化学选修2 化学与技术课题2 金属材料随堂练习题

课题2　金属材料

课时训练14　金属的冶炼

基础夯实

1.下列叙述中,正确的是(　　)

A.含金属元素的离子一定都是阳离子

B.在氧化还原反应中,非金属单质一定是氧化剂

C.某元素从化合态变为游离态时,该元素一定被还原

D.金属阳离子被还原不一定得到金属单质

解析：A项,Mn含金属元素但不是阳离子,B项中非金属单质也作还原剂,C项,元素由化合态变为游离态,可能被氧化也可能被还原。

答案：D

2.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

3.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

4.下列有关金属冶炼的说法中,不正确的是(　　) (导学号52690099)

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

5.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

6.地壳中铝元素比铜元素含量高很多,但人们冶炼出铜比铝早很多年。合理的解释是(　　)

A.铜矿较易还原,铝矿很难还原

B.铜矿颜色较深,易发现;铝矿颜色较浅,不易发现

C.矿石在地下埋藏,铜矿最浅,容易开发,铝矿埋得深,难开发

D.铜比铝相对原子质量大

解析：人们冶炼铜比铝早很多年,原因是铜不如铝活泼,金属越活泼,金属离子越难被还原,即越难被冶炼,人类历史上发现利用越晚。

答案：A

7.把生铁冶炼成碳素钢要解决的主要问题是(　　)

A.除去生铁中的各种杂质,把生铁提纯

B.适当降低生铁里的含碳量,除去大部分硫、磷等杂质

C.用还原剂把铁的氧化物还原成铁

D.加入合金元素改善生铁性能

解析：由生铁冶炼成碳素钢就是降低生铁中碳的含量,并除去其中的部分杂质。

答案：B

8.下列叙述正确的是(　　)

A.金属被人类开发利用的大致年限之所以有先后,主要取决于金属在地壳中的含量多少

B.海水中含有丰富的碘元素,因此碘被称为“海洋元素”

C.高炉炼铁的主要反应原理是碳在高温下直接将氧化铁还原成铁

D.在海水中加入石灰乳可得氢氧化镁沉淀,这是从海水中富集镁的基本方法

解析：金属被开发利用的先后与金属的活动性有关,A错;“海洋元素”是指溴,B错;高炉炼铁是用CO还原Fe2O3,C错;D对。

答案：D

能力提升

9.氧化还原反应广泛应用于金属的冶炼。下列说法中不正确的是(　　) (导学号52690100)

A.电解熔融氯化钠制取金属钠的反应中,钠离子被还原,氯离子被氧化

B.湿法炼铜与火法炼铜的反应中,铜元素都发生还原反应

C.用磁铁矿炼铁的反应中,1 mol Fe3O4被CO还原成Fe,转移9 mol e-

D.铝热法还原铁的反应中,放出的热量能使铁熔化

解析：1 mol Fe3O4被CO还原为Fe,转移8 mol e-。

答案：C

10.下列有关铁、铝的冶炼的说法中,正确的是(　　)

A.冶金工业中,金属铁的冶炼主要采用电解法

B.炼铁过程中铁的氧化物被焦炭还原生成单质铁,电解冶炼铝的过程中,阳极生成铝单质,阴极生成氧气

C.炼铁的主要原料是铁矿石、焦炭、生石灰和空气,电解冶炼铝的原料是氧化铝和冰晶石

D.铁、铝冶炼设备分别是炼铁高炉和铝电解槽

解析：铁的冶炼采用热还原法,A错误;炼铁过程中CO作为还原剂把铁从其氧化物中还原出来,冶炼铝的过程中,阳极生成O2,阴极生成铝单质,B错误;冶炼铝的原料为Al2O3,冰晶石只是作为助熔剂,C错误。

答案：D

11.金属铝的生产是以Al2O3为原料,在熔融状态下进行电解: (导学号52690101)

2Al2O34Al+3O2↑

请回答下列问题:

(1)冰晶石(Na3AlF6)的作用是　。 

(2)电解生成的金属铝在熔融液的　　　　　(填“上层”或“下层”)。 

(3)阴极和阳极均由　　　材料做成,电解时不断消耗的电极是　　　(填“阳极”或“阴极”)。 

(4)铝是高耗能产品,废旧铝材的回收利用十分重要。在工业上,最能体现节能减排思想的是将回收铝做成　　　　　(填代号)。 

A.冰晶石 　B.氧化铝  C.铝锭 D.硫酸铝

解析：(1)Al2O3晶体熔点很高,电解熔融Al2O3需消耗很大的能量,加入冰晶石可降低Al2O3的熔点。(2)阴极上Al3+获得电子形成金属Al,沉积在熔融液的下层。(3)阳极上O2-失电子形成O2,高温下O2与阳极碳反应。

答案：(1)降低熔点

(2)下层

(3)碳素(或石墨)　阳极

(4)C

12.废旧硬质合金刀具中含碳化钨(WC)、金属钴(Co)及少量杂质铁,利用电解法可回收WC和Co。工艺流程简图如下:              (导学号52690102)

(1)电解时废旧刀具作阳极,不锈钢作阴极,HCl溶液为电解液。阴极主要的电极反应式为　　　　　　　　　　　　　　　。 

(2)净化步骤所得滤饼的主要成分是　　　。回收的洗涤液代替水配制电解液,目的是回收利用其中的　　　　　　　　　。 

(3)溶液Ⅰ的主要成分是　　　。洗涤CoC2O4不充分对最终产品纯度并无明显影响,但焙烧时会造成环境污染,原因是　　　　　　　　　　　　　　　。 

(4)将Co2O3还原成Co粉的化学反应方程式为　　　　　　　　　　　　　　　。 

解析：(1)电解池中阴极发生还原反应,电解质溶液为盐酸,故在阴极上是H+得电子发生还原反应得到氢气。(2)利用流程图知电解后废旧刀具碳化钨已滤出,因此经净化得到的溶液中含有Co2+与Fe2+,加入H2O2后Fe2+被氧化为Fe3+,再加入NH3·H2O后Fe3+形成Fe(OH)3沉淀,Co2+留在溶液中进入后续反应,洗涤滤饼[Fe(OH)3沉淀]的洗涤液中会含有Co2+,因此回收洗涤液的目的是回收利用其中含有的Co2+。(3)草酸铵与CoCl2溶液反应后得到草酸钴沉淀,同时生成NH4Cl,因此溶液Ⅰ中的主要成分是NH4Cl,若对草酸钴洗涤不干净,则沾有NH4Cl,NH4Cl加热时分解为NH3和HCl,因此不会对最终产品纯度有影响,但因产生NH3、HCl会造成环境污染。(4)由流程图知还原Co2O3所用的还原剂是H2,因此可知反应产物为Co和H2O。

答案：(1)2H++2e-H2↑

(2)Fe(OH)3　Co2+(或Co)

(3)NH4Cl　焙烧时NH4Cl分解产生NH3和HCl

(4)Co2O3+3H22Co+3H2O