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    高中化学 第四章 第一节 金属矿物的开发利用 第1课时课后作业 新人教版必修2
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    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

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    这是一份高中化学人教版 (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,共7页。试卷主要包含了金属在自然界中的存在形式,金属的冶炼方法,铝热反应实验探究,有效利用金属资源的途径等内容,欢迎下载使用。

    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

    实验

    装置

    及操作

    实验

    现象

    镁条________,放出一定的热,使氧化铁粉末和铝粉在较高温度下发生剧烈的反应;反应放出________,并发出__________;纸漏斗的下部被烧穿,有熔融物落入沙中;待熔融物冷却后,除去外层熔渣,仔细观察,可以发现落下的是____

    原因

    分析

    镁条燃烧,放出一定的热量,KClO3作为______在受热状态下发生分解,使氧化铁粉末和铝粉在较高温度下发生剧烈的反应:____________________________________________________,该反应放出________,发出____________,生成的______在高温下呈熔融状态

    原理

    应用

    该反应中铝在高温下还原出了______,在冶金工业上也常用这一原理制取________的金属,如:钒、铬、锰等,3MnO2+4Al2Al2O3+3Mn,另外该反应原理可以应用在生产上,如________等

    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.Al2O33C2Al+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:

     

    K

    Na

    KCl

    NaCl

    熔点(℃)

    63.65

    97.8

    770

    801

    沸点(℃)

    774

    882.9

    1 500(升华)

    1 431

    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.FeOFe2O3

    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

    题号

    1

    2

    3

    4

    5

    6

    7

    8

    9

    答案

     

     

     

     

     

     

     

     

     

    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。

     

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