考点26-金属的冶炼原理(过关检测)(解析版)

2019-2020学年高一化学期末复习高频考点通关（人教版2019必修第二册）考点26金属的冶炼原理1．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．加热氧化铝 B．加热氧化汞C．电解熔融氯化钠 D．氢气还原氧化铁【答案】A【解析】【分析】根据金属的活泼性不同采用不同的方法制备金属：Na、Mg、Al等金属用电解法；

Zn、Fe、Sn、Pb、Cu等金属用热还原法；Hg、Ag等金属用热分解法冶炼。【详解】A.

三氧化二铝熔点很高，受热不分解，通常用电解氧化铝法制备铝,A项错误；B.加热氧化汞得到汞和氧气，B项正确；C.电解熔融氯化钠得到金属钠和氯气，C项正确；D.氢气还原氧化铁得到铁单质和水，D项正确；答案选A。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．工业上金属Mg、Al都是用电解熔融的氯化物制得的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．越活泼的金属越难冶炼【答案】A【解析】A．工业上用电解氯化镁的方法生产金属镁，MgCl2Mg+Cl2↑．氯化铝为共价化合物，工业上电解熔融的氧化铝制铝，反应的化学方程式为：2Al2O34Al+3O2↑，故A错误；B．合金的性质与组分金属的化学性质相同，但物理性质不同，故B正确；C．金属阳离子得到电子被还原生成金属单质，为金属冶炼的本质，故C正确；D．活泼金属对应的阳离子难以得到电子，难以冶炼，故D正确；答案选A。3．下列冶炼方法错误的是（）A． B．C． D．【答案】C【解析】A．工业上采取热分解氧化汞的方法冶炼汞，A正确；B．利用铝热反应制取活动性弱的金属锰，B正确；C．工业上冶炼铝是电解熔融的氧化铝，而不是氯化铝，因为熔融氯化铝不导电，C错误；D．工业上用热还原法冶炼金属铁，D正确；答案选C。【点睛】金属活动性顺序表中，金属的位置越靠后，其阳离子越容易被还原，用一般的热分解法就能得到金属单质；活动性居中或不太活泼的金属可用热还原法冶炼；金属的位置越靠前，其阳离子越难被还原，往往采用电解法冶炼金属。4．金属冶炼中不会涉及的反应类型是()A．氧化还原反应 B．置换反应C．热分解反应 D．复分解反应【答案】D【解析】金属冶炼是工业上将金属从含有金属元素的矿石中还原出来的生产过程，金属的活动性不同，可以采用不同的冶炼方法．总的说来，金属的性质越稳定，越容易将其从化合物中还原出来．金属冶炼的方法主要有：热分解法：对于不活泼金属，可以直接用加热分解的方法将金属从其化合物中还原出来，例如：2HgO2Hg+O2↑，属于分解反应，也是氧化还原反应；热还原法：在金属活动性顺序表中处于中间位置的金属，通常是用还原剂（C、CO、H2、活泼金属等）将金属从其化合物中还原出来，例如：Fe2O3+3CO2Fe+CO2↑，属于氧化还原反应；电解法：活泼金属较难用还原剂还原，通常采用电解熔融的金属化合物的方法冶炼活泼金属，例如：2Al2O34Al+3O2↑，属于分解反应，也是氧化还原反应；置换法：活泼金属把较不活泼金属从其盐中置换出来，例如：Fe+CuSO4=Cu+FeSO4，属于置换反应，也是氧化还原反应。综上，没有涉及复分解反应。答案选D。【点睛】本题考查金属冶炼的一般方法和原理以及化学反应类型的判断知识，注意活泼性不同的金属冶炼的方法不同，根据金属的冶炼方法和常见化学反应类型的概念来确定金属冶炼中发生的反应类型。5．金属材料在日常生活以及生产中有着广泛的运用。下列关于金属的一些说法中，不正确的是()A．合金的性质与其成分金属的性质不完全相同B．工业上金属Mg、Al都是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单质D．越活泼的金属越难冶炼【答案】B【解析】A．合金的性质与组分金属的化学性质相同，但物理性质不同，故A正确；B．工业上金属Mg可用电解法熔融氯化物冶炼，但铝是电解熔融的氧化铝，故B错误；C．金属阳离子得到电子被还原生成金属单质，为金属冶炼的本质，故C正确；D．活泼金属对应的阳离子难以得到电子，难以冶炼，故D正确。故选B。6．下列化工生产原理错误的是()①可以用电解熔融的氯化钠的方法来制取金属钠②可以用钠加入氯化镁饱和溶液中制取镁③用电冶铝时，原料是氯化铝④炼铁高炉中所发生的反应都是放热的，故无需加热A．②③ B．①③ C．①②③ D．②③④【答案】D【解析】①钠是活泼金属，可以用电解熔融的氯化钠的方法来制取金属钠，故①正确；

②钠是很活泼金属，将Na加入氯化镁溶液中，Na先和水反应生成NaOH，NaOH再和氯化镁发生复分解反应，所以得不到Mg单质，可以采用电解熔融氯化镁的方法冶炼Mg，故②错误；

③电解冶炼铝时，原料是氧化铝，因为氯化铝属于共价化合物，在熔融状态下以分子存在而不是离子，熔融状态下不导电，故③错误；

④炼铁高炉中所发生的反应有的是放热有的是吸热，有些放热反应在加热条件下发生，故④错误；

故选：D。7．下列物质的制取原理错误的是()A．金属钠的制取：2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑B．金属镁的制取：MgO＋COMg＋CO2C．金属铬的制取：Cr2O3＋2Al2Cr＋Al2O3D．金属汞的制取：2HgO2Hg＋O2↑【答案】B【解析】A.金属钠活泼，用电解熔融氯化钠制备，A项错误；B.金属镁活泼，用电解熔融氯化镁制备，B项正确；C.金属铬没有铝活泼，用铝热法制备，C项错误；D.金属汞不活泼，用加热分解氧化物的方法的制取，D项错误；答案选B。【点睛】制备金属，根据金属活动性顺序表，前四种金属通过电解熔融状态的氯化物可得单质，制备铝需要电解熔融状态的氧化铝，不能用氯化铝，因为氯化铝属于共价化合物，内部结构无离子；从锌到铜，可以用热还原，用氢气、碳单质、一氧化碳、Al（铝热法），后面两种金属可以直接加热各自的氧化物制备其单质。8．氧化还原反应广泛应用于金属的冶炼。下列说法不正确的是A．电解熔融NaCl制取金属钠的反应中，钠离子被还原，氯离子被氧化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．用磁铁矿炼铁的反应中，1molFe3O4被CO还原成Fe，转移9mole−D．铝热法还原铁的反应中，放出的热量能使铁熔化【答案】C【解析】A、电解熔融氯化钠制取金属钠的反应中，钠离子得电子生成单质钠被还原，发生还原反应；氯离子失电子生成氯气单质被氧化，发生氧化反应，所以A选项是正确的；B、湿法炼铜与火法炼铜的反应中，铜元素得电子生成铜单质，所以都发生还原反应，所以B选项是正确的；C、Fe3O4+4CO3Fe+4CO2，Fe3O4中3个Fe原子共显+8价，故1molFe3O4被CO还原成Fe，转移8mole−，故C错误；D、铝热法还原铁的反应中，放出的热量能使铁熔化，但很快会凝固，所以D选项是正确的。答案选C。9．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(1)火烧孔雀石炼铜；(2)湿法炼铜；现代有(3)铝热法炼铬；(4)从光卤石(KCl·MgCl2·6H2O)中炼镁。对它们的冶炼方法的分析不正确的是()A．(1)用① B．(2)用② C．(3)用③ D．(4)用④【答案】B【解析】A．火烧孔雀石是采用的焦炭法来冶炼金属，用①，故A正确；B．湿法炼铜是采用金属置换法来冶炼铜，用③，故B错误；C．铝热反应是金属置换法冶炼金属的，用③，故C正确；D．金属镁是通过电解熔融的氯化镁来冶炼金属镁的，用④，故D正确；故选B。10．下列关于钙、钾、铜的冶炼方法正确的是（）。A．电解法、热分解法、热还原法 B．电解法、电解法、热还原法C．热还原法、热分解法、热还原法 D．电解法、电解法、热分解法【答案】B【解析】钙、钾是特别活泼的金属，应该采用电解的方法冶炼；铜是处于金属活动性顺序表中处于中间位置的金属，应采用热还原方法来冶炼，故选B。11．我国古代“药金”的冶炼方法是：将炉甘石（ZnCO3）和赤铜矿（Cu2O）与木炭按一定的比例混合后加热至800℃，即可炼出闪烁似金子般光泽的“药金”。下列叙述正确的是（）A．“药金”实质上是铜锌合金B．冶炼炉中炉甘石直接被木炭还原为锌C．用王水可区别黄金和“药金”D．用火焰灼烧不能区别黄金和药金【答案】A【解析】A、冶炼“药金”的相关反应方程式为：ZnCO3ZnO＋CO2↑，2ZnO＋C2Zn＋CO2↑，2Cu2O＋C4Cu＋CO2↑，A项正确；B、根据A中分析可知B项错误；C、王水可以溶解黄金和“药金”，故C项错误；D、用火焰灼烧可以区别黄金和“药金”，因为高温下黄金跟空气不反应，而“药金”可以与空气反应，生成的CuO是黑色的，ZnO是白色的，总之，灼烧后的“药金”颜色有变化，故D项错误。答案选A。12．铝土矿主要成分是氧化铝、氧化铁、二氧化硅等。从铝土矿中提炼氧化铝的流程如下：下列说法正确的是()A．“滤渣”的成分是氢氧化铁B．“沉淀”的成分是二氧化硅C．“气体A”是足量的氨气D．整个流程中铝元素的化合价没有发生改变【答案】D【解析】【分析】铝土矿中Al2O3、SiO2和NaOH反应，反应方程式为Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O、SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O，Fe2O3和NaOH不反应，滤液I中含有NaOH、NaAlO2、Na2SiO3，滤渣为Fe2O3；向滤液I中加入CaO，发生反应CaO+H2O=Ca（OH）2，Ca（OH）2和Na2SiO3发生复分解反应生成沉淀，反应方程式为Ca（OH）2+Na2SiO3=2NaOH+CaSiO3↓，然后过滤，则得到的沉淀是CaSiO3，滤液II中含有NaOH、NaAlO2，向滤液II中通入气体A，A反应生成沉淀B，B煅烧生成氧化铝，则B为Al（OH）3，A和偏铝酸钠反应生成氢氧化铝，则A为CO2，滤液A中含有碳酸钠或碳酸氢钠。【详解】A.“滤渣”的成分是Fe2O3，故A错误；B.“沉淀”的成分是CaSiO3，故B错误；C.“气体A”是足量的CO2，故C错误；D.Al2O3变成NaAlO2，变成Al（OH）3，最后又变成Al2O3，整个流程中铝元素的化合价没有发生改变，故D正确；故选D。【点睛】题考查物质分离和提纯，侧重考查学生分析判断及知识综合运用能力，明确基本操作方法、元素化合物性质及反应原理是解本题关键，会根据物质之间的转化确定物质成分，难点D，注意铝在整个过程中的物质的变化，Al2O3变成NaAlO2，变成Al（OH）3，最后又变成Al2O3。13．工业上用铝土矿（主要成分为Al2O3，含Fe2O3杂质）为原料冶炼铝的工艺流程如下，下列叙述正确的是（）A．试剂X氢氧化钠溶液B．反应①、过滤后所得沉淀为红褐色Fe2O3C．图中所示转化反应都不是氧化还原反应D．反应②的化学方程式为2NaAlO2+CO2+3H2O=2Al（OH）3↓+Na2CO3【答案】A【解析】由题中流程可知，铝土矿先与强碱反应生成偏铝酸盐，过滤后分离出不溶物Fe2O3等，再向滤液中通入二氧化碳生成氢氧化铝沉淀，再过滤得到氢氧化铝，加热使氢氧化铝分解为氧化铝，最后电解熔融的氧化铝得到铝。A.由反应②生成碳酸氢钠可知，试剂X氢氧化钠溶液，A正确；B.反应①、过滤后所得沉淀为红棕色的Fe2O3，B不正确；C.图中所示转化中，最后的电解是氧化还原反应，C不正确；D.反应②中通入了过量的二氧化碳，生成氢氧化铝和碳酸氢钠，D不正确。本题选A。点睛：氧化铁是一种红棕色的固体，氢氧化铁才是红褐色的。氧化铁不溶于水，也不与水反应。向偏铝酸钠溶液中通入少量的二氧化碳生成碳酸钠，若通入二氧化碳过量，则碳酸钠溶液继续与二氧化碳反应生成碳酸氢钠溶液。14．从铝土矿(主要成分为Al2O3，还有少量杂质)中提取铝的工艺流程及步骤如下：试回答下列问题：(1)试剂X为_________；反应①的化学方程式为_______________。(2)操作I、操作II均为_______（填操作名称）。反应①②③④中属于氧化还原反应的是________（填数字序号）。(3)反应②的化学方程式为_________________。(4)金属铝与氧化铁的混合物在高温下会发生剧烈的反应，该反应的化学方程式为___(5)反应④制取金属铝，若有0.6mol电子发生发生转移，理论上能得到金属铝的质量是________g。【答案】(1)NaOH溶液Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O(2)过滤④(3)NaAlO2+CO2(足)+2H2O=Al(OH)3↓+NaHCO3(4)2Al+Fe2O3Al2O3+2Fe(5)5.4【解析】向铝土矿中加入NaOH溶液，Al2O3反应产生NaAlO2进入溶液甲中，杂质不能反应进入滤渣1中，然后向溶液甲通入过量CO2生成沉淀2为Al(OH)3，加热Al(OH)3发生分解反应产生Al2O3，电解Al2O3生成Al单质。过量试剂X为氢氧化钠溶液，操作①为分离固体和溶液的过滤操作，通入过量二氧化碳过滤得到溶液乙主要为碳酸氢钠，以此解答该题。【详解】(1)根据上述分析可知试剂X为NaOH溶液，氧化铝和氢氧化钠反应生成可溶性的偏铝酸钠和水，反应方程式为：Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O，故合理答案为：NaOH；Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O；(2)操作Ⅰ、操作Ⅱ都是分离难溶性固体和溶液的实验操作，名称为过滤，在反应①②③④中，只有④元素的化合价发生了变化，属于氧化还原反应，因此属于氧化还原反应是④，故合理答案为：过滤；④；(3)反应②是向偏铝酸钠溶液中通入过量二氧化碳生成氢氧化铝沉淀和碳酸氢钠，反应的化学方程式：NaAlO2+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+NaHCO3；(4)金属铝与氧化铁混合在高温下，会发生剧烈的反应，生成铁和氧化铝，反应的化学方程式为：2Al+Fe2O32Al+Fe2O3；(5)电解熔融氧化铝制取金属铝，2Al2O34Al+3O2↑，反应中电子转移12mol会生成铝4mol，若有0.6mol电子发生转移，理论上能得到金属铝的物质的量是n(Al)==0.2mol，则产生的Al的质量是m(Al)=0.2mol×27g/mol=5.4g，故答案为：5.4。【点睛】本题考查物质分离提纯、方程式的书写及及物质的量在化学方程式计算的应用。注意把握实验基本操作，掌握氧化铝的两性及其铝的有关化合物的性质和应用，学会用守恒方法分析，侧重考查学生的分析能力和实验能力。15．地球上的金属矿物资源是有限的，应合理开发利用。(1)金属冶炼的实质是金属离子被______(填“氧化”或“还原”)生成金属单质。(2)铜在自然界存在于多种矿石中，如：矿石名称黄铜矿辉铜矿孔雀石主要成分CuFeS2Cu2SCu2(OH)2CO3请回答下列问题：①上表所列铜化合物中，推断铜的质量百分含量最高的是______。②CuFeS2其中Cu为+1价、Fe为+3价，高温焙烧时发生的反应是CuFeS2+O2SO2+FeS+Cu，焙烧过程中被还原的元素有______。③工业上以黄铜矿为原料，采用火法熔炼工艺生产铜，火法炼铜的反应为：Cu2S+O22Cu+SO2，该反应中氧化剂是______。④Cu2(OH)2CO3与稀硫酸反应的离子方程式为______。【答案】(1)还原(2)Cu2SO、Cu、FeCu2S和O2Cu2(OH)2CO3+4H+=2Cu2++CO2↑+3H2O【解析】【分析】(1)金属冶炼的实质是金属阳离子转变为单质，根据氧化还原反应规律判断；(2)①铜化合物中，铜的质量百分含量=，据此计算；②根据化合物化合价之和为0，判断S元素的化合价，再根据氧化还原规律分析判断；③反应Cu2S+O22Cu+SO2中Cu元素化合价降低，S元素化合价升高，结合元素化合价变化判断；④Cu2(OH)2CO3与稀硫酸反应生成硫酸铜、二氧化碳和水。【详解】(1)金属冶炼的实质是金属阳离子转变为单质，金属元素的化合价降低，得电子，被还原，则金属离子被还原生成金属单质；(2)①铜化合物中，铜的质量百分含量=，黄铜矿中铜的含量=×100%=35%；辉铜矿中铜的含量=×100%=80%；孔雀石中铜的含量=×100%=58%，所以铜的质量百分含量最高的是Cu2S；②CuFeS2其中Cu为+1价、Fe为+3价，根据化合物化合价之和为0，可得S元素的化合价为-2价，则反应CuFeS2+O2SO2+FeS+Cu中，S元素由-2价变为+4价，被氧化；O元素的化合价由0价变为-2价，被还原；Cu元素的化合价由+1价变为0价，被还原，Fe元素的化合价由+3价变为+2价，被还原，则焙烧过程中被还原的元素有O、Cu、Fe；③反应Cu2S+O22Cu+SO2中，Cu元素化合价由+1价降低到0价，S元素化合价由-2价升高到+4价，O元素的化合价由0价降低到-2价，反应中Cu2S和O2为氧化剂，Cu2S为还原剂；④Cu2(OH)2CO3与稀硫酸反应生成硫酸铜、二氧化碳和水，离子方程式为：Cu2(OH)2CO3+4H+=2Cu2++CO2↑+3H2O。16．铝是地壳中含量最多的金属元素，其单质和化合物广泛应用于日常生活中。（1）铝粉和铁的氧化物（FeO·Fe2O3）可配成铝热剂用于焊接钢轨，反应的化学方程式是______________________________________________。（2）NaOH溶液可以除去铝表面的氧化膜，在处理过程中常会产生H2，产生H2的离子方程式是__________________________________________。（3）工业上以铝土矿(Al2O3·H2O)为原料生产铝，主要包括下列过程：i．将粉粹、筛选后的铝土矿溶解在NaOH溶液中；ii．加入过量的试剂A使所得溶液中析出Al(OH)3固体；iii．使Al(OH)3脱水生成Al2O3；iv．电解熔融Al2O3生成Al。铝土矿粉粹的目的是_____________