的化学方程式:。

(2)实验过程中看到玻璃管内的粉末由红棕色逐渐变黑,请设计一个实验来验证生成了单质铁:。

(3)装置末端气球的作用为。

实验结束时,应该先停止加热还是先停止通入CO,并说明原因。

【解析】检验是否生成单质铁,在反应结束后,待玻璃管内的固体冷却,取少量放于试管中,加少量盐酸,若产生无色无味气体(H2),则证明生成了单质铁;反应结束后,得到的铁还是赤热的,若先停止通入CO,会导致铁又被氧化,所以,应该先停止加热,待玻璃管内的固体冷却后,再停止通入CO。答案:(1)Fe2O3+3CO2Fe+3CO2(2)取少量粉末放于试管中,加少量盐酸,若产生无色无味气体,则证明生成了单质铁(3)收集未反应的CO,防止污染空气先停止加热,防止生成的铁再次被氧化 (10分钟·10分)12.在某次探究性学习中,老师要求同学们在实验室中用氧化铜、稀硫酸和铁来制取纯净的铜,并用所制得的铜进行一系列的探究性实验。甲、乙两位同学分别设计了如下两个制铜实验方案。甲:①CuO溶于适量稀硫酸中;②在①的溶液中加入稍过量的铁,充分反应后,过滤、烘干,即得纯净的铜。乙:①铁与稀硫酸反应得氢气;②用氢气还原氧化铜,充分反应后即得纯净的铜。(1)若两位同学消耗的稀硫酸和铁的量分别相同,请判断他们所制得铜的质量大小关系(填字母)。

A.相同 B.甲多C.乙多 D.以上三种情况均有可能(2)丙同学认为上述两种方案都难以保证铜的纯度,应对上述两种方案加以完善。甲同学的方案需完善的原因:,

完善乙同学的方案的一种方法是将所得的铜粉放入烧