2019_2020学年高中化学课时跟踪检测二十金属矿物的开发利用含解析新人教版必修2.doc

课时跟踪检测（二十） 金属矿物的开发利用

A——基础过关练

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
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．目前工业上冶炼镁通常采用的方法是(　　)
A．CO或H2还原法　　　　B．铝热反应法
C．电解法 D．热分解法
解析：选C　目前工业上冶炼金属镁采用的是电解熔融的MgCl2来得到金属镁。
3．《五金铁》中记载：“若造熟铁，则生铁流出时，相连数尺内，低下数寸，筑一方塘，短墙抵之。其铁流入塘内，数人执柳木排立墙上……众人柳棍疾搅，即时炒成熟铁。”以下说法不正确的是(　　)
A．金属冶炼方法由金属活动性决定
B．熟铁比生铁质地更硬，延展性稍差
C．炒铁是为了降低铁水中的碳含量
D．该法与近代往生铁水中吹空气炼钢异曲同工
解析：选B　A项，金属冶炼方法是由金属活动性决定的，特别活泼的金属通常用电解法，较活泼的金属用热还原法，较不活泼的金属用热分解法，正确；B项，熟铁比生铁的硬度小，延展性较好，错误；C项，炒铁是为了把生铁中的碳氧化成碳的氧化物，从而降低铁水中的碳含量，正确；D项，往生铁水中吹空气可以降低碳的含量，正确。
4．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3种金属被人类开发利用的大致年限。这3种金属的应用之所以有先后，主要取决于(　　)

A．金属的导电性强弱
B．金属在地壳中的含量多少
C．金属的化合价高低
D．金属的活动性强弱
解析：选D　在金属活动性顺序中，越靠后的金属出现的年代越早，越靠前的金属出现的越晚，说明金属越活泼，越难冶炼。
5．下列金属冶炼的反应原理，不正确的是(　　)
A．2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑
B．MgO＋H2Mg＋H2O
C．Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2
D．2Ag2O4Ag＋O2↑
解析：选B　A项，只能用电解熔融NaCl的方法制取金属Na，正确；B项，只能用电解熔融MgCl2的方法获得金属Mg，错误；C项，在加热条件下用还原剂还原制得铁，正确；D项，Ag是不活泼的金属，可以用加热氧化物使之分解的方法制得，正确。
6．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
解析：选A　锂的金属性介于钠、镁之间，应该与Na、Mg的冶炼方法相同。
7．下列各组物质中，均能使Fe2O3还原成单质铁的是(　　)
A．CO、O2、H2 B．CO、CO2、C
C．CO2、H2O、O2 D．Al、C、H2
解析：选D　Fe是化学性质较活泼的金属，用强还原剂(如Al、C、H2、CO等)在一定条件下都能把铁从其氧化物中还原出来。
8．下列关于铝热反应2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe的说法不正确的是(　　)
A．该反应中Al作还原剂
B．该反应中氧化产物与还原产物的物质的量比为1∶2
C．该反应中冶炼1 mol Fe转移2 mol电子
D．该反应可用于焊接钢轨
解析：选C　由题中化学方程式可知，反应中Fe元素的化合价由＋3价降为0价，则冶炼1 mol Fe应转移3 mol电子。
9．冶炼金属常用以下几种方法：①以C、CO或H2作还原剂　②以活泼金属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。
下列金属各采用哪种方法还原最佳(用序号填写下列空白)。
(1)Fe、Zn、Cu等中等活泼金属________。
(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________。
(5)K、Rb、Cs、Ti等金属通常还原方法是________。
解析：中等活泼的金属用热还原法冶炼；活泼金属用电解法冶炼；不活泼金属用热分解法冶炼；高熔点金属用铝热法冶炼。
答案：(1)①　(2)④　(3)⑤　(4)③　(5)②
10．在某次探究性学习中，老师要求同学们在实验室中用氧化铜、稀硫酸和铁来制取纯净的铜，并用所制得的铜进行一系列的探究性实验。
甲、乙两位同学分别设计了如下两个制取铜的实验方案。
甲：①CuO溶于适量稀硫酸中；
②在①的溶液中加入稍过量的铁，充分反应后，过滤、烘干，即得纯净的铜。
乙：①铁与稀硫酸反应得氢气；
②用氢气还原氧化铜，充分反应后即得纯净的铜。
(1)若两位同学消耗的稀硫酸和铁的量分别相同，请判断他们所制得铜的质量大小关系(填选项的标号)_______________________________________________________________。
A．相同　　　　　　B．甲多
C．乙多 D．以上三种情况均有可能
(2)丙同学认为上述两种方案都难以保证所制得铜的纯度，应对上述两种方案加以完善。甲同学的方案不完善的原因是____________________，完善乙同学的方案的一种方法是将所得的铜粉放入烧杯中，加入________，不断搅拌，然后________即得到纯净的铜。
解析：(1)在用氢气还原氧化铜的反应中，应先通入H2，排除空气，然后才能加热，并且反应结束后应先撤去酒精灯，再停止通入H2，因此所制得的H2并没有全部参与CuO的还原，故生成铜的质量小。
(2)甲方案中铁过量，并且过滤后没有洗涤，产物中混有铁粉，也可能混有FeSO4；而乙方案中可能混有CuO，应加入稀硫酸除去CuO。
答案：(1)B　(2)甲同学的方案产物中可能混有铁并且没有洗涤　过量稀硫酸　过滤、洗涤、烘干
B——提能增分练
1．下列关于钙、钾、铁的冶炼方法正确的是(　　)
A．电解法、热分解法、热还原法
B．电解法、电解法、热还原法
C．热还原法、热分解法、热还原法
D．电解法、电解法、热分解法
解析：选B　钙、钾是活泼的金属，应该采用电解的方法冶炼；铁是中等活泼的金属，采用热还原的方法来冶炼，因此选项是B。
2．在冶金工业上，均不能用通常化学还原剂制得的金属组是(　　)
A．Na，Mg，Al　　　　　　　B．Na，K，Zn，Fe
C．Zn，Fe，Cu，Ag D．Mg，Al，Zn，Fe
解析：选A　A项，Na、Mg、Al都是特别活泼的金属，应该用电解的方法冶炼而不能用还原剂还原，正确；B项，Na、K用电解法冶炼，Zn、Fe用热还原法冶炼，错误；C项，Zn、Fe用热还原法冶炼，Cu用火法冶炼，Ag用热分解的方法冶炼，错误；D项，Mg、Al用电解的方法冶炼，Zn、Fe用热还原法冶炼，错误。
3．下列化工生产原理错误的是(　　)
①可以电解熔融的氯化钠来制取金属钠；②可以将钠加入氯化镁饱和溶液中制取镁；③用电解法冶炼铝时，原料是氯化铝；④高炉炼铁的反应是放热的，故无需加热
A．②③ B．①③
C．①②③ D．②③④
解析：选D　钠特别活泼，投入MgCl2溶液时先与水反应生成NaOH和H2，接着生成Mg(OH)2沉淀，②错误；冶炼铝使用的是Al2O3，③错误；高炉炼铁中所发生的反应是放热反应，但是仍需要高温条件，④错误。
4．冶炼金属一般有下列4种方法：①焦炭法；②水煤气(或氢气、一氧化碳)法；③活泼金属置换法；④电解法。这4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.铝热法炼铬；Ⅳ.从光卤石(MgCl2·6H2O)中炼镁。对它们的冶炼方法的分类，不正确的是(　　)
A．Ⅰ，① B．Ⅱ，②
C．Ⅲ，③ D．Ⅳ，④
解析：选B　Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ发生的反应分别是：
Ⅰ.Cu2(OH)2CO32CuO＋CO2↑＋H2O
C＋2CuO2Cu＋CO2↑
Ⅱ.Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu
Ⅲ.2Al＋Cr2O3Al2O3＋2Cr
Ⅳ.先从光卤石中提取MgCl2，再电解熔融的MgCl2：
MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑。
则Ⅰ属于方法①，Ⅱ属于方法③，Ⅲ属于方法③，Ⅳ属于方法④。综上分析，B选项不正确。
5．在熔融状态下，Na与KCl存在可逆反应：Na＋KClNaCl＋K，通过调整温度，可利用金属Na来制取K。
物质
K
Na
KCl
NaCl
熔点/℃
63.6
97.8
770
801
沸点/℃
774
883
1 500
1 413

根据上表的熔点和沸点，确定由Na与KCl反应制取K的合适温度为(　　)
A．770 ℃ B．801 ℃
C．850 ℃ D．770～801 ℃
解析：选C　要从可逆的置换反应中制取K，主要是利用K的沸点比Na的低而控制温度使K汽化。其余三种物质均为液体，便于生成的K蒸气不断逸出，使反应向生成K的方向进行而制得K。在801～883 ℃合理。
6.如图是铝热反应的实验装置，有关该反应的下列说法中一定正确的是(　　)

A．a为镁条
B．b为氧化铁与铝粉的混合物
C．2 mol氧化剂参与反应则转移6NA个电子
D．还原剂与氧化产物的物质的量之比为1∶2
解析：选A　A项，a为镁条，起引燃作用，正确；B项，镁条燃烧时，氯酸钾是氧化剂，以保证镁条的继续燃烧，因此b为氯酸钾，错误；C项，2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe，该反应中氧化剂是氧化铁，2 mol氧化剂参与反应则转移12NA个电子，错误；D项，该反应中还原剂是铝，氧化产物是氧化铝，还原剂和氧化产物的物质的量之比为2∶1，错误。
7．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．MnO2 B．WO3
C．Cr2O3 D．Co3O4
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，金属化合价越低，得电子数越小，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。Co元素化合价最低，生成1 mol Co消耗铝最少。
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：选B　CO和铁的氧化物反应时，氧化物中的1 mol O原子对应1 mol CO2分子，1 mol CO2分子对应1 mol CaCO3，所以有下列的关系式，并假设0.4 g该氧化物中含x g O原子。
O　～　CO2　～　CaCO3
16　　　　　　　　100　
x g 0.75 g
解得x＝0.12
n(Fe)∶n(O)＝∶＝2∶3。
故此氧化物的化学式为Fe2O3。
9．某校化学兴趣小组同学为了克服传统铝热反应纸漏斗易燃烧，火星四射等缺点，将实验改成以下装置，取磁性氧化铁在如图A装置中进行铝热反应，冷却后得到“铁块”混合物。

(1)实验中可以用蔗糖和浓硫酸代替镁条作引火剂，其原因是______________________。
(2)该铝热反应的化学方程式为____________________________________________。
(3)取反应后的“铁块”研碎取样称量，加入如图B装置，滴入足量NaOH溶液充分反应，测量生成气体体积以计算样品中残留铝的百分含量。
试回答下列问题：
①量气管在读数时必须进行的步骤是______________________________________。
②取1 g样品进行上述实验，共收集到44.8 mL气体(换算成标准状况下)，则铝的百分含量为______________。
③装置中分液漏斗上端和试管用橡胶管连通，除了可以平衡压强让液体顺利滴入试管之外，还可以起到降低实验误差的作用。如果装置没有橡胶管，测出铝的百分含量将会________(填“偏大”或“偏小”)。
解析：(1)因为把浓硫酸加入到蔗糖中发生脱水并放出大量的热，可作引火剂。(2)Al还原Fe3O4生成Fe和Al2O3，配平可得化学方程式：8Al＋3Fe3O44Al2O3＋9Fe。(3)①因为气体的体积受温度和压强影响，所以量气管在读数时必须进行的步骤是：冷却至常温和调节量气管使左右液面相平。②根据Al与NaOH溶液反应的化学方程式：2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，m(Al)＝n(Al)×27 g·mol－1＝2/3n(H2)×27 g·mol－1＝2/3×0.044 8 L÷22.4 L·mol－1×27 g·mol－1＝0.036 g，则铝的百分含量为0.036 g÷1 g×100%＝3.6%。③如果装置没有橡胶管，造成气体读数偏大，则铝的百分含量将会偏大。
答案：(1)蔗糖在浓硫酸中脱水并放出大量的热
(2)8Al＋3Fe3O44Al2O3＋9Fe
(3)①冷却至常温和调节量气管使左右液面相平 ②3.6%　③偏大
10．Ⅰ.工业上可用含Fe2O3的钛铁矿(主要成分为FeTiO3，其中Ti化合价为＋4价)制取TiO2，其主要流程如下：

Fe2O3与硫酸反应的离子方程式是________________；向甲溶液中加入铁的目的是________________。
Ⅱ.还原法是工业上冶炼钛常用方法之一，该方法是以金红石(主要含TiO2)或TiO2为原料来制取，其主要工艺流程如下：

试回答下列问题：
(1)已知反应①通常在800～900 ℃的条件下进行，产物中有一种可燃性无色气体，其中当有1 mol Cl2完全反应时，参加反应的还原剂的物质的量为________ mol。
(2)反应②通常在800 ℃的条件下进行，通入氩气的目的是_______________________；分离反应②的产物所得到的海绵钛中常混有少量杂质，应如何除去杂质？
________________________________________________________________________________________________________________________________________________(简述操作过程)。
(3)在上述工艺流程中可以循环使用的物质是____________________。
解析：Ⅰ.氧化铁与硫酸反应生成硫酸铁和水，离子方程式是Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O；因为最终得到绿矾，所以应将铁离子还原为亚铁离子，加入甲物质的目的是把铁离子还原为亚铁离子。
Ⅱ.(1)反应①的反应物为TiO2、C、Cl2，结合流程图知有TiCl4生成，利用原子守恒及题给信息可知另一气体产物是CO，所以反应的化学方程式为TiO2＋2C＋2Cl2TiCl4＋2CO，在反应中碳被Cl2氧化，当有1 mol Cl2完全反应时，参加反应的还原剂(C)的物质的量为1 mol。(2)反应②中反应物Mg以及产物Ti在高温下都易被空气中的氧气氧化，所以通入氩气的目的是防止镁和钛在高温条件下被空气中的氧气氧化；此法制得的金属钛中含有少量金属镁，结合镁和钛(题中信息：钛耐腐蚀)性质可知，可采用盐酸或硫酸酸洗镁和钛的混合物即可除去Mg。(3)由流程图知，可循环使用的物质为Cl2、Mg以及海绵钛除杂时生成的MgCl2等。
答案：Ⅰ.Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O　将Fe3＋转化为Fe2＋
Ⅱ.(1)1　(2)氩气作保护气，防止镁、钛被氧化　将海绵钛置于盐酸中酸洗，然后过滤即可得纯净的钛 (3)Cl2、Mg和MgCl2

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