高中化学人教版 (新课标)必修2第四章 化学与自然资源的开发利用第一节 开发利用金属矿物和海水资源精品第1课时精练

第1课时　金属矿物的开发利用

一、金属在自然界中的存在形式

1．金、铂等极少数金属以________形式存在。

2．绝大多数金属以________形式存在。在金属化合物中，金属元素都显______。

二、金属的冶炼方法

1．热分解法

适用于________金属的冶炼。

(1)加热分解HgO：

________________________________________________________________________。

(2)加热分解Ag2O：

________________________________________________________________________。

2．电解法

适用于______金属的冶炼。

(1)冶炼金属钠：

________________________________________________________________________。

(2)冶炼金属镁：

________________________________________________________________________。

(3)冶炼金属铝：

________________________________________________________________________。

3．高温还原法

适用于大多数中等活泼金属的冶炼，常用的还原剂有__________、__________、________

等。

(1)高炉炼铁：

________________________________________________________________________。

(2)铝热反应炼铁：

________________________________________________________________________。

(3)用氢气还原氧化铜：

________________________________________________________________________。

4．其他方法

(1)湿法炼铜：

________________________________________________________________________。

(2)火法炼铜：

________________________________________________________________________。

三、铝热反应实验探究

四、有效利用金属资源的途径

1．提高金属矿物的________；

2．减少金属的________；

3．加强金属资源的____________；

4．使用__________代替金属材料。

知识点一　金属的冶炼原理

1．下列叙述中正确的是(　)

A．含金属元素的离子一定是阳离子

B．在氧化还原反应中，非金属单质一定是氧化剂

C．某元素由化合态变为游离态，该元素一定被还原

D．金属阳离子被还原时，不一定得到金属单质

2．有关金属的冶炼原理下列说法正确的是(　　)

A．肯定发生的是置换反应

B．肯定发生的是分解反应

C．肯定发生的是氧化还原反应

D．只能用金属作还原剂冶炼金属

3．用铝热法还原下列化合物，制得金属各1 mol，消耗铝最少的是(　　)

A．MnO2     B．WO3     C．Co3O4     D．Cr2O3

知识点二　金属的冶炼方法

4．冶炼金属一般有下列四种方法：①焦炭法；②水煤气(或氢气或一氧化碳)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)从光卤石中炼镁。对它们的冶炼方法的分析不正

确的是(　　)

A．(Ⅰ)用①    B．(Ⅱ)用②    C．(Ⅲ)用③   D．(Ⅳ)用④

5．下列各组金属最适合用H2或CO把它们从化合物中还原出来的是(　　)

A．Ca、Mg         B．Al、Fe

C．Fe、Cu          D．Hg、Ag

6．均能将Fe2O3还原成Fe的一组物质是(　　)

A．CO、O2、H2       B．CO、H2、C

C．CO2、H2O、O2       D．CO2、O2、C

知识点三　铝热反应

7．铝能用来冶炼难熔金属(如Cr、V、Mn等)，这是因为铝(　　)

A．有两性

B．有良好的导电性

C．熔点低

D．有还原性，且在反应中放出大量热

8．如图所示，用两张圆形滤纸分别折叠成漏斗状，套在一起，使四周都有四层。把内层

纸漏斗取出，在底部剪一个小孔，用水润湿，再跟另一纸漏斗套在一起，架在铁圈上，

下面放置盛沙的蒸发皿。把5 g炒干的氧化铁粉末和2 g铝粉混合均匀，放在纸漏斗中，

上面加上少量氯酸钾并在混合物中间插一根镁条，用小木条点燃镁条。观察发生的现象。

通过以上实验信息，回答下列问题：

(1)写出该反应的化学方程式：

________________________________________________________________________；

在该反应中________是氧化剂，________是还原剂，该反应称为________反应。

(2)选出该实验的实验现象(填写在横线上)：

________________________________________________________________________。

①镁条剧烈燃烧　②放出大量的热，并发出耀眼的光芒，火星四射　③纸漏斗的下部被

烧穿　④有红热状态的液珠落入蒸发皿内的细沙上，液珠冷却后变为黑色固体

(3)写出下列操作或物质的作用：

内层纸漏斗底部剪一个孔：__________________；蒸发皿盛沙：____________________；

镁条：____________________；氯酸钾：____________________。

练基础落实

1．金属冶炼的实质是(　　)

A．金属元素失去电子

B．金属元素获得电子

C．金属元素被氧化了

D．金属元素可能被氧化了，也可能被还原了

2．金属材料在日常生活、生产中有着广泛的运用，下列关于金属的说法不正确的是(　　)

A．越活泼的金属越难冶炼

B．合金的性质与其成分金属的性质不完全相同

C．金属冶炼的本质是金属阳离子得到电子变成金属原子

D．工业上金属Mg、Al都是用电解其熔融的氯化物制得的

3．从金属被利用的历史来看，先是青铜器时代，而后是铁器时代，铝的利用是近几百年

的事。下列跟这个先后顺序有关的是(　　)

①地壳中金属元素的含量　②金属活动性顺序　③金属的导电性　④金属冶炼的难易程

度　⑤金属的延展性

A．①③     B．②⑤     C．③⑤     D．②④

4．能用热分解法制得的金属是(　　)

A．Fe     B．Ag     C．Mg    D．Na

5．下列化学反应在金属冶炼工业中还没有得到应用的是(　　)

A．2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑

B．Al2O3＋3C2Al＋3CO↑

C．Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2

D．2Ag2O4Ag＋O2↑

6．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：

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．97.8～770 ℃      B．770～774 ℃

C．774～882.9 ℃      D．1 413～1 500 ℃

7．某无色气体X可和红热的单质固体Y反应，得到另一种无色气体Z，Y和Z都可以

和灼热的三氧化二铁反应生成X，则X、Z分别是(　　)

A．CO2、CO    B．O2、CO2    C．CO、O2   D．CO、CO2

练方法技巧——金属冶炼的计算技巧

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

9．将氢气通过10 g氧化铜粉末加热片刻，冷却后剩余固体的质量为8.4 g，那么下列计

算正确的是(　　)

A．有1.6 g水生成

B．有8.4 g铜生成

C．有80%的氧化铜被还原

D．实验时所消耗的氢气不足0.2 g

练综合拓展

10．关于铝的冶炼，有以下一些问题，请你通过努力，争取完成。

(1)工业制备铝一般是通过铝土矿制得纯净的Al2O3，然后电解Al2O3/Na3AlF6得到铝。也

可用电解NaCl—KCl—AlCl3共熔体方法制铝，且比电解Al2O3/Na3AlF6制铝节省电能约

30%，但现在仍用前一种方法制铝，其主要原因是(　　)

A．AlCl3是共价化合物，其熔融体不导电

B．电解AlCl3生成的Cl2会污染大气

C．自然界不存在富含AlCl3的矿石

D．生产无水AlCl3较困难，成本又较高

(2)把分别盛有熔融的氯化钾、氯化镁、氧化铝的三个电解槽串联，在一定条件下通电一

段时间后，析出钾、镁、铝的物质的量之比为(　　)

A．1∶2∶3    B．3∶2∶1    C．6∶3∶1    D．6∶3∶2

(3)讨论：含有活泼金属元素的化合物一定是离子化合物吗？并设计简单实验证明你的结

论。

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________

____________________________________________________________________

第四章　化学与自然资源的开发利用

第一节　开发利用金属矿物和海水资源

第1课时　金属矿物的开发利用

基础落实

一、

1．游离态

2．化合态　正价

二、

1．不活泼　(1)2HgO2Hg＋O2↑

(2)2Ag2O4Ag＋O2↑

2．活泼　(1)2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑

(2)MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑　(3)2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑

3．焦炭　一氧化碳　氢气　(1)Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2　(2)Fe2O3＋2Al2Fe＋Al2O3

(3)CuO＋H2Cu＋H2O

4．(1)CuSO4＋Fe===Cu＋FeSO4　(2)Cu2S＋O22Cu＋SO2

三、

　剧烈燃烧　大量的热　耀眼的白光　铁珠　引燃剂　2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3　大量的热　耀眼的白光　铁　单质铁　熔点较高　焊接钢轨

四、

1．利用率

2．使用量

3．回收和再利用

4．其他材料

对点训练

1．D　[A中如MnO、AlO都是阴离子；B中如H2、C在还原金属氧化物时，都作还原剂；C中如2Cl－→Cl2，非金属阴离子变成非金属单质时，化合价升高，被氧化；D中如Fe3＋→Fe2＋，正确。]

2．C　[金属大部分以化合态形式存在于自然界中，且金属元素无负化合价，所以金属冶炼的实质是将化合态金属元素还原为游离态，必定发生氧化还原反应，但是不一定是置换反应，如CO还原Fe2O3。还原剂可以是金属，如Fe还原CuSO4，也可以是非金属，如H2还原CuO。]

3．C　[利用电子守恒：制1 mol Mn，需电子4 mol，制1 mol W，需电子6 mol，制1 mol Co，需电子 mol，制1 mol Cr，需电子3 mol，可见制1 mol Co消耗Al最少。]

4．B

5．C　[金属活动性顺序中，K→Al等较活泼的金属一般用电解法，Zn→Cu等较不活泼的金属一般用热还原法，Hg等可用热分解法，当然各金属的冶炼方法无严格的界线，如Cu可用热还原法，也可用电解法。]

6．B　[CO、H2、C等还原剂均可将Fe2O3还原为Fe。]

7．D　[活泼的金属可以作还原剂，将相对不活泼的金属还原出来，铝热反应放出大量的热，使炼得的金属变为液态，便于分离。]

8．(1)Fe2O3＋2AlAl2O3＋2Fe　Fe2O3　Al　铝热　(2)①②③④　(3)使熔融物易于落下　防止溅落物炸裂蒸发皿　引起氯酸钾分解　引发铝热反应

解析　(1)铝热反应为2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3，该反应中Fe2O3作氧化剂，Al作还原剂。

(2)①②③④全为该铝热反应的现象。

(3)铝热反应实验中①为使熔融物易落下，通常在内层纸漏斗底部剪一个孔；②为防止溅落物炸裂蒸发皿，蒸发皿内盛细沙；③反应中镁条引起氯酸钾分解；④氯酸钾引发铝热反应。

课后作业

1．B　[大多数金属元素在自然界中以化合态形式存在，其化合价为正价，在冶炼过程中得电子被还原，故B项正确。]

2．D　[金属冶炼的本质是金属阳离子得到电子被还原成金属原子，因此金属越活泼，对应金属阳离子氧化性越弱，则金属越难冶炼，A、C正确；合金要比各成分金属的熔、沸点低，硬度大，B正确；因为AlCl3为共价化合物，其熔融态不导电，因此不能用电解AlCl3的方法来冶炼铝，而通常用电解Al2O3的方法。]

3．D　[金属的活泼性决定了金属冶炼的难易程度。]

4．B　[热分解法一般用于很不活泼的银、汞等金属的冶炼，它们的化合物大多数不稳定，受热时能够分解为相应的金属单质；而活泼金属的化合物一般相当稳定，受热难分解。因此，比较活泼的钠、镁和铁不能够通过热分解法制得。]

5．B　[目前金属铝的制备方法是电解氧化铝，其他选项中所涉及的内容均符合生产实际。]

6．C　[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首先沸腾者先逸出。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。]

7．A　[由Y和Z都可以和灼热的Fe2O3反应生成X，可判断X为CO2，Y为C。CO2和红热的炭反应制得CO。]

8．B　[CO和铁的氧化物反应时，氧化物中的一个O原子可以生成一个CO2分子，每一个CO2分子可以生成一个CaCO3，所以有下列的关系式，假设0.4 g该氧化物中含x g O

O～CO2～CaCO3

16　　　　100

x　　　　0.75 g

解得x＝0.12

＝∶＝2∶3。]

9．C　[10 g CuO粉末反应后固体的质量为8.4 g，即减少了1.6 g，该差量应该是生成的水中氧元素的质量，生成水中氧元素的物质的量为0.1 mol；水的物质的量为0.1 mol，质量为1.8 g，A项不正确；反应的CuO的物质的量为0.1 mol，其质量为8 g，CuO的转化率为80%，C项正确；生成Cu的物质的量为0.1 mol，消耗H2的质量为0.2 g，加上在加热之前排除空气及停止加热后继续冷却通入的氢气，总质量超过0.2 g，D项不正确。所以应该选C。]

10．(1)CD　(2)D　(3)不一定。将AlCl3固体加热使之熔化，测其导电性，若不导电，即证明AlCl3不是离子化合物，是共价化合物。

解析　本题是对电解冶炼铝知识的挖掘，考查了学生运用知识分析问题和解决问题的能力，综合性较强，有一定的挑战性。

(1)题中已说明：可以用电解NaCl—KCl—AlCl3共熔体方法制铝，所以A选项理由不成立；Cl2虽然会污染大气，但电解NaCl制金属钠时也产生Cl2，况且Cl2还是重要的化工原料，所以排除B；AlCl3能溶于水，自然界中不会存在AlCl3矿石，所以C正确；电解炼铝的电解槽中不能有水，而生产无水AlCl3较困难，成本高，所以D正确。

(2)按照串联电路的特点可知，各个电极流过电子的物质的量都是相等的，再根据金属离子的价态计算出产生三种金属的物质的量之比为6∶3∶2，所以选D项。

(3)铝是活泼金属，但AlCl3是共价化合物。将AlCl3加热使之熔化，测其导电性，若不导电，则说明AlCl3不是离子化合物，而是共价化合物。