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金属矿物的开发利用
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
1．不同金属的冶炼方法可能不同,主要原因是( )。
A.金属在自然界中的分布不同
B.金属在自然界中的含量不同
C.金属在自然界中存在形式不同
D.金属的活泼性不同
2．下列各种金属冶炼方法中,不能制得相应金属的是( )。
A.加热氧化汞
B.高温煅烧碳酸钙
C.电解熔融氯化钠
D.氧化铁和铝粉在高温下共热
3．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
4．下列化学反应在金属冶炼工业中还没有得到普遍应用的是( )。
A.2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑
B.Al2O3+3C2Al+3CO↑
C.Fe2O3+3CO2Fe+3CO2
D.2Ag2O4Ag+O2↑
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5．工业上Na、Ca、Mg都用电解其熔融的氯化物来制得,但K不能用电解熔融KCl的方法得到,因为金属钾易溶于熔融态的KCl中而很难制得。现工业生产钾一般采用金属钠和熔融KCl反应制取,有关的化学方程式为KCl+NaNaCl+K↑,下列说法错误的是( )。
A.该反应温度850 ℃的选择是基于熔、沸点的考虑.
B.该反应属于氧化还原反应
C.该反应属于置换反应的类型
D.该反应表明钠比钾的活动性强
6．下列金属冶炼的反应原理,不合理的是( )。
A.2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑
B.MgO+H2Mg+H2O
C.FeO+COFe+CO2
D.2HgO2Hg+O2↑
7．下表中金属的冶炼原理与方法不匹配的是( )。
冶炼原理
方法
A
2HgO2Hg+O2 ↑
热分解法
B
2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑
电解法
C
Cu2S+O22Cu+SO2
热分解法
D
Fe2O3+2Al2Fe+Al2O3
热还原法
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8．下列金属①铁、②镁、③锰、④矾、⑤铬,可用铝热法制备的有( )。
A.①②④ B.①②③⑤
C.①③④⑤ D.①②③④⑤
9．下列化学反应在金属冶炼工业中还没有得到应用的是( )
A.2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑
B.Al2O3+3C2Al+3CO↑
C.Fe2O3+3CO2Fe+3CO2
D.2Ag2O4Ag+O2↑
10．热还原法冶炼金属的反应一定是 ( )
A.氧化还原反应 B.置换反应
C.复分解反应 D.分解反应
11．铝是一种应用广泛的金属,工业上用Al2O3和冰晶石(Na3AlF6)混合熔融电解制得。
①铝土矿的主要成分是Al2O3和SiO2等。从铝土矿中提炼Al2O3的流程如下:
②以萤石(CaF2)和纯碱为原料制备冰晶石的流程如下:
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请回答下列问题:
(1)写出反应①的化学方程式: 。
(2)滤液Ⅰ中加入CaO生成的沉淀是 (填化学式),反应②的离子方程式为 。
(3)写出由气体D制备冰晶石的化学方程式: 。
12．可以用下图装置进行CO还原赤铁矿(主要成分为Fe2O3)并测定其中铁元素的含量的实验(假设杂质不参加反应)。请回答下列问题:
(1)该实验中炼铁的方法是 (填字母)。
A.热分解法 B.热还原法
C.电解法 D.湿法冶金
(2)实验开始后,B中的现象是 ,A中有关反应的化学方程式是 。
(3)C处须进行尾气处理,其方法是 。
(4)若样品的质量为3.6 g,通入足量的CO充分反应后,B增重2.64 g,则样品中铁元素的质量分数为 (结果保留一位小数)。
13．粉末状试样A是由等物质的量的MgO和Fe2O3
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组成的混合物。进行如下实验:
①取适量A进行铝热反应,产物中有单质B生成;
②另取20 g A全部溶于0.15 L 6.0 mol·L-1盐酸中,得溶液C;
③将①中得到的单质B和溶液C反应,放出1.12 L(标准状况)气体,同时生成溶液D,还残留有固体物质B;
④用KSCN溶液检验时,溶液D不变色。
请填空:
(1)①引发铝热反应的实验操作是 ,
产物中单质B是 。
(2)②中所发生的各反应的化学方程式为 、 。
(3)③中所发生的各反应的离子方程式为 、 。
(4)若溶液D的体积仍视为0.15 L,则该溶液中c(Mg2+)为 ,c(Fe2+)为 。
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参考答案
1．D
【解析】金属采用不同的冶炼方法主要是由金属的活泼性所决定的。
2． B
【解析】加热氧化汞可制得金属汞,高温煅烧碳酸钙得到氧化钙和二氧化碳,电解熔融氯化钠可制得金属钠,氧化铁和铝粉在高温下共热可制得金属铁。
3．A
【解析】孔雀石受热发生分解反应生成了氧化铜、CO2和H2O,生成的氧化铜被混合物中的焦炭还原成单质铜。
4．B
【解析】B项,该反应发生的温度为2125 ℃,必定消耗大量的能量,经济效益不高,故不采用,工业上一般采用电解熔融Al2O3来冶炼铝。
5．D
【解析】钾的活动性比钠强,该反应之所以能够进行是因为钾的沸点比较低,可以从反应体系中逸出而分离。
6．B
【解析】镁是较活泼的金属,只能用电解法冶炼。
7．C
【解析】冶炼金属的方法有热分解法、电解法、热还原法等,C项属于火法炼铜,其不属于上述方法中的任何一种。
8．C
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【解析】可用铝热法制备的金属通常具有较高的熔点,且不能比铝活泼。
9．B
【解析】B项,金属铝的制备方法是电解氧化铝,其他选项中所涉及的内容均符合生产实际。
10．A
【解析】金属冶炼的原理是Mn++ne-=M,所以一定是氧化还原反应,热还原法冶炼金属是用还原剂在高温条件下把金属从其化合物中还原出来,多数是置换反应,但有些反应如3CO+Fe2O3=2Fe+3CO2就不是置换反应,故A正确。
11．(1)Al2O3+2NaOH2NaAlO2+H2O,SiO2+2NaOHNa2SiO3+H2O
(2)CaSiO3;2Al+CO2+3H2O2Al(OH)3↓+C或Al+CO2+2H2OAl(OH)3↓+HC]
(3)12HF+2Al(OH)3+3Na2CO32Na3AlF6+3CO2+9H2O
【解析】(1)铝土矿的主要成分是Al2O3和SiO2,加入NaOH溶液与Al2O3和SiO2都能发生反应;(2)滤液Ⅰ是NaAlO2和Na2SiO3混合溶液,加入CaO后将生成CaSiO3沉淀,从而除去Si;反应②向NaAlO2溶液中通入CO2,目的是生成Al(OH)3沉淀,进而制得Al2O3,故反应②的离子方程式为2Al+CO2+3H2O2Al(OH)3↓+C或Al+CO2+2H2OAl(OH)3↓+HC];(3)气体D为HF,其与Na2CO3、Al(OH)3反应制备冰晶石的化学方程式为12HF+2Al(OH)3+3Na2CO32Na3AlF6+3CO2+9H2O。
12．(1)B
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(2)澄清石灰水变浑浊;Fe2O3+3CO2Fe+3CO2
(3)直接点燃尾气
(4)62.2%
【解析】(1)本实验用CO在加热条件下还原Fe2O3,属于热还原法冶炼金属;(2)实验开始后A中发生反应:Fe2O3+3CO2Fe+3CO2,生成的CO2通入澄清石灰水中,使澄清石灰水变浑浊;(3)C处尾气为有毒的CO,处理的方法是点燃;(4)通入足量的CO充分反应后,B增重2.64 g,即生成的CO2为2.64 g,根据反应Fe2O3+3CO2Fe+3CO2可知生成的Fe为0. 04 mol,故样品中w(Fe)==62.2%。
13．(1)加少量KClO3,插上镁带并将其点燃 Fe
(2)Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O
MgO+2HCl=MgCl2+H2O
(3)Fe+2H+=Fe2++H2↑ Fe+2Fe3+=3Fe2+
(4)0.67 mol·L-1 2.3 mol·L-1
【解析】MgO不能与铝发生置换反应,所以①发生的反应是Fe2O3+2Al2Fe+Al2O3
②中发生的反应是Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O,MgO+2HCl=MgCl2+H2O
③中发生的反应是Fe+2FeCl3=3FeCl2,Fe+2HCl=FeCl2+H2↑
④中加入KSCN溶液不变色,说明Fe3+完全被还原为Fe2+,溶液D为MgCl2、FeCl2的混合液。
根据题意假设20 g A中MgO和Fe2O3的物质的量均为x,
则:40 g·mol-1x+160 g·mol-1x=20 g,解得x=0.1 mol。
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溶液中Mg2+的物质的量等于MgO的物质的量,c(Mg2+)=0.67 mol·L-1,反应后原加入的盐酸中的Cl-全部转移到FeCl2和MgCl2中,Cl-守恒,所以溶液D中:n(Cl-)=n(Mg2+)×2+n(Fe2+)×2=6.0 mol·L-1×0.15 L=0.9 mol,n(Fe2+)=0.35 mol,所以c(Fe2+)=2.3 mol·L-1。
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