2019-2020學(xué)年高中化學(xué)新人教版必修第二冊(cè)第八章第1節(jié)　第1課時(shí)　金屬礦物的開發(fā)利用作業(yè)

第八章化學(xué)與可持續(xù)發(fā)展第一節(jié)自然資源的開發(fā)利用第1課時(shí)金屬礦物的開發(fā)利用課后篇鞏固提升夯實(shí)基礎(chǔ)·輕松達(dá)標(biāo)1.下列金屬中,通常采用熱還原法冶煉的是()A.Na B.AlC.Fe D.Ag答案C解析Na、Al很活潑,應(yīng)用電解法冶煉;Ag為不活潑金屬,可以用熱分解法冶煉。2.下列說法錯(cuò)誤的是()A.對(duì)廢舊金屬的最好處理方法是回收、再利用B.提煉金屬要經(jīng)過礦石的富集、冶煉、精煉三步C.活潑金屬的冶煉都是通過電解其鹽溶液D.熱還原法中還原劑有焦炭、一氧化碳、氫氣和活潑金屬等答案C解析活潑金屬的冶煉是電解其熔融鹽(如MgCl2、NaCl等)或熔融氧化物(如Al2O3等)制得的,電解其鹽溶液得不到金屬單質(zhì),C錯(cuò)誤。3.下列冶煉方法中,不能將化合物中的金屬元素還原為金屬單質(zhì)的是()A.加熱Al2O3B.加熱HgOC.電解熔融NaClD.鋁粉和Fe2O3共熱答案A解析A項(xiàng)中Al2O3熔點(diǎn)高,難以分解;B項(xiàng)中汞可由加熱HgO制取;C項(xiàng)中金屬鈉是活潑金屬,用電解法制取;D項(xiàng)中鋁粉和Fe2O3組成鋁熱劑,Al可將Fe2O3中的鐵元素還原成單質(zhì)。4.從石器、青銅器到鐵器時(shí)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.金屬的化合價(jià)高低B.金屬的活動(dòng)性強(qiáng)弱C.金屬的導(dǎo)電性強(qiáng)弱D.金屬在地殼中的含量多少答案B解析金屬開發(fā)利用的先后順序與金屬冶煉的難易程度有關(guān),而金屬冶煉的難易程度取決于金屬的活動(dòng)性強(qiáng)弱。5.冶煉金屬一般有下列四種方法:①焦炭法;②水煤氣(或H2或CO)法;③活潑金屬置換法;④電解法。四種方法在工業(yè)上均有應(yīng)用。古代有(Ⅰ)火燒孔雀石煉銅,(Ⅱ)濕法煉銅;現(xiàn)代有(Ⅲ)鋁熱法煉鉻,(Ⅳ)從光鹵石中煉鎂。對(duì)它們的冶煉方法的分析不正確的是()A.(Ⅰ)用① B.(Ⅱ)用②C.(Ⅲ)用③ D.(Ⅳ)用④答案B解析對(duì)于(Ⅰ)(Ⅱ)(Ⅲ)(Ⅳ)發(fā)生的反應(yīng)分別是(Ⅰ):Cu2(OH)2CO32CuO+CO2↑+H2O、C+2CuO2Cu+CO2↑,符合①;(Ⅱ):Fe+CuSO4FeSO4+Cu,符合③;(Ⅲ):Cr2O3+2Al2Cr+Al2O3,符合③;(Ⅳ):先從光鹵石中提取MgCl2,再電解熔融的MgCl2:MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑,符合④。6.已知酸性條件下有如下反應(yīng):2Cu+Cu2++Cu↓。由于反應(yīng)溫度不同,用氫氣還原氧化銅時(shí),可能產(chǎn)生Cu或Cu2O,兩者都是紅色固體。一同學(xué)對(duì)某次用氫氣還原氧化銅實(shí)驗(yàn)所得的紅色固體產(chǎn)物作了驗(yàn)證,實(shí)驗(yàn)操作和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象記錄如下。加入試劑稀硫酸濃硫酸、加熱稀硝酸濃硝酸實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象有紅色固體剩余,溶液變?yōu)樗{(lán)色產(chǎn)生無色氣體產(chǎn)生無色氣體,溶液變?yōu)樗{(lán)色產(chǎn)生紅棕色氣體,溶液變?yōu)榫G色由此推出本次氫氣還原氧化銅實(shí)驗(yàn)的產(chǎn)物()A.是CuB.是Cu2OC.一定有Cu,一定有Cu2OD.一定有Cu2O,可能有Cu答案D解析濃硫酸(加熱)、硝酸均能氧化Cu或Cu2O;而稀硫酸與Cu不反應(yīng),與Cu2O反應(yīng)。7.如圖為鋁熱反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)裝置,請(qǐng)回答下列問題:(1)該實(shí)驗(yàn)裝置中還缺。引發(fā)鋁熱反應(yīng)的操作為。

(2)若將氧化鐵換成氧化鎂,該反應(yīng)發(fā)生(填“能”或“不能”),理由是。

(3)鋁熱反應(yīng)的用途有哪些?。

答案(1)鎂條和氯酸鉀在混合物中間插一根長(zhǎng)度約10厘米的鎂條,上端彎曲,將氯酸鉀放在鎂條的周圍,用燃著的小木條點(diǎn)燃鎂條(2)不能鎂比鋁活潑,鋁不能從氧化鎂中置換鎂(3)用于焊接鋼軌、冶煉某些熔點(diǎn)高的金屬解析(1)利用鎂條燃燒放熱從而引發(fā)鋁熱反應(yīng),同時(shí)促使KClO3分解產(chǎn)生O2,使鎂條快速燃燒。(2)Mg比Al活潑,Al不能從MgO中置換出Mg。提升能力·跨越等級(jí)1.金屬鋰是密度最小的金屬,等質(zhì)量的金屬鋰能釋放出更多的電子,故常用來制造高能量電池。已知鋰的金屬性介于鈉和鎂之間,則下列能冶煉出金屬鋰的方法是()A.電解法 B.熱還原法C.熱分解法 D.鋁熱法答案A解析可以根據(jù)金屬活動(dòng)性與金屬冶煉方法之間的聯(lián)系來判斷,鋰的金屬性介于鈉和鎂之間,應(yīng)該與鈉、鎂的冶煉方法相同,用電解法才能得到金屬鋰。2.下列化工生產(chǎn)原理錯(cuò)誤的是()①可以電解熔融的氯化鈉來制取金屬鈉②可以將鈉加入氯化鎂飽和溶液中制取鎂③用電解法冶煉鋁時(shí),原料是氯化鋁④煉鐵時(shí),高爐中所發(fā)生的反應(yīng)都是放熱反應(yīng),故無需加熱A.只有②③ B.只有①③C.①②③ D.②③④答案D解析鈉特別活潑,加入氯化鎂溶液時(shí),鈉先與水反應(yīng)生成NaOH和H2,Mg2+和OH-反應(yīng)生成Mg(OH)2沉淀,②錯(cuò);冶煉鋁使用的是Al2O3,③錯(cuò);高爐煉鐵中所發(fā)生的反應(yīng)是放熱反應(yīng),但仍需要高溫條件,④錯(cuò)。3.用鋁熱法還原下列氧化物,制得金屬各1mol,消耗鋁最少的是()A.MnO2 B.WO3C.Cr2O3 D.Co3O4答案D解析用鋁熱法還原金屬氧化物時(shí),Al作還原劑,金屬氧化物作氧化劑。在反應(yīng)中金屬氧化物被還原為金屬單質(zhì),顯然,在氧化物中金屬元素化合價(jià)越高,其變?yōu)閱钨|(zhì)時(shí)需獲得的電子就越多,消耗鋁也越多;金屬氧化物中金屬元素的化合價(jià)分別為Mn(+4價(jià))、W(+6價(jià))、Cr(+3價(jià))、Co(+83價(jià)),故Co3O44.實(shí)驗(yàn)室欲使1.6g氧化鐵完全還原,事先應(yīng)準(zhǔn)備的CO在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為()A.672mL B.336mLC.大于672mL D.小于336mL答案C解析由3CO+Fe2O32Fe+3CO2可知,欲使1.6g氧化鐵完全還原需消耗CO在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為672mL,但氣體在與固體反應(yīng)過程中可能有損失,且反應(yīng)前要先通入一會(huì)兒CO趕盡空氣,故CO實(shí)際用量應(yīng)大于672mL。5.銅的冶煉大致可分為以下幾個(gè)步驟:(1)富集,將硫化物礦進(jìn)行浮選;(2)焙燒,主要反應(yīng)為2CuFeS2+4O2Cu2S+3SO2+2FeO(爐渣);(3)制粗銅,在1200℃的條件下發(fā)生的主要反應(yīng)為2Cu2S+3O22Cu2O+2SO2,2Cu2O+Cu2S6Cu+SO2↑;(4)電解精煉。下列說法不正確的是()A.上述焙燒過程中的尾氣不可直接排放B.由6molCuFeS2生成6molCu時(shí),在整個(gè)過程中共消耗15molO2C.在反應(yīng)2Cu2O+Cu2S6Cu+SO2↑中,作氧化劑的是Cu2OD.電解精煉屬于化學(xué)變化答案C解析焙燒過程中產(chǎn)生的尾氣中含有有毒的SO2氣體,對(duì)環(huán)境有污染,不能直接排放,A項(xiàng)正確。2CuFeS2+4O2Cu2S+3SO2+2FeO①2Cu2S+3O22Cu2O+2SO2②2Cu2O+Cu2S6Cu+SO2↑③②+③3得:Cu2S+O22Cu+SO2①+④得:2CuFeS2+5O22Cu+4SO2+2FeO⑤所得⑤式表明,2molCuFeS2完全轉(zhuǎn)化為2molCu消耗5molO2,據(jù)此可知,由6molCuFeS2生成6molCu時(shí)共消耗15molO2,B項(xiàng)正確。在反應(yīng)2Cu2O+Cu2S6Cu+SO2↑中,作氧化劑的是Cu2O和Cu2S兩種物質(zhì),C項(xiàng)不正確。6.諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)獲得者施羅克等人發(fā)現(xiàn)金屬鉬的卡賓化合物可以作為非常有效的烯烴復(fù)分解催化劑。工業(yè)上冶煉鉬的化學(xué)反應(yīng)過程如下:①2MoS2+7O22MoO3+4SO2②MoO3+2NH3·H2O(NH4)2MoO4+H2O③(NH4)2MoO4+2HClH2MoO4↓+2NH4Cl④H2MoO4MoO3+H2O⑤用還原劑將MoO3還原成金屬鉬。則下列說法正確的是()A.MoS2煅燒產(chǎn)生的尾氣可直接排放B.MoO3是金屬氧化物,也是堿性氧化物C.H2MoO4是一種強(qiáng)酸D.利用H2、CO和Al分別還原等量的MoO3,所消耗還原劑的物質(zhì)的量之比為3∶3∶2答案D解析A項(xiàng)明顯錯(cuò)誤,生成物SO2對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重;B項(xiàng),根據(jù)②中生成物(NH4)2MoO4可知,該化合物屬于鹽,對(duì)應(yīng)的酸是H2MoO4,故MoO3不屬于堿性氧化物,B項(xiàng)錯(cuò);C項(xiàng),根據(jù)反應(yīng)③可知H2MoO4是一種不溶性酸,結(jié)合強(qiáng)酸制弱酸原理,H2MoO4不可能是強(qiáng)酸;D項(xiàng),1molH2、1molCO和1molAl作還原劑時(shí),失去的電子數(shù)分別為2mol、2mol和3mol,還原等量的MoO3轉(zhuǎn)移電子相同,此時(shí)消耗n(H2)∶n(CO)∶n(Al)=3∶3∶2。7.鈦(Ti)因?yàn)榫哂猩衿娴男阅茉絹碓揭鹑藗兊年P(guān)注。常溫下鈦不與非金屬、強(qiáng)酸反應(yīng),紅熱時(shí),卻可與常見的非金屬單質(zhì)反應(yīng)。鈦是航空、軍工、電力等方面的必需原料。地殼中含鈦礦石之一是金紅石(TiO2),目前大規(guī)模生產(chǎn)鈦的方法是:第一步:金紅石、炭粉混合,在高溫條件下通入Cl2制得TiCl4和一種可燃性氣體。該反應(yīng)的化學(xué)方程式為,該反應(yīng)中的還原劑是。

第二步:在氬氣的氣氛中,用過量的鎂在加熱條件下與TiCl4反應(yīng)制得金屬鈦。(1)寫出此反應(yīng)的化學(xué)方程式:

;

(2)簡(jiǎn)述從上述所得產(chǎn)物中獲取金屬鈦的步驟:

。

答案TiO2+2C+2Cl2TiCl4+2COC(1)2Mg+TiCl42MgCl2+Ti(2)將還原后的產(chǎn)物溶于過量的鹽酸中,過濾、洗滌,即可得到純凈的鈦解析(1)Mg為活潑金屬,在氬氣作為保護(hù)氣的環(huán)境中還原TiCl4:2Mg+TiCl42MgCl2+Ti。(2)還原出的Ti與Mg混合,分離時(shí)用強(qiáng)酸,因鈦不與強(qiáng)酸反應(yīng),所以可將上述產(chǎn)物溶于過量的鹽酸中,然后過濾、洗滌,即可得到純凈的鈦。8.工業(yè)上用鋁土礦(含氧化鋁、氧化鐵)制取鋁的過程如下:請(qǐng)回答下列問題:(1)沉淀C的化學(xué)式為,該物質(zhì)除了用于金屬冶煉以外,還可用作。

(2)電解熔融的氧化鋁時(shí),標(biāo)準(zhǔn)狀況下若得到22.4LO2,則同時(shí)生成g鋁。

(3)操作Ⅰ、操作Ⅱ和操作Ⅲ都是(填操作名稱),實(shí)驗(yàn)室要洗滌Al(OH)3沉淀應(yīng)該在裝置中進(jìn)行,洗滌方法是。

(4)生產(chǎn)過程中,除NaOH、H2O可以循環(huán)利用外,還可以循環(huán)利用的物質(zhì)有(填化學(xué)式),用此法制取鋁的副產(chǎn)品是(填化學(xué)式)。

(5)寫出Na2CO3溶液與CaO反應(yīng)的離子方程式:。

(6)若鋁土礦中還含有二氧化硅,此生產(chǎn)過程中得到的氧化鋁中將混有雜質(zhì)(填化學(xué)式)。

答案(1)Fe2O3顏料(2)36(3)過濾過濾向漏斗中加蒸餾水至浸沒沉淀,使水自然流下,重復(fù)操作2~3次(4)CaO和CO2Fe2O3和O2(5)CO32-+CaO+H2OCaCO3↓(6)SiO2解析(1)因Al2O3+2NaOH2NaAlO2+H2O,而Fe2O3不與NaOH溶液反應(yīng),因此過濾得到的沉淀C為Fe2O3,Fe2O3可用作顏料。(2)2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑,n(O2)=22.4L22.4L·mol-1=1mol,則m(Al)=4(3)操作Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的目的均是分離固液混合物,即過濾;洗滌沉淀的方法是向漏斗中加蒸餾水至浸沒沉淀,使水自然流下,重復(fù)操作2~3次。貼近生活·拓展創(chuàng)新黃銅礦(CuFeS2)是制取銅及其化合物的主要原料之一,還可制備硫和鐵的化合物。(1)冶煉銅的反應(yīng)為8CuFeS2+21O28Cu+4FeO+2Fe2O3+16SO2。若CuFeS2中Fe的化合價(jià)為+2,反應(yīng)中被還原的元素是(填元素符號(hào))。

(2)上述冶煉過程產(chǎn)生大量SO2。下列處理方案中合理的是(填序號(hào))。

A.高空排放B.用于制備硫酸C.用純堿溶液吸收制Na2SO3D.用濃硫酸吸收(3)利用黃銅礦冶煉銅產(chǎn)生的爐渣(含F(xiàn)e2O3、FeO、SiO2、Al2O3)可制備Fe2O3。方法為:①用稀鹽酸浸取爐渣,過濾。②濾液先氧化,再加入過量NaOH溶液,過濾,將沉淀洗滌、干燥、煅燒得Fe2O3。根據(jù)以上信息回答下列問題:a.除去Al3+的離子方程式是。

b.選用提供的試劑,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證爐渣中含有FeO。提供的試劑:稀鹽酸、稀硫酸、KSCN溶液、KMnO4溶液、NaOH溶液、碘水。所選試劑為。證明爐渣中含有FeO的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為。

答案(1)Cu、O(2)BC(3)a.Al3++4OH-AlO2-+2H2b.稀硫酸、KMnO4溶液用稀硫酸浸取爐渣所得的溶液能使KMnO4溶液褪色解析(1)分析化學(xué)方程式中各元素化合價(jià)可知