8.1.1金属矿物的开发利用 基础巩固+能力提升(含答案)

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1、第一节第一节 自然资源的开发利用自然资源的开发利用 第第 1 1 课时课时 金属矿物的开发利用金属矿物的开发利用 基础巩固 1.我国古代炼丹家魏伯阳所著 周易参同契 是世界上现存最早的一部炼丹专著。 书中描写到:“金入于猛火,色不夺精光。”这句话的意思是指黄金的性质在强 热条件下( ) A.活泼 B.稳定 C.易氧化 D.易还原 解析 金的性质稳定,在强热条件下也不反应。 答案 B 2.金属材料是人类社会发展的重要物质基础。下列说法正确的是( ) A.钛及钛合金是目前使用量最大的金属材料 B.镁是一种国防金属,电解熔融 MgCl2可得到单质镁 C.珠港澳大桥为了防腐蚀可以在钢铁中增加含碳量 D

2、.稀土(钇、钪及镧系)是战略金属,稀土元素均位于A 族 解析 A.铁以及铁合金是目前使用量最大的金属材料,故 A 错误;B.工业上常 用电解熔融 MgCl2可得到单质镁,故 B 正确;C.在钢铁中增加含碳量,会形成 电化学腐蚀, 会加速钢铁的腐蚀, 故 C 错误; D.稀土(钇、 钪及镧系)是战略金属, 稀土元素均位于B 族,故 D 错误。 答案 B 3.在冶金工业上,均能用化学还原剂制得的一组金属是( ) A.Na、Mg、Al B.Na、Zn、Fe C.Zn、Fe、Cu D.Mg、Al、Zn、Fe 解析 Na、Mg、Al 的冶炼方法为电解法;Zn、Fe、Cu 的冶炼方法为化学还原 剂还原法。

3、 答案 C 4.下列有关金属的工业制法中,正确的是( ) A.制钠:用海水为原料制得精盐,再电解纯净的 NaCl 溶液 B.制铁:以铁矿石为原料,CO 还原得铁 C.制镁:用海水为原料,经一系列过程制得氧化镁固体,H2还原得镁 D.制铝:从铝土矿中获得氧化铝再得到氯化铝固体,电解熔融的氯化铝得到铝 解析 电解法制取金属钠时, 需要电解熔融的 NaCl, 而不是其溶液, A 项错误; 镁的还原性很强,不能用热还原法来制取,而应用电解熔融氯化镁的方法,C 项 错误;熔融的氯化铝不导电,故不能电解其熔融物制取金属铝,而应电解熔融的 氧化铝,D 项错误。 答案 B 5.工业炼铁是在高炉中进行的,高炉炼

4、铁的主要反应是: 2C(焦炭)O2(空气)= 高温 2CO Fe2O33CO= 高温 2Fe3CO2 该炼铁工艺中,对焦炭的实际使用量要远远高于按照化学方程式计算所需,其主 要原因是( ) A.CO 过量 B.CO 与铁矿石接触不充分 C.炼铁高炉的高度不够 D.CO 与 Fe2O3的反应有一定限度 解析 高炉炼铁的反应 Fe2O33CO= 高温 2Fe3CO2为可逆反应, 所以对焦炭的 实际使用量要远高于按化学方程式计算所需,这样可以提高 CO 的浓度,促进该 反应正向移动。 答案 D 6.下列说法错误的是( ) A.对废旧金属的最好处理方法是回收再利用 B.提炼金属要经过矿石的富集、冶炼、

5、精炼三步 C.活泼金属的冶炼都是通过电解其盐溶液 D.热还原法中还原剂有焦炭、一氧化碳、氢气和活泼金属等 解析 活泼金属的冶炼是电解其熔融盐(如 MgCl2、NaCl 等)或熔融氧化物(如 Al2O3等)制得的,电解其盐溶液得不到金属单质,C 错误。 答案 C 7.下列关于铝热剂的有关叙述中正确的是( ) A.氧化铝和铁的混合物是铝热剂 B.利用铝热反应,常用于冶炼高熔点的金属 C.铝热剂发生的铝热反应需要用镁带和氯酸钾引燃,所以铝热反应是吸热反应 D.工业上常用铝热反应来大量冶炼金属铁 解析 A 选项,铝热剂应是铝和金属性比铝弱的金属氧化物形成的混合物,故 A 错误;B 选项,利用铝热剂的反

6、应,常用于冶炼高熔点的金属,故 B 正确;C 选 项,铝热剂发生的铝热反应需要用镁带和氯酸钾引燃,反应释放出大量的热,因 此铝热反应是放热反应,故 C 错误;D 选项,工业上不能用铝热反应来大量冶 炼金属铁,因为制得金属铝会消耗大量的能源,主要用碳还原法来制铁,故 D 错误;综上所述,答案为 B。 答案 B 8.有 0.4 g 铁的氧化物,用足量的 CO 在高温下将其还原,把生成的 CO2全部通 入足量澄清石灰水中,得到 0.75 g 沉淀。这种铁的氧化物的化学式是( ) A.FeO B.Fe2O3 C.Fe3O4 D.FeO 和 Fe2O3 解析 CO 和铁的氧化物反应时,氧化物中的一个 O

7、 原子对应一个 CO2分子,每 一个 CO2分子对应一个 CaCO3,所以有下列的关系式,假设 0.4g 该氧化物中含 xgO。 O CO2 CaCO3 16 100 x g 0.75 g 解得 x0.12 N(Fe)N(O)0.4 g0.12 g 56 g mol 1 0.12 g 16 g mol 123。 答案 B 9.金属 K 与 Na 金属性相近,用 K 与钠盐共熔时,很难将 Na 从混合物中分离。 若调整温度到一定程度, 则可用 Na 与 KCl 反应制取金属 K。 已知四种物质的熔、 沸点如下: K Na KCl NaCl 熔点/ 63.65 97.8 770 801 沸点/ 7

8、74 882.9 1 500(升华) 1 431 根据平衡移动原理可推知,用 Na 与 KCl 反应制 K 的适宜温度是( ) A.97.8770 B.770774 C.774882.9 D.14131 500 解析 在金属活动性顺序表中,Na 排在 K 的后面,似乎不能从 K 的熔融盐中置 换出 K。但将 Na 与 KCl 共熔,其共熔体中 Na 、K、Cl和 e自由移动,如果 继续加热,则 Na、K、NaCl 和 KCl 先沸腾者先逸出。工业上,就是采用这种原 理用 Na 还原 K 的,因为 K 的沸点比 Na、NaCl、KCl 的沸点都低,且低于 NaCl 的熔点。 答案 C 10.以辉

9、铜矿(Cu2S)为原料冶炼铜, 其反应原理可表示为Cu2SO2= 高温 2CuSO2。 下列说法不正确的是( ) A.化合价发生变化的元素有 3 种 B.Cu2S 在该反应中既是氧化剂又是还原剂 C.1 mol O2参加反应时,上述反应转移电子总物质的量为 4 mol D.SO2被分离、回收后氧化生成 SO3,作为制取硫酸的原料 解析 分析反应中化合价的变化:,反应过程中 Cu、S、O 三种元素的化合价均发生改变;Cu2S 中 Cu 元素化合价降低,S 元素 化合价升高, 因此 Cu2S 既是氧化剂又是还原剂; 根据 S 元素化合价的改变可知, 当 1 mol O2参加反应时,共转移电子 6

10、mol;SO2催化氧化可得 SO3,SO3被水吸 收可得 H2SO4。 答案 C 11.(1)Al 与 Fe3O4发生铝热反应的化学方程式为_ _, 该反应中氧化剂是 ,还原剂是_。 (2)工业上电解冶炼铝的化学方程式为_ _。 若电路中通过 1 mol 电子,可以得到 Al g。 答案 (1)8Al3Fe3O4= 高温 4Al2O39Fe Fe3O4 Al (2)2Al2O3(熔融) = 电解 冰晶石4Al3O2 9 能力提升 12.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:

11、 (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 _。 解析 检验是否生成单质铁,在反应结束后,待玻璃管内的固体冷却,取少量放 于试管中,加少量盐酸,若产生无色无味气体(H2),则证明生成了单质铁;反应 结束后,得到的铁还是赤热的,若先停止通入 CO,会导致铁又被氧化,所以, 应该先停止加热,待玻璃管内的固体冷却后,再停止通入 CO。 答案 (1)Fe2O33CO

12、= 高温 2Fe3CO2 (2)取少量粉末放于试管中,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 13.工业上用铝土矿(主要成分为 Al2O3,还有少量的 Fe2O3等杂质)提取氧化铝作 冶炼铝的原料,提取的操作过程如下: (1)和步骤中分离溶液和沉淀的操作为_, 所用到的玻璃仪器是: ; (2)沉淀 M 中除含有泥沙外,一定还含有 ,固体 N 是 ; (3)滤液X中, 含铝元素的溶质的化学式为 , 它属于 (填“酸”、 “碱”或“盐”)类物质; (4)实验室里常往 AlCl3溶液中加入 (填“氨水”或“Na

13、OH 溶液”)来制 取 Al(OH)3; (5)将铝粉和氧化铁的混合物点燃,反应放出大量的热量,生成的液态的铁用来 焊接铁轨。请写出反应的化学方程式:_。 解析 铝土矿中加入浓 NaOH 溶液,Fe2O3和氢氧化钠不反应,氧化铝与 NaOH 反应生成 NaAlO2,步骤利用过滤除去 Fe2O3,沉淀 M 为氧化铁等不溶物,滤 液 X 含有偏铝酸钠;步骤通入二氧化碳将 AlO 2转化为氢氧化铝沉淀,过滤得 氢氧化铝,加热分解氢氧化铝得到氧化铝。(1)和步骤分离固体与溶液的方 法为过滤,所用的玻璃仪器为:烧杯、漏斗、玻璃棒;(2)由工艺流程可知,沉 淀 M 中还含有 Fe2O3,固体 N 为 Al

14、2O3;(3)由工艺流程可知,滤液 X 中,含铝 元素的溶质的化学式为:NaAlO2,NaAlO2属于盐;(4)氢氧化铝溶于强碱,实验 室通常用弱碱氨水与铝盐制备氢氧化铝沉淀,反应的化学方程式为 AlCl3 3NH3 H2O=Al(OH)33NH4Cl;(5)铝和氧化铁反应生成铁和氧化铝的化学方 程式为:2AlFe2O3= 高温 Al2O32Fe。 答案 (1)过滤 烧杯、漏斗、玻璃棒 (2)Fe2O3 Al2O3 (3)NaAlO2 盐 (4)氨水 (5)2AlFe2O3= 高温 Al2O32Fe 14.钛(Ti)被称为继铁、铝之后的第三金属,钛白(TiO2)是目前最好的白色颜料。 制备 T

15、iO2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流程如下: (1)步骤加 Fe 的目的是_ 步骤冷却的目的是_。 (2)上述制备 TiO2的过程中,可以利用的副产物是 ;考虑成本和废物综 合利用因素,废液中应加入 处理。 (3)由金红石(TiO2)制取单质钛(Ti),涉及到的步骤为 TiO2 TiCl4 Mg 800 ,Ar Ti 反 应 TiCl4 2Mg= 800 ,Ar 2MgCl2 Ti 在 Ar 气 氛 中 进 行 的 理 由 是 _ _。 解析 (1)分析框图知,铁最终转化成副产品绿矾,所以要将3 价 Fe 转化为2 价 Fe,降温减小 FeSO4 7H2O 的溶解度,有利于绿矾结晶。 (2)水浸后发生的离子反应为 TiO2 2H 2O=H2TiO32H , 废液主要呈酸性, 所以应加入 CaO、CaCO3或碱。 (3)反应后 Ti 和 Mg 易与空气中 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(FeSO 4 7H2O) (2)绿矾(FeSO4 7H2O) 生石灰(或碳酸钙、废碱) (3)防止高温下镁或钛与 O2、N2等反应

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