学案导学苏教化学一讲义：专题4 硫、氮和可持续发展 第一单元 第1课时 从自然界中获取铁和铜 含答案

学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精第一单元铁、铜的获取及应用第1课时从自然界中获取铁和铜［学习目标定位］1。了解自然界铁、铜的存在形式,熟知铁的冶炼原理和方法，会写有关的化学方程式。2。了解金属冶炼的一般方法和原理。一、铁、铜的存在形式1．铁的存在形式(1)铁元素在自然界中，主要以化合态的形式存在.(2)常见的铁矿有磁铁矿（主要成分为Fe3O4)、赤铁矿（主要成分为Fe2O3)、黄铁矿(主要成分为FeS2)、菱铁矿（主要成分为FeCO3)等。(3)人们最早利用的单质铁直接来自于自然界。铁单质只存在于从天而降的陨铁中，所以古代人称铁为“天石”。2．铜的存在形式（1）常见的铜矿有黄铜矿（主要成分为CuFeS2)、孔雀石［主要成分为CuCO3·Cu（OH）2］等。(2）人们最早利用的单质铜来自于地球上自然存在的少量单质铜。二、铁、铜的冶炼1．铁的冶炼(1)原料:铁矿石、焦炭、空气、石灰石等。（2）设备:炼铁高炉。（3）原理：高温下用还原剂将铁从其化合物中还原出来。(4)冶炼过程2．铜的冶炼(1）火法炼铜：Cu2S＋O2eq\o（=，\s\up7（高温)）2Cu＋SO2（2)湿法炼铜：CuSO4＋Fe=Cu＋FeSO4例1高炉炼铁生产中下列说法正确的是(）A．还原氧化铁的还原剂是焦炭B．采用富氧空气可以得到纯铁C．加石灰石的目的主要是为了除去过量碳D．用于冶炼生铁的矿石主要有磁铁矿、赤铁矿答案D解析A项中,焦炭发生的反应:C＋O2eq\o（=，\s\up7（点燃））CO2、CO2＋Ceq\o(=，\s\up7（高温)）2CO，其中CO将铁矿石中的铁还原成铁单质，A项错误;高炉炼铁得到的只是含碳量为2％～4。5%的生铁，不会得到纯铁，B项错误;加入石灰石的目的是它在高温下分解成生石灰，继而再与SiO2反应生成CaSiO3炉渣，除去杂质SiO2，故C项错误。特别提示炼铁的过程中，起还原作用的物质为CO,而不是C。C起到制取CO的作用。例2炼铁时,加入石灰石的作用是（)A．提高铁的质量和产量B．降低生产成本C．合理利用资源，利用多余的热量生产加工石灰石的副产品D．将铁矿石中的SiO2转变为炉渣答案D三、金属的冶炼方法1．电解法：适合冶炼金属活动性较强的金属（一般为金属活动性顺序表中铝及铝前面的金属）。例如：MgCl2(熔融）eq\o(=，\s\up7(通电）)Mg＋Cl2↑，2NaCl(熔融)eq\o(=,\s\up7(通电))2Na＋Cl2↑，2Al2O3(熔融)eq\o(=,\s\up7(通电)）4Al＋3O2↑。2．高温还原法:用还原剂（CO、C、H2、Al等)还原金属氧化物，适合冶炼金属活动性顺序表中锌到铜之间的大多数金属。例如:2Al＋Cr2O3eq\o（=,\s\up7(高温））2Cr＋Al2O3。3．热分解法：适合冶炼金属活动性较差的金属。例如：2Ag2Oeq\o(=，\s\up7(△))4Ag＋O2↑,2HgOeq\o(=,\s\up7(△))2Hg＋O2↑。（1）金属的冶炼方法与金属活动性的关系eq\o(→,\s\up7(KCaNaMgAlZnFeSnPbHCuHgAgPtAu),\s\do5（电解法热还原法热分解法物理提炼法））(2)在工业上还有一种冶炼方法叫做湿法冶金，即利用活泼金属把不活泼金属从它的盐溶液中置换出来.例3目前电动车、手机等使用的新型电池-—锂电池,是一种高效、环保电池。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．高温还原法C．热分解法 D．高温用铝还原法答案A例4(2017·淮南高一检测）下列反应原理不符合工业冶炼金属实际情况的是（）A．Cu2S＋O2eq\o（=,\s\up7（高温）)2Cu＋SO2B．2Ag2Oeq\o（=，\s\up7（△)）4Ag＋O2↑C．Fe2O3＋3COeq\o(=，\s\up7(高温)）2Fe＋3CO2D．2AlCl3（熔融)eq\o(=，\s\up7(通电））2Al＋3Cl2↑答案D1．下列物质中，含铜元素的是(）A．天石 B．孔雀石C．赤铁矿 D．石灰石答案B解析孔雀石的主要成分为CuCO3·Cu(OH)2.2．工业上制备下列金属,采用的化学反应原理正确的是(）A．镁:2MgO(熔融)eq\o(=,\s\up7（通电)）2Mg＋O2↑B．钙:CaO＋Ceq\o（=，\s\up7(高温))Ca＋CO↑C．锰：3MnO2＋4Aleq\o(=,\s\up7(高温）)3Mn＋2Al2O3D．汞:HgSeq\o(=,\s\up7(△））Hg＋S答案C解析工业上电解熔融的氯化镁来制取金属Mg，A错误;钙的工业制法与镁相似,电解熔融的氯化钙，B错误；工业制取Mn用还原法，单质Al与二氧化锰发生置换反应，C正确；汞单质的制取用加热分解法,分解HgO得到Hg单质,D错误.3．(2018·牌头中学月考)用下列物质冶炼相应金属时，需加入还原剂的是(）A．HgO B．MgCl2C．Fe2O3 D．NaCl答案C4．中国现在已经有足够的钢铁产量,能够满足自身基本设施发展的需求。下列说法正确的是(）A．铁矿石还原成铁的化学方程式:Fe2O3＋3COeq\o(=，\s\up7(高温））2Fe＋3CO2B．自然界中没有游离态的铁C．钢铁是纯净的铁，不含任何杂质D．磁铁矿的主要成分是Fe2O3答案A5．下列说法正确的是（）A．高炉炼铁用于还原氧化铁的还原剂是焦炭B．炼铁时，加入石灰石的作用是促进氧化铁的还原C．我国最早应用的金属是铜D．用于电气工业的铜是由黄铜矿冶炼得到的答案C解析高炉炼铁用到的还原剂是CO,加入石灰石的作用是除去矿石中的SiO2；电气工业用的铜是精铜,而由黄铜矿冶炼得到的铜是粗铜。6．冶炼金属常用以下几种方法：①以C、CO或H2作还原剂②利用铝热反应原理还原③电解法④热分解法。下列金属各采用哪种方法还原最佳.（填序号)(1）Fe、Zn、Cu等中等活泼金属________。(2）Na、Mg、Al等活泼或较活泼金属________。(3)Hg、Ag等不活泼金属________。（4)V、Cr、Mn、W等高熔点金属________。答案(1）①(2）③(3)④(4)②解析中等活泼的金属用热还原法冶炼；活泼金属用电解法冶炼；不活泼金属用热分解法冶炼;高熔点金属用铝热法冶炼。[对点训练］题组一金属冶炼与金属活泼性关系1．从使用金属的历史来看，先是青铜器时代，而后是铁器时代,铝的利用是近百年的事.使用金属的先后顺序跟下列有关的是（)①地壳中的金属元素的含量②金属活动性顺序③金属的导电性④金属冶炼的难易程序⑤金属的延展性A．①③B．②④C．③⑤D．②⑤答案B2．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。下图表示三种金属被人类开发利用的大致年代，之所以有先后，主要取决于（)A．金属的导电性强弱B．地壳中金属元素的含量多少C．金属的化合价高低D．金属的活动性强弱答案D解析由图可知，活泼性越弱的金属越早被人类开发利用,因此金属开发利用的大致年代与其活动性有关。【考点】金属的通性【题点】金属通性的综合应用3．已知一些金属单质的发现与其金属活泼性存在着某种必然的联系，你认为下列事件发生在铁器时代之前的是（）①金属铝的冶炼②青铜器时代③金银的使用④戴维发现金属钠⑤15世纪中国使用锌铸币A．②③⑤B．②③C．①②③D．①④⑤答案B题组二金属的冶炼原理与方法4．工业上冶炼金属一般用热分解法、热还原法和电解法。选用不同方法冶炼不同金属的主要依据是（）A．金属在自然界中的存在形式B．金属元素在地壳中的含量C．金属阳离子得电子的能力D．金属熔点的高低答案C5．用赤铁矿为原料冶炼铁，应采取的冶炼方法是()A．电解法 B．热氧化法C．热还原法 D．热分解法答案C解析铁性质较活泼，通常用热还原法冶炼，C正确.6．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CuCO3·Cu（OH)2，这种冶炼铜的方法是()A．焦炭还原法 B．湿法炼铜C．铝热还原法 D．电解冶炼法答案A解析CuCO3·Cu(OH）2eq\o（=，\s\up7(△））2CuO＋CO2↑＋H2O,生成的CuO被焦炭与CO2反应生成的CO还原生成Cu。7．（2018·舟山市期末)下列有关金属冶炼的说法正确的是（）A．电解NaCl水溶液可制取金属钠B．电解无水MgCl2固体可制取金属镁C．高温下可用CO还原Fe2O3制取FeD．金属钠和TiCl4溶液反应制取金属Ti答案C8．(2017·简阳市期末)下列说法不正确的是（)A．冶炼金属时,必须加入一种物质作还原剂B．利用金属活泼性的不同,可以采用不同的冶炼方法C．湿法炼铜和火法炼铜的反应中，铜元素都发生还原反应D．人类历史上大量生产和使用铝、铁、铜三种金属单质的时间顺序是铜、铁、铝答案A题组三金属冶炼在新情境下的应用9．生物炼铜是利用某些具有特殊本领的微生物帮助我们从矿石中提取铜,这些“吃岩石的细菌”能利用空气中的氧气将不溶性的CuS转化为可溶性的铜的化合物，这种可溶性的铜化合物是()A．碳酸铜 B．硝酸铜C．硫酸铜 D．氢氧化铜答案C解析此题考查了正在迅速发展的生物炼铜技术。生物炼铜是一项成本低、污染小、反应简单、前景广阔的新兴炼铜技术，其利用“吃岩石的细菌"将不溶性的硫化铜转化为可溶性硫酸铜，而使铜的冶炼变得简单.10．中华民族有着光辉灿烂的发明史，下列发明创造不涉及化学反应的是(）A．用胆矾炼铜B．用铁矿石炼铁C．中国古代炼丹术士将丹砂（HgS)炼成三仙丹（HgO)D．活字印刷术印诗成册答案D解析用胆矾炼铜、用铁矿石炼铁、将丹砂(HgS）炼成三仙丹（HgO)均有新物质生成;活字印刷术是将字刻成字模，然后根据需要排版、涂墨印刷，是物理变化。11．工业上，常用Mg还原法制取金属Ti，反应原理如下：2Mg＋TiCl4eq\o(=,\s\up7（高温))2MgCl2＋Ti.下列说法正确的是（）①该反应属于置换反应；②该反应属于氧化还原反应；③该反应表明Mg比Ti活泼；④Ti被誉为“21世纪的金属"，在航天工业上有广泛用途A．只有①② B．只有③④C．只有①②③ D．全部答案D解析由单质Mg从化合物TiCl4中置换出金属Ti，化合价发生变化，故①②正确；在反应中Mg作还原剂，Ti是还原产物,故Mg的还原性比Ti强，③正确；④Ti为性能优良的金属，广泛应用于航天工业，④正确。题组四金属冶炼的有关计算12．诺贝尔化学奖获得者施罗克等人发现金属钼的卡宾化合物可以作为非常有效的烯烃复分解催化剂。工业上冶炼钼的化学反应过程为①2MoS2＋7O2eq\o（=,\s\up7（高温))2MoO3＋4SO2②MoO3＋2NH3·H2O=(NH4）2MoO4＋H2O③（NH4)2MoO4＋2HCl=H2MoO4↓＋2NH4Cl④H2MoO4eq\o（=，\s\up7(高温））MoO3＋H2O⑤用还原剂将MoO3还原成金属钼。则下列说法正确的是（）A．MoS2煅烧产生的尾气可直接排放B．MoO3是金属氧化物，也是碱性氧化物C．H2MoO4是一种强酸D．利用H2、CO和Al分别还原等量的MoO3，所消耗还原剂的物质的量之比为3∶3∶2答案D解析A项，生成物SO2对环境污染严重，不符合题意;B项，根据②中生成物（NH4）2MoO4可知,该化合物属于盐，对应的酸是H2MoO4,故MoO3不属于碱性氧化物，不符合题意；C项，根据反应③H2MoO4是一种不溶性酸,溶液中c(H＋）不可能很大，故H2MoO4不可能是强酸，不符合题意；D项，1molH2、1molCO和1molAl作还原剂时,失去的电子数分别为2NA、2NA和3NA，还原等量的MoO3时，则H2、CO和Al转移电子数相同，此时n（H2）∶n（CO)∶n（Al）＝3∶3∶2，符合题意.[综合强化］13．钢铁工业对促进经济和社会的发展具有重要的意义,现代炼铁的主要方法是高炉炼铁。其设备如图所示：炼铁的炉料(铁矿石、焦炭、石灰石等)由高炉的顶部投入,原料在下降过程中与高炉气气流在炉身部分发生作用。请回答下列问题:（1）焦炭在炼铁的过程中所起的作用是________________________________________________________________________________________________________________________________________________.(2）采用炉料从上部加入,热空气从下部通入的工艺，其目的是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。（3)写出以赤铁矿为原料的炼铁高炉中发生的主要化学反应：________________________________________________________________________。（4）高炉气中含有的主要气态污染物是________，若直接排放将污染空气,因此应回收利用，请写出该污染物的一种用途：________________________________________________________________________。答案(1)既提供热量，又产生还原剂CO(2)采用逆流接触操作，使矿石与还原性气体充分接触、反应（3)C＋O2eq\o(=，\s\up7(高温））CO2，CO2＋Ceq\o（=，\s\up7（高温))2CO，Fe2O3＋3COeq\o(=,\s\up7(高温)）2Fe＋3CO2(4)CO作燃料(或还原剂）解析（1)焦炭在炼铁的过程中既作为能源提供反应所需要的能量,同时生成CO作为还原剂，还原出铁矿石中的Fe。（2)采用炉料从上部加入,热空气从下部通入的工艺，主要是采用逆流操作,不仅利于矿石与还原性气体充分接触，还增加了接触时间，利于反应。（3)炼铁高炉中发生的主要反应就是还原剂的生成及生成铁的反应。(4）高炉气的主要成分有:CO、CO2等,其主要气态污染物是有毒的CO；回收利用CO，可用作燃料或作还原剂等.14．已知Al、Cu、Hg三种金属分别用如下方法冶炼：2Al2O3（熔融）eq\o(=，\s\up7(通电)）4Al＋3O2↑，H2＋CuOeq\o(=，\s\up7(△))Cu＋H2O，2HgOeq\o（=,\s\up7（△))2Hg＋O2↑。（1)分析以上信息，可总结出金属的冶