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2026人教版高中化学必修第二册
第八章　化学与可持续发展
第一节　自然资源的开发利用
第1课时　金属矿物的开发利用
基础过关练
题组一　金属冶炼的原理与方法
1.(2025江西南昌期末联考)除了金、铂等极少数金属,绝大多数金属元素以化合物的形式存在于自然界。下列有关金属冶炼的说法错误的是(　　)
A.工业上常电解熔融的MgCl2冶炼金属镁:MgCl2(熔融) Mg+Cl2↑
B.工业上冶炼金属铝常用的方法:2Al2O3(熔融) 4Al+3O2↑
C.工业上可直接加热HgO冶炼Hg:2HgO 2Hg+O2↑
D.工业上常利用铝热反应大规模冶炼铁:Fe2O3+2Al 2Fe+Al2O3
2.(易错题)(2025山东青岛二中月考)下列有关金属冶炼的说法中不正确的是(　　)
A.金属的冶炼先后,主要取决于金属的活动性强弱
B.炼铁时,加入石灰石的作用是除去铁矿石中的二氧化硅
C.金属冶炼的过程就是被冶炼的金属阳离子得电子被还原的过程
D.工业上用电解氯化钠溶液的方法冶炼金属钠
3.(2025上海卢湾高级中学期中)“铝热反应”是将单质铝与金属氧化物混合在高温下获得金属单质的化学反应。在野外焊接钢轨时可利用此反应。实验室中可用如下装置实现:
(1)写出该反应的化学方程式:　　　　　　。
(2)实验中能观察到的现象有　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(写两点)。
(3)下列金属中,不能用铝热反应制取的是　　　　(填字母)。
A.钒(V)　B.铬(Cr)　C.钙(Ca)　D.锰(Mn)
(4)如何验证铝热反应后的熔融物中含有未反应的金属铝,简述实验步骤及现象　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
题组二　由文献材料分析金属的冶炼
4.我国古代地理名著《水经注》中有如下记载:“屈茨二百里有山,夜则火光,昼则旦烟,人取此山石炭冶此山铁,恒充三十六国用。”下列有关理解正确的是(　　)
A.“石炭”是焦炭
B.“山铁”是单质铁
C.“石炭”能用于还原铁矿石
D.“石炭”夜晚燃烧时不冒烟
5.(2024河北衡水中学开学考)在汉代,冶铁业已是邯郸的支柱产业之一,《梦溪笔谈》中记载:“余出使,至磁州锻坊……但取精铁,锻之百余火,每锻称之,一锻一轻,至累锻而斤两不减,则纯钢也,虽百炼不耗矣。”下列说法正确的是(　　)
A.生铁的含碳量比钢高,质地比钢软
B.“但取精铁,锻之百余火”的目的是使精铁中的碳转化为碳的氧化物从而降低碳的含量
C.炼钢的器具需保持干燥,否则会发生反应2Fe+6H2O(g) 2Fe(OH)3+3H2
D.“至累锻而斤两不减,则纯钢也”说明此时精铁中的碳已完全转化为CO2
能力提升练
题组　金属的冶炼
1.(2025黑龙江哈尔滨九中月考,)高炉炼铁如图所示,下列有关说法错误的是(　　)
A.600 ℃时铁元素发生的反应可能为Fe3O4+CO 3FeO+CO2
B.固态原料和还原性气体逆流,可以提高冶炼铁的效率
C.高炉炼铁生产的铁为含碳量较高的生铁,需进一步除碳制备较纯净的铁
D.高炉煤气含CO,可直接作为燃料
2.(2024安徽马鞍山期末)工业上常以铝土矿(主要成分为Al2O3,含少量Fe2O3)为原料冶炼金属铝,其工艺流程如图:
下列说法正确的是(　　)
A.“溶解”时发生反应的离子方程式为Al2O3+2OH-+3H2O 2[Al(OH)4]-
B.“酸化”时可以用HCl代替CO2
C.“过滤2”中所得滤液的主要成分为Na2CO3
D.“熔融电解”时加入的试剂X为冰晶石,用作催化剂
3.(2025江西赣州期末)矿产资源的利用有着非常重要的意义,黄铜矿(CuFeS2,其中S为-2价)是重要的矿产资源之一。
Ⅰ.工业上由黄铜矿冶炼铜的主要流程如下:
已知:步骤①2CuFeS2+4O2 Cu2S+3SO2+2FeO(炉渣);步骤②2Cu2S+3O2 2Cu2O+2SO2,　　　　　　　　　　。
(1)焙烧前将黄铜矿进行粉碎处理,目的是　　　　　　　　　　。
(2)炉渣B主要成分为FeO、Al2O3、SiO2,为制备氧化铁,加入盐酸溶解后过滤,滤渣的主要成分为　　　　(填化学式),对滤液进行处理最终得到氧化铁的过程中不涉及的步骤是　　　　(填标号)。
①氧化　　②还原　　③加碱　　④灼烧
(3)下列对气体A中大气污染物的处理方案合理的是　　　　(填字母)。
A.高空排放　　　　　　B.制备硫酸
C.用纯碱溶液吸收　　　　　　D.用浓硫酸吸收
(4)当步骤①中反应转移9 mol电子时,消耗氧气的质量是　　　　g。
(5)步骤②中发生两步反应,第二步为Cu2S与Cu2O在1 200 ℃条件下反应生成铜单质,请写出该反应的化学方程式:　　　　　　　　。
Ⅱ.利用生物浸出法冶炼铜可减小对环境的污染。在反应釜中加入黄铜矿、硫酸铁、硫酸和微生物,并鼓入空气,黄铜矿逐渐溶解,反应釜中各物质的转化关系如图所示。
(6)该转化中,微生物参与反应的离子方程式为S8+12O2+8H2O 8S+16H+和　　　　　　。
答案与分层梯度式解析
基础过关练
1.D　Mg比较活泼、MgO熔点高,冶炼金属镁时需电解其熔融氯化物,A正确;AlCl3熔融态不导电,工业上常电解熔融的Al2O3冶炼金属铝,电解熔融Al2O3时加入冰晶石可降低其熔点,B正确;Hg不活泼,可利用热分解HgO冶炼Hg,C正确;工业炼铁主要用CO还原Fe2O3,铝热反应成本高,仅用于焊接钢轨等特殊场景,D错误。
2.D　金属活动性越强越难冶炼,金属活动性越弱,越容易冶炼,故金属的冶炼先后,主要取决于金属的活动性强弱,A正确;炼铁时,石灰石中的碳酸钙在高温条件下分解能生成氧化钙和二氧化碳,氧化钙能和二氧化硅反应生成硅酸钙,从而除去铁矿石中的二氧化硅,B正确;金属冶炼就是金属化合物变为金属单质的过程,是金属阳离子得电子被还原的过程,C正确;工业上用电解熔融氯化钠的方法冶炼金属钠,不能在水溶液中进行(易错点),D错误。
3.答案　(1)Fe2O3+2Al 2Fe+Al2O3
(2)镁条剧烈燃烧,发出强光;氧化铁粉末和铝粉发生剧烈反应,发出耀眼白光,放出大量热,产生大量烟;纸漏斗下部被烧穿,有红热状态熔融物落入细沙中,熔融物冷却后变为黑色固体(答两点即可)
(3)C
(4)取熔融物少许于试管中,加入NaOH溶液,若观察到有气泡产生,则证明含未反应的Al
解析　(3)铝热反应适用于制取金属活动性比铝弱的金属,Ca比Al金属活动性强,不能用铝热反应制取,选C。
(4)利用铝能与NaOH溶液反应生成H2来设计实验,实验步骤为取熔融物少许于试管中,加入NaOH溶液,若观察到有气泡产生,则证明含未反应的Al。
4.C　由题文的内容可知,“石炭”是直接取于山中,没有经过化学加工,而焦炭是煤经过加工而成的,A项错误;“山铁”应为炼铁的铁矿石,而不是单质铁,B项错误;人们用“石炭”冶炼“山铁”,而“山铁”是铁矿石,所以“石炭”应有还原性,C项正确;由“夜则火光,昼则旦烟”可知,“石炭”燃烧时有烟生成,只是晚上不能看到烟而已,D项错误。
5.B　生铁的含碳量比钢高,质地比钢硬,A错误;“但取精铁,锻之百余火”能使精铁中的碳转化为碳的氧化物,从而降低碳的含量,B正确;炼钢的器具需保持干燥,否则会发生反应3Fe+4H2O(g) Fe3O4+4H2,C错误;精铁中的碳不可能完全转化为CO2,D错误。
能力提升练
1.D　根据题图,随温度升高,氧化铁逐步发生转化Fe2O3→Fe3O4→FeO→Fe,600 ℃时铁元素发生的反应可能为Fe3O4+CO 3FeO+CO2,A正确;固态原料和还原性气体逆流,可以增大反应物间的接触面积,加快反应速率,提高冶炼铁的效率,B正确;高炉炼铁生产的铁为含碳量较高的生铁,需进一步除碳制备较纯净的铁,C正确;高炉煤气需要去除其中的灰尘和其他杂质,再用作燃料,D错误。
方法点拨
　　解答本题的关键是能够根据高炉炼铁的原理图明确高炉炼铁中,固态原料(铁矿石、焦炭、石灰石等)从炉顶加入,热空气从炉底鼓入,还原性气体向上流动,与下行的固态原料形成逆流接触,高炉内温度从下到上逐渐降低,上部主要发生铁的高价氧化物还原为低价氧化物的反应,然后根据选项问题分析解答。
2.A　
Al2O3与NaOH溶液反应生成Na[Al(OH)4],反应的离子方程式为Al2O3+2OH-+3H2O 2[Al(OH)4]-,A正确;HCl能和Al(OH)3反应,则“酸化”时不可以用HCl代替CO2,B错误;“酸化”时CO2过量,“过滤2”中所得滤液的主要成分为NaHCO3,C错误;试剂X为冰晶石,作用是降低Al2O3的熔点,D错误。
3.答案　(1)增大反应物间接触面积,提高焙烧效率　(2)SiO2　②　(3)BC　(4)64　(5)2Cu2O+Cu2S 6Cu+SO2↑　(6)4Fe2++O2+4H+ 4Fe3++2H2O
解析　(1)粉碎黄铁矿可以增大反应物间接触面积,提高焙烧效率。
(2)炉渣B的主要成分是FeO、Al2O3、SiO2,加入盐酸溶解后得到FeCl2、AlCl3,SiO2不溶于盐酸,过滤得到滤渣的主要成分为SiO2;滤液中加入氧化剂将亚铁离子氧化为铁离子,加碱使铁离子转化为氢氧化铁沉淀而不使铝离子沉淀,过滤分离出氢氧化铁,氢氧化铁经洗涤、干燥并灼烧后分解为氧化铁,故对滤液进行处理最终得到氧化铁的过程中不涉及的步骤是还原,选②。
(3)气体A中含大气污染物SO2,处理方案中合理的是制备硫酸(如接触法制硫酸,SO2先转化为SO3,SO3再转化为H2SO4)、用纯碱溶液吸收,不合理的是高空排放(仍会污染空气)、用浓硫酸吸收(浓硫酸与SO2不反应,也不能溶解SO2),故选BC。
(4)步骤①中发生的反应为2CuFeS2+4O2 Cu2S+3SO2+2FeO,当反应转移18 mol电子时,消耗的氧气为4 mol,所以当反应转移9 mol电子时,消耗氧气的物质的量为2 mol,质量是2 mol×32 g/mol=64 g。
(5)步骤②第二步反应中Cu2S与Cu2O在1 200 ℃条件下反应生成铜单质,根据原子守恒可知还生成了二氧化硫,结合得失电子守恒、原子守恒可确定反应的化学方程式为2Cu2O+Cu2S 6Cu+SO2↑。
(6)观察题图可知,微生物参与反应的离子方程式有2个,其中一个为S8+12O2+8H2O 8S+16H+,另一个离子方程式中亚铁离子被氧化为铁离子,根据得失电子守恒、电荷守恒、原子守恒可确定离子方程式为4Fe2++O2+4H+ 4Fe3++2H2O。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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