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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
1．有关金属的冶炼原理，下列说法正确的是( )
A．肯定发生的是置换反应
B．肯定发生的是分解反应
C．肯定发生的是还原反应
D．只能用金属作还原剂冶炼金属
【答案】 C
【解析】 金属冶炼的本质是金属阳离子得到电子生成金属单质，发生了还原反应，即：Mn＋＋ne
－===M，发生的反应可能是置换反应，如：2Al＋Fe O=====Al O ＋2Fe，也可能是分解反应，如
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MgCl (熔融)=====Mg＋Cl↑，也可能是其他类型反应，如：Fe O＋3CO=====2Fe＋3CO。
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2．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( )
A．金属的化合价高低
B．金属的活动性强弱
C．金属的导电性强弱
D．金属在地壳中的含量多少
【答案】 B
【解析】 金属开发利用的先后顺序与金属冶炼的难易程度有关，而金属冶炼的难易程度取决于金
属的活动性强弱。
3．中华民族有着光辉灿烂的发明史，下列发明创造不涉及化学反应的是( )
A．用胆矾炼铜 B．用铁矿石炼铁
C．烧结黏土制陶瓷 D．打磨磁石制指南针
【答案】 D
【解析】 胆矾为CuSO ·5H O，冶炼得到Cu的过程中发生氧化还原反应，A项错误；铁矿石的主
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要成分为铁的化合物，炼铁也需要发生氧化还原反应，B项错误；烧制陶瓷过程中发生复杂的物理
和化学变化，C项错误；打磨磁石制指南针的过程中没有化学变化，D项正确。
4．在冶金工业上，均不能用通常的化学还原剂制得的一组是( )
A．Na、Ca、Mg、Al、KB．Na、K、Zn、Fe、Hg
C．Zn、Fe、Cu、Ag、Sn
D．Mg、Al、Zn、Fe、Pb
【答案】 A
【解析】 A项中的金属均为活泼金属，通常用电解法冶炼。
5．化学学科的发展对人类文明进步起到了极为重要的作用。下列认识正确的是( )
A．人类对金、银、铜、铁、铝的认识与其在自然界的分布无关
B．人类解决吃、穿、住、行最有效的方法就是大力开发石油及其产品
C．工业上可用电解熔融态的MgCl 、AlCl 来制备Mg、Al
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D．工业上可用空气、Cu、稀硫酸来制备CuSO
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【答案】 D
【解析】 选项A，人类对金属的认识与其在自然界中的分布有着密切的关系；选项B，石油是不
可再生资源，总有一天，石油会消耗殆尽，它不是解决人类吃、穿、住、行最有效的方法；选项
C，AlCl 是共价化合物，电解熔融AlCl 得不到Al；选项D，将铜粉放在稀硫酸中，不断通入空气，
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加热即可生成CuSO 。
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6．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
【答案】 A
【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。
7．铝用来焊接钢轨是利用( )
A．铝与氧气反应生成稳定的保护层
B．铝是热的良导体
C．铝是强还原剂，铝热反应放热
D．铝合金强度大
【答案】 C
【解析】 铝是强还原剂，铝热反应放出大量的热，可达到很高的温度，生成了Al O 和液态铁，
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从而将钢轨焊接在一起。
8．下列反应原理中，不符合工业冶炼金属实际情况的是( )
A．2Ag O=====4Ag＋O↑
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B．2Al O(熔融)=====4Al＋3O↑
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C．2MgO=====2Mg＋O↑
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D．4CO＋Fe O=====3Fe＋4CO
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【答案】 C
【解析】 金属冶炼常用电解法、热还原法、热分解法，K～Al常用电解法冶炼，Zn～Cu常用热
还原法冶炼，Cu以后的金属常用热分解法冶炼，冶炼银，常用氧化银的分解，符合实际，故 A错误；电解氧化铝冶炼铝单质，符合实际，故B错误；工业常电解氯化镁冶炼镁，因为氧化镁的熔点
高，熔化时需要消耗大量的能量，因此电解氧化镁冶炼金属镁，不符合实际，故 C正确；冶炼铁，
用热还原法，符合实际，故D错误。
9．据《天工开物》记载，我国古代以米炉甘石(主要成分是ZnCO )来升炼倭铅(即锌)，其原理如图
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2。已知锌的熔点为420 ℃、沸点为906 ℃。则下列说法不正确的是( )
A．升炼倭铅过程包含氧化还原反应
B．“锌火”是锌蒸气和一氧化碳在空气中燃烧形成的
C．“泥封”的目的是为了防止得到的锌被氧化
D．冶炼时锌变为蒸气在兜室冷凝为固体
【答案】 D
【解析】 “升炼倭铅”的反应：ZnCO =====CO↑＋ZnO、CO ＋C=====2CO、ZnO＋
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CO=====Zn(g)＋CO ，有电子转移的反应是氧化还原反应，根据以上分析知 CO ＋C=====2CO、
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ZnO＋CO=====Zn(g)＋CO 为氧化还原反应，A正确；“锌火”是未反应完的CO和Zn蒸气从
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“兜室”逸出燃烧形成的，B正确；Zn易被空气氧化，为防止Zn被氧化而用“泥封”的方法隔绝
空气，C正确；反应区温度达到1 100～1 300 ℃时，Zn变为蒸气与杂质分离，在“兜室”冷凝为
液体流出(冷凝区温度高于Zn的熔点)，D错误。
10．金属K与Na金属性相近，用K与钠盐共熔时，很难将Na从混合物中分离。若调整温度到一
定程度，则可用Na与KCl反应制取金属K。已知四种物质的熔、沸点如下：
K Na KCl NaCl
熔点/℃ 63.65 97.8 770 801
沸点/℃ 774 882.9 1 500(升华) 1 431
根据平衡移动原理可推知，用Na与KCl反应制K的适宜温度是( )
A．97.8～770 ℃ B．770～774 ℃
C．774～882.9 ℃ D．1 413～1 500 ℃
【答案】 C
【解析】 在金属活动性顺序表中，Na排在K的后面，似乎不能从K的熔融盐中置换出K。但将
Na与KCl共熔，其共熔体中Na＋、K＋、Cl－和e－自由移动，如果继续加热，则Na、K、NaCl和
KCl先沸腾者先逸出。工业上，就是采用这种原理用 Na还原K的，因为K的沸点比Na、NaCl、
KCl的沸点都低，且低于NaCl的熔点。
11．下列金属的冶炼方法中正确的是( )A．电解氯化钠溶液冶炼金属钠
B．电解熔融的氯化铝冶炼金属铝
C．将铁粉与氧化镁混合加热冶炼镁
D．用一氧化碳还原氧化铁冶炼铁
【答案】 D
【解析】 冶炼金属钠应电解熔融的氯化钠，而不是氯化钠溶液；冶炼金属铝应电解熔融的三氧化
二铝，而不是氯化铝；铁不能将氧化镁中的镁还原出来。
12．热还原法冶炼金属的反应一定是( )
A．氧化还原反应 B．置换反应
C．复分解反应 D．分解反应
【答案】 A
【解析】 热还原法冶炼金属的反应一定不是复分解反应，也一定不是分解反应，不一定是置换反
应，如3CO＋Fe O=====2Fe＋3CO，但一定是氧化还原反应。
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13．我国古代“药金”的冶炼方法是将炉甘石(ZnCO)和赤铜矿(Cu O)与木炭按一定的比例混合后
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加热至800 ℃，这种方法可炼出有金子般光泽的“药金”。下列叙述正确的是( )
A．“药金”实质上是铜锌合金
B．冶炼炉中炉甘石直接被木炭还原为锌
C．用王水可区别黄金和“药金”
D．用灼烧法不能区别黄金和“药金”
【答案】 A
【解析】 冶炼“药金”的相关反应方程式为 ZnCO =====ZnO＋CO↑，2ZnO＋C=====2Zn＋
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CO↑，2Cu O＋C=====4Cu＋CO↑，故A项正确，B项错误；王水可以溶解黄金和“药金”，故C
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项错误；用灼烧法可以区别黄金和“药金”，因为高温下黄金与氧气不反应，而“药金”可以与氧
气反应，故灼烧后的“药金”颜色有变化，D项错误。
14．以辉铜矿(Cu S)为原料冶炼铜，其反应原理可表示为Cu S＋O=====2Cu＋SO 。下列说法不正
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确的是( )
A．化合价发生变化的元素有3种
B．Cu S在该反应中既是氧化剂又是还原剂
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C．1 mol O 参加反应时，上述反应转移电子总物质的量为4 mol
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D．SO 被分离、回收后氧化生成SO ，可作为制取硫酸的原料
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【答案】 C
【解析】 分析反应中化合价的变化：Cu S＋O=====2Cu＋SO ，反应过程中Cu、S、O三种元素
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的化合价均发生改变；Cu S中Cu元素化合价降低，S元素化合价升高，因此Cu S既是氧化剂又是
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还原剂；根据S元素化合价的改变可知，当1 mol O 参加反应时，共转移电子
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6 mol；SO 催化氧化可得SO ，SO 被水吸收可得HSO 。
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15．下列说法不正确的是( )
A．自然界中不存在游离态的金属
B．金属活动性不同，冶炼方法也有所不同C．地球上金属矿物资源有限，因此应提高金属矿物的利用率
D．废旧金属的回收利用有利于环境保护
【答案】 A
【解析】 自然界中存在游离态的金属，如金、铂等。
16．能用铝作原料来冶炼难熔的金属是因为( )
A．铝的密度小，熔点较低
B．铝在空气中燃烧放出大量的热
C．铝在金属活动性顺序表中排在较前面
D．铝具有还原性，发生铝热反应时放出大量热
【答案】 D
【解析】 利用铝来冶炼难熔的金属是利用铝热反应来进行的。在铝热反应中，铝表现出还原性，
可置换出其他金属；另外铝热反应还有一个特点就是反应能放出大量的热，可使置换出的金属熔化，
达到冶炼的目的。
17．如图为铝热反应的实验装置，请回答下列问题：
(1)该实验装置中还缺____________，引发铝热反应的操作为_____________________。
(2)若将氧化铁换成氧化镁，该反应________(填“能”或“不能”)发生，理由是__________。
(3)写出铝热反应的两个用途_____________________________。
【答案】 (1)镁条和氯酸钾 在混合物中间插一根镁条，将氯酸钾放在混合物上镁条的周围，点燃
镁条
(2)不能 镁比铝活泼，铝不能置换镁
(3)用于焊接钢轨；冶炼某些熔点高的金属
【解析】 (1)利用镁条燃烧放热从而引发铝热反应，同时促使KClO 分解产生O ，使镁条快速燃
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烧。(2)根据金属活动性顺序表，Mg比Al活泼，Al不能从MgO中置换出Mg。
18．孔雀石的主要成分为CuCO·Cu(OH) ，某同学设计从孔雀石中冶炼金属铜的方案如下：
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①将孔雀石粉碎后加过量的稀硫酸；
②将反应后的混合物过滤；
③向滤液中加入一种金属粉末。
根据上述实验方案，试回答：
(1)第①步反应中的现象为____________________________。
(2)第③步加入的金属粉末是__________，理由是________________________________。
(3)若向滤液中加入过量生石灰后，过滤，将沉淀加热灼烧后再通入________________气体，可制得
较纯净的铜。
【答案】 (1)固体溶解，有无色气体生成，溶液变成蓝色
(2)Fe 铁的活泼性比铜强，可从溶液中置换出铜
(3)氢气【解析】 孔雀石的主要成分是碱式碳酸铜，当加入过量稀硫酸时发生反应，固体逐渐溶解，产生
二氧化碳气体、水和硫酸铜；为冶炼金属铜，可加入过量的铁粉，把铜从硫酸铜溶液中置换出来；
若向滤液中加入过量生石灰后生成氢氧化铜，过滤，将沉淀氢氧化铜加热灼烧后生成氧化铜，通入
氢气生成铜和水。
19．钛(Ti)被称为继铁、铝之后的第三金属，钛白(TiO)是目前最好的白色颜料。制备TiO 和Ti的
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原料是钛铁矿，我国的钛铁矿储量居世界首位。用含 Fe O 的钛铁矿(主要成分为FeTiO)制备TiO
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流程如下：
(1)步骤①加 Fe 的目的是__________________________________；步骤②冷却的目的是
_________________________。
(2)上述制备TiO 的过程中，可以利用的副产物是__________________；考虑成本和废物综合利用
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因素，废液中应加入____________处理。
(3)由金红石(TiO)制取单质钛(Ti)，涉及到的步骤为
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―→――――→
反应TiCl ＋2Mg===2MgCl ＋Ti在Ar气氛中进行的理由是__________________________。
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【答案】 (1)将Fe3＋还原为Fe2＋ 析出绿矾(FeSO4·7H2O)
(2)绿矾(FeSO4·7H2O) 生石灰(或碳酸钙、废碱)
(3)防止高温下镁或钛与O2、N2等反应
【解析】 (1)分析框图知，铁最终转化成副产品绿矾，所以要将 Fe3＋转化为Fe2＋；降温减小
FeSO ·7H O的溶解度，有利于绿矾结晶。
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(2)水浸后发生的离子反应为TiO2＋＋2HO===H TiO↓＋2H＋，废液主要呈酸性，所以应加入CaO、
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CaCO 或碱。
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(3)反应后Ti和Mg易与空气中O、N 等反应，故应在Ar气氛中进行。
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