第一课时 金属矿物的开发利用[随堂演练]1．金属材料在日常生活、生产中有着广泛的运用，下列关于金属的说法不正确的是 A ．越活泼的金属越难冶炼B ．合金的性质与其成分金属的性质不完全相同C ．金属冶炼的本质是金属阳离子得到电子变成金属原子D ．工业上金属Mg 、Al 都是用电解熔融的氯化物制得的 解析 工业电解熔融Al 2O 3制Al 。
答案 D2．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 ＋O 2↑热分解法B2Al 2O 3(熔融)4Al ＋3O 2↑电解法C Cu 2S ＋O 2=====高温2Cu ＋SO 2 热分解法 DFe 2O 3＋2Al=====高温2Fe ＋Al 2O 3热还原法解析 Pb 、Cu 等用热还原法冶炼，不活泼金属Hg 、Ag 利用热分解法冶炼，故A 、B 、D 正确，C 错误。
答案 C3．下列金属冶炼的反应原理错误的是 A ．2NaCl(熔融)=====电解2Na ＋Cl 2↑ B ．Al 2O 3＋3H 2=====高温2Al ＋3H 2O C ．Fe 3O 4＋4CO=====高温3Fe ＋4CO 2 D ．2HgO=====△2Hg ＋O 2↑解析 活泼的金属用电解法(如K 、Al)；较活泼的金属用热还原法(如Zn 、Cu)，此法要求在较高温时还原剂的还原性大于被冶炼的金属；不活泼的金属用热分解法(Hg 、Ag)。
由于铝的还原性大于H 2，故B 项错误。
答案 B4．为确定某铝热剂(含氧化铁和铝)的组成，分别进行下列实验。
(1)若取一定量上述样品，向其中加入足量的NaOH 溶液，测得生成气体(标准状况，下同)的体积为6.72 L 。
反应的化学方程式为__________________________； 样品中铝的质量是________ g 。
(2)若取等量的上述样品将其点燃，恰好完全反应，该反应的化学方程式为___________________________________________________________________； 氧化铁的质量是________ g 。
解析 (1)铝热剂中只有铝能与NaOH 溶液反应，Fe 2O 3不能反应，根据化学方程式计算，设金属铝的质量为x ，则：2Al ＋2NaOH ＋2H 2O===2NaAlO 2＋3H 2↑ 2×27 g 3×22.4 Lx 6.72 L x ＝2×27 g×6.72 L3×22.4 L＝5.4 g ，样品中铝的质量为5.4 g 。
(2)铝热剂点燃恰好完全反应，化学方程式为2Al ＋Fe 2O 3=====高温Al 2O 3＋2Fe ，由该方程式可推知：铝和氧化铁的物质的量比是2∶1，所以氧化铁的物质的量是0.1 mol ，质量是16 g 。
答案 (1)2Al ＋2NaOH ＋2H 2O===2NaAlO 2＋3H 2↑ 5.4 (2)2Al ＋Fe 2O 3=====高温Al 2O 3＋2Fe 16[限时检测][限时45分钟，满分50分]一、选择题(共10小题，每小题3分，共30分)1．关于金属元素在自然界存在的情况的叙述中，正确的是 A ．金属元素仅存在于矿物中B ．金属元素存在于矿物和动物体内，植物体内不含C ．少数金属元素以游离态存在，大多数金属元素以化合态存在D ．金属元素在自然界中都以化合态形式存在解析 金属在自然界的分布很广，无论是矿物，还是动植物体内，或多或少地都含有金属元素。
这些金属元素除了少数化学性质不活泼以游离态存在外，大多数化学性质较活泼，在自然界中以化合态存在。
答案 C2．金属锂是密度最小的金属，等质量的金属锂能释放出更多的电子，故常用来制造高能量电池。
已知锂的金属性介于钠和镁之间，则下列能冶炼出金属锂的方法是 A ．电解法 B ．热还原法 C ．热分解法 D ．铝热法解析 可以根据金属活动性与金属冶炼方法之间的联系来判断，锂的金属性介于钠和镁之间，应该与钠、镁的冶炼方法相同，用电解法才能得到金属锂。
答案 A3．成语、诗词话科学——对下列诗句所描述的现象解释，你认为错误的是 成语或诗句用化学知识解释A 唐代李白诗句“风吹柳花满店香”这是生活中常见的一种分子扩散运动现象 B “烈火见真金”金的性质稳定，在烈火中也不会发生反应 C明代于谦诗句“粉身碎骨浑不怕”它指石灰石碎成粉末状的物理变化过程 D成语“百炼成钢”通过反复锤炼，减少铁合金中的碳元素的质量分数锤万凿将石灰石敲碎，然后放在石灰窑里烧制成白色的生石灰(氧化钙)，氧化钙与水反应生成白色的熟石灰(氢氧化钙)，氢氧化钙与空气中的二氧化碳反应能生成白色的碳酸钙，这样一系列的物理变化和化学变化，即CaCO 3―→CaO―→Ca(OH)2―→CaCO 3。
答案 C4．下列关于铝热反应2Al ＋Fe 2O 3=====高温Al 2O 3＋2Fe 的说法不正确的是 A ．该反应中Al 作还原剂B ．该反应中氧化产物与还原产物的物质的量比为1∶2C ．该反应中冶炼1 mol Fe 转移2 mol 电子D ．该反应可用于焊接钢轨解析 在反应2Al ＋Fe 2O 3=====高温Al 2O 3＋2Fe 中，Al 作还原剂，Al 2O 3为氧化产物，Fe 为还原产物，n (Al 2O 3)∶n (Fe)＝1∶2；该反应中每冶炼1 mol Fe ，转移3 mol 电子；铝热反应在工业生产中可用于焊接钢轨。
答案 C5．在熔融状态下，Na 与KCl 存在可逆反应：Na ＋KCl NaCl ＋K ，通过调整温度，可利用金属Na 来制取K 。
物质 K Na KCl NaCl 熔点(℃) 63.6 97.8 770 801 沸点(℃)7748831 5001 413A ．770 ℃B ．801 ℃C ．850 ℃D ．770 ℃～801 ℃解析 K 、Na 的活动性相近，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 汽化。
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 。
选项A 温度为770 ℃时，K 未汽化；选项B 温度为801 ℃，NaCl 刚开始熔化，在熔融状态才存在可逆反应；选项D 中最高温度为801 ℃，与B 结果相同，故也不能制得K 。
综上分析，合适的温度范围应大于801 ℃，小于883 ℃，故选项C 正确。
答案 C6．有0.4 g 铁的氧化物，用足量的CO 在高温下将其还原，把生成的CO 2全部通入足量澄清石灰水中，得到0.75 g 沉淀。
这种铁的氧化物的化学式是 A ．FeO B ．Fe 2O 3 C ．Fe 3O 4 C ．FeO 和Fe 2O 3解析 CO 和铁的氧化物反应时，氧化物中的一个O 原子对应一个CO 2分子，每一个CO 2分子对应一个CaCO 3，所以有下列的关系式，假设0.4 g 该氧化物中含x g O 。
O ～ CO 2 ～ CaCO 3 16 100x g 0.75 g解得x ＝0.12N (Fe)∶N (O)＝0.4 g －0.12 g 56 g·mol －1∶0.12 g16 g·mol－1＝2∶3。
答案 B7．用铝热法从下列金属氧化物中制取相应的金属各1 mol ，消耗铝的质量最多的是 A ．Fe 2O 3 B ．V 2O 5 C ．MnO 2 D ．Cr 2O 3解析 金属冶炼的本质是M n ＋＋n e －===M 。
消耗铝的质量最多的是生成1 mol 该金属得到电子数最多的，可见金属在氧化物中的化合价越高，需电子数越多，消耗铝的质量越多。
答案 B8．近年来，科学家正在研制利用铝粉作为新能源的可能性，以期望铝能成为一种石油的取代物。
假如铝作为一种普遍使用的新型能源被开发利用，关于其有利因素的下列说法，你认为错误的是A ．铝质轻，便于运输、贮存，且安全B ．铝燃烧时放出的热量大，且燃烧后产物对环境的污染容易得到有效的控制C ．在地球上，铝矿资源比较丰富D ．现代电冶炼铝的工业技术已为铝作为新能源奠定了重要基础解析 铝密度小，性质稳定，A 对；铝燃烧放出大量热量，生成稳定的Al 2O 3，B 对；铝是地壳中含量最多的金属元素，C 对；电冶炼铝需耗费大量的电能，D 错。
答案 D9．将3.6 g 炭粉与29.0 g 所含Fe 3O 4的质量分数为80%的磁铁矿粉混合后，隔绝空气加强热使之反应(杂质与炭粉不反应)，反应后收集到6.72 L(标准状况下)气体，则该气体 A ．全部是CO B ．全部是CO 2C ．含有的CO 和CO 2各为3.36 LD ．含有的CO 为4.48 L ，CO 2为2.24 L 解析 n (C)＝ 3.6 g12 g·mol－1＝0.3 mol由n (气体)＝ 6.72 L22.4 L·mol－1＝0.3 mol ，可知炭粉完全反应。
n (Fe 3O 4)＝29.0 g×80%232 g·mol－1＝0.1 mol由反应2C ＋Fe 3O 4=====高温3Fe ＋2CO 2↑可知炭粉过量，过量的炭粉与CO 2反应生成CO 。
n (C)＝n (CO)＋n (CO 2)＝0.3 mol①n (O)＝n (CO)＋2n (CO 2)＝4n (Fe 3O 4)＝4×0.1 mol＝0.4 mol②由①②可求得：⎩⎪⎨⎪⎧n (CO)＝0.2 moln (CO 2)＝0.1 mol ，即反应后收集到的气体中含有的CO 为4.48 L ，CO 2为2.24 L ，D 项正确。
答案 D10．下列应用不涉及氧化还原反应的是 A ．Na 2O 2用作呼吸面具的供氧剂 B ．工业上电解熔融状态的Al 2O 3制备Al C ．工业上利用合成氨实现人工固氮 D ．实验室用NH 4Cl 和Ca(OH)2制备NH 3解析 首先写出各应用中发生反应的化学方程式，再根据元素的化合价是否变化判断反应是否为氧化还原反应。
A 项主要发生反应：2Na 2O 2＋2CO 2===2Na 2CO 3＋O 2，其中O 元素由－1价变成0价和－2价；B 项发生反应：2Al 2O 3(熔融)=====通电4Al ＋3O 2↑，Al 元素由＋3价变成0价，O 元素由－2价变成0价；C 项发生反应：N 2＋3H 22NH 3，N 元素由0价变成－3价，H 元素由0价变成＋1价；D 项发生反应：2NH 4Cl ＋Ca(OH)2=====△CaCl 2＋2NH 3↑＋2H 2O ，元素化合价未发生变化，为非氧化还原反应。