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第1課時　從礦石中獲得金屬 課時過關能力提升 1在煉鐵、煉鋼過程中都有碳參加反應。下列有關碳參加反應的敘述正確的是(　　) A.兩個過程中碳原子都被氧化,都只起著提供熱源的作用 B.煉鐵過程中碳被氧化,既起產(chǎn)生熱量的作用,又起產(chǎn)生CO的作用 C.煉鋼過程中碳被還原,從而達到降低含碳量的目的 D.煉鐵過程中碳參加反應,只起產(chǎn)生CO的作用 解析：在煉鐵時,焦炭的主要作用有兩個:一是通過焦炭燃燒放出大量熱,提供煉鐵過程所需的熱量;二是產(chǎn)生煉鐵所需的還原劑CO。在煉鐵過程中碳被氧化。煉鋼時用來降低碳含量的主要反應為C+FeOCO↑+Fe,這個反應在碳被氧化的同時吸收熱量。 答案：B 2把生鐵冶煉成碳素鋼的主要目的是(　　) A.把生鐵提純,除生鐵中雜質 B.加入各種元素,改善生鐵的性能 C.用還原劑把氧化亞鐵還原成鐵 D.適當降低生鐵含碳量,除去大部分硫、磷等雜質 解析：生鐵與鋼的主要區(qū)別在于含碳量不同,以生鐵為原料,通過降低碳的含量而煉制鋼。 答案：D 3下列反應原理中,不符合工業(yè)冶煉金屬實際情況的是(　　) A.2Ag2O4Ag+O2↑ B.2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑ C.2MgO2Mg+O2↑ D.4CO+Fe3O43Fe+4CO2 答案：C 4下列可被工業(yè)上采用的冶金方法是(　　) A.電解熔融的氯化鋁制鋁 B.電解熔融的氯化鎂制鎂 C.電解氯化鈉溶液制鈉 D.高溫下用H2還原氧化鎂制鎂 解析：氯化鋁是共價化合物,熔融狀態(tài)下不導電,故不能用電解熔融氯化鋁的方法制鋁,A錯誤;含Na+、Mg2+、Al3+的水溶液電解時,H+被還原,因而電解這樣的水溶液是得不到金屬單質的,C錯誤;比Al活潑的金屬很難用一般的還原劑(如H2、CO、C等)把它們從化合物中還原出來。MgO的熔點很高,工業(yè)上制取鎂是采用電解熔融MgCl2的方法,D錯誤。 答案：B 5金屬材料在日常生活以及生產(chǎn)中有著廣泛的運用。下列關于金屬的一些說法中錯誤的是(　　) A.合金的性質與其成分金屬的性質不完全相同 B.工業(yè)上金屬Mg、Al都是用電解熔融的氯化物制得的 C.金屬冶煉的本質是金屬陽離子得到電子變成金屬原子 D.越活潑的金屬越難冶煉 解析：金屬鎂的制備是通過電解熔融的氯化鎂,而金屬鋁是通過電解熔融的氧化鋁得到,因為氯化鋁是共價化合物,B項錯誤。 答案：B 6氧化還原反應廣泛應用于金屬的冶煉。下列說法錯誤的是(　　) A.電解熔融氯化鈉制取金屬鈉的反應中,鈉離子被還原,氯離子被氧化 B.濕法煉銅與火法煉銅的反應中,銅元素都發(fā)生還原反應 C.用磁鐵礦煉鐵的反應中,1 mol Fe3O4被CO還原成Fe,轉移9 mol e- D.鋁熱法還原鐵的反應中,放出的熱量能使鐵熔化 解析：由Fe3O4+8e-3Fe,知1 mol Fe3O4(磁鐵礦)被還原為Fe時應轉移8 mol電子。 答案：C 7用氫氣、碳、一氧化碳分別與等質量的氧化鐵在高溫下反應,使氧化鐵中的鐵全部還原出來,消耗氫氣、碳、一氧化碳的質量比為(　　) A.1∶1∶1 B.1∶3∶14 C.1∶6∶14 D.2∶1∶2 解析：等質量的氧化鐵在反應時得到的電子的物質的量是相等的,所以根據(jù)氧化還原反應中電子守恒原則,可知氫氣、碳、一氧化碳在反應中要失去等物質的量的電子。三者都失去4 mol電子時,氫氣需要2 mol,質量是4 g;碳需要1 mol,質量是12 g;一氧化碳需要2 mol,質量是56 g。 答案：B 8鉛的冶煉大致過程如下: ①富集:將方鉛礦(PbS)進行浮選; ②焙燒:2PbS+3O22PbO+2SO2; ③制粗鉛:PbO+CPb+CO↑;PbO+COPb+CO2。 下列說法正確的是(　　) A.浮選法富集方鉛礦的過程屬于化學變化 B.方鉛礦焙燒反應中,PbS是還原劑,還原產(chǎn)物只有PbO C.整個冶煉過程中,制取1 mol Pb共轉移2 mol電子 D.將1 mol PbS完全冶煉成Pb理論上至少需要6 g碳 解析：焙燒方鉛礦(PbS)的反應中還原劑是PbS,還原產(chǎn)物是PbO和SO2,B錯誤;冶煉過程中,由1 mol PbS制取1 mol Pb轉移4 mol電子,C錯誤;Pb的冶煉過程:2PbS→2PbO→2 mol Pb,因此,1 mol PbS完全冶煉成Pb,理論上至少需要0.5 mol C,即6 g碳。 答案：D 9把1 g含脈石(SiO2)的黃鐵礦樣品在氧氣流中灼燒,反應完全后得0.78 g殘渣,則此黃鐵礦的純度是(　　) A.33% B.66% C.78% D.88% 解析：本題采用差量法計算。設1 g樣品中含F(xiàn)eS2的質量為x。 4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2　質量差(Δm) 4120 2160 480-320=160 x 1 g-0.78 g=0.22 g g 黃鐵礦的純度 答案：B 10古代的“藥金”外觀與金相似,常被誤認為是金子,冶煉方法如下:將碳酸鋅、赤銅(Cu2O)、木炭混合加熱到800 ℃,得到金光閃閃的“藥金”。 (1)藥金的主要成分是　　　　　。 (2)有關冶煉的化學方程式是　。 解析：高溫下碳酸鋅分解成氧化鋅和二氧化碳,木炭將赤銅和氧化鋅還原成銅和鋅。 答案：(1)鋅和銅 (2)ZnCO3ZnO+CO2↑,2Cu2O+C4Cu+CO2↑,2ZnO+C2Zn+CO2↑ 11冶煉金屬一般有下列四種方法:①焦炭法;②水煤氣(或氫氣或一氧化碳)法;③活潑金屬置換法;④電解法。四種方法在工業(yè)上均有應用。 (1)請對下表中的金屬冶煉方法進行分析,從上述四種方法中選擇相應的序號填入表中空格: 火燒孔雀 石煉銅 濕法煉銅 鋁熱法 煉鉻 從光鹵石 中煉鎂 火燒孔雀石煉銅所發(fā)生反應的化學方程式(寫主要的兩個):　　　　　　　　　、　　　　　　　　。 (2)請再舉出使用活潑金屬置換法和電解法冶煉金屬的例子各一個(用化學方程式表示): ①　; ②　。 解析：火燒孔雀石煉銅和鋁熱法煉鉻都屬于熱還原法。濕法煉銅和鋁熱法煉鉻都屬于活潑金屬置換法。從光鹵石中煉鎂屬于電解法。 答案：(1)①?、邸、邸、? Cu2(OH)2CO32CuO+CO2↑+H2O C+2CuO2Cu+CO2↑ (2)①4Al+3MnO23Mn+2Al2O3 ②2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑(其他合理答案也可) 12鋼鐵工業(yè)對促進經(jīng)濟和社會發(fā)展起了重要作用。 (1)煉鐵高爐分為五部分,鐵礦石與高溫煤氣主要在　　　　部分發(fā)生反應,在　　　　部分開始生成生鐵和爐渣。 (2)煉鋼時,加入硅、錳和鋁的目的是　　　　　　。 (3)煉鐵和煉鋼生產(chǎn)中,尾氣均含有的主要污染物是　　　　。從環(huán)保和經(jīng)濟角度考慮,上述尾氣經(jīng)處理可用作　　　　　　　。 解析：(1)煉鐵高爐內,鐵礦石的還原和生鐵的生成主要在爐身和爐腰兩部分。 (2)煉鋼時加入硅、錳等目的是脫除過量的氧,調整鋼中的硅、錳等含量。 (3)煉鐵和煉鋼的尾氣中均含有CO氣體,會污染大氣,應回收利用。 答案：(1)爐身　爐腰 (2)脫氧和調整鋼的成分 (3)CO　燃料(或還原劑) ★13鋁是一種應用廣泛的金屬,工業(yè)上用Al2O3和冰晶石(Na3AlF6)混合熔融電解制得。 ①鋁土礦的主要成分是Al2O3和SiO2等。從鋁土礦中提煉Al2O3的流程如下: ②以螢石(CaF2)和純堿為原料制備冰晶石的流程如下: 回答下列問題: (1)寫出反應1的化學方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (2)濾液Ⅰ中加入CaO生成的沉淀是　　　　,反應2的離子方程式為　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (3)E可作為建筑材料,化合物C是　　　　,寫出由D制備冰晶石的化學方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (4)電解制鋁的化學方程式是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。以石墨為電極,陽極產(chǎn)生的混合氣體的成分是　　　　。 解析：鋁土礦中含有的Al2O3和SiO2,均能與NaOH溶液反應,所以反應1的化學方程式為:2NaOH+SiO2Na2SiO3+H2O和2NaOH+Al2O32NaAlO2+H2O。濾液Ⅰ中加入CaO,Na2SiO3與CaO反應生成CaSiO3沉淀;B煅燒得Al2O3,則B為Al(OH)3,反應2通入的氣體A應為CO2,反應的離子方程式為2A↓+ 由流程圖知氣體D為HF,E為建筑材料,則可判斷C應為濃硫酸,產(chǎn)物E為CaSO4。電解熔融氧化鋁的化學方程式為2Al2O34Al+3O2↑。 以石墨為電極,陽極上發(fā)生的反應為2O2--4e-O2↑,石墨與生成的O2反應生成CO2或CO,所以陽極產(chǎn)生的混合氣體的成分是O2、CO2(或CO)。 答案：(1)2NaOH+SiO2Na2SiO3+H2O、2NaOH+Al2O32NaAlO2+H2O (2)CaSiO3　2A↓+ (3)濃硫酸　12HF+3Na2CO3+2Al(OH)32Na3AlF6+3CO2+9H2O (4)2Al2O34Al+3O2↑ O2、CO2(或CO) ★14金屬熱還原法廣泛用于冶金過程中。用金屬A(或其合金)作還原劑在高溫下將另一種金屬B的化合物還原以制取金屬B(或其合金)的方法,通常是按還原劑來命名。 (1)用鋁作還原劑生產(chǎn)金屬鉻,稱為鋁熱法?；瘜W方程式為　　　　　　　　　　。鋁的親氧性除用于冶煉難熔金屬外,還用于制取耐高溫的金屬陶瓷。例如將鋁粉、石墨和二氧化鈦或其他高熔點金屬的氧化物按一定比例混合均勻,然后在高溫下煅燒,即生成耐熱的(TiC),該反應的化學方程式為　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (2)用硅作還原劑還原V2O3冶煉釩,稱為硅熱法?；瘜W方程式為　　　　　　　　　　　　　　　。硅(特別是硅鐵)的價格比鋁低,所以硅熱法在鐵合金及某些金屬的生產(chǎn)中占有重要地位。但硅的還原能力不如鋁。為使硅熱還原更易進行,常加入CaO作溶劑,試分析加入CaO的作用　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (3)試寫出用鎂熱還原TiCl4生產(chǎn)海綿鈦的化學方程式　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 解析：根據(jù)題目信息“用金屬A(或其合金)作還原劑在高溫下將另一種金屬B的化合物還原以制取金屬B(或其合金)的方法,通常是按還原劑來命名?！笨芍X熱法就是利用鋁作還原劑制取金屬,硅熱法就是利用硅作還原劑制取金屬。 答案：(1)2Al+Cr2O32Cr+Al2O3 4Al+3TiO2+3C2Al2O3+3TiC (2)3Si+2V2O34V+3SiO2 使之與反應產(chǎn)物SiO2結合成CaSiO3,使反應更容易進行 (3)2Mg+TiCl42MgCl2+Ti