高中化学课时跟踪检测十六从自然界获取铁和铜必修18

课时跟踪检测（十六）从自然界获取铁和铜1．下列说法中，不正确的是()A．金属的冶炼，就是利用氧化还原反应原理，在一定条件下将金属从其化合物中还原出来B．冶炼金属时，必须加入一种物质作为还原剂C．金属由化合态变为游离态，都是被还原D．金属单质被发现和应用得越早，其活动性一般越弱解析：选B由金属冶炼的方法可知，金属冶炼时，除用高温还原法外，还可用电解法、热分解法，后两种方法不用加入还原剂，B不正确。2．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\o(=,\s\up7(电解),\s\do5())2Na＋Cl2↑B．Al2O3＋3Ceq\o(=,\s\up7(2125℃),\s\do5())2Al＋3CO↑C．Fe2O3＋3COeq\o(=,\s\up7(高温),\s\do5())2Fe＋3CO2D．2Ag2Oeq\o(=,\s\up7(△),\s\do5())4Ag＋O2↑解析：选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理论和生产实际。3．铝能用于冶炼金属铁、钒、铬、锰等，其原因是铝具有()A．两性B．导电性好C．熔点低D．还原性强，且反应放出大量热解析：选D铝能用于冶炼金属铁、钒、铬、锰等，其原因一是铝比铁、钒、铬、锰等活泼，铝能把其置换出来；二是反应放出大量的热使反应得以进行，D正确。4．下列反应原理不符合工业冶炼金属实际情况的是()A．MgCl2(熔融)eq\o(=,\s\up7(电解),\s\do5())Mg＋Cl2↑B．TiCl4＋4Naeq\o(=,\s\up7(700～800℃),\s\do5())Ti＋4NaClC．Al2O3＋3H2eq\o(=,\s\up7(△),\s\do5())2Al＋3H2OD．Fe3O4＋4COeq\o(=,\s\up7(高温),\s\do5())3Fe＋4CO2解析：选C工业上用电解Al2O3的方法制取单质Al。5．从石器、青铜器到铁器时代，金属的冶炼体现了人类文明的发展水平。下图表示了三种金属被人类开发利用的大致年限，之所以有先后，主要取决于()A．金属的导电性强弱B．金属在地壳中的含量多少C．金属的化合价高低D．金属的活动性强弱解析：选D人类对材料的使用经历了一个由易到难，由简单到复杂的过程，所以金属活动性较差、容易冶炼的金属最先被人发现和利用。6．用H2、C、CO分别与等质量的氧化铁在高温下反应，使氧化铁中的铁全部还原出来，消耗H2、C、CO的质量比为()A．1∶1∶1 B．1∶3∶14C．1∶6∶14 D．2∶1∶2解析：选B由3H2～Fe2O3，eq\f(3,2)C～Fe2O3,3CO～Fe2O3可知，相同的质量的氧化铁需要的还原剂的质量比为：(3×2)∶eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(3,2)×12))∶(3×28)＝1∶3∶14。7．工业上，常用Mg还原法制取金属Ti，反应原理如下：2Mg＋TiCl4eq\o(=,\s\up7(高温),\s\do5())2MgCl2＋Ti。下列说法正确的是()①该反应属于置换反应；②该反应属于氧化还原反应；③该反应表明Mg比Ti活泼；④Ti被誉为“21世纪的金属”，在航天工业上有广泛用途。A．只有①② B．只有③④C．只有①②③ D．全部解析：选D由单质Mg从化合物TiCl4中置换出金属Ti，化合价发生变化，故①②正确；在反应中Mg作还原剂，Ti是还原产物，故Mg的还原性比Ti强，③正确；④Ti为性能优良的金属，广泛应用于航天工业，④正确。8．用足量的CO还原32.0g某种氧化物，将生成的气体通入足量澄清石灰水中，得到60.0g沉淀，则该氧化物是()A．FeO B．Fe2O3C．CuO D．Cu2O解析：选Bn(CO2)＝n(CaCO3)＝eq\f(60.0g,100g·mol－1)＝0.6mol，则氧化物中氧元素也为0.6mol，m(O)＝0.6mol×16g·mol－1＝9.6g。金属的质量为32g－9.6g＝22.4g，假设为Fe元素，n(Fe)∶n(O)＝eq\f(22.4g,56g·mol－1)∶0.6mol＝2∶3；假设为Cu元素，n(Cu)∶n(O)＝eq\f(22.4g,64g·mol－1)∶0.6mol＝7∶12。9．冶炼金属常用以下几种方法：①以C、CO或H2作还原剂；②利用铝热反应原理还原；③电解法；④分解法。下列金属各采用哪种方法还原最佳(用序号填写下列空白)。(1)Fe、Zn、Cu等中等活泼金属：_________________________________________。(2)Na、Mg、Al等活泼或较活泼金属：____________________________________。(3)Hg、Ag等不活泼金属：_____________________________________________。(4)V、Cr、Mn、W等高熔点金属：_______________________________________。解析：活泼的金属，如Na、Mg、Al用电解法冶炼，不活泼的金属，如Hg、Ag用热分解法冶炼，中等活泼的金属，如Fe、Zn、Cu用高温还原法冶炼，难熔金属如V、Cr、Mn、W等用铝热反应冶炼。答案：(1)①(2)③(3)④(4)②10．铁是地壳中含量很丰富的元素，也是生物体所必需的元素。自然界中铁矿石主要有赤铁矿和磁铁矿。金属铁是在高炉中冶炼的，高炉炼铁除了加入铁矿石外，还需加入焦炭和石灰石。请填空：(1)写出磁铁矿主要成分的化学式：______________________________________。(2)写出焦炭在高炉中所参与反应的两个化学方程式：________________________________________________________________________。(3)写出CaCO3所参与有关反应的两个化学方程式：________________________________________________________________________。解析：赤铁矿主要成分为Fe2O3，磁铁矿主要成分为Fe3O4，铁元素在这两种矿石中均以化合态形式存在。高炉炼铁就是用还原剂将铁矿石中的Fe还原出来的过程。答案：(1)Fe3O4(2)C＋O2eq\o(=,\s\up7(高温),\s\do5())CO2，CO2＋Ceq\o(=,\s\up7(高温),\s\do5())2CO(3)CaCO3eq\o(=,\s\up7(高温),\s\do5())CaO＋CO2↑，CaO＋SiO2eq\o(=,\s\up7(高温),\s\do5())CaSiO31．下列关于钙、钾、铜的冶炼方法正确的是()A．电解法、热分解法、热还原法B．电解法、电解法、高温还原法C．高温还原法、热分解法、高温还原法D．电解法、电解法、热分解法解析：选B钙、钾是活泼的金属，应采用电解的方法冶炼，铜是中等活泼金属，采用高温还原方法来冶炼。2．下列有关金属冶炼说法不正确的是()A．电解饱和NaCl溶液制备NaB．电解熔融的MgCl2制备MgC．CO还原赤铁矿(Fe2O3)可用于炼铁D．Fe和CuSO4溶液的反应可用于湿法炼铜解析：选AA项，电解饱和氯化钠溶液得到氢气、氯气、氢氧化钠，不能得到Na单质，错误；B项，电解熔融的氯化镁可以制取Mg，正确；C项，CO具有还原性，可以还原金属氧化物为金属单质，正确；D项，Fe与硫酸铜发生置换反应得到Cu单质，被称为湿法炼铜，正确。3．工业上由含钒、铬和锰的矿物冶炼难熔的金属钒、铬和锰，通常采用的方法是()A．碳还原法B．铝热法还原C．直接加热法D．盐的水溶液与活泼金属置换法解析：选B冶炼难熔金属通常用铝热法。4．在冶金工业上，均不能用通常化学还原剂制得的金属组是()A．Na，Mg，Al B．Na，K，Zn，FeC．Zn，Fe，Cu，Ag D．Mg，Al，Zn，Fe解析：选AA项，Na、Mg、Al都是活泼的金属，应该用电解的方法冶炼而不能用还原剂还原，正确；B项，Na、K用电解法冶炼，而Zn、Fe用高温还原法冶炼，错误；C项，Zn、Fe用高温还原法冶炼，而Cu、Ag用热分解的方法冶炼，错误；D项，Mg、Al用电解法冶炼，而Zn、Fe用高温还原法冶炼，错误。5．下列有关金属的工业制法中，正确的是()A．炼铜：用黄铜矿(主要成分为CuFeS2)直接电解精炼得到纯度为99.9%的铜B．制铝：工业上电解熔融氯化铝来制备铝C．制钠：电解饱和NaCl溶液D．炼铁：用CO在高温下还原铁矿石中的铁解析：选D电解精炼铜时用粗铜作阳极，纯铜作阴极，硫酸铜作电解液进行电解，A项错误；工业上电解熔融的氧化铝制备铝，B项错误；制取钠时电解的是熔融的氯化钠，C项错误，D项正确。6．在熔融状态下，Na与KCl存在可逆反应：Na＋KClNaCl＋K，通过调整温度，可利用金属Na来制取K。物质KNaKClNaCl熔点/℃63.697.8770801沸点/℃77488315001413根据上表的熔点和沸点，确定由Na与KCl反应制取K的合适温度为()A．770℃ B．801℃C．850℃ D．770～801℃解析：选CK、Na的活泼性相近，要从上述可逆的置换反应中制取K，主要是利用K的沸点比Na的低而控制温度使K汽化。其余三种物质均为液体，便于生成的K蒸气不断逸出，使反应向生成K的方向进行而制得K。在801～883℃合理。7．用铝热法还原下列化合物，若获得金属各1mol，消耗铝最少的是()A．MnO2 B．Cr2O3C．WO3 D．CuO解析：选D得到1mol金属时转移电子的物质的量越少，则消耗Al越少，从而可知，金属的化合价越低，被还原时，需要的电子越少，消耗的铝越少。8．赤铜矿的主要成分是氧化亚铜(Cu2O)，辉铜矿的主要成分是硫化亚铜(Cu2S)，将赤铜矿与辉铜矿混合加热有如下反应：Cu2S＋2Cu2Oeq\o(=,\s\up7(△),\s\do5())6Cu＋SO2↑。下列对于该反应的说法中，正确的是()①该反应中的氧化剂只有Cu2O②Cu2S在反应中既是氧化剂又是还原剂③Cu既是氧化产物又是还原产物④氧化产物与还原产物的物质的量之比为1∶6A．①② B．②③C．①③ D．②④解析：选D该反应中，Cu2S既是氧化剂又是还原剂，Cu2O是氧化剂；Cu是还原产物，SO2是氧化产物。9．已知Al、Cu、Hg三种金属分别用如下方法冶炼：2Al2O3(熔融)eq\o(=,\s\up7(电解),\s\do5())4Al＋3O2↑，H2＋CuOeq\o(=,\s\up7(△),\s\do5())Cu＋H2O,2HgOeq\o(=,\s\up7(△),\s\do5())2Hg＋O2↑。(1)分析以上信息，可总结出金属冶炼方法与金属活动性强弱之间的关系是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)利用(1)中的结论，并结合题目信息，写出工业上用CaCl2冶炼金属钙的化学方程式________________________________________________________________________。(3)在某些特殊环境下，往往用铝热反应来冶炼一些难熔金属，请据此法写出用MnO2冶炼金属锰的化学方程式：________________________________________________________________________。解析：(1)金属的冶炼方法与金属在自然界中的存在状态、金属活泼性有关。一般来说，活泼的金属采用电解法冶炼(如K、Ca、Na、Mg、Al等)，中等活泼的金属用高温还原法冶炼(如Zn、Fe、Sn、Pb、Cu等)，不活泼的金属用热分解法冶炼(如Hg、Ag等)。(2)Ca是活泼的金属，工业上用电解熔融CaCl2的方法冶炼。(3)金属铝和MnO2发生置换反应生成单质锰和氧化铝。答案：(1)活泼的金属一般采用电解法冶炼，中等活泼的金属一般采用高温还原法冶炼，不活泼的金属一般采用热分解法冶炼(2)CaCl2(熔融)eq\o(=,\s\up7(电解),\s\do5())Ca＋Cl2↑(3)4Al＋3MnO2eq\o(=,\s\up7(高温),\s\do5())2Al2O3＋3Mn10．钢铁工业对促进经济和社会的发展具有重要的意义，现代炼铁的主要方法是高炉炼铁。其设备如图所示：炼铁的炉料(铁矿石、焦炭、石灰石等)由高炉的顶部投入，原料在下降过程中与高炉气气流在炉身部分发生作用。请回答下列问题：(1)焦炭在炼铁的过程中所起的作用是_____________________________________________________________________________________________________________。(2)采用炉料从上部加入，热空气从下部通入的工艺，其目的是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)写出以赤铁矿为原料的炼铁高炉中发生的主要化学反应