1、1第 1 课时 金属矿物的开发利用基础过关题组 1 金属及其冶炼方法的选择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。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金属的化合价高低 D金属的活动性强弱答案 D解析 由于人类掌握科学知识的局限性，越活泼的金属越难以冶炼，故发现年代越晚。2下表中金属的冶炼原理与方法不完全正确的是( )选项 冶炼原理 方法2A 2HgO 2HgO2= = = = = 热分解法B2Al2O3(熔融)4Al3O 2= = = = =电 解 冰 晶 石 电解法C Cu2SO 2
2、2CuSO 2= = = = =高 温 热分解法D Fe2O32Al 2FeAl 2= = = = =高 温 O3热还原法答案 C解析 活泼金属 K、Ca、Na、Mg、Al 等用电解法冶炼，中等活泼金属 Zn、Fe、Sn、Pb、Cu等用热还原法冶炼，不活泼金属 Hg、Ag 利用热分解法冶炼，故 A、B、D 正确，C 错误。3已知酸性条件下有如下反应：2Cu =Cu2 Cu。由于反应温度不同，用氢气还原氧化铜时，可能产生 Cu 或 Cu2O，两者都是红色固体。一同学对某次用氢气还原氧化铜实验所得的红色固体产物作了验证，实验操作和实验现象记录如下：加入试剂 稀硫酸 浓硫酸、加热 稀硝酸 浓硝酸实验
3、现象有红色固体剩余和溶液变为蓝色产生无色气体产生无色气体、溶液变为蓝色产生红棕色气体、溶液变为绿色由此推出本次氢气还原氧化铜实验的产物( )A是 CuB是 Cu2OC一定有 Cu，一定有 Cu2OD一定有 Cu2O，可能有 Cu答案 D解析 浓 H2SO4(加热)、硝酸均能氧化 Cu 或 Cu2O；而稀 H2SO4与 Cu 不反应，与 Cu2O 反应。4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 HgO3C电解熔融 NaCl D铝粉和 Fe2O3共热答案 A解析 金属钠是活泼金属，用电解法制取；汞用加热 HgO 制取；加热 Al2O3难以分解；铝
4、粉和 Fe2O3组成铝热剂，可将 Fe2O3中的铁还原成单质。5下列化工生产原理错误的是( )可以电解熔融的氯化钠来制取金属钠 可以将钠加入氯化镁饱和溶液中制取镁 用电解法冶炼铝时，原料是氯化铝 炼铁时高炉中所发生的反应都是放热的，故无需加热A B C D答案 D解析 钠特别活泼，加入氯化镁溶液时钠先与水反应生成 NaOH 和 H2，Mg 2 和 OH 反应生成Mg(OH)2沉淀，错；冶炼铝使用的是 Al2O3，错；高炉炼铁中所发生的反应是放热反应，但仍需要高温，错。6金属 K 与 Na 金属性相近，用 K 与钠盐共熔时，很难将 Na 从混合物中分离。若调整温度到一定程度，则可用 Na 与 K
5、Cl 反应制取金属 K。已知四种物质的熔、沸点如下：K Na KCl NaCl熔点() 63.65 97.8 770 801沸点() 774 882.9 1 500(升华) 1 431根据平衡移动原理可推知，用 Na 与 KCl 反应制 K 的适宜温度是( )A97.8770 B770774 C774882.9 D1 4131 500 答案 C解析 在金属活动性顺序表中，Na 排在 K 的后面，似乎不能从 K 的熔融盐中置换出 K。但将Na 与 KCl 共熔，其共熔体中 Na 、K 、Cl 和 e 自由移动，如果继续加热，则Na、K、NaCl 和 KCl 首先沸腾者先逸出。工业上，就是采用这种
6、原理用 Na 还原 K 的，因为K 的沸点比 Na、NaCl、KCl 的沸点都低，且低于 NaCl 的熔点。题组 2 铁的冶炼47实验室欲使 1.6 g 氧化铁完全还原，事先应准备的 CO 在标况下的体积为( )A672 mL B336 mLC大于 672 mL D小于 336 mL答案 C解析 由 3COFe 2O3 2Fe3CO 2可知消耗 CO 672 mL，但气体与固体反应不= = = = =高 温 充分，反应前要先通入一会儿 CO 赶尽空气，Fe 冷却要在 CO 的气氛中，故 CO 实际用量应大于 672 mL。8铁是地壳中含量很丰富的元素， 金属铁是在高炉中冶炼的，在冶金工业中，常
7、用焦炭来冶炼铁。(1)写出焦炭在高炉中所参与的两个反应的化学方程式：_。(2)写出赤铁矿被 CO 还原成铁的化学方程式：_。(3)实验室中可用 CO 还原 Fe2O3，在加热 Fe2O3前应_，直到无_现象时才能点燃酒精灯加热，否则可能发生_现象，未反应完全的 CO_(填“能”或“不能”)排放到大气中，应做_处理。答案 (1)CO 2 CO2，CCO 2 2CO= = = = =点 燃 = = = = =高 温 (2)3COFe 2O3 2Fe3CO 2= = = = =高 温 (3)验纯 爆鸣 爆炸 不能 点燃解析 (1)在冶炼铁的过程中，为提高 C 的利用率，先发生反应 CO 2 CO2，
8、= = = = =点 燃 再发生反应：CO 2C 2CO，用 CO 还原 Fe2O3，接触更充分，效果更好。= = = = =高 温 (3)加热 Fe2O3之前应先检验 CO 的纯度，否则会发生爆炸，由于 CO 有毒，故未完全反应的CO 应点燃，以防污染环境。题组 3 稀有金属的冶炼59诺贝尔化学奖获得者施罗克等人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。工业上冶炼钼的化学反应过程为2MoS 27O 2 2MoO34SO 2 MoO 32NH 3H2O=(NH4)2MoO4H 2O (NH 4)= = = = =高 温 2MoO42HCl= =H2MoO42NH 4Cl H 2
9、MoO4 MoO3H 2O 用还原剂将 MoO3= = = = =高 温 还原成金属钼。则下列说法正确的是( )AMoS 2煅烧产生的尾气可直接排放BMoO 3是金属氧化物，也是碱性氧化物CH 2MoO4是一种强酸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 332答案 D解析 A 项明显错误，生成物 SO2对环境污染严重；B 项，根据中生成物(NH 4)2MoO4可知，该化合物属于盐，对应的酸是 H2MoO4，故 MoO3不属于碱性氧化物，B 项错；C 项，根据反应H 2MoO4是一种不溶性酸，溶液中 c(H )不可能很大，故 H2MoO4不可能是强酸
10、；D 项，1 mol H2、 1 mol CO 和 1 mol Al 作还原剂时，失去的电子数分别为 2 mol、2 mol 和 3 mol，还原等量的 MoO3转移电子相同，此时 n(H2) n(CO) n(Al)332。10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：FeTiO 32H 2SO4=TiOSO4FeSO 42H 2OTiOSO 42H 2O=H2TiO3H 2SO4H 2TiO3 TiO2H 2O= = = = = TiO 22C2Cl 2 TiCl42CO= = = = = Ti
11、Cl 42Mg 2MgCl2Ti= = = = = (1)针对以上五个反应，下列叙述错误的是_。A反应是非氧化还原反应6B反应生成了两种酸C反应中的 TiO2是氧化剂D反应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，以下对其原因的分析正确的是_。A钛是像金、铂一样的不活泼金属B金属钛的表面易形成致密的氧化膜C钛与氧气、酸等腐蚀剂不反应D钛有很高的强度答案 (1)C (2)B解析 (1)在反应中没有化合价的变化，反应中，化学式 H2TiO3符合酸的一般化学式，它是钛酸的化学式；反应中，钛元素的化合价保持不变，氯气是氧化剂，碳是还原剂；反应，镁是还原剂，钛是还原产物，所以镁的还原性强
12、于钛。(2)题目中一开始就指出：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保护膜，阻止反应继续进行，以此类推钛，很容易选择 B。能力提升11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：_。7(3)装置末端气球的作用：_。实验结束时，应该先停止加热还是先停止通入 CO？原因是什么？_。答案 (1)Fe 2O33CO 2Fe3CO 2=
13、 = = = =高 温 (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(H 2)，则证明生成了单质铁。(3)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。拓展探究12钛(Ti)被称为继铁、铝之后的第三金属，钛白(TiO 2)是目前最好的白色颜料。制备TiO2和 Ti 的原料是钛铁矿
14、，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：(1)步骤加 Fe 的目的是_；步骤冷却的目的是_。(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，水浸后废液中应加入_处理。8(3)由金红石(TiO 2)制取单质钛(Ti)，涉及到的步骤为反应 TiCl42Mg= =2MgCl2Ti 在 Ar 气氛中进行的理由是_。答案 (1)将 Fe3 还原为 Fe2 析出绿矾(FeSO 47H2O)(2)绿矾(FeSO 47H2O) 生石灰(或碳酸钙、废碱)(3)防止高温下镁或钛与 O2、N 2等反应解析 (1)分析框图知，铁最终转化成副产品绿矾，所以要将3 价 Fe 转化为2 价 Fe，降温减小 FeSO47H2O 的溶解度，有利于绿矾结晶。(2)水浸后发生的离子反应为 TiO2 2H 2O=H2TiO32H ，废液主要呈酸性，所以应加入CaO、CaCO 3或碱。(3)Ti 和 Mg 易与空气中 O2、N 2等反应，故应在 Ar 气氛中进行。
