2024-2025學(xué)年高中化學(xué)第四章化學(xué)與自然資源的開(kāi)發(fā)利用第一節(jié)1金屬礦物的開(kāi)發(fā)利用時(shí)作業(yè)含解析新人教版必修2

PAGEPAGE8金屬礦物的開(kāi)發(fā)利用時(shí)間：45分鐘一、選擇題1．從石器、青銅器到鐵器時(shí)代，金屬的冶煉體現(xiàn)了人類(lèi)文明的發(fā)展水平。如圖表示了三種金屬被人類(lèi)開(kāi)發(fā)利用的大致年限，之所以有先后，主要取決于(D)A．金屬的導(dǎo)電性強(qiáng)弱B．金屬在地殼中的含量多少C．金屬的化合價(jià)凹凸D．金屬的活動(dòng)性強(qiáng)弱解析：由于人類(lèi)駕馭科學(xué)學(xué)問(wèn)的局限性，越活潑的金屬越難以冶煉，故發(fā)覺(jué)年頭越晚。2．不同金屬的冶煉，其冶煉方法也可能不同，主要緣由是(D)A．金屬在自然界中的分布不同B．金屬在自然界中的含量不同C．金屬在自然界中的存在形式不同D．金屬的活動(dòng)性不同解析：金屬冶煉的實(shí)質(zhì)是用還原的方法使金屬化合物中的金屬離子得電子變成金屬單質(zhì)，金屬的活動(dòng)性不同，其對(duì)應(yīng)金屬離子得電子的實(shí)力不同，冶煉方法就有可能不同。3．化學(xué)學(xué)科的發(fā)展對(duì)人類(lèi)文明進(jìn)步起到了極為重要的作用。下列相識(shí)正確的是(D)A．人類(lèi)對(duì)金、銀、銅、鐵、鋁的相識(shí)與其在自然界分布無(wú)關(guān)B．人類(lèi)解決吃、穿、住、行最有效的方法就是大力開(kāi)發(fā)石油及其產(chǎn)品C．工業(yè)上可用電解熔融態(tài)的MgCl2、AlCl3來(lái)制備Mg、AlD．工業(yè)上可用空氣、Cu、稀硫酸來(lái)制備CuSO4解析：選項(xiàng)A，金是極不活潑金屬，在自然界中有單質(zhì)存在，古人不需冶煉即可獲得，隨著化學(xué)科學(xué)的進(jìn)步，人類(lèi)漸漸冶煉出Cu、Fe、Al等金屬，可見(jiàn)人類(lèi)相識(shí)和獲得金屬與金屬活動(dòng)性依次親密相關(guān)。選項(xiàng)B，石油是不行再生資源，總有一天，石油會(huì)消耗殆盡，它不是解決人類(lèi)吃、穿、住、行最有效的方法。選項(xiàng)C，AlCl3是共價(jià)化合物，電解熔融AlCl3得不到Al。選項(xiàng)D，將銅粉放在稀硫酸中，不斷通入空氣，加熱即可生成CuSO4。4．在熔融狀態(tài)下，Na與KCl存在可逆反應(yīng)：Na＋KClNaCl＋K，通過(guò)調(diào)整溫度，可利用Na來(lái)制取K。物質(zhì)KNaKClNaCl熔點(diǎn)/℃63.697.8770801沸點(diǎn)/℃77488315001413依據(jù)上表的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)，確定由Na與KCl反應(yīng)制取K的合適溫度為(C)A．770℃B．801℃C．850℃D．770～801℃解析：本題要求通過(guò)限制溫度，使可逆反應(yīng)Na＋KClNaCl＋K向右進(jìn)行，制取K。由題表中的信息可知，在850℃時(shí)，Na(l)＋KCl(l)NaCl(l)＋K(g)。由此可見(jiàn)，在850℃時(shí)，Na(l)＋KCl(l)NaCl(l)＋K(g)的反應(yīng)體系中K不斷蒸發(fā)，可逆反應(yīng)不斷向右進(jìn)行，達(dá)到了利用Na制取K的目的。5．用鋁熱法還原下列氧化物，制得金屬各1mol，消耗鋁最少的是(D)A．MnO2B．WO3C．Cr2O3D．Co3O46．下列金屬的冶煉過(guò)程中，需加入還原劑的是(D)A．HgO→HgB．Al2O3→AlC．Ag2O→AgD．CuSO4→Cu解析：在冶煉金屬的方法中，只有熱還原法須要加入還原劑。這種方法適合冶煉金屬活動(dòng)性依次表中間部分的金屬如Fe、Cu，而后面的金屬如Hg、Ag適合用熱分解法，前面的金屬如Al適合用電解法。7．海水是一個(gè)巨大的化學(xué)資源庫(kù)，下列有關(guān)海水綜合利用的說(shuō)法正確的是(C)A．利用潮汐發(fā)電是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能B．海水蒸發(fā)制海鹽的過(guò)程中發(fā)生了化學(xué)改變C．從海水中可以得到MgCl2，電解熔融MgCl2可制備MgD．海水中含有溴元素，只需經(jīng)過(guò)物理改變就可以得到溴單質(zhì)解析：A中，潮汐發(fā)電是將潮汐能轉(zhuǎn)化為電能；B中，海水蒸發(fā)制海鹽過(guò)程中只有物理改變；D中，海水中溴元素以溴離子(Br－)形式存在，要得到單質(zhì)溴必需發(fā)生化學(xué)改變才能實(shí)現(xiàn)。8．在冶金工業(yè)上，下列均不能用通?；瘜W(xué)還原劑制得的金屬是(A)A．K、Ca、Na、Al B．K、Na、Zn、FeC．Zn、Fe、Cu、Ag D．Mg、Al、Zn、Fe解析：一些很活潑的金屬，它們失電子的實(shí)力很強(qiáng)，通常的化學(xué)還原劑很難使其陽(yáng)離子得到電子被還原成金屬單質(zhì)，其冶煉通常應(yīng)采納電解法。9．有0.4g鐵的氧化物，用足量的CO在高溫下將其還原，把生成的CO2全部通入足量澄清石灰水中，得到0.75g沉淀。這種鐵的氧化物的化學(xué)式是(B)A．FeO B．Fe2O3C．Fe3O4 D．FeO和Fe2O3解析：CO和鐵的氧化物反應(yīng)時(shí)，氧化物中的1molO對(duì)應(yīng)1molCO2，每1molCO2對(duì)應(yīng)1molCaCO3，所以有下列的關(guān)系式：O～CO2～CaCO3。假設(shè)0.4g該氧化物中含氧元素的質(zhì)量為x。O～CO2～CaCO316100x0.75g解得x＝0.12gn(Fe)n(O)＝eq\f(0.4g－0.12g,56g·mol－1)eq\f(0.12g,16g·mol－1)＝23。故此氧化物的化學(xué)式為Fe2O3。10．諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)獲得者施羅克等人發(fā)覺(jué)金屬鉬的卡賓化合物可以作為特別有效的烯烴復(fù)分解催化劑。工業(yè)上冶煉鉬的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程為①2MoS2＋7O2eq\o(=,\s\up15(高溫))2MoO3＋4SO2②MoO3＋2NH3·H2O=(NH4)2MoO4＋H2O③(NH4)2MoO4＋2HCl=H2MoO4↓＋2NH4Cl④H2MoO4eq\o(=,\s\up15(高溫))MoO3＋H2O⑤用還原劑將MoO3還原成金屬鉬。則下列說(shuō)法中正確的是(D)A．MoS2煅燒產(chǎn)生的尾氣可干脆排放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332解析：A項(xiàng)明顯錯(cuò)誤，生成物SO2對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)峻；B項(xiàng)，依據(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)誤；C項(xiàng)，依據(jù)反應(yīng)③H2MoO4是一種不溶性酸，溶液中c(H＋)不行能很大，故H2MoO4不行能是強(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)n(H2)n(CO)n(Al)＝332。11．已知工業(yè)上真空煉銣的化學(xué)方程式為2RbCl＋Mgeq\o(,\s\up15(△))MgCl2＋2Rb(g)，對(duì)此反應(yīng)能夠進(jìn)行的正確說(shuō)明是(B)A．Rb比Mg的金屬性強(qiáng)B．銣的沸點(diǎn)比鎂低，把銣的蒸氣抽走后，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)C．MgCl2的熱穩(wěn)定性比RbCl弱D．高溫下Mg2＋的得電子實(shí)力比Rb＋弱解析：由金屬活動(dòng)性依次可知金屬性：K>Mg，對(duì)于堿金屬的金屬性：Rb>K，所以金屬性：Rb>Mg，則得電子實(shí)力：Mg2＋>Rb＋，但A不能正確說(shuō)明，所以A和D均錯(cuò)。反應(yīng)生成了MgCl2，MgCl2與RbCl相比，差別是陽(yáng)離子不同，Mg2＋的離子半徑小于Rb＋，且所帶電荷數(shù)大于Rb＋，所以MgCl2的熱穩(wěn)定性比RbCl要強(qiáng)，C錯(cuò)。12．鉛的冶煉大致過(guò)程如下：①富集：將方鉛礦(PbS)進(jìn)行浮選；②焙燒：2PbS＋3O2eq\o(=,\s\up15(高溫))2PbO＋2SO2；③制粗鉛：PbO＋Ceq\o(=,\s\up15(高溫))Pb＋CO↑；PbO＋COeq\o(=,\s\up15(高溫))Pb＋CO2。下列說(shuō)法正確的是(D)A．浮選法富集方鉛礦的過(guò)程屬于化學(xué)改變B．方鉛礦焙燒反應(yīng)中，PbS是還原劑，還原產(chǎn)物只有PbOC．整個(gè)冶煉過(guò)程中，制取1molPb共轉(zhuǎn)移2mol電子D．將1molPbS冶煉成Pb理論上至少須要6g碳解析：浮選法富集方鉛礦的過(guò)程中沒(méi)有新物質(zhì)生成，屬于物理改變，故A錯(cuò)誤；方鉛礦焙燒反應(yīng)2PbS＋3O2eq\o(=,\s\up15(高溫))2PbO＋2SO2中，PbS中硫元素化合價(jià)上升，是還原劑，氧元素化合價(jià)降低，還原產(chǎn)物有PbO和SO2，故B錯(cuò)誤；整個(gè)冶煉過(guò)程中，1molPbS轉(zhuǎn)化為PbO轉(zhuǎn)移電子是6mol,1molPbO轉(zhuǎn)化為Pb轉(zhuǎn)移電子是2mol，所以制取1molPb共轉(zhuǎn)移8mol電子，故C錯(cuò)誤；將1molPbS冶煉成Pb的過(guò)程中，依據(jù)方程式得出：2PbS～2PbO～C～2Pb,1molPbS冶煉成Pb理論上至少須要0.5mol的碳，即須要6g碳，故D正確。二、非選擇題13．冶煉金屬常用以下幾種方法：①以C、CO或H2作還原劑；②用活潑金屬Na、Mg等還原；③利用鋁熱反應(yīng)還原；④電解法；⑤熱分解法。下列金屬各采納哪種方法還原最佳？(用序號(hào)填寫(xiě)下列空白)(1)Fe、Zn、Cu等中等活潑金屬：①。(2)Na、Mg、Al等活潑或較活潑金屬：④。(3)Hg、Ag等不活潑金屬：⑤。(4)V、Cr、Mn、W等高熔點(diǎn)金屬：③。(5)K、Rb、Cs、Ti等金屬：②。解析：依據(jù)每種金屬的特點(diǎn)選擇最佳方案。其中K、Rb、Cs、Ti等利用的原理比較特殊，不是用活潑金屬置換不活潑金屬，而是利用平衡原理，如Na＋KCleq\o(,\s\up15(高溫))NaCl＋K↑，分別出鉀蒸氣使此反應(yīng)得以接著進(jìn)行。14．某校化學(xué)愛(ài)好小組同學(xué)為了克服傳統(tǒng)鋁熱反應(yīng)紙漏斗易燃燒，火星四射等缺點(diǎn)，將試驗(yàn)改成以下裝置，取磁性氧化鐵在如圖A裝置中進(jìn)行鋁熱反應(yīng)，冷卻后得到“鐵塊”混合物。(1)試驗(yàn)中可以用蔗糖和濃硫酸代替鎂條作引火劑，其緣由是蔗糖在濃硫酸中脫水并放出大量的熱。(2)該鋁熱反應(yīng)的化學(xué)方程式為8Al＋3Fe3O4eq\o(=,\s\up15(高溫))4Al2O3＋9Fe。(3)取反應(yīng)后的“鐵塊”研碎取樣稱(chēng)量，加入如圖B裝置，滴入足量NaOH溶液充分反應(yīng)，測(cè)量生成氣體體積以測(cè)量樣品中殘留鋁的百分含量。試回答下列問(wèn)題：①量氣管在讀數(shù)時(shí)必需進(jìn)行的步驟是冷卻至常溫柔調(diào)整量氣管使左右液面相平。②取1g樣品進(jìn)行上述試驗(yàn)，共收集到44.8mL氣體(換算成標(biāo)準(zhǔn)狀況下)，則鋁的百分含量為3.6%。③裝置中分液漏斗上端和試管用橡膠管連通，除了可以平衡壓強(qiáng)讓液體順當(dāng)?shù)稳朐嚬苤?，還可以起到降低試驗(yàn)誤差的作用。假如裝置沒(méi)有橡膠管，測(cè)出鋁的百分含量將會(huì)偏大(填“偏大”或“偏小”)。解析：(1)因?yàn)榘褲饬蛩峒尤氲秸崽侵邪l(fā)生脫水并放出大量的熱，可作引火劑。(2)Al還原Fe3O4生成Fe和Al2O3，配平可得化學(xué)方程式：8Al＋3Fe3O4eq\o(=,\s\up15(高溫))4Al2O3＋9Fe。(3)①因?yàn)闅怏w的體積受溫度和壓強(qiáng)影響，所以量氣管在讀數(shù)時(shí)必需進(jìn)行的步驟是：冷卻至常溫柔調(diào)整量氣管使左右液面相平。②依據(jù)Al與NaOH溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式：2Al＋2NaOH＋2H2O=2NaAlO2＋3H2↑，m(Al)＝n(Al)×27g·mol－1＝2/3n(H2)×27g·mol－1＝2/3×0.0448L÷22.4L·mol－1×27g·mol－1＝0.036g，則鋁的百分含量為0.036÷1g×100%＝3.6%。③假如裝置沒(méi)有橡膠管，造成氣體讀數(shù)偏大，則鋁的百分含量將會(huì)偏大。15．粉末狀試樣A是由等物質(zhì)的量的MgO和Fe2O3組成的混合物?，F(xiàn)進(jìn)行如下試驗(yàn)：①取適量A進(jìn)行鋁熱反應(yīng)，產(chǎn)物中有單質(zhì)B生成；②另取20gA全部溶于0.15L6.0mol·L－1鹽酸中，得溶液C；③將①中得到的單質(zhì)B和溶液C反應(yīng)，放出1.12L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)氣體，同時(shí)生成溶液D，還殘留有固體物質(zhì)B；④用KSCN溶液檢驗(yàn)時(shí)，溶液D不變色；請(qǐng)?zhí)羁眨?1)①中引發(fā)鋁熱反應(yīng)的試驗(yàn)操作是加少量KClO3，插上鎂條并將其點(diǎn)燃。產(chǎn)物中的單質(zhì)B是Fe。(2)②中所發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是Fe2O3＋6HCl=2FeCl3＋3H2O；MgO＋2HCl=MgCl2＋H2O。(3)③中所發(fā)生的各反應(yīng)的離子方程式是Fe＋2Fe3＋=3Fe2＋；Fe＋2H＋=Fe2＋＋H2↑。(4)若溶液D的體積仍視為0.15L，則該溶液中c(Mg2＋)為0.67_mol·L－1，c(Fe2＋)為2.3_mol·L－1。解析：MgO不能與鋁發(fā)生置換反應(yīng)，所以①發(fā)生的反應(yīng)是Fe2O3＋2Aleq\o(=,\s\up15(高溫))2Fe＋Al2O3②中發(fā)生的反應(yīng)是Fe2O3＋6HCl=2FeCl3＋3H2O，MgO＋2HCl=MgCl2＋H2O③中發(fā)生的反應(yīng)是Fe＋2FeCl3=3FeCl2，F(xiàn)e＋2HCl=FeCl2＋H2↑④中加入KSCN溶液不變色，說(shuō)明Fe3＋完全被還原為Fe2＋，溶液D為MgCl2、FeCl2的混合液。依據(jù)題意假設(shè)20gA中MgO和Fe2O3的物質(zhì)的量均為x，則：40g·mol－1x＋160g·mol－1x＝20g，解得x＝0.1mol。溶液中Mg2＋的物質(zhì)的量等于MgO的物質(zhì)的量，c(Mg2＋)＝0.67mol·L－1，反應(yīng)后原加入的鹽酸中的Cl－全部轉(zhuǎn)移到FeCl2和MgCl2中，Cl－守恒，所以溶液D中：n(Cl－)＝n(Mg2＋)×2＋n(Fe2＋)×2＝6.0mol·L－1×0.15L＝0.9mol，n(Fe2＋)＝0.35mol，所以c(Fe2＋)＝2.3mol·L－1。16．Ⅰ.工業(yè)上可用含F(xiàn)e2O3的鈦鐵礦(主要成分為FeTiO3，其中Ti化合價(jià)為＋4價(jià))制取TiO2，其主要流程如下：Fe2O3與硫酸反應(yīng)的離子方程式是Fe2O3＋6H＋=2Fe3＋＋3H2O；向甲溶液中加入鐵的目的是將Fe3＋轉(zhuǎn)化為Fe2＋。Ⅱ.還原法是工業(yè)上冶煉鈦常用方法之一，該方法是以金紅石(主要含TiO2)或TiO2為原料來(lái)制取，其主要工藝流程如下：試回答下列問(wèn)題：(1)已知反應(yīng)①通常在800～900℃的條件下進(jìn)行，產(chǎn)物中有一種可燃性無(wú)色氣體，其中當(dāng)有1molCl2完全反應(yīng)時(shí)，參與反應(yīng)的還原劑的物質(zhì)的量為1mol。(2)反應(yīng)②通常在800℃的條件下進(jìn)行，通入氬氣的目的是氬氣作愛(ài)護(hù)氣，防止鎂、鈦被氧化；分別反應(yīng)②的產(chǎn)物所得到的海綿鈦中?；煊猩倭侩s質(zhì)，應(yīng)如何除去雜質(zhì)？將海綿鈦置于鹽酸中酸洗，然后過(guò)濾即可得純凈的鈦(簡(jiǎn)述操作過(guò)程)。(3)在上述工藝流程中可以循環(huán)運(yùn)用的物質(zhì)是Cl2、Mg和MgCl2。解析：Ⅰ.氧化鐵與硫酸反應(yīng)生成硫酸鐵和水，離子方程式是Fe2O3＋6H＋=2Fe3＋＋3H2O；因?yàn)樽罱K得到綠礬，所以應(yīng)將鐵離子還原為亞鐵離子，加入甲物質(zhì)的目的是把鐵離子還原為亞鐵離子。Ⅱ.(1)