高考资源网（ks5u.com） 您身边的高考专家 04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 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+Cl2 B.MgO+H2Mg+H2O C.Fe3O4+4CO3Fe+4CO2 D.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、Sn、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;D项,回收金属有很好的经济效益和社会效益。 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下列冶炼方法中,可将化合物中的金属元素还原为金属单质的是( ) A.加热Al2O3 B.加热CaCO3 C.电解熔融NaCl D.氯化钠与铝粉高温共热 答案C 解析电解Al2O3可制得铝;加热CaCO3仅得到CaO;D项不发生反应。 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、Al D.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,加热即可生成CuSO4。 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+CO2 2Cu2O+C4Cu+CO2 2ZnO+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.()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、K B.Na、K、Zn、Fe、Hg C.Zn、Fe、Cu、Ag、Sn D.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、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C 解析诗句“粉身碎骨浑不怕”,描述的是生石灰遇水由块状变成粉末状的过程,是化学过程。 5(2015重庆理综)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+2C+2Cl2TiCl4+2CO C (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(CuFeS2)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Na2SO3 D.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-+2H2O b.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+与过量的氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠溶液,而Fe3+与氢氧化钠溶液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,将该溶液加入到高锰酸钾溶液中,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。