煤矿培训：金属矿物的开发利用

金属矿物的开发利用一、选择题(每小题4分，共48分，每小题有1－2个正确选项)1．下列说法错误的是()A．对废旧金属的最好处理方法是回收、再用B．提炼金属要经过矿石的富集、冶炼、精炼三步C．活泼金属的冶炼都是通过电解其盐溶液D．热还原法中还原剂有焦炭、一氧化碳、氢气或活泼金属等2．下列说法中，不正确的是()A．金属的冶炼，就是利用氧化还原反应原理，在一定条件下将金属从其化合物中还原出来B．冶炼金属时，必须加入一种物质作为还原剂C．金属由化合态变为游离态，都是被还原D．金属单质被发现和应用得越早，其活动性一般越弱3．下列化工生产原理错误的是()①可以电解熔融的氯化钠来制取金属钠；②可以将钠加入氯化镁饱和溶液中制取镁；③用电解法冶炼铝时，原料是氯化铝；④高炉炼铁的反应是放热的，故无需加热A．②③B．①③C．①②③D．②③④4．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)=====电解冰晶石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5.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。下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C．金属的化合价高低D．金属的活泼性强弱6．下列说法错误的是()A．回收照相业中的废定影液可提取镁B．回收不锈钢可提取铬或镍以及铁C．回收可口可乐易拉罐可回收铝D．回收精炼铜的阳极泥可得金、银等贵重金属7．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℃8．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．Fe3O4D．FeO和Fe2O39．我国古代“药金”的冶炼方法是：将炉甘石(ZnCO3)和赤铜矿(Cu2O)与木炭按一定的比例混合后加热至800℃，即可炼出闪烁似金子般光泽的“药金”。下列叙述正确的是()A．“药金”实质上是铜锌合金B．冶炼炉中炉甘石直接被木炭还原为锌C．用王水可区别黄金和“药金”D．用火焰灼烧不能区别黄金和药金10．2010年上海世博会中国馆(东方之冠)给人强烈的视觉冲击，它的主体结构是用国产Q460钢制成的。下列有关说法正确的是()A．冶炼钢铁常采用热分解法B．Q460是含铁、碳、硅、锰、硫、磷等元素的合金钢，其中铁和锰不属于主族元素C．铝热法炼铁的反应需要高温的条件，所以是吸热反应D．增加炼铁高炉的高度可以减少尾气CO的排放11．在冶金工业中，均不能用通常化学还原剂制得的金属组是()A．Na、Mg、AlB．Na、K、Zn、FeC．Zn、Fe、Cu、AgD．Mg、Al、Zn、Fe12．将氢气通过10gCuO粉末加热片刻，冷却后剩余固体的质量为8.4g，那么下列计算正确的是()A．有1.6gH2O生成B．有8.4gCu生成C．有80%的CuO被还原D．实验过程中所消耗的氢气为0.2g二、填空题(共52分)13．(12分)用如图所示的装置进行实验，回答下列问题：(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镁条剧烈燃烧；②放出大量的热，并发出耀眼的光芒，火星四射；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。(3)写出下列操作或物质的作用：内层纸漏斗底部剪一个孔：________________；蒸发皿盛沙：______________；镁条、氯酸钾______________。14.(16分)黄铜矿(CuFeS2)是制取铜及其化合物的主要原料之一，还可制备硫和铁的化合物。(1)冶炼铜的反应为：8CuFeS2＋21O2=====高温8Cu＋4FeO＋2Fe2O3＋16SO2若CuFeS2中Fe的化合价为＋2，反应中被还原的元素是________(填元素符号)。(2)上述冶炼过程产生大量SO2。下列处理方案中合理的是________(填代号)。a．高空排放b．用于制备硫酸c．用纯碱溶液吸收制Na2SO3d．用浓硫酸吸收(3)利用黄铜矿冶炼铜产生的炉渣(含Fe2O3、FeO、SiO2、Al2O3)可制备Fe2O3。方法为：①用稀盐酸浸取炉渣，过滤。②滤液先氧化，再加入过量NaOH溶液，过滤，将沉淀洗涤、干燥、煅烧得Fe2O3。根据以上信息回答下列问题：a．除去Al3＋的离子方程式是_______________________________。b．选用提供的试剂，设计实验验证炉渣中含有FeO。提供的试剂：稀盐酸稀硫酸KSCN溶液KMnO4溶液NaOH溶液碘水所选试剂为______________。证明炉渣中含有FeO的实验现象为______________________。15．(9分)已知有关物质的熔点、沸点数据如下表：MgOAl2O3MgCl2AlCl3熔点(℃)28502072714190(2.5×105Pa)沸点(℃)360029801412182.7请参考表中数据回答下列问题：(1)工业上用电解法生产镁，通常是电解MgCl2而不是电解MgO，主要理由是：___________________________________________________________________________________。(2)工业上用电解法生产铝，通常是电解Al2O3而不是电解AlCl3，主要理由是：__________________________________________________________________________________。16．(15分)冶炼金属常用以下几种方法：①以C、CO或H2做还原剂还原②以较活泼金属Na、Mg等还原③利用铝热反应原理还原④电解法⑤热分解法下列金属各采用哪种方法还原最佳。(1)Fe、Zn、Cu等中等活泼金属________。(2)Na、Mg、Al等活泼或较活泼金属________。(3)Hg、Ag等不活泼金属________。(4)V、Cr、Mn、W等高熔点金属________。(5)K、Rb、Cs、Ti等金属通常还原方法是________。答案1．C活泼金属的冶炼是电解其熔融盐如MgCl2、NaCl等，或熔融氧化物如Al2O3等制得的，电解其盐溶液得不到金属单质，C错误。2．B金属的冶炼是将金属化合物转化为金属单质，A项正确；有的金属化合物在发生氧化还原反应冶炼金属的时候，自身既作氧化剂又作还原剂，不需要另加还原剂，如HgO，B项错误；金属元素在化合物中一定显正价，当变成金属单质后，化合价就变为0，所以是被还原，C项正确；金属被发现和应用得早，说明该金属容易被还原，从而也说明这些金属的活动性一般是较弱的，D项正确。3．D钠特别活泼，投入MgCl2溶液时先与水反应生成NaOH和H2，接着生成Mg(OH)2沉淀，②错误；冶炼铝使用的是Al2O3，③错误；高炉炼铁中所发生的反应是放热反应，但是仍需要高温条件，④错误。4．C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等用热分解法冶炼，故A、B、D三项正确，C项错误。5．D从题给的图示，可以归纳出金属活泼性越弱的金属(如铜)，越早被开发利用。6．AA中，照相业中的定影液主要含有硫代硫酸钠(Na2S2O3)，能与底片上的感光材料上未感光的AgBr形成络离子，溶解在定影液中。然后将定影液中的Ag＋转化为单质银而回收。B中，不锈钢主要含有Fe、Cr、Ni等金属；C中易拉罐主要成分是Al；D中阳极泥含有未溶解的不活泼金属Au、Ag等。7．CK、Na的活泼性相近，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气化。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。应在801℃～883℃间合理。8．BCO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原子。O～CO2～CaCO316100xg0.75g解得x＝0.12N(Fe)∶N(O)＝0.4g－0.12g56g·mol－1∶0.12g16g·mol－1＝2∶3。故此氧化物的化学式为Fe2O3。9．A冶炼“药金”的相关反应方程式为：ZnCO3=====高温ZnO＋CO2↑，2ZnO＋C=====高温2Zn＋CO2↑，2Cu2O＋C=====高温4Cu＋CO2↑，可知A项正确，B项错误。王水可以溶解黄金和“药金”，故C项错误。用火焰灼烧可以区别黄金和“药金”，因为高温下黄金跟空气不反应，而“药金”可以与空气反应，生成的CuO是黑色的，ZnO是白色的，总之，灼烧后的“药金”颜色有变化，故D项错误。10．B冶炼钢铁常采用热还原法，A项错误。铁属于第Ⅷ族，锰属于第ⅦB族，B项正确。铝热反应属于放热反应，C项错误。增加炼铁高炉的高度并不能减少CO的排放，D项错误。11.A金属的活泼性不同，冶炼方法也不同，活泼金属K～Al用电解法；较活泼金属Zn～Cu用还原剂(如H2、焦炭、CO等)还原法；不活泼金属如Hg和Ag用加热法。12．CCuO＋H2===H2O＋Cu固体质量减少802186416xym(H2O)m(Cu)10－8.4＝1.6m(H2O)＝1.8gm(Cu)＝6.4g被还原的CuO为x10g×100%＝8g10g×100%＝80%反应消耗H2为0.2g，但实际提供的氢气大于0.2g。13．(1)Fe2O3＋2Al=====高温Al2O3＋2FeFe2O3Al铝热(2)①②③④(3)使熔融物易于落下防止溅落物炸裂蒸发皿反应产生高温，引发铝热反应解析：(1)铝热反应为2Al＋Fe2O3=====高温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。(3)铝热反应实验中：①为使熔融物易落下，通常在内层纸漏斗底部剪一个孔；②为防止溅落物炸裂蒸发皿，蒸发皿内盛沙子；③反应中镁条产生高温，引起氯酸钾分解；氯酸钾引发铝热反应。14．(1)Cu、O(2)b、c(3)a.Al3＋＋4OH－===AlO－2＋2H2Ob．稀硫酸、KMnO4溶液稀硫酸浸取炉渣所得溶液使KMnO4溶液褪色解析：(1)分析方程式中各元素化合价可知Cu＋2→Cu0，O0→O－2，氧元素、铜元素在反应中被还原。(2)二氧化硫污染环境，不能排入空气中，浓硫酸不能吸收二氧化硫，也不能消耗二氧化硫，可以“变废为宝”制硫酸，也可以用纯碱吸收制亚硫酸钠。(3)Al3＋与过量的氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠溶液，而Fe3＋与氢氧化钠溶液反应生成氢氧化铁沉淀，过滤，将Al3＋除去。反应的离子方程式为：Al3＋＋4OH－===AlO－2＋2H2O。若要证明炉渣中含有FeO需要首先将其溶解，生成可溶性的亚铁盐，结合试剂分析可知，将该溶液加入到高锰酸钾溶液中，亚铁离子具有强还原性，因此，可以使高锰酸钾溶液褪色。选用的试剂是稀硫酸和高锰酸钾溶液。15．(1)MgO比MgCl2熔点高，电解MgO比电解MgCl2耗能大，不经济(2)Al2O3在熔融状态下能被电解生成单质Al，而AlCl3属于共价化合物，熔融状态下不能导电16．(1)①