专题9 第一单元 金属的冶炼方法 课时对点练（原卷版+解析版）2024-2025学年高一化学必修2（苏教版2019）
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| 名称 | 专题9 第一单元 金属的冶炼方法 课时对点练（原卷版+解析版）2024-2025学年高一化学必修2（苏教版2019） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 378.0KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 苏教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2025-01-05 00:51:14 | ||
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文档简介
第一单元 金属的冶炼方法
题组一 金属的冶炼
1．冶炼是一种提炼技术，是指用焙烧、熔炼、电解以及使用化学药剂等方法把矿石中的金属提取出来；减少金属中所含的杂质或增加金属中某种成分，炼成所需要的金属。下列说法正确的是( )
A．加热HgO制取Hg
B．电解熔融氯化铝制取铝
C．电解饱和食盐水来制取金属钠
D．能利用铝热反应制取镁
2．下列说法正确的是( )
A．金属的冶炼原理，就是利用氧化还原反应原理，在一定条件下将金属从其化合物中还原出来
B．冶炼金属时，必须加入一种物质作为还原剂
C．金属由化合态变为游离态，可能被还原，也可能被氧化
D．金属单质被发现和利用得越早，其在地壳中的含量越大
3．下表中金属冶炼的原理与方法错误的是( )
选项 冶炼原理 方法
A 2HgO2Hg＋O2↑ 热分解法
B 2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑ 电解法
C Cu2S＋O22Cu＋SO2 热分解法
D Fe2O3＋2Al2Fe＋Al2O3 高温还原法
4．冶炼金属一般有下列四种方法：①焦炭法；②水煤气法；③活泼金属置换法；④电解法。四种方法在工业上均有应用，古代有：(Ⅰ)火烧孔雀石炼铜；(Ⅱ)湿法炼铜。现代有：(Ⅲ)铝热法炼铬；(Ⅳ)从光卤石中炼镁。它们的冶炼方法对应不正确的是( )
A．(Ⅰ)—① B．(Ⅱ)—②
C．(Ⅲ)—③ D．(Ⅳ)—④
题组二 铝热反应
5．(2023·宁波高一期末)下列氧化物中不能与铝粉发生铝热反应的是( )
A．V2O5 B．Cr2O3
C．MnO2 D．Na2O
6．铝热反应(2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe)的实验装置如图所示，有关该反应的下列说法正确的是( )
A．a为镁条
B．b为氧化铁与铝粉的混合物
C．2 mol氧化剂参与反应转移电子的数目为6NA
D．还原剂与氧化产物的物质的量之比为1∶2
题组三 金属冶炼在新情境下的应用
7．生物炼铜是利用某些具有特殊本领的微生物帮助我们从矿石中提取铜，这些“吃岩石的细菌”能利用空气中的氧气将不溶性的CuS转化为可溶性的铜的化合物，这种可溶性的铜的化合物是( )
A．碳酸铜 B．硝酸铜
C．硫酸铜 D．氢氧化铜
8．钛是一种活泼金属，具有密度小、熔点高、可塑性强、机械强度高等性能。工业上常用硫酸分解铁钛矿石来制备二氧化钛，用来冶炼钛，主要有以下五个反应：
①FeTiO3＋2H2SO4===TiOSO4＋FeSO4＋2H2O
②TiOSO4＋2H2O===H2TiO3↓＋H2SO4
③H2TiO3TiO2＋H2O
④TiO2＋2C＋2Cl2TiCl4＋2CO
⑤TiCl4＋2Mg2MgCl2＋Ti
针对以上五个反应，下列叙述错误的是( )
A．反应①是非氧化还原反应
B．反应②生成了两种酸
C．反应④中的TiO2是氧化剂
D．反应⑤表现了金属镁比金属钛的还原性强
题组四 高炉炼铁及有关计算
9．不同的金属在冶炼方法上也有所不同，下列说法正确的是( )
A．钒、铬、锰、铁等难熔金属通常采用铝热法炼制
B．炼铁是采用氧化剂将铁从其化合物中氧化出来的方法
C．由于钠、镁、铝等金属化学性质太活泼，人们通常采用电解熔融状态下的氯化物的方式来获取其金属单质
D．炼铁时加入的焦炭除了提供热量外，还用来制造还原剂一氧化碳
10．在高温下用足量一氧化碳还原m g四氧化三铁得到n g铁。已知氧的相对原子质量为16，则铁的相对原子质量为( )
A. B. C. D.
11．(2023·青岛高一检测)下列元素在自然界中既有游离态又有化合态存在的是( )
①N ②O ③Fe ④C ⑤Na ⑥Ca
A．①②③④ B．①②④
C．①③④⑥ D．全部
12．用足量的CO还原32.0 g某种氧化物，将生成的气体通入足量澄清石灰水中，得到60 g沉淀，则该氧化物是( )
A．FeO B．Fe2O3
C．CuO D．Cu2O
13．火法炼铜首先要焙烧黄铜矿，其反应为2CuFeS2＋O2焙烧,Cu2S＋2FeS＋SO2，下列说法正确的是( )
A．SO2只是氧化产物
B．CuFeS2只是还原剂，硫元素被氧化
C．每生成1 mol Cu2S，有4 mol硫被氧化
D．每转移1.2 mol电子，有0.2 mol硫被氧化
14．铝是一种很重要的金属，可以发生一系列反应制备物质，如图所示：
下列说法错误的是( )
A．反应①又称铝热反应，可用于野外焊接铁轨
B．反应②、③都有氢气生成，产生等量的氢气时转移的电子数相等
C．常用反应⑥制备Al(OH)3，方法是向Al2(SO4)3溶液中滴加足量的NaOH溶液
D．工业上用反应⑦制备铝时，常加入冰晶石以降低氧化铝的熔融温度
15．钢铁工业对促进经济和社会的发展具有重要的意义，现代炼铁的主要方法是高炉炼铁。其设备如图所示。炼铁的炉料(铁矿石、焦炭、石灰石等)由高炉的顶部投入，原料在下降过程中与高炉气气流在炉身部分发生作用。请回答下列问题：
(1)焦炭在炼铁的过程中所起的作用是__________________________________________。
(2)采用炉料从上部加入，热空气从下部通入的工艺，其目的是__________________________。
(3)写出以赤铁矿为原料的炼铁高炉中发生的主要化学反应：___________________________。
(4)高炉气中含有的主要气态污染物是________，若直接排放将污染空气，因此应回收利用，请写出该污染物的一种用途：_______________________________________。
16．用教材中的实验装置进行铝热反应实验时，存在纸漏斗易燃烧、火星四射等问题，某校化学兴趣小组同学为了解决这些问题将实验装置做了如下改进(如图A所示)。取磁性氧化铁在图A装置中进行铝热反应，冷却后得到“铁块”混合物。
(1)实验中可以用蔗糖和浓硫酸代替镁条作引火剂，其原因是________________________。
(2)该铝热反应的化学方程式为__________________________________________________。
(3)取反应后的“铁块”研碎取样称量，放入如图B所示装置中，滴入足量NaOH溶液充分反应，测量生成气体的体积以求得样品中残留铝的质量分数。
试回答下列问题：
①量气管在读数时必须进行的操作是______________________________________________。
②取1 g样品进行上述实验，共收集到44.8 mL(标准状况下)气体，则“铁块”中铝的质量分数为________________________________________________________________________。
③图B装置中分液漏斗上端和试管用橡胶管连通，除了可以平衡压强让液体顺利滴入试管之外，还可以起到降低实验误差的作用。如果装置没有橡胶管，则测得的“铁块”中铝的质量分数将会________(填“偏大”或“偏小”)。
17．铝土矿(主要成分为Al2O3，还有少量杂质，杂质不溶于NaOH溶液)是提取氧化铝的原料。提取氧化铝的工艺流程如下：
(1)请用离子方程式表示以上工艺流程中第①步反应：_________________________________。
(2)写出以上工艺流程中第③步反应的化学方程式：__________________________________。
(3)步骤④所需进行的实验操作是__________________________________________________。
(4)金属铝与氧化铁混合在高温下会发生剧烈的反应。该反应的化学方程式为______________
_______________________________________________________________________________。请举一例该反应的用途：__________________。
电解熔融氧化铝制取金属铝，若有0.6 mol电子发生转移。理论上能得到金属铝的质量是____________。
题组一 金属的冶炼
1．冶炼是一种提炼技术，是指用焙烧、熔炼、电解以及使用化学药剂等方法把矿石中的金属提取出来；减少金属中所含的杂质或增加金属中某种成分，炼成所需要的金属。下列说法正确的是( )
A．加热HgO制取Hg
B．电解熔融氯化铝制取铝
C．电解饱和食盐水来制取金属钠
D．能利用铝热反应制取镁
答案 A
解析 工业上常用电解熔融的Al2O3、NaCl分别制取铝、钠，Mg活动性比Al强，不能利用铝热反应制取镁，故B、C、D错误。
2．下列说法正确的是( )
A．金属的冶炼原理，就是利用氧化还原反应原理，在一定条件下将金属从其化合物中还原出来
B．冶炼金属时，必须加入一种物质作为还原剂
C．金属由化合态变为游离态，可能被还原，也可能被氧化
D．金属单质被发现和利用得越早，其在地壳中的含量越大
答案 A
解析 A项，金属冶炼是将金属化合物转化为金属单质的过程，正确；B项，冶炼金属并不一定要加入还原剂，如电解法制取钠和镁，错误；C项，金属由化合态变为游离态，都是由高价态降低到0价，故一定被还原，错误；D项，金属被发现的早晚与其在地壳中的含量无关，如在地壳的金属元素中铝的含量虽然最大，但被发现的时间却比铁、铜晚得多，错误。
3．下表中金属冶炼的原理与方法错误的是( )
选项 冶炼原理 方法
A 2HgO2Hg＋O2↑ 热分解法
B 2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑ 电解法
C Cu2S＋O22Cu＋SO2 热分解法
D Fe2O3＋2Al2Fe＋Al2O3 高温还原法
答案 C
解析 活泼金属K、Ca、Na、Mg、Al等用电解法冶炼，中等活泼金属Zn、Fe、Sn、Pb、Cu等用高温还原法冶炼，不活泼金属Hg、Ag等用热分解法冶炼，故A、B、D三项正确，C项错误。
4．冶炼金属一般有下列四种方法：①焦炭法；②水煤气法；③活泼金属置换法；④电解法。四种方法在工业上均有应用，古代有：(Ⅰ)火烧孔雀石炼铜；(Ⅱ)湿法炼铜。现代有：(Ⅲ)铝热法炼铬；(Ⅳ)从光卤石中炼镁。它们的冶炼方法对应不正确的是( )
A．(Ⅰ)—① B．(Ⅱ)—②
C．(Ⅲ)—③ D．(Ⅳ)—④
答案 B
解析 (Ⅰ)火烧孔雀石是采用焦炭法冶炼金属铜，对应方法①，A正确；(Ⅱ)湿法炼铜是采用金属置换法冶炼金属铜，对应方法③，B错误；(Ⅲ)铝热反应是采用金属置换法冶炼金属，对应方法③，C正确；(Ⅳ)从光卤石中冶炼金属镁是采用电解熔融氯化镁的方法，对应方法④，D正确。
题组二 铝热反应
5．(2023·宁波高一期末)下列氧化物中不能与铝粉发生铝热反应的是( )
A．V2O5 B．Cr2O3
C．MnO2 D．Na2O
答案 D
解析 铝热反应的实质为金属单质之间的置换反应，能跟铝粉组成铝热剂的金属氧化物对应的金属活动性应比铝弱。V、Cr、Mn的活动性均弱于Al，V2O5、Cr2O3、MnO2均可与Al发生铝热反应，故A、B、C不选；Na的活动性强于Al，Na2O不能与Al发生铝热反应，故D选。
6．铝热反应(2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe)的实验装置如图所示，有关该反应的下列说法正确的是( )
A．a为镁条
B．b为氧化铁与铝粉的混合物
C．2 mol氧化剂参与反应转移电子的数目为6NA
D．还原剂与氧化产物的物质的量之比为1∶2
答案 A
解析 a为镁条，起引燃作用，A项正确；b为氯酸钾，B项错误；该反应中的氧化剂是氧化铁，2 mol氧化铁参与反应转移电子的数目为12NA，C项错误；该反应中还原剂是铝，氧化产物是氧化铝，还原剂和氧化产物的物质的量之比为2∶1，D项错误。
题组三 金属冶炼在新情境下的应用
7．生物炼铜是利用某些具有特殊本领的微生物帮助我们从矿石中提取铜，这些“吃岩石的细菌”能利用空气中的氧气将不溶性的CuS转化为可溶性的铜的化合物，这种可溶性的铜的化合物是( )
A．碳酸铜 B．硝酸铜
C．硫酸铜 D．氢氧化铜
答案 C
解析 生物炼铜是一项成本低、污染小、反应简单、前景广阔的新兴炼铜技术，其利用“吃岩石的细菌”将不溶性的硫化铜转化为可溶性的硫酸铜，而使铜的冶炼变得简单。
8．钛是一种活泼金属，具有密度小、熔点高、可塑性强、机械强度高等性能。工业上常用硫酸分解铁钛矿石来制备二氧化钛，用来冶炼钛，主要有以下五个反应：
①FeTiO3＋2H2SO4===TiOSO4＋FeSO4＋2H2O
②TiOSO4＋2H2O===H2TiO3↓＋H2SO4
③H2TiO3TiO2＋H2O
④TiO2＋2C＋2Cl2TiCl4＋2CO
⑤TiCl4＋2Mg2MgCl2＋Ti
针对以上五个反应，下列叙述错误的是( )
A．反应①是非氧化还原反应
B．反应②生成了两种酸
C．反应④中的TiO2是氧化剂
D．反应⑤表现了金属镁比金属钛的还原性强
答案 C
解析 在反应①中没有元素化合价的变化；反应④中钛元素和氧元素的化合价不变，Cl2是氧化剂；反应⑤中，镁是还原剂，钛是还原产物，所以镁的还原性强于钛。
题组四 高炉炼铁及有关计算
9．不同的金属在冶炼方法上也有所不同，下列说法正确的是( )
A．钒、铬、锰、铁等难熔金属通常采用铝热法炼制
B．炼铁是采用氧化剂将铁从其化合物中氧化出来的方法
C．由于钠、镁、铝等金属化学性质太活泼，人们通常采用电解熔融状态下的氯化物的方式来获取其金属单质
D．炼铁时加入的焦炭除了提供热量外，还用来制造还原剂一氧化碳
答案 D
解析 铁用CO还原法炼制，用铝热法炼制成本太高，A错误；炼铁是采用还原剂将铁从其化合物中还原出来的方法，B错误；AlCl3是共价化合物，其熔融态不导电，工业上用电解熔融Al2O3的方法制取铝，C错误；高炉炼铁中焦炭的作用为与氧气反应产生热量和制造还原剂一氧化碳，D正确。
10．在高温下用足量一氧化碳还原m g四氧化三铁得到n g铁。已知氧的相对原子质量为16，则铁的相对原子质量为( )
A. B. C. D.
答案 B
解析 设铁的相对原子质量为x，则
Fe3O4＋4CO3Fe＋4CO2
3x＋64 3x
m n
＝，x＝。
11．(2023·青岛高一检测)下列元素在自然界中既有游离态又有化合态存在的是( )
①N ②O ③Fe ④C ⑤Na ⑥Ca
A．①②③④ B．①②④
C．①③④⑥ D．全部
答案 A
解析 ①N在自然界中既有游离态又有化合态存在，如N2、硝酸盐，符合题意；②O在自然界中既有游离态又有化合态存在，如O2、氧化物，符合题意；③Fe在自然界中既有游离态又有化合态存在，如陨铁、铁的氧化物，符合题意；④C在自然界中既有游离态又有化合态存在，如金刚石、CO2，符合题意；⑤Na、⑥Ca非常活泼，在自然界中都以化合态存在，无游离态的Na、Ca，不符合题意。
12．用足量的CO还原32.0 g某种氧化物，将生成的气体通入足量澄清石灰水中，得到60 g沉淀，则该氧化物是( )
A．FeO B．Fe2O3
C．CuO D．Cu2O
答案 B
解析 n(CaCO3)＝＝0.6 mol，由于1 mol CO与氧化物反应后变成1 mol CO2，夺取了氧化物中的1 mol O，故可知32.0 g氧化物中含氧原子0.6 mol，氧元素的质量为9.6 g，则氧化物中金属元素的质量为22.4 g，若金属元素为Fe，则两元素的物质的量之比为＝，若金属元素为Cu，则两元素的物质的量之比为＝，故B正确。
13．火法炼铜首先要焙烧黄铜矿，其反应为2CuFeS2＋O2焙烧,Cu2S＋2FeS＋SO2，下列说法正确的是( )
A．SO2只是氧化产物
B．CuFeS2只是还原剂，硫元素被氧化
C．每生成1 mol Cu2S，有4 mol硫被氧化
D．每转移1.2 mol电子，有0.2 mol硫被氧化
答案 D
解析 由反应的化学方程式知，CuFeS2中Cu化合价降低被还原为Cu2S，CuFeS2中的S化合价升高，被氧化为SO2；O2中的O化合价降低，被还原为SO2，因此可知SO2既是氧化产物又是还原产物，A项错误；CuFeS2既是氧化剂又是还原剂，B项错误；每生成1 mol Cu2S，有1 mol硫被氧化，C项错误；利用反应知每转移6 mol e－，有1 mol硫被氧化，D项正确。
14．铝是一种很重要的金属，可以发生一系列反应制备物质，如图所示：
下列说法错误的是( )
A．反应①又称铝热反应，可用于野外焊接铁轨
B．反应②、③都有氢气生成，产生等量的氢气时转移的电子数相等
C．常用反应⑥制备Al(OH)3，方法是向Al2(SO4)3溶液中滴加足量的NaOH溶液
D．工业上用反应⑦制备铝时，常加入冰晶石以降低氧化铝的熔融温度
答案 C
解析 反应①为铝热反应，因反应剧烈放热，生成熔融的铁水，可用于野外焊接铁轨，A正确；Al既能与酸反应放出氢气又能与碱反应放出氢气，根据化合价的变化，产生等量的氢气时转移的电子数相等，B正确；Al(OH)3具有两性，因此制备时不使用强酸、强碱，用Al2(SO4)3溶液制备Al(OH)3沉淀应选用氨水，C错误；Al2O3熔点高，电解时要耗费更多的能源，加入冰晶石与氧化铝形成共熔物，可降低氧化铝的熔融温度，D正确。
15．钢铁工业对促进经济和社会的发展具有重要的意义，现代炼铁的主要方法是高炉炼铁。其设备如图所示。炼铁的炉料(铁矿石、焦炭、石灰石等)由高炉的顶部投入，原料在下降过程中与高炉气气流在炉身部分发生作用。请回答下列问题：
(1)焦炭在炼铁的过程中所起的作用是__________________________________________。
(2)采用炉料从上部加入，热空气从下部通入的工艺，其目的是__________________________。
(3)写出以赤铁矿为原料的炼铁高炉中发生的主要化学反应：___________________________。
(4)高炉气中含有的主要气态污染物是________，若直接排放将污染空气，因此应回收利用，请写出该污染物的一种用途：_______________________________________。
答案 (1)既提供热量，又产生还原剂CO
(2)采用逆流接触操作，使矿石与还原性气体充分接触、反应
(3)C＋O2CO2，CO2＋C2CO，Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2
(4)CO 用作燃料(或还原剂)
解析 (1)焦炭在炼铁的过程中既作为能源提供反应所需要的能量，同时生成CO作为还原剂，还原出铁矿石中的Fe。(2)采用炉料从上部加入，热空气从下部通入的工艺，主要是采用逆流操作，不仅利于矿石与还原性气体充分接触，还增加了接触时间，利于反应。(3)炼铁高炉中发生的主要反应就是还原剂的生成及生成铁的反应。(4)高炉气的主要成分有CO、CO2等，其主要气态污染物是有毒的CO；回收利用CO，可用作燃料或还原剂等。
16．用教材中的实验装置进行铝热反应实验时，存在纸漏斗易燃烧、火星四射等问题，某校化学兴趣小组同学为了解决这些问题将实验装置做了如下改进(如图A所示)。取磁性氧化铁在图A装置中进行铝热反应，冷却后得到“铁块”混合物。
(1)实验中可以用蔗糖和浓硫酸代替镁条作引火剂，其原因是________________________。
(2)该铝热反应的化学方程式为__________________________________________________。
(3)取反应后的“铁块”研碎取样称量，放入如图B所示装置中，滴入足量NaOH溶液充分反应，测量生成气体的体积以求得样品中残留铝的质量分数。
试回答下列问题：
①量气管在读数时必须进行的操作是______________________________________________。
②取1 g样品进行上述实验，共收集到44.8 mL(标准状况下)气体，则“铁块”中铝的质量分数为________________________________________________________________________。
③图B装置中分液漏斗上端和试管用橡胶管连通，除了可以平衡压强让液体顺利滴入试管之外，还可以起到降低实验误差的作用。如果装置没有橡胶管，则测得的“铁块”中铝的质量分数将会________(填“偏大”或“偏小”)。
答案 (1)蔗糖在浓硫酸中脱水并放出大量的热
(2)8Al＋3Fe3O44Al2O3＋9Fe
(3)①冷却至常温并调节量气管使左右液面相平
②3.6% ③偏大
解析 (1)浓硫酸能使蔗糖脱水并放出大量的热，可作引火剂。(2)Al还原Fe3O4生成Fe和Al2O3，化学方程式为8Al＋3Fe3O44Al2O3＋9Fe。(3)①因为气体的体积受温度和压强影响，所以量气管在读数时必须进行的操作是冷却至常温并调节量气管使左右液面相平。②根据Al与NaOH溶液反应的化学方程式2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑可知，m(Al)＝n(Al)×27 g·mol－1＝n(H2)×27 g·mol－1＝××27 g·mol－1＝0.036 g，则“铁块”中铝的质量分数为×100%＝3.6%。③如果装置没有橡胶管，随着长颈漏斗中液体流下，试管中压强增大，会导致排入量气管中的液体增多，造成气体读数偏大，即测得的“铁块”中铝的质量分数偏大。
17．铝土矿(主要成分为Al2O3，还有少量杂质，杂质不溶于NaOH溶液)是提取氧化铝的原料。提取氧化铝的工艺流程如下：
(1)请用离子方程式表示以上工艺流程中第①步反应：_________________________________。
(2)写出以上工艺流程中第③步反应的化学方程式：__________________________________。
(3)步骤④所需进行的实验操作是__________________________________________________。
(4)金属铝与氧化铁混合在高温下会发生剧烈的反应。该反应的化学方程式为______________
_______________________________________________________________________________。请举一例该反应的用途：__________________。
(5)电解熔融氧化铝制取金属铝，若有0.6 mol电子发生转移。理论上能得到金属铝的质量是____________。
答案 (1)Al2O3＋2OH－===2AlO＋H2O
(2)NaAlO2＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋NaHCO3 (3)过滤 (4)2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3 焊接钢轨 (5)5.4 g
解析 (1)Al2O3和氢氧化钠反应生成偏铝酸钠和水，反应的实质是Al2O3＋2OH－===2AlO＋H2O。(2)向偏铝酸钠中通入过量的二氧化碳可以生成氢氧化铝沉淀和碳酸氢钠，发生的反应为NaAlO2＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋NaHCO3。(3)由上述分析可知步骤④是过滤得到氢氧化铝沉淀的操作。(4)金属铝在高温下可以和氧化铁发生铝热反应，反应的化学方程式为2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3，获得金属铁，铁以铁水的形式生成，这样可以用来焊接钢轨。(5)电解熔融氧化铝制取金属铝：2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑，2 mol Al2O3反应转移12 mol电子，若有0.6 mol电子发生转移，则能得到金属铝的质量是 mol×27 g·mol－1＝5.4 g。
题组一 金属的冶炼
1．冶炼是一种提炼技术，是指用焙烧、熔炼、电解以及使用化学药剂等方法把矿石中的金属提取出来；减少金属中所含的杂质或增加金属中某种成分，炼成所需要的金属。下列说法正确的是( )
A．加热HgO制取Hg
B．电解熔融氯化铝制取铝
C．电解饱和食盐水来制取金属钠
D．能利用铝热反应制取镁
2．下列说法正确的是( )
A．金属的冶炼原理，就是利用氧化还原反应原理，在一定条件下将金属从其化合物中还原出来
B．冶炼金属时，必须加入一种物质作为还原剂
C．金属由化合态变为游离态，可能被还原，也可能被氧化
D．金属单质被发现和利用得越早，其在地壳中的含量越大
3．下表中金属冶炼的原理与方法错误的是( )
选项 冶炼原理 方法
A 2HgO2Hg＋O2↑ 热分解法
B 2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑ 电解法
C Cu2S＋O22Cu＋SO2 热分解法
D Fe2O3＋2Al2Fe＋Al2O3 高温还原法
4．冶炼金属一般有下列四种方法：①焦炭法；②水煤气法；③活泼金属置换法；④电解法。四种方法在工业上均有应用，古代有：(Ⅰ)火烧孔雀石炼铜；(Ⅱ)湿法炼铜。现代有：(Ⅲ)铝热法炼铬；(Ⅳ)从光卤石中炼镁。它们的冶炼方法对应不正确的是( )
A．(Ⅰ)—① B．(Ⅱ)—②
C．(Ⅲ)—③ D．(Ⅳ)—④
题组二 铝热反应
5．(2023·宁波高一期末)下列氧化物中不能与铝粉发生铝热反应的是( )
A．V2O5 B．Cr2O3
C．MnO2 D．Na2O
6．铝热反应(2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe)的实验装置如图所示，有关该反应的下列说法正确的是( )
A．a为镁条
B．b为氧化铁与铝粉的混合物
C．2 mol氧化剂参与反应转移电子的数目为6NA
D．还原剂与氧化产物的物质的量之比为1∶2
题组三 金属冶炼在新情境下的应用
7．生物炼铜是利用某些具有特殊本领的微生物帮助我们从矿石中提取铜，这些“吃岩石的细菌”能利用空气中的氧气将不溶性的CuS转化为可溶性的铜的化合物，这种可溶性的铜的化合物是( )
A．碳酸铜 B．硝酸铜
C．硫酸铜 D．氢氧化铜
8．钛是一种活泼金属，具有密度小、熔点高、可塑性强、机械强度高等性能。工业上常用硫酸分解铁钛矿石来制备二氧化钛，用来冶炼钛，主要有以下五个反应：
①FeTiO3＋2H2SO4===TiOSO4＋FeSO4＋2H2O
②TiOSO4＋2H2O===H2TiO3↓＋H2SO4
③H2TiO3TiO2＋H2O
④TiO2＋2C＋2Cl2TiCl4＋2CO
⑤TiCl4＋2Mg2MgCl2＋Ti
针对以上五个反应，下列叙述错误的是( )
A．反应①是非氧化还原反应
B．反应②生成了两种酸
C．反应④中的TiO2是氧化剂
D．反应⑤表现了金属镁比金属钛的还原性强
题组四 高炉炼铁及有关计算
9．不同的金属在冶炼方法上也有所不同，下列说法正确的是( )
A．钒、铬、锰、铁等难熔金属通常采用铝热法炼制
B．炼铁是采用氧化剂将铁从其化合物中氧化出来的方法
C．由于钠、镁、铝等金属化学性质太活泼，人们通常采用电解熔融状态下的氯化物的方式来获取其金属单质
D．炼铁时加入的焦炭除了提供热量外，还用来制造还原剂一氧化碳
10．在高温下用足量一氧化碳还原m g四氧化三铁得到n g铁。已知氧的相对原子质量为16，则铁的相对原子质量为( )
A. B. C. D.
11．(2023·青岛高一检测)下列元素在自然界中既有游离态又有化合态存在的是( )
①N ②O ③Fe ④C ⑤Na ⑥Ca
A．①②③④ B．①②④
C．①③④⑥ D．全部
12．用足量的CO还原32.0 g某种氧化物，将生成的气体通入足量澄清石灰水中，得到60 g沉淀，则该氧化物是( )
A．FeO B．Fe2O3
C．CuO D．Cu2O
13．火法炼铜首先要焙烧黄铜矿，其反应为2CuFeS2＋O2焙烧,Cu2S＋2FeS＋SO2，下列说法正确的是( )
A．SO2只是氧化产物
B．CuFeS2只是还原剂，硫元素被氧化
C．每生成1 mol Cu2S，有4 mol硫被氧化
D．每转移1.2 mol电子，有0.2 mol硫被氧化
14．铝是一种很重要的金属，可以发生一系列反应制备物质，如图所示：
下列说法错误的是( )
A．反应①又称铝热反应，可用于野外焊接铁轨
B．反应②、③都有氢气生成，产生等量的氢气时转移的电子数相等
C．常用反应⑥制备Al(OH)3，方法是向Al2(SO4)3溶液中滴加足量的NaOH溶液
D．工业上用反应⑦制备铝时，常加入冰晶石以降低氧化铝的熔融温度
15．钢铁工业对促进经济和社会的发展具有重要的意义，现代炼铁的主要方法是高炉炼铁。其设备如图所示。炼铁的炉料(铁矿石、焦炭、石灰石等)由高炉的顶部投入，原料在下降过程中与高炉气气流在炉身部分发生作用。请回答下列问题：
(1)焦炭在炼铁的过程中所起的作用是__________________________________________。
(2)采用炉料从上部加入，热空气从下部通入的工艺，其目的是__________________________。
(3)写出以赤铁矿为原料的炼铁高炉中发生的主要化学反应：___________________________。
(4)高炉气中含有的主要气态污染物是________，若直接排放将污染空气，因此应回收利用，请写出该污染物的一种用途：_______________________________________。
16．用教材中的实验装置进行铝热反应实验时，存在纸漏斗易燃烧、火星四射等问题，某校化学兴趣小组同学为了解决这些问题将实验装置做了如下改进(如图A所示)。取磁性氧化铁在图A装置中进行铝热反应，冷却后得到“铁块”混合物。
(1)实验中可以用蔗糖和浓硫酸代替镁条作引火剂，其原因是________________________。
(2)该铝热反应的化学方程式为__________________________________________________。
(3)取反应后的“铁块”研碎取样称量，放入如图B所示装置中，滴入足量NaOH溶液充分反应，测量生成气体的体积以求得样品中残留铝的质量分数。
试回答下列问题：
①量气管在读数时必须进行的操作是______________________________________________。
②取1 g样品进行上述实验，共收集到44.8 mL(标准状况下)气体，则“铁块”中铝的质量分数为________________________________________________________________________。
③图B装置中分液漏斗上端和试管用橡胶管连通，除了可以平衡压强让液体顺利滴入试管之外，还可以起到降低实验误差的作用。如果装置没有橡胶管，则测得的“铁块”中铝的质量分数将会________(填“偏大”或“偏小”)。
17．铝土矿(主要成分为Al2O3，还有少量杂质，杂质不溶于NaOH溶液)是提取氧化铝的原料。提取氧化铝的工艺流程如下：
(1)请用离子方程式表示以上工艺流程中第①步反应：_________________________________。
(2)写出以上工艺流程中第③步反应的化学方程式：__________________________________。
(3)步骤④所需进行的实验操作是__________________________________________________。
(4)金属铝与氧化铁混合在高温下会发生剧烈的反应。该反应的化学方程式为______________
_______________________________________________________________________________。请举一例该反应的用途：__________________。
电解熔融氧化铝制取金属铝，若有0.6 mol电子发生转移。理论上能得到金属铝的质量是____________。
题组一 金属的冶炼
1．冶炼是一种提炼技术，是指用焙烧、熔炼、电解以及使用化学药剂等方法把矿石中的金属提取出来；减少金属中所含的杂质或增加金属中某种成分，炼成所需要的金属。下列说法正确的是( )
A．加热HgO制取Hg
B．电解熔融氯化铝制取铝
C．电解饱和食盐水来制取金属钠
D．能利用铝热反应制取镁
答案 A
解析 工业上常用电解熔融的Al2O3、NaCl分别制取铝、钠，Mg活动性比Al强，不能利用铝热反应制取镁，故B、C、D错误。
2．下列说法正确的是( )
A．金属的冶炼原理，就是利用氧化还原反应原理，在一定条件下将金属从其化合物中还原出来
B．冶炼金属时，必须加入一种物质作为还原剂
C．金属由化合态变为游离态，可能被还原，也可能被氧化
D．金属单质被发现和利用得越早，其在地壳中的含量越大
答案 A
解析 A项，金属冶炼是将金属化合物转化为金属单质的过程，正确；B项，冶炼金属并不一定要加入还原剂，如电解法制取钠和镁，错误；C项，金属由化合态变为游离态，都是由高价态降低到0价，故一定被还原，错误；D项，金属被发现的早晚与其在地壳中的含量无关，如在地壳的金属元素中铝的含量虽然最大，但被发现的时间却比铁、铜晚得多，错误。
3．下表中金属冶炼的原理与方法错误的是( )
选项 冶炼原理 方法
A 2HgO2Hg＋O2↑ 热分解法
B 2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑ 电解法
C Cu2S＋O22Cu＋SO2 热分解法
D Fe2O3＋2Al2Fe＋Al2O3 高温还原法
答案 C
解析 活泼金属K、Ca、Na、Mg、Al等用电解法冶炼，中等活泼金属Zn、Fe、Sn、Pb、Cu等用高温还原法冶炼，不活泼金属Hg、Ag等用热分解法冶炼，故A、B、D三项正确，C项错误。
4．冶炼金属一般有下列四种方法：①焦炭法；②水煤气法；③活泼金属置换法；④电解法。四种方法在工业上均有应用，古代有：(Ⅰ)火烧孔雀石炼铜；(Ⅱ)湿法炼铜。现代有：(Ⅲ)铝热法炼铬；(Ⅳ)从光卤石中炼镁。它们的冶炼方法对应不正确的是( )
A．(Ⅰ)—① B．(Ⅱ)—②
C．(Ⅲ)—③ D．(Ⅳ)—④
答案 B
解析 (Ⅰ)火烧孔雀石是采用焦炭法冶炼金属铜，对应方法①，A正确；(Ⅱ)湿法炼铜是采用金属置换法冶炼金属铜，对应方法③，B错误；(Ⅲ)铝热反应是采用金属置换法冶炼金属，对应方法③，C正确；(Ⅳ)从光卤石中冶炼金属镁是采用电解熔融氯化镁的方法，对应方法④，D正确。
题组二 铝热反应
5．(2023·宁波高一期末)下列氧化物中不能与铝粉发生铝热反应的是( )
A．V2O5 B．Cr2O3
C．MnO2 D．Na2O
答案 D
解析 铝热反应的实质为金属单质之间的置换反应，能跟铝粉组成铝热剂的金属氧化物对应的金属活动性应比铝弱。V、Cr、Mn的活动性均弱于Al，V2O5、Cr2O3、MnO2均可与Al发生铝热反应，故A、B、C不选；Na的活动性强于Al，Na2O不能与Al发生铝热反应，故D选。
6．铝热反应(2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe)的实验装置如图所示，有关该反应的下列说法正确的是( )
A．a为镁条
B．b为氧化铁与铝粉的混合物
C．2 mol氧化剂参与反应转移电子的数目为6NA
D．还原剂与氧化产物的物质的量之比为1∶2
答案 A
解析 a为镁条，起引燃作用，A项正确；b为氯酸钾，B项错误；该反应中的氧化剂是氧化铁，2 mol氧化铁参与反应转移电子的数目为12NA，C项错误；该反应中还原剂是铝，氧化产物是氧化铝，还原剂和氧化产物的物质的量之比为2∶1，D项错误。
题组三 金属冶炼在新情境下的应用
7．生物炼铜是利用某些具有特殊本领的微生物帮助我们从矿石中提取铜，这些“吃岩石的细菌”能利用空气中的氧气将不溶性的CuS转化为可溶性的铜的化合物，这种可溶性的铜的化合物是( )
A．碳酸铜 B．硝酸铜
C．硫酸铜 D．氢氧化铜
答案 C
解析 生物炼铜是一项成本低、污染小、反应简单、前景广阔的新兴炼铜技术，其利用“吃岩石的细菌”将不溶性的硫化铜转化为可溶性的硫酸铜，而使铜的冶炼变得简单。
8．钛是一种活泼金属，具有密度小、熔点高、可塑性强、机械强度高等性能。工业上常用硫酸分解铁钛矿石来制备二氧化钛，用来冶炼钛，主要有以下五个反应：
①FeTiO3＋2H2SO4===TiOSO4＋FeSO4＋2H2O
②TiOSO4＋2H2O===H2TiO3↓＋H2SO4
③H2TiO3TiO2＋H2O
④TiO2＋2C＋2Cl2TiCl4＋2CO
⑤TiCl4＋2Mg2MgCl2＋Ti
针对以上五个反应，下列叙述错误的是( )
A．反应①是非氧化还原反应
B．反应②生成了两种酸
C．反应④中的TiO2是氧化剂
D．反应⑤表现了金属镁比金属钛的还原性强
答案 C
解析 在反应①中没有元素化合价的变化；反应④中钛元素和氧元素的化合价不变，Cl2是氧化剂；反应⑤中，镁是还原剂，钛是还原产物，所以镁的还原性强于钛。
题组四 高炉炼铁及有关计算
9．不同的金属在冶炼方法上也有所不同，下列说法正确的是( )
A．钒、铬、锰、铁等难熔金属通常采用铝热法炼制
B．炼铁是采用氧化剂将铁从其化合物中氧化出来的方法
C．由于钠、镁、铝等金属化学性质太活泼，人们通常采用电解熔融状态下的氯化物的方式来获取其金属单质
D．炼铁时加入的焦炭除了提供热量外，还用来制造还原剂一氧化碳
答案 D
解析 铁用CO还原法炼制，用铝热法炼制成本太高，A错误；炼铁是采用还原剂将铁从其化合物中还原出来的方法，B错误；AlCl3是共价化合物，其熔融态不导电，工业上用电解熔融Al2O3的方法制取铝，C错误；高炉炼铁中焦炭的作用为与氧气反应产生热量和制造还原剂一氧化碳，D正确。
10．在高温下用足量一氧化碳还原m g四氧化三铁得到n g铁。已知氧的相对原子质量为16，则铁的相对原子质量为( )
A. B. C. D.
答案 B
解析 设铁的相对原子质量为x，则
Fe3O4＋4CO3Fe＋4CO2
3x＋64 3x
m n
＝，x＝。
11．(2023·青岛高一检测)下列元素在自然界中既有游离态又有化合态存在的是( )
①N ②O ③Fe ④C ⑤Na ⑥Ca
A．①②③④ B．①②④
C．①③④⑥ D．全部
答案 A
解析 ①N在自然界中既有游离态又有化合态存在，如N2、硝酸盐，符合题意；②O在自然界中既有游离态又有化合态存在，如O2、氧化物，符合题意；③Fe在自然界中既有游离态又有化合态存在，如陨铁、铁的氧化物，符合题意；④C在自然界中既有游离态又有化合态存在，如金刚石、CO2，符合题意；⑤Na、⑥Ca非常活泼，在自然界中都以化合态存在，无游离态的Na、Ca，不符合题意。
12．用足量的CO还原32.0 g某种氧化物，将生成的气体通入足量澄清石灰水中，得到60 g沉淀，则该氧化物是( )
A．FeO B．Fe2O3
C．CuO D．Cu2O
答案 B
解析 n(CaCO3)＝＝0.6 mol，由于1 mol CO与氧化物反应后变成1 mol CO2，夺取了氧化物中的1 mol O，故可知32.0 g氧化物中含氧原子0.6 mol，氧元素的质量为9.6 g，则氧化物中金属元素的质量为22.4 g，若金属元素为Fe，则两元素的物质的量之比为＝，若金属元素为Cu，则两元素的物质的量之比为＝，故B正确。
13．火法炼铜首先要焙烧黄铜矿，其反应为2CuFeS2＋O2焙烧,Cu2S＋2FeS＋SO2，下列说法正确的是( )
A．SO2只是氧化产物
B．CuFeS2只是还原剂，硫元素被氧化
C．每生成1 mol Cu2S，有4 mol硫被氧化
D．每转移1.2 mol电子，有0.2 mol硫被氧化
答案 D
解析 由反应的化学方程式知，CuFeS2中Cu化合价降低被还原为Cu2S，CuFeS2中的S化合价升高，被氧化为SO2；O2中的O化合价降低，被还原为SO2，因此可知SO2既是氧化产物又是还原产物，A项错误；CuFeS2既是氧化剂又是还原剂，B项错误；每生成1 mol Cu2S，有1 mol硫被氧化，C项错误；利用反应知每转移6 mol e－，有1 mol硫被氧化，D项正确。
14．铝是一种很重要的金属，可以发生一系列反应制备物质，如图所示：
下列说法错误的是( )
A．反应①又称铝热反应，可用于野外焊接铁轨
B．反应②、③都有氢气生成，产生等量的氢气时转移的电子数相等
C．常用反应⑥制备Al(OH)3，方法是向Al2(SO4)3溶液中滴加足量的NaOH溶液
D．工业上用反应⑦制备铝时，常加入冰晶石以降低氧化铝的熔融温度
答案 C
解析 反应①为铝热反应，因反应剧烈放热，生成熔融的铁水，可用于野外焊接铁轨，A正确；Al既能与酸反应放出氢气又能与碱反应放出氢气，根据化合价的变化，产生等量的氢气时转移的电子数相等，B正确；Al(OH)3具有两性，因此制备时不使用强酸、强碱，用Al2(SO4)3溶液制备Al(OH)3沉淀应选用氨水，C错误；Al2O3熔点高，电解时要耗费更多的能源，加入冰晶石与氧化铝形成共熔物，可降低氧化铝的熔融温度，D正确。
15．钢铁工业对促进经济和社会的发展具有重要的意义，现代炼铁的主要方法是高炉炼铁。其设备如图所示。炼铁的炉料(铁矿石、焦炭、石灰石等)由高炉的顶部投入，原料在下降过程中与高炉气气流在炉身部分发生作用。请回答下列问题：
(1)焦炭在炼铁的过程中所起的作用是__________________________________________。
(2)采用炉料从上部加入，热空气从下部通入的工艺，其目的是__________________________。
(3)写出以赤铁矿为原料的炼铁高炉中发生的主要化学反应：___________________________。
(4)高炉气中含有的主要气态污染物是________，若直接排放将污染空气，因此应回收利用，请写出该污染物的一种用途：_______________________________________。
答案 (1)既提供热量，又产生还原剂CO
(2)采用逆流接触操作，使矿石与还原性气体充分接触、反应
(3)C＋O2CO2，CO2＋C2CO，Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2
(4)CO 用作燃料(或还原剂)
解析 (1)焦炭在炼铁的过程中既作为能源提供反应所需要的能量，同时生成CO作为还原剂，还原出铁矿石中的Fe。(2)采用炉料从上部加入，热空气从下部通入的工艺，主要是采用逆流操作，不仅利于矿石与还原性气体充分接触，还增加了接触时间，利于反应。(3)炼铁高炉中发生的主要反应就是还原剂的生成及生成铁的反应。(4)高炉气的主要成分有CO、CO2等，其主要气态污染物是有毒的CO；回收利用CO，可用作燃料或还原剂等。
16．用教材中的实验装置进行铝热反应实验时，存在纸漏斗易燃烧、火星四射等问题，某校化学兴趣小组同学为了解决这些问题将实验装置做了如下改进(如图A所示)。取磁性氧化铁在图A装置中进行铝热反应，冷却后得到“铁块”混合物。
(1)实验中可以用蔗糖和浓硫酸代替镁条作引火剂，其原因是________________________。
(2)该铝热反应的化学方程式为__________________________________________________。
(3)取反应后的“铁块”研碎取样称量，放入如图B所示装置中，滴入足量NaOH溶液充分反应，测量生成气体的体积以求得样品中残留铝的质量分数。
试回答下列问题：
①量气管在读数时必须进行的操作是______________________________________________。
②取1 g样品进行上述实验，共收集到44.8 mL(标准状况下)气体，则“铁块”中铝的质量分数为________________________________________________________________________。
③图B装置中分液漏斗上端和试管用橡胶管连通，除了可以平衡压强让液体顺利滴入试管之外，还可以起到降低实验误差的作用。如果装置没有橡胶管，则测得的“铁块”中铝的质量分数将会________(填“偏大”或“偏小”)。
答案 (1)蔗糖在浓硫酸中脱水并放出大量的热
(2)8Al＋3Fe3O44Al2O3＋9Fe
(3)①冷却至常温并调节量气管使左右液面相平
②3.6% ③偏大
解析 (1)浓硫酸能使蔗糖脱水并放出大量的热，可作引火剂。(2)Al还原Fe3O4生成Fe和Al2O3，化学方程式为8Al＋3Fe3O44Al2O3＋9Fe。(3)①因为气体的体积受温度和压强影响，所以量气管在读数时必须进行的操作是冷却至常温并调节量气管使左右液面相平。②根据Al与NaOH溶液反应的化学方程式2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑可知，m(Al)＝n(Al)×27 g·mol－1＝n(H2)×27 g·mol－1＝××27 g·mol－1＝0.036 g，则“铁块”中铝的质量分数为×100%＝3.6%。③如果装置没有橡胶管，随着长颈漏斗中液体流下，试管中压强增大，会导致排入量气管中的液体增多，造成气体读数偏大，即测得的“铁块”中铝的质量分数偏大。
17．铝土矿(主要成分为Al2O3，还有少量杂质，杂质不溶于NaOH溶液)是提取氧化铝的原料。提取氧化铝的工艺流程如下：
(1)请用离子方程式表示以上工艺流程中第①步反应：_________________________________。
(2)写出以上工艺流程中第③步反应的化学方程式：__________________________________。
(3)步骤④所需进行的实验操作是__________________________________________________。
(4)金属铝与氧化铁混合在高温下会发生剧烈的反应。该反应的化学方程式为______________
_______________________________________________________________________________。请举一例该反应的用途：__________________。
(5)电解熔融氧化铝制取金属铝，若有0.6 mol电子发生转移。理论上能得到金属铝的质量是____________。
答案 (1)Al2O3＋2OH－===2AlO＋H2O
(2)NaAlO2＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋NaHCO3 (3)过滤 (4)2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3 焊接钢轨 (5)5.4 g
解析 (1)Al2O3和氢氧化钠反应生成偏铝酸钠和水，反应的实质是Al2O3＋2OH－===2AlO＋H2O。(2)向偏铝酸钠中通入过量的二氧化碳可以生成氢氧化铝沉淀和碳酸氢钠，发生的反应为NaAlO2＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋NaHCO3。(3)由上述分析可知步骤④是过滤得到氢氧化铝沉淀的操作。(4)金属铝在高温下可以和氧化铁发生铝热反应，反应的化学方程式为2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3，获得金属铁，铁以铁水的形式生成，这样可以用来焊接钢轨。(5)电解熔融氧化铝制取金属铝：2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑，2 mol Al2O3反应转移12 mol电子，若有0.6 mol电子发生转移，则能得到金属铝的质量是 mol×27 g·mol－1＝5.4 g。