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第一课时金属矿物的开发利用[随堂演练]1．金属材料在日常生活、生产中有着广泛的运用，下列关于金属的说法不正确的是A．越活泼的金属越难冶炼B．合金的性质与其成分金属的性质不完全相同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．工业上金属Mg、Al都是用电解熔融的氯化物制得的解析工业电解熔融Al2O3制Al。答案D2．下表中金属的冶炼原理与方法不完全正确的是冶炼原理方法A2HgO=====加热2Hg＋O2↑热分解法B2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑电解法CCu2S＋O2=====高温2Cu＋SO2热分解法DFe2O3＋2Al=====高温2Fe＋Al2O3热还原法解析活泼金属K、Ca、Na、Mg、Al等用电解法冶炼，中等活泼金属Zn、Fe、Sn、Pb、Cu等用热还原法冶炼，不活泼金属Hg、Ag利用热分解法冶炼，故A、B、D正确，C错误。答案C3．下列金属冶炼的反应原理错误的是A．2NaCl(熔融)=====电解2Na＋Cl2↑B．Al2O3＋3H2=====高温2Al＋3H2OC．Fe3O4＋4CO=====高温3Fe＋4CO2D．2HgO=====△2Hg＋O2↑解析活泼的金属用电解法(如K、Al)；较活泼的金属用热还原法(如Zn、Cu)，此法要求在较高温时还原剂的还原性大于被冶炼的金属；不活泼的金属用热分解法(Hg、Ag)。由于铝的还原性大于H2，故B项错误。答案B4．为确定某铝热剂(含氧化铁和铝)的组成，分别进行下列实验。(1)若取一定量上述样品，向其中加入足量的NaOH溶液，测得生成气体(标准状况，下同)的体积为6.72L。反应的化学方程式为__________________________；样品中铝的质量是________g。(2)若取等量的上述样品将其点燃，恰好完全反应，该反应的化学方程式为___________________________________________________________________；氧化铁的质量是________g。解析(1)铝热剂中只有铝能与NaOH溶液反应，Fe2O3不能反应，根据化学方程式计算，设金属铝的质量为x，则：2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑2×27g3×22.4Lx6.72Lx＝2×27g×6.72L3×22.4L＝5.4g，样品中铝的质量为5.4g。(2)铝热剂点燃恰好完全反应，化学方程式为2Al＋Fe2O3=====高温Al2O3＋2Fe，由该方程式可推知：铝和氧化铁的物质的量比是2∶1，所以氧化铁的物质的量是0.1mol，质量是16g。答案(1)2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑5.4(2)2Al＋Fe2O3=====高温Al2O3＋2Fe16[限时检测][限时45分钟，满分50分]一、选择题(共10小题，每小题3分，共30分)1．关于金属元素在自然界存在的情况的叙述中，正确的是A．金属元素仅存在于矿物中B．金属元素存在于矿物和动物体内，植物体内不含C．少数金属元素以游离态存在，大多数金属元素以化合态存在D．金属元素在自然界中都以化合态形式存在解析金属在自然界的分布很广，无论是矿物，还是动植物体内，或多或少地都含有金属元素。这些金属元素除了少数化学性质不活泼以游离态存在外，大多数化学性质较活泼，在自然界中以化合态存在。答案C2．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A．电解法B．热还原法C．热分解法D．铝热法解析可以根据金属活动性与金属冶炼方法之间的联系来判断，锂的金属性介于钠和镁之间，应该与钠、镁的冶炼方法相同，用电解法才能得到金属锂。答案A3．成语、诗词话科学——对下列诗句所描述的现象解释，你认为错误的是成语或诗句用化学知识解释A唐代李白诗句“风吹柳花满店香”这是生活中常见的一种分子扩散运动现象B“烈火见真金”金的性质稳定，在烈火中也不会发生反应C明代于谦诗句“粉身碎骨浑不怕”它指石灰石碎成粉末状的物理变化过程D成语“百炼成钢”通过反复锤炼，减少铁合金中的碳元素的质量分数解析“粉身碎骨浑不怕”描写的是烧石灰的工人先将深山中的石灰石(含碳酸钙)经过千锤万凿将石灰石敲碎，然后放在石灰窑里烧制成白色的生石灰(氧化钙)，氧化钙与水反应生成白色的熟石灰(氢氧化钙)，氢氧化钙与空气中的二氧化碳反应能生成白色的碳酸钙，这样一系列的物理变化和化学变化，即CaCO3―→CaO―→Ca(OH)2―→CaCO3。答案C4．下列关于铝热反应2Al＋Fe2O3=====高温Al2O3＋2Fe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1∶2C．该反应中冶炼1molFe转移2mol电子D．该反应可用于焊接钢轨解析在反应2Al＋Fe2O3=====高温Al2O3＋2Fe中，Al作还原剂，Al2O3为氧化产物，Fe为还原产物，n(Al2O3)∶n(Fe)＝1∶2；该反应中每冶炼1molFe，转移3mol电子；铝热反应在工业生产中可用于焊接钢轨。答案C5．在熔融状态下，Na与KCl存在可逆反应：Na＋KClNaCl＋K，通过调整温度，可利用金属Na来制取K。物质KNaKClNaCl熔点(℃)63.697.8770801沸点(℃)77488315001413根据上表的熔点和沸点，确定由Na与KCl反应制取K的合适温度为A．770℃B．801℃C．850℃D．770℃～801℃解析K、Na的活动性相近，要从上述可逆的置换反应中制取K，主要是利用K的沸点比Na的低而控制温度使K汽化。其余三种物质均为液体，便于生成的K蒸气不断逸出，使反应向生成K的方向进行而制得K。选项A温度为770℃时，K未汽化；选项B温度为801℃，NaCl刚开始熔化，在熔融状态才存在可逆反应；选项D中最高温度为801℃，与B结果相同，故也不能制得K。综上分析，合适的温度范围应大于801℃，小于883℃，故选项C正确。答案C6．有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A．FeOB．Fe2O3C．Fe3O4C．FeO和Fe2O3解析CO和铁的氧化物反应时，氧化物中的一个O原子对应一个CO2分子，每一个CO2分子对应一个CaCO3，所以有下列的关系式，假设0.4g该氧化物中含xgO。O～CO2～CaCO316100xg0.75g解得x＝0.12N(Fe)∶N(O)＝0.4g－0.12g56g·mol－1∶0.12g16g·mol－1＝2∶3。答案B7．用铝热法从下列金属氧化物中制取相应的金属各1mol，消耗铝的质量最多的是A．Fe2O3B．V2O5C．MnO2D．Cr2O3解析金属冶炼的本质是Mn＋＋ne－===M。消耗铝的质量最多的是生成1mol该金属得到电子数最多的，可见金属在氧化物中的化合价越高，需电子数越多，消耗铝的质量越多。答案B8．近年来，科学家正在研制利用铝粉作为新能源的可能性，以期望铝能成为一种石油的取代物。假如铝作为一种普遍使用的新型能源被开发利用，关于其有利因素的下列说法，你认为错误的是A．铝质轻，便于运输、贮存，且安全B．铝燃烧时放出的热量大，且燃烧后产物对环境的污染容易得到有效的控制C．在地球上，铝矿资源比较丰富D．现代电冶炼铝的工业技术已为铝作为新能源奠定了重要基础解析铝密度小，性质稳定，A对；铝燃烧放出大量热量，生成稳定的Al2O3，B对；铝是地壳中含量最多的金属元素，C对；电冶炼铝需耗费大量的电能，D错。答案D9．将3.6g炭粉与29.0g所含Fe3O4的质量分数为80%的磁铁矿粉混合后，隔绝空气加强热使之反应(杂质与炭粉不反应)，反应后收集到6.72L(标准状况下)气体，则该气体A．全部是COB．全部是CO2C．含有的CO和CO2各为3.36LD．含有的CO为4.48L，CO2为2.24L解析n(C)＝3.6g12g·mol－1＝0.3mol由n(气体)＝6.72L22.4L·mol－1＝0.3mol，可知炭粉完全反应。n(Fe3O4)＝29.0g×80%232g·mol－1＝0.1mol由反应2C＋Fe3O4=====高温3Fe＋2CO2↑可知炭粉过量，过量的炭粉与CO2反应生成CO。n(C)＝n(CO)＋n(CO2)＝0.3mol①n(O)＝n(CO)＋2n(CO2)＝4n(Fe3O4)＝4×0.1mol＝0.4mol②由①②可求得：n(CO)＝0.2moln(CO2)＝0.1mol，即反应后收集到的气体中含有的CO为4.48L，CO2为2.24L，D项正确。答案D10．下列应用不涉及氧化还原反应的是A．Na2O2用作呼吸面具的供氧剂B．工业上电解熔融状态的Al2O3制备AlC．工业上利用合成氨实现人工固氮D．实验室用NH4Cl和Ca(OH)2制备NH3解析首先写出各应用中发生反应的化学方程式，再根据元素的化合价是否变化判断反应是否为氧化还原反应。A项主要发生反应：2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2，其中O元素由－1价变成0价和－2价；B项发生反应：2Al2O3(熔融)=====通电4Al＋3O2↑，Al元素由＋3价变成0价，O元素由－2价变成0价；C项发生反应：N2＋3H22NH3，N元素由0价变成－3价，H元素由0价变成＋1价；D项发生反应：2NH4Cl＋Ca(OH)2=====△CaCl2＋2NH3↑＋2H2O，元素化合价未发生变化，为非氧化还原反应。答案D二、非选择题(共2小题，共20分)11．(12分)关于“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。”又已知，Al、Fe2O3、Al2O3、Fe的熔点、沸点数据如下：物质AlFe2O3Al2O3Fe熔点(℃)660146220541535沸点(℃)2467——29802750(1)某同学推测，铝热反应所得到的熔融物应是铁铝合金。理由是：该反应放热能使铁熔化，而铝的熔点比铁低，此时液态的铁和铝熔合形成铁铝合金。你认为他的解释是否合理？答：________(填“合理”或“不合理”)。(2)设计一个简单实验方案，证明上述所得的块状熔融物中含有金属铝，填写下列表格：所用试剂实验操作及现象有关反应的化学方程式(3)实验室欲在常温下溶解此熔融物，下列试剂中最好的是________(填序号)，理由是___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。A．浓硫酸B．稀硫酸C．硫酸铜溶液D．NaOH溶液解析(1)形成合金的一个必要条件是：两种金属有共同的液体温度范围，铁熔化的温度是1535℃，而铝的沸点是2467℃，说明此时铝已经熔化但是没有汽化，即铝以液体的形式存在，所以能够形成合金，解释合理。(2)要证明所得到的铁中是否有单质铝，只需加入NaOH溶液，看有无气泡产生即可；(3)铝和铁遇到浓硫酸在常温下会发生钝化现象；而硫酸铜溶液能够溶解两种金属，但是同时还会置换出单质铜，NaOH溶液不能和铁反应，只能溶解铝。答案(1)合理(2)氢氧化钠溶液取适量样品置于试管中，加入氢氧化钠溶液；有气泡产生2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑(其他合理答案均可)(3)B稀硫酸能够完全溶解此熔融物，并且不会造成环境污染(或浓硫酸会使铁、铝钝化；铝和铁能够和硫酸铜溶液发生置换反应，有单质铜析出；NaOH溶液不能溶解单质铁)12．(8分)根据CO还原铁的氧化物的实验装置图(如下图所示)，回答下列问题：(1)怎