《金屬的冶煉方法》分層作業(yè)

第一單元金屬的冶煉方法達標練一、選擇題：共7小題1.工業(yè)上常用電解法冶煉活潑金屬。下列金屬使用電解法冶煉的是()A.鈉 B.鐵 C.銅 D.金2.冶煉金屬一般有以下幾種方法:①熱分解法;②焦炭法;③水煤氣法(CO或H2);④活潑金屬置換法;⑤電解法。這幾種方法各有優(yōu)缺點,在工業(yè)上均有應用。古代有:a.火燒孔雀石煉銅;b.濕法煉銅?，F代有:c.鋁熱法煉鐵;d.光鹵石法煉鎂。對它們的冶煉方法分析不正確的是()A.a—② B.b—③C.c—④ D.d—⑤3.《天工開物》中有如下描述:“共煅五個時辰,其中砂末盡化成汞,布于滿釜?！毕铝薪饘俚囊睙挿椒ㄅc此相同的是()A.鈉 B.鋁 C.銀 D.鐵4.下列有關鋁的敘述中正確的是()A.鋁在常溫下不能與O2反應B.由于鋁的金屬性強,故工業(yè)上采用電解熔融AlCl3的方法生產單質鋁C.鋁與氧化鎂組成的混合物稱為鋁熱劑D.鋁片放入濃硫酸中,無明顯現象,但二者發(fā)生了化學反應5.在工業(yè)上,鋁常用于冶煉難熔金屬,這一用途主要是由于鋁()A.具有強還原性,反應中放出大量的熱B.高溫時在空氣中能燃燒C.具有良好導熱性D.反應后生成熔點更高的氧化鋁6.下列關于高爐煉鐵的說法正確的是()A.還原氧化鐵的還原劑是焦炭B.采用富氧空氣可以得到純鐵C.加石灰石的目的是除去過量碳D.用于冶煉生鐵的礦石主要有磁鐵礦、赤鐵礦7.工業(yè)上用某種氧化鋁礦石(含Fe2O3雜質)為原料冶煉鋁的工藝流程如下:對上述流程的判斷正確的是()A.試劑X可以為氨水,沉淀中含有鐵的化合物B.CO2不可以用H2SO4溶液或稀鹽酸代替C.反應Ⅱ中的離子方程式為2AlO2-+3H2O+CO22Al(OH)3↓+CD.工業(yè)上還可采用Fe還原Al2O3的方法制Al,成本更低二、非選擇題：共2小題8.鐵是應用最廣泛的金屬。自遠古時代人類就學會了煉鐵,到目前為止,人類研制出了很多煉鐵的方法。某研究性學習小組同學在實驗室中模擬工業(yè)煉鐵的過程,實驗裝置如下:(1)寫出得到單質鐵的化學方程式:。

(2)實驗過程中看到玻璃管內的粉末由紅棕色逐漸變黑,請設計一個實驗來驗證生成了單質鐵:。

(3)裝置末端氣球的作用為。實驗結束時,應該先停止加熱還是先停止通入CO,并說明原因:

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9.工業(yè)上用鋁土礦(主要成分為Al2O3,還含有雜質SiO2和Fe2O3)提取氧化鋁并冶煉Al的操作過程如下:(1)濾渣A是,濾渣B是。

(2)操作Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的名稱是。

(3)生成濾渣C的離子方程式為。

(4)取100mL濾液B,加入200mL1.0mol·L-1鹽酸時,沉淀量達到最大且質量為11.7g。則濾液B中c(AlO2-)mol·L-1,c(Na+)大于mol·L提升練一、選擇題：共7小題10.明代方以智的《物理小識》中有關煉鐵的記載:“煤則各處產之,臭者燒熔而閉之,成石,再鑿而入爐,日礁,可五日不絕火,煎礦煮石,殊為省力。”下列說法中錯誤的是()A.“臭者”說明煤中有揮發(fā)性物質B.“閉之,成石”時需要鼓入大量空氣C.資料顯示我國勞動人民很早就掌握了用焦炭冶煉鐵的方法D.“煎礦煮石”時發(fā)生的煉鐵反應屬于熱還原法11.明代宋應星的《天工開物》中有關于“火法”冶煉鋅的工藝記載:“每爐甘石十斤,裝載入一泥罐內……然后逐層用煤炭餅墊盛,其底鋪薪,發(fā)火煅紅……冷淀,毀罐取出……,即倭鉛也?！?注:爐甘石的主要成分為碳酸鋅)下列說法不正確的是()A.該冶煉鋅的反應屬于置換反應B.“煤炭”中起作用的主要成分是CC.冶煉Zn的反應方程式為ZnCO3+2CZn+3CO↑D.“倭鉛”是指金屬鋅和鉛的混合物12.用鋁熱法還原下列化合物,制得金屬各1mol時,消耗鋁的量最少的是()A.MnO2 B.WO3C.Co3O4 D.Cr2O313.火法煉銅首先要焙燒黃銅礦,其反應為2CuFeS2+O2Cu2S+2FeS+SO2,下列說法正確的是()A.SO2只是氧化產物B.CuFeS2僅作還原劑,硫元素被氧化C.每生成1molCu2S,有4mol硫被氧化D.每轉移1.2mol電子,有0.2mol硫被氧化14.研究人員發(fā)現金屬鉬的卡賓化合物可以作為非常有效的烯烴復分解催化劑。工業(yè)上高溫冶煉鉬的化學反應原理為()①2MoS2+7O22MoO3+4SO2;②MoO3+2NH3·H2O(NH4)2MoO4+H2O;③(NH4)2MoO4+2HClH2MoO4↓+2NH4Cl;④H2MoO4MoO3+H2O;⑤用還原劑將MoO3還原成金屬鉬。下列說法正確的是()A.MoS2煅燒產生的尾氣可直接排放B.MoO3是金屬氧化物,也是堿性氧化物C.H2MoO4的酸性比HCl強D.利用H2、CO和Al分別還原等量的MoO3,所消耗還原劑的物質的量之比為3∶3∶215.堿式碳酸鋁鎂[MgaAlb(OH)c(CO3)d]在一定條件下的轉化如圖所示,下列說法正確的是()A.a、b、c、d符合關系式:2a+3b=c-2dB.溶液X可能為NaOH溶液C.Q可能為NH3D.工業(yè)上用CO還原Al2O3的方法制取金屬Al16.在高溫下,用足量的CO將0.4g鐵的氧化物還原,把生成的CO2全部通入足量澄清石灰水中,得到0.75g沉淀。這種鐵的氧化物的化學式是()A.FeO B.Fe2O3C.Fe3O4 D.FeO和Fe2O3二、非選擇題：共2小題17.氧化鐵的用途較為廣泛。工業(yè)上用廢鐵屑制備氧化鐵的流程如圖:(1)“溶解”時主要反應的離子方程式為。

(2)操作Ⅰ的名稱是。

(3)加入NH4HCO3溶液生成FeCO3沉淀和CO2,則“廢液”中含有的主要離子有。

(4)在空氣中煅燒FeCO3可得產品Fe2O3,寫出該反應的化學方程式:。實際生產時,產品Fe2O3中?；煊蠪eO,為了減少FeO,“煅燒”時可以采取的措施有(寫一條)。

(5)產品Fe2O3與Al粉的混合物稱為鋁熱劑,可用于焊接鐵軌。該反應的化學方程式為。

18.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),涉及的步驟為TiO2TiCl4Mg800反應TiCl4+2Mg2MgCl2+Ti在Ar氣氛中進行的理由是

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達標練一、選擇題：共7小題1.工業(yè)上常用電解法冶煉活潑金屬。下列金屬使用電解法冶煉的是()A.鈉 B.鐵 C.銅 D.金答案A解析鈉活潑性非常強,不能用一般還原劑還原制備。2.冶煉金屬一般有以下幾種方法:①熱分解法;②焦炭法;③水煤氣法(CO或H2);④活潑金屬置換法;⑤電解法。這幾種方法各有優(yōu)缺點,在工業(yè)上均有應用。古代有:a.火燒孔雀石煉銅;b.濕法煉銅?，F代有:c.鋁熱法煉鐵;d.光鹵石法煉鎂。對它們的冶煉方法分析不正確的是()A.a—② B.b—③C.c—④ D.d—⑤答案B解析冶煉金屬鎂、鐵、銅方法由它們的金屬活動性決定。火燒孔雀石煉銅的反應為Cu2(OH)2CO32CuO+CO2↑+H2O↑,2CuO+C2Cu+CO2↑;濕法煉銅:Fe+CuSO4FeSO4+Cu;鋁熱法煉鐵:Fe2O3+2Al2Fe+Al2O3;用從光鹵石中提取的氯化鎂煉鎂:MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑。據上述原理可知,濕法煉銅采用的是活潑金屬置換法,b對應④,故B錯誤。3.《天工開物》中有如下描述:“共煅五個時辰,其中砂末盡化成汞,布于滿釜?！毕铝薪饘俚囊睙挿椒ㄅc此相同的是()A.鈉 B.鋁 C.銀 D.鐵答案C解析“共煅五個時辰,其中砂末盡化成汞,布于滿釜?！狈椒ㄊ羌訜酘gO,使之分解成Hg和O2;工業(yè)上冶煉金屬鈉、鋁,常采用的方法是電解法,故A、B不符合題意;工業(yè)上冶煉銀,采用加熱氧化銀的方法,故C符合題意;工業(yè)上冶煉鐵,采用高溫還原法,故D不符合題意。4.下列有關鋁的敘述中正確的是()A.鋁在常溫下不能與O2反應B.由于鋁的金屬性強,故工業(yè)上采用電解熔融AlCl3的方法生產單質鋁C.鋁與氧化鎂組成的混合物稱為鋁熱劑D.鋁片放入濃硫酸中,無明顯現象,但二者發(fā)生了化學反應答案D解析鋁為活潑金屬,常溫下能與O2反應生成致密氧化膜,A錯誤;生成單質鋁應采用電解Al2O3的方法,B錯誤;鎂比較活潑,鋁不能置換出鎂,C錯誤;常溫下鋁在濃硫酸中鈍化,在鋁表面形成致密氧化膜,發(fā)生了化學反應,D正確。5.在工業(yè)上,鋁常用于冶煉難熔金屬,這一用途主要是由于鋁()A.具有強還原性,反應中放出大量的熱B.高溫時在空氣中能燃燒C.具有良好導熱性D.反應后生成熔點更高的氧化鋁答案A解析鋁的化學性質活潑,是強還原劑,并且反應中放出大量的熱,可用于冶煉一些難熔的金屬,A說法正確。6.下列關于高爐煉鐵的說法正確的是()A.還原氧化鐵的還原劑是焦炭B.采用富氧空氣可以得到純鐵C.加石灰石的目的是除去過量碳D.用于冶煉生鐵的礦石主要有磁鐵礦、赤鐵礦答案D解析A項中,焦炭發(fā)生的反應:C+O2CO2、CO2+C2CO,其中CO將鐵礦石中的鐵還原成鐵單質,A項錯誤;高爐煉鐵得到的鐵中含有少量碳,為生鐵,不能得到純鐵,B項錯誤;石灰石在高溫下分解成生石灰,繼而再與SiO2反應生成CaSiO3爐渣,以除去雜質SiO2,C項錯誤。7.工業(yè)上用某種氧化鋁礦石(含Fe2O3雜質)為原料冶煉鋁的工藝流程如下:對上述流程的判斷正確的是()A.試劑X可以為氨水,沉淀中含有鐵的化合物B.CO2不可以用H2SO4溶液或稀鹽酸代替C.反應Ⅱ中的離子方程式為2AlO2-+3H2O+CO22Al(OH)3↓+CD.工業(yè)上還可采用Fe還原Al2O3的方法制Al,成本更低答案B解析試劑X應為強堿溶液,使Al2O3溶解,A錯誤;若用強酸代替CO2,強酸過量時,Al(OH)3會溶解,不能保證生成Al(OH)3沉淀,B正確;反應Ⅱ為向含有偏鋁酸根的溶液通入過量CO2,二者可以發(fā)生反應,離子方程式為CO2+AlO2-+2H2OAl(OH)3↓+HCO3-,C錯誤;因Al比Fe活潑,不能用Fe二、非選擇題：共2小題8.鐵是應用最廣泛的金屬。自遠古時代人類就學會了煉鐵,到目前為止,人類研制出了很多煉鐵的方法。某研究性學習小組同學在實驗室中模擬工業(yè)煉鐵的過程,實驗裝置如下:(1)寫出得到單質鐵的化學方程式:。

(2)實驗過程中看到玻璃管內的粉末由紅棕色逐漸變黑,請設計一個實驗來驗證生成了單質鐵:。

(3)裝置末端氣球的作用為。實驗結束時,應該先停止加熱還是先停止通入CO,并說明原因:

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答案(1)Fe2O3+3CO2Fe+3CO2(2)取少量黑色粉末放于試管中,加少量鹽酸,若產生無色無味氣體,則證明生成了單質鐵(3)收集未反應的CO,防止污染空氣先停止加熱,防止生成的鐵再次被氧化解析(2)檢驗是否生成單質,在反應結束后,待玻璃管內的固體冷卻,取少量放于試管中,加少量鹽酸,若產生無色無味氣體(H2),則證明生成了單質鐵。(3)CO為有毒氣體,未反應的CO不能直接排入空氣中,可用氣球收集后集中處理。反應結束后,得到的鐵還是熾熱的,若先停止通入CO,會導致鐵又被氧化,所以應該先停止加熱,待玻璃管內的固體冷卻后,再停止通入CO。9.工業(yè)上用鋁土礦(主要成分為Al2O3,還含有雜質SiO2和Fe2O3)提取氧化鋁并冶煉Al的操作過程如下:(1)濾渣A是,濾渣B是。

(2)操作Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的名稱是。

(3)生成濾渣C的離子方程式為。

(4)取100mL濾液B,加入200mL1.0mol·L-1鹽酸時,沉淀量達到最大且質量為11.7g。則濾液B中c(AlO2-)mol·L-1,c(Na+)大于mol·L答案(1)SiO2Fe(OH)3(或氫氧化鐵)(2)過濾(3)AlO2-+2H2O+CO2Al(OH)3↓+HC(4)1.56.0解析向鋁土礦中加入過量稀硫酸,二氧化硅不與稀硫酸反應形成濾渣A,氧化鐵、氧化鋁與稀硫酸反應生成Al3+、Fe3+,濾液A中有Al3+、Fe3+;向濾液A中加入過量的氫氧化鈉溶液生成氫氧化鐵沉淀和偏鋁酸鈉。根據固體D電解生成鋁,推知D為氧化鋁,C為氫氧化鋁。偏鋁酸鈉與過量的X生成氫氧化鋁,推知X為二氧化碳。(1)濾渣A是SiO2(或二氧化硅);濾渣B是Fe(OH)3(或氫氧化鐵)。(2)操作Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ后分為濾渣和濾液,故名稱均是過濾。(3)由于二氧化碳是過量的,則生成濾渣C的離子方程式為AlO2-+2H2O+CO2Al(OH)3↓+HCO(4)取100mL濾液B,加入200mL1.0mol·L-1鹽酸時,沉淀量達到最大且質量為11.7g,即氫氧化鋁是11.7g,其物質的量是11.7g78g·mol-1=0.15mol,根據鋁原子守恒可知,濾液B中c(AlO2-)=0.15mol0.1L=1.5mol·L-1。根據反應方程式Al2(SO4)3+8NaOH3Na2SO4+2NaAlO2+4H2O可知,Al2(SO4)3消耗氫氧化鈉0.15mol提升練一、選擇題：共7小題10.明代方以智的《物理小識》中有關煉鐵的記載:“煤則各處產之,臭者燒熔而閉之,成石,再鑿而入爐,日礁,可五日不絕火,煎礦煮石,殊為省力。”下列說法中錯誤的是()A.“臭者”說明煤中有揮發(fā)性物質B.“閉之,成石”時需要鼓入大量空氣C.資料顯示我國勞動人民很早就掌握了用焦炭冶煉鐵的方法D.“煎礦煮石”時發(fā)生的煉鐵反應屬于熱還原法答案B解析“臭者”說明煤中有揮發(fā)性物質,故A正確;“閉之,成石”不能鼓入大量空氣,否則會使其氧化,這是煤干餾制備焦炭的過程,故B錯誤;《物理小識》中記載的煉鐵方法,說明我國勞動人民很早就掌握了用焦炭冶煉鐵的方法,故C正確;“煎礦煮石”時發(fā)生的煉鐵反應是以焦炭為還原劑的熱還原反應,故D正確。11.明代宋應星的《天工開物》中有關于“火法”冶煉鋅的工藝記載:“每爐甘石十斤,裝載入一泥罐內……然后逐層用煤炭餅墊盛,其底鋪薪,發(fā)火煅紅……冷淀,毀罐取出……,即倭鉛也?！?注:爐甘石的主要成分為碳酸鋅)下列說法不正確的是()A.該冶煉鋅的反應屬于置換反應B.“煤炭”中起作用的主要成分是CC.冶煉Zn的反應方程式為ZnCO3+2CZn+3CO↑D.“倭鉛”是指金屬鋅和鉛的混合物答案D解析爐甘石的主要成分為ZnCO3,煤的主要組成元素為C,該工藝中描述的反應為ZnCO3+2CZn+3CO↑。該冶煉鋅的反應為置換反應,A、C正確;根據反應,“煤炭”中起作用的主要成分是C,在反應中C作還原劑,B正確;根據題意和反應的化學方程式推知,“倭鉛”指金屬鋅,D錯誤。12.用鋁熱法還原下列化合物,制得金屬各1mol時,消耗鋁的量最少的是()A.MnO2 B.WO3C.Co3O4 D.Cr2O3答案C解析比較生成1mol金屬時轉移的電子數目即可。由“MnO2→Mn(降4價)、WO3→W(降6價)、13Co3O4→Co(降83價)、12Cr2O3→Cr(降3價)”可知,生成1mol金屬時,Co的化合價降低最少即得電子數最少,因而消耗的Al最少,耗Al13.火法煉銅首先要焙燒黃銅礦,其反應為2CuFeS2+O2Cu2S+2FeS+SO2,下列說法正確的是()A.SO2只是氧化產物B.CuFeS2僅作還原劑,硫元素被氧化C.每生成1molCu2S,有4mol硫被氧化D.每轉移1.2mol電子,有0.2mol硫被氧化答案D解析由反應方程式知,CuFeS2中Cu、Fe的化合價僅為+2,S的化合價為-2,CuFeS2中Cu化合價降低,被還原為Cu2S,CuFeS2中14的S化合價升高,被氧化為SO2;O2在反應后化合價降低,被還原為SO2,因此SO2既是氧化產物又是還原產物,A錯誤;CuFeS2既是氧化劑又是還原劑,B錯誤;每生成1molCu2S,有1molS被氧化,C錯誤;利用反應知轉移6mole-,有1molS被氧化,則轉移1.2mol電子,有0.2mol硫被氧化,D14.研究人員發(fā)現金屬鉬的卡賓化合物可以作為非常有效的烯烴復分解催化劑。工業(yè)上高溫冶煉鉬的化學反應原理為()①2MoS2+7O22MoO3+4SO2;②MoO3+2NH3·H2O(NH4)2MoO4+H2O;③(NH4)2MoO4+2HClH2MoO4↓+2NH4Cl;④H2MoO4MoO3+H2O;⑤用還原劑將MoO3還原成金屬鉬。下列說法正確的是()A.MoS2煅燒產生的尾氣可直接排放B.MoO3是金屬氧化物,也是堿性氧化物C.H2MoO4的酸性比HCl強D.利用H2、CO和Al分別還原等量的MoO3,所消耗還原劑的物質的量之比為3∶3∶2答案D解析生成物SO2對環(huán)境造成污染,不可直接排放,A錯誤;②中MoO3與堿反應生成鹽和水,屬于酸性氧化物,B錯誤;由反應③可知,H2MoO4可由HCl制得,再依據由強酸制弱酸的原理,H2MoO4的酸性弱于HCl,C錯誤;1molH2、1molCO和1molAl作還原劑時,失去的電子分別為2mol、2mol和3mol,則還原等量的MoO3時,轉移電子數相同,此時消耗的n(H2)∶n(CO)∶n(Al)=3∶3∶2,D正確。15.堿式碳酸鋁鎂[MgaAlb(OH)c(CO3)d]在一定條件下的轉化如圖所示,下列說法正確的是()A.a、b、c、d符合關系式:2a+3b=c-2dB.溶液X可能為NaOH溶液C.Q可能為NH3D.工業(yè)上用CO還原Al2O3的方法制取金屬Al答案B解析化合物中Mg的化合價為+2、Al的化合價為+3、氫氧根離子的化合價為-1、碳酸根離子的化合價為-2,根據正負化合價代數和為0可得,2a+3b=c+2d,A錯誤;根據流程,燒渣主要為氧化鎂和氧化鋁,氧化鋁具有兩性,能溶于強堿溶液,而氧化鎂不能溶于強堿溶液,所以溶液X可能為NaOH溶液,B正確;由前面的分析并結合流程,溶液Z可能為NaAlO2溶液,則氣體Q可能為CO2,不可能為NH3,C錯誤;工業(yè)上用電解Al2O3的方法制取金屬Al,D錯誤。16.在高溫下,用足量的CO將0.4g鐵的氧化物還原,把生成的CO2全部通入足量澄清石灰水中,得到0.75g沉淀。這種鐵的氧化物的化學式是()A.FeO B.Fe2O3C.Fe3O4 D.FeO和Fe2O3答案B解析CO和鐵的氧化物反應時,氧化物中的一個氧原子可以生成一個CO2分子,每一個CO2分子可以生成一個CaCO3分子,所以有下列關系式:假設0.4g該氧化物中含O的質量為x,O~CO2~CaCO3 16 100 x 0.75g解得x=0.12g,n(Fe)∶n(O)=0.4g二、非選擇題：共2小題17.氧化鐵的用途較為廣泛。工業(yè)上用廢鐵屑制備氧化鐵的流程如圖:(1)“溶解”時主要反應的離子方程式為。

(2)操作Ⅰ的名稱是。

(3)加入NH4HCO3溶液生成FeCO3沉淀和CO2,則“廢液”中含有的主要離子有。

(4)在空氣中煅燒FeCO3可得產品Fe2O3,寫出該反應的化學方程式:。實際生產時,產品Fe2O3中常混有FeO,為了減少FeO,“煅燒”時可以采取的措施有(寫一條)。

(5)產品Fe2O3與Al粉的混合物稱為鋁熱劑,可用于焊接鐵軌。該反應的化學方程式為。

答案(1)Fe+2H+Fe2++H2↑(2)過濾(3)NH(4)4FeCO3+O22Fe2O3+4CO2