2016-2017学年高中化学第四章化学与自然资源的开发利用第一节开发利用金属矿物和海水资源第1课时金属矿物的开发利用检测新人教版必修2

第四章 化学与自然资源的开发利用第一节 开发利用金属矿物和海水资源第1课时 金属矿物的开发利用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，越靠后的金属出现的年代越早，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下列对铝热反应的说法错误的是()A铝热剂中还原剂是铝粉B铝热剂是纯净物C铝与Fe2O3可组成铝热剂D铝热反应是放热反应解析：Al和Fe2O3可组成铝热剂，属于混合物，其中铝作还原剂，铝热反应是放热反应。答案：B3下列各组物质中，均能使Fe2O3还原成单质铁的是()ACO、O2、H2 BCO、CO2、CCCO2、H2O、O2 DAl、C、H2解析：Fe是化学性质较活泼的金属，用强还原剂(如Al、C、H2、CO等)在一定条件下都能把铁从其氧化物中还原出来。答案：D4铝能用于冶炼难熔的金属(如Fe、Mn等)，这是因为铝()A具有两性B导电性好C熔点低D还原性强及反应中放出大量的热解析：铝能够与某些高熔点的金属氧化物(如Fe2O3、MnO2、V2O5等)组成铝热剂，利用铝的强还原性及冶炼反应中放出大量热，使难熔金属熔化而分离出来。答案：D5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，原料是氯化铝高炉炼铁的反应是放热的，故无须加热A BC D解析：钠特别活泼，投入MgCl2溶液时先与水反应生成NaOH和H2，接着生成Mg(OH)2沉淀，错误；冶炼铝使用的是Al2O3，错误；高炉炼铁中所发生的反应是放热反应，但是仍需要高温条件，错误。答案：D6冶炼金属常用以下几种方法：以C、CO或H2做还原剂的热还原法利用铝热反应原理还原的铝热法电解法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)(2)(3)(4) (时间：40分钟分值：100分)一、选择题(本题包括6个小题，每小题8分，共48分。每小题只有一个选项符合题意)1下列说法中，不正确的是()A金属的冶炼，就是利用氧化还原反应原理，在一定条件下将金属从其化合物中还原出来B冶炼金属时，必须加入一种物质作为还原剂C金属由化合态变为游离态，都是被还原D金属单质被发现和应用得越早，其活动性一般越弱解析：金属的冶炼是将金属化合物转化为金属单质，A项正确；有的金属化合物在发生氧化还原反应冶炼金属时，自身既作氧化剂又作还原剂，不需要另加还原剂，如HgO，B项错误；金属元素在化合物中一定显正价，当变成金属单质后，化合价就变为0，所以是被还原，C项正确；金属被发现和应用得早，说明该金属越容易被还原，从而也说明金属的活动性越弱，D项正确。答案：B2下列化学反应在金属冶炼工业中还没有得到应用的是()A2NaCl(熔融)2NaCl2BAl2O33C2Al3COCFe2O33CO2Fe3CO2D2Ag2O4AgO2解析：目前金属铝的制备方法是电解氧化铝，其他选项中所涉及的内容均符合理论和生产实际。答案：B3目前工业上冶炼铝通常采用的方法是()ACO或H2还原法 B铝热反应法C电解法 D热分解法解析：目前工业上冶炼金属铝采用的是电解熔融的Al2O3来得到金属铝。答案：C4下列关于铝热反应2AlFe2O3Al2O32Fe的说法不正确的是()A该反应中Al作还原剂B该反应中氧化产物与还原产物的物质的量比为12C该反应中冶炼1 mol Fe转移2 mol电子D该反应可用于焊接钢轨解析：由题中化学方程式可知，反应中Fe元素的化合价由3价降为0价，则冶炼1 mol Fe应转移3 mol电子。答案：C5氧化还原反应广泛应用于金属的冶炼。下列说法不正确的是()A电解熔融NaCl制取金属钠的反应中，钠离子被还原，氯离子被氧化B湿法炼铜与火法炼铜的反应中，铜元素都发生还原反应C用磁铁矿炼铁的反应中，1 mol Fe3O4被CO还原成Fe，转移9 mol eD铝热法还原铁的反应中，放出的热量能使铁熔化解析：Fe3O4中3个Fe共显8价，故1 mol Fe3O4被CO还原成Fe，转移8 mol e，C项错误。答案：C6用铝热法还原下列氧化物，制得金属各1 mol，消耗铝最少的是()AMnO2 BWO3CCr2O3 DCo3O4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为单质，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越多，消耗铝越多；金属化合价越低，得电子数越小，消耗铝越少。以上金属氧化物中金属的化合价分别为：Mn(4)、W(6)、Cr(3)、Co。Co化合价最低，消耗铝最少。答案：D二、非选择题(本题包括3个小题，共52分)7(17分)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_。先停止通入CO先熄灭酒精灯，并继续通入CO熄灭酒精灯，同时停止通入CO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：3COFe2O3Fe3CO2，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)8(17分)某研究性学习小组对铝热反应实验展开研究，对“铝热反应”的现象有这样的描述：“反应放出大量的热，并发出耀眼的光芒”“纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中”。已知Al、Al2O3、Fe、Fe2O3的熔、沸点数据如下表：物质AlAl2O3FeFe2O3熔点/6602 0541 5351 565沸点/2 4672 9802 750(1)某同学推测，铝热反应所得到的熔融物可能是铁铝合金。理由是_。(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铝。该实验用的试剂是_，反应的离子方程式是_。(3)实验室欲溶解该熔融物，下列试剂中最好选用_(填字母)。A浓硫酸 B稀硫酸C稀硝酸 D浓硝酸E氢氧化钠溶液解析：(1)根据表中所列熔点数据，可知铝的熔点低于铁的熔点，故当铁熔化时，适当的铝与铁熔合在一起形成铝铁合金。(2)要证明铁铝合金中有铝，选择NaOH溶液。(3)要溶解铁铝合金，选择稀H2SO4为宜，因为浓H2SO4、浓HNO3使Fe、Al钝化，与稀HNO3的反应产生氮氧化物污染环境，NaOH溶液不溶解铁。答案：(1)铝热反应放出大量的热，能使铁熔化，而铝的熔点比铁低，故熔融物可能是液态的铁铝熔合形成的合金(2)NaOH溶液2Al2H2O2OH=2AlO3H2(3)B9(18分)金属钛具有密度小、强度高、耐腐蚀、无毒等优点，已广泛应用于航空航天工业，并逐步进入了化工、船舶、汽车、体育器材，医疗等民用领域，并显示出了巨大的发展潜力。还原法是工业上冶炼钛常用方法之一，该方法是以金红石(主要含TiO2)或TiO2为原料来制取，其主要工艺流程如下：试回答下列问题：(1)已知反应通常在800900 的条件下进行，产物中有一种可燃性无色气体，其中当有1 mol Cl2完全反应时，参加反应的还原剂的物质的量为_mol。(2)反应通常在800 的条件下进行，通入氩气的目的是_；分离反应的产物所得到的海绵钛中常混有少量杂质，应如何除去杂质？_(简述操作过程)。(3)在上述工艺流程中可以循环使用的物质是_。解析：(1)反应的反应物为TiO2、C、Cl2，结合流程图知有TiCl4生成，利用原子守恒及题给信息可知另一气体产物是CO，所以反应的化学方程式为TiO22C2Cl2TiCl42CO，在反应中碳被Cl2氧化，当有1 mol Cl2完全反应时，参加反应的还原剂(C)的物质的量为1 mol。(2)反应中反应物Mg以及产物Ti在高温下都易被空气中的氧气氧化，所以通入氩气的目的是防止镁和钛在高温条件下被空气中的氧气氧化；此法制得的金属钛中含有少量金属镁，结合镁和钛(题中信息：钛耐腐蚀)性质，可知可采用盐酸或硫酸酸洗镁和钛的混合物即可除去Mg。(3)由流程图知可循环使用的物质为Cl2、Mg以及海绵钛除杂时生成的MgCl2等。答案：(1)1 (2)氩气作保护气，防止镁、钛被氧化将海绵钛置于盐酸中酸洗，然后过滤即可得纯净的钛 (3)Cl2、Mg和MgCl26