第1课时金属矿物的开发利用专项讲练
文档属性
| 名称 | 第1课时金属矿物的开发利用专项讲练 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 102.5KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2011-07-13 22:00:06 | ||
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文档简介
第1课时金属矿物的开发利用专项讲练
1．冶炼金属一般有下列四种方法：①焦炭法；②水煤气(或氢气或一氧化碳)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)铝热冶炼铬；(Ⅳ)从光卤石中炼镁。对它们的冶炼方法的分析不正确的是( )
A．(Ⅰ)用① B．(Ⅱ)用② C．(Ⅲ)用③ D．(Ⅳ)用④
答案 B
解析 火烧孔雀石炼铜采用焦炭还原的方法；湿法炼铜是活泼金属置换法；铝热冶炼铬是采用铝热反应将铬从其化合物中置换出来；光卤石炼镁则采用电解的方法，不正确的是B。
2．能用铝为原料来冶炼难熔的金属是因为( )
A．铝的密度小，熔点较低
B．铝在空气中燃烧，放出大量的热
C．铝在金属活动性顺序表中排在较前面
D．铝具有还原性，发生氧化还原反应时放出大量热
答案 D
解析 利用铝来冶炼难熔的金属就是利用铝热反应来进行的，在铝热反应中，铝表现出还原性，从而置换出其他金属，另外铝热反应还有一个特点就是反应能放出大量的热，反应所放出的热量可使金属氧化物和生成的金属熔化，使反应顺利进行。
3．铁是地壳中含量很丰富的元素，金属铁是在高炉中冶炼的，在冶金工业中，常用焦炭来冶炼铁。
(1)写出焦炭在高炉中所参与的两个反应的化学方程式：
________________________________________________________________________。
(2)写出赤铁矿被CO还原成铁的化学方程式：
________________________________________________________________________。
(3)实验室中可用CO还原Fe2O3，在加热Fe2O3前应________，直到无________现象时才能点燃酒精灯加热，否则可能发生________现象，未反应完全的CO________(填“能”或“不能”)排放到大气中，应做________处理。
答案 (1)C＋O2CO2 C＋CO22CO
(2)3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2
(3)验纯 爆鸣 爆炸 不能 点燃
解析 (1)在冶炼铁的过程中，为提高C的利用率，先把C＋O2CO2，再让CO2＋C2CO，用CO还原Fe2O3，接触更充分，效果更好。
(3)加热Fe2O3之前应先检验CO的纯度，否则会发生爆炸，由于CO有毒，故未完全反应
的CO应点燃，以防污染环境。
课时训练
1．常言“真金不怕火炼”从化学的角度对这句话的理解正确的是( )
A．金的熔点高，难于熔化
B．金的化学性质稳定，不易变质
C．金越炼越纯
D．金的硬度大，高温下难于变形
答案 B
解析 金的熔点并不很高，硬度也不很大，很易加工成各种形状的装饰品，“真金不怕火炼”的真正意义是其化学性质稳定，高温熔化再冷却后仍然是金。
2．下列各种冶炼方法中，可制得相应金属的是( )
A．加热分解氧化铝 B．高温下分解碳酸钙
C．电解氯化钠溶液 D．三氧化钨与铝粉高温反应
答案 D
解析 A项加热氧化铝，氧化铝很难分解；B项高温下分解碳酸钙，生成氧化钙；C项电解熔融态的氯化钠可得金属钠；D项三氧化钨与铝粉高温下发生铝热反应可得金属钨。
3．热还原法冶炼金属的反应一定是( )
A．氧化还原反应 B．置换反应
C．复分解反应 D．分解反应
答案 A
解析 热还原法冶炼金属的反应一定不是复分解反应，也一定不是分解反应，不一定是置换反应，如3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2，但一定是氧化还原反应。
4．下列说法中正确的是( )
A有些活泼金属如铝可作高温还原法的还原剂
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．回收旧金属可以重新制成金属或它们的化合物
答案 AD
解析 本题主要考查金属的冶炼方法。铝可以作还原剂冶炼一些高熔点的金属，如2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3，A项对；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；铝是活泼金属，很难用还原剂把它还原出来，C项错；D项对。
5．在含有Cu(NO3)2、Mg(NO3)2和AgNO3的溶液中加入适量锌粉，首先置换出的是( )
A．Mg B．Cu C．Ag D．H2
答案 C
解析 本题主要考查氧化还原反应顺序。根据金属活动性顺序表，可以判断，还原性强弱：Mg>H2>Cu>Ag，则离子氧化性强弱为Ag＋＞Cu2＋＞H＋＞Mg2＋，所以首先析出Ag。
6．实验室将9 g铝粉跟一定量的金属氧化物粉末混合形成铝热剂。发生铝热反应之后，所得固体中含金属单质为18 g，则该氧化物粉末可能是( )
A．Fe2O3和MnO2 B．MnO2和V2O5
C．Cr2O3和V2O5 D．Fe3O4和FeO
答案 AD
解析 n(Al)＝＝mol，Al完全反应时转移电子的物质的量为mol×3＝1 mol，则生成金属的摩尔电子质量(转移1 mol e－生成金属的质量)为18 g/mol。
A项生成Fe的摩尔电子质量为＝18.67 g/mol，生成Mn的摩尔电子质量为＝13.75 g/mol，根据平均值规律，A项正确；B项生成锰的摩尔电子质量为13.75 g/mol，生成V的摩尔电子质量为＝10.2 g/mol，根据平均值规律，B项不可能生成金属单质18 g；同理，C项也不可能生成单质18 g；D项，Al完成反应时生成Fe的质量大于18 g，当氧化物粉末不足量时，生成的金属可能为18 g，D项正确。
7．金属锂是密度最小的金属，等质量的金属，锂可以释放出更多的电子，故常用来制造高性能电池。已知锂的金属性介于钠和镁之间，则冶炼金属锂应采用的方法是( )
A．电解法 B．热还原法 C．热分解法 D．铝热法
答案 A
解析 锂的金属性介于钠和镁之间，应该与钠、镁的冶炼方法相同，即电解法。
8．已知工业上真空炼铷的反应方程式如下：2RbCl＋MgMgCl2＋2Rb(g)，对此反应能够进行的正确解释是( )
A．铷比镁的金属性强
B．铷的沸点比镁低，把铷的蒸气抽走后，平衡向正反应方向移动
C．MgCl2的热稳定性比RbCl弱
D．高温下Mg2＋得电子能力比Rb＋弱
答案 B
解析 铷的沸点比较低，抽走铷的蒸气后，平衡向正反应方向移动，这样就得到了铷。
9．在灰黑色粉末A和白色粉末B组成的混合物中加水，先看到蓝色溶液，过一段时间溶液变为浅绿色，并同时析出红色沉淀C。将沉淀C过滤出来，加入浓硫酸共热，有气体放出，将溶液浓缩，结果得到晶体D，把晶体D继续加热，又得到白色粉末B。试推断A、B、C、D的化学式：
A：________，B：________C：________D：________。
答案 Fe CuSO4 Cu CuSO4·5H2O
解析 将混合物溶于水得“蓝色溶液”，推知B为可溶性铜盐且红色沉淀C为铜单质，将铜过滤后与浓硫酸加热得CuSO4溶液，浓缩得D为CuSO4·5H2O，所以B为CuSO4，据A与CuSO4反应变浅绿色且能把铜置换出来，推出A为Fe。
10．关于铝的冶炼，有以下一些问题，请你通过努力，争取完成。
(1)工业制备铝一般是通过铝土矿制得的纯净的Al2O3，然后电解Al2O3/Na3AlF6得到铝。也可用电解NaCl—KCl—AlCl3共熔体方法制铝，且比电解Al2O3/Na3AlF6制铝节省电能约30%，但现在仍用前一种方法制铝，其主要原因是________(填字母序号)。
A．AlCl3是共价化合物，其熔融体不导电
B．电解AlCl3生成的Cl2会污染大气
C．自然界不存在富含AlCl3的矿石
D．生产无水AlCl3较困难，成本又较高
(2)把分别盛有熔融的氯化钾、氯化镁、氯化铝的三个电解槽串联，在一定条件下通电一段时间后，析出钾、镁、铝的物质的量之比为________(填字母序号)
A．1∶2∶3 B．3∶2∶1 C．6∶3∶1 D．6∶3∶2
(3)有些同学查到了有关几种物质的熔、沸点的资料，并对第(2)小题进行评价。
物质 K2O MgO Al2O3 KCl MgCl2 AlCl3
熔点(℃) 881 2 852 2 015 711 714 190(259 kPa)
沸点(℃) —— 3 600 2 980 1 437 1 412 181
①有的认为第(2)小题的题干与选项有矛盾，若选项正确，则可推知氯化钾、氯化镁、氯化铝三种物质中有一种物质是不符合题意的，这种物质是________。
②有的认为第(2)小题的题干正确，只要补一个正确的选项即可，这个选项是________(填序号)。
Ⅰ.0∶0∶0 Ⅱ.6∶3∶0 Ⅲ.1∶3∶6
③也有的认为只要把第(2)小题中三种物质中的某一种改为表格中的另一种物质也符合题意。请写出电解这种物质的化学方程式：________________________________________________________________________。
(4)讨论含有活泼金属元素的化合物一定是离子化合物吗？并设计简单实验证明你的结论。
答案 (1)CD (2)D (3)①氯化铝 ②Ⅰ ③2Al2O34Al＋3O2↑
(4)不一定。将AlCl3固体加热使之熔化，测其导电性；结果不导电，即证明AlCl3不是离子化合物，而是共价化合物。
解析 本题是对电解冶炼铝知识的挖掘，考查了学生运用知识分析问题和解决问题的能力，综合性较强，有一定的挑战性。
(1)题中已说明：可以用电解NaCl—KCl—AlCl3共熔体方法制铝，所以A选项理由不成立；Cl2虽然会污染大气，但电解NaCl制金属钠时也产生Cl2，况且Cl2还是重要的化工原料，所以排除B；AlCl3能溶于水，自然界中不会存在AlCl3矿石，所以C正确；电解炼铝的电解槽中不能有水，而生产无水AlCl3较困难，成本高，所以D正确。
(2)按照串联电路的特点可知，各个电极流过电子的物质的量都是相等的，再根据金属离子的价态计算出产生三种金属的物质的量之比为6∶3∶2，所以选D项。
(3)①从表中数据可知，氯化铝的熔点比沸点高，而且熔、沸点只有190℃、181℃，都很低，则加热时AlCl3易升华，难被电解(氯化铝属分子晶体，熔融时不能电离)，所以应该是氯化铝。②若题干正确，根据串联电路的特点，若有一个电解槽不导电，则整个电路都没有电子通过，各个电解槽都不发生电解，三个电解槽都没有电解产物，所以应选 Ⅰ.0∶0∶0(本题容易误选Ⅱ.6∶3∶0，原因是没有注意到串联电路的特点，这个知识在初中物理中就学过了)。③根据原题只能选表格中的Al2O3，电解的化学方程式：2Al2O34Al＋3O2↑。
(4)铝是活泼金属，但AlCl3是共价化合物。将AlCl3加热使之熔化，测其导电性，结果不导电，说明AlCl3不是离子化合物而是共价化合物。
11．铜在自然界多以＋1价矿石存在，因为在固态特别是高温下＋1价铜的化合物比＋2价稳定。从辉铜矿(Cu2S)炼铜的方法之一是：①将矿石高温通空气焙烧，生成两种氧化物。②将焙烧过的矿石加上比它质量约少一半的未经焙烧过的矿石，混合后隔绝空气再进行高温燃烧，结果得到金属铜和一种具有刺激性气味的气体。写出这两个反应的化学方程式。
答案 ①2Cu2S＋3O22Cu2O＋2SO2
②2Cu2O＋Cu2S6Cu＋SO2↑
解析 写第一个方程式时，要注意比稳定。
1．冶炼金属一般有下列四种方法：①焦炭法；②水煤气(或氢气或一氧化碳)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)铝热冶炼铬；(Ⅳ)从光卤石中炼镁。对它们的冶炼方法的分析不正确的是( )
A．(Ⅰ)用① B．(Ⅱ)用② C．(Ⅲ)用③ D．(Ⅳ)用④
答案 B
解析 火烧孔雀石炼铜采用焦炭还原的方法；湿法炼铜是活泼金属置换法；铝热冶炼铬是采用铝热反应将铬从其化合物中置换出来；光卤石炼镁则采用电解的方法，不正确的是B。
2．能用铝为原料来冶炼难熔的金属是因为( )
A．铝的密度小，熔点较低
B．铝在空气中燃烧，放出大量的热
C．铝在金属活动性顺序表中排在较前面
D．铝具有还原性，发生氧化还原反应时放出大量热
答案 D
解析 利用铝来冶炼难熔的金属就是利用铝热反应来进行的，在铝热反应中，铝表现出还原性，从而置换出其他金属，另外铝热反应还有一个特点就是反应能放出大量的热，反应所放出的热量可使金属氧化物和生成的金属熔化，使反应顺利进行。
3．铁是地壳中含量很丰富的元素，金属铁是在高炉中冶炼的，在冶金工业中，常用焦炭来冶炼铁。
(1)写出焦炭在高炉中所参与的两个反应的化学方程式：
________________________________________________________________________。
(2)写出赤铁矿被CO还原成铁的化学方程式：
________________________________________________________________________。
(3)实验室中可用CO还原Fe2O3，在加热Fe2O3前应________，直到无________现象时才能点燃酒精灯加热，否则可能发生________现象，未反应完全的CO________(填“能”或“不能”)排放到大气中，应做________处理。
答案 (1)C＋O2CO2 C＋CO22CO
(2)3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2
(3)验纯 爆鸣 爆炸 不能 点燃
解析 (1)在冶炼铁的过程中，为提高C的利用率，先把C＋O2CO2，再让CO2＋C2CO，用CO还原Fe2O3，接触更充分，效果更好。
(3)加热Fe2O3之前应先检验CO的纯度，否则会发生爆炸，由于CO有毒，故未完全反应
的CO应点燃，以防污染环境。
课时训练
1．常言“真金不怕火炼”从化学的角度对这句话的理解正确的是( )
A．金的熔点高，难于熔化
B．金的化学性质稳定，不易变质
C．金越炼越纯
D．金的硬度大，高温下难于变形
答案 B
解析 金的熔点并不很高，硬度也不很大，很易加工成各种形状的装饰品，“真金不怕火炼”的真正意义是其化学性质稳定，高温熔化再冷却后仍然是金。
2．下列各种冶炼方法中，可制得相应金属的是( )
A．加热分解氧化铝 B．高温下分解碳酸钙
C．电解氯化钠溶液 D．三氧化钨与铝粉高温反应
答案 D
解析 A项加热氧化铝，氧化铝很难分解；B项高温下分解碳酸钙，生成氧化钙；C项电解熔融态的氯化钠可得金属钠；D项三氧化钨与铝粉高温下发生铝热反应可得金属钨。
3．热还原法冶炼金属的反应一定是( )
A．氧化还原反应 B．置换反应
C．复分解反应 D．分解反应
答案 A
解析 热还原法冶炼金属的反应一定不是复分解反应，也一定不是分解反应，不一定是置换反应，如3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2，但一定是氧化还原反应。
4．下列说法中正确的是( )
A有些活泼金属如铝可作高温还原法的还原剂
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．回收旧金属可以重新制成金属或它们的化合物
答案 AD
解析 本题主要考查金属的冶炼方法。铝可以作还原剂冶炼一些高熔点的金属，如2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3，A项对；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；铝是活泼金属，很难用还原剂把它还原出来，C项错；D项对。
5．在含有Cu(NO3)2、Mg(NO3)2和AgNO3的溶液中加入适量锌粉，首先置换出的是( )
A．Mg B．Cu C．Ag D．H2
答案 C
解析 本题主要考查氧化还原反应顺序。根据金属活动性顺序表，可以判断，还原性强弱：Mg>H2>Cu>Ag，则离子氧化性强弱为Ag＋＞Cu2＋＞H＋＞Mg2＋，所以首先析出Ag。
6．实验室将9 g铝粉跟一定量的金属氧化物粉末混合形成铝热剂。发生铝热反应之后，所得固体中含金属单质为18 g，则该氧化物粉末可能是( )
A．Fe2O3和MnO2 B．MnO2和V2O5
C．Cr2O3和V2O5 D．Fe3O4和FeO
答案 AD
解析 n(Al)＝＝mol，Al完全反应时转移电子的物质的量为mol×3＝1 mol，则生成金属的摩尔电子质量(转移1 mol e－生成金属的质量)为18 g/mol。
A项生成Fe的摩尔电子质量为＝18.67 g/mol，生成Mn的摩尔电子质量为＝13.75 g/mol，根据平均值规律，A项正确；B项生成锰的摩尔电子质量为13.75 g/mol，生成V的摩尔电子质量为＝10.2 g/mol，根据平均值规律，B项不可能生成金属单质18 g；同理，C项也不可能生成单质18 g；D项，Al完成反应时生成Fe的质量大于18 g，当氧化物粉末不足量时，生成的金属可能为18 g，D项正确。
7．金属锂是密度最小的金属，等质量的金属，锂可以释放出更多的电子，故常用来制造高性能电池。已知锂的金属性介于钠和镁之间，则冶炼金属锂应采用的方法是( )
A．电解法 B．热还原法 C．热分解法 D．铝热法
答案 A
解析 锂的金属性介于钠和镁之间，应该与钠、镁的冶炼方法相同，即电解法。
8．已知工业上真空炼铷的反应方程式如下：2RbCl＋MgMgCl2＋2Rb(g)，对此反应能够进行的正确解释是( )
A．铷比镁的金属性强
B．铷的沸点比镁低，把铷的蒸气抽走后，平衡向正反应方向移动
C．MgCl2的热稳定性比RbCl弱
D．高温下Mg2＋得电子能力比Rb＋弱
答案 B
解析 铷的沸点比较低，抽走铷的蒸气后，平衡向正反应方向移动，这样就得到了铷。
9．在灰黑色粉末A和白色粉末B组成的混合物中加水，先看到蓝色溶液，过一段时间溶液变为浅绿色，并同时析出红色沉淀C。将沉淀C过滤出来，加入浓硫酸共热，有气体放出，将溶液浓缩，结果得到晶体D，把晶体D继续加热，又得到白色粉末B。试推断A、B、C、D的化学式：
A：________，B：________C：________D：________。
答案 Fe CuSO4 Cu CuSO4·5H2O
解析 将混合物溶于水得“蓝色溶液”，推知B为可溶性铜盐且红色沉淀C为铜单质，将铜过滤后与浓硫酸加热得CuSO4溶液，浓缩得D为CuSO4·5H2O，所以B为CuSO4，据A与CuSO4反应变浅绿色且能把铜置换出来，推出A为Fe。
10．关于铝的冶炼，有以下一些问题，请你通过努力，争取完成。
(1)工业制备铝一般是通过铝土矿制得的纯净的Al2O3，然后电解Al2O3/Na3AlF6得到铝。也可用电解NaCl—KCl—AlCl3共熔体方法制铝，且比电解Al2O3/Na3AlF6制铝节省电能约30%，但现在仍用前一种方法制铝，其主要原因是________(填字母序号)。
A．AlCl3是共价化合物，其熔融体不导电
B．电解AlCl3生成的Cl2会污染大气
C．自然界不存在富含AlCl3的矿石
D．生产无水AlCl3较困难，成本又较高
(2)把分别盛有熔融的氯化钾、氯化镁、氯化铝的三个电解槽串联，在一定条件下通电一段时间后，析出钾、镁、铝的物质的量之比为________(填字母序号)
A．1∶2∶3 B．3∶2∶1 C．6∶3∶1 D．6∶3∶2
(3)有些同学查到了有关几种物质的熔、沸点的资料，并对第(2)小题进行评价。
物质 K2O MgO Al2O3 KCl MgCl2 AlCl3
熔点(℃) 881 2 852 2 015 711 714 190(259 kPa)
沸点(℃) —— 3 600 2 980 1 437 1 412 181
①有的认为第(2)小题的题干与选项有矛盾，若选项正确，则可推知氯化钾、氯化镁、氯化铝三种物质中有一种物质是不符合题意的，这种物质是________。
②有的认为第(2)小题的题干正确，只要补一个正确的选项即可，这个选项是________(填序号)。
Ⅰ.0∶0∶0 Ⅱ.6∶3∶0 Ⅲ.1∶3∶6
③也有的认为只要把第(2)小题中三种物质中的某一种改为表格中的另一种物质也符合题意。请写出电解这种物质的化学方程式：________________________________________________________________________。
(4)讨论含有活泼金属元素的化合物一定是离子化合物吗？并设计简单实验证明你的结论。
答案 (1)CD (2)D (3)①氯化铝 ②Ⅰ ③2Al2O34Al＋3O2↑
(4)不一定。将AlCl3固体加热使之熔化，测其导电性；结果不导电，即证明AlCl3不是离子化合物，而是共价化合物。
解析 本题是对电解冶炼铝知识的挖掘，考查了学生运用知识分析问题和解决问题的能力，综合性较强，有一定的挑战性。
(1)题中已说明：可以用电解NaCl—KCl—AlCl3共熔体方法制铝，所以A选项理由不成立；Cl2虽然会污染大气，但电解NaCl制金属钠时也产生Cl2，况且Cl2还是重要的化工原料，所以排除B；AlCl3能溶于水，自然界中不会存在AlCl3矿石，所以C正确；电解炼铝的电解槽中不能有水，而生产无水AlCl3较困难，成本高，所以D正确。
(2)按照串联电路的特点可知，各个电极流过电子的物质的量都是相等的，再根据金属离子的价态计算出产生三种金属的物质的量之比为6∶3∶2，所以选D项。
(3)①从表中数据可知，氯化铝的熔点比沸点高，而且熔、沸点只有190℃、181℃，都很低，则加热时AlCl3易升华，难被电解(氯化铝属分子晶体，熔融时不能电离)，所以应该是氯化铝。②若题干正确，根据串联电路的特点，若有一个电解槽不导电，则整个电路都没有电子通过，各个电解槽都不发生电解，三个电解槽都没有电解产物，所以应选 Ⅰ.0∶0∶0(本题容易误选Ⅱ.6∶3∶0，原因是没有注意到串联电路的特点，这个知识在初中物理中就学过了)。③根据原题只能选表格中的Al2O3，电解的化学方程式：2Al2O34Al＋3O2↑。
(4)铝是活泼金属，但AlCl3是共价化合物。将AlCl3加热使之熔化，测其导电性，结果不导电，说明AlCl3不是离子化合物而是共价化合物。
11．铜在自然界多以＋1价矿石存在，因为在固态特别是高温下＋1价铜的化合物比＋2价稳定。从辉铜矿(Cu2S)炼铜的方法之一是：①将矿石高温通空气焙烧，生成两种氧化物。②将焙烧过的矿石加上比它质量约少一半的未经焙烧过的矿石，混合后隔绝空气再进行高温燃烧，结果得到金属铜和一种具有刺激性气味的气体。写出这两个反应的化学方程式。
答案 ①2Cu2S＋3O22Cu2O＋2SO2
②2Cu2O＋Cu2S6Cu＋SO2↑
解析 写第一个方程式时，要注意比稳定。