高中化学 第四章 第一节 第1课时 金属矿物的开发利用课时作业 新人教版必修2

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一、金属在自然界中的存在形式1．金、铂等极少数金属以________形式存在。2．绝大多数金属以________形式存在。在金属化合物中，金属元素都显______。二、金属的冶炼方法1．热分解法适用于________金属的冶炼。(1)加热分解HgO：________________________________________________________________________。(2)加热分解Ag2O：________________________________________________________________________。2．电解法适用于______金属的冶炼。(1)冶炼金属钠：________________________________________________________________________。(2)冶炼金属镁：________________________________________________________________________。(3)冶炼金属铝：________________________________________________________________________。3．高温还原法适用于大多数中等活泼金属的冶炼，常用的还原剂有__________、__________、________等。(1)高炉炼铁：________________________________________________________________________。(2)铝热反应炼铁：________________________________________________________________________。(3)用氢气还原氧化铜：________________________________________________________________________。4．其他方法(1)湿法炼铜：________________________________________________________________________。(2)火法炼铜：________________________________________________________________________。三、铝热反应实验探究实验装置及操作实验现象镁条________，放出一定的热，使氧化铁粉末和铝粉在较高温度下发生剧烈的反应；反应放出________，并发出__________；纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中；待熔融物冷却后，除去外层熔渣，仔细观察，可以发现落下的是____原因分析镁条燃烧，放出一定的热量，KClO3作为______在受热状态下发生分解，使氧化铁粉末和铝粉在较高温度下发生剧烈的反应：____________________________________________________，该反应放出________，发出____________，生成的______在高温下呈熔融状态原理应用该反应中铝在高温下还原出了______，在冶金工业上也常用这一原理制取________的金属，如：钒、铬、锰等，3MnO2＋4Aleq\o(=,\s\up7(高温))2Al2O3＋3Mn，另外该反应原理可以应用在生产上，如________等四、有效利用金属资源的途径1．提高金属矿物的________；2．减少金属的________；3．加强金属资源的____________；4．使用__________代替金属材料。知识点一金属的冶炼原理1．下列叙述中正确的是()A．含金属元素的离子一定是阳离子B．在氧化还原反应中，非金属单质一定是氧化剂C．某元素由化合态变为游离态，该元素一定被还原D．金属阳离子被还原时，不一定得到金属单质2．有关金属的冶炼原理下列说法正确的是()A．肯定发生的是置换反应B．肯定发生的是分解反应C．肯定发生的是氧化还原反应D．只能用金属作还原剂冶炼金属3．用铝热法还原下列化合物，制得金属各1mol，消耗铝最少的是()A．MnO2 B．WO3 C．Co3O4 D．Cr2O知识点二金属的冶炼方法4．冶炼金属一般有下列四种方法：①焦炭法；②水煤气(或氢气或一氧化碳)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② C．(Ⅲ)用③ D．(Ⅳ)用④5．下列各组金属最适合用H2或CO把它们从化合物中还原出来的是()A．Ca、Mg B．Al、FeC．Fe、Cu D．Hg、Ag6．均能将Fe2O3还原成Fe的一组物质是()A．CO、O2、H2 B．CO、H2、CC．CO2、H2O、O2 D．CO2、O2、C知识点三铝热反应7．铝能用来冶炼难熔金属(如Cr、V、Mn等)，这是因为铝()A．有两性B．有良好的导电性C．熔点低D．有还原性，且在反应中放出大量热8．如图所示，用两张圆形滤纸分别折叠成漏斗状，套在一起，使四周都有四层。把内层纸漏斗取出，在底部剪一个小孔，用水润湿，再跟另一纸漏斗套在一起，架在铁圈上，下面放置盛沙的蒸发皿。把5g炒干的氧化铁粉末和2g铝粉混合均匀，放在纸漏斗中，上面加上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：____________________。练基础落实1．金属冶炼的实质是()A．金属元素失去电子B．金属元素获得电子C．金属元素被氧化了D．金属元素可能被氧化了，也可能被还原了2．金属材料在日常生活、生产中有着广泛的运用，下列关于金属的说法不正确的是()A．越活泼的金属越难冶炼B．合金的性质与其成分金属的性质不完全相同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．工业上金属Mg、Al都是用电解其熔融的氯化物制得的3．从金属被利用的历史来看，先是青铜器时代，而后是铁器时代，铝的利用是近几百年的事。下列跟这个先后顺序有关的是()①地壳中金属元素的含量②金属活动性顺序③金属的导电性④金属冶炼的难易程度⑤金属的延展性A．①③ B．②⑤ C．③⑤ D．②④4．能用热分解法制得的金属是()A．Fe B．Ag C．Mg D．Na5．下列化学反应在金属冶炼工业中还没有得到应用的是()A．2NaCl(熔融)eq\o(=,\s\up7(电解))2Na＋Cl2↑B．Al2O3＋3Ceq\o(=,\s\up7(2125℃))2Al＋3CO↑C．Fe2O3＋3COeq\o(=,\s\up7(高温))2Fe＋3CO2D．2Ag2Oeq\o(=,\s\up7(△))4Ag＋O2↑6．金属K与Na金属性相近，用K与钠盐共熔时，很难将Na从混合物中分离。若调整温度到一定程度，则可用Na与KCl反应制取金属K。已知四种物质的熔、沸点如下：KNaKClNaCl熔点(℃)63.6597.8770801沸点(℃)774882.91500(升华)1431根据平衡移动原理可推知，用Na与KCl反应制K的适宜温度是()A．97.8～770℃ B．770～774℃C．774～882.9℃ D．1413～1500℃7．某无色气体X可和红热的单质固体Y反应，得到另一种无色气体Z，Y和Z都可以和灼热的三氧化二铁反应生成X，则X、Z分别是()A．CO2、CO B．O2、CO2 C．CO、O2 D．CO、CO练方法技巧——金属冶炼的计算技巧8．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Fe2O39．将氢气通过10g氧化铜粉末加热片刻，冷却后剩余固体的质量为8.4g，那么下列计算正确的是()A．有1.6g水生成B．有8.4g铜生成C．有80%的氧化铜被还原D．实验时所消耗的氢气不足0.2g题号123456789答案练综合拓展10．关于铝的冶炼，有以下一些问题，请你通过努力，争取完成。(1)工业制备铝一般是通过铝土矿制得纯净的Al2O3，然后电解Al2O3/Na3AlF6得到铝。也可用电解NaCl—KCl—AlCl3共熔体方法制铝，且比电解Al2O3/Na3AlF6制铝节省电能约30%，但现在仍用前一种方法制铝，其主要原因是()A．AlCl3是共价化合物，其熔融体不导电B．电解AlCl3生成的Cl2会污染大气C．自然界不存在富含AlCl3的矿石D．生产无水AlCl3较困难，成本又较高(2)把分别盛有熔融的氯化钾、氯化镁、氧化铝的三个电解槽串联，在一定条件下通电一段时间后，析出钾、镁、铝的物质的量之比为()A．1∶2∶3 B．3∶2∶1 C．6∶3∶1 D．6∶3∶2(3)讨论：含有活泼金属元素的化合物一定是离子化合物吗？并设计简单实验证明你的结论。________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________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基础落实一、1．游离态2．化合态正价二、1．不活泼(1)2HgOeq\o(=,\s\up7(△))2Hg＋O2↑(2)2Ag2Oeq\o(=,\s\up7(△))4Ag＋O2↑2．活泼(1)2NaCl(熔融)eq\o(=,\s\up7(电解))2Na＋Cl2↑(2)MgCl2(熔融)eq\o(=,\s\up7(电解))Mg＋Cl2↑(3)2Al2O3(熔融)eq\o(=,\s\up7(电解))4Al＋3O2↑3．焦炭一氧化碳氢气(1)Fe2O3＋3COeq\o(=,\s\up7(高温))2Fe＋3CO2(2)Fe2O3＋2Aleq\o(=,\s\up7(高温))2Fe＋Al2O3(3)CuO＋H2eq\o(=,\s\up7(高温))Cu＋H2O4．(1)CuSO4＋Fe=Cu＋FeSO4(2)Cu2S＋O2eq\o(=,\s\up7(高温))2Cu＋SO2三、剧烈燃烧大量的热耀眼的白光铁珠引燃剂2Al＋Fe2O3eq\o(=,\s\up7(高温))2Fe＋Al2O3大量的热耀眼的白光铁单质铁熔点较高焊接钢轨四、1．利用率2．使用量3．回收和再利用4．其他材料对点训练1．D[A中如MnOeq\o\al(－,4)、AlOeq\o\al(－,2)都是阴离子；B中如H2、C在还原金属氧化物时，都作还原剂；C中如2Cl－→Cl2，非金属阴离子变成非金属单质时，化合价升高，被氧化；D中如Fe3＋→Fe2＋，正确。]2．C[金属大部分以化合态形式存在于自然界中，且金属元素无负化合价，所以金属冶炼的实质是将化合态金属元素还原为游离态，必定发生氧化还原反应，但是不一定是置换反应，如CO还原Fe2O3。还原剂可以是金属，如Fe还原CuSO4，也可以是非金属，如H2还原CuO。]3．C[利用电子守恒：制1molMn，需电子4mol，制1molW，需电子6mol，制1molCo，需电子eq\f(8,3)mol，制1molCr，需电子3mol，可见制1molCo消耗Al最少。]4．B5．C[金属活动性顺序中，K→Al等较活泼的金属一般用电解法，Zn→Cu等较不活泼的金属一般用热还原法，Hg等可用热分解法，当然各金属的冶炼方法无严格的界线，如Cu可用热还原法，也可用电解法。]6．B[CO、H2、C等还原剂均可将Fe2O3还原为Fe。]7．D[活泼的金属可以作还原剂，将相对不活泼的金属还原出来，铝热反应放出大量的热，使炼得的金属变为液态，便于分离。]8．(1)Fe2O3＋2Aleq\o(=,\s\up7(高温))Al2O3＋2FeFe2O3Al铝热(2)①②③④(3)使熔融物易于落下防止溅落物炸裂蒸发皿引起氯酸钾分解引发铝热反应解析(1)铝热反应为2Al＋Fe2O3eq\o(=,\s\up7(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。(3)铝热反应实验中①为使熔融物易落下，通常在内层纸漏斗底部剪一个孔；②为防止溅落物炸裂蒸发皿，蒸发皿内盛细沙；③反应中镁条引起氯酸钾分解；④氯酸钾引发铝热反应。课后作业1．B[大多数金属元素在自然界中以化合态形式存在，其化合价为正价，在冶炼过程中得电子被还原，故B项正确。]2．D[金属冶炼的本质是金属阳离子得到电子被还原成金属原子，因此金属越活泼，对应金属阳离子氧化性越弱，则金属越难冶炼，A、C正确；合金要比各成分金属的熔、沸点低，硬度大，B正确；因为AlCl3为共价化合物，其熔融态不导电，因此不能用电解AlCl3的方法来冶炼铝，而通常用电解Al2O3的方法。]3．D[金属的活泼性决定了金属冶炼的难易程度。]4．B[热分解法一般用于很不活泼的银、汞等金属的冶炼，它们的化合物大多数不稳定，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，受热难分解。因此，比较活泼的钠、镁和铁不能够通过热分解法制得。]5．B[目前金属铝的制备方法是电解氧化铝，其他选项中所涉及的内容均符合生产实际。]6．C[在金属活动性顺序表中，Na排在K的后面，似乎不能从K的熔融盐中置换出K。但将Na与KCl共熔，其共熔体中Na＋、K＋、Cl－和e－自由移动，如果继续加热，则Na、K、NaCl和KCl首先沸腾者先逸出。工业上，就是采用这种原理用Na还原K的，因为K的沸点比Na、NaCl、KCl的沸点都低，且低于NaCl的熔点。]7．A[由Y和Z都可以和灼热的Fe2O3反应生成X，可判断X为CO2，Y为C。CO2和红热的炭反应制得CO。]8．B[CO和铁的氧化物反应时，氧化物中的一个O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0.4g该氧化物中含xgOO～CO2～CaCO316100x0.75g解