苏教版(2019)必修第二册高中化学专题 9 金属与人类文明-第一单元金属
的冶炼方法巩固练习
一、单选题
1.下列叙述不正确的是
A.氯元素在自然界中主要存在于海水、盐湖和盐矿中
B.钠元素在自然界中只以化合态形式存在
C.铁元素是地壳里含量最多的金属元素
D.游离态的硫存在于火山口附近或地壳的岩层里
2.用铝粉和氧化铁粉末配成的铝热剂,分成两等份:一份在高温下恰好完全反应,再与足量稀硫酸反应,
生成氢气 a L;另一份直接放入足量烧碱溶液中充分反应,在相同条件下生成氢气 b L,则体积比 a:b 为
A.1:1 B.3:2 C.2:3 D.1:4
3.下列常见金属的冶炼原理不合理的是
A.还原法炼铝: 3H2 + A12O3
高温
2A1+3H2O
B.加热法炼汞: 2HgO
加热
2Hg+O2↑
C.铝热法炼铁: Fe2O3+2A1
高温
2Fe+ A12O3
D.火法炼铜: Cu2S+O2
高温
2Cu+ SO2
4.自然界含量最多的金属元素是( )
A.Fe B.Cu C.Al D.Ca
5.我国高速铁路技术世界领先。高速铁路的无缝钢轨是将钢轨间的接头用铝与氧化铁发生铝热反应进行焊
接而成的。对于铝热反应:Fe2O3 + 2Al 2Fe + Al2O3,下列说法中正确的是
A.Fe 元素的化合价升高 B.Al 被还原
C.Fe2O3 发生氧化反应 D.Al 是还原剂
6.将 20g 两种金属的混合物投入足量的稀硫酸中,反应完全后得到标准状况下
H2 11.2L,则该混合物的组成可能是( )
A.Na 和 Fe B.Mg 和 Cu C.Al 和 Mg D.Zn 和 Fe
7.不法分子有时用铜锌合金制成假金币行骗。下列方法中,不能有效鉴别真假的是
A.在空气中灼烧看表面是否变黑 B.利用阿基米德原理测密度
C.用手掂量轻重 D.滴一滴硝酸在金币的表面,观察现象
8.下列有关物质的性质与应用不相对应的是
A.Na2CO3 的水溶液呈碱性,医学上能用作治疗胃酸过多
B.Na2O2 能分别与 H2O、 CO2 反应,可用作供氧剂
C.生石灰吸水能力强,常用作袋装食品的干燥剂
D.铝是活泼的金属单质,铝可用于冶炼某些熔点较高的金属
9.类推的思维方法在化学学习与研究中有时会产生错误结论,因此类推的结论最终要经过实践的检验,才
能决定其正确与否,下列几种类推结论中,错误的是
①钠与水反应生成 NaOH 和 H2;所有金属与水反应都生成碱和 H2
②铁露置在空气中一段时间后就会生锈;性质更活泼的铝不能稳定存在于空气中
③化合物 KCl 的焰色为紫色;K2CO3 的焰色也为紫色
④钠钾合金的熔点应介于 Na 和 K 熔点之间
A.①② B.①④ C.①②③④ D.①②④
10.将下列四种金属分别投入水中,反应最剧烈的是
A.Al B.Fe C.Li D.Na
11.利用盐酸和硝酸银探究铁、铜、银的金属活动顺序,下列实验可以不需要进行的是( )
A.铁+稀盐酸 B.铜+稀盐酸 C.银+稀盐酸 D.铜+硝酸银溶液
12.下列关于铝及其化合物的叙述正确的是( )
A.氧化铝坩埚可用于熔融 NaOH 实验
B.铝与 Fe2O3 发生铝热反应,反应后固体物质增重
C.氧化铝熔点很高,可作耐火材料
D.明矾用作净水剂,可以除去废水中的铜离子
13.有一种军用烟幕弹中装有 ZnO、Al 粉和 C2Cl6,其发烟过程中的化学反应如下:
①3ZnO+2Al→Al2O3+3Zn
②3Zn+C2Cl6→3ZnCl2+2C
下列有关叙述不正确的是
A.反应①是铝热反应 B.反应②是置换反应
C.C2Cl6 属于卤代烃 D.氧化性:Al>Zn>C
14.有 A、B、C、D 四种金属,将 A 与 B 用导线连接起来浸入稀硫酸中,B 上有气泡产生;将 A、D 分别
投入到等浓度的稀盐酸中,D 比 A 反应剧烈;将 Cu 浸入 B 的盐溶液中,无明显变化;如果把 Cu 浸入 C 的
盐溶液中,有金属 C 析出。据此判断它们的活动性由强到弱顺序是
A.C>B>A>D B.D>A>B>C C.D>B>A>C D.B>A>D>C
15.下图是铝热反应(2Al+Fe2O3 Al2O3+2Fe)的实验装置,有关该反应的下列说法中正确的是
A.a 为镁条 B.2 mol 氧化剂参与反应则电子转移 6NA 个
C.b 为氧化铁与铝粉的混合物 D.还原剂与氧化产物的物质的量之比为 1∶2
二、填空题
16.请写出正确的化学反应方程式:
(1)Al 投入氢到氧化钠溶液中_______
(2)铝热反应(Al+Cr2O3)_______
(3)碳与浓硝酸反应_______
(4)浓硝酸的不稳定性_______
(5)偏铝酸钠的溶液中逐滴滴加一定浓度的盐酸_______
17.铁是地壳中含量很丰富的元素,也是生物体所必需的元素。自然界中的铁矿石主要有赤铁矿和磁铁矿,
它们的主要成分都是铁的氧化物。金属铁是在高炉中冶炼的,高炉炼铁除了加入铁矿石外,还需加入焦炭
和石灰石。请填空:
(1)试写出磁铁矿主要成分的化学式___________。
(2)写出赤铁矿被一氧化碳还原成铁的化学方程式___________。
18.物质的性质决定了物质的用途,下面列出了金属的几种性质:①导热性、②导电性、③还原性、④延
展性。请在下面金属用途后的横线上填上金属性质对应的序号。
(1)用铝定制成包装用的铝箔___;
(2)用铁制成铁锅做炊具___ ;
(3)用铁粉回收照相业废液中的银___;
(4)电信业中大量使用的铜丝、金属电缆___。
19.按要求回答问题:
Ⅰ.(1) 含 0.3 mol Al3+的 Al2(SO4)3 溶液中所含的 SO 2-
4 的物质的量是___________ mol。
(2)由 CH4 和 O2 的组成的混和气体,在标况下的密度是 H2 的 15 倍。则该混合气体中 CH4 和 O2 的体积比为
_______。
(3)Al 粉和 NaOH 溶液反应的离子方程式: __________________。
(4)铁粉和水蒸气反应化学方程式:_________________。
Ⅱ.铝粉与某些金属氧化物.......组成的混合物叫铝热剂,铝热剂在高温下发生的反应叫铝热反应.如:2Al+
Fe2O3 ===
高温
2Fe+Al2O3,反应发生时放出大量的热.仔细阅读上述信息回答下列问题:
(1)“铝热反应”属于四大基本反应类型中的________反应.
(2)信息中的“某些”反应指________(填“比铝活泼的”、“比铝稳定的”或“任意”)金属.
(3)试写出铝粉与 MnO2 发生的铝热反应方程式________________________.
20.硝酸铝[Al(NO3)3]是一种常用媒染剂。工业上用铝灰(主要含 Al、Al2O3、Fe2O3 等)制取硝酸铝晶体
[Al(NO3)3·9H2O]的流程如下:
完成下列填空:
(1)常温下,铝遇浓硫酸、浓硝酸时在表面生成致密的氧化膜,这种现象称为__________,铝粉常用来还原
一些金属氧化物以冶炼某些难熔的金属,这类氧化还原反应叫__________反应;
(2)步骤Ⅰ的离子方程式是_________________,_________________;
(3)若在实验室中完成步骤Ⅱ,为提高铝元素的利用率,可用__替换稀硝酸;
a.稀硫酸 b.稀盐酸 c.醋酸 d.二氧化碳
(4)在步骤Ⅲ的实际操作过程中,待沉淀完全溶解后还会加入稍过量稀硝酸,用平衡移动原理解释此时加入
稀硝酸的目的:_______________________;
(5)温度高于 200℃时,硝酸铝完全分解成氧化铝、二氧化氮和氧气,写出该反应的化学方程式:
_____________。
三、工业流程题
21.工业上常用钒炉渣(主要含 FeO•V2O3,还有少量 SiO2、P2O5 等杂质)提取 V2O5 的流程如图:
(1)焙烧的目的是将 FeO·V2O3 转化为可溶性 NaVO3,写出该反应的化学方程式______该过程中被氧化的元素
是_________;浸出渣的主要成分为_________(填化学式)。
(2)用 MgSO4 溶液除硅、磷时,滤渣的主要成分为__________。
(3)在焙烧 NH4VO3 的过程中,固体质量的减少值(纵坐标)随温度变化的曲线如图所示,210℃时,剩余固体
物质的化学式为____________。
(4)由 V2O5 冶炼金属钒采用铝热法,引发铝热反应的实验操作是________。
(5)将 V2O5 溶于足量稀硫酸得到 250mL(VO2)2SO4 溶液。取 25.00mL 该溶液于锥形瓶中,用 0.1000
mol·L-1H2C2O4 标准溶液进行滴定,达到滴定终点时消耗标准溶液的体积为 20.00mL。已知滴定过程中 H2C2O4
被氧化为 CO2,VO 2
(黄色)被还原为 VO2+(蓝色)。
①该滴定实验不需要另外加入指示剂,达到滴定终点的现象是_________。
②(VO2)2SO4 溶液中溶质的物质的量浓度为__________。
③达到滴定终点时,俯视滴定管读数将使结果_________(填“偏高”、“偏低”或“无影响”)。
22.从古至今,铁及其化合物在人类生产生活中的作用发生了巨大变化。
(1)自然界中存在游离态的铁,通常称为____________。
(2)硫酸渣的主要化学成分为:SiO2 约 45%,Fe2O3 约 40%,Al2O3 约 10%,MgO 约 5%。用该废渣制取药用
辅料——红氧化铁的工艺流程如图(部分操作和条件略):
回答下列问题:
①在步骤 i 焙烧的目的是________。步骤 ii 的滤渣为_________。
②在步骤 iii 操作中,滴加氨水除 Al3+。若常温时由 1.0×10-32,此时理论上使 Al3+恰好沉淀完全即溶液中
c(Al3+)=1×10-5 mol·L-1,则溶液的 pH 为_______。
③在步骤 iv 中发生的反应中有一种气态产物,它是_________(写化学式)。
④步骤 v 中,发生反应的化学方程式为_______________________。
(3)工业上,利用硫酸亚铁为原料,通过铁黄(FeOOH,一种不溶于水的黄色固体)制备高铁酸钾(K2FeO4),
可降低生产成本且产品质量优。工艺流程如下:
①由图知需先制得高铁酸钠溶液,然后加入饱和 KCl 溶液转化为高铁酸钾,说明相同温度下溶解度:高铁
酸钾______高铁酸钠(填“>”或“<”)。
②写出由铁黄制备高铁酸钠的离子方程式_____________________________________。
③高铁电池是一种新型二次电池,电解液为强碱溶液,其电池反应为:
3Zn+2K2FeO4+8H2O 3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH
放电时电池的正极反应式为___________________________________。
23.三氧化二镍主要用作陶瓷、玻璃、搪瓷等的着色颜料,也经常用于制造镍电池。现欲利用以下工艺流
程回收某废旧含镍催化剂(主要成分为 NiO,另含 Fe2O3、CaO、CuO、BaO 等)以生产 Ni2O3(部分条件未给
出)。
(1)NiOOH 中,Ni 元素的化合价为__价。
(2)“浸出渣”含有三种主要成分:CaSO4∙2H2O、Ni(OH)2、物质 a,其中“物质 a”为____。
(3)工艺流程中“副产品”的化学式为____,酸浸过滤所得的滤液中通入 H2S 发生的氧化还原反应的离子方程
式为_____。
(4)已知有关氢氧化物开始沉淀和沉淀完全的 pH 如下表:
氢氧化物 Fe(OH)3 Fe(OH)2 Ni(OH)2
开始沉淀的 pH 1.5 6.5 7.7
沉淀完全的 pH 3.7 9.7 9.2
操作 B 是为了除去滤液中的铁元素,某同学设计了如下实验方案:向操作 A 所得的滤液中加入 NaOH 溶液,
调节溶液 pH 为 3.7~7.7,静置,过滤。请对该实验方案进行评价:_____(若原方案正确,请说明理由;若
原方案错误,请说明如何改正)。
24.软锰矿(主要成分为 MnO2)可用于制备锰及其化合物。
(1)早期冶炼金属锰的一种方法是先煅烧软锰矿生成 Mn3O4,再利用铝热反应原理制得锰,该铝热反应的化
学方程式为____________。
(2)现代冶炼金属锰的一种工艺流程如下图所示:
下表为 t℃时,有关物质的 pKsp(注:pKsp =-lgKsp)
物质 Fe(OH)3 Cu(OH)2 Ca(OH)2 Mn(OH)2 CuS CaS MnS MnCO3
pKsp 37.4 19.32 5.26 12.7 35.2 5.86 12.6 10.7
软锰矿还原浸出的反应为:12MnO2+C6H12O6+12H2SO4 =12MnSO4+6CO2↑+18H2O
①该反应中,还原剂为_______。写出一种能提高还原浸出速率的措施:_____________________。
②滤液 1 的 pH_______(填“大于”、“小于”或“等于”)MnSO4 浸出液的 pH。
③加入 MnF2 的主要目的是除去 _____________________________(填 Ca2+、Fe3+或 Cu2+)。
(3)由 MnSO4制取 MnCO3:往 MnSO4溶液中加入过量 NH4HCO3 溶液,该反应的离子方程式为_____________;
若往 MnSO4 溶液中加入(NH4)2CO3 溶液,还会产生 Mn(OH)2,可能的原因是:MnCO3(s)+2OH-
(aq) Mn(OH)2(s)+CO32-(aq),t℃时,计算该反应的平衡常数 K= ______(填数值)。
参考答案
1.C2.C3.A4.C5.D6.B7.C8.A9.D10.D11.C12.C13.D14.B15.A
16.2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑ 2Al+Cr2O3
高温
2Cr+Al2O3
C+4HNO3=CO2↑+4NO2↑+2H2O 4HNO3=O2↑+4NO2↑+2H2O
NaAlO2+HCl+H2O=Al(OH)3↓+NaCl
17.Fe3O4 Fe3O4+4CO
Δ
4CO2+3Fe
18.④ ① ③ ②
19.0.45 1: 7 2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑ 3Fe+4H2O(g) ===
高温
Fe3O4+4H2↑
置换 比铝稳定 3MnO2+4Al ===
高温
3Mn+2Al2O3
20.钝化 铝热或置换 2Al+2OH-+2H2O=2AlO2
-+3H2↑ Al2O3+2OH-=2AlO2
-+H2O cd
Al3++3H2O≒Al(OH)3+3H+,加过量 HNO3 平衡向左移动,抑制 Al3+水解
4Al(NO3)3 2Al2O3+12NO2↑+3O2↑
21.4FeO•V2O3+4Na2CO3+5O2=8NaVO3+2Fe2O3+4CO2 V、Fe Fe2O3 MgSiO3、
Mg3(PO4)2 HVO3 在铝热剂上面加少量氯酸钾,并在混合物中间插一根镁条,点燃镁
条 溶液由黄色变为蓝色,且半分钟不恢复原色 0.08mol·L-1 偏低
22.陨铁(或铁陨石) 还原 Fe2O3 SiO2 5 CO2
3 2 2 3 24FeCO O Fe O 4CO 煅烧 <
2
4 2FeOOH 3ClO 4OH =2FeO 3Cl 3H O
2 -
4 2 3FeO 3e 4H O=Fe(OH) 5OH
23.+3 BaSO4 CuSO4∙5H2O 2 3+Fe +H2S=2 2+Fe +2 +H +S↓ 方案错误。在调节
pH 前,应先在滤液中加入 H2O2,使溶液中的 2+Fe 氧化为 3+Fe
24.8Al + 3Mn3O4 4Al2O3+ 9Mn C6H12O6 升高反应温度(或将软锰矿研细等其
他合理答案) > Ca2+ Mn2++2HCO3-=MnCO3↓+ H2O + CO2↑ 100