学年化学人教版必修2课时分层作业18 金属矿物的开发利用.docx

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学年化学人教版必修2课时分层作业18金属矿物的开发利用

课时分层作业（十八）　金属矿物的开发利用

（建议用时：

45分钟）

[学业达标练]

1．金属材料在日常生活以及生产中有着广泛的应用。

下列关于金属的一些说法不正确的是（　　）

A．合金的性质与其组成金属的性质不完全相同

B．工业上金属Mg、Al都是用电解熔融氯化物制得的

C．金属冶炼的本质是金属阳离子得到电子变成金属原子

D．越活泼的金属越难冶炼

B　[合金的性质与其组成金属的性质不完全相同，如硬度、强度更大、熔点更低等，A项正确；因AlCl3为共价化合物，熔融时不导电，冶炼铝应用电解Al2O3（熔融）的方法，B项错误；金属冶炼的实质就是把金属阳离子还原为金属原子，越活泼的金属，其阳离子的氧化性越弱，越难被还原，C、D两项正确。

]

2．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

D　[金属越活泼越难冶炼，开发利用的年代越晚。

]

3．化学学科的发展对人类文明进步起到了极为重要的作用。

下列认识正确的是（　　）

A．人类对金、银、铜、铁、铝的认识与其在自然界的分布无关

B．人类解决吃、穿、住、行最有效的方法就是大力开发石油及其产品

C．工业上可用电解熔融态的MgCl2、AlCl3来制备Mg、Al

D．工业上可用空气、Cu、稀硫酸来制备CuSO4

D　[选项A，人类对金属的认识与其在自然界中的分布有着密切的关系。

选项B，石油是不可再生资源，总有一天，石油会消耗殆尽，它不是解决人类吃、穿、住、行最有效的方法。

选项C，AlCl3是共价化合物，熔融AlCl3不导电。

选项D，将铜粉放在稀硫酸中，不断通入空气，加热即可生成CuSO4。

]

4.如图是铝热反应的实验装置，有关该反应的下列说法中一定正确的是（　　）

【导学号：

43722214】

A．a为镁条

B．b为氧化铁与铝粉的混合物

C．2mol氧化剂参与反应则电子转移6NA个（设NA为阿伏加德罗常数）

D．还原剂与氧化产物的物质的量之比为1∶2

A　[铝与氧化铁的铝热反应为2Al＋Fe2O3

Al2O3＋2Fe。

A项，a为镁条，起引燃作用，故A正确；B项，b为氯酸钾，作氧化剂，以保证镁条的继续燃烧，同时放出足够的热量引发氧化铁和铝粉的反应，其中C为氧化物与铝粉的混合物，故B错误；C项，2Al＋Fe2O3

Al2O3＋2Fe，该反应中氧化剂是氧化铁，2mol氧化剂参与反应则电子转移12NA个，故C错误；D项，该反应中还原剂是铝，氧化产物是氧化铝，还原剂和氧化产物的物质的量之比为2∶1，故D错误。

]

5．我国古代曾用火烧孔雀石和焦炭混合物的方法炼铜，孔雀石的主要成分是Cu2（OH）2CO3，其冶炼方法是（　　）

A．焦炭还原法　　　　B．湿法炼铜

C．铝热还原法D．电解冶炼法

A　[火烧孔雀石和焦炭混合物发生的反应为Cu2（OH）2CO3

2CuO＋H2O＋CO2↑，2CuO＋C

2Cu＋CO2↑，属于焦炭还原法。

]

6．金属锂是密度最小的金属，等质量的金属锂能释放出更多的电子，故常用来制造高能量电池。

已知锂的金属性介于钠和镁之间，则下列能冶炼出金属锂的方法是（　　）

【导学号：

43722215】

A．电解法B．热还原法

C．热分解法D．铝热法

A　[Na、Mg冶炼用电解法，故锂也用电解法。

]

7．下列各组物质中，均能将Fe2O3还原成单质铁的是（　　）

A．CO、O2、H2B．CO、CO2、C

C．CO2、H2O、O2D．Al、C、H2

D　[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。

]

8．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Al2O3B．加热HgO

C．电解熔融NaClD．铝粉和Fe2O3共热

A　[Al2O3加热不能分解生成Al单质。

]

9．工业炼铁是在高炉中进行的，高炉炼铁的主要反应是：

①2C（焦炭）＋O2（空气）

2CO

②Fe2O3＋3CO

2Fe＋3CO2

该炼铁工艺中，对焦炭的实际使用量要远远高于按照化学方程式计算所需，其主要原因是（　　）

【导学号：

43722216】

A．CO过量

B．CO与铁矿石接触不充分

C．炼铁高炉的高度不够

D．CO与Fe2O3的反应有一定限度

D　[高炉炼铁的反应Fe2O3＋3CO

2Fe＋3CO2为可逆反应，所以对焦炭的实际使用量要远高于按化学方程式计算所需，这样可以提高CO的浓度，促进该反应正向移动。

]

[教师独具]

下列反应原理不符合工业实际的是（　　）

A．2Ag2O

4Ag＋O2↑

B．4Al＋3MnO2

3Mn＋2Al2O3

C．2MgO

2Mg＋O2↑

D．2CuO＋C

2Cu＋CO2↑

C　[根据金属的活动性和特点，这四种金属选用的冶炼方法看似都正确，但是工业上冶炼镁时，并不是电解熔融的氧化镁，而是电解熔融的氯化镁。

因为氧化镁的熔点很高，与电解熔融的氯化镁相比会消耗更多的能量。

]

10．用如图所示的装置做铝热反应实验，回答下列问题：

【导学号：

43722217】

（1）写出该反应的化学方程式：

____________________________________________________________

____________________________________________________________，

在该反应中________是氧化剂，________是还原剂，该反应称为________反应。

（2）选出该实验的实验现象（把序号填写在横线上）：

________。

①镁带剧烈燃烧；②放出大量的热，并发出耀眼的白光；③纸漏斗的下部被烧穿；④有红热状态的液珠落入蒸发皿内的细沙上，液珠冷却后变为黑色固体。

【解析】　

（1）铝热反应为2Al＋Fe2O3

2Fe＋Al2O3，该反应中Fe2O3作氧化剂，Al作还原剂。

（2）①②③④全为该铝热反应的现象。

【答案】　

（1）Fe2O3＋2Al

Al2O3＋2Fe　Fe2O3　

Al　铝热　

（2）①②③④

11．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：

①FeTiO3＋2H2SO4===TiOSO4＋FeSO4＋2H2O

②TiOSO4＋2H2O===H2TiO3↓＋H2SO4

③H2TiO3

TiO2＋H2O

④TiO2＋2C＋2Cl2

TiCl4↑＋2CO↑

⑤TiCl4＋2Mg

2MgCl2＋Ti

（1）针对以上五个反应，下列叙述错误的是________。

A．反应①是非氧化还原反应

B．反应②生成了两种酸

C．反应④中的TiO2是氧化剂

D．反应⑤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．金属钛的表现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

【解析】　

（1）在反应①中没有化合价的变化，反应②中，化学式H2TiO3符合酸的一般化学式，它是钛酸的化学式；反应④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⑤，镁是还原剂，钛是还原产物，所以镁的还原性强于钛。

（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。

【答案】　

（1）C　

（2）B

[冲A挑战练]

12．0.4g铁的氧化物，用足量的CO在高温下将其还原，把生成的CO2全部通入足量澄清石灰水中，得到0.75g沉淀。

这种铁的氧化物的化学式是（　　）

【导学号：

43722218】

A．FeOB．Fe2O3

C．Fe3O4D．FeO和Fe2O3

B　[CO和铁的氧化物反应时，氧化物中的一个氧原子可以生成一个CO2分子，每一个CO2分子可以生成一个CaCO3，所以有下列的关系式，假设0.4g该氧化物中含xg氧原子

O～CO2～CaCO3

16　　　　100

xg　　0.75g

解得x＝0.12，

N（Fe）∶N（O）＝

：

＝2∶3。

]

13．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：

【导学号：

43722219】

（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：

____________________________________________________________

____________________________________________________________。

（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？

____________________________________________________________

____________________________________________________________。

【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（H2），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。

【答案】　

（1）Fe2O3＋3CO

2Fe＋3CO2

（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

14．钛（Ti）被称为继铁、铝之后的第三金属，钛白（TiO2）是目前最好的白色颜料。

制备TiO2和Ti的原料是钛铁矿，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：

【导学号：

43722220】

（1）步骤①加Fe的目的是________；步骤②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，废液中应加入________处理。

（3）由金红石（TiO2）制取单质钛（Ti），涉及的步骤为

―→

反应TiCl4＋2Mg===2MgCl2＋Ti在Ar气氛中进行的理由是____________________________________________________________。

【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FeSO4·7H2O的溶解度，有利于绿矾结晶。

（2）水浸后发生的离子反应为TiO2＋＋2H2O===H2TiO3↓＋2H＋，废液主要呈酸性，所以应加入CaO、CaCO3或碱。

（3）高温下Ti和Mg易与空气中O2、N2等反应，故应在Ar气氛中进行。

【答案】　

（1）将Fe3＋还原为Fe2＋　析出绿矾

（FeSO4·7H2O）

（2）绿矾（FeSO4·7H2O）　生石灰（或碳酸钙、废碱）

（3）防止高温下镁或钛与O2、N2等反应