江苏专版2023-2024学年新教材高中化学专题9金属与人类文明第一单元金属的冶炼方法分层作业苏教版必修第二册

专题9第一单元金属的冶炼方法必备知识基础练1.[2023江苏高一校联考阶段练习]下列变化过程不属于金属冶炼的是()A.电解熔融氯化钠B.铁在氧气中燃烧C.铁矿石与焦炭在高温下反应D.铝粉与二氧化锰在高温下反应2.[2023江苏苏州黄埭中学校考期中]反应2Al+Fe2O32Fe+Al2O3可用于焊接铁轨,下列有关说法不正确的是()A.该反应吸收大量的热B.铝在反应中作还原剂C.铝热剂是混合物D.该反应是置换反应3.[2023江苏宿迁阶段练习]将下列金属(假设金属的颗粒大小近似相等)分别投入0.1mol·L-1盐酸中,能发生反应且反应最剧烈的是()A.FeB.ZnC.MgD.Cu4.[2023江苏宿迁阶段练习]下列性质中,不属于金属的物理性质的是()A.反应中易失去电子B.良好的延展性C.良好的导电性和传热性D.有光泽5.工业上用某种氧化铝矿石(含Fe2O3杂质)为原料冶炼铝的工艺流程如下:对上述流程的判断正确的是()A.试剂X可以为氨水,沉淀中含有铁的化合物B.CO2不可以用H2SO4溶液或稀盐酸代替C.反应Ⅱ中的离子方程式为2Al+3H2O+CO22Al(OH)3↓+CD.工业上还可采用Fe还原Al2O3的方法制Al,成本更低6.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,实验装置如下:(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:

。

7.工业上用铝土矿(主要成分为Al2O3,还含有杂质SiO2和Fe2O3)提取氧化铝并冶炼Al的操作过程如下:(1)滤渣A是,滤渣B是。

(2)操作Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的名称是。

(3)生成滤渣C的离子方程式为。

(4)取100mL滤液B,加入200mL1.0mol·L-1盐酸时,沉淀量达到最大且质量为11.7g。则滤液B中c(Al)=mol·L-1,c(Na+)大于mol·L-1。

关键能力提升练8.[2023江苏淮安盱眙中学阶段练习]类比推理是学习化学的重要思维方法,下列陈述Ⅰ及类比推理陈述Ⅱ均正确的是()选项陈述Ⅰ类比推理陈述ⅡA冶炼铁通常用热还原法冶炼铜也可用热还原法B工业上用电解熔融Al2O3的方法得到铝单质工业上用电解熔融MgO的方法得到镁单质CFe能把CuSO4溶液中的铜置换出来Na也能把CuSO4溶液中的铜置换出来D可用铝热法制备金属铬也可用铝热法制备金属镁9.[2023江苏宿迁阶段练习]铝粉与氧化铁在高温条件下的反应可用来焊接钢轨。下列说法不正确的是()A.该反应放出大量的热,生成的铁呈熔融态B.该反应的化学方程式为2Al+Fe2O3Al2O3+2FeC.被氧化的物质与被还原的物质的物质的量之比为1∶2D.实验室引发该反应通常在铝热剂表面加氯酸钾,插上镁条并点燃10.明代方以智的《物理小识》中有关炼铁的记载:“煤则各处产之,臭者烧熔而闭之,成石,再凿而入炉,日礁,可五日不绝火,煎矿煮石,殊为省力。”下列说法错误的是()A.“臭者”说明煤中有挥发性物质B.“闭之,成石”时需要鼓入大量空气C.资料显示我国劳动人民很早就掌握了用焦炭冶炼铁的方法D.“煎矿煮石”时发生的炼铁反应属于热还原法11.用铝热法还原下列化合物,制得金属各1mol时,消耗铝的量最少的是()A.MnO2 B.WO3C.Co3O4 D.Cr2O312.研究人员发现金属钼的卡宾化合物可以作为非常有效的烯烃复分解催化剂。工业上高温冶炼钼的化学反应原理为①2MoS2+7O22MoO3+4SO2;②MoO3+2NH3·H2O(NH4)2MoO4+H2O;③(NH4)2MoO4+2HClH2MoO4↓+2NH4Cl;④H2MoO4MoO3+H2O;⑤用还原剂将MoO3还原成金属钼。下列说法正确的是()A.MoS2煅烧产生的尾气可直接排放B.MoO3是金属氧化物,也是碱性氧化物C.H2MoO4的酸性比HCl强D.利用H2、CO和Al分别还原等量的MoO3,所消耗还原剂的物质的量之比为3∶3∶213.碱式碳酸铝镁[MgaAlb(OH)c(CO3)d]在一定条件下的转化如图所示,下列说法正确的是()A.a、b、c、d符合关系式:2a+3b=c-2dB.溶液X可能为NaOH溶液C.Q可能为NH3D.工业上用CO还原Al2O3的方法制取金属Al14.利用如图装置做铝热反应实验,下列说法不正确的是()A.该反应的化学方程式是2Al+Fe2O32Fe+Al2O3B.该反应会产生高温、发出强光C.根据铝热反应的原理,可以冶炼某些高熔点金属D.若反应中转移3mol电子,则消耗氧化剂的物质的量是1mol15.氧化铁的用途较为广泛。工业上用废铁屑制备氧化铁的流程如图:(1)“溶解”时主要反应的离子方程式为。

(2)操作Ⅰ的名称是。

(3)加入NH4HCO3溶液生成FeCO3沉淀和CO2,则“废液”中含有的主要离子有。

(4)在空气中煅烧FeCO3可得产品Fe2O3,写出该反应的化学方程式:。实际生产时,产品Fe2O3中常混有FeO,为了减少FeO,“煅烧”时可以采取的措施有(写一条)。

(5)产品Fe2O3与Al粉的混合物称为铝热剂,可用于焊接铁轨。该反应的化学方程式为。

学科素养创新练16.钛(Ti)被称为继铁、铝之后的“第三金属”,钛白(TiO2)是目前最好的白色颜料。制备TiO2和Ti的原料是钛铁矿(主要成分为FeTiO3,还含有部分Fe2O3),我国的钛铁矿储量居世界首位。用钛铁矿制备TiO2的流程如下:(1)步骤①加Fe的目的是;步骤②冷却的目的是。

(2)上述制备TiO2的过程中,可以利用的副产物是;考虑成本和废物综合利用因素,废液中应加入处理。

(3)由金红石(TiO2)制取单质钛(Ti),涉及的步骤为TiO2TiCl4Ti反应TiCl4+2Mg2MgCl2+Ti在Ar气氛中进行的理由是

第一单元金属的冶炼方法1.B解析电解熔融氯化钠制备Na,A不符合题意;铁在氧气中燃烧生成四氧化三铁,不属于金属的冶炼,B符合题意;铁矿石与焦炭在高温下反应得到Fe单质,C不符合题意;铝粉与二氧化锰在高温下反应得到Mn单质,D不符合题意。2.A解析铝热反应是放热反应,反应中放出大量的热,故A错误;由方程式可知,反应中铝元素的化合价升高被氧化,铝是反应的还原剂,故B正确;铝热剂是铝与某些金属氧化物(如氧化铁、四氧化三铁、五氧化二钒、三氧化钨等)形成的混合物,故C正确;由方程式可知,该反应是有单质参加和生成的置换反应,故D正确。3.C解析金属活泼性Mg>Zn>Fe>Cu,金属越活泼越易和酸反应,反应最剧烈的是Mg,故选C。4.A解析良好的延展性、导电性和传热性、有光泽都是金属的物理性质,而反应中易失去电子是金属的化学性质,故A符合题意。5.B解析试剂X应为强碱溶液,使Al2O3溶解,A错误;若用强酸代替CO2,强酸过量时,Al(OH)3会溶解,不能保证生成Al(OH)3沉淀,B正确;反应Ⅱ为向含有偏铝酸根的溶液通入过量CO2,二者可以发生反应,离子方程式为CO2+Al+2H2OAl(OH)3↓+HC,C错误;因Al比Fe活泼,不能用Fe置换Al,D错误。6.答案(1)Fe2O3+3CO2Fe+3CO2(2)取少量黑色粉末放于试管中,加少量盐酸,若产生无色无味气体,则证明生成了单质铁(3)收集未反应的CO,防止污染空气先停止加热,防止生成的铁再次被氧化7.答案(1)SiO2Fe(OH)3(2)过滤(3)Al+2H2O+CO2Al(OH)3↓+HC(4)1.56.0解析向铝土矿中加入过量稀硫酸,二氧化硅不与稀硫酸反应形成滤渣A,氧化铁、氧化铝与稀硫酸反应生成Al3+、Fe3+,滤液A中有Al3+、Fe3+;向滤液A中加入过量的氢氧化钠溶液生成氢氧化铁沉淀和偏铝酸钠。根据固体D电解生成铝,推知D为氧化铝,C为氢氧化铝。偏铝酸钠与过量的X生成氢氧化铝,推知X为二氧化碳。(1)滤渣A是SiO2;滤渣B是Fe(OH)3。(2)操作Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ后分为滤渣和滤液,故名称均是过滤。(3)由于二氧化碳是过量的,则生成滤渣C的离子方程式为Al+2H2O+CO2Al(OH)3↓+HC。(4)取100mL滤液B,加入200mL1.0mol·L-1盐酸时,沉淀量达到最大且质量为11.7g,即氢氧化铝是11.7g,其物质的量是=0.15mol,根据铝原子守恒可知,滤液B中c(Al)==1.5mol·L-1。根据反应方程式+8NaOH3Na2SO4+2NaAlO2+4H2O可知,Al2(SO4)3消耗氢氧化钠×8=0.6mol,又因为氢氧化钠还会与硫酸等反应,因此最终滤液B中Na+的浓度大于6.0mol·L-1。8.A解析冶炼金属铁通常用热还原法,冶炼铜也可用热还原法,A正确;氧化镁的熔点很高,工业上常用电解熔融氯化镁而不用电解熔融氧化镁的方法制取镁单质,B错误;钠与CuSO4溶液反应生成Cu(OH)2沉淀和H2,C错误;镁的金属活动性强于铝,不能利用铝热反应制备金属镁,D错误。9.C解析该反应放出大量的热,温度较高,可以使铁融化,A正确;该反应为置换反应,铝置换出氧化铁中的铁,方程式为2Al+Fe2O3Al2O3+2Fe,B正确;2Al+Fe2O3Al2O3+2Fe,该反应中,两个铝被氧化,同时1个三氧化二铁被还原,其比为2∶1,C错误;该反应需要高温引发,在铝热剂表面加氯酸钾可以提供氧气,帮助镁条的燃烧,D正确。10.B解析“臭者”说明煤中有挥发性物质,故A正确;“闭之,成石”不能鼓入大量空气,否则会使其氧化,这是煤干馏制备焦炭的过程,故B错误;《物理小识》中记载的炼铁方法,说明我国劳动人民很早就掌握了用焦炭冶炼铁的方法,故C正确;“煎矿煮石”时发生的炼铁反应是以焦炭为还原剂的热还原反应,故D正确。11.C解析比较生成1mol金属时转移的电子数目即可。由“MnO2→Mn(降4价)、WO3→W(降6价)、Co3O4→Co(降价)、Cr2O3→Cr(降3价)”可知,生成1mol金属时,Co的化合价降低最少即得电子数最少,因而消耗的Al最少,耗Al量由多到少的顺序是B>A>D>C。12.D解析生成物SO2对环境造成污染,不可直接排放,A错误;②中MoO3与碱反应生成盐和水,属于酸性氧化物,B错误;由反应③可知,H2MoO4可由HCl制得,再依据由强酸制弱酸的原理,H2MoO4的酸性弱于HCl,C错误;1molH2、1molCO和1molAl作还原剂时,失去的电子分别为2mol、2mol和3mol,则还原等量的MoO3时,转移电子数相同,此时消耗的n(H2)∶n(CO)∶n(Al)=3∶3∶2,D正确。13.B解析化合物中Mg的化合价为+2、Al的化合价为+3、氢氧根离子的化合价为-1、碳酸根离子的化合价为-2,根据正负化合价代数和为0可得,2a+3b=c+2d,A错误;根据流程,烧渣的主要成分为氧化镁和氧化铝,氧化铝具有两性,能溶于强碱溶液,而氧化镁不能溶于强碱溶液,所以溶液X可能为NaOH溶液,B正确;由前面的分析并结合流程,溶液Z可能为NaAlO2溶液,则气体Q可能为CO2,不可能为NH3,C错误;工业上用电解熔融Al2O3的方法制取金属Al,D错误。14.D解析利用铝粉和氧化铁的混合物作铝热剂,高温下发生反应Fe2O3+2Al2Fe+Al2O3,Fe2O3是氧化剂,反应中转移3mol电子时,消耗0.5molFe2O3。15.答案(1)Fe+2H+Fe2++H2↑(2)过滤(3)N(4)4FeCO3+O22Fe2O3+4CO2将FeCO3粉碎(合理即可)(5)Fe2O3+2Al2Fe+Al2O3解析工业上利用废铁屑制取Fe2O3,先酸溶去除杂质,再沉淀、煅烧。即先用稀硫酸将铁屑转化为硫酸亚铁,然后过滤分离;再用NH4HCO3溶液将Fe2+转化为FeCO3沉淀;冰水洗涤后煅烧得到Fe2O3。(1)“溶解”时,稀硫酸与铁屑中的铁转化为硫酸亚铁和氢气,主要反应的离子方程式为Fe+2H+Fe2++H2↑。(2)操作Ⅰ是将固体和溶液进行分离,所以操作Ⅰ名称是过滤。(3)加入NH4HCO3溶液生成FeCO3沉淀和CO2,则另一产物为(NH4)2SO4,由此得出“废液”中含有的主要离子有N。(4)在空气中煅烧FeCO3可得产品Fe2O3,同时生成CO2,该反应的化学方程式为4FeCO3+O22Fe2O3+4CO2。为了减少FeO,需将内部的金属与空气充分接触,所以“煅烧”时可以采取的措施为将FeC