2020-2021学年高一新人教版化学（2019）必修第二册8.1.1金属矿物的开发利用课时跟踪检测有答案和解析

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课时跟踪检测
金属矿物的开发利用
1．下列说法不正确的是(　　)
A．自然界中不存在游离态的金属单质
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．废旧金属的回收利用，有利于环境保护
2．我国古代曾用火烧孔雀石和焦炭混合物的方法炼铜，孔雀石的主要成分是Cu2(OH)2CO3，其冶炼方法是(　　)
A．焦炭还原法
B．湿法炼铜
C．铝热还原法
D．电解冶炼法
3．我国古代的湿法冶金术世界闻名。我国在世界上最先应用湿法冶金术冶炼出来的金属是(　　)
A．Fe
B．Cu
C．Ag
D．Hg
4．金属材料在日常生活及生产中有着广泛的应用。下列关于金属的一些说法不正确的是(　　)
A．合金的性质与其成分金属的性质不完全相同
B．锈蚀后的铁制品没有回收价值
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．下列化工生产原理错误的是(　　)
①可以通过电解熔融的氯化钠来制取金属钠　②可以将钠加入饱和氯化镁溶液中制取镁　③用电解法冶炼铝时，原料是氯化铝　④高炉炼铁时所发生的反应都是放热反应，故无需加热
A．②③
B．①③
C．①②
D．②③④
6．冶炼金属一般有以下四种方法：①焦炭还原法；②水煤气法(或氢气、一氧化碳还原法)；③活泼金属置换法；④电解法。古代有(Ⅰ)火烧孔雀石[Cu2(OH)2CO3]炼铜，(Ⅱ)湿法炼铜；现代有(Ⅲ)铝热法炼铬，(Ⅳ)从光卤石(KCl·MgCl2·6H2O)中炼镁。下列对应关系不正确的是(　　)
A．(Ⅰ)①
B．(Ⅱ)②
C．(Ⅲ)③
D．(Ⅳ)④
7．把铝粉和氧化亚铁粉末配成铝热剂，分成两等份。一份在高温下恰好完全反应后，再与足量盐酸反应；另一份直接放入足量的烧碱溶液中充分反应。前后两种情况下生成的气体的质量比是(　　)
A．3∶2
B．2∶3
C．1∶1
D．28∶9
8．研究发现用铝热法可从下列氧化物中冶炼出有关金属，若要得到等物质的量的有关金属单质，需消耗单质铝最多的是(　　)
A．MnO2
B．V2O5
C．Cr2O3
D．WO3
9．据《天工开物》记载我国古代以炉甘石(主要成分是ZnCO3)来升炼倭铅(即锌)，其原理如图2所示。已知锌的熔点为420
℃、沸点为906
℃。则下列说法不正确的是(　　)
A．升炼倭铅过程包含氧化还原反应
B．“锌火”是锌蒸气和一氧化碳在空气中的燃烧
C．“泥封”的目的是防止得到的锌被氧化
D．冶炼时锌变为蒸气在“兜室”冷凝为固体
10．(双选)我国古代“药金”的冶炼方法是将炉甘石(ZnCO3)和赤铜矿(Cu2O)与木炭按一定的比例混合后加热至800
℃，即可炼出有金子般光泽的“药金”。下列叙述正确的是(　　)
A．“药金”实质上是铜锌合金
B．冶炼炉中炉甘石直接被木炭还原为锌
C．用王水不能区别黄金和“药金”
D．用火焰灼烧不能区别黄金和“药金”
11．某同学做铝热反应的实验。查阅《化学手册》知，Al、Al2O3、Fe、Fe2O3熔点、沸点数据如下：
物质
Al
Al2O3
Fe
Fe2O3
熔点/℃
660
2
054
1
535
1
462
沸点/℃
2
467
2
980
2
750
(1)铝热反应方程式为____________________________________________。
(2)下列能与Al发生铝热反应的有________(填字母)。
A．MnO2　　　B．Na2O　　　C．MgO　　　D．FeO
(3)某同学推测，铝热反应所得的熔融物应是铁铝合金。设计实验方案，证明所得的块状熔融物中含有金属铝。
所用试剂
实验操作及现象
有关反应的化学方程式
(4)实验室欲在常温下溶解此熔融物，下列试剂中最好的是________(填字母)，理由是：________________________________。
A．浓硫酸
B．稀硫酸
C．硫酸铜溶液
D．NaOH溶液
12．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)操作Ⅳ中，灼烧时盛放药品的仪器是________，发生反应的化学方程式是__________________________。
(4)生成滤渣C的离子方程式为________________________________________________。
(5)取滤液B
100
mL，加入1
mol/L
200
mL盐酸时，沉淀量达到最大且质量为11.7
g。则滤液B中c(AlO)＝________，c(Na＋)>________mol/L。
13．(双选)实验室用H2还原WO3制备金属W的装置如图所示(Zn粒中往往含有硫等杂质，焦性没食子酸溶液用于吸收少量氧气)。下列说法正确的是(　　)
A．①、②、③中依次盛装KMnO4溶液、浓H2SO4溶液、焦性没食子酸溶液
B．管式炉加热前，用试管在④处收集气体并点燃，通过声音判断气体纯度
C．结束反应时，先停止加热，待W冷却后再关闭活塞K
D．装置Q(启普发生器)也可用于二氧化锰与浓盐酸反应制备氯气
14．诺贝尔化学奖获得者施罗克等人发现金属钼的卡宾化合物可以作为非常有效的烯烃复分解催化剂。工业上冶炼钼的化学反应过程：
①2MoS2＋7O22MoO3＋4SO2
②MoO3＋2NH3·H2O===(NH4)2MoO4＋H2O
③(NH4)2MoO4＋2HCl===H2MoO4↓＋2NH4Cl
④H2MoO4MoO3＋H2O
⑤用还原剂将MoO3还原成金属钼
则下列说法正确的是(　　)
A．MoS2煅烧产生的尾气可直接排放
B．MoO3是金属氧化物，也是碱性氧化物
C．H2MoO4是一种强酸
D．利用H2、CO和Al分别还原等量的MoO3，所消耗还原剂的物质的量之比为3∶3∶2
15．孔雀石的主要成分为CuCO3·Cu(OH)2，某同学设计从孔雀石中冶炼金属铜的方案如下：
①将孔雀石粉碎后加过量的稀硫酸　②将反应后的混合物过滤　③向滤液中加入一种金属粉末
根据上述实验方案，试回答：
(1)第①步反应的现象为____________________________________。
(2)第③步加入的金属粉末是________，理由是_________________________________。
(3)向滤液中加入过量生石灰后，过滤，将沉淀加热后通入________气体，可得到较纯净的铜和水。
16．钛(Ti)被称为继铁、铝之后的第三金属，钛白(TiO2)是一种优良的白色颜料。制备TiO2和Ti的原料是钛铁矿，我国的钛铁矿储量居世界首位。用含Fe2O3的钛铁矿(主要成分为FeTiO3)制备TiO2的流程如下所示。
(1)步骤①加Fe的目的是____________________________________________________；
步骤②冷却的目的是_______________________________________________________。
(2)考虑成本和废物综合利用因素，水浸后废液中应加入________处理。
(3)由金红石(TiO2)制取单质钛(Ti)的步骤：
―→
反应TiCl4＋2Mg2MgCl2＋Ti在Ar气氛中进行的理由是________________________________________________________________________。
1.
解析：选A　自然界中的金属绝大多数以化合态形式存在，极少数金属如Au、Pt等以游离态形式存在，A错误；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正确；金属资源是有限的，既要提高金属矿物的利用率，又要回收利用废旧金属，C、D正确。
2.
解析：选A　火烧孔雀石和焦炭混合物发生的反应为Cu2(OH)2CO32CuO＋H2O＋CO2↑，2CuO＋C2Cu＋CO2↑，属于焦炭还原法。
3.
解析：选B　中国古代的湿法冶金是将铁片放入铜的盐溶液中发生置换反应，得到金属铜。
4.
解析：选B　合金的熔点比它的各成分金属的熔点都低，故A正确；锈蚀后的铁制品除去铁锈可以回收利用，保护矿产资源，故B错误；金属冶炼是将化合态的金属元素转化成金属单质，其本质是金属阳离子得到电子变成金属原子，故C正确；越活泼的金属，其金属阳离子就越难得到电子被还原，越难冶炼，故D正确。
5.
解析：选D　常用电解熔融NaCl的方法冶炼金属Na，①正确；Na非常活泼，将Na加入饱和MgCl2溶液中，Na先与H2O反应生成NaOH和H2，Mg2＋再与OH－反应生成Mg(OH)2沉淀，②错误；AlCl3为共价化合物，熔融状态下不导电，故冶炼铝使用的是Al2O3，③错误；高炉炼铁时所发生的反应有些是放热反应，如Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2，但仍需要高温，④错误。故选项D符合题意。
6.
解析：选B　(Ⅰ)火烧孔雀石炼铜是用树木煅烧孔雀石，孔雀石分解后产生CuO，树木变成焦炭后还原CuO得到Cu：Cu2(OH)2CO32CuO＋H2O＋CO2↑，2CuO＋C2Cu＋CO2↑，符合①；(Ⅱ)湿法炼铜是我国西汉时期用铁从铜的化合物溶液中置换出铜：Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu，符合③；(Ⅲ)铝热法炼铬：2Al＋Cr2O32Cr＋Al2O3，符合③；(Ⅳ)从光卤石中炼镁是先从光卤石中得到MgCl2，再电解熔融的MgCl2得到Mg：MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑，符合④。故选项B符合题意。
7.
解析：选C　由2Al＋3FeOAl2O3＋3Fe，Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑知：2Al～3Fe～3H2；而由2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑知：2Al～3H2，故两种情况下放出的H2质量相同。
8.
解析：选D　设得到的金属单质的物质的量为n
mol，A项，MnO2→Mn，化合价由＋4变为0，化合价降低4价，得到n
mol
Mn，反应转移4n
mol电子；B项，V2O5→V，化合价从＋5变为0，化合价降低5价，生成n
mol
V，反应转移5n
mol电子；C项，Cr2O3→Cr，化合价由＋3变为0，化合价降低3价，生成n
mol
Cr，反应转移3n
mol电子；D项，WO3→W，化合价从＋6变为0，化合价降低6价，生成n
mol
W，反应转移6n
mol电子，每消耗1
mol铝能够提供3
mol电子，根据电子守恒，得到以上n
mol各金属单质，消耗金属铝最多的为WO3。
9.
解析：选D　炉甘石的主要成分是ZnCO3，与煤炭在高温下共热，ZnCO3分解生成ZnO、CO2，C与CO2反应生成CO，CO还原ZnO得到Zn，其中生成CO及CO还原ZnO均为氧化还原反应，A正确；“锌火”是未反应完的CO与Zn蒸气从“兜室”逸出燃烧，B正确；Zn高温下易被空气中O2氧化成ZnO，故“泥封”是为了隔绝空气，防止Zn被氧化，C正确；反应区温度为1
100～1
300
℃，Zn变为蒸气与杂质分离，在“兜室”冷凝为液体流出(冷凝区温度高于Zn的熔点)，D错误。
10.
解析：选AC　A正确，B错误，冶炼“药金”相关反应的化学方程式为ZnCO3ZnO＋CO2↑，2ZnO＋C2Zn＋CO2↑，2Cu2O＋C4Cu＋CO2↑；C正确，王水可以溶解黄金和“药金”；D错误，用火焰灼烧可以区别黄金和“药金”，因为高温下黄金与空气不反应，而“药金”可以与空气反应，生成的CuO是黑色的，ZnO是白色的，总之，灼烧后的“药金”颜色有变化。
11.
解析：(1)铝热反应方程式为2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe。(2)根据铝的活动性比Na、Mg弱，比Mn、Fe强可知，MnO2、FeO均可与Al发生铝热反应。(3)要证明所得的铁中含有单质铝，只需加入NaOH溶液，看有无气泡产生即可。(4)铝和铁遇到浓硫酸在常温下会发生钝化；硫酸铜溶液能够溶解两种金属，但是同时置换出单质铜；NaOH溶液不能与铁反应，只能溶解铝。
答案：(1)2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3　(2)AD
(3)氢氧化钠溶液　取适量样品于试管中，加入NaOH溶液；有气泡产生　2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑(其他合理答案均可)　(4)B　稀硫酸能够完全溶解此熔融物，并且不会造成环境污染
12.
解析：(1)铝土矿中的二氧化硅与稀硫酸不反应，则滤渣A是SiO2(或二氧化硅)；滤液A中含有铝离子、铁离子，加入过量的氢氧化钠溶液生成氢氧化铁沉淀和偏铝酸钠，则滤渣B是Fe(OH)3(或氢氧化铁)。
(2)操作Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的名称均是过滤。
(3)操作Ⅳ中，灼烧固体时盛放药品的仪器是坩埚。滤液B中含有偏铝酸钠，通入过量的二氧化碳生成氢氧化铝沉淀，滤渣C是Al(OH)3，则发生反应的化学方程式是2Al(OH)3Al2O3＋3H2O。
(4)由于二氧化碳是过量的，则生成滤渣C的离子方程式为AlO＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO。
(5)取滤液B
100
mL，加入1
mol/L
200
mL盐酸时，沉淀量达到最大且质量为11.7
g，即氢氧化铝质量是11.7
g，其物质的量是＝0.15
mol，根据铝原子守恒可知，溶液B中c(AlO)＝0.15
mol÷0.1
L＝1.5
mol/L。根据方程式Al2(SO4)3＋8NaOH===3Na2SO4＋2NaAlO2＋4H2O可知，Al2(SO4)3消耗氢氧化钠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。
答案：(1)SiO2(或二氧化硅)　Fe(OH)3(或氢氧化铁)
(2)过滤　(3)坩埚　2Al(OH)3Al2O3＋3H2O　(4)AlO＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO　(5)1.5
mol/L　6.0
13.
解析：选BC　Zn粒中往往含有硫等杂质，因此生成的氢气中可能混有H2S，所以用KMnO4溶液除去H2S，另外装置中含有空气，高温下能与W反应，焦性没食子酸溶液用于吸收氧气，最后通过浓硫酸干燥氢气，A错误；氢气是可燃性气体，通过爆鸣法验纯，B正确；为了防止W被氧化，反应结束后应该先停止加热，在氢气的氛围中冷却，等待W冷却后再关闭活塞K，C正确；二氧化锰与浓盐酸制备氯气的反应需要加热，而启普发生器不能加热，所以不能用于该反应，D错误。
14.
解析：选D　A项，生成物SO2对环境污染严重，不能直接排放，错误；B项，根据②中生成物(NH4)2MoO4可知，该化合物属于盐，对应的酸是H2MoO4，故MoO3不属于碱性氧化物，错误；C项，根据反应③可知，H2MoO4是弱酸，错误；D项，1
mol
H2、1
mol
CO和1
mol
Al作还原剂时，失去的电子数分别为2
mol、2
mol和3
mol，还原等量的MoO3转移电子相同，此时所消耗的还原剂：n(H2)∶n(CO)∶n(Al)＝3∶3∶2，正确。
15解析：孔雀石主要成分是碱式碳酸铜，当加入过量稀硫酸时发生反应，固体逐渐溶解，产生二氧化碳气体、水和硫酸铜；为冶炼金属铜，可加入过量的铁粉，把铜从硫酸铜溶液中置换出来；向滤液中加入过量生石灰后生成氢氧化铜，过滤，将沉淀氢氧化铜加热后生成氧化铜，通入氢气生成铜和水。
答案：(1)固体溶解，有无色气体生成，溶液变成蓝色
(2)Fe　铁比铜活泼，可从溶液中置换出铜
(3)氢气
16.
解析：(1)分析流程图知，铁最终转化成副产品绿矾，所以要将Fe3＋转化为Fe2＋。冷却以减小FeSO4·7H2O的溶解度，有利于绿矾结晶析出。(2)水浸后发生的离子反应为TiO2＋＋2H2O===H2TiO3↓＋2H＋，废液主要呈酸性，故应加入CaO、CaCO3或废碱等。(3)Ti和Mg易与空气中的O2、N2等反应，故应在Ar气氛中进行。
答案：(1)将Fe3＋还原为Fe2＋　析出绿矾(FeSO4·7H2O)　(2)生石灰(或碳酸钙、废碱等)　(3)防止高温下镁或钛与O2、N2等反应