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1、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过关能力提升基础巩固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,也可能被还原了答案:B解析: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。2铝用来焊接钢轨是利用()A.铝与氧气反应生成稳定的保护层B.铝是热的良导体C.铝是强还原剂,铝热反应放热D.铝合金强度大答案:C解析:铝是强还原剂,铝热反应放出大量的热,可达到很高的温度,生成了Al2O3和液态铁,从而将钢轨焊接在一起。3已知一些金属单质的发现与其金
2、属活动性存在着某种必然的联系,请你推测:下列事件发生在铁器时代之前的是()A.金属铝的冶炼B.青铜器时代C.金属钾的使用D.戴维发现金属钠答案:B解析:金属单质的发现和使用与金属活动性顺序相反,即金属越不活泼越易被还原成金属单质,被发现和使用的越早,比铁不活泼的金属在四个选项中只有Cu,故选B。4下列金属冶炼的反应原理,错误的是()A.2NaCl(熔融)2Na+Cl2B.MgO+H2Mg+H2OC.Fe3O4+4CO3Fe+4CO2D.2HgO2Hg+O2答案:B解析:K、Ca、Na、Mg、Al等活泼金属不能用普通的还原剂把它们还原出来,一般采用的是电解熔融盐或氧化物的方法冶炼。Zn、Fe、S
3、n、Pb、Cu等金属可以用还原剂(如CO、H2、C)等高温还原的方法冶炼,必要时再用其他方法(比如铜的精炼)进一步精炼。更不活泼的金属由于它们的化合物更不稳定,因此一般采用热分解法冶炼。5下列说法正确的是()A.有些活泼金属如铝可作热还原法的还原剂B.用电解NaCl溶液的方法来冶炼金属钠C.可用焦炭或一氧化碳还原氧化铝的方法来冶炼铝D.回收旧金属不如冶炼矿石更经济答案:A解析:铝可以作还原剂冶炼一些高熔点的金属,如2Al+Fe2O32Fe+Al2O3,A项正确;电解NaCl溶液不能得到金属钠,金属钠应该用电解熔融NaCl的方法制取,B项错误;铝是活泼金属,很难用还原剂把它还原出来,C项错误;回
4、收金属有很好的经济效益和社会效益,D项错误。6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答案:B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。7用铝热法还原下列化合物,若获得金属各1 mol,消耗铝最少的是()A.MnO2B.Cr2O3C.WO3D.CuO答案:D解析:生成1 mol金属,该金属在化合物中化合价越高,则消耗铝越多;反之则越少。在这四种化合物中D项中Cu
5、的化合价最低,故选D。8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答案:D解析:选项A,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。选项B,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。选项C,AlCl3是共价化合物,电解熔融AlCl3得不到Al。选项D,将铜粉放在稀硫酸中,不断通入空气,加
6、热即可生成CuSO4,反应的化学方程式为2Cu+O2+2H2SO42CuSO4+2H2O。9古代的“药金”外观与黄金相似,常被误认为是金子。其冶炼方法如下:将碳酸锌、赤铜(Cu2O)、木炭混合加热至800 ,得到金光闪闪的“药金”。(1)“药金”的主要成分是 。(2)有关冶炼的化学方程式是 、 。答案:(1)铜、锌(2)ZnCO3ZnO+CO22Cu2O+C4Cu+CO22ZnO+C2Zn+CO2解析:由石灰石的热稳定性可知,高温下碳酸锌分解生成氧化锌和CO2,木炭将Cu2O、ZnO还原为金属铜和锌,故药金的主要成分是铜、锌。10冶炼金属常用以下几种方法:以C、CO或H2作还原剂还原;用较活泼
7、金属Na、Mg等还原;利用铝热反应原理用Al还原;电解法;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)(2)(3)(4)解析:金属冶炼的方法有多种,一般要选择最适合的方法。(1)Fe、Zn、Cu等中等活泼的金属一般选择热还原法(还原剂C、CO、H2等);(2)Na、Mg、Al等活泼或较活泼的金属一般选择电解法;(3)Hg、Ag等不活泼金属一般选择热分解法;(4)V、Cr、Mn、W等高熔点金属一般采用铝热反应,即以Al为还原剂进行
8、冶炼。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.铝热法答案:A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。2冶炼金属一般有下列四种方法:焦炭法;水煤气(或H2或CO)法;活泼金属置换法;电解法。四种方法在工业上均有应用。古代有()火烧孔雀石炼铜;()湿法炼铜;现代有()铝热法炼铬;()从光卤石中炼镁。对它们的冶炼方法的分析不正确的是()A.()用B.()用C
9、.()用D.()用答案:B解析:对于()、()、()、()发生的反应分别是:():Cu2(OH)2CO32CuO+CO2+H2O、C+2CuO2Cu+CO2,符合;():Fe+CuSO4FeSO4+Cu,符合;():Cr2O3+2Al2Cr+Al2O3,符合;():先从光卤石中提取MgCl2,再电解熔融的MgCl2:MgCl2(熔融)Mg+Cl2,符合。3在冶金工业上,均不能用通常的化学还原剂制得的一组是()A.Na、Ca、Mg、Al、KB.Na、K、Zn、Fe、HgC.Zn、Fe、Cu、Ag、SnD.Mg、Al、Zn、Fe、Pb答案:A解析:A项中的金属均为活泼金属,通常用电解法冶炼。4成语
10、、诗词话科学对下列成语或诗句所描述现象的解释,你认为错误的是()选项成语或诗句用化学知识解释A唐代李白诗句“风吹柳花满店香”这是生活中常见的一种分子扩散运动B“烈火见真金”金的性质稳定,在烈火中也不会发生反应C明代于谦诗句“粉身碎骨浑不怕”它指石灰石碾碎成粉末状的物理变化过程D成语“百炼成钢”通过反复锤炼,减少铁合金中碳元素的质量分数答案:C5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.烧结黏土制陶瓷D.打磨磁石制指南针答案:D解析:胆矾为CuSO45H2O,冶炼得到Cu的过程中发生氧化还原反应,A项错误;铁矿石的主要成分为铁的化合物,炼铁
11、也需要发生氧化还原反应,B项错误;烧制陶瓷过程中发生复杂的物理和化学变化,C项错误;打磨磁石制指南针的过程中没有化学变化,D项正确。6金属材料在日常生产、生活中有着广泛的应用,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都是用电解熔融的氯化物制得的答案:D解析: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两项正确;合金一般要比各成分金属的熔、沸点低,硬度大,B项正确;因AlCl3为共价化合物,其熔
12、融态不导电,因此不能用电解AlCl3的方法来冶炼铝,通常用电解Al2O3冶炼铝。7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: 。答案:TiO2+2
13、C+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,即可得到纯净的钛解析:常温时钛不与非金属、强酸反应;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。8黄铜矿(C
14、uFeS2)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价,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:用稀盐酸浸取炉渣,过滤。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
15、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。答案:(1)Cu、O(2)BC(3)a.Al3+4OH-AlO2-+2H2Ob.稀硫酸、KMnO4溶液用稀硫酸浸取炉渣所得的溶液能使KMnO4溶液褪色解析:(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,也可以用纯碱溶液吸收制亚硫酸钠。(3)Al3+与过量的氢氧化钠反应生成偏铝酸钠,而Fe3+与氢氧化钠反应生成氢氧化铁沉淀,过滤,将Al3+除去。反应的离子方程式为Al3+4OH-AlO2-+2H2O。若要证明炉渣中含有FeO需要首先将其溶解,生成可溶性的亚铁盐,结合试剂分析可知,将该溶液加入高锰酸钾溶液中,亚铁离子具有强还原性,因此,可以使高锰酸钾溶液褪色。选用的试剂是稀硫酸和高锰酸钾溶液。