人教版 (新课标)必修2第一节 开发利用金属矿物和海水资源第1课时一课一练

这是一份人教版 (新课标)必修2第一节 开发利用金属矿物和海水资源第1课时一课一练，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。

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 ml，消耗铝最少的是( )
A．MnO2 B．WO3 C．C3O4 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)eq \(=====,\s\up7(电解))2Na＋Cl2↑
B．Al2O3＋3Ceq \(=====,\s\up7(2 125℃))2Al＋3CO↑
C．Fe2O3＋3COeq \(=====,\s\up7(高温))2Fe＋3CO2
D．2Ag2Oeq \(=====,\s\up7(△))4Ag＋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。
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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)2HgOeq \(=====,\s\up7(△))2Hg＋O2↑
(2)2Ag2Oeq \(=====,\s\up7(△))4Ag＋O2↑
2．活泼 (1)2NaCl(熔融)eq \(=====,\s\up7(电解))2Na＋Cl2↑
(2)MgCl2(熔融)eq \(=====,\s\up7(电解))Mg＋Cl2↑ (3)2Al2O3(熔融)eq \(=====,\s\up7(电解))4Al＋3O2↑
3．焦炭 一氧化碳 氢气 (1)Fe2O3＋3COeq \(=====,\s\up7(高温))2Fe＋3CO2 (2)Fe2O3＋2Aleq \(=====,\s\up7(高温))2Fe＋Al2O3
(3)CuO＋H2eq \(=====,\s\up7(高温))Cu＋H2O
4．(1)CuSO4＋Fe===Cu＋FeSO4 (2)Cu2S＋O2eq \(=====,\s\up7(高温))2Cu＋SO2
三、
剧烈燃烧 大量的热 耀眼的白光 铁珠 引燃剂 2Al＋Fe2O3eq \(=====,\s\up7(高温))2Fe＋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MnOeq \\al(－,4)、AlOeq \\al(－,2)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 ml Mn，需电子4 ml，制1 ml W，需电子6 ml，制1 ml C，需电子eq \f(8,3) ml，制1 ml Cr，需电子3 ml，可见制1 ml C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＋2Aleq \(=====,\s\up7(高温))Al2O3＋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＋Fe2O3eq \(=====,\s\up7(高温))2Fe＋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
eq \f(NFe,NO)＝eq \f(0.4 g－0.12 g,56 g·ml－1)∶eq \f(0.12 g,16 g·ml－1)＝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 ml；水的物质的量为0.1 ml，质量为1.8 g，A项不正确；反应的CuO的物质的量为0.1 ml，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 ml，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。
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＋4Aleq \(=====,\s\up7(高温))2Al2O3＋3Mn，另外该反应原理可以应用在生产上，如________等
K
Na
KCl
NaCl
熔点(℃)
63.65
97.8
770
801
沸点(℃)
774
882.9
1 500(升华)
1 431
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
答案