必修2第四章课时作业17金属矿物的开发利用

第四章 化学与自然资源的开发利用

课时作业17 金属矿物的开发利用

一、单项选择题

1．从石器、青铜器到铁器时代，金属的冶炼体现了人类文明的发展水平。下图表示了三种金属被人类开发利用的大致年限，之所以有先后，主要取决于( )

A ．金属的导电性强弱

B ．金属在地壳中的含量

C ．金属的化合价高低

D ．金属的活泼性强弱

2．下列各组金属最适于用H 2或CO 把它从化合物中还原出来的是( )

A ．Ca 、Mg

B ．Al 、Fe

C ．Fe 、Cu

D ．Hg 、Ag

3．下列冶炼方法中，不能将化合物中的金属元素还原为金属单质的是( )

A ．加热Al 2O 3

B ．加热HgO

C ．电解熔融NaCl

D ．铝粉和Fe 2O 3共热

4．下列化学反应在金属冶炼工业中没有得到应用的是( )

A ．2NaCl(熔融)=====电解

2Na ＋Cl 2↑

B ．Al 2O 3＋3C=====2 125 ℃2Al ＋3CO ↑

C ．Fe 2O 3＋3CO=====高温2Fe ＋3CO 2

D ．2Ag 2O=====△4Ag ＋O 2↑

5．(2014·泰州高一检测)金属锂是密度最小的金属，等质量的金属锂能释放出更多的电子，故常用来制造高能量电池。已知锂的金属性介于钠和镁之间，则下列能冶炼出金属锂的方法是( )

A ．电解法

B ．热还原法

C ．热分解法

D ．铝热法

6．(2014·山东临沂高一检测)成语、诗词话科学——对下列成语或诗句所描述现象的解

7.下列说法错误的( )

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、精炼三步

C ．活泼金属的冶炼都是通过电解其盐溶液制得的

D ．热还原法中还原剂有焦炭、一氧化碳、氢气或活泼金属等

8．用铝热法还原下列氧化物，制得金属各1 mol ，消耗铝最少的是( )

A ．MnO 2

B ．WO 3

C ．Cr 2O 3

D ．Co 3O 4

二、双项选择题

9．(2014·安阳高一检测)下列说法中，正确的是( )

A ．简单地说，金属的冶炼就是把金属单质从其矿物中分离出来

B ．金属冶炼过程中，被冶炼的金属只能被氧化

C ．金属冶炼过程中，被冶炼的金属只能被还原

D ．金属冶炼过程中，越活泼的金属越难于冶炼

10．下列化工原理生产中错误的是( )

A ．可以用电解饱和氯化钠溶液的方法来制取金属钠

B ．可以用钠加入氯化镁的饱和溶液中制取金属镁

C ．用电解法冶炼铝时，原料是氧化铝

D ．工业上用电解氯化镁的方法制取金属镁

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三、非选择题

12．以铝土矿(主要成分为氧化铝)、盐酸、氨水为主要原料制备金属铝，反应原理如下： Al 2O 3＋6HCl===2AlCl 3＋3H 2O ，

AlCl 3＋3NH 3·H 2O===Al(OH)3↓＋3NH 4Cl ，

2Al(OH)3=====△

Al 2O 3＋3H 2O ， ________________________________________________________________________(完成该反应)，

并指出该反应中生成标准状况下6.72 L 氧气，冶炼出铝的物质的量是________mol ，利用冶炼出的铝在高温下与氧化铁反应，写出该反应的化学方程式：________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

13．阅读以下内容，回答问题。

冶炼金属一般有下列四种方法：①焦炭法；②水煤气(或H 2或CO)法；③活泼金属置换法；④电解法。四种方法各有优缺点，在工业上均有应用。

(1)一种无色气体A 与红热的炭反应，得到另一种无色气体B ，B 与灼热的氧化铜反应，又得到A ，则A 、B 分别为________(填序号)。

A ．O 2、CO 2

B ．O 2、CO

C ．CO 2、CO

D ．CO 、CO 2

(2)钛(Ti)有“未来钢铁”之称。工业上常以：TiCl 4＋2Mg=====△Ti ＋2MgCl 2获得海绵状钛，该反应在下列哪种环境下进行________(填序号)。

A ．稀有气体中

B ．空气中

C ．氮气中

D ．氢气中

14．(1)在一次化学晚会上，一位同学表演了一个有趣的魔术：用蘸有饱和硫酸铜溶液的玻璃棒在一洁净的铁片上点上数处，所点之处，点铁成“金”。你知道其中的奥妙吗？请用化学方程式表示其反应原理：

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

(2)铜在自然界多以＋1价矿石存在，因为在固态或是高温下＋1价铜比＋2价稳定。辉铜矿(Cu 2S)炼铜的方法之一是将矿石高温通空气焙烧，生成两种氧化物。将焙烧过的矿石加上比它质量约少一半的未经焙烧的矿石，混合后隔绝空气再进行高温焙烧，结果得到金属铜和一种具有刺激性气味的气体。这两个反应的化学方程式分别为

________________________________________________________________________、

____________________。

15．已知反应2Al ＋Fe 2O 3=====高温

2Fe ＋Al 2O 3在化学上称为“铝热反应”，人们可利用该反应焊接铁轨。从化学方程式可以看出，Al 比Fe 活泼，镁和氧化铜也能发生类似的反应，则该反应的化学方程式为

________________________________________________________________________

__________________。

某活动小组在实验室中进行镁和氧化铜的反应的实验，充分反应后，大家对反应后的固体剩余物进行了实验探究。

[提出问题] 反应后的固体剩余物是什么？

[做出假设] 甲组同学经过讨论一致认为反应后的固体剩余物中一定含有________和________；

乙组同学认为反应后的固体剩余物中可能还含有________；

丙组同学认为反应后的固体剩余物中可能还含有________。

[实验探究]

查阅相关资料后，大家设计如下实验对反应后的固体剩余物进行探究。

[反思与拓展]

对于有多种物质参与的化学反应，要判断充分反应后得到的剩余物的成分，需要考虑________________________________________________________________________。

课时作业17

1．【解析】选D 。从题给的图示，可以归纳出金属活泼性越弱的金属(如铜)，越早被开发利用。

2．【解析】选C 。Ca 、Mg 不能用H 2或CO 来还原，因为这些金属单质与H 2O 或CO 2反应；Al 用电解法冶炼；Hg 、Ag 用加热分解法冶炼。

3．【解析】选A 。金属钠是活泼金属，用电解法制取，汞用加热HgO 制取，A 项中加热Al 2O 3难以分解；D 项中铝粉和Fe 2O 3组成铝热剂，可将Fe 2O 3中的铁还原成铁单质。

4．【解析】选B 。金属铝的工业制法是电解熔融的Al 2O 3。

5．【解析】选A 。可以根据金属活动性与金属冶炼方法之间的联系来推断，锂的金属性介于钠和镁之间，应该与钠、镁的冶炼方法相同，即用电解法冶炼。

6．【解析】选C 。诗句“粉身碎骨浑不怕”，描述的是生石灰遇水由块状变成粉末状的过程，是化学过程。

7．【解析】选C 。活泼金属的冶炼是电解其熔融盐如MgCl 2、NaCl 等，或熔融氧化物如Al 2O 3等制得的，电解其盐溶液得不到金属单质，C 错误。

8．【解析】选D 。用铝热法还原金属氧化物时，Al 作还原剂，金属氧化物作氧化剂。在反应中金属氧化物被还原为单质，显然，在氧化物中金属化合价越高，变为单质时需获得的电子越多，消耗铝越多；金属化合价越低，得电子数越少，消耗铝越少。以上金属氧化物

中金属的化合价分别为Mn(＋4)、W(＋6)、Cr(＋3)、Co(＋83

)。Co 化合价最低，消耗铝最少。 9．【解析】选CD 。金属冶炼的原理是利用氧化还原反应，把金属矿物中的金属阳离子还原成金属单质，因此，金属冶炼过程中，被冶炼的金属只能被还原。冶炼过程中金属越活泼，其阳离子氧化性越弱，越难于还原，C 、D 正确。

10．【解析】选AB 。工业上一般采用电解熔融氯化钠的方法冶炼金属钠；若将钠加入到氯化镁溶液中，发生反应：2Na ＋2H 2O===2NaOH ＋H 2↑，MgCl 2＋2NaOH===Mg(OH)2↓＋2NaCl ，所以不能冶炼金属镁；工业上常用氧化铝作原料，通过电解的方法得到金属铝；由于MgO 、MgCl 2均为离子化合物且熔点：MgCl 2

11．【解析】选BD 。火烧孔雀石，使其分解生成氧化铜，然后用焦炭法还原可获得金属铜，A 正确；湿法炼铜的原理是铁与硫酸铜溶液发生置换反应生成铜，而不是水煤气法，B 错误；铝热法炼铬，利用铝的还原性比被冶炼的金属的强，C 正确；光卤石的主要成分为氯化镁，用电解法冶炼镁，D 错误。

12．【解析】据给出的反应可知最后一步是电解熔融的氧化铝制取金属铝，化学方程式是2Al 2O 3(熔融)=====电解

冰晶石

4Al ＋3O 2↑，该反应中生成标准状况下6.72 L 氧气，即氧气是6.72 L÷22.4 L·mol －1＝0.3 mol ，故冶炼出铝的物质的量是0.3 mol ×4÷3＝0.4 mol ，冶炼出的铝在高温下与氧化铁反应的化学方程式是2Al ＋Fe 2O 3=====高温

2Fe ＋Al 2O 3。 【答案】2Al 2O 3(熔融)=====电解冰晶石

4Al ＋3O 2↑ 0.4 2Al ＋Fe 2O 3=====高温2Fe ＋Al 2O 3

13．【解析】(1)无色气体B 能与灼热的氧化铜反应得到Cu 和气体A ，则B 为CO ，A 为CO 2；CO 2与红热的炭反应即得到气体CO 。(2)镁与O 2、N 2均发生化学反应。

【答案】(1)C (2)AD

14．【解析】(1)Fe 能置换CuSO 4中的铜，化学方程式为Fe ＋CuSO 4===FeSO 4＋Cu 。

(2)因为在固态或高温下＋1价铜比＋2价铜更稳定，所以高温通空气焙烧Cu 2S 时生成两种氧化物为Cu 2O 和SO 2，而后Cu 2O 与Cu 2S 在隔绝空气时高温焙烧生成Cu 和SO 2，结合氧化还原的知识即可写出两个化学方程式。

【答案】(1)Fe ＋CuSO 4===Cu ＋FeSO 4

(2)2Cu 2S ＋3O 2=====高温2Cu 2O ＋2SO 2

2Cu 2O ＋Cu 2S=====高温6Cu ＋SO 2↑

15．【解析】镁和氧化铜也能发生类似的反应，化学方程式为Mg ＋CuO=====高温

Cu ＋MgO 。由题给探究步骤，首先[提出问题]，然后[做出假设]。根据反应的化学方程式知，反应后的固体剩余物中一定含有MgO 和Cu ；可能还含有Mg ，也可能还含有CuO 。[实验探究]：取少量反应后的固体剩余物于试管中，加入稀盐酸(或稀硫酸)，若还含有Mg ，实验现象为固体物质部分溶解，溶液无色，有气泡冒出；若还含有CuO ，实验现象为固体物质部分溶解，溶液变为蓝色。[反思与拓展]：要判断充分反应后得到的剩余物的成分，需要考虑反应物是否过量。

【答案】Mg ＋CuO=====高温Cu ＋MgO

[做出假设]MgO Cu Mg CuO

[实验探究]①稀盐酸(或稀硫酸)

②固体物质部分溶解，溶液无色，有气泡冒出

③固体物质部分溶解，溶液变为蓝色(假设和探究对应即可)

[反思与拓展]反应物是否过量(或反应物的用量)