高中化学人教版 (2019)必修 第二册自然资源的开发利用练习题

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知识精讲
知识点 金属矿物的开发利用
1．金属在自然界中存在的形态
（1）_______：少数金属，如金、铂
（2）_______：绝大多数金属
2．金属冶炼的原理和实质
（1）原理：采用加热、通电或使用还原剂等措施将金属从其化合物中_______出来
（2）实质：用_______使化合态的金属_______变为金属单质
3．冶炼方法
（1）根据金属活泼性选择冶炼方法
（2）电解法
①电解熔融的氯化钠：____________________________
②电解熔融的氯化镁：____________________________
③电解熔融的氧化铝：____________________________
（3）热还原法
①工业上炼铁：___________________________________
②工业上炼钨：____________________________
③铝热法炼铬：____________________________
④工业上炼铜：____________________________
⑤工业上炼钛：____________________________
（4）热分解法
①工业上炼汞：____________________________
②工业上炼银：____________________________
（5）湿法炼铜：____________________________
4．合理开发和利用金属资源
（1）提高金属矿物的利用率
（2）开发环保高效的金属冶炼方法
（3）防止金属腐蚀
（4）加强金属资源的回收和再利用
（5）使用其他材料代替金属材料
【即学即练】冶炼金属常用以下几种方法：①以C、CO或H2做还原剂还原。②利用铝热反应原理还原。③电解法。④热分解法。下列金属各采用哪种方法还原最佳？
（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__________。
能力拓展
考法 金属冶炼的原理及应用
【典例1】（2022·保定高一下期末）钼是一种过渡金属元素，通常用作合金及不锈钢的添加剂，这种元素可增强合金的强度、硬度、可焊性及韧性，还可增强其耐高温及耐腐蚀性能。如图是化工生产中制备金属钼的主要流程图。
（1）写出在高温下发生反应①的化学方程________________________。
（2）生产中用足量的浓氨水吸收反应①的尾气合成肥料，写出该反应的离子方程式：______________________________。
（3）如果在实验室模拟操作1和操作2，则需要使用的主要玻璃仪器有______________________________。
（4）某同学利用下图所示装置来制备氢气，利用氢气还原三氧化钼，根据要求回答问题：
①请设计一个实验方案验证H2的还原性并检验其氧化产物，其装置连接顺序是______________________________。
②在烧瓶A中加入少量硫酸铜的目的是_____。
③两次使用D装置，其中所盛的药品依次是_____、_____。
【知识拓展】
1．金属的冶炼
（1）原理：金属阳离子得到电子被还原成金属单质，Mn++ne－＝M
（2）根据金属活泼性选择冶炼方法
【特别提醒】工业上冶炼镁是电解MgCl2而不是MgO的原因是MgO的熔点比MgCl2的高，冶炼铝是电解Al2O3而不是AlCl3的原因是AlCl3是共价化合物，熔融状态下不导电。
2．金属冶炼的三个步骤及目的
3．铝热反应实验
（1）实验装置
①镁的作用：燃烧放出的热量引燃铝热反应（引燃剂）
②氯酸钾作用：对镁的燃烧起助燃作用（助燃剂）
（2）注意事项
①镁带要打磨干净表面的氧化膜，否则难以点燃；氧化铁粉末与铝粉要选择干燥的；铝粉要用没有被氧化的，否则反应难以进行。
②氧化铁粉末与铝粉两者要混合均匀，以保证氧化铁与铝都完全反应。
③内层滤纸要用水润湿，以防止纸漏斗燃烧。
④蒸发皿中的细沙要适量，既要防止蒸发皿炸裂，又要防止熔融的液体溅出伤人。
【特别提醒】四种热还原法优缺点的比较
分层提分
题组A 基础过关练
1．下列过程主要目的是将金属从化合态转化为游离态的是（ ）。
A．将镁、铝等制成合金 B．电解法冶炼铝
C．铝饮料罐回收铝 D．废旧钢铁用于炼钢
2．（2021年7月·新疆学业水平考试真题）高炉炼铁的主要反应是：Fe2O3+3CO2Fe+3CO2，该方法在治金工业上称为（ ）。
A．电解法 B．热还原法 C．热分解法 D．铝热法
3．（2022·湘潭高一检测）下表中金属的冶炼原理与方法完全正确的是（ ）。
4．（2022·慈溪高一检测）天问一号应用了世界上最轻的金属结构材料——新型镁锂合金。关于合金的说法不正确的是（ ）。
A．目前世界上使用量最大的合金是铝合金
B．合金具有许多优良的物理、化学或机械性能
C．稀土金属对改善合金的性能作用非常大
D．储氢合金、钛合金、耐热合金和形状记忆合金能满足某些尖端技术的需要
5．下列有关物质的工业制法中，错误的是（ ）。
A．制硅：用焦炭还原二氧化硅得硅
B．制钠：以海水为原料制得NaCl，再电解熔融NaCl得钠
C．制铁：以焦炭和铁矿石为原料，用CO还原铁矿石得铁
D．制铝：以铝土矿为原料，经一系列过程制得AlCl3，再电解熔融AlCl3得铝
6．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
7．（2022·云南师大附中高一检测）煤炭中以FeS2（FeS2中的硫元素为－1价）形式存在的硫，在有水和空气及在脱硫微生物存在下发生生物氧化还原反应，有关反应的离子方程式依次为：
①2FeS2+7O2+2H2O4H++2Fe2++____________；
②4Fe2++O2+4H+4Fe3++____________；
③FeS2+2Fe3+3Fe2++2S；
④2S+3O2+2H2O4H++2SO42－。
回答下列问题：
（1）根据质量守恒定律和电荷守恒定律，将上述①②离子方程式补充完整。
（2）反应③的还原剂是__________________。
（3）观察上述反应，FeS2最终转化为____________从煤炭中分离出来
8．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，实验装置如图：
（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_____________________________________。
题组B 能力提升练
1．（2022·北京西城区高一检测）合金的应用促进了人类社会的发展。下列不属于合金的是（ ）。
2．某班就“使用金属材料的利与弊”为题进行小组辩论，甲方的观点是使用金属材料有利，下列甲方观点不科学的是（ ）。
A．金属材料大多有延展性，可以加工成各种形状
B．金属材料大多有美丽的光泽
C．废弃的金属不会造成土壤污染和水污染
D．金属材料大多数可以回收再利用
3．以下方法可用于工业冶炼金属的是（ ）。
A．电解熔融AlCl3获取金属铝
B．电解MgCl2溶液获取金属镁
C．用CO还原铁矿石来获取金属铁
D．用H2还原HgO获取Hg
4．（2022·杭州高一检测）氧化还原反应广泛应用于金属的冶炼，下列有关金属冶炼的说法错误的是（ ）。
A．电解熔融氯化钠制取金属钠的反应中，钠离子被还原，氯离子被氧化
B．热分解法、热还原法、电解法冶炼金属过程中，金属元素都由化合态转变为游离态
C．铝热反应中铝作为还原剂将铁从其氧化物中置换出来
D．用磁铁矿炼铁的反应中，1mlFe3O4被CO还原成Fe，转移9ml电子
5．（双选）历史上曾用“灼烧辰砂法”制取汞，目前工业上制粗汞的一种流程图如图：
下列分析错误的是（ ）。
A．“灼烧辰砂法”过程中电子转移的方向和数目可表示为
B．辰砂与氧化钙加热反应时，CaSO4为还原产物
C．洗涤粗汞可用5%的盐酸代替5%的硝酸
D．减压蒸馏的目的是降低汞的沸点，提高分离效率
6．用铝热法还原下列化合物，若获得金属各1ml，消耗铝最少的是（ ）。
A．MnO2 B．Cr2O3 C．WO3 D．CuO
7．将一块质量为8.5g的铁合金放入锥形瓶中，再向锥形瓶中加入稀硫酸，恰好使铁合金中的铁完全反应（碳不溶于稀硫酸，铁合金中其他元素含量很低，可忽略不计），测得生成氢气的质量为0.3g。请回答：
（1）8.5g的铁合金中铁的质量是________。
（2）反应后所得溶液的溶质质量是________。
（3）生铁和钢都是铁的合金，请根据表中含碳量判断这8.5g铁合金属于_________（填“生铁”或“钢”）。
8．黄铜矿（CuFeS2）是制取铜及其化合物的主要原料之一，还可制备硫和铁的化合物。
（1）冶炼铜的反应为8CuFeS2+21O28Cu+4FeO+2Fe2O3+16SO2。若CuFeS2中Fe的化合价为+2，反应中被还原的元素是_______（填元素符号）。
（2）上述冶炼过程产生大量SO2。下列处理方案中合理的是_______（填代号）。
A．高空排放
B．用于制备硫酸
C．用纯碱溶液吸收制Na2SO3
D．用浓硫酸吸收
（3）利用黄铜矿冶炼铜产生的炉渣（含Fe2O3、FeO、SiO2、Al2O3）可制备Fe2O3。方法为：
①用稀盐酸浸取炉渣，过滤。
②滤液先氧化，再加入过量NaOH溶液，过滤，将沉淀洗涤、干燥、煅烧得Fe2O3。
根据以上信息回答下列问题：
A．除去Al3+的离子方程式是__________________________。
B．选用提供的试剂，设计实验验证炉渣中含有FeO。
提供的试剂：稀盐酸、稀硫酸、KSCN溶液、KMnO4溶液、NaOH溶液、碘水
所选试剂为______________。证明炉渣中含有FeO的实验现象为_____________________。
题组C 培优拔尖练
1．对下列成语或诗句所描述现象的解释，你认为错误的是（ ）。
2．（2022·山西太原重点高中联考）下列获得金属的方法中不涉及化学变化的是（ ）。
A．《梦溪笔谈》“熬胆矾铁釜，久之亦化为铜”
B．《杂曲歌辞·浪淘沙》“千淘万漉虽辛苦，吹尽狂沙始到金”
C．《天工开物》“凡炉中炽铁用炭，煤炭居十七，木炭居十三……”
D．《天工开物》“炉甘石（碳酸锌）十斤，……然后逐层用煤炭……，发火缎红，……冷淀，即倭铅（锌）也”
3．冶炼金属一般有下列四种方法：①焦炭法；②水煤气（或H2、CO）法；③活泼金属置换法；④电解法。四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（主要成分：KCl·MgCl2·6H2O）中炼镁。其中对它们的冶炼方法的分析不正确的是（ ）。
A．（Ⅰ）① B．（Ⅱ）② C．（Ⅲ）③ D．（Ⅳ）④
4．（2022·成都高一检测）Ti具备优良的抗腐蚀性，被称为未来金属，工业上可以采用镁热还原法（高温）制备，工艺流程如图。［已知：MgCl2（熔融）Mg+Cl2↑］下列说法错误的是（ ）。
A．镁热还原的化学方程式为TiCl4+2MgTi+2MgCl2
B．整个工艺流程中，Cl元素化合价始终不变
C．Ti和Mg高温下化学性质非常活泼，镁热还原需在惰性气体中进行
D．Mg的循环使用可以提高原料利用率，降低成本
5．（双选）以铁、氧化铜、稀硫酸三种物质为原料，有如下两种方案可制取铜：
方案一：Fe+H2SO4＝FeSO4+H2↑，H2+CuOCu+H2O
方案二：CuO+H2SO4＝CuSO4+H2O，Fe+CuSO4＝FeSO4+Cu
下列有关说法正确的是（ ）。
A．两个方案中的反应都是氧化还原反应
B．方案二运用了古代湿法冶金原理
C．从节约原料角度分析，方案一较为合理
D．从实验安全角度分析，方案二较为合理
6．工业上用铝土矿（主要成分为Al2O3，含Fe2O3杂质）为原料冶炼铝的工艺流程如下：
［提示：偏铝酸钠与足量二氧化碳反应的化学方程式为NaAlO2+CO2+2H2O＝Al（OH）3↓+NaHCO3］
下列叙述正确的是（ ）。
A．试剂X可以是氢氧化钠溶液，也可以是盐酸
B．反应①过滤后所得沉淀为氢氧化铁
C．反应②中通入的过量Y可以是CO2
D．图中所示转化反应都不是氧化还原反应
7．（2022·珠海高一检测）钨是我国丰产元素，是熔点最高的金属，广泛用于拉制灯泡的灯丝，在自然界主要以钨（+6价）酸盐的形式存在。有开采价值的钨矿石之一黑钨矿的主要成分是铁和锰的钨酸盐，化学式常写成FeWO4和MnWO4，钨酸（H2WO4）酸性很弱，难溶于水。碳和金属钨在高温下会反应生成碳化钨。黑钨矿传统冶炼工艺的第一阶段是碱熔法：
（1）黑钨矿浸入NaOH熔融液过程需通入大量空气，目的是为了使铁和锰转化为氧化物，其中一种红棕色的氧化物化学式为_____________；
（2）已知A的主要成分为Na2WO4，请写出Na2WO4与浓盐酸反应的离子方程式_______________________________；
（3）上述流程中B、C都是钨的化合物，则步骤（3）中B→C转化属于______（填四种基本反应类型之一）。
（4）钨冶炼工艺的第二阶段则是用碳、氢气等还原剂把氧化钨（WO3）还原为金属钨。对钨的纯度要求不高时，可用碳作还原剂。写出用碳还原氧化钨制取金属钨的化学方程式：________________________。
课程标准
课标解读
1．了解一些常见金属的冶炼方法
2．了解金属材料的合理开发和应用
1．能根据金属冶炼，说明化学对人类文明的伟大贡献，主动关心与资源开发有关的社会热点问题。
2．能运用所学知识分析和探讨金属冶炼过程对人类健康、社会可持续发展可能带来的双重影响。
选项
方法
冶炼原理
A
湿法炼铜
CuSO4+2K＝Cu+K2SO4
B
热分解法炼铜
Cu2S+O2＝2Cu+SO2
C
电解法炼铝
2Al2O34Al+3O2↑
D
热还原法冶炼钡
BaO+H2Ba+H2O
A．储氢合金
B．青花瓷
C．航母钢甲板
D．钛合金耐压球壳
合金种类
含碳量
钢
0.03%～2.0%
生铁
2.0%～4.3%
选项
成语或诗句
用化学知识解释
A
唐代李白诗句“风吹柳花满店香”
这是生活中常见的一种分子扩散运动
B
“烈火见真金”
金的性质稳定，在烈火中也不会发生反应
C
明代于谦诗句“粉骨碎身浑不怕”
它指石灰石碾碎成粉末状的物理变化过程
D
成语“百炼成钢”
通过反复锤炼，减少铁合金中碳元素的质量分数