江蘇專版2023-2024學年新教材高中化學專題9金屬與人類文明第一單元金屬的冶煉方法分層作業(yè)蘇教版必修第二冊

專題9第一單元金屬的冶煉方法必備知識基礎(chǔ)練1.[2023江蘇高一校聯(lián)考階段練習]下列變化過程不屬于金屬冶煉的是()A.電解熔融氯化鈉B.鐵在氧氣中燃燒C.鐵礦石與焦炭在高溫下反應(yīng)D.鋁粉與二氧化錳在高溫下反應(yīng)2.[2023江蘇蘇州黃埭中學校考期中]反應(yīng)2Al+Fe2O32Fe+Al2O3可用于焊接鐵軌,下列有關(guān)說法不正確的是()A.該反應(yīng)吸收大量的熱B.鋁在反應(yīng)中作還原劑C.鋁熱劑是混合物D.該反應(yīng)是置換反應(yīng)3.[2023江蘇宿遷階段練習]將下列金屬(假設(shè)金屬的顆粒大小近似相等)分別投入0.1mol·L-1鹽酸中,能發(fā)生反應(yīng)且反應(yīng)最劇烈的是()A.FeB.ZnC.MgD.Cu4.[2023江蘇宿遷階段練習]下列性質(zhì)中,不屬于金屬的物理性質(zhì)的是()A.反應(yīng)中易失去電子B.良好的延展性C.良好的導(dǎo)電性和傳熱性D.有光澤5.工業(yè)上用某種氧化鋁礦石(含F(xiàn)e2O3雜質(zhì))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(yīng)Ⅱ中的離子方程式為2Al+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6.鐵是應(yīng)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(zhì)鐵的化學方程式:。

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

。

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

。

7.工業(yè)上用鋁土礦(主要成分為Al2O3,還含有雜質(zhì)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(zhì)量為11.7g。則濾液B中c(Al)=mol·L-1,c(Na+)大于mol·L-1。

關(guān)鍵能力提升練8.[2023江蘇淮安盱眙中學階段練習]類比推理是學習化學的重要思維方法,下列陳述Ⅰ及類比推理陳述Ⅱ均正確的是()選項陳述Ⅰ類比推理陳述ⅡA冶煉鐵通常用熱還原法冶煉銅也可用熱還原法B工業(yè)上用電解熔融Al2O3的方法得到鋁單質(zhì)工業(yè)上用電解熔融MgO的方法得到鎂單質(zhì)CFe能把CuSO4溶液中的銅置換出來Na也能把CuSO4溶液中的銅置換出來D可用鋁熱法制備金屬鉻也可用鋁熱法制備金屬鎂9.[2023江蘇宿遷階段練習]鋁粉與氧化鐵在高溫條件下的反應(yīng)可用來焊接鋼軌。下列說法不正確的是()A.該反應(yīng)放出大量的熱,生成的鐵呈熔融態(tài)B.該反應(yīng)的化學方程式為2Al+Fe2O3Al2O3+2FeC.被氧化的物質(zhì)與被還原的物質(zhì)的物質(zhì)的量之比為1∶2D.實驗室引發(fā)該反應(yīng)通常在鋁熱劑表面加氯酸鉀,插上鎂條并點燃10.明代方以智的《物理小識》中有關(guān)煉鐵的記載:“煤則各處產(chǎn)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?！毕铝姓f法錯誤的是()A.“臭者”說明煤中有揮發(fā)性物質(zhì)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(yīng)屬于熱還原法11.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.Cr2O312.研究人員發(fā)現(xiàn)金屬鉬的卡賓化合物可以作為非常有效的烯烴復(fù)分解催化劑。工業(yè)上高溫冶煉鉬的化學反應(yīng)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(chǎn)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(zhì)的量之比為3∶3∶213.堿式碳酸鋁鎂[MgaAlb(OH)c(CO3)d]在一定條件下的轉(zhuǎn)化如圖所示,下列說法正確的是()A.a、b、c、d符合關(guān)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Al14.利用如圖裝置做鋁熱反應(yīng)實驗,下列說法不正確的是()A.該反應(yīng)的化學方程式是2Al+Fe2O32Fe+Al2O3B.該反應(yīng)會產(chǎn)生高溫、發(fā)出強光C.根據(jù)鋁熱反應(yīng)的原理,可以冶煉某些高熔點金屬D.若反應(yīng)中轉(zhuǎn)移3mol電子,則消耗氧化劑的物質(zhì)的量是1mol15.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(yīng)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(chǎn)品Fe2O3,寫出該反應(yīng)的化學方程式:。實際生產(chǎn)時,產(chǎn)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(chǎn)品Fe2O3與Al粉的混合物稱為鋁熱劑,可用于焊接鐵軌。該反應(yīng)的化學方程式為。

學科素養(yǎng)創(chuàng)新練16.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(主要成分為FeTiO3,還含有部分Fe2O3),我國的鈦鐵礦儲量居世界首位。用鈦鐵礦制備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(chǎn)物是;考慮成本和廢物綜合利用因素,廢液中應(yīng)加入處理。

(3)由金紅石(TiO2)制取單質(zhì)鈦(Ti),涉及的步驟為TiO2TiCl4Ti反應(yīng)TiCl4+2Mg2MgCl2+Ti在Ar氣氛中進行的理由是

第一單元金屬的冶煉方法1.B解析電解熔融氯化鈉制備Na,A不符合題意;鐵在氧氣中燃燒生成四氧化三鐵,不屬于金屬的冶煉,B符合題意;鐵礦石與焦炭在高溫下反應(yīng)得到Fe單質(zhì),C不符合題意;鋁粉與二氧化錳在高溫下反應(yīng)得到Mn單質(zhì),D不符合題意。2.A解析鋁熱反應(yīng)是放熱反應(yīng),反應(yīng)中放出大量的熱,故A錯誤;由方程式可知,反應(yīng)中鋁元素的化合價升高被氧化,鋁是反應(yīng)的還原劑,故B正確;鋁熱劑是鋁與某些金屬氧化物(如氧化鐵、四氧化三鐵、五氧化二釩、三氧化鎢等)形成的混合物,故C正確;由方程式可知,該反應(yīng)是有單質(zhì)參加和生成的置換反應(yīng),故D正確。3.C解析金屬活潑性Mg>Zn>Fe>Cu,金屬越活潑越易和酸反應(yīng),反應(yīng)最劇烈的是Mg,故選C。4.A解析良好的延展性、導(dǎo)電性和傳熱性、有光澤都是金屬的物理性質(zhì),而反應(yīng)中易失去電子是金屬的化學性質(zhì),故A符合題意。5.B解析試劑X應(yīng)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(yīng)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(yīng),離子方程式為CO2+Al+2H2OAl(OH)3↓+HC,C錯誤;因Al比Fe活潑,不能用Fe置換Al,D錯誤。6.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(chǎn)生無色無味氣體,則證明生成了單質(zhì)鐵(3)收集未反應(yīng)的CO,防止污染空氣先停止加熱,防止生成的鐵再次被氧化7.答案(1)SiO2Fe(OH)3(2)過濾(3)Al+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(yīng)形成濾渣A,氧化鐵、氧化鋁與稀硫酸反應(yīng)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(jù)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;濾渣B是Fe(OH)3。(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Al+2H2O+CO2Al(OH)3↓+HC。(4)取100mL濾液B,加入200mL1.0mol·L-1鹽酸時,沉淀量達到最大且質(zhì)量為11.7g,即氫氧化鋁是11.7g,其物質(zhì)的量是=0.15mol,根據(jù)鋁原子守恒可知,濾液B中c(Al)==1.5mol·L-1。根據(jù)反應(yīng)方程式+8NaOH3Na2SO4+2NaAlO2+4H2O可知,Al2(SO4)3消耗氫氧化鈉×8=0.6mol,又因為氫氧化鈉還會與硫酸等反應(yīng),因此最終濾液B中Na+的濃度大于6.0mol·L-1。8.A解析冶煉金屬鐵通常用熱還原法,冶煉銅也可用熱還原法,A正確;氧化鎂的熔點很高,工業(yè)上常用電解熔融氯化鎂而不用電解熔融氧化鎂的方法制取鎂單質(zhì),B錯誤;鈉與CuSO4溶液反應(yīng)生成Cu(OH)2沉淀和H2,C錯誤;鎂的金屬活動性強于鋁,不能利用鋁熱反應(yīng)制備金屬鎂,D錯誤。9.C解析該反應(yīng)放出大量的熱,溫度較高,可以使鐵融化,A正確;該反應(yīng)為置換反應(yīng),鋁置換出氧化鐵中的鐵,方程式為2Al+Fe2O3Al2O3+2Fe,B正確;2Al+Fe2O3Al2O3+2Fe,該反應(yīng)中,兩個鋁被氧化,同時1個三氧化二鐵被還原,其比為2∶1,C錯誤;該反應(yīng)需要高溫引發(fā),在鋁熱劑表面加氯酸鉀可以提供氧氣,幫助鎂條的燃燒,D正確。10.B解析“臭者”說明煤中有揮發(fā)性物質(zhì),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(yīng)是以焦炭為還原劑的熱還原反應(yīng),故D正確。11.C解析比較生成1mol金屬時轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目即可。由“MnO2→Mn(降4價)、WO3→W(降6價)、Co3O4→Co(降價)、Cr2O3→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(shù)最少,因而消耗的Al最少,耗Al量由多到少的順序是B>A>D>C。12.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(yīng)生成鹽和水,屬于酸性氧化物,B錯誤;由反應(yīng)③可知,H2MoO4可由HCl制得,再依據(jù)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(zhuǎn)移電子數(shù)相同,此時消耗的n(H2)∶n(CO)∶n(Al)=3∶3∶2,D正確。13.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(jù)正負化合價代數(shù)和為0可得,2a+3b=c+2d,A錯誤;根據(jù)流程,燒渣的主要成分為氧化鎂和氧化鋁,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(jié)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)上用電解熔融Al2O3的方法制取金屬Al,D錯誤。14.D解析利用鋁粉和氧化鐵的混合物作鋁熱劑,高溫下發(fā)生反應(yīng)Fe2O3+2Al2Fe+Al2O3,Fe2O3是氧化劑,反應(yīng)中轉(zhuǎn)移3mol電子時,消耗0.5molFe2O3。15.答案(1)Fe+2H+Fe2++H2↑(2)過濾(3)N(4)4FeCO3+O22Fe2O3+4CO2將FeCO3粉碎(合理即可)(5)Fe2O3+2Al2Fe+Al2O3解析工業(yè)上利用廢鐵屑制取Fe2O3,先酸溶去除雜質(zhì),再沉淀、煅燒。即先用稀硫酸將鐵屑轉(zhuǎn)化為硫酸亞鐵,然后過濾分離;再用NH4HCO3溶液將Fe2+轉(zhuǎn)化為FeCO3沉淀;冰水洗滌后煅燒得到Fe2O3。(1)“溶解”時,稀硫酸與鐵屑中的鐵轉(zhuǎn)化為硫酸亞鐵和氫氣,主要反應(yīng)的離子方程式為Fe+2H+Fe2++H2↑。(2)操作Ⅰ是將固體和溶液進行分離,所以操作Ⅰ名稱是過濾。(3)加入NH4HCO3溶液生成FeCO3沉淀和CO2,則另一產(chǎn)物為(NH4)2SO4,由此得出“廢液”中含有的主要離子有N。(4)在空氣中煅燒FeCO3可得產(chǎn)品Fe2O3,同時生成CO2,該反應(yīng)的化學方程式為4FeCO3+O22Fe2O3+4CO2。為了減少FeO,需將內(nèi)部的金屬與空氣充分接觸,所以“煅燒”時可以采取的措施為將FeC