高中化学人教版第四章化学与自然资源的开发利用 第4章第1节课时

学业分层测评(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．(2023·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)2CO3eq\o(=,\s\up14(△))2CuO＋H2O＋CO2↑，2CuO＋Ceq\o(=,\s\up14(高温))2Cu＋CO2↑，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A2HgOeq\o(=,\s\up14(△))2Hg＋O2↑热分解法B2Al2O3(熔融)eq\o(=,\s\up14(电解),\s\do14(冰晶石))4Al＋3O2↑电解法CCu2S＋O2eq\o(=,\s\up14(高温))2Cu＋SO2热分解法DFe2O3＋2Aleq\o(=,\s\up14(高温))2Fe＋Al2O3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()A．FeO B．Cr2O3C．MgO D．MnO2【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．(2023·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1mol，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1mol列比例式求解；或者是根据1mol铝失去3mol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()A．CO、O2、H2 B．CO、CO2、CC．CO2、H2O、O2 D．Al、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？①Fe、Zn、Cu等较不活泼金属________；②Na、Mg、Al等活泼或较活泼金属________；③Hg、Ag等不活泼金属________；④V、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/(g·cm－3)Na883K774NaCl8011413KCl7701500工业上生产金属钾的化学方程式和条件是：KCl＋Naeq\o(→,\s\up14(一定条件))NaCl＋K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Na＋KCl=NaCl＋K，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801～℃之间时，Na、KCl、NaCl均为液态，而钾为气态。【答案】(1)①a②c③d④b(2)熔点和沸点801～882.911．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)：________。①镁带剧烈燃烧；②放出大量的热，并发出耀眼的白光；③纸漏斗的下部被烧穿；④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2Al＋Fe2O3eq\o(=,\s\up14(高温))2Fe＋Al2O3，该反应中Fe2O3作氧化剂，Al作还原剂。(2)①②③④全为该铝热反应的现象。【答案】(1)Fe2O3＋2Aleq\o(=,\s\up14(高温))Al2O3＋2FeFe2O3Al铝热(2)①②③④12．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TiO2＋2C＋2Cl2eq\o(=,\s\up14(高温))TiCl4＋2CO。第二步：(1)Mg为活泼金属，在氩气作为保护气的环境中还原TiCl4：2Mg＋TiCl4eq\o(=,\s\up14(Ar),\s\do14(△))2MgCl2＋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，即可得到纯净的钛。【答案】第一步：TiO2＋2C＋2Cl2eq\o(=,\s\up14(高温))TiCl4＋2COC第二步：(1)2Mg＋TiCl4eq\o(=,\s\up14(Ar),\s\do14(△))2MgCl2＋Ti(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．(2023·肇庆高一检测)利用黄铜矿冶炼铜的主要原理为8CuFeS2＋21O2eq\o(=,\s\up14(高温))8Cu＋4FeO＋2Fe2O3＋16SO2，下列有关判断合理的是()A．避免污染，排放的尾气用%的浓硫酸吸收B．CuFeS2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】D14．0.4g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()【导学号：12150085】A．FeO B．Fe2O3C．Fe3O4 D．FeO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g该氧化物中含xg氧原子O～CO2～CaCO316100xg0.75g解得x＝N(Fe)∶N(O)＝eq\fg－g,56g·mol－1)：eq\fg,16g·mol－1)＝2∶3。【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：①取适量A进行铝热反应，产物中有单质B生成；②另取20gA全部溶于0.15Lmol·L－1盐酸中，得溶液C；③将①中得到的单质B和溶液C反应，放出1.12L(标准状况)气体，同时生成溶液D，还残留有固体物质B。④用KSCN溶液检验时，溶液D不变色。请填空：(1)①引发铝热反应的实验操作是________________________，产物中单质B是________。(2)②中所发生的各反应的化学方程式为_________________。(3)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①发生的反应是Fe2O3＋2Aleq\o(=,\s\up14(高温))2Fe＋Al2O3。②中发