第5节 物质的转化（金属的冶炼）同步练习（含解析）

2021-2022学年浙教版科学金属的提炼
一．选择题（共5小题）
1．用Zn、CuO、稀H2SO4作原料制取Cu，有两种途径：①ZnH2Cu
②CuOCuSO4Cu，若用这两种方法制得的铜的质量相等，下列叙述符合实验结果的是（　　）
A．消耗相同质量的氧化铜
B．消耗相同质量的锌
C．消耗相同质量的稀硫酸
D．生成硫酸锌的质量相同
2．我国早在西汉时期已发现制铜的反应，并将这个反应应用于生产．这反应的化学方程式是（　　）
A．H2+CuOCu+H2O
B．CuO+COCu+CO2
C．CuCl2+Zn═Cu+ZnCl2
D．CuSO4+Fe═Cu+FeSO4
3．已知：3CO+Fe2O32Fe+3CO2，向装有20g
Fe2O3的硬质玻璃管中通入CO，加热反应一段时间后，测得玻璃管中剩余固体质量为15.2g，则下列说法正确的是（　　）
A．该反应中，CO是氧化剂
B．反应生成Fe的质量为15.2g
C．反应生成CO2的质量为16.5g
D．参加反应的Fe2O3占原总质量的80%
4．某化学兴趣小组用如图装置探究炼铁原理，关于该装置和反应过程描述正确的是（　　）
①A、B两处的现象分别是：黑色粉末逐渐变红，澄清石灰水变浑浊
②A处发生的反应是典型的吸热反应
③已知方框中连接的是C和D，导管口的连接顺序为a→b→c→d
④这种方法炼出的铁与工业上炼出的生铁在组成上最大的区别是不含碳
A．①②
B．①③
C．②④
D．③④
5．炼铁时做还原剂的是（　　）
A．金刚石
B．一氧化碳
C．石灰石
D．碳酸氢钠
　
二．填空题（共6小题）
6．我国是现代湿法冶金的先驱，早在西汉时期，刘安在《淮南万毕术》中写到“曾青得铁则化铜”，这里的“曾青”就是铜的化合物（如硫酸铜）．在宋朝利用这个反应冶铜的生产具有一定的规模．该反应的化学方程式为：　　，该反应的基本反应类型是　　．
7．金属冶炼是把金属化合物转变成金属单质，如炼铜的方法有：
（1）湿法炼铜：　　（写出化学方程式），这是利用铁的金属活动性比铜　　．
（2）干法炼铜：CO+CuOCu+CO2，这是利用CO的　　．
8．用“W”型玻璃管进行微型实验。a处发生反应的化学方程式为　　，b处出现的现象为　　。
9．早在春秋战国时期，我国就开始生产和使用铁器。工业上炼铁的原理是利用一氧化碳和氧化铁的反应。某化学兴趣小组利用如图装置进行实验探究，请按要求填空：
（1）除CO外，还有哪些物质可以还原Fe2O3？　　（请写一种物质的化学式）。
（2）实验中盛澄清石灰水的试管中可观察到的现象是　　。
（3）右边导气管口放置点燃的酒精灯的目的是　　。
（4）实验开始时要先通入CO，把装置中的空气排尽后再加热，以防发生爆炸。检验装置中的空气已排尽的方法是　　。
（5）钢是通过生铁炼制成的，在炼钢的过程中用纯氧而不用空气的原因是　　。
10．用氢气、木炭粉和一氧化碳还原氧化铜的实验，如图所示。
（1）上述实验都可观察到的现象是　　；A试管中反应的化学方程式为　　。
（2）A中试管敞口，C中玻璃管密闭的原因是　　。
（3）B、C中都能观察到石灰水变浑浊，反应的化学方程式为　　。
（4）若B、C中等质量的氧化铜均完全反应，则石灰水（足量）中产生的沉淀质量是B　　C（选填“＞”、“＜”或“=”）。
11．某化学小组利用图所示的装置探究木炭粉和氧化铜反应后气体产物的成分．主要实验步骤如下：
Ⅰ．连接装置，并检查装置的气密性．
Ⅱ．称取木炭粉和氧化铜的混合物12.8g，装入质量为52.3g的玻璃管中．连接好装置．
Ⅲ．通一段时间氮气后，夹紧弹簧夹
Ⅳ．加热玻璃管，使反应物充分反应．
Ⅴ．反应结束后仍缓慢通氮气至玻璃管冷却到室温．
Ⅵ．称得玻璃管和剩余固体的总质量为64.81g，装置B增重0.22g，装置C质量未改变．
已知：在通常情况下，氮气化学性质稳定，不易与其他物质发生化学反应．请回答下列问题：
（1）装置B中发生反应的化学方程式为　　．
（2）判断装置A中反应结束的依据是　　．
（3）步骤Ⅴ中通入氮气的目的之一是　　．
（4）推测装置A中的气体生成物为　　（写化学式），依据是　　．
（5）该实验所用装置存在的缺陷是　　．
　
三．解答题（共5小题）
12．工业上是用氨气还原氧化铜制取铜的．某校化学兴趣小组为探究该反应能否进行并验证其生成物，查阅了大量资料并设计了一系列实验．
查阅到的信息：
氯化铵和熟石灰
（1）氨气是一种无色、有刺激性气味的气体，不易燃，密度比空气小，极易溶于水，氨水显碱性．实验室常用加热氯化铵晶体和熟石灰固体混合物的方法制取氨气，同时生成氯化钙和水．2NH3+3CuO3Cu+N2+3H2O
（2）氨气还原氧化铜制取铜的反应原理：某小组设计了如下实验装置并进行实验试回答：
（1）写出装置A中试管内发生反应的化学方程式：　　；
（2）装置B所起的作用是　　；
（3）装置C中可观察到的实验现象是　　；
（4）你认为该小组的实验设计还存在着哪些不足？　　．
13．早在春秋战国时期，我国就开始生产和使用铁器．工业上炼铁的原理是利用一氧化碳和氧化铁的反应．某化学兴趣小组利用如图装置进行实验探究，请按要求填空：
（1）A中观察到的现象是　　．写出CO还原Fe2O3的化学方程式　　；
（2）实验中盛澄清石灰水的试管中可观察到的现象是　　；方程式　　
（3）右边导气管口放置点燃的酒精灯的目的是　　．
14．在实验室里，利用如图装置模拟工业炼铁原理，回答下列问题。
（1）写出一氧化碳与氧化铁反应的化学方程式　　；
（2）A处可观察到的实验现象是　　；
（3）实验时应先通一氧化碳再点燃酒精喷灯，原因是　　。
15．现有A贮气瓶中的混合气体（主要有CO，内含少量CO2），以A为原料制备纯净干燥的CO用于还原氧化铜，并验证反应产物．依照图示装置回答：
（1）B装置的作用是　　，E装置中观察到的现是　　；
（2）C装置中的反应方程式　　D装置中反应的化学方程式为　　；
（3）实验开始时先通入混合气还是先点燃D处酒精灯？　　；
（4）上述整套装置中有两处明显错误，请分别说明　　；　　．
16．现有A贮气瓶中的混合气体（主要有CO，内含少量CO2），以A为原料制备纯净干燥的CO去还原氧化铜，并验证反应产物．依照图示装置回答：
（1）请用字母标号表示装置连接的正确顺序：　　（假设每一步都能够彻底实现目的）．
（2）C装置中观察到的现象是　　．
（3）B装置的作用是　　，
（4）D装置的作用是　　．
（5）上述整套装置中发生的化学反应，其中属于化合反应的化学方程式为　　．
　
2021-2022学年浙教版科学金属的提炼
参考答案与试题解析
　
一．选择题（共5小题）
1．解：因为整个制备过程中，所有Cu元素都能形成单质Cu，而都来自CuO，没有损失，所以①②氧化铜质量相同．
①Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑，H2+CuO?H2O+Cu
生成1份Cu需要1份CuO和1份H2SO4和1份Zn
②CuO+H2SO4=CuSO4+H2O，CuSO4+Zn=Cu+ZnSO4
生成1份Cu需要1份CuO和1份H2SO4和1份Zn
看上去都是相同的．特别注意用H2还原氧化铜的时候，需要先通H2然后加热，以将空气从玻璃管中排出．如果不排出，会引起爆炸，所以H2的量要多一些．自然H2SO4的量也要多．因为H2是从硫酸中得来的．
故选A
　
2．解：我国西汉时期的炼铜主要是湿法炼铜，“曾青得铁则化铜”就是当时炼铜的写照，该过程实际上就是铜的化合物（如硫酸铜）与铁发生的置换反应，发生反应的化学方程式为：Fe+CuSO4=Cu+FeSO4．
故选D
　
3．解：设生成参加反应的氧化铁的质量为x，生成铁的质量为y，生成二氧化碳的质量为z，则：
3CO+Fe2O32Fe+3CO2
固体质量减少
160
112
132
160﹣112=48
x
y
z
20g﹣15.2g=4.8g
===
x=16g
y=11.2g
z=13.2g
A．在该反应中，一氧化碳夺取了氧化铁中的氧元素，体现了一氧化碳的还原性，选项说法错误；
B．由以上计算可知，生成铁的质量为11.2g，选项说法错误；
C．由以上计算可知，生成二氧化碳的质量为13.2g，选项说法错误；
D．参加反应的Fe2O3占原总质量的，选项说法正确。
故选：D。
　
4．解：①在高温的条件下，一氧化碳和氧化铁反应生成铁和二氧化碳，所以装置A中红色粉末慢慢变成黑色；生成的二氧化碳能使B处的澄清石灰水变浑浊，描述不正确；
②A处反应过程中需要高温加热，所以是典型的吸热反应，描述正确；
③一氧化碳难溶于水，短导管进气，长导管是出水管，导管口的连接顺序为a→c→b→d，描述错误；
④生铁中含有碳等杂质，这种方法“炼”出的铁与工业上炼出的生铁在组成上最大的区别是不含碳，描述正确。
故选：C。
　
5．解：工业上用一氧化碳还原氧化铁炼铁，主要是利用CO的还原性，在高温下和氧化铁反应生成铁和二氧化碳。
A、炼铁时做还原剂的是一氧化碳，而不是金刚石，故选项错误。
B、炼铁时做还原剂的是一氧化碳，故选项正确。
C、炼铁时做还原剂的是一氧化碳，而不是石灰石，故选项错误。
D、炼铁时做还原剂的是一氧化碳，而不是碳酸氢钠，故选项错误。
故选：B。
　
二．填空题（共6小题）
6．解：“曾青得铁则化铜”实际上就是铜的化合物（如硫酸铜）与铁发生的置换反应，这也构成了现代湿法冶金的先驱，发生反应的化学方程式为：Fe+CuSO4=Cu+FeSO4
故本题答案为：Fe+CuSO4=Cu+FeSO4
置换反应．
　
7．解：（1）“湿法冶铜”，是铁和硫酸铜溶液反应生成硫酸亚铁和铜，反应的化学方程式为Fe+CuSO4=Cu+FeSO4；在金属活动性顺序中，排在前面的金属能把位于后面的金属从其盐溶液中置换出来铁能把铜从硫酸铜溶液中置换出来，利用铁的金属活动性比铜强．
（2）干法炼铜：CO+CuOCu+CO2，一氧化碳夺取了氧化铜中的氧，利用的是一氧化碳的还原性．
故答案为：（1）Fe+CuSO4=Cu+FeSO4；强；（2）还原性．
　
8．解：一氧化碳具有还原性，能与氧化铁反应生成铁和二氧化碳，a处发生反应的化学方程式为3CO+Fe2O32Fe+3CO2；二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，b处会观察到澄清石灰水变浑浊。
故答案为：
3CO+Fe2O32Fe+3CO2；澄清石灰水变浑浊。
　
9．解：（1）除CO外，具有还原性的物质还有C（或H2）等，也可以还原Fe2O3。
（2）在高温条件下，一氧化碳与氧化铁反应，生成的二氧化碳能使澄清的石灰水变浑浊；
（3）由于尾气中含有一氧化碳，能污染空气。所以，右边导气管口放置点燃的酒精灯的目的是燃烧多余的CO。
（4）如果装置中的空气已排尽，装置内就是纯净的一氧化碳，检验的方法是：在右端导气管口用排水法收集一试管气体，移近火焰，若发出轻微的爆鸣声，证明空气已经排尽。
（5）炼钢是进一步除去炼出的铁中的杂质的过程，利用的是氧气与杂质金属反应。因为杂质含量本来就不多，所以如果采用空气的话，氧气含量只有不到，与杂质金属接触的几率更小了，不利于除杂，空气中还含有一部分杂质气体很难从钢水中除去。同时由于氧气与杂质反应剧烈放热，为反应进行提供了热量，便于达到熔点，提高钢材坚韧度等指标。综合以上论述，在炼钢的过程中用纯氧而不用空气的原因是：促使反应更加剧烈，并获得更多的热量。
故答为：（1）C（或H2）；
（2）石灰水变浑浊；
（3）燃烧多余的CO（或消除CO对空气的污染）；
（4）在右端导气管口用排水法收集一试管气体，移近火焰，若发出轻微的爆鸣声，证明空气已经排尽；
（5）促使反应更加剧烈，并获得更多的热量。
　
10．解：（1）氢气、碳和一氧化碳都具有还原性，在加热或高温的条件下，能将黑色的氧化铜还原为红色的金属铜，A在，在加热的条件下，氢气和氧化铜反应生成铜和水；故填：黑色粉末慢慢变成红色；CuO+H2Cu+H2O；
（2）氢气没有毒，一氧化碳有毒，为了防止造成空气污染，所以C中玻璃管密闭；故填：氢气没有毒，一氧化碳有毒；
（3）碳和一氧化碳还原氧化铜都会生成二氧化碳，二氧化碳与氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水；故填：CO2+Ca（OH）2=CaCO3↓+H2O；
（4）由化学方程式2CuO+C2Cu+CO2↑和CuO+COCu+CO2可知：若B、C中等质量的氧化铜均完全反应，C中生成的二氧化碳多，所以石灰水（足量）中产生的沉淀质量是B＜C；故填：＜。
　
11．解：（1）木炭和氧化铜反应生成二氧化碳，二氧化碳可与氢氧化钠反应生成碳酸钠和水，方程式是：CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O；
（2）若A中反应结束，则无气体生成，所以可根据B中无气泡产生进行判断；
（3）反应结束后仍缓慢通氮气至玻璃管冷却到室温，是为了将装置内残留气体生成物排出或防止玻璃管内温度降低B中的液体倒吸入玻璃管内；
（4）根据质量守恒定律装置A中固体减少的质量即为生成的气体的质量，为：12.8g+52.3g﹣64.81g=0.29g；一氧化碳与氢氧化钠溶液不反应，装置B增重0.22g，装置C质量未改变，说明生成的二氧化碳被氢氧化钠溶液完全吸收，0.29g＞0.22g，说明生成的气体中含有一氧化碳和二氧化碳；
（5）一氧化碳有毒，排放到空气中会造成大气污染，所以要进行尾气处理；
故答案为：（1）CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O；
（2）B中无气泡产生；
（3）将装置内残留气体生成物排出（或防止液体倒吸入玻璃管内）；
（4）CO2、CO；NaOH与CO2反应导致B质量增加，B增加的质量小于A中固体减少的质量；
（5）没有尾气处理装置（合理均可）．
　
三．解答题（共5小题）
12．解：（1）加热氯化铵晶体和熟石灰固体混合物的方法制取氨气，同时生成氯化钙和水，所以本题答案为：2NH4Cl+Ca（OH）2CaCl2+2H2O+2NH3↑；
（2）氢氧化钠固体能用来干燥氨气，所以本题答案为：干燥氨气；
（3）氨气能还原氧化铜，从而使黑色粉末变红，所以本题答案为：黑色粉末变成红色；
（4）氨气具有刺激性气味，容易造成空气污染，需要进行尾气处理，所以本题答案为：尾气没有处理．
　
13．解：（1）氧化铁是红色粉末，能被一氧化碳高温还原为铁，铁粉是黑色的，故填：红色粉末变黑，3CO+Fe2O33CO2+2Fe；
（2）二氧化碳能使澄清的石灰水变浑浊，是因为二氧化碳与氢氧化钙反应生成了碳酸钙沉淀和水，故填：石灰水变浑浊，CO2+Ca（OH）2=CaCO3↓+H2O；
（3）一氧化碳是有毒的气体，排放到空气中会污染空气，故需要利用其可燃性进行点燃处理，故填：点燃尾气，防止污染大气．
　
14．解：（1）一氧化碳能与氧化铁反应生成铁和二氧化碳，反应的化学方程式为：3CO+Fe2O32Fe+3CO2；故填：3CO+Fe2O32Fe+3CO2；
（2）一氧化碳与氧化铁反应生成铁和二氧化碳，所以A处可观察到的实验现象是红色固体粉末变为黑色；故填：红色固体粉末变为黑色；
（3）CO不纯加热时发生爆炸，所以实验时应先通一氧化碳再点燃酒精喷灯，原因是排尽空气，防止CO不纯加热时发生爆炸。故填：排尽空气，防止CO不纯加热时发生爆炸。
　
15．解：（1）浓硫酸具有吸水性，常用于干燥中性或酸性气体，一氧化碳还原氧化铜生成了二氧化碳，二氧化碳能使澄清的石灰水变浑浊，故填：除去水蒸气；澄清的石灰水变浑浊；
（2）二氧化碳与氢氧化钠溶液反应生成碳酸钠和水，在加热的条件下，一氧化碳能与氧化铜反应生成铜和二氧化碳，故填：CO2+2NaOH═Na2CO3+H2O；CO+CuO
Cu+CO2；
（3）实验开始时先通入混合气以排净装置内的空气，再点燃酒精灯进行加热，以免气体不纯发生爆炸，故填：先通入混合气，再点燃D处的酒精灯加热；
（4）要得到干燥纯净的CO，要除去其中的二氧化碳和水，先除二氧化碳，再除水，否则所得气体中仍含水分，一氧化碳有毒，缺少最后的处理，故答案为：B和C颠倒；缺少尾气处理装置．
　
16．解：（1）实验过程应该是：把混合气体通入氢氧化钠溶液中，除去二氧化碳，再通入浓硫酸中除去二氧化碳中的水蒸气，再通入C中还原氧化铜，再通入B中检验二氧化碳，最后点燃尾气．
故填：ADFCBE．
（2）C装置中观察到的现象是黑色粉末变红色．故填：黑色粉末变红色．
（3）B装置的作用是验证生成了CO2．故填：验证生成了CO2．
（4）D装置的作用是除去混合气体中的CO2．故填：除去混合气体中的CO2．
（5）上述整套装置中发生的化学反应，其中一氧化碳燃烧属于化合反应，一氧化碳燃烧的化学方程式为：2CO+O22CO2．