高中化学 411金属矿物的开发利用同步精练精析 新人教版必修2

1、精练精析4.1.1金属矿物的开发利用（人教版必修2）【典例导悟】【典例1】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都是用电解熔融的氯化物制得的 【规范解答】选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A

2、l2O3。【变式训练】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（） 地壳中金属元素的含量 金属活动性顺序 金属的导电性 金属冶炼的难易程度 金属的延展性 A.B.C.D. 【解析】选D。金属活动性顺序表中，金属的位置越靠后，越容易被还原，用一般的还原方法就能使金属离子还原，人们开发、利用的时间就较早；金属的位置越靠前，越难被还原，最活泼的金属只能用最强的还原手段（电解）来使金属离子还原，人们开发利用的时间就较晚。 【典例2】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。把内层滤纸取出， 在底部剪一个小孔

3、，用水润湿，再 跟另一纸漏斗套在一起，架在铁圈 上，下面放置一盛沙的蒸发皿。把5 g干燥的氧化铁粉末和2 g铝粉混合均匀，放在纸漏斗中，上面加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）：_ 。 镁条剧烈燃烧；放出大量的热，并发出耀眼的光芒，火星四射；纸漏斗的下部被烧穿；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

4、皿盛沙： _ ； 来镁条： _ ；氯酸钾： _ 。 【思路点拨】解答该题应注意以下三点：（1）铝热反应为典型置换反应，条件为高温。（2）铝热反应中铝热剂为Al粉（还原剂）和金属氧化物（氧化剂），引燃剂为KClO3。高温（3）铝热反应放出大量的热量。【自主解答】（1）铝热反应为2Al+Fe2O3=2Fe+Al2O3，该反应中Fe2O3作氧化剂，Al作还原剂。 （2）全为该铝热反应的现象。 高温（3）铝热反应实验中为使熔融物易落下通常在内层纸漏斗底部剪一个孔；为防止溅落物炸裂蒸发皿，蒸发皿内盛沙子；反应中镁条引起氯酸钾分解；氯酸钾引发铝热反应。 答案：（1）Fe2O3+2Al=Al2O3+2FeF

5、e2O3Al铝热 （2） （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 高温 高温 【变式训练】1.（1）（多选）下列氧化物与铝粉混合可作铝热剂的是（） A.Fe2O3 B.MgO C.P2O5D.MnO2 （2）铝热剂中铝的作用是（） A.催化剂B.氧化剂 C.还原剂D.填充剂 【解析】在铝热反应中铝热剂为Al粉（作还原剂）与重金属氧化物。 答案：（1）A、D（2）C 2.用铝热法从下列金属氧化物中制取相应的金属各 1 mol，消耗铝的质量最多的是（） A.Fe2O3B.V2O5 C.MnO2 D.Cr2O3 【解析】选B。金属冶炼的本质是Mn+ +ne- =M。消

6、耗铝的质量最多的是生成1 mol该金属得到电子数最多的，可见金属在氧化物中化合价越高，需电子数越多，消耗铝的质量越多。 【学业达标训练】1.（2010·长沙高一检测）已知一些金属单质的发现与其金属活动性存在着某种必然的联系，请你推测：下列事件发生在铁器时代之前的是（） A.金属铝的冶炼 B.青铜器时代 C.金属钾的使用 D.戴维发现金属钠 【解析】选B。金属单质的发现和使用与金属活动性顺序相反，即金属越不活泼越易被还原成金属单质，被发现和使用的越早，因此比铁不活泼的金属在四个选项中只有Cu，故选B。 2.（2010·六安高一检测）不同金属的冶炼，其冶炼方法也可能不同，主要原

7、因是（） A.金属的活动性不同 B.金属在自然界中的分布不同 C.金属在自然界中的存在形式不同 D.金属在自然界中的含量不同 【解析】选A。根据金属的活动性不同，对不同的金属进行不同的冶炼方法，A正确。 3.（2010·芜湖高一检测）下列金属冶炼的反应原理，错误的是（） 【解析】选B。Na、Mg很活泼，应用电解法，A正确，B错误；铁属较活泼金属，可用热还原法，C正确；较不活泼金属汞可用热分解法，D正确。 4.热还原法冶炼金属的反应一定是（） A.氧化还原反应B.置换反应 C.复分解反应D.分解反应 高温【解析】选A。金属冶炼的原理是：Mn+ +ne- =M，所以一定是氧化还原反应，热

8、还原法冶炼金属是用还原剂在高温条件下把金属从其化合物中还原出来，多数是置换反应，但有些反应如3CO+Fe2O3=2Fe+3CO2就不是置换反应，故A正确。 5.对三种金属元素R、U、T进行了如下实验： 据此可知这三种金属活动性顺序由弱到强的顺序是（） A.T、R、UB.T、U、R C.U、R、TD.U、T、R 【解析】选B。据R的性质知R在金属活动性顺序表中排在H的前面，且活泼性RT，据U的性质知U在金属活动性顺序表中排在H的后面，且活泼性UT，故活泼性RUT。 6.日常生活中大量使用的不锈钢也是含铬的铁合金，化合态的铬是重金属离子，对环境有严重的污染，化妆品中微量的铬也会对人体皮肤造成较大伤

9、害。下列关于铁和铬的说法不正确的是（） A.工业上可用铝热反应冶炼铬 B.铬和铁的最高价氧化物对应水化物显强碱性 C.铬和铁均为过渡元素，位于第四周期 D.含铬的工业废水不能直接排放 【解析】选B。铬属于高熔点金属，工业上可利用铝热反应来冶炼铬，A正确；Fe(OH)3属于碱，水溶液显弱碱性，而CrO3的水化物为铬酸，水溶液显酸性，B错误；Cr和Fe均为第四周期过渡元素，C正确；因为化合态的铬是重金属离子，对环境有污染，故含铬的工业废水不能直接排放，D正确。 7.成语、诗词话科学对下列诗句所描述现象的解释，你认为错误的是（） 【解析】选C。“粉身碎骨浑不怕”指氧化钙溶于水生成氢氧化钙，氢氧化钙吸

10、收二氧化碳生成碳酸钙。其余各项均符合诗句含义。8.用H2还原某二价金属的氧化物成单质，每1 g H2可还原36 g氧化物，则此金属可能是下列的（） A.ZnB.PbC.FeD.Cu 9.（1）在一次化学晚会上，一位同学表演了一个有趣的魔术：用蘸有饱和硫酸铜溶液的玻璃棒在一洁净的铁片上点上数处，所点之处，点铁成“金”。你知道其中的奥妙吗?请用化学方程式表示其反应原理： _ 。 （2）铜在自然界多以+1价矿石存在，因为在固态或是高温下+1价铜比+2价稳定。辉铜矿(Cu2S)炼铜的方法之一是将矿石高温通空气焙烧，生成两种氧化物。将焙烧过的矿石加上比它质量约少一半的未经焙烧的矿石，混合后隔绝空气再进行

11、高温熔烧，结果得到金属铜和一种具有刺激性气味的气体。这两个反应的化学方程式为_、 _ 。 （3）已知CuS、Cu2S均为黑色不溶于水的固体，在空气中灼烧均生成CuO与SO2，不用其他试剂，设计最简单的实验来鉴别二者： _。 【解析】（1）Fe能置换CuSO4中的铜，化学反应为Fe+CuSO4=FeSO4+Cu。 （2）因为在固态或高温下+1价铜比+2价铜更稳定，所以高温通空气焙烧Cu2S时，生成两种氧化物为Cu2O和SO2，而后Cu2O与Cu2S在隔绝空气时高温焙烧生成Cu和SO2，结合氧化还原的知识即可写出两化学方程式。（3）因为CuS与Cu2S在空气中灼烧均生成CuO与SO2，CuS生成C

12、uO时固体质量减小，Cu2S生成CuO时，固体质量不变，因此可用托盘天平称量固体灼烧前后质量变化情况即可鉴别二者。 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NaClKClAlCl3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

13、分别盛有熔融的氯化钾、氯化镁、氯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.123B.321 C.631D.632 （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。 【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NaClKClAlCl3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

14、，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632，所以选D。 （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，结果不导电，说明AlCl3不是离子化合物而是共价化合物。 答案：（1）C、D（2）D （3）不一定。将AlCl3固体加热使之熔化，测其导电性，结果不导电，即证明AlCl3不是离子化合物，而是共价化合物。 【素能综合检测】一、选择题（本题包括5小题，每小题4分，共20分） 1.（多选

15、）下列物质在冶炼过程中，需加入还原剂的是（） A.HgOB.Al2O3 C.Fe2O3D.CuSO4 【解析】选C、D。在冶炼金属的方法中，只有热还原法需要加入还原剂。这种方法适合冶炼金属活动性顺序表中间部分的金属如Fe、Cu，而后面的金属如Hg适合用热分解法，前面的金属如Al适合用电解法。 来2.下列说法不正确的是（） A.自然界中不存在游离态的金属单质 B.金属活动性不同，冶炼方法也有所不同 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.废旧金属的回收利用，有利于环境保护 【解析】选A。自然界中的金属绝大多数以化合态形式存在，极少数金属如Au、Pt等以游离态存在，A错误

16、；金属活动性不同，金属阳离子被还原的难易程度不同，冶炼方法不同，B正确；金属资源是有限的，既要提高金属矿物的利用率，又要回收利用废旧金属，C、D正确。 3.（2010·朝阳区高一检测）下表中金属的冶炼原理与方法不完全正确的是（） 【解析】选C。活泼金属K、Ca、Na、Mg、Al等用电解法冶炼，中等活泼金属Zn、Fe、Sn、Pb、Cu等用热还原法冶炼，不活泼金属Hg、Ag利用热分解法冶炼，故A、B、D正确，C错误。 4.下列说法错误的是（） A.回收照相业中的定影液可提取镁 B.回收不锈钢可提取铬或镍以及铁 C.回收可口可乐易拉罐可回收铝 D.回收精炼铜的阳极泥可得金、银等贵重金属 【

17、解析】选A。本题主要考查生活中常见物质的组成元素。不锈钢的主要成分是铁，并含有少量碳、铬、镍；易拉罐为铝制品；而阳极泥中则含有金、银等杂质，故B、C、D都正确。照相底片上涂有AgBr,故从定影液中可提取银而不是镁。 【解析】选D。海水中Mg2+ 浓度比较低，首先要完成对Mg2+ 的富集（用石灰乳使Mg2+ 变为沉淀）。MgO的熔沸点远高于MgCl2，故电解MgO要比电解MgCl2更耗能。 二、非选择题（本题包括2小题，共30分） 6.（14分）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+2Fe

18、2O3+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Na2SO3d.用浓硫酸吸收高温 （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： 用稀盐酸浸取炉渣，过滤。 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_。 具有强还原性，因此，可以使高锰酸钾溶液褪色。选用的试剂是稀硫酸和高锰酸钾溶液。 答案：(1)Cu、O(2)b、c(3)a.Al3+ +4OH- = +2H2Ob.稀硫酸、KMnO4溶液稀硫酸浸取炉渣所得溶液使KMnO4溶液褪色 实验·探究 7.（16分）某学校化学兴趣小组为探索金属回收