2020化学新学案人教必修二增分练第四章第一节第1课时金属矿物的开发利用解析

1．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3种金属被人类开发利用的大致年限。这3种金属的应用之所以有先后，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．金属的活动性大小解析：金属活动性顺序中，越靠后的金属出现得年代越早，越靠前的金属出现得越晚，说明金属越活泼，越难冶炼。答案：D2．金属冶炼技术随人类对自然界认识的不断深入而发展。下列金属中，最晚实现工业冶炼的是()A．金B．铜C．铁D．铝答案：D3．冶炼金属一般有下列四种方法：①焦炭法；②水煤气(或氢气或一氧化碳)法；③活泼金属置换法；④电解法。四种方法在工业上均有应用。古代有(Ⅰ)火烧孔雀石炼铜；(Ⅱ)湿法炼铜；现代有(Ⅲ)铝热法炼铬；(Ⅳ)从光卤石中炼镁，对它们的冶炼方法的分析不正确的是()A．(Ⅰ)用①B．(Ⅱ)用②C．(Ⅲ)用③D．(Ⅳ)用④解析：选择金属的冶炼方法要考虑金属在自然界中存在的状态及金属的活动性。(Ⅰ)、(Ⅱ)、(Ⅲ)、(Ⅳ)发生的反应分别是(Ⅰ)：Cu2(OH)2CO3=====△2CuO＋CO2↑＋H2O，C＋2CuO=====△2Cu＋CO2↑，符合①；(Ⅱ)：Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu，符合③；(Ⅲ)：2Al＋Cr2O3=====高温Al2O3＋2Cr，符合③；(Ⅳ)：先从光卤石中提取MgCl2，再电解MgCl2：MgCl2(熔融)=====电解Mg＋Cl2↑，符合④。答案：B4．用铝热法还原下列氧化物，制得金属各1mol，消耗铝最少的是()A．MnO2B．WO3C．Cr2O3D．Co3O4解析：用铝热法还原金属氧化物时，Al作还原剂，金属氧化物作氧化剂。在反应中金属氧化物被还原，显然，在氧化物中金属化合价越高，变为单质时需获得的电子就越多，消耗铝也越多；金属氧化物中金属元素的化合价分别为Mn(＋4)、W(＋6)、Cr(＋3)、Co＋83，制得各1mol金属，转移电子的物质的量最少的为Co，选D。答案：D5．冶炼金属常用以下几种方法：①以C、CO或H2作还原剂的热还原法，②利用铝热反应原理还原的铝热法，③电解法，④热分解法。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：非常活泼的金属，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；较活泼的金属，如Fe、Zn、Cu用热还原法冶炼；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)②6．如图为铝热反应的实验装置，请回答下列问题：(1)该实验装置中还缺________。(2)若将氧化铁换成氧化镁，该反应________(填“能”或“不能”)发生，理由是______________________________________________。(3)铝热反应的用途有哪些？________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)利用镁条燃烧放热从而引发铝热反应，同时促使KClO3分解产生O2，使镁条快速燃烧。(2)Mg比Al活泼，Al不能从MgO中置换出Mg。答案：(1)镁条和氯酸钾(2)不能镁比铝活泼，铝不能置换镁(3)用于焊接钢轨；冶炼某些熔点高的金属(其他答案合理即可)(时间：40分钟)A级基础巩固1．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：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；金属活泼性不同，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。答案：A2．我国古代炼丹家魏伯阳所著《周易参同契》是世界上现存最早的一部炼丹专著。书中描写到：“金入于猛火，色不夺精光。”这句话的意思是指黄金的性质在强热条件下()A．活泼B．稳定C．易氧化D．易还原解析：金的性质稳定，加强热也不反应。答案：B3．工业炼铁是在高炉中进行的，高炉炼铁的主要反应如下，该炼铁工艺中，对焦炭的实际使用量要远远高于按照化学方程式计算所需，其主要原因是()①2C(焦炭)＋O2(空气)高温2CO②Fe2O3＋3CO高温2Fe＋3CO2A．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的反应有一定限度解析：高炉炼铁的反应Fe2O3＋3CO高温2Fe＋3CO2为可逆反应，所以对焦炭的实际使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。答案：D4．下列说法不正确的是()A．电解熔融氯化镁可制取金属镁B．电解饱和食盐水可制取氯气C．生产普通玻璃的主要原料为石灰石、纯碱和晶体硅D．制硫酸的硫元素主要来源于硫黄或含硫矿石解析：工业上通过电解熔融状态的氯化镁来制备金属镁，A项正确；工业上通过电解饱和食盐水可获得H2、Cl2和NaOH，B项正确；生产普通玻璃的主要原料为纯碱、石灰石和石英砂，C项错误；硫黄或含硫矿石是工业制备硫酸的主要原料，D项正确。答案：C5．下列反应原理符合工业冶炼金属镁的是()A．2Na＋MgCl2===2NaCl＋MgB．MgCl2(熔融)=====电解Mg＋Cl2↑C．2MgO=====高温2Mg＋O2↑D．2Al＋3MgO=====高温3Mg＋Al2O3解析：A项，钠比镁贵重，钠的工业操作要求、经济价值较高，所以该反应不宜用于工业上冶炼金属镁，A项错误；B项，Mg为活泼金属，通常采用电解熔融金属化合物的方法冶炼，操作相对简便，经济价值较高，宜用于工业上冶炼金属镁，B项正确；C项，MgO的熔点很高(2800℃)，在加热条件下难以分解，且加热分解能耗大，所以该反应不宜用于工业上冶炼金属镁，C项错误；D项，Mg比Al活泼不能用铝热反应冶炼Mg。答案：B6．下面是部分矿物资源的利用及产品流程，有关说法不正确的是()A．不可用电解AlCl3的方法制备金属铝B．生产铝、铜、高纯硅及玻璃过程中都涉及氧化还原反应C．黄铜矿冶炼铜时，副产物SO2可用于生产硫酸，FeO可用作冶炼铁的原料D．由粗硅制取高纯硅时，提纯四氯化硅可用多次分馏的方法解析：AlCl3是共价化合物，熔融时不导电，故不可用电解AlCl3的方法制备金属铝，A正确；制备单质时涉及化合价变化，是氧化还原反应，制玻璃的反应是SiO2＋Na2CO3=====高温Na2SiO3＋CO2↑和SiO2＋CaCO3=====高温CaSiO3＋CO2↑，化合价未发生变化，不属于氧化还原反应，B错误；SO2可以转化成SO3，进而生成H2SO4，FeO与CO在高温下可生成Fe，C正确；制备硅的过程中，利用沸点不同进行分馏，将SiCl4从杂质中提取出来，再与H2发生置换反应得到高纯硅，D正确。答案：BB级能力提升7．下图是一氧化碳还原铁的氧化物的实验装置，请回答下列问题：(1)判断硬质玻璃管中已开始发生反应的现象是_______________________________；反应过程中产生的现象是___________________________________________________________________。(2)在A处点燃时可见淡蓝色火焰的原因是_______________________________________________________________________。(3)实验结束时正确的操作是________。①先停止通入CO②先熄灭酒精灯，并继续通入CO③熄灭酒精灯，同时停止通入CO④先熄灭酒精灯，继续通入CO，并点燃排出的CO气体解析：(1)硬质玻璃管中发生反应：3CO＋Fe2O3=====高温Fe＋3CO2，故硬质玻璃管中红棕色固体变黑。(2)CO有毒，污染环境，应在A处点燃。(3)实验过程中若先停止通CO，则生成的铁可能被氧化，而且可能发生倒吸现象，故应先熄灭酒精灯，继续通CO至玻璃管冷却。答案：(1)B中澄清石灰水变浑浊玻璃管里的粉末由红棕色逐渐变黑，B中澄清石灰水变浑浊(2)从A导管逸出的尾气中有未反应的CO，而CO燃烧时，火焰呈淡蓝色(3)④8．钨是我国丰产元素。自然界中钨主要以钨(＋6)酸盐的形式存在。黑钨矿的主要成分是铁和锰的钨酸盐(FeWO4、MnWO4)。黑钨矿传统冶炼工艺流程图如下：(1)已知上述转化中，除最后一步外，W的化合价未发生变化，则产品C的化学式为________；如何将其冶炼成单质(用化学方程式表示)：___________________________________________________。根据金属的活动性不同，金属的冶炼方法一般有________、________、________三种。(2)写出第一步转化中“Mn2＋→MnO2”的离子方程式_____________________________________________________。(3)我国钨化学研究的奠基人顾翼东先生采用另外的反应制得了一种蓝色的、非整比的钨的氧化物WO(3－x)。这种蓝色氧化钨具有比表面大、易还原的优点。一般认为，蓝色氧化钨的颜色和非整比，暗示了在化合物中存在正五价和正六价两种价态的钨，已知x的值为0.1，则蓝色氧化钨中这两种价态的钨原子数之比为________。解析：(1)由工艺流程图中各物质的转化关系可知MnO2、Fe2O3进入滤渣，滤液A中含Na＋、WO2－4，加入浓盐酸后沉淀为H2WO4，煅烧H2WO4得WO3，用氢气还原得W。(2)利用题中信息书写反应方程式：2Mn2＋＋O2＋4OH－=====熔融2MnO2＋2H2O。(3)x＝0.1，则钨的氧化物为WO2.9，即W的平均化合价为＋5.8价。可用十字交叉法求算：。答案：(1)WO3WO3＋3H2=====高温W＋3H2O热分解法热还原法电解法(2)2Mn2＋＋O2＋4OH－=====熔融2MnO2＋2H2O(3)1∶49．如图所示进行铝热反应：观察发生的现象，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。(2)引发铝热反应的实验操作是________________________________________________________________________________。(3)该实验的实验现象为________(填写序号)。①镁带剧烈燃烧；②放出大量的热，并发出耀眼的光芒，火星四射；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。(4)某同学为研究该实验，查阅有关资料得到如下数据：物质AlAl2O3FeFe2O3熔点/℃660205415351462沸点/℃246729802750－①该同学推测，铝热反应所得到的熔融物是铁铝合金。理由是该反应放出的热量使铁熔化，而铝的熔点比铁低，此时液态的铁和铝熔合形成铁铝合金。你认为他的解释是否合理？________(填“合理”或“不合理”)②设计一个简单的实验方案，证明上述所得的块状熔融物中含有金属铅。该实验所用的试剂是________，反应的离子方程式为_____________________________________________________。解析：(1)铝热反应为2Al＋Fe2O3==