人教版選修2 3.2.1 金屬的冶煉 作業(yè).doc

課時訓練14金屬的冶煉一、金屬冶煉方法1.(雙選)下列各種冶煉方法中,可制得相應金屬的是()a.加熱分解氧化鋁b.高溫下分解碳酸鈣c.電解液態(tài)氯化鈉d.三氧化鎢與鋁粉高溫共熱 解析:c項:2nacl(熔融)2na+cl2,d項發(fā)生鋁熱反應生成鎢。答案:cd2.下列各組金屬最適合用h2或co把它從化合物中還原出來的是()a.ca、mgb.al、fec.fe、cud.hg、ag解析:ca、mg、al適宜電解法冶煉,hg、ag適宜于熱分解法。答案:c3.下列金屬冶煉的反應原理,錯誤的是()a.2nacl(熔融)2na+cl2b.mgo+h2mg+h2oc.fe3o4+4co3fe+4co2d.2hgo2hg+o2解析:mgo不能被h2還原且其熔點很高,通常用電解熔融mgcl2的方法生產(chǎn)鎂。答案:b4.從石器、青銅器到鐵器時代,金屬的冶煉體現(xiàn)了人類文明的發(fā)展水平。下圖表示了三種金屬被人類開發(fā)利用的大致年限,之所以有先后,主要取決于()a.金屬的導電性強弱b.金屬在地殼中的含量多少c.金屬的化合價高低d.金屬的活動性大小解析:金屬的活動性決定著金屬被開發(fā)的時間順序,由于三種金屬的活動性順序為alfecu,所以,活動性較差的金屬銅最先被冶煉出來,而活動性較強的al很晚才被冶煉利用。答案:d二、鋼鐵的冶煉5.下列有關生鐵煉鋼的敘述錯誤的是()a.添加必要的元素,改善鋼材的組織結構和性能b.適當降低生鐵中的含碳量,除去大部分硫、磷等雜質c.加入硅、錳、鋁等合金元素調整成分并脫去鋼水中的氧d.除去生鐵中的非金屬元素解析:選項a正確,如添加鎳、鉻等金屬元素可以防腐;選項b正確,將生鐵煉成鋼的過程就是一個降碳、除去大部分硫、磷的過程;選項c正確,在煉鋼結束時加入硅、錳、鋁等合金元素調整成分并脫去鋼水中的氧;選項d不正確,鋼仍然是合金,其中肯定有碳、硅等非金屬元素。答案:d6.金屬材料在人類社會中發(fā)揮著重要的作用,其冶煉過程離不開化學的支持。鐵是應用最廣泛的金屬,自遠古時代人類就學會了煉鐵,到目前為止,人類研制出很多煉鐵的方法。某研究性學習小組查閱了工業(yè)煉鐵的有關資料后,發(fā)現(xiàn)目前多采用高爐煉鐵這種主流方法,其生產(chǎn)示意圖如下,請回答下列問題:高爐煉鐵示意圖(1)已知鐵礦石中有一些難熔化的脈石(sio2),在鐵礦石中加入一定比例的石灰石就是為了除去這些脈石,形成的物質就是爐渣的主要成分,請寫出有關化學方程式:,。(2)鐵礦石中加入一定比例的焦炭的目的是生成還原劑co,請寫出得到co的化學方程式:,。(3)熱空氣從高爐下部通入,而爐料從高爐頂部投入,這樣操作的主要目的是。答案:(1)caco3cao+co2cao+sio2casio3(2)c+o2co2co2+c2co(3)使爐料和熱空氣充分接觸,使反應得以順利進行,且有利于熱交換,使熱能得以充分利用三、鋁的冶煉7.通常把鋁粉與某些金屬氧化物的混合物稱為鋁熱劑,下列氧化物中不能與鋁粉發(fā)生鋁熱反應的是()a.na2ob.fe3o4c.mno2d.v2o5解析:鋁熱反應只能用來冶煉比鋁活動性差的金屬。答案:a8.下列有關鋁土礦綜合利用的說法中,正確的是()a.鋁土礦提煉鋁時只能用naoh溶液溶解鋁土礦,不能用酸溶液b.鋁土礦只能提取鋁c.用鋁土礦提取鋁的過程中無有毒氣體產(chǎn)生,所以煉鋁不會對環(huán)境造成任何污染d.鋁土礦提取鋁的過程不涉及置換反應解析:從鋁土礦的成分以及提煉鋁過程中每一步具體反應入手進行分析。答案:d9.金屬鋁的生產(chǎn)是以al2o3為原料,在熔融狀態(tài)下進行電解:2al2o34al+3o2請回答下列問題:(1)冰晶石(na3alf6)的作用是。(2)電解生成的金屬鋁在熔融液的(填“上層”或“下層”)。(3)陰極和陽極均由材料做成,電解時不斷消耗的電極是(填“陽極”或“陰極”)。(4)鋁是高耗能產(chǎn)品,廢舊鋁材的回收利用十分重要。在工業(yè)上,最能體現(xiàn)節(jié)能減排思想的是將回收鋁做成(填代號)。a.冰晶石b.氧化鋁 c.鋁錠d.硫酸鋁解析:(1)al2o3晶體熔點很高,電解熔融al2o3需消耗很大的能量,加入冰晶石可降低al2o3的熔點。(2)陰極上al3+獲得電子形成金屬al,沉積在熔融液的下層。(3)陽極上o2-失電子形成o2,高溫下o2與陽極碳反應。答案:(1)降低熔點(2)下層(3)碳素(或石墨)陽極(4)c(建議用時:30分鐘)1.以下金屬的冶煉(“”前為原料,“”后為所得的金屬),其中最適宜用熱還原法冶煉的是()mgcl2mgmno2mnznoznhgohg磁鐵礦fekclka.b.c.d.解析:熱還原是多數(shù)金屬冶煉的方法,主要適用于金屬活動性順序中處于中部的金屬。答案:c2.下列敘述中,正確的是()a.含金屬元素的離子一定都是陽離子b.在氧化還原反應中,非金屬單質一定是氧化劑c.某元素從化合態(tài)變?yōu)橛坞x態(tài)時,該元素一定被還原d.金屬陽離子被還原不一定得到金屬單質解析:a項,mn含金屬元素但不是陽離子,b項中非金屬單質也作還原劑,c項,元素由化合態(tài)變?yōu)橛坞x態(tài),可能被氧化也可能被還原。答案:d3.下列說法正確的是()a.金屬銅一般用電解法進行冶煉b.鋁可用金屬鈉還原的方法大量生產(chǎn)c.金屬鈉一般用電解法進行生產(chǎn)d.用焦炭還原鐵礦石得到的鐵是純鐵解析:金屬銅應使用熱還原法進行冶煉,但要用電解法進行電解精煉;鋁雖然可用金屬鈉還原出來,但這樣冶煉成本太高,一般使用電解法冶煉;金屬鈉還原性強,一般還原劑無法將它還原出來,所以使用電解法冶煉、高爐煉鐵得到金屬鐵含有較多雜質。答案:c4.下列有關化工生產(chǎn)的主要設備及尾氣的主要成分完全正確的是()a.煉鐵電爐co、co2、n2b.氨氣氧化爐n2、h2c.煉鋼轉爐fe2o3粉塵、cod.硫酸合成塔so2、so3解析:煉鐵高爐co、co2、n2氨氣合成塔n2、h2、nh3硫酸(so2so3)接觸室so2、so3答案:c5.下列有關金屬冶煉的說法中,不正確的是()a.用電解熔融氯化鈉的方法得到活潑金屬鈉b.在加熱的情況下利用氫氣還原三氧化二鋁得到金屬鋁c.用鋁熱反應原理煉得熔點較高的金屬鉻d.用熱分解法直接加熱hgo得到金屬hg解析:金屬鋁只能用電解法制備,不能用氫氣還原。答案:b6.下列可被工業(yè)上采用的冶金方法是()a.電解熔融的氯化鋁制鋁b.電解熔融的氯化鎂制鎂c.電解氯化鈉溶液制鈉d.高溫下用h2還原氧化鎂制鎂解析:氯化鋁是共價化合物,熔融狀態(tài)下以分子形式存在,其中缺少自由移動的離子,基本不導電,故不能用電解熔融氯化鋁的方法制鋁。a不可選。na+、mg2+、al3+在水溶液中電解時,電子被h+得到,因而電解比氫活潑的金屬陽離子的水溶液是得不到金屬單質的,c不可選。比al活潑的金屬很難用一般的還原劑(如h2、co、c等)把它們從化合物中還原出來,況且,mgo的熔點很高。工業(yè)上制取鎂是采用電解熔融mgcl2的方法,d不可選。答案:b7.地殼中鋁元素比銅元素含量高很多,但人們冶煉出銅比鋁早很多年。合理的解釋是()a.銅礦較易還原,鋁礦很難還原b.銅礦顏色較深,易發(fā)現(xiàn);鋁礦顏色較淺,不易發(fā)現(xiàn)c.礦石在地下埋藏,銅礦最淺,容易開發(fā),鋁礦埋得深,難開發(fā)d.銅比鋁相對原子質量大解析:人們冶煉銅比鋁早很多年,原因是銅不如鋁活潑,金屬越活潑,金屬離子越難被還原,即越難被冶煉,人類歷史上發(fā)現(xiàn)利用越晚。答案:a8.把生鐵冶煉成碳素鋼要解決的主要問題是()a.除去生鐵中的各種雜質,把生鐵提純b.適當降低生鐵里的含碳量,除去大部分硫、磷等雜質c.用還原劑把鐵的氧化物還原成鐵d.加入合金元素改善生鐵性能解析:由生鐵冶煉成碳素鋼就是降低生鐵中碳的含量,并除去其中的部分雜質。答案:b9.下列敘述正確的是()a.金屬被人類開發(fā)利用的大致年限之所以有先后,主要取決于金屬在地殼中的含量多少b.海水中含有豐富的碘元素,因此碘被稱為“海洋元素”c.高爐煉鐵的主要反應原理是碳在高溫下直接將氧化鐵還原成鐵d.在海水中加入石灰乳可得氫氧化鎂沉淀,這是從海水中富集鎂的基本方法解析:金屬被開發(fā)利用的先后與金屬的活動性有關,a錯;“海洋元素”是指溴,b錯;高爐煉鐵是用co還原fe2o3,c錯;d對。答案:d10.氧化還原反應廣泛應用于金屬的冶煉。下列說法中不正確的是()a.電解熔融氯化鈉制取金屬鈉的反應中,鈉離子被還原,氯離子被氧化b.濕法煉銅與火法煉銅的反應中,銅元素都發(fā)生還原反應c.用磁鐵礦煉鐵的反應中,1 mol fe3o4被co還原成fe,轉移9 mol e-d.鋁熱法還原鐵的反應中,放出的熱量能使鐵熔化解析:1 mol fe3o4被co還原為fe,轉移8 mol e-。答案:c11.下列有關鐵、鋁的冶煉的說法中,正確的是()a.冶金工業(yè)中,金屬鐵的冶煉主要采用電解法b.煉鐵過程中鐵的氧化物被焦炭還原生成單質鐵,電解冶煉鋁的過程中,陽極生成鋁單質,陰極生成氧氣c.煉鐵的主要原料是鐵礦石、焦炭、生石灰和空氣,電解冶煉鋁的原料是氧化鋁和冰晶石d.鐵、鋁冶煉設備分別是煉鐵高爐和鋁電解槽解析:鐵的冶煉采用熱還原法,a錯誤;煉鐵過程中co作為還原劑把鐵從其氧化物中還原出來,冶煉鋁的過程中,陽極生成o2,陰極生成鋁單質,b錯誤;冶煉鋁的原料為al2o3,冰晶石只是作為助熔劑,c錯誤。答案:d12.冶煉金屬一般有下列四種方法:焦炭法;水煤氣(或氫氣或一氧化碳)法;活潑金屬置換法;電解法。四種方法在工業(yè)上均有應用。(1)請對下表中的金屬冶煉方法進行分析,從上述四種方法中選擇相應的序號填入表中空格:火燒孔雀石煉銅濕法煉銅鋁熱法煉鉻從光鹵石中煉鎂火燒孔雀石煉銅所發(fā)生反應的化學方程式(寫主要的兩個):、。(2)請再舉出使用活潑金屬置換法和電解法冶煉金屬的例子各一個(用化學方程式表示):;。解析:鋁熱法煉鉻即屬于熱還原法又屬于活潑金屬置換法。從光鹵石中煉鎂屬于電解法。答案:(1)cu2(oh)2co32cuo+co2+h2oc+2cuo2cu+co2(2)4al+3mno23mn+2al2o32nacl(熔融)2na+cl2(其他合理答案也可)13.工業(yè)制備鋁一般是從鋁土礦(主要成分是al2o3,含有fe2o3雜質)中得到純凈的al2o3,然后電解al2o3得到鋁。下圖是從鋁土礦中提純al2o3的簡單示意圖,其中涉及的一個反應是2naalo2+co2+3h2ona2co3+2al(oh)3。(1)圖示中a的實驗操作是;圖示中b加入的試劑是。(2)試推斷物質:b,c,h,f。(填化學式)(3)寫出各步反應的化學方程式:;。解析:溶液b中通入co2產(chǎn)生沉淀,說明b溶液為naalo2溶液,則向鋁土礦中加入的試劑是naoh溶液,操作a是過濾;溶液d為na2co3,反應為ca(oh)2+na2co3caco3+2naoh。答案:(1)過濾ca(oh)2(2)naalo2fe2o3caco3al2o3(3)al2o3+2naoh2naalo2+h2ona2co3+ca(oh)2caco3+2naoh2al(oh)3al2o3+3h2o2al2o3(熔融)4al+3o214.廢舊硬質合金刀具中含碳化鎢(wc)、金屬鈷(co)及少量雜質鐵,利用電解法可回收wc和co。工藝流程簡圖如下:(1)電解時廢舊刀具作陽極,不銹鋼作陰極,hcl溶液為電解液。陰極主要的電極反應式為。(2)凈化步驟所得濾餅的主要成分是。回收的洗滌液代替水配制電解液,目的是回收利用其中的。(3)溶液的主要成分是。洗滌coc2o4不充分對最終產(chǎn)品純度并無明顯影響,但焙燒時會造成環(huán)境污染,原因是。(4)將co2o3還原成co粉的化學反應方程式為。解析:(1)電解池中陰極發(fā)生還原反應,電解質溶液為鹽酸,故在陰極上是h+得電子發(fā)生還原反應得到氫氣。(2)利用流程圖知電解后廢舊刀具碳化鎢已濾出,因此經(jīng)凈化得到的溶液中含有co2+與fe2+,加入h2o2后fe2+被氧化為fe3+,再加入nh3h2o后fe3+形成fe(oh)3沉淀,co2+留在溶液中進入后續(xù)反應,洗滌濾餅fe(oh)3沉淀的洗滌液中會含有co2+,因此回收洗滌液的目的是回收利用其中含有的co2+。(3)草酸銨與cocl2溶液反應后得到草酸鈷沉淀,同時生成nh4cl,因此溶液中的主要成分是nh4cl,若對草酸鈷洗滌不干凈,則沾有nh4cl,nh4cl加熱時分解為nh3和hcl,因此不會對最終產(chǎn)品純度有影響,但因產(chǎn)生nh3、hcl會造成環(huán)境污染。(4)由流程圖知還原co2o3所用的還原劑是h2,因此可知反應產(chǎn)物為co和h2o。答案:(1)2h+2e-h2(2)fe(oh)3co2+(或co)(3)nh4cl焙燒時nh4cl分解產(chǎn)生nh3和hcl(4)co2o3+3h22co+3h2o15.已知有關物質的熔、沸點數(shù)據(jù)如下表:mgoal2o3mgcl2alcl3熔點/2 8502 072714190(2.5105pa)沸點/3 6002 9801 412182.7請參考表中數(shù)據(jù)回答問題:(1)工業(yè)上用電