《金属的冶炼方法》分层作业

第一单元金属的冶炼方法达标练一、选择题：共7小题1.工业上常用电解法冶炼活泼金属。下列金属使用电解法冶炼的是()A.钠 B.铁 C.铜 D.金2.冶炼金属一般有以下几种方法:①热分解法;②焦炭法;③水煤气法(CO或H2);④活泼金属置换法;⑤电解法。这几种方法各有优缺点,在工业上均有应用。古代有:a.火烧孔雀石炼铜;b.湿法炼铜。现代有:c.铝热法炼铁;d.光卤石法炼镁。对它们的冶炼方法分析不正确的是()A.a—② B.b—③C.c—④ D.d—⑤3.《天工开物》中有如下描述:“共煅五个时辰,其中砂末尽化成汞,布于满釜。”下列金属的冶炼方法与此相同的是()A.钠 B.铝 C.银 D.铁4.下列有关铝的叙述中正确的是()A.铝在常温下不能与O2反应B.由于铝的金属性强,故工业上采用电解熔融AlCl3的方法生产单质铝C.铝与氧化镁组成的混合物称为铝热剂D.铝片放入浓硫酸中,无明显现象,但二者发生了化学反应5.在工业上,铝常用于冶炼难熔金属,这一用途主要是由于铝()A.具有强还原性,反应中放出大量的热B.高温时在空气中能燃烧C.具有良好导热性D.反应后生成熔点更高的氧化铝6.下列关于高炉炼铁的说法正确的是()A.还原氧化铁的还原剂是焦炭B.采用富氧空气可以得到纯铁C.加石灰石的目的是除去过量碳D.用于冶炼生铁的矿石主要有磁铁矿、赤铁矿7.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2AlO2-+3H2O+CO22Al(OH)3↓+CD.工业上还可采用Fe还原Al2O3的方法制Al,成本更低二、非选择题：共2小题8.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:

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9.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(AlO2-)mol·L-1,c(Na+)大于mol·L提升练一、选择题：共7小题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。”下列说法中错误的是()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.明代宋应星的《天工开物》中有关于“火法”冶炼锌的工艺记载:“每炉甘石十斤,装载入一泥罐内……然后逐层用煤炭饼垫盛,其底铺薪,发火煅红……冷淀,毁罐取出……,即倭铅也。”(注:炉甘石的主要成分为碳酸锌)下列说法不正确的是()A.该冶炼锌的反应属于置换反应B.“煤炭”中起作用的主要成分是CC.冶炼Zn的反应方程式为ZnCO3+2CZn+3CO↑D.“倭铅”是指金属锌和铅的混合物12.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.Cr2O313.火法炼铜首先要焙烧黄铜矿,其反应为2CuFeS2+O2Cu2S+2FeS+SO2,下列说法正确的是()A.SO2只是氧化产物B.CuFeS2仅作还原剂,硫元素被氧化C.每生成1molCu2S,有4mol硫被氧化D.每转移1.2mol电子,有0.2mol硫被氧化14.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∶215.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Al16.在高温下,用足量的CO将0.4g铁的氧化物还原,把生成的CO2全部通入足量澄清石灰水中,得到0.75g沉淀。这种铁的氧化物的化学式是()A.FeO B.Fe2O3C.Fe3O4 D.FeO和Fe2O3二、非选择题：共2小题17.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。

18.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,我国的钛铁矿储量居世界首位。用钛铁矿(主要成分为FeTiO3,还含有部分Fe2O3)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TiO2TiCl4Mg800反应TiCl4+2Mg2MgCl2+Ti在Ar气氛中进行的理由是

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达标练一、选择题：共7小题1.工业上常用电解法冶炼活泼金属。下列金属使用电解法冶炼的是()A.钠 B.铁 C.铜 D.金答案A解析钠活泼性非常强,不能用一般还原剂还原制备。2.冶炼金属一般有以下几种方法:①热分解法;②焦炭法;③水煤气法(CO或H2);④活泼金属置换法;⑤电解法。这几种方法各有优缺点,在工业上均有应用。古代有:a.火烧孔雀石炼铜;b.湿法炼铜。现代有:c.铝热法炼铁;d.光卤石法炼镁。对它们的冶炼方法分析不正确的是()A.a—② B.b—③C.c—④ D.d—⑤答案B解析冶炼金属镁、铁、铜方法由它们的金属活动性决定。火烧孔雀石炼铜的反应为Cu2(OH)2CO32CuO+CO2↑+H2O↑,2CuO+C2Cu+CO2↑;湿法炼铜:Fe+CuSO4FeSO4+Cu;铝热法炼铁:Fe2O3+2Al2Fe+Al2O3;用从光卤石中提取的氯化镁炼镁:MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑。据上述原理可知,湿法炼铜采用的是活泼金属置换法,b对应④,故B错误。3.《天工开物》中有如下描述:“共煅五个时辰,其中砂末尽化成汞,布于满釜。”下列金属的冶炼方法与此相同的是()A.钠 B.铝 C.银 D.铁答案C解析“共煅五个时辰,其中砂末尽化成汞,布于满釜。”方法是加热HgO,使之分解成Hg和O2;工业上冶炼金属钠、铝,常采用的方法是电解法,故A、B不符合题意;工业上冶炼银,采用加热氧化银的方法,故C符合题意;工业上冶炼铁,采用高温还原法,故D不符合题意。4.下列有关铝的叙述中正确的是()A.铝在常温下不能与O2反应B.由于铝的金属性强,故工业上采用电解熔融AlCl3的方法生产单质铝C.铝与氧化镁组成的混合物称为铝热剂D.铝片放入浓硫酸中,无明显现象,但二者发生了化学反应答案D解析铝为活泼金属,常温下能与O2反应生成致密氧化膜,A错误;生成单质铝应采用电解Al2O3的方法,B错误;镁比较活泼,铝不能置换出镁,C错误;常温下铝在浓硫酸中钝化,在铝表面形成致密氧化膜,发生了化学反应,D正确。5.在工业上,铝常用于冶炼难熔金属,这一用途主要是由于铝()A.具有强还原性,反应中放出大量的热B.高温时在空气中能燃烧C.具有良好导热性D.反应后生成熔点更高的氧化铝答案A解析铝的化学性质活泼,是强还原剂,并且反应中放出大量的热,可用于冶炼一些难熔的金属,A说法正确。6.下列关于高炉炼铁的说法正确的是()A.还原氧化铁的还原剂是焦炭B.采用富氧空气可以得到纯铁C.加石灰石的目的是除去过量碳D.用于冶炼生铁的矿石主要有磁铁矿、赤铁矿答案D解析A项中,焦炭发生的反应:C+O2CO2、CO2+C2CO,其中CO将铁矿石中的铁还原成铁单质,A项错误;高炉炼铁得到的铁中含有少量碳,为生铁,不能得到纯铁,B项错误;石灰石在高温下分解成生石灰,继而再与SiO2反应生成CaSiO3炉渣,以除去杂质SiO2,C项错误。7.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2AlO2-+3H2O+CO22Al(OH)3↓+CD.工业上还可采用Fe还原Al2O3的方法制Al,成本更低答案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+AlO2-+2H2OAl(OH)3↓+HCO3-,C错误;因Al比Fe活泼,不能用Fe二、非选择题：共2小题8.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:

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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解析(2)检验是否生成单质,在反应结束后,待玻璃管内的固体冷却,取少量放于试管中,加少量盐酸,若产生无色无味气体(H2),则证明生成了单质铁。(3)CO为有毒气体,未反应的CO不能直接排入空气中,可用气球收集后集中处理。反应结束后,得到的铁还是炽热的,若先停止通入CO,会导致铁又被氧化,所以应该先停止加热,待玻璃管内的固体冷却后,再停止通入CO。9.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(AlO2-)mol·L-1,c(Na+)大于mol·L答案(1)SiO2Fe(OH)3(或氢氧化铁)(2)过滤(3)AlO2-+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(或二氧化硅);滤渣B是Fe(OH)3(或氢氧化铁)。(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AlO2-+2H2O+CO2Al(OH)3↓+HCO(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11.7g78g·mol-1=0.15mol,根据铝原子守恒可知,滤液B中c(AlO2-)=0.15mol0.1L=1.5mol·L-1。根据反应方程式Al2(SO4)3+8NaOH3Na2SO4+2NaAlO2+4H2O可知,Al2(SO4)3消耗氢氧化钠0.15mol提升练一、选择题：共7小题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。”下列说法中错误的是()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答案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.明代宋应星的《天工开物》中有关于“火法”冶炼锌的工艺记载:“每炉甘石十斤,装载入一泥罐内……然后逐层用煤炭饼垫盛,其底铺薪,发火煅红……冷淀,毁罐取出……,即倭铅也。”(注:炉甘石的主要成分为碳酸锌)下列说法不正确的是()A.该冶炼锌的反应属于置换反应B.“煤炭”中起作用的主要成分是CC.冶炼Zn的反应方程式为ZnCO3+2CZn+3CO↑D.“倭铅”是指金属锌和铅的混合物答案D解析炉甘石的主要成分为ZnCO3,煤的主要组成元素为C,该工艺中描述的反应为ZnCO3+2CZn+3CO↑。该冶炼锌的反应为置换反应,A、C正确;根据反应,“煤炭”中起作用的主要成分是C,在反应中C作还原剂,B正确;根据题意和反应的化学方程式推知,“倭铅”指金属锌,D错误。12.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.Cr2O3答案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)、13Co3O4→Co(降83价)、12Cr2O3→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Al13.火法炼铜首先要焙烧黄铜矿,其反应为2CuFeS2+O2Cu2S+2FeS+SO2,下列说法正确的是()A.SO2只是氧化产物B.CuFeS2仅作还原剂,硫元素被氧化C.每生成1molCu2S,有4mol硫被氧化D.每转移1.2mol电子,有0.2mol硫被氧化答案D解析由反应方程式知,CuFeS2中Cu、Fe的化合价仅为+2,S的化合价为-2,CuFeS2中Cu化合价降低,被还原为Cu2S,CuFeS2中14的S化合价升高,被氧化为SO2;O2在反应后化合价降低,被还原为SO2,因此SO2既是氧化产物又是还原产物,A错误;CuFeS2既是氧化剂又是还原剂,B错误;每生成1molCu2S,有1molS被氧化,C错误;利用反应知转移6mole-,有1molS被氧化,则转移1.2mol电子,有0.2mol硫被氧化,D14.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∶2答案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。15.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Al答案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,烧渣主要为氧化镁和氧化铝,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Al2O3的方法制取金属Al,D错误。16.在高温下,用足量的CO将0.4g铁的氧化物还原,把生成的CO2全部通入足量澄清石灰水中,得到0.75g沉淀。这种铁的氧化物的化学式是()A.FeO B.Fe2O3C.Fe3O4 D.FeO和Fe2O3答案B解析CO和铁的氧化物反应时,氧化物中的一个氧原子可以生成一个CO2分子,每一个CO2分子可以生成一个CaCO3分子,所以有下列关系式:假设0.4g该氧化物中含O的质量为x,O~CO2~CaCO3 16 100 x 0.75g解得x=0.12g,n(Fe)∶n(O)=0.4g二、非选择题：共2小题17.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。

答案(1)Fe+2H+Fe2++H2↑(2)过滤(3)NH(4)4FeCO3+O22Fe2O3+4CO2