8.1.1金属矿物的开发利用 同步练习-云南省弥勒市第一中学2020-2021学年高一化学人教版（2019）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
一、单选题
1．金属冶炼方法选择的依据是（ ）
A．金属熔点的高低 B．金属阳离子得电子的能力
C．金属元素在自然界的存在形式 D．金属元素在地壳中的含量
2．下图表示人类使用不同金属的大致年代。这个先后顺序跟下列有关的是（ ）
①地壳中金属元素的含量；②金属活动性顺序；③金属的导电性；④金属冶炼的难易程度；⑤金属的延展性；
A．①③ B．②⑤ C．③⑤ D．②④
3．下列各组金属最适合用H2或CO把它从化合物中还原出来的是( )
A．K、Mg B．Fe、Al C．Fe、Cu D．Hg、Ag
4．金属材料在日常生活、生产中有着广泛的运用，下列关于金属的说法不正确的是（ ）
A．工业上金属Mg、Al都是用电解熔融的氯化物制得的 B．合金的性质与其成分金属的性质不完全相同
C．金属冶炼的本质是金属阳离子得到电子变成金属原子 D．越活泼的金属越难冶炼
5．以下方法可用于工业冶炼金属的是（ ）
A．电解熔融AlCl3获取金属铝 B．电解MgCl2溶液获取金属镁
C．用CO还原铁矿石来获取金属铁 D．电解饱和食盐水来获取金属钠
6．下列物质的制取原理错误的是 ( )
A．金属钠的制取：2NaCl(熔融) 2Na＋Cl2↑ B．金属镁的制取：MgO＋COMg＋CO2
C．金属铬的制取：Cr2O3＋2Al2Cr＋Al2O3 D．金属汞的制取：2HgO2Hg＋O2↑
7．有关金属的冶炼原理下列说法正确的是（ ）
A．肯定发生的是置换反应 B．肯定发生的是分解反应
C．肯定发生的是氧化还原反应 D．只能用金属做还原剂冶炼金属
8．下列说法不正确的是( )
A．从自然界中获得金属单质均需要通过化学方法
B．金属活动性不同，冶炼方法也有所不同
C．地球上金属矿物资源是有限的，因此，应提高金属矿物的利用率
D．废旧金属的回收再利用，有利于环境保护
二、填空题
9．冶炼金属常用以下几种方法：①以C、CO或作还原剂还原 ②用活泼金属Na、Mg等还原 ③利用铝热反应原理还原 ④电解法 ⑤热分解法。请回答下列金属的冶炼应采用哪种方法：
(1)Fe、Zn、Cu等中等活泼金属 (填序号，下同)。 (2)Na、Mg、Al等活泼或较活泼金属 。
(3)Hg、Ag等不活泼金属 。 (4)V、Cr、Mn、W等高熔点金属 。
10．地球上的金属矿物资源是有限的，应合理开发利用。
(1)金属冶炼的实质是金属离子被 (填“氧化”或“还原”)生成金属单质。
(2)铜在自然界存在于多种矿石中，如：
矿石名称 黄铜矿 辉铜矿 孔雀石
主要成分 CuFeS2 Cu2S Cu2(OH)2 CO3
请回答下列问题：
①上表所列铜化合物中，推断铜的质量百分含量最高的是 。
②CuFeS2其中Cu为+1价、Fe为+3价，高温焙烧时发生的反应是CuFeS2+O2SO2+FeS+Cu，焙烧过程中被还原的元素有 。
③工业上以黄铜矿为原料，采用火法熔炼工艺生产铜，火法炼铜的反应为：Cu2S+O22Cu+SO2，该反应中氧化剂是 。
④Cu2(OH)2CO3与稀硫酸反应的离子方程式为 。
三、选做题
11．铝热反应常用于冶炼高熔点的金属，可简单认为是铝与某些金属氧化物在高温条件下发生的反应。某学习小组对铝热反应(以Al和Fe2O3反应为例)进行研究。查阅资料得到Al、Al2O3、Fe、Fe2O3的熔、沸点数据如表所示：
物质 Al Al2O3 Fe Fe2O3
熔点/℃ 660 2054 1535 1565
沸点/℃ 2467 2980 2750 —
试回答下列问题：
(1)在铝热反应中金属铝表现出 性(填“氧化”或“还原”)。请判断下列金属中不能由铝热反应制取的是 (填序号)。①Fe ②Cr(铬) ③V(钒) ④Ca ⑤Mn
(2)某同学推测，铝热反应所得到的熔融物中应含有铁、铝两种金属。若要设计一个简单的实验方案证明该熔融物中含有金属铝，则实验所需试剂为 ，可观察到的现象是 。
(3)另一同学推测铝热反应得到的熔融物中还含有Fe2O3，他设计了如下方案来验证：
取一块该熔融物冷却后投入到少量稀硫酸中，向反应后的混合液中滴加物质甲的溶液，观察到溶液颜色未变红，证明该熔融物中不含有Fe2O3。则：
①物质甲是 (填化学式)。
②该同学的实验方案是否合理？ (填“合理”或“不合理”)。
理由： 。
12．从铝土矿(主要成分为Al2O3，还有少量杂质Fe2O3等)中提取铝的工艺流程及步骤如图：
试回答下列问题：
(1)试剂X为 。反应Ⅰ离子方程式： 。
(2)写出以上工艺流程中反应Ⅱ的离子方程式： 。
(3)检验沉淀2是否洗净的实验操作： 。
(4)操作Ⅰ、操作Ⅱ均为 (填操作名称)，在进行该操作时需要的玻璃仪器有 。
(5)电解熔融氧化铝制取金属铝，若有12mol电子发生转移，理论上能得到金属铝的质量是 g。
第八章 化学与可持续发展参考答案
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
1．B
【详解】
A. 冶炼方法金属熔点的高低与无关，与金属离子被还原到单质的难易程度有关，A错误；
B. 金属的冶炼方式与金属的活动性或金属阳离子得电子的能力有关，B正确；
C. 大多数金属元素在自然界以化合态存在形式，存在形式与冶炼方法无关，C错误；
D. 金属元素在地壳中的含量不同不能从根本上决定冶炼方法，D错误；
答案选B。
2．D
【详解】
金属越活泼，金属性越强，金属就越难冶炼。由于铜的金属性弱于铁的，而铁的金属性又弱于铝的，因此最先是青铜器时代，而后是铁器时代，所以答案选D。
3．C
【详解】
金属的冶炼方法与金属活动性强弱有关。在金属活动性顺序表中，排在最前边的K、Ca、Na、Mg、Al用电解方法冶炼；
在Al之后到Cu，包括Cu，采用热还原方法冶炼；
在Cu之后的金属用热分解方法冶炼；
对选项的金属进行观察可知：能够用H2或CO把它从化合物中还原出来的是Fe和Cu，故合理选项是C；
答案选C。
4．A
【详解】
A．工业上用电解氯化镁的方法生产金属镁，MgCl2Mg+Cl2↑．氯化铝为共价化合物，工业上电解熔融的氧化铝制铝，反应的化学方程式为：2Al2O34Al+3O2↑，故A错误；
B．合金的性质与组分金属的化学性质相同，但物理性质不同，故B正确；
C．金属阳离子得到电子被还原生成金属单质，为金属冶炼的本质，故C正确；
D．活泼金属对应的阳离子难以得到电子，难以冶炼，故D正确；
答案选A．
5．C
【详解】
A．AlCl3不导电，工业上电解熔融的氧化铝制取金属铝，故A错误；
B．电解MgCl2溶液得到氢氧化镁，电解熔融的氯化镁制取金属镁，故B错误；
C．一氧化碳还原铁矿石得到金属铁，故C正确；
D．电解饱和食盐水得到氢氧化钠，电解熔融的氯化钠制取金属钠，故D错误；
故答案选C。
6．B
【详解】
A.金属钠活泼，用电解熔融氯化钠制备，A项错误；
B.金属镁活泼，用电解熔融氯化镁制备，B项正确；
C.金属铬没有铝活泼，用铝热法制备，C项错误；
D.金属汞不活泼，用加热分解氧化物的方法的制取，D项错误；
答案选B。
【点睛】
制备金属，根据金属活动性顺序表，前四种金属通过电解熔融状态的氯化物可得单质，制备铝需要电解熔融状态的氧化铝，不能用氯化铝，因为氯化铝属于共价化合物，内部结构无离子；从锌到铜，可以用热还原，用氢气、碳单质、一氧化碳、Al（铝热法），后面两种金属可以直接加热各自的氧化物制备其单质。
7．C
【分析】
金属的冶炼即是将金属由化合态变为游离态，一定发生了氧化还原反应，但不一定是置换。根据活动性顺序表，金属的冶炼方法可以分为：电解法，热还原法，热分解法，据此分析。
【详解】
A项，金属的冶炼不一定发生置换反应，例如3CO+Fe2O32Fe+3CO2，不属于置换反应，故A项错误；
B项，金属的冶炼不一定发生分解反应，例如CO+CuOCu+CO2，不属于分解反应，故B项错误；
C项，金属的冶炼是将金属化合物转化成金属单质的过程，金属的化合价发生了变化，所以一定是氧化还原反应，故C项正确；
D项，非金属也可以用作还原剂冶炼金属，例如可以用氢气、一氧化碳、碳作还原剂冶炼金属，故D项错误。
综上所述，本题正确答案为C。
8．A
【详解】
A．自然界中的绝大多数金属元素以化合态形式存在，这些金属单质的获得需要通过化学方法，极少数金属元素如、等以游离态形式存在，这些金属单质的获得只需要通过物理方法(如富集法)，A项错误；
B．金属活动性不同，金属阳离子被还原的难易程度不同，冶炼方法不同，B项正确；
C．金属矿物资源是有限的，因此，应提高金属矿物的利用率，C项正确；
D．金属矿物资源是有限的，要回收再利用废旧金属，D项正确；
答案选A。
9．① ④ ⑤ ③
【详解】
金属的冶炼一般根据金属的活泼性选择不同的冶炼方法。活泼的金属一般采用电解法，不活泼的金属一般采用加热分解法，处于中间的金属，一般采用还原剂还原。
(1)Fe、Zn、Cu等中等活泼金属，冶炼方法采用热还原法，①以C、CO或H2做还原剂，故答案为：①
(2)Na、Mg、Al等活泼或较活泼金属，冶炼方法用④电解法，故答案为：④；
(3)Hg、Ag等不活泼金属，冶炼方法用⑤热分解法，故答案为：⑤；
(4)V、Cr、Mn、W等高熔点金属，冶炼方法利用铝热反应原理还原，故答案为：③；
10．还原 Cu2S O、Cu、Fe Cu2S和O2 Cu2(OH)2CO3+4H+=2Cu2++CO2↑+3H2O
【分析】
(1)金属冶炼的实质是金属阳离子转变为单质，根据氧化还原反应规律判断；
(2)①铜化合物中，铜的质量百分含量=，据此计算；
②根据化合物化合价之和为0，判断S元素的化合价，再根据氧化还原规律分析判断；
③反应Cu2S+O22Cu+SO2中Cu元素化合价降低，S元素化合价升高，结合元素化合价变化判断；
④Cu2(OH)2CO3与稀硫酸反应生成硫酸铜、二氧化碳和水。
【详解】
(1)金属冶炼的实质是金属阳离子转变为单质，金属元素的化合价降低，得电子，被还原，则金属离子被还原生成金属单质；
(2)①铜化合物中，铜的质量百分含量=，黄铜矿中铜的含量=×100%=35%；辉铜矿中铜的含量=×100%=80%；孔雀石中铜的含量=×100%=58%，所以铜的质量百分含量最高的是Cu2S；
②CuFeS2其中 Cu 为+1 价、Fe 为+3 价，根据化合物化合价之和为0，可得S元素的化合价为-2价，则反应CuFeS2 + O2SO2 +FeS +Cu中，S元素由-2价变为+4价，被氧化；O元素的化合价由0价变为-2价，被还原；Cu元素的化合价由+1价变为0价，被还原，Fe元素的化合价由+3价变为+2价，被还原，则焙烧过程中被还原的元素有O、Cu、Fe；
③反应Cu2S+O22Cu+SO2中，Cu元素化合价由+1价降低到0价，S元素化合价由-2价升高到+4价，O元素的化合价由0价降低到-2价，反应中Cu2S和O2为氧化剂，Cu2S为还原剂；
④Cu2(OH)2CO3与稀硫酸反应生成硫酸铜、二氧化碳和水，离子方程式为：Cu2(OH)2CO3+4H+=2Cu2++CO2↑+3H2O。
11．还原 ④ 氢氧化钠溶液 溶液中有气泡产生 KSCN 不合理 Fe3+可能被Fe全部还原为Fe2+而不能使KSCN溶液变红
【详解】
(1)铝热反应为铝与某些金属氧化物在高温条件下生成氧化铝和金属单质的反应，反应中铝元素的化合价升高，作还原剂，表现出还原性；铝热反应的原理为还原性较强的金属铝置换出还原性较弱的其他金属，根据金属的活动性顺序可判断，不能由铝热反应制取，故选④；
(2)铝能和氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和氢气，铁和氢氧化钠溶液不反应，所以要证明该熔融物中含有金属铝，则实验所需试剂为氢氧化钠溶液，可观察到的现象是溶液中有气泡产生；
(3)①检验用溶液，则物质甲是；
②铝热反应得到的熔融物中含有单质，可能被全部还原为而不能使溶液变红，所以不合理。
12．NaOH溶液 Al2O3+2OH-=2AlO+H2O AlO+CO2+2H2O=Al(OH)3+HCO 答案一：取最后一次洗涤液，加稀盐酸，产生气体通入澄清石灰水，若澄清石灰水变浑浊，则洗涤干净。答案二：用洁净的铁丝蘸取最后几滴洗涤液，在酒精灯上灼烧，若火焰为黄色，则没洗干净 过滤 烧杯、漏斗、玻璃棒 108
【分析】
铝土矿(主要成分为A12O3，还有少量杂质)加入过量X发生反应生成沉淀1和溶液甲，溶液甲通入过量二氧化碳生成沉淀2为氢氧化铝，加热分解生成氧化铝，电解生成铝，判断过量试剂X为氢氧化钠溶液，操作为分离固体和溶液的过滤操作，通入过量二氧化碳过滤得到溶液乙主要为碳酸氢钠.
【详解】
(1)分析可以知道试剂X为NaOH溶液，Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O的离子方程式为：Al2O3+2OH-=2AlO+H2O。因此，答案是：NaOH溶液；Al2O3+2OH-=2AlO+H2O
(2)反应Ⅱ是偏铝酸钠溶液中通入过量二氧化碳生成氢氧化铝沉淀和碳酸氢钠，反应的离子方程式：AlO+CO2+2H2O=Al(OH)3+HCO
(3)溶液中含有HCO，取最后一次洗涤液，加稀盐酸，产生气体通入澄清石灰水，若澄清石灰水变浑浊，则洗涤干净；溶液中有Na+，用洁净的铁丝蘸取最后几滴洗涤液，在酒精灯上灼烧，若火焰为黄色，则没洗干净。
(4)操作Ⅰ、操作Ⅱ都是分离固体和溶液的实验操作为过滤，在实验室进行该操作时需要的玻璃仪器有漏斗、烧杯、玻璃棒，
(5)电解熔融氧化铝制取金属铝，2Al2O3===4Al+3O2，反应中电子转移12mol生成铝4mol，生成铝的质量=4molx27g/mol=108g，因此，本题正确答案是：108。