专题9 金属与人类文明 分层作业20 金属的冶炼方法--2025苏教版化学必修第二册同步练习题（含答案）
文档属性
| 名称 | 专题9 金属与人类文明 分层作业20 金属的冶炼方法--2025苏教版化学必修第二册同步练习题（含答案） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 521.7KB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 苏教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2025-04-27 18:40:14 | ||
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文档简介
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2025苏教版化学必修第二册
分层作业20 金属的冶炼方法
A级必备知识基础练
1.下列金属单质的制备主要是通过电解法完成的是 ( )
A.Mg B.Fe C.Ag D.Hg
2.下列关于金属在自然界中存在形态的说法不正确的是( )
A.地壳中含量最高的金属是铁,其次是铝
B.铝在自然界中主要存在于铝土矿(主要成分是氧化铝)中
C.铁主要存在于铁矿石(磁铁矿、赤铁矿、菱铁矿等)中
D.金、铂等不活泼的金属以游离态形式存在
3.(2024浙江台州高一期末)从金属材料的发展历史来看,先是青铜时代,而后是铁器时代,铝的利用是近百年的事,这个先后顺序跟下列哪些性质有关 ( )
①金属活动性顺序;②地壳中金属元素的含量;③金属的延展性;④金属的导电性;⑤金属的冶炼难易程度
A.①④ B.①⑤ C.②③ D.④⑤
4.在工业上,铝常用于冶炼难熔金属,这一用途主要是由于铝( )
A.具有强还原性,反应中放出大量的热
B.高温时在空气中能燃烧
C.具有良好导热性
D.反应后生成熔点更高的氧化铝
5.下列有关金属的冶炼知识的描述,错误的是( )
A.通常用还原法炼铝:3H2+Al2O32Al+3H2O
B.工业上常用加热分解的方法冶炼不活泼金属
C.铝热法炼铁:Fe2O3+2Al2Fe+Al2O3
D.电冶金工业中,加冰晶石降低Al2O3熔融温度
6.工业上用某种氧化铝矿石(含Fe2O3杂质)为原料冶炼铝的工艺流程如下:
对上述流程的判断正确的是( )
A.试剂X可以为氨水,沉淀中含有铁的化合物
B.CO2不可以用H2SO4溶液或稀盐酸代替
C.反应Ⅱ中的离子方程式为2[Al(OH)4]-+CO22Al(OH)3↓+C+H2O
D.工业上还可采用Fe还原Al2O3的方法制Al,成本更低
7.铝热反应可用于冶炼某些金属,将其氧化物粉末和Al粉在镁条的引燃下发生反应。下列反应速率(v)和温度(T)的关系示意图中与铝热反应最接近的是 ( )
8.铁是应用最广泛的金属。自远古时代人类就学会了炼铁,到目前为止,人类研制出了很多炼铁的方法。某研究性学习小组同学在实验室中模拟工业炼铁的过程,实验装置如下:
(1)写出得到单质铁的化学方程式: 。
(2)实验过程中看到玻璃管内的粉末由红棕色逐渐变黑,请设计一个实验来验证生成了单质铁: 。
(3)装置末端气球的作用为 。实验结束时,应该先停止加热还是先停止通入CO,并说明原因: 。
9.工业上用铝土矿(主要成分为Al2O3,还含有杂质SiO2和Fe2O3)提取氧化铝并冶炼Al的操作过程如下:
(1)滤渣A是 ,滤渣B是 。
(2)操作Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的名称是 。
(3)生成滤渣C的离子方程式为 。
(4)取100 mL滤液B,加入200 mL 1.0 mol·L-1盐酸时,沉淀量达到最大且质量为11.7 g。则滤液B中c{[Al(OH)4]-} mol·L-1,c(Na+)大于 mol·L-1。
B级关键能力提升练
10.(2024重庆九龙坡高一期中)材料科学在人们生产生活和社会发展中彰显的作用越来越大。下列说法错误的是( )
A.重庆地铁钢轨用到的“锰钢”属于金属材料
B.手机屏用到的“聚酰亚胺塑料”属于天然有机高分子材料
C.以塑料代替合金材料制造汽车零部件是保护金属资源的有效途径之一
D.C919大型客机使用碳纤维复合材料不仅使机体轻而坚固,而且节省燃油,增加航程
11.下表中金属的冶炼原理与方法不正确的是( )
选项 冶炼原理 方法
A 2HgO2Hg+O2↑ 热分解法
B 2NaCl2Na+Cl2↑ 热分解法
C 2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑ 电解法
D Fe2O3+2Al2Fe+Al2O3 热还原法
12.用铝热法还原下列化合物,制得金属各1 mol时,消耗铝的量最少的是( )
A.MnO2 B.WO3
C.Co3O4 D.Cr2O3
13.铝土矿的主要成分中含有氧化铝、氧化铁和二氧化硅等,工业上经过下列工艺可以冶炼金属铝。下列说法不正确的是( )
铝土矿abcdAl
A.①②中除加试剂外,还需要进行过滤操作
B.a、b中铝元素的化合价相同
C.③中需要通入过量的氨
D.④进行的操作是加热,而且d一定是氧化铝
14.(2024云南曲靖高一期中)铝是一种很重要的金属,可以发生一系列反应制备物质。下列说法错误的是( )
A.反应①又称铝热反应,常用于野外焊接铁轨
B.②③反应都能产生氢气,产生等质量氢气消耗Al的质量相等且转移电子数也相等
C.利用⑥制备Al(OH)3,方法是向Al2(SO4)3溶液中滴加足量的NaOH溶液使得沉淀量最大
D.工业上常用反应⑦制备金属铝,制备过程中常加入冰晶石以降低Al2O3的熔点
15.碱式碳酸铝镁[MgaAlb(OH)c(CO3)d]在一定条件下的转化如图所示,下列说法正确的是( )
A.a、b、c、d符合关系式:2a+3b=c-2d
B.溶液X可能为NaOH溶液
C.Q可能为NH3
D.工业上用CO还原Al2O3的方法制取金属Al
16.利用如图装置做铝热反应实验,下列说法不正确的是( )
A.该反应的化学方程式是2Al+Fe2O32Fe+Al2O3
B.该反应会产生高温、发出强光
C.根据铝热反应的原理,可以冶炼某些高熔点金属
D.若反应中转移3 mol电子,则消耗氧化剂的物质的量是1 mol
17.氧化铁的用途较为广泛。工业上用废铁屑制备氧化铁的流程如图:
(1)“溶解”时主要反应的离子方程式为 。
(2)操作Ⅰ的名称是 。
(3)加入NH4HCO3溶液生成FeCO3沉淀和CO2,则“废液”中含有的主要离子有 。
(4)在空气中煅烧FeCO3可得产品Fe2O3,写出该反应的化学方程式: 。实际生产时,产品Fe2O3中常混有FeO,为了减少FeO,“煅烧”时可以采取的措施有 (写一条)。
(5)产品Fe2O3与Al粉的混合物称为铝热剂,可用于焊接铁轨。该反应的化学方程式为 。
18.(2024河北邯郸高一阶段练习)金属材料在人类文明的发展历程中起到重要的作用。
(1)含铜矿物孔雀石的主要成分为
Cu2(OH)2CO3,古代人们发现孔雀石在森林大火中会变成红色的铜,该过程中含铜物质发生的主要反应的化学方程式有 、 。
(2)《天工开物》中记载了中国古代火法炼锌的工艺,将炉甘石(主要成分为ZnCO3)和煤炭饼在高温条件下反应可制得倭铅(即锌单质),反应的化学方程式为ZnCO3+2CZn+3CO↑。该反应中的还原产物为 (填化学式),生成1 mol锌单质时转移 mol电子。
(3)赤铁矿可用于高炉炼铁,其主要成分为 (填化学名称)。若赤铁矿中含有杂质SiO2,可以向高炉中加入适量 以除去杂质。某赤铁矿中含有其主要成分的质量分数为60%,100 t该赤铁矿理论上可冶炼出纯铁的质量为 。
(4)由金红石(TiO2)制取单质钛(Ti),涉及的步骤为TiO2TiCl4Ti
反应TiCl4+2Mg2MgCl2+Ti在Ar气氛中进行的理由是 。
C级学科素养拔高练
19.Ⅰ.金属及其化合物用途广泛,研究金属的提取、冶炼意义重大。
(1)下列各组金属,冶炼方法一定不同的是 (填字母)。
a.Hg、Ag b.Na、Mg
c.Al、Fe d.Na、Ca
Ⅱ.氯化亚铜常用作有机合成工业中的催化剂。氯化亚铜是白色粉末,难溶于水、乙醇。潮湿的氯化亚铜在空气中迅速被氧化呈绿色。现以粗盐水(含Ca2+、Mg2+、S等杂质)、Cu、稀硫酸、H2O2、SO2等为原料合成氯化亚铜的工艺如下:
(2)反应Ⅰ用于提纯粗盐,加Na2CO3溶液的作用是 。
(3)写出反应Ⅳ的离子方程式(已知:SO2在反应中为还原剂) 。
(4)反应Ⅴ中H2O2的实际耗用量比理论耗用量大的原因是 。
(5)反应Ⅲ或反应Ⅴ后,过滤得到CuCl沉淀, ,将纯净的CuCl在真空干燥机内干燥2小时,冷却,密封包装即得产品。CuCl沉淀在真空干燥机内干燥的目的是 。
分层作业20 金属的冶炼方法
1.A 解析 非常活泼的金属通常采用电解法得到,如钾、钙、钠、镁、铝等。通过热还原法制备金属铁,B错误;通过加热氧化银使其分解得到金属银,C错误;通过加热氧化汞使其分解得到金属汞,D错误。
2.A 解析 地壳中含量最高的金属是铝,其次是铁,A错误。金属在自然界中的存在形态与其化学活动性有关,铝、铁等化学性质比较活泼的金属在自然界中以化合态存在,汞、金、铂等化学性质不活泼的金属在自然界中以游离态存在,B、C、D正确。
3.B 解析 铜不活泼,最容易制备,最早被人类利用;金属铝比金属铁活泼,自然界中没有游离态的铝,从化合物中还原成单质比铁困难。所以金属的冶炼可从以下两个方面考虑:①金属活动性顺序;⑤金属的冶炼难易程度,故选B。
4.A 解析 铝的化学性质活泼,是强还原剂,并且反应中放出大量的热,可用于冶炼一些难熔的金属,A说法正确。
5.A 解析 铝较为活泼,工业上电解熔融Al2O3冶炼金属铝,故A错误。
6.B 解析 试剂X应为强碱溶液,使Al2O3溶解,A错误;若用强酸代替CO2,强酸过量时,Al(OH)3会溶解,不能保证生成Al(OH)3沉淀,B正确;反应Ⅱ为向含有[Al(OH)4]-的溶液通入过量CO2,二者可以发生反应,离子方程式为CO2+[Al(OH)4]-Al(OH)3↓+HC,C错误;因Al比Fe活泼,不能用Fe置换Al,D错误。
7.B 解析 铝热反应为放热反应,且反应引发后剧烈反应,热量变化很明显,因此选B。
8.答案 (1)Fe2O3+3CO2Fe+3CO2
(2)取少量黑色粉末放于试管中,加少量盐酸,若产生无色无味气体,则证明生成了单质铁
(3)收集未反应的CO,防止污染空气 先停止加热,防止生成的铁再次被氧化
9.答案 (1)SiO2 Fe(OH)3 (2)过滤
(3)[Al(OH)4]-+CO2Al(OH)3↓+HC
(4)1.5 6.0
解析 向铝土矿中加入过量稀硫酸,二氧化硅不与稀硫酸反应形成滤渣A,氧化铁、氧化铝与稀硫酸反应生成Al3+、Fe3+,滤液A中有Al3+、Fe3+;向滤液A中加入过量的氢氧化钠溶液生成氢氧化铁沉淀和Na[Al(OH)4]。根据固体D电解生成铝,推知D为氧化铝,C为氢氧化铝。Na[Al(OH)4]与过量的X生成氢氧化铝,推知X为二氧化碳。
(1)滤渣A是SiO2;滤渣B是Fe(OH)3。
(2)操作Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ后分为滤渣和滤液,故名称均是过滤。
(3)由于二氧化碳是过量的,则生成滤渣C的离子方程式为[Al(OH)4]-+CO2Al(OH)3↓+HC。
(4)取100 mL滤液B,加入200 mL 1.0 mol·L-1盐酸时,沉淀量达到最大且质量为11.7 g,即氢氧化铝是11.7 g,其物质的量是=0.15 mol,根据铝原子守恒可知,滤液B中c{[Al(OH)4]-}==1.5 mol·L-1。根据反应方程式Al2(SO4)3+8NaOH3Na2SO4+2Na[Al(OH)4]可知,Al2(SO4)3消耗氢氧化钠×8=0.6 mol,又因为氢氧化钠还会与硫酸等反应,因此最终滤液B中Na+的浓度大于6.0 mol·L-1。
10.B 解析 钢的主要成分是铁,属于金属材料,A正确;聚酰亚胺塑料为人工合成的高分子材料,B错误;以塑料代替合金材料制造汽车零部件可以减少金属的使用,是保护金属资源的有效途径之一,C正确;C919大型客机使用碳纤维复合材料不仅使机体轻而坚固,而且节省燃油,增加航程,D正确。
11.B 解析 活泼金属K、Ca、Na、Mg、Al等用电解法冶炼,较活泼金属Zn、Fe、Sn、Pb、Cu等用热还原法冶炼,不活泼金属Hg、Ag等利用热分解法冶炼。Na采用电解法制备,B错误。
12.C 解析 比较生成1 mol金属时转移的电子数目即可。由“MnO2→Mn(降4价)、WO3→W(降6价)、Co3O4→Co(降价)、Cr2O3→Cr(降3价)”可知,生成1 mol金属时,Co的化合价降低最少即得电子数最少,因而消耗的Al最少,耗Al量由多到少的顺序是B>A>D>C。
13.C 解析 加入盐酸后SiO2不反应,需要通过过滤操作除去SiO2,加入过量的NaOH溶液后需要通过过滤操作除去Fe(OH)3,A正确;a、b中铝元素的化合价均为+3价,B正确;③中要将[Al(OH)4]-转化为Al(OH)3,需通入CO2气体,C错误;④主要是Al(OH)3受热分解,故进行的操作为加热,D正确。
14.C 解析 反应①是铝热反应,该反应常用于野外焊接铁轨,A正确;利用②③反应都能产生氢气,根据电子得失守恒可知,产生等质量氢气消耗Al的质量相等且转移电子数也相等,B正确;向Al2(SO4)3溶液中滴加足量的NaOH溶液可能使生成的Al(OH)3溶解,C错误;工业上常用反应⑦制备金属铝2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑,D正确。
15.B 解析 化合物中Mg的化合价为+2、Al的化合价为+3、氢氧根离子的化合价为-1、碳酸根离子的化合价为-2,根据正负化合价代数和为0可得,2a+3b=c+2d,A错误;根据流程,烧渣的主要成分为氧化镁和氧化铝,氧化铝具有两性,能溶于强碱溶液,而氧化镁不能溶于强碱溶液,所以溶液X可能为NaOH溶液,B正确;由前面的分析并结合流程,溶液Z可能为Na[Al(OH)4]溶液,则气体Q可能为CO2,不可能为NH3,C错误;工业上用电解Al2O3的方法制取金属Al,D错误。
16.D 解析 利用铝粉和氧化铁的混合物作铝热剂,高温下发生反应Fe2O3+2Al2Fe+Al2O3,Fe2O3是氧化剂,反应中转移3 mol电子时,消耗0.5 mol Fe2O3。
17.答案 (1)Fe+2H+Fe2++H2↑ (2)过滤
(3)N (4)4FeCO3+O22Fe2O3+4CO2 将FeCO3粉碎(合理即可) (5)Fe2O3+2Al2Fe+Al2O3
解析 工业上利用废铁屑制取Fe2O3,先去除杂质,再酸溶、沉淀、煅烧。即先用稀硫酸将铁屑转化为硫酸亚铁,然后过滤分离;再用NH4HCO3溶液将Fe2+转化为FeCO3沉淀;冰水洗涤后煅烧得到Fe2O3。
(1)“溶解”时,稀硫酸将铁屑中的铁转化为硫酸亚铁和氢气,主要反应的离子方程式为Fe+2H+Fe2++H2↑。
(2)操作Ⅰ是将固体和溶液进行分离,所以操作名称是过滤。
(3)加入NH4HCO3溶液生成FeCO3沉淀和CO2,则另一产物为(NH4)2SO4,由此得出“废液”中含有的主要离子有N。
(4)在空气中煅烧FeCO3可得产品Fe2O3,同时生成CO2,该反应的化学方程式为4FeCO3+O22Fe2O3+4CO2。为了减少FeO,需将内部的金属与空气充分接触,所以“煅烧”时可以采取的措施为将FeCO3粉碎。
18.答案 (1)Cu2(OH)2CO32CuO+H2O+CO2↑ 2CuO+C2Cu+CO2↑
(2)Zn和CO 4
(3)氧化铁(或三氧化二铁) 石灰石 42 t
(4)防止高温下镁或钛与O2、N2等反应
解析 (1)在森林大火中,孔雀石受热发生分解反应,反应的化学方程式为Cu2(OH)2CO32CuO+H2O+CO2↑,然后氧化铜被木炭还原为红色的铜,反应的化学方程式为2CuO+C2Cu+CO2↑。
(2)反应ZnCO3+2CZn+3CO↑中,还原产物为Zn和CO,生成1 mol锌单质时转移4 mol电子。
(3)赤铁矿的主要成分为氧化铁(三氧化二铁),铁矿石中的SiO2可用石灰石除去。100 t含氧化铁质量分数为60%的赤铁矿,理论上可冶炼出纯铁的质量为100 t×60%×=42 t。
(4)反应后Ti和Mg易与空气中的O2、N2等反应,故应在Ar气氛中进行。
19.答案 (1)c (2)除去Ca2+和引入的过量的Ba2+
(3)2Cu2++SO2+2Cl-+2H2O2CuCl↓+S+4H+ (4)生成Cu2+催化了H2O2的分解 (5)用蒸馏水(冰水、乙醇)洗涤2~3次 防止潮湿的CuCl在空气中迅速被氧化
解析 Ⅰ.(1)Al用电解法冶炼,Fe用热还原法冶炼,冶炼方法不同,选c。
Ⅱ.由制备流程可知,反应Ⅰ中加入BaCl2除去硫酸根离子、加入Na2CO3除去Ca2+和过量的Ba2+、加入NaOH除去Mg2+,反应Ⅱ为电解食盐水,可生成氢气、氯气、NaOH,反应Ⅲ中Cu、氯气、水反应生成CuCl,反应Ⅴ中发生反应Cu+H2O2+H2SO4CuSO4+2H2O,反应Ⅳ中发生反应2CuSO4+2NaCl+SO2+2H2O2CuCl↓+2NaHSO4+H2SO4,NaOH、H2SO4可以循环使用,以此来解答。
(2)根据分析,加Na2CO3溶液的作用是除去Ca2+和过量的Ba2+。
(3)根据分析,反应Ⅳ的离子方程式为2Cu2++SO2+2Cl-+2H2O2CuCl↓+S+4H+。
(4)H2O2易分解,生成Cu2+催化了H2O2的分解,这是反应Ⅴ中H2O2的实际耗用量比理论耗用量大的原因。
(5)根据题目所给信息,氯化亚铜难溶于水、乙醇,所以用蒸馏水(冰水、乙醇)洗涤过滤得到的CuCl沉淀;潮湿的氯化亚铜在空气中迅速被氧化,所以CuCl沉淀在真空干燥机内干燥。
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2025苏教版化学必修第二册
分层作业20 金属的冶炼方法
A级必备知识基础练
1.下列金属单质的制备主要是通过电解法完成的是 ( )
A.Mg B.Fe C.Ag D.Hg
2.下列关于金属在自然界中存在形态的说法不正确的是( )
A.地壳中含量最高的金属是铁,其次是铝
B.铝在自然界中主要存在于铝土矿(主要成分是氧化铝)中
C.铁主要存在于铁矿石(磁铁矿、赤铁矿、菱铁矿等)中
D.金、铂等不活泼的金属以游离态形式存在
3.(2024浙江台州高一期末)从金属材料的发展历史来看,先是青铜时代,而后是铁器时代,铝的利用是近百年的事,这个先后顺序跟下列哪些性质有关 ( )
①金属活动性顺序;②地壳中金属元素的含量;③金属的延展性;④金属的导电性;⑤金属的冶炼难易程度
A.①④ B.①⑤ C.②③ D.④⑤
4.在工业上,铝常用于冶炼难熔金属,这一用途主要是由于铝( )
A.具有强还原性,反应中放出大量的热
B.高温时在空气中能燃烧
C.具有良好导热性
D.反应后生成熔点更高的氧化铝
5.下列有关金属的冶炼知识的描述,错误的是( )
A.通常用还原法炼铝:3H2+Al2O32Al+3H2O
B.工业上常用加热分解的方法冶炼不活泼金属
C.铝热法炼铁:Fe2O3+2Al2Fe+Al2O3
D.电冶金工业中,加冰晶石降低Al2O3熔融温度
6.工业上用某种氧化铝矿石(含Fe2O3杂质)为原料冶炼铝的工艺流程如下:
对上述流程的判断正确的是( )
A.试剂X可以为氨水,沉淀中含有铁的化合物
B.CO2不可以用H2SO4溶液或稀盐酸代替
C.反应Ⅱ中的离子方程式为2[Al(OH)4]-+CO22Al(OH)3↓+C+H2O
D.工业上还可采用Fe还原Al2O3的方法制Al,成本更低
7.铝热反应可用于冶炼某些金属,将其氧化物粉末和Al粉在镁条的引燃下发生反应。下列反应速率(v)和温度(T)的关系示意图中与铝热反应最接近的是 ( )
8.铁是应用最广泛的金属。自远古时代人类就学会了炼铁,到目前为止,人类研制出了很多炼铁的方法。某研究性学习小组同学在实验室中模拟工业炼铁的过程,实验装置如下:
(1)写出得到单质铁的化学方程式: 。
(2)实验过程中看到玻璃管内的粉末由红棕色逐渐变黑,请设计一个实验来验证生成了单质铁: 。
(3)装置末端气球的作用为 。实验结束时,应该先停止加热还是先停止通入CO,并说明原因: 。
9.工业上用铝土矿(主要成分为Al2O3,还含有杂质SiO2和Fe2O3)提取氧化铝并冶炼Al的操作过程如下:
(1)滤渣A是 ,滤渣B是 。
(2)操作Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的名称是 。
(3)生成滤渣C的离子方程式为 。
(4)取100 mL滤液B,加入200 mL 1.0 mol·L-1盐酸时,沉淀量达到最大且质量为11.7 g。则滤液B中c{[Al(OH)4]-} mol·L-1,c(Na+)大于 mol·L-1。
B级关键能力提升练
10.(2024重庆九龙坡高一期中)材料科学在人们生产生活和社会发展中彰显的作用越来越大。下列说法错误的是( )
A.重庆地铁钢轨用到的“锰钢”属于金属材料
B.手机屏用到的“聚酰亚胺塑料”属于天然有机高分子材料
C.以塑料代替合金材料制造汽车零部件是保护金属资源的有效途径之一
D.C919大型客机使用碳纤维复合材料不仅使机体轻而坚固,而且节省燃油,增加航程
11.下表中金属的冶炼原理与方法不正确的是( )
选项 冶炼原理 方法
A 2HgO2Hg+O2↑ 热分解法
B 2NaCl2Na+Cl2↑ 热分解法
C 2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑ 电解法
D Fe2O3+2Al2Fe+Al2O3 热还原法
12.用铝热法还原下列化合物,制得金属各1 mol时,消耗铝的量最少的是( )
A.MnO2 B.WO3
C.Co3O4 D.Cr2O3
13.铝土矿的主要成分中含有氧化铝、氧化铁和二氧化硅等,工业上经过下列工艺可以冶炼金属铝。下列说法不正确的是( )
铝土矿abcdAl
A.①②中除加试剂外,还需要进行过滤操作
B.a、b中铝元素的化合价相同
C.③中需要通入过量的氨
D.④进行的操作是加热,而且d一定是氧化铝
14.(2024云南曲靖高一期中)铝是一种很重要的金属,可以发生一系列反应制备物质。下列说法错误的是( )
A.反应①又称铝热反应,常用于野外焊接铁轨
B.②③反应都能产生氢气,产生等质量氢气消耗Al的质量相等且转移电子数也相等
C.利用⑥制备Al(OH)3,方法是向Al2(SO4)3溶液中滴加足量的NaOH溶液使得沉淀量最大
D.工业上常用反应⑦制备金属铝,制备过程中常加入冰晶石以降低Al2O3的熔点
15.碱式碳酸铝镁[MgaAlb(OH)c(CO3)d]在一定条件下的转化如图所示,下列说法正确的是( )
A.a、b、c、d符合关系式:2a+3b=c-2d
B.溶液X可能为NaOH溶液
C.Q可能为NH3
D.工业上用CO还原Al2O3的方法制取金属Al
16.利用如图装置做铝热反应实验,下列说法不正确的是( )
A.该反应的化学方程式是2Al+Fe2O32Fe+Al2O3
B.该反应会产生高温、发出强光
C.根据铝热反应的原理,可以冶炼某些高熔点金属
D.若反应中转移3 mol电子,则消耗氧化剂的物质的量是1 mol
17.氧化铁的用途较为广泛。工业上用废铁屑制备氧化铁的流程如图:
(1)“溶解”时主要反应的离子方程式为 。
(2)操作Ⅰ的名称是 。
(3)加入NH4HCO3溶液生成FeCO3沉淀和CO2,则“废液”中含有的主要离子有 。
(4)在空气中煅烧FeCO3可得产品Fe2O3,写出该反应的化学方程式: 。实际生产时,产品Fe2O3中常混有FeO,为了减少FeO,“煅烧”时可以采取的措施有 (写一条)。
(5)产品Fe2O3与Al粉的混合物称为铝热剂,可用于焊接铁轨。该反应的化学方程式为 。
18.(2024河北邯郸高一阶段练习)金属材料在人类文明的发展历程中起到重要的作用。
(1)含铜矿物孔雀石的主要成分为
Cu2(OH)2CO3,古代人们发现孔雀石在森林大火中会变成红色的铜,该过程中含铜物质发生的主要反应的化学方程式有 、 。
(2)《天工开物》中记载了中国古代火法炼锌的工艺,将炉甘石(主要成分为ZnCO3)和煤炭饼在高温条件下反应可制得倭铅(即锌单质),反应的化学方程式为ZnCO3+2CZn+3CO↑。该反应中的还原产物为 (填化学式),生成1 mol锌单质时转移 mol电子。
(3)赤铁矿可用于高炉炼铁,其主要成分为 (填化学名称)。若赤铁矿中含有杂质SiO2,可以向高炉中加入适量 以除去杂质。某赤铁矿中含有其主要成分的质量分数为60%,100 t该赤铁矿理论上可冶炼出纯铁的质量为 。
(4)由金红石(TiO2)制取单质钛(Ti),涉及的步骤为TiO2TiCl4Ti
反应TiCl4+2Mg2MgCl2+Ti在Ar气氛中进行的理由是 。
C级学科素养拔高练
19.Ⅰ.金属及其化合物用途广泛,研究金属的提取、冶炼意义重大。
(1)下列各组金属,冶炼方法一定不同的是 (填字母)。
a.Hg、Ag b.Na、Mg
c.Al、Fe d.Na、Ca
Ⅱ.氯化亚铜常用作有机合成工业中的催化剂。氯化亚铜是白色粉末,难溶于水、乙醇。潮湿的氯化亚铜在空气中迅速被氧化呈绿色。现以粗盐水(含Ca2+、Mg2+、S等杂质)、Cu、稀硫酸、H2O2、SO2等为原料合成氯化亚铜的工艺如下:
(2)反应Ⅰ用于提纯粗盐,加Na2CO3溶液的作用是 。
(3)写出反应Ⅳ的离子方程式(已知:SO2在反应中为还原剂) 。
(4)反应Ⅴ中H2O2的实际耗用量比理论耗用量大的原因是 。
(5)反应Ⅲ或反应Ⅴ后,过滤得到CuCl沉淀, ,将纯净的CuCl在真空干燥机内干燥2小时,冷却,密封包装即得产品。CuCl沉淀在真空干燥机内干燥的目的是 。
分层作业20 金属的冶炼方法
1.A 解析 非常活泼的金属通常采用电解法得到,如钾、钙、钠、镁、铝等。通过热还原法制备金属铁,B错误;通过加热氧化银使其分解得到金属银,C错误;通过加热氧化汞使其分解得到金属汞,D错误。
2.A 解析 地壳中含量最高的金属是铝,其次是铁,A错误。金属在自然界中的存在形态与其化学活动性有关,铝、铁等化学性质比较活泼的金属在自然界中以化合态存在,汞、金、铂等化学性质不活泼的金属在自然界中以游离态存在,B、C、D正确。
3.B 解析 铜不活泼,最容易制备,最早被人类利用;金属铝比金属铁活泼,自然界中没有游离态的铝,从化合物中还原成单质比铁困难。所以金属的冶炼可从以下两个方面考虑:①金属活动性顺序;⑤金属的冶炼难易程度,故选B。
4.A 解析 铝的化学性质活泼,是强还原剂,并且反应中放出大量的热,可用于冶炼一些难熔的金属,A说法正确。
5.A 解析 铝较为活泼,工业上电解熔融Al2O3冶炼金属铝,故A错误。
6.B 解析 试剂X应为强碱溶液,使Al2O3溶解,A错误;若用强酸代替CO2,强酸过量时,Al(OH)3会溶解,不能保证生成Al(OH)3沉淀,B正确;反应Ⅱ为向含有[Al(OH)4]-的溶液通入过量CO2,二者可以发生反应,离子方程式为CO2+[Al(OH)4]-Al(OH)3↓+HC,C错误;因Al比Fe活泼,不能用Fe置换Al,D错误。
7.B 解析 铝热反应为放热反应,且反应引发后剧烈反应,热量变化很明显,因此选B。
8.答案 (1)Fe2O3+3CO2Fe+3CO2
(2)取少量黑色粉末放于试管中,加少量盐酸,若产生无色无味气体,则证明生成了单质铁
(3)收集未反应的CO,防止污染空气 先停止加热,防止生成的铁再次被氧化
9.答案 (1)SiO2 Fe(OH)3 (2)过滤
(3)[Al(OH)4]-+CO2Al(OH)3↓+HC
(4)1.5 6.0
解析 向铝土矿中加入过量稀硫酸,二氧化硅不与稀硫酸反应形成滤渣A,氧化铁、氧化铝与稀硫酸反应生成Al3+、Fe3+,滤液A中有Al3+、Fe3+;向滤液A中加入过量的氢氧化钠溶液生成氢氧化铁沉淀和Na[Al(OH)4]。根据固体D电解生成铝,推知D为氧化铝,C为氢氧化铝。Na[Al(OH)4]与过量的X生成氢氧化铝,推知X为二氧化碳。
(1)滤渣A是SiO2;滤渣B是Fe(OH)3。
(2)操作Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ后分为滤渣和滤液,故名称均是过滤。
(3)由于二氧化碳是过量的,则生成滤渣C的离子方程式为[Al(OH)4]-+CO2Al(OH)3↓+HC。
(4)取100 mL滤液B,加入200 mL 1.0 mol·L-1盐酸时,沉淀量达到最大且质量为11.7 g,即氢氧化铝是11.7 g,其物质的量是=0.15 mol,根据铝原子守恒可知,滤液B中c{[Al(OH)4]-}==1.5 mol·L-1。根据反应方程式Al2(SO4)3+8NaOH3Na2SO4+2Na[Al(OH)4]可知,Al2(SO4)3消耗氢氧化钠×8=0.6 mol,又因为氢氧化钠还会与硫酸等反应,因此最终滤液B中Na+的浓度大于6.0 mol·L-1。
10.B 解析 钢的主要成分是铁,属于金属材料,A正确;聚酰亚胺塑料为人工合成的高分子材料,B错误;以塑料代替合金材料制造汽车零部件可以减少金属的使用,是保护金属资源的有效途径之一,C正确;C919大型客机使用碳纤维复合材料不仅使机体轻而坚固,而且节省燃油,增加航程,D正确。
11.B 解析 活泼金属K、Ca、Na、Mg、Al等用电解法冶炼,较活泼金属Zn、Fe、Sn、Pb、Cu等用热还原法冶炼,不活泼金属Hg、Ag等利用热分解法冶炼。Na采用电解法制备,B错误。
12.C 解析 比较生成1 mol金属时转移的电子数目即可。由“MnO2→Mn(降4价)、WO3→W(降6价)、Co3O4→Co(降价)、Cr2O3→Cr(降3价)”可知,生成1 mol金属时,Co的化合价降低最少即得电子数最少,因而消耗的Al最少,耗Al量由多到少的顺序是B>A>D>C。
13.C 解析 加入盐酸后SiO2不反应,需要通过过滤操作除去SiO2,加入过量的NaOH溶液后需要通过过滤操作除去Fe(OH)3,A正确;a、b中铝元素的化合价均为+3价,B正确;③中要将[Al(OH)4]-转化为Al(OH)3,需通入CO2气体,C错误;④主要是Al(OH)3受热分解,故进行的操作为加热,D正确。
14.C 解析 反应①是铝热反应,该反应常用于野外焊接铁轨,A正确;利用②③反应都能产生氢气,根据电子得失守恒可知,产生等质量氢气消耗Al的质量相等且转移电子数也相等,B正确;向Al2(SO4)3溶液中滴加足量的NaOH溶液可能使生成的Al(OH)3溶解,C错误;工业上常用反应⑦制备金属铝2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑,D正确。
15.B 解析 化合物中Mg的化合价为+2、Al的化合价为+3、氢氧根离子的化合价为-1、碳酸根离子的化合价为-2,根据正负化合价代数和为0可得,2a+3b=c+2d,A错误;根据流程,烧渣的主要成分为氧化镁和氧化铝,氧化铝具有两性,能溶于强碱溶液,而氧化镁不能溶于强碱溶液,所以溶液X可能为NaOH溶液,B正确;由前面的分析并结合流程,溶液Z可能为Na[Al(OH)4]溶液,则气体Q可能为CO2,不可能为NH3,C错误;工业上用电解Al2O3的方法制取金属Al,D错误。
16.D 解析 利用铝粉和氧化铁的混合物作铝热剂,高温下发生反应Fe2O3+2Al2Fe+Al2O3,Fe2O3是氧化剂,反应中转移3 mol电子时,消耗0.5 mol Fe2O3。
17.答案 (1)Fe+2H+Fe2++H2↑ (2)过滤
(3)N (4)4FeCO3+O22Fe2O3+4CO2 将FeCO3粉碎(合理即可) (5)Fe2O3+2Al2Fe+Al2O3
解析 工业上利用废铁屑制取Fe2O3,先去除杂质,再酸溶、沉淀、煅烧。即先用稀硫酸将铁屑转化为硫酸亚铁,然后过滤分离;再用NH4HCO3溶液将Fe2+转化为FeCO3沉淀;冰水洗涤后煅烧得到Fe2O3。
(1)“溶解”时,稀硫酸将铁屑中的铁转化为硫酸亚铁和氢气,主要反应的离子方程式为Fe+2H+Fe2++H2↑。
(2)操作Ⅰ是将固体和溶液进行分离,所以操作名称是过滤。
(3)加入NH4HCO3溶液生成FeCO3沉淀和CO2,则另一产物为(NH4)2SO4,由此得出“废液”中含有的主要离子有N。
(4)在空气中煅烧FeCO3可得产品Fe2O3,同时生成CO2,该反应的化学方程式为4FeCO3+O22Fe2O3+4CO2。为了减少FeO,需将内部的金属与空气充分接触,所以“煅烧”时可以采取的措施为将FeCO3粉碎。
18.答案 (1)Cu2(OH)2CO32CuO+H2O+CO2↑ 2CuO+C2Cu+CO2↑
(2)Zn和CO 4
(3)氧化铁(或三氧化二铁) 石灰石 42 t
(4)防止高温下镁或钛与O2、N2等反应
解析 (1)在森林大火中,孔雀石受热发生分解反应,反应的化学方程式为Cu2(OH)2CO32CuO+H2O+CO2↑,然后氧化铜被木炭还原为红色的铜,反应的化学方程式为2CuO+C2Cu+CO2↑。
(2)反应ZnCO3+2CZn+3CO↑中,还原产物为Zn和CO,生成1 mol锌单质时转移4 mol电子。
(3)赤铁矿的主要成分为氧化铁(三氧化二铁),铁矿石中的SiO2可用石灰石除去。100 t含氧化铁质量分数为60%的赤铁矿,理论上可冶炼出纯铁的质量为100 t×60%×=42 t。
(4)反应后Ti和Mg易与空气中的O2、N2等反应,故应在Ar气氛中进行。
19.答案 (1)c (2)除去Ca2+和引入的过量的Ba2+
(3)2Cu2++SO2+2Cl-+2H2O2CuCl↓+S+4H+ (4)生成Cu2+催化了H2O2的分解 (5)用蒸馏水(冰水、乙醇)洗涤2~3次 防止潮湿的CuCl在空气中迅速被氧化
解析 Ⅰ.(1)Al用电解法冶炼,Fe用热还原法冶炼,冶炼方法不同,选c。
Ⅱ.由制备流程可知,反应Ⅰ中加入BaCl2除去硫酸根离子、加入Na2CO3除去Ca2+和过量的Ba2+、加入NaOH除去Mg2+,反应Ⅱ为电解食盐水,可生成氢气、氯气、NaOH,反应Ⅲ中Cu、氯气、水反应生成CuCl,反应Ⅴ中发生反应Cu+H2O2+H2SO4CuSO4+2H2O,反应Ⅳ中发生反应2CuSO4+2NaCl+SO2+2H2O2CuCl↓+2NaHSO4+H2SO4,NaOH、H2SO4可以循环使用,以此来解答。
(2)根据分析,加Na2CO3溶液的作用是除去Ca2+和过量的Ba2+。
(3)根据分析,反应Ⅳ的离子方程式为2Cu2++SO2+2Cl-+2H2O2CuCl↓+S+4H+。
(4)H2O2易分解,生成Cu2+催化了H2O2的分解,这是反应Ⅴ中H2O2的实际耗用量比理论耗用量大的原因。
(5)根据题目所给信息,氯化亚铜难溶于水、乙醇,所以用蒸馏水(冰水、乙醇)洗涤过滤得到的CuCl沉淀;潮湿的氯化亚铜在空气中迅速被氧化,所以CuCl沉淀在真空干燥机内干燥。
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