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1、第八章化学与可持续发展8.1自然资源的开发利用第1课时金属矿物的开发利用一、选择题（共14小题）1目前工业上冶炼镁通常采用的方法是(C)ACO或H2还原法B铝热反应法C电解法D热分解法【解析】目前工业上冶炼金属镁采用的是电解熔融的MgCl2。2下列说法中不正确的是(A)A自然界中不存在游离态的金属单质B金属活动性不同，冶炼方法也有所不同C地球上金属矿物资源是有限的，因此，应提高金属矿物的利用率D废旧金属的回收利用，有利于环境保护【解析】自然界中的金属绝大多数以化合态形式存在，极少数金属如Au、Pt等以游离态存在，A错误；金属活动性不同，金属阳离子被还原的难易程度不同，冶炼方法就不同，B正确；金
2、属资源是有限的，因此我们既要提高金属矿物的利用率，又要回收利用废旧金属，C、D正确。3下列说法中正确的是(C)A金属的冶炼都是把金属单质从其矿物中分离出来B金属冶炼过程中，被冶炼的金属一定被氧化C金属冶炼过程中，被冶炼的金属只能被还原D金属冶炼过程中，被冶炼的金属既可被氧化，也可被还原【解析】金属的冶炼是将金属从其化合物中还原出来，金属在化合物中只能显正价，冶炼时化合价只可能降低，被还原。4下列金属冶炼的反应原理，不正确的是(B)A2NaCl(熔融)2NaCl2BMgOH2MgH2OCFe2O33CO2Fe3CO2D2Ag2O4AgO2【解析】A项，只能用电解熔融NaCl的方法制取金属Na，正
3、确；B项，只能用电解熔融MgCl2的方法获得金属Mg，错误；C项，在加热条件下用还原剂还原制得铁，正确；D项，Ag是不活泼的金属，可以用加热氧化物使之分解的方法制得，正确。5下列关于钙、钾、铁的冶炼方法正确的是(B)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【解析】钙、钾是活泼的金属，应该采用电解的方法冶炼；铁是中等活泼的金属，采用热还原方法来冶炼，因此B项正确。6在冶金工业上，通常均不能用化学还原剂制得的金属组是(A)ANa，Mg，AlBNa，K，Zn，FeCZn，Fe，Cu，AgDMg，Al，Zn，Fe【解析】A项，Na、
4、Mg、Al都是特别活泼的金属，应该用电解的方法冶炼而不能用还原剂还原，正确；B项，Na、K用电解法冶炼，Zn、Fe用热还原法冶炼，错误；C项，Zn、Fe用热还原方法冶炼，Cu用火法冶炼，Ag用热分解的方法冶炼，错误；D项，Mg、Al用电解的方法冶炼，Zn、Fe用热还原法冶炼，错误。7下列化工生产原理错误的是(D)可以电解熔融的氯化钠来制取金属钠可以将钠加入氯化镁饱和溶液中制取镁用电解法冶炼铝时，原料是氯化铝炼铁时，高炉中所发生的反应都是放热反应，故无需加热A只有B只有C D【解析】钠特别活泼，加入氯化镁溶液中时，钠先与水反应生成NaOH和H2，Mg2和OH反应生成Mg(OH)2沉淀，错误；冶炼
5、铝使用熔融的Al2O3，错误；高炉炼铁中碳和二氧化碳反应生成还原剂一氧化碳是吸热反应，高炉炼铁的过程中需要高温条件，错误。8下列关于铝热反应2AlFe2O3Al2O32Fe的说法中不正确的是(C)A该反应中Al做还原剂B该反应中氧化产物与还原产物的物质的量之比为12C该反应中冶炼1 mol Fe转移2 mol电子D该反应可用于焊接钢轨【解析】由题中化学方程式可知，反应中Fe元素的化合价由3价降为0价，则冶炼1 mol Fe应转移3 mol电子。9下列化学方程式中，能用于工业上冶炼金属镁的是(B)A2NaMgCl2=2NaClMgBMgCl2(熔融)MgCl2C2MgO2MgO2DMgOH2Mg
6、H2O【解析】钠的金属性强于镁，但钠比镁贵重，工业操作要求经济价值高，所以工业上不通过此反应冶炼金属镁，A不符合题意；镁是活泼金属，工业上通过电解熔融的氯化镁冶炼，B项符合题意；氧化镁的熔点很高，加热条件下难以分解，高温分解耗能大，经济价值非常低，C项不符合题意；镁是活泼金属，利用氢气不能从氧化镁中置换出单质镁，D项不符合题意。10化学在生产和生活中有重要的应用。下列说法中正确的是(C)A电解饱和食盐水可冶炼金属钠B电解熔融MgO可冶炼金属镁C铝热反应中的铝热剂是混合物D电解熔融AlCl3用于冶炼金属铝【解析】A项，工业上用电解熔融NaCl的方法冶炼金属钠，错误；B项，MgO熔点较高，可用电解
7、熔融MgCl2的方法冶炼镁，错误；C项，铝粉和金属氧化物的混合物称为铝热剂，铝热剂是混合物，正确；D项，工业上采用电解熔融Al2O3的方法冶炼铝，错误。11用铝热法还原下列氧化物，制得金属各1 mol，消耗铝最少的是(D)AMnO2 BWO3CCr2O3 DCo3O4【解析】用铝热法还原金属氧化物时，Al做还原剂，金属氧化物做氧化剂。在反应中金属氧化物被还原为单质，反应生成1 mol金属时，在氧化物中，金属化合价越低，得电子数越少，消耗的铝越少。题中金属氧化物中金属的化合价分别为Mn(4)、W(6)、Cr(3)、Co。Co元素化合价最低，则生成1 mol Co消耗铝最少。12有0.4 g铁的氧
8、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0.75 g沉淀。这种铁的氧化物的化学式是(B)AFeOBFe2O3CFe3O4DFeO和Fe2O3【解析】CO和铁的氧化物反应时，氧化物中的1 mol O原子对应1 mol CO2分子，1 mol CO2分子对应1 mol CaCO3，所以有下列的关系式，设0.4 g该氧化物中含O元素的质量是x。OCO2CaCO316100x0.75 g解得x0.12 gn(Fe)n(O)23。故此氧化物的化学式为Fe2O3。13铝土矿的主要成分为Al2O3，主要杂质为Fe2O3、SiO2，某实验小组设计了如图流程制备铝：下列说
9、法中不正确的是(B)A步骤过滤得到的滤渣主要为SiO2B步骤的沉淀剂可以选用NaOH、氨水或Ca(OH)2，考虑成本，Ca(OH)2最合适C步骤加入冰晶石的目的是降低Al2O3熔融的温度，降低能耗D该方案的缺陷在于未能很好地将Fe2O3杂质除去【解析】铝土矿的主要成分为Al2O3，主要杂质为Fe2O3、SiO2，加入盐酸，过滤，滤渣为二氧化硅，滤液中含有Al3、Fe3；将滤液加入弱碱，得到氢氧化铝，灼烧得到Al2O3，电解得到Al。SiO2不溶于盐酸，故步骤得到的滤渣为SiO2，A正确；步骤的沉淀剂应选用弱碱，否则生成的氢氧化铝会溶于强碱，B错误；步骤中加入冰晶石可降低Al2O3熔融的温度，降
10、低能耗，C正确；在步骤时得到的沉淀有氢氧化铝和氢氧化铁，故灼烧会得到Fe2O3，D正确。14据天工开物记载，我国古代以炉甘石(主要成分是ZnCO3)来升炼倭铅(即锌)，其原理如图2。已知锌的熔点为420 、沸点为906 。则下列说法不正确的是(D)A升炼倭铅过程包含氧化还原反应B“锌火”是锌蒸气和一氧化碳在空气中燃烧形成的C“泥封”的目的是防止得到的锌被氧化D冶炼时锌变为蒸气在兜室冷凝为固体【解析】“升炼倭铅”的反应：ZnCO3CO2ZnO、CO2C2CO、ZnOCOZn(g)CO2，有电子转移的反应是氧化还原反应，根据以上分析知CO2C2CO、ZnOCOZn(g)CO2为氧化还原反应，A正确
11、；“锌火”是未反应完的CO和Zn蒸气从“兜室”逸出燃烧形成的，B正确；Zn易被空气氧化，为防止Zn被氧化而用“泥封”的方法隔绝空气，C正确；反应区温度达到1 1001 300 时，Zn变为蒸气与杂质分离，在“兜室”冷凝为液体流出(冷凝区温度高于Zn的熔点)，D错误。二、非选择题（共3小题）15如图是一氧化碳还原铁的氧化物的实验装置。请回答下列问题：(1)判断硬质玻璃管中已开始发生反应的现象是_B中澄清石灰水变浑浊_；反应过程中产生的现象是_玻璃管里的粉末由红棕色逐渐变黑，B中澄清石灰水变浑浊_。(2)在A处点燃可见淡蓝色火焰的原因是_从A导管逸出的尾气中有未反应的CO，而CO燃烧时，火焰呈淡蓝
12、色_。(3)实验结束时正确的操作是_(填序号)。先停止通入CO先熄灭酒精灯，并继续通入CO熄灭酒精灯，同时停止通入CO先熄灭酒精灯，继续通入CO，并点燃排出的CO【解析】(1)硬质玻璃管中发生反应：3COFe2O32Fe3CO2，故硬质玻璃管中红棕色固体变黑。(2)气体通过硬质玻璃管时，CO不完全反应，在A处点燃，有未反应的CO燃烧，火焰呈淡蓝色。(3)实验过程中若先停止通CO，则生成的铁可能被氧化，而且可能发生倒吸现象，故应先熄灭酒精灯，继续通CO至玻璃管冷却，CO为有毒气体，需进行点燃处理。16除金、铂等极少数金属外，绝大多数金属元素以化合物形式存在于自然界中，将金属元素从其化合物中还原出
13、来的过程，工业上称为金属的冶炼。写出铝热法冶炼锰的化学方程式：_4Al3MnO22Al2O33Mn_；一般使用铝热法冶炼的金属具有哪些性质？_熔点高且比铝活泼性弱_。【解析】铝热法冶炼锰的化学方程式为4Al3MnO22Al2O33Mn；一般用铝热法冶炼的金属具有的性质为熔点高且比铝活泼性弱。17某校化学兴趣小组同学为了克服传统铝热反应纸漏斗易燃烧、火星四射等缺点，将实验改成以下装置，取磁性氧化铁在如图A装置中进行铝热反应，冷却后得到“铁块”混合物。(1)实验中可以用蔗糖和浓硫酸代替镁条作引火剂，其原因是_蔗糖在浓硫酸中脱水并放出大量的热_。(2)该铝热反应的化学方程式为_8Al3Fe3O44A
14、l2O39Fe_。(3)取反应后的“铁块”研碎取样称量，加入如图B装置，滴入足量NaOH溶液充分反应，测量生成气体体积以测量样品中残留铝的百分含量。试回答下列问题：量气管在读数时必须进行的操作是_冷却至常温和调节量气管使左右液面相平_。取1 g样品进行上述实验，共收集到44.8 mL气体(换算成标准状况下)，则铝的百分含量为_3.6%_。装置中分液漏斗上端和试管用橡胶管连通，除了可以平衡压强让液体顺利滴入试管之外，还可以起到降低实验误差的作用。如果装置没有橡胶管，测出铝的百分含量将会_偏大_(填“偏大”或“偏小”)。【解析】(1)把浓硫酸加入蔗糖中发生脱水并放出大量的热，可作引火剂。(2)Al还原Fe3O4生成Fe和Al2O3，配平可得化学方程式：8Al3Fe3O44Al2O39Fe。(3)因为气体的体积受温度和压强影响，所以量气管在读数时必须进行的操作是冷却至常温和调节量气管使左右液面相平。根据Al与NaOH溶液反应的化学方程式：2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2，m(Al)n(Al)27 g mol1n(H2)27 g mol10.044 8 L22.4 L mol127 g mol10.036 g，则铝的百分含量为0.036 g1 g100%3.6%。如果装置没有橡胶管，造成气体读数偏大，则铝的百分含量将会偏大。学科网（北京）股份有限公司