課時分層作業(十九)金屬的冶煉方法(建議用時：40分鐘)[合格過關練]1．下列說法中正確的是()A．金屬冶煉就是利用氧化還原反應原理，在一定條件下將金屬從其化合物中還原出來B．冶煉金屬時，必須加入一種物質作為還原劑C．金屬由化合態變為游離態，可能被還原，也可能被氧化D．金屬單質被發現和應用得越早，其在地殼中的含量越大A[A項，金屬冶煉是將金屬化合物轉化為金屬單質，正確；B項，冶煉金屬并不一定要加入還原劑，如電解法制取鈉和鎂，錯誤；C項，金屬由化合態變為游離態，都是由高價態降低到0價，故一定被還原，錯誤；D項，金屬被發現的早晚與其在地殼中的含量無關，如鋁雖然在地殼中的含量最大，但被發現的時間卻比鐵、銅晚得多，錯誤。]2．下列金屬元素在自然界中可以游離態形式存在的是()A．K B．NaC．Ca D．AuD[金化學性質穩定，在自然界可以游離態形式存在。]3．分別用氫氣和金屬作還原劑冶煉金屬，下列關于所得金屬純度的說法正確的是()A．用氫氣的純度高 B．用金屬的純度高C．二者相同 D．無法比較A[過量的H2不會殘留在被還原的金屬中，所以用H2還原得到的金屬純度高。]4．鋁能用于冶煉難熔的金屬(如Cr、V、Mn等)，這不是因為()A．鋁具有還原性B．鋁具有導電性C．鋁較Cr、V、Mn等價格便宜D．冶煉反應放出大量的熱B[鋁具有導電性與鋁熱反應無關。]5．不能用熱分解法制得的金屬是()①Fe②Ag③Mg④HgA．①③ B．②④C．①④ D．②③A[熱分解法一般用于很不活潑的銀、汞等金屬的冶煉，它們的化合物大多不穩定，比如氧化銀受熱時能夠分解為相應的金屬單質，而活潑金屬的化合物一般相當穩定，加熱很難分解。因此，比較活潑的鐵和鎂不能夠通過熱分解法制得。]6．熱還原法冶煉金屬的反應一定是()A．氧化還原反應 B．置換反應C．復分解反應 D．分解反應A[熱還原法冶煉金屬的反應一定不是復分解反應，也一定不是分解反應，不一定是置換反應，如3CO＋Fe2O3eq\o(=,\s\up10(高溫))2Fe＋3CO2，但一定是氧化還原反應。]7．下列說法正確的是()A．工業上通過電解氯化鈉溶液制備金屬鈉和氯氣B．鋼鐵廠用熱還原法冶煉鐵C．工業上電解熔融狀態的Al2O3制備Al不涉及氧化還原反應D．MgCl2(aq)eq\o(→,\s\up10(石灰乳))Mg(OH)2eq\o(→,\s\up10(煅燒))MgOeq\o(→,\s\up10(電解))MgB[電解NaCl溶液生成NaOH、H2和Cl2，得不到單質鈉，A錯誤；電解熔融Al2O3發生的是氧化還原反應，C錯誤；工業上冶煉鎂是電解熔融MgCl2而不是MgO，D錯誤。]8．不同的金屬在冶煉方法上也有所不同，下列說法正確的是()A．釩、鉻、錳、鐵等難熔金屬通常采用鋁熱法煉制B．鋁及其合金是電氣、工業、家庭廣泛使用的材料，是因為鋁的冶煉方法比較簡單C．由于鈉、鎂、鋁等金屬化學性質太活潑，人們通常采用電解熔融狀態下的氯化物的方式來獲取它們的單質D．煉鐵時加入的焦炭除了提供熱量外，還用來制造還原劑一氧化碳D[A項，鐵用CO還原法煉制，錯誤；B項，此被廣泛使用的原因是其具有良好的性能，錯誤；C項，氯化鋁是共價化合物，熔融時不導電，工業上用電解氧化鋁的方法制取鋁，錯誤；D項，高爐煉鐵中焦炭的作用為與氧氣反應產生熱量和制造還原劑一氧化碳，正確。]9．利用如圖裝置做鋁熱反應實驗，下列說法不正確的是()A．該反應的化學方程式是2Al＋Fe2O3eq\o(=,\s\up10(高溫))2Fe＋Al2O3B．該反應會產生高溫，發出強光C．根據鋁熱反應的原理，可以冶煉某些金屬D．若反應中轉移3mol電子，消耗氧化劑的物質的量是1molD[根據鋁熱反應的化學方程式，反應中轉移6mol電子，消耗氧化劑的物質的量是1mol。]10．某同學設計了從海水中提取鎂單質的四種方法，從化學原理和經濟效益角度分析，最可行的是()A．海水eq\o(→,\s\up10(NaOH))Mg(OH)2eq\o(→,\s\up10(電解))MgB．海水eq\o(→,\s\up10(蒸發))MgCl2eq\o(→,\s\up10(電解))MgC．海水eq\o(→,\s\up10(石灰乳))Mg(OH)2eq\o(→,\s\up10(△))MgOeq\o(→,\s\up10(電解))MgD．海水eq\o(→,\s\up10(石灰乳))Mg(OH)2eq\o(→,\s\up10(鹽酸))MgCl2eq\o(→,\s\up10(電解))MgD[海水中Mg2＋的含量很低，直接蒸發得到的主要是食鹽，B不符合題意；海水中加入堿可生成氫氧化鎂沉淀，一般使用比較廉價的石灰乳，而不用價格較貴的NaOH，A不符合題意；MgO熔點很高，故工業上從經濟效益方面考慮，不采用電解MgO的方法，而采用電解MgCl2的方法，C不符合題意，D符合題意。]11．關于廢舊金屬處理的下列說法中不正確的是()A．對廢舊金屬的最好處理方法是回收、再利用B．重金屬對人體有害，對廢舊重金屬材料的處理方法是填埋C．廢舊鋼鐵可用于煉鋼，廢鐵屑可用于制鐵鹽D．照相業、科研單位和醫院X光室回收的定影液中可以提取出金屬銀B[重金屬材料填埋將會對環境造成污染。]12．冶煉金屬常用以下幾種方法：①以C、CO或H2作還原劑還原②以較活潑金屬Na、Mg等還原③利用鋁熱反應原理還原④電解法⑤熱分解法下列金屬各采用哪種方法還原最佳。(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________。(5)K、Rb、Cs、Ti等金屬通常還原方法是________。[解析]方法的選擇應以節約原料和降低成本為標準，同時應有較高的產率，并易分離。根據每種金屬的特點應選擇最佳方案。其中(5)K、Rb、Cs、Ti等利用的原理比較特別，不是用活潑金屬置換不活潑金屬，而是平衡的原理，如Na＋KCleq\o(=,\s\up10(高溫))NaCl＋K，抽離鉀蒸氣，此反應得以繼續進行。而Ti是用Na來置換：4Na＋TiCl4eq\o(=,\s\up10(高溫))4NaCl＋Ti或用Mg來置換：2Mg＋TiCl4eq\o(=,\s\up10(熔融))2MgCl2＋Ti。[答案](1)①(2)④(3)⑤(4)③(5)②[素養培優練]13．金屬K與Na金屬性相近，用K與鈉鹽共熔時，很難將Na從混合物中分離。若調整溫度到一定程度，則可用Na與KCl反應制取金屬K。已知四種物質的熔、沸點如下：KNaKClNaCl熔點/℃63.6597.8770801沸點/℃774882.91500(升華)1431根據平衡移動原理可推知，用Na與KCl反應制K的適宜溫度是()A．97.8～770℃ B．770～C．774～882.9℃ D．1431～1C[在金屬活動性順序表中，Na排在K的后面，似乎不能從K的熔融鹽中置換出K。但將Na與KCl共熔，其共熔體中Na＋、K＋、Cl－和e－自由移動，如果繼續加熱，則Na、K、NaCl和KCl先沸騰者先逸出。工業上就是采用這種原理用Na還原K的，因為K的沸點比Na、NaCl、KCl的沸點都低，且低于NaCl的熔點。]14．把鋁粉和氧化亞鐵粉末配成鋁熱劑，分成兩等份。一份在高溫下恰好完全反應后，再與足量鹽酸反應；另一份直接放入足量的燒堿溶液中充分反應。前后兩種情況下生成的氣體的質量比是()A．3∶2 B．2∶3C．1∶1 D．28∶9C[本題應分析兩個過程中電子轉移的數目。鋁置換出鐵，鐵再和鹽酸反應生成H2，這一過程和鋁直接與燒堿反應生成H2轉移的電子數目應該相同，化學方程式為：2Al＋3FeOeq\o(=,\s\up10(高溫))Al2O3＋3Fe,3Fe＋6HCl=3FeCl2＋3H2↑；2Al＋2NaOH＋2H2O=2NaAlO2＋3H2↑。由此可看出兩種情況下生成的氣體的質量比為1∶1。]15．孔雀石的主要成分為CuCO3·Cu(OH)2，某同學設計從孔雀石中冶煉金屬銅的方案如下：①將孔雀石粉碎后加過量的稀硫酸；②將反應后的混合物過濾；③向濾液中加入一種金屬粉末。根據上述實驗方案，試回答：(1)第①步反應中的現象為_________________________________________________________________________________________________________。(2)第③步加入的金屬粉末是________，理由是_______________________________________________________________________________________。(3)若向濾液中加入過量生石灰后，過濾，將沉淀加熱灼燒后再通入____________，可制得較純凈的銅。[解析]孔雀石的主要成分是堿式碳酸銅，當加入過量稀硫酸時發生反應，固體逐漸溶解，產生二氧化碳氣體、水和硫酸銅；為冶煉金屬銅，可加入過量的鐵粉，把銅從硫酸銅溶液中置換出來；若向濾液中加入過量生石灰后生成氫氧化銅，過濾，將沉淀氫氧化銅加熱灼燒后生成氧化銅，通入氫氣生成銅和水。[答案](1)固體溶解，有無色氣體生成，溶液變成藍色(2)Fe鐵的活潑性比銅強，可從溶液中置換出銅(3)氫氣16．[素養題]鈦(Ti)被稱為繼鐵、鋁之后的“第三金屬”，鈦白(TiO2)是目前最好的白色顏料。制備TiO2和Ti的原料是鈦鐵礦，我國的鈦鐵礦儲量居世界首位。用鈦鐵礦(主要成分為FeTiO3，還含有部分Fe2O3)制備TiO2的流程如下：(1)步驟①加Fe的目的是__________________________________________；步驟②冷卻的目的是______________________________________________。(2)上述制備TiO2的過程中，可以利用的副產物是________；考慮成本和廢物綜合利用因素，廢液中應加入________處理。(3)由金紅石(TiO2)制取單質鈦(Ti)，涉及到的步驟為eq\x(TiO2)→eq\x(TiCl4)eq\o(→,\s\up10(Mg),\s\do8(800℃，Ar))eq\x(Ti)反應TiCl4＋2Mgeq\o(=,\s\up10(Ar),\s\do8(800℃))2MgCl2＋Ti在Ar氣氛中進行的理由是_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。[解析](1)分析框圖知，