2025人教版高中化学必修第二册强化练习题--第1课时　金属矿物的开发利用（含解析）

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2025人教版高中化学必修第二册
第八章　化学与可持续发展
第一节　自然资源的开发利用
第1课时　金属矿物的开发利用
基础过关练
题组一　金属冶炼的原理与方法
1.(易错题)(2024江苏无锡一中期中)下列关于金属冶炼的说法正确的是(　　)
A.用电解熔融AlCl3的方法来冶炼金属铝
B.通常采用CO高温还原法冶炼金属铁
C.铜的湿法冶炼是将金属钠投入到CuSO4溶液中,从而置换出铜
D.金属冶炼的实质是金属阳离子被氧化为金属单质
2.(2024湖南学业水平合格考)将含氧化铜的矿石与焦炭混合,在高温条件下可以冶炼金属铜,该冶炼方法属于(　　)
A.电解冶炼法　　　　　　B.热还原法
C.热分解法　　　　　　 D.物理分离法
3.(经典题)(2024上海青浦高级中学期中)如图为铝热反应的实验装置,请回答下列问题:
(1)写出铝与氧化铁反应的化学方程式:　　　　　　　　　　　。
(2)实验中能观察到的现象有:　　　　　　　　　　　　　　　　　(答出两点即可)。
(3)可表示铝与氧化铁反应的热效应的图是　　　(填字母)。
　　
(4)工业上可用铝热反应冶炼锰、钒等金属,其原因与下列无关的是　　　　(填字母)。
A.铝还原性较强
B.锰、钒熔点高
C.铝能形成多种合金
D.反应放出大量热
题组二　由文献材料分析金属的冶炼
4.(2023黑龙江哈尔滨月考)我国古代地理名著《水经注》中有如下记载:“屈茨二百里有山,夜则火光,昼则旦烟,人取此山石炭冶此山铁,恒充三十六国用。”下列有关理解正确的是(　　)
A.“石炭”是焦炭
B.“山铁”是单质铁
C.“石炭”能用于还原铁矿石
D.“石炭”夜晚燃烧时不冒烟
5.(2024河北衡水中学开学考)在汉代,冶铁业已是邯郸的支柱产业之一,《梦溪笔谈》中记载:“余出使,至磁州锻坊……但取精铁,锻之百余火,每锻称之,一锻一轻,至累锻而斤两不减,则纯钢也,虽百炼不耗矣。”下列说法正确的是(　　)
A.生铁的含碳量比钢高,质地比钢软
B.“但取精铁,锻之百余火”的目的是使精铁中的碳转化为碳的氧化物从而降低碳的含量
C.炼钢的器具需保持干燥,否则会发生反应2Fe+6H2O(g) 2Fe(OH)3+3H2
D.“至累锻而斤两不减,则纯钢也”说明此时精铁中的碳已完全转化为CO2
能力提升练
题组　金属的制备
1.(经典题)(2024河北正定中学月考,)下列有关金属的工业制法中,正确的是(　　)
A.制铜:火法炼铜,即将黄铜矿(CuFeS2)受热分解以获得铜单质
B.制铁:以Fe2O3、焦炭、石灰石为原料,CO还原得铁
C.制镁:用海水为原料,经一系列过程制得氧化镁固体,H2还原得镁
D.制汞:用H2还原HgO得到,同时生成水蒸气
2.(2024北京一六一中学月考,)金属铬常用于提升特种合金的性能。工业上以铬铁矿(主要成分为FeO·Cr2O3,含有少量Al2O3)为原料制备金属铬的流程如下。下列说法不正确的是(　　)
A.①中需持续吹入空气作氧化剂
B.①中Al2O3参与的反应为Al2O3+Na2CO32NaAlO2+CO2↑
C.②中需加入过量稀硫酸
D.④中每生成1 mol Cr,转移3 mol e-
3.(2024江苏扬州月考)人类的生产和生活都离不开金属。
Ⅰ.金属材料的使用作为一个时代的标志,见证了人类文明发展的过程。历史上人类冶炼不同金属的大致年代如图所示:
(1)由图可知人类最早使用的合金是　　　;通过敲打可将金属材料打制成不同的形状,是利用了金属的　　　　性。
(2)北宋沈括在《梦溪笔谈》中记载:“信州铅山有苦泉,流以为涧,挹其水熬之则成胆矾(硫酸铜晶体),熬胆矾铁釜,久之亦化为铜”。下列叙述正确的是　　　　(填字母)。
A.“苦泉”的溶质之一——CuSO4
B.“挹其水熬之”——蒸发溶剂
C.“熬胆矾铁釜,久之亦化为铜”——发生置换反应
(3)铝虽然较活泼,但抗腐蚀性能好,原因是　　　　　　　　　(用化学方程式表示)。
Ⅱ.实验室探究铜的冶炼
已知:H2+CuO Cu+H2O。有文献报道:在H2还原CuO的一些实验中,得到的固体产物是铜和氧化亚铜(Cu2O)组成的混合物。Cu2O为红色固体,在空气中溶于氨水得到蓝色溶液,某兴趣小组设计下图实验装置,开展H2还原CuO实验并检验固体产物。
(4)图中制取氢气的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　。
(5)实验开始时,　　　　(填字母)。
A.先向长颈漏斗中加稀硫酸后点燃酒精灯加热
B.先点燃酒精灯加热后向长颈漏斗中加稀硫酸
(6)取反应后的红色固体于烧杯中,加入氨水并搅拌,观察到　　　　　,证明固体产物中有Cu2O。
答案与分层梯度式解析
第八章　化学与可持续发展
第一节　自然资源的开发利用
第1课时　金属矿物的开发利用
基础过关练
1.B　AlCl3熔融状态下不能导电,用电解熔融Al2O3来冶炼金属铝〗,A错误;可用CO在高温条件下还原铁矿石冶炼金属铁,B正确;湿法炼铜的原理为Fe+CuSO4 FeSO4+Cu,C错误;金属冶炼的实质是金属阳离子被还原为金属单质,D错误。
2.B　高温条件下,CuO被CO等还原性物质还原为Cu,该冶炼方法属于热还原法。
3.答案　(1)Fe2O3+2Al Al2O3+2Fe　(2)当露在外面的镁条燃烧完毕时,纸漏斗内的混合物立即剧烈燃烧,发出耀眼的光芒,产生大量的烟,纸漏斗被烧破,有红热的液珠落入蒸发皿内的细沙上,液珠冷却后变为黑色固体(答两点即可)　(3)B　(4)C
解析　(1)结合题图可知,铝粉和Fe2O3在高温条件下发生反应生成Fe和Al2O3,其化学方程式为Fe2O3+2Al Al2O3+2Fe。
(2)装置中镁条为引燃剂,氯酸钾是助燃剂,实验中可看到:露在外面的镁条燃烧完毕时,纸漏斗内的混合物立即剧烈燃烧,发出耀眼的光芒,产生大量的烟,纸漏斗被烧破,有红热的液珠落入蒸发皿内的细沙上,液珠冷却后变为黑色固体。
(3)铝与氧化铁的反应为放热反应,即反应物的总能量高于生成物的总能量,B正确。
(4)能用铝热反应冶炼锰、钒等金属,说明铝的还原性比锰、钒强,铝具有较强的还原性,A不符合题意;铝热反应放出大量的热,有利于使高熔点金属熔化并流出,得到较纯的产物,B、D不符合题意;铝能形成多种合金,和铝本身的性质有关,与用铝热反应冶炼金属无关,C符合题意。
4.C　由题文的内容可知,“石炭”是直接取于山中,没有经过化学加工,而焦炭是煤经过加工而成的,A项错误;“山铁”应为炼铁的铁矿石,而不是单质铁,B项错误;人们用“石炭”冶炼“山铁”,而“山铁”是铁矿石,所以“石炭”应有还原性,C项正确;由“夜则火光,昼则旦烟”可知,“石炭”燃烧时有烟生成,只是晚上不能看到烟而已,D项错误。
5.B　生铁的含碳量比钢高,质地比钢硬,A错误;“但取精铁,锻之百余火”能使精铁中的碳转化为碳的氧化物,从而降低碳的含量,B正确;炼钢的器具需保持干燥,否则会发生反应3Fe+4H2O(g) Fe3O4+4H2,C错误;精铁中的碳不可能完全转化为CO2,D错误。
能力提升练
1.B　黄铜矿冶炼铜有O2参与,该反应不属于分解反应,A错误;工业上常用CO在高温条件下还原铁矿石炼铁,即3CO+Fe2O3 2Fe+3CO2,B正确;工业制镁是电解熔融MgCl2,即MgCl2(熔融) Mg+Cl2↑,C错误;汞为不活泼金属,工业上用加热HgO的方法冶炼汞,D错误。
知识拓展　高炉炼铁的原料中,石灰石的主要作用是将矿石中的SiO2转化成炉渣,其化学方程式为CaCO3+SiO2 CaSiO3+CO2↑。
2.C　流程分析:铬铁矿粉加入碳酸钠灼烧,可生成Na2CrO4、Fe2O3、NaAlO2,加入水过滤分离出Fe2O3,滤液中加入适量稀硫酸,过滤得到氢氧化铝和Na2CrO4,Na2CrO4中加浓硫酸得到的溶液A电解得到Cr,Na2CrO4也能被S还原为Cr(OH)3,Cr(OH)3受热分解为Cr2O3,Cr2O3在高温下能和Al反应生成Cr。
选项分析:经过反应①,Fe元素化合价由+2价升高为+3价,Cr元素化合价由+3价升高为+6价,需要空气作氧化剂,A正确;①中Al2O3参与的反应为Al2O3+Na2CO3 2NaAlO2+CO2↑,B正确;若硫酸过量,Al(OH)3会溶解,不能加过量稀硫酸,C错误;④中Cr元素化合价由+3价降为0,每生成1 mol Cr,转移3 mol e-,D正确。
3.答案　(1)青铜　延展　(2)ABC　(3)4Al+3O2 2Al2O3　(4)Zn+H2SO4 ZnSO4+H2↑
(5)A　(6)溶液变蓝
解析　(1)根据题图可知,人类最早使用的合金是青铜;通过敲打可将金属材料延长或拓宽,从而打制成不同的形状,是利用了金属的延展性。
(2)通过去除水分,可制得胆矾,说明“苦泉”中有CuSO4,“挹其水熬之”为蒸发溶剂的过程,A、B正确;“熬胆矾铁釜,久之亦化为铜”是Fe与CuSO4发生置换反应,C正确。
(3)铝在空气中表面易被氧化为Al2O3,Al2O3可保护内部的铝不被氧化,有关化学方程式为4Al+3O2 2Al2O3。
(4)利用Zn与稀硫酸反应制H2,其化学方程式为Zn+H2SO4 ZnSO4+H2↑。
(5)为防止H2与空气混合加热发生爆炸,实验开始时,先向长颈漏斗中加稀硫酸后点燃酒精灯加热,A正确。
(6)根据“Cu2O为红色固体,在空气中溶于氨水得到蓝色溶液”,则取反应后的红色固体于烧杯中,加入氨水并搅拌,观察到溶液变蓝,可证明固体产物中有Cu2O。
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