高中化学人教版第四章化学与自然资源的开发利用单元测试

第四章化学与自然资源的开发利用

第一节开发利用金属矿物和海水资源

第1课时金属矿物的开发利用课时训练20金属矿物的开发利用基础夯实1.下列金属中,通常采用热还原法冶炼的是() 解析:Na、Al很活泼,应用电解法冶炼;Ag为不活泼金属,可以用热分解法冶炼。答案:C2.工业上冶炼金属一般用热分解法、热还原法和电解法,由于金属的化学活动性不同,因此选用不同的冶炼方法。你认为选择方法主要依据()A.金属在自然界的存在形式B.金属元素在地壳中的含量C.金属熔点高低D.金属阳离子得电子能力解析:选择冶炼金属方法的依据是金属活动性,也可认为是对应金属阳离子的得电子能力。答案:D3.下列冶炼方法中,不能将化合物中的金属元素还原为金属单质的是()A.加热Al2O3 B.加热HgOC.电解熔融NaCl D.铝粉和Fe2O3共热解析:A项中Al2O3熔点高,难以分解;汞用加热HgO制取;金属钠是活泼金属,用电解法制取;D项中铝粉和Fe2O3组成铝热剂,可将Fe2O3中的铁还原成单质。答案:A4.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限,之所以有先后,主要取决于()A.金属的化合价高低B.金属的活动性强弱C.金属的导电性强弱D.金属在地壳中的含量多少解析:金属开发利用的先后顺序与金属冶炼的难易程度有关,而金属冶炼的难易程度取决于金属的活动性强弱。答案:B5.冶炼金属一般有下列四种方法:①焦炭法;②水煤气(或H2或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)从光卤石中炼镁。对它们的冶炼方法的分析不正确的是()A.(Ⅰ)用① B.(Ⅱ)用②C.(Ⅲ)用③ D.(Ⅳ)用④解析:对于(Ⅰ)、(Ⅱ)、(Ⅲ)、(Ⅳ)发生的反应分别是:(Ⅰ):Cu2(OH)2CO32CuO+CO2↑+H2O、C+2CuO2Cu+CO2↑,符合①;(Ⅱ):Fe+CuSO4FeSO4+Cu,符合③;(Ⅲ):Cr2O3+2Al2Cr+Al2O3,符合③;(Ⅳ):先从光卤石中提取MgCl2,再电解熔融的MgCl2:MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑,符合④。答案:B6.化学学科的发展对人类文明进步起到了极为重要的作用。下列认识正确的是()A.人类对金、银、铜、铁、铝的认识与其在自然界的分布无关B.人类解决吃、穿、住、行最有效的方法就是大力开发石油及其产品C.工业上可用电解熔融态的MgCl2、AlCl3来制备Mg、AlD.工业上可用空气、Cu、稀硫酸来制备CuSO4解析:A项,人类对金属的认识与其在自然界中的分布有着密切的关系。B项,石油是不可再生资源,总有一天,石油会消耗殆尽,它不是解决人类吃、穿、住、行最有效的方法。C项,AlCl3是共价化合物,电解熔融AlCl3得不到Al。D项,将铜粉放在稀硫酸中,不断通入空气,加热即可生成CuSO4。答案:D7.如图为铝热反应的实验装置,请回答下列问题:(1)该实验装置中还缺。引发铝热反应的操作为。

(2)若将氧化铁换成氧化镁,该反应发生(填“能”或“不能”),理由是。

(3)铝热反应的用途有哪些?。

解析:(1)利用镁条燃烧放热从而引发铝热反应,同时促使KClO3分解产生O2,使镁条快速燃烧。(2)Mg比Al活泼,Al不能从MgO中置换出Mg。答案:(1)镁条和氯酸钾在混合物中间插一根长度约10厘米的镁条,上端弯曲,将氯酸钾放在镁条的周围,用燃着的小木条(或另一根点燃的镁条)点燃镁条(2)不能镁比铝活泼,铝不能置换镁(3)用于焊接钢轨;冶炼某些熔点高的金属8.钛(Ti)因为具有神奇的性能越来越引起人们的关注。常温下钛不与非金属、强酸反应,红热时,却可与常见的非金属单质反应。钛是航空、军工、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、炭粉混合,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,该反应中的还原剂是。

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:①常温时钛不与非金属、强酸反应;②红热时钛可与常见非金属单质反应。可类比一般不活泼金属氧化物,选用碳作还原剂制得金属,金属再与Cl2反应生成氯化物。两反应合并的化学方程式为TiO2+2C+2Cl2TiCl4+2CO。(1)Mg为活泼金属,在氩气作为保护气的环境中还原TiCl4:2Mg+TiCl42MgCl2+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:TiO2+2C+2Cl2TiCl4+2COC(1)2Mg+TiCl42MgCl2+Ti(2)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1.金属锂是密度最小的金属,等质量的金属锂能释放出更多的电子,故常用来制造高能量电池。已知锂的金属性介于钠和镁之间,则下列能冶炼出金属锂的方法是()A.电解法 B.热还原法C.热分解法 D.铝热法解析:可以根据金属活动性与金属冶炼方法之间的联系来判断,锂的金属性介于钠和镁之间,应该与钠、镁的冶炼方法相同,用电解法才能得到金属锂。答案:A2.在冶金工业上,均不能用通常的化学还原剂制得的一组是()、Ca、Mg、Al、K 、K、Zn、Fe、Hg、Fe、Cu、Ag、Sn 、Al、Zn、Fe、Pb解析:A项中的金属均为活泼金属,通常用电解法冶炼。答案:A3.用铝热法还原下列氧化物,制得金属各1mol,消耗铝最少的是() 解析:用铝热法还原金属氧化物时,Al作还原剂,金属氧化物作氧化剂。在反应中金属氧化物被还原为单质,显然,在氧化物中金属化合价越高,变为单质时需获得的电子就越多,消耗铝也越多;金属氧化物中金属的化合价分别为Mn(+4价)、W(+6价)、Cr(+3价)、Co(+价),Co耗铝最少。答案:D4.将等物质的量的镁和铝相混合,取等质量的该混合物四份,分别加到足量的下列溶液中,充分反应后,放出氢气最多的是()mol·L-1HCl溶液mol·L-1HNO3溶液mol·L-1NaOH溶液mol·L-1H2SO4溶液解析:因Mg、Al与HNO3、浓硫酸作用不生成H2,故排除B、D;因NaOH溶液只能与Al反应,Mg不与碱反应,所以生成的气体较A项少。所以选A。答案:A5.导学号52090108铜的冶炼大致可分为以下几个步骤:(1)富集,将硫化物矿进行浮选;(2)焙烧,主要反应为2CuFeS2+4O2Cu2S+3SO2+2FeO(炉渣);(3)制粗铜,在1200℃的条件下发生的主要反应为2Cu2S+3O22Cu2O+2SO2,2Cu2O+Cu2S6Cu+SO2↑;(4)电解精炼。下列说法不正确的是()A.上述焙烧过程中的尾气不可直接排放B.由6molCuFeS2生成6molCu时,在整个过程中共消耗15molO2C.在反应2Cu2O+Cu2S6Cu+SO2↑中,作氧化剂的是Cu2OD.电解精炼属于化学变化解析:焙烧过程中产生的尾气中含有有毒的SO2气体,对环境有污染,不能直接排放,A项正确。2CuFeS2+4O2Cu2S+3SO2+2FeO①2Cu2S+3O22Cu2O+2SO2②2Cu2O+Cu2S6Cu+SO2↑③得:Cu2S+O22Cu+SO2④①+④得:2CuFeS2+5O22Cu+4SO2+2FeO⑤所得⑤式表明,2molCuFeS2完全转化为2molCu消耗5molO2,据此可知,由6molCuFeS2生成6molCu时共消耗15molO2,B项正确。在反应2Cu2O+Cu2S6Cu+SO2↑中,作氧化剂的是Cu2O和Cu2S两种物质,C项不正确。答案:C6.导学号52090109将g炭粉与g所含Fe3O4的质量分数为80%的磁铁矿粉混合后,隔绝空气加强热使之反应(杂质与炭粉不反应),反应后收集到L(标准状况下)气体,则该气体()A.全部是COB.全部是CO2C.含有的CO和CO2各为LD.含有的CO为L,CO2为L解析:n(C)==mol由n(气体)==mol,可知炭粉完全反应。n(Fe3O4)==mol由反应2C+Fe3O43Fe+2CO2↑可知炭粉过量,过量的炭粉与CO2反应生成CO。n(C)=n(CO)+n(CO2)=mol①n(O)=n(CO)+2n(CO2)=4n(Fe3O4)=4×mol=mol②由①②可求得:,即反应后收集到的气体中含有的CO为L,CO2为L,D项正确。答案:D7.导学号52090110工业上用铝土矿(含氧化铝、氧化铁)制取铝的过程如下:请回答下列问题:(1)沉淀C的化学式为,该物质除了用于金属冶炼以外,还可用作。

(2)电解熔融的氧化铝时,标准状况下若得到LO2,则同时生成g铝。

(3)操作Ⅰ、操作Ⅱ和操作Ⅲ都是(填操作名称),实验室要洗涤Al(OH)3沉淀应该在装置中进行,洗涤方法是。

(4)生产过程中,除NaOH、H2O可以循环利用外,还可以循环利用的物质有(填化学式),用此法制取铝的副产品是(填化学式)。

(5)写出Na2CO3溶液与CaO反应的离子方程式:。

(6)若铝土矿中还含有二氧化硅,此生产过程中得到的氧化铝中将混有杂质(填化学式)。

解析:(1)因Al2O3+2NaOH2NaAlO2+H2O,而Fe2O3不与NaOH溶液反应,因此过滤得到的沉淀C为Fe2O3,Fe2O3可用作颜料。(2)2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑,n(O2)==1mol,则m(Al)=mol×27g·mol-1=36g。(3)操作Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的目的均是分离不溶于液体的固体,即过滤;洗涤方法是向漏斗中加蒸馏水至浸没沉淀,使水自然流下,重复操作2~3次。答案:(1)Fe2O3颜料(2)36(3)过滤过滤向漏斗中加蒸馏水至浸没沉淀,使水自然流下,重复操作2~3次(4)CaO和CO2Fe2O3和O2(5)C+CaO+H2OCaCO3↓+2OH-(6)SiO28.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(填序号)。

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)分析化学方程式中各元素化合价可知:Cu由+2价→0价,O由0价→-2价,铜元素、氧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。二氧化硫可以“变废为宝”制硫酸,也可以用纯碱溶液