高中化学苏教版 (2019)必修 第二册专题9 金属与人类文明第一单元 金属的冶炼方法课时练习

这是一份高中化学苏教版 (2019)必修 第二册专题9 金属与人类文明第一单元 金属的冶炼方法课时练习，共7页。
知识点一 金属的冶炼
1.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．越活泼的金属越难冶炼
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
2.下列关于金属冶炼方法的叙述不正确的是（ ）
3.明代《天工开物》中有关于“火法”冶炼锌的工艺记载：“每炉甘石十斤，装载入一泥罐内……然后逐层用煤炭饼垫盛，其底铺薪，发火煅红……冷定毁罐取出。每十耗去其二，即倭铅也。”炉甘石的主要成分为ZnCO3，下列说法错误的是（ ）
A．该冶炼锌的反应属于置换反应
B．煤炭中起作用的主要成分是C
C．冶炼Zn的化学方程式为
ZnCO3＋2Ceq \(=====,\s\up7(高温))Zn＋3CO↑
D．“倭铅”是指金属锌和铅的混合物
知识点二 铝热反应
4.高铁钢轨全部为无缝钢轨，钢轨焊接可以采用铝热法，其原理如图所示。下列关于铝热法炼铁的叙述错误的是（ ）
A．铝热法炼铁的原理是
Fe2O3＋2Aleq \(=====,\s\up7(高温))2Fe＋Al2O3
B．该实验需要关注的安全事项是纸漏斗与盛沙子的蒸发皿的距离不要太高，否则熔融的铁水易溅出伤人
C．点燃镁条，镁条剧烈燃烧，放出大量的热，使氧化铁粉末和铝粉在较高的温度下发生剧烈的反应
D．Fe2O3和Al粉的质量比要控制在2∶1左右，且要混合均匀，以保证Fe2O3和Al都能完全反应
5.下列关于铝热剂和铝热反应的叙述错误的是（ ）
A．铝热剂的反应原理是利用铝的强还原性
B．铝热剂只是指铝和氧化铁混合后的物质
C．铝热反应常用于冶炼高熔点金属
D．铝热反应需用镁条和氯酸钾引燃，但铝热反应是一个放热反应
6.把铝粉和四氧化三铁粉末配成铝热剂，分成两等份。第一份在高温下恰好完全反应，然后将生成物和足量盐酸反应；第二份直接投入足量的NaOH溶液中，充分反应。则前后两种情况下生成气体的体积之比是（相同状况下）（ ）
A．1∶1B．9∶8
C．3∶4D．4∶3
知识点三 高炉炼铁及有关计算
7.工业炼铁是在高炉中进行的，高炉炼铁的主要反应如下：
①2C（焦炭）＋O2（空气）eq \(=====,\s\up7(高温))2CO，
②Fe2O3＋3COeq \(=====,\s\up7(高温))2Fe＋3CO2。
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
8.用足量的CO还原32.0g某种氧化物，将生成的气体通入足量澄清石灰水中，得到60g沉淀，则该氧化物是（ ）
A．FeOB．Fe2O3
C．CuOD．Cu2O
知识点四 金属冶炼的应用
9.钛是一种活泼金属，具有密度小、熔点高、可塑性强、机械强度高等性能。工业上常用硫酸分解铁钛矿石来制备二氧化钛。用来冶炼钛，主要有以下五个反应：
①FeTiO3＋2H2SO4===TiOSO4＋FeSO4＋2H2O
②TiOSO4＋2H2O===H2TiO3↓＋H2SO4
③H2TiO3eq \(=====,\s\up7(△))TiO2＋H2O
④TiO2＋2C＋2Cl2eq \(=====,\s\up7(高温))TiCl4＋2CO
⑤TiCl4＋2Mgeq \(=====,\s\up7(△))2MgCl2＋Ti
针对以上五个反应，下列叙述错误的是（ ）
A．反应①是非氧化还原反应
B．反应②生成了两种酸
C．反应④中的TiO2是氧化剂
D．反应⑤表现了金属镁比金属钛的还原性强
10.铅的冶炼大致过程如下：
①富集：将方铅矿（PbS）进行浮选；②焙烧：2PbS＋3O2eq \(=====,\s\up7(高温))2PbO＋2SO2；③制粗铅：PbO＋Ceq \(=====,\s\up7(高温))Pb＋CO↑；PbO＋COeq \(=====,\s\up7(高温))Pb＋CO2。下列说法正确的是（ ）
A．浮选法富集方铅矿的过程属于化学变化
B．方铅矿焙烧反应中，PbS是还原剂，还原产物只有PbO
C．整个冶炼过程中，制取1mlPb共转移2ml电子
D．将1mlPbS冶炼成Pb理论上至少需要6g碳
11.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为
①2MS2＋7O2eq \(=====,\s\up7(高温))2MO3＋4SO2
②MO3＋2NH3·H2O===（NH4）2MO4＋H2O
③（NH4）2MO4＋2HCl===H2MO4↓＋2NH4Cl
④H2MO4eq \(=====,\s\up7(高温))MO3＋H2O
⑤用还原剂将MO3还原成金属钼
则下列说法中正确的是（ ）
A．MS2煅烧产生的尾气可直接排放
B．MO3是金属氧化物，也是碱性氧化物
C．H2MO4是一种强酸
D．利用H2、CO和Al分别还原等量的MO3，所消耗还原剂的物质的量之比为3∶3∶2
12.火法炼铜首先要焙烧黄铜矿，其反应为2CuFeS2＋O2===Cu2S＋2FeS＋SO2，下列说法正确的是（ ）
A．SO2只是氧化产物
B．CuFeS2只是还原剂，硫元素被氧化
C．每生成1mlCu2S，有4ml硫被氧化
D．每转移1.2ml电子，有0.2ml硫被氧化
13.工业上以铝土矿（主要成分是氧化铝，含氧化铁杂质）为原料冶炼铝的工艺流程如下：
下列叙述正确的是（ ）
A．反应①中试剂X是氢氧化钠溶液
B．Y是HCl，它与AlO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(2)) 反应生成氢氧化铝
C．图中所示转化反应中包含2个氧化还原反应
D．将试剂X与Y进行对换，最终可以达到相同结果
[综合应用练]
14.用教材中的实验装置进行铝热反应实验时，存在纸漏斗易燃烧、火星四射等问题，某校化学兴趣小组同学为了解决这些问题将实验装置做了如下改进（如图A所示）。取磁性氧化铁在图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，放入如图B所示装置中，滴入足量NaOH溶液充分反应，测量生成气体的体积以求得样品中残留铝的质量分数。
试回答下列问题：
①量气管在读数时必须进行的操作是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
②取1g样品进行上述实验，共收集到44.8mL（标准状况下）气体，则“铁块”中铝的质量分数为 。
③图B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，则测得的“铁块”中铝的质量分数将会 （填“偏大”或“偏小”）。
15.铝土矿（主要成分为Al2O3，还有少量杂质，杂质不溶于NaOH溶液）是提取氧化铝的原料。提取氧化铝的工艺流程如下：
（1）请用离子方程式表示以上工艺流程中第①步反应： 。
（2）写出以上工艺流程中第③步反应的化学方程式： 。
（3）步骤④所需进行的实验操作是 。
（4）金属铝与氧化铁混合在高温下会发生剧烈的反应。该反应的化学方程式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
请举一例该反应的用途：________________________________________________________________________。
（5）电解熔融氧化铝制取金属铝，若有0.6ml电子发生转移。理论上能得到金属铝的质量是 。
课时作业21 金属的冶炼方法
1．解析：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Au、Pt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；金属越活泼，金属阳离子越不易被还原为金属单质，B项正确；金属矿物资源是有限的，金属的冶炼也需要消耗大量能量，故既要提高金属矿物的利用率，又要回收再利用废旧金属，且废旧金属的回收再利用有利于环境保护，C、D项正确。
答案：A
2．解析：钠是非常活泼的金属，一般还原剂很难将其从化合物中还原出来，常用电解熔融NaCl的方法冶炼钠，D项错误。
答案：D
3．解析：ZnCO3与C在高温下反应生成Zn和CO，化学方程式为ZnCO3＋2Ceq \(=====,\s\up7(高温))Zn＋3CO↑，故该冶炼锌的反应属于置换反应，A、C项正确；煤炭中起作用的主要成分是C，作还原剂，B项正确；根据题意和化学方程式可知，“倭铅”是指金属锌，D项错误。
答案：D
4．答案：D
5．解析：反应中铝被氧化生成氧化铝，铝表现还原性，故A正确；铝热反应是冶炼难熔金属，如Fe、Cr、Mn等，Al和Fe、Cr、Mn等氧化物的混合物为铝热剂，故B错误；反应在高温下进行，用于冶炼难熔金属，故C正确；铝热反应放出大量的热，为放热反应，故D正确。
答案：B
6．解析：根据铝粉和四氧化三铁粉末恰好完全反应可得，铝粉和四氧化三铁粉末的物质的量之比为8∶3，故反应前后的铝粉和铁粉的物质的量之比为8∶9，再通过铁粉与盐酸的反应，以及铝粉与NaOH溶液的反应可知，生成气体的体积之比为9∶12，即3∶4。
答案：C
7．答案：D
8．解析：n(CaCO3)＝eq \f(60g,100g·ml－1)＝0.6ml，由于1mlCO与氧化物反应后变成1mlCO2，夺取了氧化物中的1mlO，故可知32.0g氧化物中含氧原子0.6ml，氧元素的质量为9.6g，则氧化物中金属元素的质量为22.4g，若金属元素为Fe，则两元素的物质的量之比为eq \f(\f(22.4,56)ml,0.6ml)＝eq \f(2,3)，若金属元素为Cu，则两元素的物质的量之比为eq \f(\f(22.4,64)ml,0.6ml)＝eq \f(7,12)，故B正确。
答案：B
9．解析：在反应①中没有元素化合价的变化，反应②中，化学式H2TiO3符合酸的一般化学式，它是钛酸的化学式。反应④中，钛元素的化合价保持不变，氯气是氧化剂，碳是还原剂，反应⑤中，镁是还原剂，钛是还原产物，所以镁的还原性强于钛。
答案：C
10．解析：浮选法富集方铅矿的过程中没有新物质生成，属于物理变化，故A错误；方铅矿焙烧反应2PbS＋3O2eq \(=====,\s\up7(高温))2PbO＋2SO2中，PbS中硫元素化合价升高，是还原剂，氧元素化合价降低，还原产物有PbO和SO2，故B错误；整个冶炼过程中，1mlPbS转化为PbO转移电子是6ml，1mlPbO转化为Pb转移电子是2ml，所以制取1mlPb共转移8ml电子，故C错误；将1mlPbS冶炼成Pb的过程中，根据方程式得出：2PbS～2PbO～C～2Pb，1mlPbS冶炼成Pb理论上至少需要0.5ml的碳，即需要6g碳，故D正确。
答案：D
11．解析：A项明显错误，生成物SO2对环境污染严重；根据②中生成物(NH4)2MO4可知，该化合物属于盐，对应的酸是H2MO4，故MO3不属于碱性氧化物，B项错；C项，根据反应③可知H2MO4是一种不溶性酸；D项，1mlH2、1mlCO和1mlAl作还原剂时，失去的电子数分别为2ml、2ml和3ml，还原等量的MO3，则转移电子相同，此时n(H2)∶n(CO)∶n(Al)＝3∶3∶2。
答案：D
12．解析：由反应的化学方程式知，CuFeS2中Cu化合价降低被还原为Cu2S，CuFeS2中eq \f(1,4)的S化合价升高，被氧化为SO2；O2中的O化合价降低，被还原为SO2，因此可知SO2既是氧化产物又是还原产物，A项错误；CuFeS2既是氧化剂又是还原剂，B项错误；每生成1mlCu2S，有1ml硫被氧化，C项错误；利用反应知每转移6mle－，有1ml硫被氧化，D项正确。
答案：D
13．解析：B项，若Y是HCl，过量的HCl与AlO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(2)) 反应生成Al3＋，错误；C项，图中所示转化只有2Al2O3(熔融)eq \(=====,\s\up7(通电),\s\d5(冰晶石))4Al＋3O2↑是氧化还原反应，错误；D项，试剂X为氢氧化钠溶液，沉淀C为氧化铁，溶液A为偏铝酸钠和氢氧化钠溶液，通入过量二氧化碳气体，发生反应：NaAlO2＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋NaHCO3，不能对换，错误。
答案：A
14．解析：(1)浓硫酸能使蔗糖脱水并放出大量的热，可作引火剂。(2)Al还原Fe3O4生成Fe和Al2O3，化学方程式为8Al＋3Fe3O4eq \(=====,\s\up7(高温))4Al2O3＋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操作是：冷却至常温并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↑可知，m(Al)＝n(Al)×27g·ml－1＝eq \f(2,3)n(H2)×27g·ml－1＝eq \f(2,3)×eq \f(0.0448L,22.4L·ml－1)×27g·ml－1＝0.036g，则“铁块”中铝的质量分数为eq \f(0.036g,1g)×100%＝3.6%。③如果装置没有橡胶管，随着长颈漏斗中液体流下，试管中压强增大，会导致排入量气管中的液体增多，造成气体读数偏大，即“铁块”中铝的质量分数偏大。
答案：(1)蔗糖在浓硫酸中脱水并放出大量的热
(2)8Al＋3Fe3O4eq \(=====,\s\up7(高温))4Al2O3＋9Fe
(3)①冷却至常温并调节量气管使左右液面相平 ②3.6% ③偏大
15．解析：(1)Al2O3和氢氧化钠反应生成偏铝酸钠和水，反应的实质是Al2O3＋2OH－===2AlO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(2)) ＋H2O。(2)向偏铝酸钠中通入过量的二氧化碳可以生成氢氧化铝沉淀和碳酸氢钠，发生的反应为NaAlO2＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋NaHCO3。(3)上述分析可知步骤④是过滤得到氢氧化铝沉淀的操作。(4)金属铝在高温下可以和氧化铁发生铝热反应，反应的化学方程式为2Al＋Fe2O3eq \(=====,\s\up7(高温))2Fe＋Al2O3，获得金属铁，铁以铁水的形式生成，这样可以用来焊接钢轨。(5)电解熔融氧化铝制取金属铝：2Al2O3(熔融)eq \(=====,\s\up7(高温))4Al＋3O2↑，2mlAl2O3反应转移电子为12ml，若有0.6ml电子发生转移，则能得到金属铝的质量是eq \f(0.6×4,12)ml×27g·ml－1＝5.4g。
答案：(1)Al2O3＋2OH－===2AlO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(2)) ＋H2O
(2)NaAlO2＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋NaHCO3
(3)过滤 (4)2Al＋Fe2O3eq \(=====,\s\up7(高温))2Fe＋Al2O3 焊接钢轨 (5)5.4g
选项
金属
存在形式
冶炼方法
A
铜
化合态
铁的金属性比铜的强，可用铁与CuSO4溶液反应冶炼铜
B
银
化合态
银的金属性弱，用加热Ag2O的方法冶炼银
C
铁
化合态
铝的金属性比铁的强，可用铝热法冶炼铁
D
钠
化合态
钠的金属性强，一般还原剂很难将其从化合物中还原出来，所以用电解饱和NaCl溶液的方法冶炼钠