9.1金属的冶炼方法（分层练习）-高一化学同步课堂（苏教版2019必修第二册）（解析版）

第第页9.1金属的冶炼方法课后分层练课后分层练1.下图表示人类使用不同金属的大致年代。这个先后顺序跟下列有关的是（）①地壳中金属元素的含量；②金属的活动性顺序；③金属的导电性；④金属冶炼的难易程度；⑤金属的延展性A.①③B.②⑤ C.③⑤D.②④[答案]D[解析]金属越活泼，金属性越强，金属就越难冶炼；由于铜的金属性弱于铁，而铁的金属性又弱于铝，因此图示的先后顺序与金属的活动性顺序、金属冶炼的难易程度有关。2．下列金属元素在自然界中能够以游离态形式存在的是()A．KB．NaC．CaD．Au[答案]D[解析]金化学性质稳定，在自然界能够以游离态形式存在。3.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）2Mg＋O2↑B.钙：CaO＋CCa＋CO↑C.锰：3MnO2＋4Al3Mn＋2Al2O3D.汞：HgS△[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用高温还原法，单质Al与二氧化锰发生置换反应，C正确；汞单质的制取用热分解法，分解HgO得到Hg单质，D错误。4．铝能用于冶炼难熔的金属(如Cr、V、Mn等)，这不是因为()A．铝具有还原性B．铝具有导电性C．铝较Cr、V、Mn等价格便宜D．冶炼反应放出大量的热[答案]B[解析]铝具有导电性与铝热反应无关。5．不能用热分解法制得的金属是()①Fe②Ag③Mg④HgA．①③ B．②④C．①④ D．②③[答案]A[解析]热分解法一般用于很不活泼的银、汞等金属的冶炼，它们的化合物大多不稳定，比如氧化银受热时能够分解为相应的金属单质，而活泼金属的化合物一般相当稳定，加热很难分解。因此，比较活泼的铁和镁不能够通过热分解法制得。6.氧化还原反应广泛用于金属的冶炼。下列说法中不正确的是（）A.铝热法还原铁的反应中，放出的热能使铁熔化B.湿法炼铜与火法炼铜的反应中，铜元素都发生还原反应C.Mg可由电解熔融的MgO制取，Na可由电解熔融的NaCl制取D.冶炼铁的主要原料有铁矿石、焦炭、空气、石灰石等，其中石灰石的作用是除去铁矿石中的脉石（二氧化硅）[答案]C[解析]铝热反应放出大量的热使铁熔化，A正确；湿法炼铜和火法炼铜的反应中，都是将铜离子还原为单质Cu，Cu元素都发生还原反应，B正确；因MgO熔点很高，工业上制取金属Mg是电解熔融的氯化镁，C错误；冶炼铁时加入石灰石发生反应：SiO2＋CaCO3CO2↑＋CaSiO3，D正确。7.下列物质能与铝粉组成铝热剂的是（）A.Cr2O3B.MnCl2C.Na2O2 D.MgO[答案]A[解析]铝热剂是由铝粉和活动性比Al弱的金属的氧化物组成，引燃后Al能将其他金属从其氧化物中置换出来。8.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）2Mg＋O2↑B.钙：CaO＋CCa＋CO↑C.锰：3MnO2＋4Al3Mn＋2Al2O3D.汞：HgS△[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用高温还原法，单质Al与二氧化锰发生置换反应，C正确；汞单质的制取用热分解法，分解HgO得到Hg单质，D错误。9.关于金属的冶炼，下列说法正确的是（）A.通过电解饱和食盐水可制得单质NaB.工业上常用H2还原MgO制得单质MgC.通过加热分解HgO可制得单质HgD.用铝热法还原MnO2和Fe2O3，制得金属各1mol，消耗铝较少的是MnO2[答案]C[解析]电解饱和食盐水生成NaOH、H2和Cl2，通过电解熔融NaCl可制得单质Na，A错误；工业上常用电解熔融MgCl2的方法制得单质Mg，B错误；Hg的活动性弱，通过加热分解HgO可制得单质Hg，C正确；用铝热法还原MnO2和Fe2O3，制得金属各1mol时，MnO2消耗43mol铝，Fe2O3消耗1mol铝，消耗铝较少的是Fe2O310.氧化还原反应广泛用于金属的冶炼。下列说法中不正确的是（）A.铝热法还原铁的反应中，放出的热能使铁熔化B.湿法炼铜与火法炼铜的反应中，铜元素都发生还原反应C.Mg可由电解熔融的MgO制取，Na可由电解熔融的NaCl制取D.冶炼铁的主要原料有铁矿石、焦炭、空气、石灰石等，其中石灰石的作用是除去铁矿石中的脉石（二氧化硅）[答案]C[解析]铝热反应放出大量的热使铁熔化，A正确；湿法炼铜和火法炼铜的反应中，都是将铜离子还原为单质Cu，Cu元素都发生还原反应，B正确；因MgO熔点很高，工业上制取金属Mg是电解熔融的氯化镁，C错误；冶炼铁时加入石灰石发生反应：SiO2＋CaCO3CO2↑＋CaSiO3，D正确。11.关于金属的冶炼，下列说法正确的是（）A.通过电解饱和食盐水可制得单质NaB.工业上常用H2还原MgO制得单质MgC.通过加热分解HgO可制得单质HgD.用铝热法还原MnO2和Fe2O3，制得金属各1mol，消耗铝较少的是MnO2[答案]C[解析]电解饱和食盐水生成NaOH、H2和Cl2，通过电解熔融NaCl可制得单质Na，A错误；工业上常用电解熔融MgCl2的方法制得单质Mg，B错误；Hg的活动性弱，通过加热分解HgO可制得单质Hg，C正确；用铝热法还原MnO2和Fe2O3，制得金属各1mol时，MnO2消耗43mol铝，Fe2O3消耗1mol铝，消耗铝较少的是Fe2O312.下列金属的冶炼原理错误的是（）A.2Al2O3（熔融）4Al＋3O2↑B.2Na＋CuSO4Cu＋Na2SOC.MgCl2Mg＋Cl2↑D.2Ag2O△4Ag＋O2[答案]B[解析]铝是活泼的金属，工业上用电解熔融氧化铝的方法可以得到铝和氧气，加入冰晶石可以降低氧化铝的熔融温度，反应原理为2Al2O3（熔融）4Al＋3O2↑，A正确；钠投入硫酸铜溶液中，钠先与水反应生成氢氧化钠，氢氧化钠再与硫酸铜反应生成氢氧化铜和硫酸钠，不能得到铜，发生的化学反应为2Na＋2H2O2NaOH＋H2↑、2NaOH＋CuSO4Cu（OH）2↓＋Na2SO4，B错误；Mg是活泼金属，用电解法冶炼，C正确；工业上采用热分解法得到银，化学方程式为2Ag2O△4Ag＋O13．明代宋应星所著的《天工开物》中，有关于火法炼锌的工艺记载：“每炉甘石十斤，装载入一泥罐内，……然后逐层用煤炭饼垫盛，其底铺薪，发火煅红，罐中炉甘石熔化成团，冷定毁罐取出。……即倭铅也。……以其似铅而性猛，故名之曰‘倭’云。”(注：炉甘石的主要成分为碳酸锌。)下列说法正确的是()A．该冶炼金属的方法属于热分解法B．该反应中还原剂是C，还原产物是铅C．冶炼锌的过程中发生ZnCO3＋2Ceq\o(=,\s\up8(高温))Zn＋3CO↑D．倭铅是指金属锌和铅的混合物[答案]C[解析]冶炼Zn的反应方程式为：ZnCO3＋2Ceq\o(=,\s\up8(高温))Zn＋3CO↑，属于热还原法冶炼金属，A错误；冶炼Zn的反应方程式为：ZnCO3＋2Ceq\o(=,\s\up8(高温))Zn＋3CO↑，还原剂是C，还原产物是Zn,B错误；冶炼Zn的反应方程式为：ZnCO3＋2Ceq\o(=,\s\up8(高温))Zn＋3CO↑，C正确；由题意可知，倭铅是指金属锌，D错误。14.赤铜矿的主要成分是氧化亚铜（Cu2O），辉铜矿的主要成分是硫化亚铜（Cu2S），将赤铜矿与辉铜矿混合加热有如下反应：Cu2S＋2Cu2O△6Cu＋SO2A.该反应中的氧化剂只有Cu2OB.Cu2S在反应中是还原剂C.Cu既是氧化产物又是还原产物D.氧化产物与还原产物的物质的量之比为1∶6[答案]D[解析]该反应分析如下：Cu2S既是氧化剂又是还原剂，Cu2O是氧化剂；Cu是还原产物，SO2是氧化产物。15．下列反应原理中，不符合工业冶炼金属实际情况的是()A．2HgO△2Hg＋O2↑B．Cu2S＋O2eq\o(=,\s\up8(高温))2Cu＋SO2↑C．2AlCl3eq\o(=,\s\up8(电解))2Al＋3Cl2↑D．4CO＋Fe3O4eq\o(=,\s\up8(高温))3Fe＋4CO2[答案]C[解析]汞不活泼，采用热分解法制取，A正确；B项为火法炼铜，属于热还原法，B正确；氯化铝是共价化合物、熔融状态下不电离出Al3＋，应采用电解氧化铝的方法制取，C错误；四氧化三铁被CO还原，属于热还原法，D正确。16.已知酸性条件下有如下反应：2Cu＋Cu2＋加入试剂稀硫酸浓硫酸、加热稀硝酸浓硝酸实验现象有红色固体剩余、溶液变为蓝色产生无色气体产生无色气体、溶液变为蓝色产生红棕色气体、溶液变为绿色由此推出本次氢气还原氧化铜实验的产物（）A.是CuB.是Cu2OC.一定有Cu，一定有Cu2OD.一定有Cu2O，可能有Cu解析：DCu与稀硫酸不反应，加入稀硫酸有红色固体剩余、溶液变为蓝色，根据2Cu＋Cu2＋＋Cu↓，则所得红色固体中一定有Cu2O；无论是Cu还是Cu2O，与浓H2SO417.某铝热剂由Fe3O4和Al组成。取ag该铝热剂样品，向其中加入足量的NaOH溶液，测得生成气体的体积为V1L（标准状况，下同）。（1）发生反应的离子方程式为。

（2）另取ag该样品将其引燃，恰好完全反应，待反应产物冷却后，加入足量盐酸，测得生成的气体的体积为V2L。则V1∶V2为。

[答案]（1）2Al＋2OH－＋2H2O2AlO2－[解析]（1）铝热剂由Fe3O4和Al组成，加入足量的NaOH溶液，铝与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和氢气，反应的离子方程式为2Al＋2OH－＋2H2O2AlO2－＋3H2↑。（2）ag铝热剂中Al的物质的量为n（Al），根据反应2Al＋2OH－＋2H2O2AlO2－＋3H2↑，标准状况下生成H2的体积V1＝3×22.4n（Al）2L；根据反应8Al＋3Fe3O44Al2O3＋9Fe、Fe＋2HClFeCl2＋H2↑，此过程标准状况下生成H2的体积V2＝9×22.4n（Al）18．如图所示，将两张圆形滤纸分别折叠成漏斗状，并套在一起，使四周都有四层。把内层纸漏斗取出，在底部剪一个孔，用水润湿，再跟另一个纸漏斗套在一起，架在铁圈上，下面放置盛沙的蒸发皿。把5g干燥的氧化铁粉末和2g铝粉混合均匀，放在纸漏斗中，上面加少量氯酸钾，并在混合物中间插一根镁条。用小木条点燃镁条，观察发生的现象。通过以上实验信息，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：________(填写在横线上)。①镁条剧烈燃烧；②放出大量的热，并发出耀眼的光芒，火星四射；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。(3)写出下列操作或物质的作用：内层纸漏斗底部剪一个孔：______________________________；蒸发皿盛沙：____________________________________________________；镁条：________________________________________________________；氯酸钾：______________________________________________________。(4)如何用简单的方法证明生成物中有金属铁？______________________________。[答案](1)2Al＋Fe2O3eq\o(=,\s\up8(高温))2Fe＋Al2O3Fe2O3Al铝热(2)①②③④(3)使熔融物易于落下防止溅落物炸裂蒸发皿引燃剂，引发铝热反应，并引起氯酸钾分解助燃剂，为镁条继续燃烧提供氧气(4)用磁铁吸引生成物，磁铁上有黑色物质被吸附，则证明生成物中有金属铁[解析]铝粉和某些难熔的金属氧化物(如Fe2O3、Cr2O3、V2O5等)组成的混合物叫铝热剂，在高温下发生铝热反应，可用来冶炼难熔的相对较不活泼的金属(如V、Cr、Mn等)、焊接钢轨等。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。19．孔雀石的主要成分为CuCO3·Cu(OH)2，某同学设计从孔雀石中冶炼金属铜的方案如下：①将孔雀石粉碎后加过量的稀硫酸；②将反应后的混合物过滤；③向滤液中加入一种金属粉末。根据上述实验方案，试回答：(1)第①步反应中的现象为_____________________________________。(2)第③步加入的金属粉末是________，理由是______________________。(3)若向滤液中加入过量生石灰后，过滤，将沉淀加热灼烧后再通入____________，可制得较纯净的铜。[答案](1)固体溶解，有无色气体生成，溶液变成蓝色(2)Fe铁的活泼性比铜强，可从溶液中置换出铜(3)氢气[解析]孔雀石的主要成分是碱式碳酸铜，当加入过量稀硫酸时发生反应，固体逐渐溶解，产生二氧化碳气体、水和硫酸铜；为冶炼金属铜，可加入过量的铁粉，把铜从硫酸铜溶液中置换出来；若向滤液中加入过量生石灰后生成氢氧化铜，过滤，将沉淀氢氧化铜加热灼烧后生成氧化铜，通入氢气生成铜和水。1．利用如图装置做铝热反应实验，下列说法不正确的是()A．该反应的化学方程式是2Al＋Fe2O3eq\o(=,\s\up8(高温))2Fe＋Al2O3B．该反应会产生高温，发出强光C．根据铝热反应的原理，可以冶炼某些金属D．若反应中转移3mol电子，消耗氧化剂的物质的量是1mol[答案]D[解析]根据铝热反应的化学方程式，反应中转移6mol电子，消耗氧化剂的物质的量是1mol。2．关于废旧金属处理的下列说法中不正确的是()A．对废旧金属的最好处理方法是回收、再利用B．重金属对人体有害，对废旧重金属材料的处理方法是填埋C．废旧钢铁可用于炼钢，废铁屑可用于制铁盐D．照相业、科研单位和医院X光室回收的定影液中可以提取出金属银[答案]B[解析]重金属材料填埋将会对环境造成污染。3.工业上制汞的方法是焙烧辰砂（主要含HgS），发生反应的化学方程式为HgS＋O2△Hg＋SO2A.洗涤粗汞时可用5%的盐酸代替5%的硝酸B.HgS＋O2△Hg＋SO2C.含汞烟气必须处理达标后才能排放D.流程中加入氧化钙的目的是减少SO2的排放[答案]A[解析]5%的硝酸的作用是除去铅、铜等杂质，而盐酸不与铜等杂质反应，因此不能用5%的盐酸代替5%的硝酸，A错误；由化学方程式知，该反应属于置换反应，B正确；Hg对环境有危害，必须经过处理达标后才能排放，C正确；加入的CaO可与SO2、O2反应生成CaSO4等，减少了SO2的排放，D正确。4．工业上冶炼金属镁的方法有两种：电解法和皮江法。皮江法是硅在高温下还原氧化镁。皮江法冶炼金属镁的工艺流程如图所示，下列说法中不正确的是()A．气体a是CO2B．“还原炉”中发生的主要反应有2MgO＋Sieq\o(=,\s\up8(高温))2Mg↑＋SiO2和SiO2＋CaOeq\o(=,\s\up8(高温))CaSiO3C．“还原炉”中抽空气到接近真空的原因是防止还原得到的Mg在高温条件下再次被氧化D．“回转炉煅烧”的产物为CaO和MgO，其中电解法就是电解熔融的氧化镁来制备金属镁[答案]D[解析]根据常见碳酸盐的性质可知白云石高温条件下会分解为氧化钙、氧化镁和二氧化碳，气体a为二氧化碳，A正确；白云石煅烧后得到氧化钙、氧化镁，然后高温条件下用Si还原MgO得到Mg单质，同时二氧化硅和氧化钙反应得到硅酸钙，发生的反应为2MgO＋Sieq\o(=,\s\up8(高温))2Mg↑＋SiO2和SiO2＋CaOeq\o(=,\s\up8(高温))CaSiO3，B正确；Mg活泼性较强，易被氧气氧化，所以抽空气到接近真空进行还原，C正确；氧化镁的熔点较高，电解法制备Mg单质，需要电解熔点较低的熔融MgCl2，D错误。5.以辉铜矿（Cu2S）为原料冶炼铜，其反应原理可表示为Cu2S＋O22Cu＋SO2。下列说法不正确的是（）A.化合价发生变化的元素有3种B.Cu2S在该反应中既是氧化剂又是还原剂C.1molO2参加反应时，上述反应转移的电子的总物质的量为4molD.SO2被分离、回收后氧化生成SO3，作为制取硫酸的原料[答案]C[解析]反应Cu2S＋O22Cu＋SO2中，硫元素的化合价由－2价升高为＋4价，氧元素的化合价由0价降低为－2价，铜元素的化合价由＋1价降低为0价，化合价发生变化的元素有3种，A正确；该反应中硫元素的化合价由－2价升高为＋4价，铜元素的化合价由＋1价降低为0价，所以Cu2S既是氧化剂又是还原剂，B正确；铜元素的化合价从＋1价降低为0价，硫元素的化合价从－2价升高为＋4价，氧元素的化合价从0价降低为－2价，依据电子守恒，当1molO2参加反应时，反应转移的电子的总物质的量为6mol，C错误；二氧化硫被分离、回收后氧化生成SO3，三氧化硫和水反应生成硫酸，所以可以作为制取硫酸的原料，D正确。6．在高温下用一氧化碳还原mg四氧化三铁得到ng铁。已知氧的相对原子质量为16，则铁的相对原子质量为()A.eq\f(21n,m－n) B.eq\f(64n,3m－3n)C.eq\f(m－n,32n) D.eq\f(24n,m－n)[答案]B[解析]设铁的相对原子质量为x，则Fe3O4＋4COeq\o(=,\s\up7(高温))3Fe＋4CO23x＋643xmneq\f(3x＋64,3x)＝eq\f(m,n)，x＝eq\f(64n,3m－3n)。7．用足量的CO还原32.0g某种氧化物，将生成的气体通入足量澄清石灰水中，得到60g沉淀，则该氧化物是()A．FeOB．Fe2O3C．CuOD．Cu2O[答案]B[解析]n(CaCO3)＝eq\f(60g,100g·mol－1)＝0.6mol，由于1molCO与氧化物反应后变成1molCO2，夺取了氧化物中的1molO，故可知32.0g氧化物中含氧原子0.6mol，氧元素的质量为9.6g，则氧化物中金属元素的质量为22.4g，两元素的物质的量之比为eq\f(\f(22.4,56),9.6)＝eq\f(2,3)，故B正确。8．火法炼铜首先要焙烧黄铜矿，其反应为2CuFeS2＋O2=Cu2S＋2FeS＋SO2，下列说法正确的是()A．SO2只是氧化产物B．CuFeS2只是还原剂，硫元素被氧化C．每生成1molCu2S，有2mol硫被氧化D．每转移1.2mol电子，有0.2mol硫被氧化[答案]D[解析]由反应方程式知，CuFeS2中Cu化合价降低被还原为Cu2S，CuFeS2中eq\f(1,4)的S化合价升高，被氧化为SO2；O2在反应后化合价降低，被还原为SO2，因此可知SO2既是氧化产物又是还原产物，A项错误；CuFeS2既是氧化剂又是还原剂，B项错误；每生成1molCu2S，有1mol硫被氧化，C项错误；利用反应知转移6mole－，有1mol硫被氧化，D项正确。9．钛(Ti)被称为继铁、铝之后的“第三金属”，钛白(TiO2)是目前最好的白色颜料。制备TiO2和Ti的原料是钛铁矿，我国的钛铁矿储量居世界首位。用钛铁矿(主要成分为FeTiO3，还含有部分Fe2O3)制备TiO2的流程如下：(1)步骤①加Fe的目的是__________________________________________；步骤②冷却的目的是_____________________________________________。(2)上述制备TiO2的过程中，可以利用的副产物是________；考虑成本和废物综合利用因素，废液中应加入________处理。(3)由金红石(TiO2)制取单质钛(Ti)，涉及的步骤为反应TiCl4＋2Mgeq\o(=,\s\up12(Ar),\s\do4(800℃))2MgCl2＋Ti在Ar气氛中进行的理由是___________________。[答案](1)将Fe3＋还原为Fe2＋析出绿矾(FeSO4·7H2O)(2)绿矾(FeSO4·7H2O)生石灰(或碳酸钙、废碱)(3)防止高温下镁或钛与空气中的O2、N2等反应[解析](1)分析框图知，铁最终转化成副产品绿矾，所以要将＋3价Fe转化为＋2价Fe；降温可减小FeSO4·7H2O的溶解度，有利于绿矾结晶。(2)水浸后发生的离子反应为TiO2＋＋2H2O=H2TiO3↓＋2H＋，废液主要呈酸性，所以应加入CaO、CaCO3或碱。(3)反应后Ti和Mg易与空气中的O2、N2等反应，故应在Ar气氛中进行。10.铁是应用最广泛的金属，自远古时期人类就学会了炼铁，到目前为止，人类研制出了很多炼铁的方法。某研究性学习小组的同学在实验室中模拟工业炼铁的过程，实验装置如下：（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：。

（4）实验结束时，应该先停止加热还是先停止通入CO？原因是什么？。

[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（答案合理即可）（3）收集CO，防止污染空气（4）先停止加热，防止生成的铁再次被氧化[解析]（1）CO与Fe2O3在高温条件下反应生成Fe和CO2。（2）检验是否生成铁单质，在反应结束后，待玻璃管内的固体冷却，取少