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1、第1課時 金屬礦物的開發(fā)利用
1.從石器、青銅器到鐵器時代,金屬的冶煉體現(xiàn)了人類文明的發(fā)展水平。下圖表示了3種金屬被人類開發(fā)利用的大致年限。這3種金屬的應(yīng)用之所以有先后,主要取決于( )
A.金屬的導(dǎo)電性強弱 B.金屬在地殼中的含量多少
C.金屬的化合價高低 D.金屬的活動性大小
解析:金屬活動性順序中,越靠后的金屬出現(xiàn)得年代越早,越靠前的金屬出現(xiàn)得越晚,說明金屬越活潑,越難冶煉。
答案:D
2.金屬冶煉技術(shù)隨人類對自然界認(rèn)識的不斷深入而發(fā)展。下列金屬中,最晚實現(xiàn)工業(yè)冶煉的是( )
A.金 B.銅
C.鐵 D.鋁
答案:D
3.冶煉金屬一般有下列四種方法
2、:①焦炭法;②水煤氣(或氫氣或一氧化碳)法;③活潑金屬置換法;④電解法。四種方法在工業(yè)上均有應(yīng)用。古代有(Ⅰ)火燒孔雀石煉銅;(Ⅱ)濕法煉銅;現(xiàn)代有(Ⅲ)鋁熱法煉鉻;(Ⅳ)從光鹵石中煉鎂,對它們的冶煉方法的分析不正確的是 ( )
A.(Ⅰ)用① B.(Ⅱ)用②
C.(Ⅲ)用③ D.(Ⅳ)用④
解析:選擇金屬的冶煉方法要考慮金屬在自然界中存在的狀態(tài)及金屬的活動性。(Ⅰ)、(Ⅱ)、(Ⅲ)、(Ⅳ)發(fā)生的反應(yīng)分別是
(Ⅰ):Cu2(OH)2CO32CuO+CO2↑+H2O,
C+2CuO2Cu+CO2↑,符合①;
(Ⅱ):Fe+CuSO4===FeSO4+Cu,符合③;
(Ⅲ
3、):2Al+Cr2O3Al2O3+2Cr,符合③;
(Ⅳ):先從光鹵石中提取MgCl2,再電解MgCl2:
MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑,符合④。
答案:B
4.用鋁熱法還原下列氧化物,制得金屬各1 mol,消耗鋁最少的是( )
A.MnO2 B.WO3 C.Cr2O3 D.Co3O4
解析:用鋁熱法還原金屬氧化物時,Al作還原劑,金屬氧化物作氧化劑。在反應(yīng)中金屬氧化物被還原,顯然,在氧化物中金屬化合價越高,變?yōu)閱钨|(zhì)時需獲得的電子就越多,消耗鋁也越多;金屬氧化物中金屬元素的化合價分別為Mn(+4)、W(+6)、Cr(+3)、Co,制得各1 mol金
4、屬,轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量最少的為Co,選D。
答案:D
5.冶煉金屬常用以下幾種方法:①以C、CO或H2作還原劑的熱還原法,②利用鋁熱反應(yīng)原理還原的鋁熱法,③電解法,④熱分解法。下列金屬各采用哪種方法還原最佳(用序號填寫下列空白):
(1)Fe、Zn、Cu等中等活潑金屬________。
(2)Na、Mg、Al等活潑或較活潑金屬________。
(3)Hg、Ag等不活潑金屬________。
(4)V、Cr、Mn、W等高熔點金屬________。
解析:非?;顫姷慕饘伲鏝a、Mg、Al用電解法冶煉;不活潑的金屬,如Hg、Ag用熱分解法冶煉;較活潑的金屬,如Fe、Zn、Cu用熱還
5、原法冶煉;難熔金屬如V、Cr、Mn、W等用鋁熱反應(yīng)冶煉。
答案:(1)① (2)③ (3)④ (4)②
6.如圖為鋁熱反應(yīng)的實驗裝置,請回答下列問題:
(1)該實驗裝置中還缺________。
(2)若將氧化鐵換成氧化鎂,該反應(yīng)________(填“能”或“不能”)發(fā)生,理由是______________________________________________。
(3)鋁熱反應(yīng)的用途有哪些?_____________________________
______________________________________________________
_____
6、________________________________________________。
解析:(1)利用鎂條燃燒放熱從而引發(fā)鋁熱反應(yīng),同時促使KClO3分解產(chǎn)生O2,使鎂條快速燃燒。
(2)Mg比Al活潑,Al不能從MgO中置換出Mg。
答案:(1)鎂條和氯酸鉀
(2)不能 鎂比鋁活潑,鋁不能置換鎂
(3)用于焊接鋼軌;冶煉某些熔點高的金屬(其他答案合理即可)
(時間:40分鐘)
A級 基礎(chǔ)鞏固
1.下列說法不正確的是( )
A.自然界中不存在游離態(tài)的金屬單質(zhì)
B.金屬活動性不同,冶煉方法也有所不同
C.地球上金屬礦物資源是有限的,因此,應(yīng)提高金屬礦物的
7、利用率
D.廢舊金屬的回收利用,有利于環(huán)境保護
解析:自然界中的金屬絕大多數(shù)以化合態(tài)形式存在,極少數(shù)金屬如Au、Pt等以游離態(tài)存在,A錯誤;金屬活潑性不同,金屬陽離子被還原的難易程度不同,冶煉方法不同,B正確;金屬資源是有限的,既要提高金屬礦物的利用率,又要回收利用廢舊金屬,C、D正確。
答案:A
2.我國古代煉丹家魏伯陽所著《周易參同契》是世界上現(xiàn)存最早的一部煉丹專著。書中描寫到:“金入于猛火,色不奪精光?!边@句話的意思是指黃金的性質(zhì)在強熱條件下( )
A.活潑 B.穩(wěn)定
C.易氧化 D.易還原
解析:金的性質(zhì)穩(wěn)定,加強熱也不反應(yīng)。
答案:B
3.工業(yè)煉鐵
8、是在高爐中進(jìn)行的,高爐煉鐵的主要反應(yīng)如下,該煉鐵工藝中,對焦炭的實際使用量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于按照化學(xué)方程式計算所需,其主要原因是 ( )
①2C(焦炭)+O2(空氣)2CO
②Fe2O3+3CO2Fe+3CO2
A.CO過量
B.CO與鐵礦石接觸不充分
C.煉鐵高爐的高度不夠
D.CO與Fe2O3的反應(yīng)有一定限度
解析:高爐煉鐵的反應(yīng)Fe2O3+3CO2Fe+3CO2為可逆反應(yīng),所以對焦炭的實際使用量要遠(yuǎn)高于按化學(xué)方程式計算所需,這樣可以提高CO的濃度,促進(jìn)該反應(yīng)正向移動。
答案:D
4.下列說法不正確的是( )
A.電解熔融氯化鎂可制取金屬鎂
B.電解飽和食鹽水可制取
9、氯氣
C.生產(chǎn)普通玻璃的主要原料為石灰石、純堿和晶體硅
D.制硫酸的硫元素主要來源于硫黃或含硫礦石
解析:工業(yè)上通過電解熔融狀態(tài)的氯化鎂來制備金屬鎂,A項正確;工業(yè)上通過電解飽和食鹽水可獲得H2、Cl2和NaOH,B項正確;生產(chǎn)普通玻璃的主要原料為純堿、石灰石和石英砂,C項錯誤;硫黃或含硫礦石是工業(yè)制備硫酸的主要原料,D項正確。
答案:C
5.下列反應(yīng)原理符合工業(yè)冶煉金屬鎂的是( )
A.2Na+MgCl2===2NaCl+Mg
B.MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑
C.2MgO2Mg+O2↑
D.2Al+3MgO3Mg+Al2O3
解析:A項,鈉比鎂貴重,鈉的工業(yè)操作要
10、求、經(jīng)濟價值較高,所以該反應(yīng)不宜用于工業(yè)上冶煉金屬鎂,A項錯誤;B項,Mg為活潑金屬,通常采用電解熔融金屬化合物的方法冶煉,操作相對簡便,經(jīng)濟價值較高,宜用于工業(yè)上冶煉金屬鎂,B項正確;C項,MgO的熔點很高(2 800 ℃),在加熱條件下難以分解,且加熱分解能耗大,所以該反應(yīng)不宜用于工業(yè)上冶煉金屬鎂,C項錯誤;D項,Mg比Al活潑不能用鋁熱反應(yīng)冶煉Mg。
答案:B
6.下面是部分礦物資源的利用及產(chǎn)品流程,有關(guān)說法不正確的是( )
A.不可用電解AlCl3的方法制備金屬鋁
B.生產(chǎn)鋁、銅、高純硅及玻璃過程中都涉及氧化還原反應(yīng)
C.黃銅礦冶煉銅時,副產(chǎn)物SO2可用于生產(chǎn)硫酸,F(xiàn)e
11、O可用作冶煉鐵的原料
D.由粗硅制取高純硅時,提純四氯化硅可用多次分餾的方法
解析:AlCl3是共價化合物,熔融時不導(dǎo)電,故不可用電解AlCl3的方法制備金屬鋁,A正確;制備單質(zhì)時涉及化合價變化,是氧化還原反應(yīng),制玻璃的反應(yīng)是SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑和SiO2+CaCO3CaSiO3+CO2↑,化合價未發(fā)生變化,不屬于氧化還原反應(yīng),B錯誤;SO2可以轉(zhuǎn)化成SO3,進(jìn)而生成H2SO4,F(xiàn)eO與CO在高溫下可生成Fe,C正確;制備硅的過程中,利用沸點不同進(jìn)行分餾,將SiCl4從雜質(zhì)中提取出來,再與H2發(fā)生置換反應(yīng)得到高純硅,D正確。
答案:B
B級 能力提升
7.下
12、圖是一氧化碳還原鐵的氧化物的實驗裝置,請回答下列問題:
(1)判斷硬質(zhì)玻璃管中已開始發(fā)生反應(yīng)的現(xiàn)象是_____________
__________________;反應(yīng)過程中產(chǎn)生的現(xiàn)象是______________
_____________________________________________________。
(2)在A處點燃時可見淡藍(lán)色火焰的原因是_________________
______________________________________________________。
(3)實驗結(jié)束時正確的操作是________。
①先停止通入CO
13、
②先熄滅酒精燈,并繼續(xù)通入CO
③熄滅酒精燈,同時停止通入CO
④先熄滅酒精燈,繼續(xù)通入CO,并點燃排出的CO氣體
解析:(1)硬質(zhì)玻璃管中發(fā)生反應(yīng):3CO+Fe2O3Fe+3CO2,故硬質(zhì)玻璃管中紅棕色固體變黑。(2)CO有毒,污染環(huán)境,應(yīng)在A處點燃。(3)實驗過程中若先停止通CO,則生成的鐵可能被氧化,而且可能發(fā)生倒吸現(xiàn)象,故應(yīng)先熄滅酒精燈,繼續(xù)通CO至玻璃管冷卻。
答案:(1)B中澄清石灰水變渾濁 玻璃管里的粉末由紅棕色逐漸變黑,B中澄清石灰水變渾濁 (2)從A導(dǎo)管逸出的尾氣中有未反應(yīng)的CO,而CO燃燒時,火焰呈淡藍(lán)色
(3)④
8.鎢是我國豐產(chǎn)元素。自然界中鎢主要以鎢(+
14、6)酸鹽的形式存在。黑鎢礦的主要成分是鐵和錳的鎢酸鹽(FeWO4、MnWO4)。黑鎢礦傳統(tǒng)冶煉工藝流程圖如下:
(1)已知上述轉(zhuǎn)化中,除最后一步外,W的化合價未發(fā)生變化,則產(chǎn)品C的化學(xué)式為________;如何將其冶煉成單質(zhì)(用化學(xué)方程式表示):___________________________________________________。
根據(jù)金屬的活動性不同,金屬的冶煉方法一般有________、________、________三種。
(2)寫出第一步轉(zhuǎn)化中“Mn2+→MnO2”的離子方程式
______________________________________
15、_______________。
(3)我國鎢化學(xué)研究的奠基人顧翼東先生采用另外的反應(yīng)制得了一種藍(lán)色的、非整比的鎢的氧化物WO(3-x)。這種藍(lán)色氧化鎢具有比表面大、易還原的優(yōu)點。一般認(rèn)為,藍(lán)色氧化鎢的顏色和非整比,暗示了在化合物中存在正五價和正六價兩種價態(tài)的鎢,已知x的值為0.1,則藍(lán)色氧化鎢中這兩種價態(tài)的鎢原子數(shù)之比為________。
解析:(1)由工藝流程圖中各物質(zhì)的轉(zhuǎn)化關(guān)系可知MnO2、Fe2O3進(jìn)入濾渣,濾液A中含Na+、WO,加入濃鹽酸后沉淀為H2WO4,煅燒H2WO4得WO3,用氫氣還原得W。
(2)利用題中信息書寫反應(yīng)方程式:
2Mn2++O2+4OH-2MnO2+2
16、H2O。
(3)x=0.1,則鎢的氧化物為WO2.9,即W的平均化合價為+5.8價??捎檬纸徊娣ㄇ笏悖?。
答案:(1)WO3 WO3+3H2W+3H2O 熱分解法 熱還原法 電解法
(2)2Mn2++O2+4OH-2MnO2+2H2O
(3)1∶4
9.如圖所示進(jìn)行鋁熱反應(yīng):觀察發(fā)生的現(xiàn)象,回答下列問題:
(1)寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式:____________________,在該反應(yīng)中________是氧化劑,________是還原劑。
(2)引發(fā)鋁熱反應(yīng)的實驗操作是___________________________
________________________
17、_____________________________。
(3)該實驗的實驗現(xiàn)象為________(填寫序號)。
①鎂帶劇烈燃燒;②放出大量的熱,并發(fā)出耀眼的光芒,火星四射;③紙漏斗的下部被燒穿;④有紅熱狀態(tài)的液珠落入蒸發(fā)皿內(nèi)的細(xì)沙上,液珠冷卻后變?yōu)楹谏腆w。
(4)某同學(xué)為研究該實驗,查閱有關(guān)資料得到如下數(shù)據(jù):
物質(zhì)
Al
Al2O3
Fe
Fe2O3
熔點/℃
660
2 054
1 535
1 462
沸點/℃
2 467
2 980
2 750
-
①該同學(xué)推測,鋁熱反應(yīng)所得到的熔融物是鐵鋁合金。理由是該反應(yīng)放出的熱量使鐵熔化,而鋁的熔點比鐵低
18、,此時液態(tài)的鐵和鋁熔合形成鐵鋁合金。你認(rèn)為他的解釋是否合理?________(填“合理”或“不合理”)
②設(shè)計一個簡單的實驗方案,證明上述所得的塊狀熔融物中含有金屬鉛。該實驗所用的試劑是________,反應(yīng)的離子方程式為
_____________________________________________________。
解析:(1)鋁熱反應(yīng)為2Al+Fe2O32Fe+Al2O3,該反應(yīng)中Fe2O3作氧化劑,Al作還原劑。
(2)引發(fā)鋁熱反應(yīng)的操作是加少量KClO3,插上鎂帶并將其點燃。
(3)①②③④全為該鋁熱反應(yīng)的現(xiàn)象。
(4)根據(jù)提供的鐵和鋁的熔點可知,該同學(xué)的推測合理。利用Al能與強堿反應(yīng)而鐵不與強堿反應(yīng)的特性,可以檢驗熔融物中是否含有鋁。
答案:(1)2Al+Fe2O32Fe+Al2O3 Fe2O3 Al
(2)加少量KClO3,插上鎂帶并將其點燃
(3)①②③④ (4)①合理?、跉溲趸c溶液
2Al+2OH-+2H2O===2AlO+3H2↑