2024-2025学年高中化学课时分层作业18金属矿物的开发利用新人教版必修2

PAGEPAGE1课时分层作业(十八)金属矿物的开发利用(建议用时：45分钟)[学业达标练]1．金属材料在日常生活以及生产中有着广泛的应用。下列关于金属的一些说法不正确的是()A．合金的性质与其组成金属的性质不完全相同B．工业上金属Mg、Al都是用电解熔融氯化物制得的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．越活泼的金属越难冶炼B[合金的性质与其组成金属的性质不完全相同，如硬度、强度更大、熔点更低等，A项正确；因AlCl3为共价化合物，熔融时不导电，冶炼铝应用电解Al2O3(熔融)的方法，B项错误；金属冶炼的实质就是把金属阳离子还原为金属原子，越活泼的金属，其阳离子的氧化性越弱，越难被还原，C、D两项正确。]2．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。如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．金属的化合价凹凸 D．金属的活动性强弱D[金属越活泼越难冶炼，开发利用的年头越晚。]3．化学学科的发展对人类文明进步起到了极为重要的作用。下列相识正确的是()A．人类对金、银、铜、铁、铝的相识与其在自然界的分布无关B．人类解决吃、穿、住、行最有效的方法就是大力开发石油及其产品C．工业上可用电解熔融态的MgCl2、AlCl3来制备Mg、AlD．工业上可用空气、Cu、稀硫酸来制备CuSO4D[选项A，人类对金属的相识与其在自然界中的分布有着亲密的关系。选项B，石油是不行再生资源，总有一天，石油会消耗殆尽，它不是解决人类吃、穿、住、行最有效的方法。选项C，AlCl3是共价化合物，熔融AlCl3不导电。选项D，将铜粉放在稀硫酸中，不断通入空气，加热即可生成CuSO4。]4.如图是铝热反应的试验装置，有关该反应的下列说法中肯定正确的是()【导学号：43722214】A．a为镁条B．b为氧化铁与铝粉的混合物C．2mol氧化剂参加反应则电子转移6NA个(设NA为阿伏加德罗常数)D．还原剂与氧化产物的物质的量之比为1∶2A[铝与氧化铁的铝热反应为2Al＋Fe2O3eq\o(=,\s\up8(高温))Al2O3＋2Fe。A项，a为镁条，起引燃作用，故A正确；B项，b为氯酸钾，作氧化剂，以保证镁条的接着燃烧，同时放出足够的热量引发氧化铁和铝粉的反应，其中C为氧化物与铝粉的混合物，故B错误；C项，2Al＋Fe2O3eq\o(=,\s\up8(高温))Al2O3＋2Fe，该反应中氧化剂是氧化铁，2mol氧化剂参加反应则电子转移12NA个，故C错误；D项，该反应中还原剂是铝，氧化产物是氧化铝，还原剂和氧化产物的物质的量之比为2∶1，故D错误。]5．我国古代曾用火烧孔雀石和焦炭混合物的方法炼铜，孔雀石的主要成分是Cu2(OH)2CO3，其冶炼方法是()A．焦炭还原法 B．湿法炼铜C．铝热还原法 D．电解冶炼法A[火烧孔雀石和焦炭混合物发生的反应为Cu2(OH)2CO3eq\o(=,\s\up8(△))2CuO＋H2O＋CO2↑，2CuO＋Ceq\o(=,\s\up8(高温))2Cu＋CO2↑，属于焦炭还原法。]6．金属锂是密度最小的金属，等质量的金属锂能释放出更多的电子，故常用来制造高能量电池。已知锂的金属性介于钠和镁之间，则下列能冶炼出金属锂的方法是()【导学号：43722215】A．电解法 B．热还原法C．热分解法 D．铝热法A[Na、Mg冶炼用电解法，故锂也用电解法。]7．下列各组物质中，均能将Fe2O3还原成单质铁的是()A．CO、O2、H2 B．CO、CO2、CC．CO2、H2O、O2 D．Al、C、H2D[Fe是化学性质较活泼的金属，用强还原剂(如Al、C、H2、CO等)在肯定条件下都能把铁从其氧化物中还原出来。]8．下列冶炼方法中，不能将化合物中的金属元素还原为金属单质的是()A．加热Al2O3 B．加热HgOC．电解熔融NaCl D．铝粉和Fe2O3共热A[Al2O3加热不能分解生成Al单质。]9．工业炼铁是在高炉中进行的，高炉炼铁的主要反应是：①2C(焦炭)＋O2(空气)eq\o(=,\s\up8(高温))2CO②Fe2O3＋3COeq\o(=,\s\up8(高温))2Fe＋3CO2该炼铁工艺中，对焦炭的实际运用量要远远高于依据化学方程式计算所需，其主要缘由是()【导学号：43722216】A．CO过量B．CO与铁矿石接触不充分C．炼铁高炉的高度不够D．CO与Fe2O3的反应有肯定限度D[高炉炼铁的反应Fe2O3＋3COeq\o(=,\s\up8(高温))2Fe＋3CO2为可逆反应，所以对焦炭的实际运用量要远高于按化学方程式计算所需，这样可以提高CO的浓度，促进该反应正向移动。][老师独具]下列反应原理不符合工业实际的是()A．2Ag2Oeq\o(=,\s\up8(高温))4Ag＋O2↑B．4Al＋3MnO2eq\o(=,\s\up8(高温))3Mn＋2Al2O3C．2MgOeq\o(=,\s\up8(电解))2Mg＋O2↑D．2CuO＋Ceq\o(=,\s\up8(高温))2Cu＋CO2↑C[依据金属的活动性和特点，这四种金属选用的冶炼方法看似都正确，但是工业上冶炼镁时，并不是电解熔融的氧化镁，而是电解熔融的氯化镁。因为氧化镁的熔点很高，与电解熔融的氯化镁相比会消耗更多的能量。]10．用如图所示的装置做铝热反应试验，回答下列问题：【导学号：43722217】(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)选出该试验的试验现象(把序号填写在横线上)：________。①镁带猛烈燃烧；②放出大量的热，并发出刺眼的白光；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。【解析】(1)铝热反应为2Al＋Fe2O3eq\o(=,\s\up8(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。【答案】(1)Fe2O3＋2Aleq\o(=,\s\up8(高温))Al2O3＋2FeFe2O3Al铝热(2)①②③④11．钛是一种活泼金属，具有密度小、熔点高、可塑性强、机械强度高等性能。工业上常用硫酸分解铁钛矿石来制备二氧化钛，用以冶炼钛，主要有以下五个反应：①FeTiO3＋2H2SO4=TiOSO4＋FeSO4＋2H2O②TiOSO4＋2H2O=H2TiO3↓＋H2SO4③H2TiO3eq\o(=,\s\up8(△))TiO2＋H2O④TiO2＋2C＋2Cl2eq\o(=,\s\up8(△))TiCl4↑＋2CO↑⑤TiCl4＋2Mgeq\o(=,\s\up8(△))2MgCl2＋Ti(1)针对以上五个反应，下列叙述错误的是________。A．反应①是非氧化还原反应B．反应②生成了两种酸C．反应④中的TiO2是氧化剂D．反应⑤表现了金属镁比金属钛的还原性强(2)钛具有很强的耐腐蚀性，以下对其缘由的分析正确的是________。A．钛是像金、铂一样的不活泼金属B．金属钛的表现易形成致密的氧化膜C．钛与氧气、酸等腐蚀剂不反应D．钛有很高的强度【解析】(1)在反应①中没有化合价的改变，反应②中，化学式H2TiO3符合酸的一般化学式，它是钛酸的化学式；反应④中，钛元素的化合价保持不变，氯气是氧化剂，碳是还原剂；反应⑤，镁是还原剂，钛是还原产物，所以镁的还原性强于钛。(2)题目中一起先就指出：钛是一种活泼的金属，但是钛耐腐蚀性强，联系金属铝的性质，铝表面易形成致密的爱护膜，阻挡反应接着进行，以此类推钛，很简单选择B。【答案】(1)C(2)B[冲A挑战练]12．0.4g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0.75g沉淀。这种铁的氧化物的化学式是()【导学号：43722218】A．FeO B．Fe2O3C．Fe3O4 D．FeO和Fe2O3B[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，所以有下列的关系式，假设0.4g该氧化物中含xg氧原子O～CO2～CaCO316100xg0.75g解得x＝0.12，N(Fe)∶N(O)＝eq\f(0.4g－0.12g,56g·mol－1)：eq\f(0.12g,16g·mol－1)＝2∶3。]13．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，人类研制出了许多炼铁的方法。某探讨性学习小组同学在试验室中模拟工业炼铁的过程，试验装置如下：【导学号：43722219】(1)写出得到单质铁的化学方程式：________________________________________________________________________________________________________________________。(2)试验过程中看到玻璃管内的粉末由红棕色渐渐变黑，请设计一个试验来验证生成了单质铁：________________________________________________________________________________________________________________________。(3)装置末端气球的作用：____________________________________________________________。试验结束时，应当先停止加热还是先停止通入CO？缘由是什么？________________________________________________________________________________________________________________________。【解析】(2)检验是否生成铁单质，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)反应结束后，得到的铁还是炙热的，若先停止通入CO，会导致铁又被氧化，所以，应当先停止加热，待玻璃管内的固体冷却后，再停止通入CO。【答案】(1)Fe2O3＋3COeq\o(=,\s\up8(高温))2Fe＋3CO2(2)取少量粉末放于试管中，加少量盐酸，若产生无色无味气体，则证明生成了单质铁(答案合理即可)(3)收集CO，防止污染空气先停止加热，防止生成的铁再次被氧化14．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，我国的钛铁储量居世界首位。含Fe2O3的钛铁矿(主要成分为FeTiO3)制备TiO2流程如下：【导学号：43722220】(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eq\x(TiO2)→eq\x(TiCl4)eq\o(→,\s\up8(Mg),\s\do8(800℃，Ar))eq\x(Ti)反应TiCl4＋2Mg=2MgCl2＋Ti在Ar气氛中进行的理由是___________________________________________________