金属的冶炼
1.下列金属冶炼的反应原理,错误的是( )
A.2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑
B.MgO+H2Mg+H2O
C.Fe3O4+4CO3Fe+4CO2
D.2HgO2Hg+O2↑
解析:MgO不能被H2还原且其熔点很高,通常用电解熔融MgCl2的方法生产镁。
答案:B
2.下列有关铝土矿综合利用的说法中,正确的是( )
A.铝土矿提炼铝时只能用NaOH溶液溶解铝土矿,不能用酸溶液
B.铝土矿只能提取铝
C.用铝土矿提取铝的过程中无有毒气体产生,所以炼铝不会对环境造成任何污染
D.铝土矿提取铝的过程不涉及置换反应
解析:从铝土矿的成分以及提炼铝过程中每一步具体反应入手进行分析。
答案:D
3.通常把铝粉与某些金属氧化物的混合物称为铝热剂,下列氧化物中不能与铝粉发生铝热反应的是( )
A.Na2O B.Fe3O4 C.MnO2 D.V2O5
答案:A
4.下列说法正确的是( )
A.金属铜一般用电解法进行冶炼
B.铝可用金属钠还原的方法大量生产
C.金属钠一般用电解法进行生产
D.用焦炭还原铁矿石得到的铁是纯铁
解析:金属铜应使用热还原法进行冶炼,但要用电解法进行电解精炼;铝虽然可用金属钠还原出来,但这样冶炼成本太高,一般使用电解法冶炼;金属钠还原性强,一般还原剂无法将它还原出来,所以使用电解法冶炼、高炉炼铁得到金属铁含有较多杂质。
答案:C
5.从石器、青铜器到铁器时代,金属的冶炼体现了人类文明的发展水平。下图表示了三种金属被人类开发利用的大致年限,之所以有先后,主要取决于( )
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A.金属的导电性强弱
B.金属在地壳中的含量多少
C.金属的化合价高低
D.金属的活动性大小
解析:金属的活动性决定着金属被开发的时间顺序,由于三种金属的活动性顺序为Al>Fe>Cu,所以,活动性较差的金属铜最先被冶炼出来,而活动性较强的Al很晚才被冶炼利用。
答案:D
6.下列有关化工生产的主要设备及尾气的主要成分完全正确的是( )
A.炼铁—电炉—CO、CO2、N2
B.氨气—氧化炉—N2、H2
C.炼钢—转炉—Fe2O3粉尘、CO
D.硫酸—合成塔—SO2、SO3
解析:炼铁—高炉—CO、CO2、N2
氨气—合成塔—N2、H2、NH3
硫酸(SO2→SO3)—接触室—SO2、SO3
答案:C
7.下列有关金属冶炼的说法中,不正确的是( )
A.用电解熔融氯化钠的方法得到活泼金属钠
B.在加热的情况下利用氢气还原三氧化二铝得到金属铝
C.用铝热反应原理炼得熔点较高的金属铬
D.用热分解法直接加热HgO得到金属Hg
解析:金属铝只能用电解法制备,不能用氢气还原。
答案:B
8.下列可被工业上采用的冶金方法是( )
A.电解熔融的氯化铝制铝
B.电解熔融的氯化镁制镁
C.电解氯化钠溶液制钠
D.高温下用H2还原氧化镁制镁
解析:氯化铝是共价化合物,熔融状态下以分子形式存在,其中缺少自由移动的离子,基本不导电,故不能用电解熔融氯化铝的方法制铝。A不可选。
Na+、Mg2+、Al3+在水溶液中电解时,电子被H+得到,因而电解比氢活泼的金属阳离子的水溶液是得不到金属单质的,C不可选。
比Al活泼的金属很难用一般的还原剂(如H2、CO、C等)把它们从化合物中还原出来,况且,MgO的熔点很高。工业上制取镁是采用电解熔融MgCl2的方法,D不可选。
答案:B
9.冶炼金属一般有以下四种方法:①焦炭法,②水煤气法(或氢气、一氧化碳法),③活泼金属置换法,④电解法。这四种方法在工业上均有应用。古代有:(Ⅰ)火烧孔雀石炼铜[Cu2(OH)2CO3],(Ⅱ)湿法炼铜;现代有:(Ⅲ)铝热法炼铬,(Ⅳ)从光卤石(KCl·MgCl2·6H2O)中炼镁。下列对应关系不正确的是( )
5
A.Ⅰ① B.Ⅱ② C.Ⅲ③ D.Ⅳ④
解析:本题难点是涉及一些化学史的知识。(Ⅰ)火烧孔雀石炼铜是用树木煅烧孔雀石,孔雀石分解后产生CuO,树木变成焦炭后还原CuO得到Cu。
Cu2(OH)2CO32CuO+H2O+CO2↑
2CuO+C2Cu+CO2↑ 符合①。
(Ⅱ)湿法炼铜是我国西汉时期用铁从铜的化合物溶液中置换出铜。
Fe+Cu2+Fe2++Cu 符合③。
(Ⅲ)铝热法炼铬2Al+Cr2O32Cr+Al2O3 符合③。
(Ⅳ)从光卤石中炼镁是先从光卤石中得到MgCl2,再电解熔融MgCl2得到Mg。
MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑ 符合④。
答案:B
10.工业制备铝一般是从铝土矿(主要成分是Al2O3,含有Fe2O3杂质)中得到纯净的Al2O3,然后电解Al2O3得到铝。下图是从铝土矿中提纯Al2O3的简单示意图,其中涉及的一个反应是2NaAlO2+CO2+3H2ONa2CO3+2Al(OH)3↓。
(1)图示中a的实验操作是 ;图示中b加入的试剂是 。
(2)试推断物质:B ,C ,H,F 。(填化学式)
(3)写出各步反应的化学方程式:
① ;
② ;
③ ;
④ 。
解析:溶液B中通入CO2产生沉淀,说明B溶液为NaAlO2溶液,则向铝土矿中加入的试剂是NaOH溶液,操作a是过滤;溶液D为Na2CO3,反应②为Ca(OH)2+Na2CO3CaCO3↓+2NaOH。
答案:(1)过滤 Ca(OH)2 (2)NaAlO2 Fe2O3 CaCO3 Al2O3
(3)①Al2O3+2NaOH2NaAlO2+H2O
②Na2CO3+Ca(OH)2CaCO3↓+2NaOH
③2Al(OH)3Al2O3+3H2O
④2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑
11.金属材料在人类社会中发挥着重要的作用,其冶炼过程离不开化学的支持。
5
铁是应用最广泛的金属,自远古时代人类就学会了炼铁,到目前为止,人类研制出很多炼铁的方法。某研究性学习小组查阅了工业炼铁的有关资料后,发现目前多采用高炉炼铁这种主流方法,其生产示意图如下,请回答下列问题:
高炉炼铁示意图
(1)已知铁矿石中有一些难熔化的脉石(SiO2),在铁矿石中加入一定比例的石灰石就是为了除去这些脉石,形成的物质就是炉渣的主要成分,请写出有关化学方程式:
,
。
(2)铁矿石中加入一定比例的焦炭的目的是生成还原剂CO,请写出得到CO的化学方程式:
,
。
(3)热空气从高炉下部通入,而炉料从高炉顶部投入,这样操作的主要目的是 。
答案:(1)CaCO3CaO+CO2↑
CaO+SiO2CaSiO3
(2)C+O2CO2 CO2+C2CO
(3)使炉料和热空气充分接触,使反应得以顺利进行,且有利于热交换,使热能得以充分利用
12.已知有关物质的熔、沸点数据如下表:
MgO
Al2O3
MgCl2
AlCl3
熔点/℃
2 850
2 072
714
190(2.5×105Pa)
沸点/℃
3 600
2 980
1 412
182.7
5
请参考表中数据回答问题:
(1)工业上用电解法生产镁,通常是电解MgCl2而不是电解MgO,主要理由是 。
(2)工业上用电解法生产铝,通常是电解Al2O3而不是电解AlCl3,主要理由是 。
解析:MgCl2和MgO都是离子化合物,要将它们电解制得金属首先将其熔化,而MgO的熔点太高,将其熔化时需要很大的能源消耗,因而使用熔点较低的MgCl2。虽然Al2O3的熔点很高,但AlCl3易升华(熔点低于沸点),显然属于共价化合物,熔融状态下不能导电,无法被电解。
答案:(1)MgO的熔点高会增加熔融时的能源消耗,因而使用熔点较低的MgCl2生产金属镁
(2)AlCl3属于共价化合物,熔融状态下不能导电,不能被电解
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