第八章化學與可持續(xù)發(fā)展第一節(jié)自然資源的開發(fā)利用第1課時金屬礦物的開發(fā)利用基礎(chǔ)過關(guān)練題組一金屬冶煉的原理與方法1.(2022浙江學軍中學期中)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。如圖表示了三種金屬被人類開發(fā)利用的大致年限,之所以有先后,主要取決于()A.金屬的導電性強弱B.金屬在地殼中的含量多少C.金屬的化合價高低D.金屬的活動性強弱2.(2022天津五校期中)下列冶煉金屬的方法錯誤的是()A.電解熔融NaCl制鈉B.加熱HgO制汞C.高溫下用CO還原Fe2O3制鐵D.高溫下用H2還原Al2O3制鋁3.(2021河北石家莊期末)地球上金屬礦物資源有限,選用合理的方法冶煉金屬尤為重要。下列金屬需用電解法冶煉的是()A.銅B.銀C.鎂D.鐵4.(2022福建德化一中期中)下列冶煉金屬的反應原理不符合工業(yè)實際的是()A.2Ag2O4Ag+O2↑B.4Al+3MnO23Mn+2Al2O3C.2MgO2Mg+O2↑D.2CuO+C2Cu+CO2↑題組二鋁熱反應5.(2022河北承德月考)鋁熱反應常用于焊接鋼軌,其焊接速度快,設(shè)備簡易,適用于野外作業(yè)。實驗室采用如圖裝置進行鋁熱反應,下列說法錯誤的是()A.該反應的實質(zhì)是金屬的置換反應B.該反應是放熱反應,Fe2O3和鋁粉的混合物被稱為鋁熱劑C.鋁單質(zhì)很活潑,通常表面附著一層致密的氧化鋁薄膜D.鋁熱反應只能用于冶煉鐵、錳、鉻、鎂等熔點較高的金屬6.如圖為鋁熱反應的實驗裝置,請回答下列問題:(1)該實驗裝置中還缺,引發(fā)鋁熱反應的操作為。

(2)若將氧化鐵換成氧化鎂,該反應(填“能”或“不能”)發(fā)生,理由是。

(3)寫出鋁熱反應的兩個用途:。

能力提升練題組一結(jié)合文獻分析金屬的冶煉1.《五金·鐵》中記載:“若造熟鐵,則生鐵流出時,相連數(shù)尺內(nèi),低下數(shù)寸,筑一方塘,短墻抵之。其鐵流入塘內(nèi),數(shù)人執(zhí)柳木排立墻上……眾人柳棍疾攪,即時炒成熟鐵。”以下說法不正確的是()A.金屬冶煉方法由金屬活動性決定B.生鐵比熟鐵質(zhì)地更硬,延展性稍差C.炒鐵是為了提高鐵水中的碳含量D.該法與近代往生鐵水中吹空氣煉鋼異曲同工2.據(jù)《天工開物》記載,我國古代以爐甘石(主要成分是ZnCO3)來升煉倭鉛(即鋅),其原理如圖2所示。已知鋅的熔點為420℃、沸點為906℃,則下列說法不正確的是()A.升煉倭鉛過程包含氧化還原反應B.“鋅火”是鋅蒸氣和一氧化碳在空氣中燃燒形成的C.“泥封”的目的是防止得到的鋅被氧化D.冶煉時鋅變?yōu)檎魵庠诙凳依淠秊楣腆w題組二金屬冶煉的原理及應用3.(2022北京匯文中學期中)下列關(guān)于金屬冶煉方法的敘述不正確的是()A.用電解熔融AlCl3的方法來冶煉鋁B.一些不活潑的金屬,如Hg、Ag,可以用加熱分解它們氧化物的方法來冶煉C.在高溫下C、CO、Al等還原劑可以將Fe2O3還原為FeD.火法煉銅(Cu2S+O22Cu+SO2)中,得到1molCu轉(zhuǎn)移3mol電子4.(2022江蘇鹽城伍佑中學期中)下列有關(guān)金屬冶煉的相關(guān)說法中正確的是()A.以海水為原料制得精鹽,再電解精鹽的水溶液制取鈉B.以海水、石灰乳等為原料,經(jīng)一系列過程制得氧化鎂,用H2還原氧化鎂制得鎂C.以鐵礦石、焦炭、空氣等為原料,通過反應產(chǎn)生的CO在高溫下還原鐵礦石制得鐵D.用鋁熱法還原MnO2和Cr2O3,制得金屬各1mol,消耗鋁較少的是MnO25.(2022廣東佛山一中月考)工業(yè)上用鋁土礦(主要成分為Al2O3,含少量SiO2、Fe2O3等雜質(zhì))冶煉鋁的主要流程如下:(注:SiO2堿溶時轉(zhuǎn)化為鋁硅酸鈉沉淀)下列敘述不正確的是()A.增大NaOH溶液濃度可提高Al2O3的浸取率B.Ⅱ、Ⅲ為過濾,Ⅳ為灼燒C.加入冰晶石的目的是降低Al2O3的熔融溫度D.如果步驟Ⅰ中換成硫酸溶液來溶解鋁土礦,后面的操作不變也可以冶煉出鋁

答案全解全析基礎(chǔ)過關(guān)練1.D由于人類掌握科學知識的局限性,越活潑的金屬越難以冶煉,開發(fā)利用的年代越晚。2.D工業(yè)上用電解熔融Al2O3的方法制備鋁,不能用H2還原Al2O3制鋁,D項錯誤。易錯警示工業(yè)上冶煉鋁不能用H2還原Al2O3的方法,因為Al在金屬活動性順序中排在H的前面;也不能用電解AlCl3的方法,因為AlCl3是共價化合物,熔融狀態(tài)下不導電。3.C冶煉活潑金屬采用電解法,如Na、Mg、Al等;較活潑的金屬如Fe、Cu等用熱還原法;不活潑的金屬如Hg、Ag等用熱分解法。歸納提升金屬的冶煉方法取決于金屬的活潑性,活潑金屬K、Ca、Na、Mg、Al用電解法制得;較活潑的金屬Zn、Fe、Sn、Pb、Cu等用熱還原法制得,常用還原劑有C、CO、H2等;不活潑的金屬Hg、Ag用加熱分解氧化物的方法制得;Pt、Au用物理分離的方法制得。4.CMgO熔點非常高,工業(yè)上通常電解熔融MgCl2來制備金屬Mg,C項錯誤。易錯警示工業(yè)上冶煉Mg采用電解MgCl2的方法,而不是電解MgO,其原因是MgO的熔點比MgCl2的高很多,電解MgO會消耗更多能量,增加生產(chǎn)成本。5.D該反應為2Al+Fe2O3Al2O3+2Fe,屬于置換反應,A項正確;該反應是典型的放熱反應,鋁粉和Fe2O3的混合物稱為鋁熱劑,B項正確;鋁是活潑金屬,在空氣中表面易被氧化成一層致密的Al2O3薄膜,C項正確;利用鋁熱反應可冶煉還原性比Al弱,且熔點較高的金屬,鎂的還原性比鋁強,不能用鋁熱反應冶煉,D項錯誤。6.答案(1)鎂條和氯酸鉀在混合物上加少量氯酸鉀固體,中間插一根鎂條,點燃鎂條(2)不能鎂比鋁活潑,鋁不能置換鎂(3)焊接鋼軌;冶煉某些熔點高的金屬解析(1)利用鎂條燃燒放熱從而引發(fā)鋁熱反應,同時促使KClO3分解產(chǎn)生O2,使鎂條快速燃燒。(2)根據(jù)金屬活動性順序,可知Mg比Al活潑,Al不能從MgO中置換出Mg。能力提升練1.C金屬活動性不同的金屬,其冶煉方法不同,即金屬冶煉方法由金屬活動性決定,A正確;生鐵比熟鐵質(zhì)地更硬,延展性稍差,B正確;炒鐵過程中降低了鐵水中的碳含量,從而將生鐵轉(zhuǎn)化成熟鐵,C錯誤;題中所述冶煉方法和近代往生鐵水中吹空氣煉鋼,都是利用空氣中的氧氣氧化C元素,其原理基本相同,D正確。2.D升煉倭鉛涉及的反應有:ZnCO3CO2↑+ZnO、CO2+C2CO、ZnO+COZn(g)+CO2,有電子轉(zhuǎn)移的反應是氧化還原反應,CO2+C2CO、ZnO+COZn(g)+CO2為氧化還原反應,A正確;“鋅火”是未反應完的CO和鋅蒸氣從兜室逸出燃燒形成的,B正確;Zn易被空氣中的氧氣氧化,為防止Zn被氧化而用“泥封”的方法隔絕空氣,C正確;反應區(qū)溫度達到1000~1300℃時,Zn變?yōu)檎魵馀c雜質(zhì)分離,冷凝區(qū)溫度高于Zn的熔點,鋅蒸氣在兜室冷凝為液體,D錯誤。知識拓展鋅的獲取從其活潑性分析需要用還原劑還原的方法才能實現(xiàn)。若以金屬在自然界所存在的常見的碳酸鹽礦物為原料,要獲得單質(zhì)鋅需要通過以下幾個關(guān)鍵步驟:首先是分解碳酸鹽礦物,得到氧化鋅;然后以木材或煤為原料,通過干餾的方法獲得焦炭,再讓焦炭與CO2反應獲得還原劑CO;最后讓CO還原氧化鋅,獲得單質(zhì)鋅。在實際生產(chǎn)過程中,我們還可以結(jié)合鋅的沸點相對較低這一性質(zhì),利用反應過程中的高溫條件,將生成的單質(zhì)鋅以氣態(tài)的形式“蒸餾”出來,再讓鋅蒸氣冷凝,從而獲得高純度的單質(zhì)鋅。3.A熔融AlCl3不導電,工業(yè)上用電解熔融Al2O3的方法冶煉鋁,A項錯誤;Hg、Ag等不活潑的金屬可用熱分解其氧化物的方法來冶煉,B項正確;高溫下C、CO、Al等均具有較強的還原性,可將Fe2O3還原為Fe,C項正確;根據(jù)化合價變化可知,Cu2S+O22Cu+SO2中,得到1molCu轉(zhuǎn)移3mol電子,D項正確。4.C電解精鹽水溶液得到Cl2和NaOH溶液,不能得到Na,可電解熔融NaCl制取Na,A項錯誤。以海水、石灰乳等為原料,經(jīng)一系列過程能制得MgCl2,電解熔融MgCl2得到鎂,B項錯誤。焦炭、空氣反應制得CO,CO可還原鐵礦石得到鐵,C項正確。根據(jù)MnO2→Mn和錳元素降低4價,可知制取1molMn需消耗43molAl;根據(jù)Cr2O3→Cr和鉻元素降低3價,可知制取1molCr需消耗1molAl,故制得金屬各1mol,消耗鋁較少的是Cr2O3,D5.D本題結(jié)合工藝流程考查鋁的冶煉與化學實驗基本操作等知識的綜合應用。結(jié)合圖示流程可知:增大NaOH溶液濃度,可加快Al2O3與NaOH溶液的反應速率,可提高Al2O3的浸取