文档内容
第八章 化学与可持续发展
第一节 自然资源的开发利用 课时作业
第一课时 金属矿物的开发利用
基础达标
1．中华文化如长河，源远流长势不竭。下列国家级文物中，主要成分属于硅酸盐材料的是
（ ）
A．三星堆青铜人像 B．官窑彩瓷
C．金漆木雕大神龛 D．镶金兽首玛瑙杯
【答案】B
【解析】A．青铜属于合金，因此三星堆青铜人像的主要成分属于金属材料，故 A错误；
B．陶瓷属于硅酸盐材料，因此官窑彩瓷主要成分属于硅酸盐材料，故 B正确；C．木头的
主要成分是纤维素，属于有机物，故C错误；D．玛瑙的主要成分是二氧化硅，不是硅酸
盐，镶金兽首玛瑙杯的主要成分不是硅酸盐材料，故D错误；故选B。
2．目前电动车、手机等使用的新型电池——锂电池，是一种高效、环保电池。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．高温还原法
C．热分解法 D．铝热还原法
【答案】A
【解析】常见金属的冶炼方法有电解法、热还原法和热分解法等，活泼金属 Na、Mg、Al
等用电解法冶炼，锂的金属性介于钠和镁之间，应用电解法冶炼。故选A。
3.下列金属的冶炼方法与其他三者不同的是（ ）
A．Mg B．Al C．Cu D．Na
【答案】C
【解析】Mg、Al、Na采用电解法进行冶炼，而Cu采用热还原法进行冶炼，故C符合题
意。
综上所述，答案为C。
4.下列反应原理不符合工业上冶炼金属的方法的是（ ）
A．MgO＋H====Mg＋HO B．3CO＋Fe O====2Fe＋3CO
2 2 2 3 2
C．2Ag O====4Ag＋O↑ D．2Al O(熔融)=====4Al＋3O↑
2 2 2 3 2
【答案】A【解析】A项，Mg金属活动性强，故无法通过热还原获得单质，工业上使用电解熔融氯化
镁制备MgCl =====Mg＋Cl↑，符合题意；B项，Fe单质工业冶炼过程中有CO热还原方
2 2
案，反应原理合理，不符题意；C项，Ag的金属活动性弱，可以通过热分解方法获得单质
银，反应原理合理，不符题意；D项，Al的金属活动性强，且AlCl 是共价化合物，单质
3
铝的工业制备需电解熔融氧化铝方案，反应原理合理，不符题意。
5．氧化还原反应广泛应用于金属的冶炼。下列说法正确的是（ ）
A．冶炼铁的主要原料有铁矿石、焦炭、空气、石灰石等，其中焦炭的作用是氧化剂
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．工业上Mg由电解熔融的MgO制取，Na由电解熔融的NaCl制取
D．越活泼的金属越容易冶炼
【答案】B
【解析】A．炼铁时要用到焦炭，它有两个作用，生成还原剂CO，燃烧放热，维持炉温，
则C元素化合价升高，失电子作还原剂，故A错误；B．湿法炼铜与火法炼铜的反应中，
铜元素化合价由+2价变为0价，得电子化合价降低，Cu元素被还原，发生还原反应，故B
正确；C．MgO的熔点高，电解MgO制取Mg消耗能源高，应电解熔融的氯化镁制取
Mg，故C错误；D．越活泼金属对应的阳离子越难以得到电子被还原，难以冶炼，故D错
误；答案为B。
6.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。下列有关金属冶
炼的说法正确的是（ ）
A．工业炼铁的还原剂是CO
B．纯铁的硬度比生铁高
C．工业上金属Mg、Al都是用电解熔融的氯化物制得的
D．金属被人类开发利用的时间先后顺序主要取决于金属在地壳中的含量
【答案】A
【解析】A项，工业炼铁的还原剂是CO，CO和氧化铁高温反应生成铁和二氧化碳，正
确；B项，生铁是合金，因此合的硬度比纯铁的硬度高，错误；C项，工业上金属Mg是用
电解熔融的氯化物制得的，Al是用电解熔融的氧化铝制得的，错误；D项，金属被人类开
发利用的时间先后顺序主要取决于金属的活泼性，活泼性越弱的金属越先开发利用，错
误。7．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。
8．下列说法错误的是（ ）
A．活泼金属钠的冶炼是通过电解其盐溶液制得
B．对废旧金属的最好处理方法是回收、再利用
C．提炼金属要经过矿石的富集、冶炼、精炼三步
D．热还原法中还原剂有焦炭、一氧化碳、氢气或活泼金属等
【答案】A
【解析】A．活泼金属钠的冶炼是通过电解熔融的NaCl制得。若电解盐溶液，由于H+放电
能力比Na+强，不能发生产生H，A错误；B．废旧金属进行回收、利用，可以节约大量矿
2
产资源，同时也可以节省大量能量，也会减少对环境的污染，故对废旧金属的最好处理方
法是回收、再利用，B正确；C．根据金属提炼步骤分析，先要富集提高金属元素的含量，
然后冶炼得到粗产品，最后再进行精炼，C正确；D．还原剂有焦炭、一氧化碳、氢气或
活泼金属等常用作金属冶炼时的还原剂，D正确；故合理选项是A。
9．下列有关金属的说法中，正确的是（ ）
A．Al是地壳中含量最高的元素
B．Fe是现代工业的基础，铝热法冶炼Fe工艺简单，可以大规模推广
C．纯Cu多应用于电气工业， Cu元素在自然界都是以化合态形式存在
D．Na常应用于制高压钠灯、Na-K合金做原子反应堆的导热剂等
【答案】D
【解析】A．地壳中元素的含量为O＞Si＞Al＞Fe等，则Al是地壳中含量最高的金属元
素，Ａ不正确；B．铝的价格比铁高，所以虽然铝热法冶炼Fe工艺简单，但不可以大规模
推广，Ｂ不正确；C．Cu的性质不活泼，Cu元素在自然界既能以游离态形式存在，又能以
化合态形式存在，C不正确；D．钠的黄色光可以穿透云雾，所以Na常应用于制高压钠
灯、Na-K合金常温下呈液态，导热能力强，可做原子反应堆的导热剂等，D正确；故选
D。
10．下列关于金属冶炼的说法中错误的是（ ）
A．电解法获得镁时，不可在CO 或N 中降温冷却
2 2
B．热还原法常用的还原剂有CO、H、C、Al等
2C．金属Na、Mg、Al均能通过电解熔融氯化物的方法获得
D．人类历史上金属被发现的顺序与金属的活泼性有关
【答案】C
【解析】A项，镁与CO 或N 都能反应，因此电解法获得镁时，不可在CO 或N 中降温冷
2 2 2 2
却，正确；B项，热还原法常用CO、H、C、Al等四种还原剂，正确；C项，金属Na、
2
Mg均能通过电解熔融氯化物的方法获得，而金属Al通过电解熔融氧化铝的方法获得，错
误；D项，人类历史上金属被发现的顺序与金属的活泼性有关，一般越不活泼的金属发现
越早，正确。
能力提升
11．工业上可通过电解 生产金属钠，流程如下。有关说法错误的是（ ）
A．粗钠中含有金属钙
B．过程I发生的是置换反应
C．过程Ⅱ控制温度可分离出液态粗钠
D．过程Ⅱ的化学方程式为：NaO+2Ca=2CaO+2Na
2 2
【答案】B
【解析】电解熔融状态的氯化钠和氯化钙，生成氯气、钠和钙；粗钠和过氧化钠发生反应
生成金属钠和氧化钙，据此回答。A．根据分析知电解熔融状态的氯化钠和氯化钙，在阳
极发生氧化反应生成氯气，阴极发生还原反应生成钠和钙，A正确；B．过程I发生的是分
解反应，B错误； C．钠的熔点低，过程Ⅱ控制温度可分离出液态粗钠，C正确；D．根
据流程可知过程Ⅱ的化学方程式为：NaO+2Ca=2CaO+2Na，D正确；故选B。
2 2
12．工业上以铝土矿(主要成分为Al O，含少量氧化铁和二氧化硅)为原料生产铝的流程如
2 3
图所示，下列叙述不正确的是（ ）
A．物质a可以是NH 或氨水
3B．滤渣①的主要成分是SiO
2
C．滤液1和滤液2中铝元素的化合价相同
D．步骤Ⅰ发生反应的化学方程式为：2Al O(熔融)=====4Al＋3O↑
2 3 2
【答案】B
【解析】根据流程，铝土矿经粉碎筛选后加入NaOH溶液，发生反应Al O ＋2NaOH＝
2 3
2NaAlO ＋HO，SiO ＋2NaOH＝NaSiO ＋HO，过滤后得到滤液1和氧化铁，滤液1的
2 2 2 2 3 2
主要成分为NaAlO 、NaSiO ，再向滤液1中加入足量的盐酸，发生反应 NaSiO ＋2HCl
2 2 3 2 3
＝2NaCl＋HSiO↓，NaAlO ＋4HCl＝NaCl＋AlCl ＋2HO，过滤得到滤渣1为HSiO ，
2 3 2 3 2 2 3
滤液2的主要成分为NaCl、AlCl ，向滤液2加入物质a，过滤得到氢氧化铝，氢氧化铝再
3
高温分解得到氧化铝，电解熔融的氧化铝得到铝单质，据此分析解答。A项，滤液2的主
要成分为NaCl、AlCl ，向滤液2加入物质a，过滤得到氢氧化铝，则物质a可以是NH 或
3 3
氨水，正确；B项，由分析可知，滤渣1为HSiO ，错误；C项，滤液1中的Al以NaAlO
2 3 2
形式存在，滤液2中的Al以AlCl 的形式存在，Al的化合价均为＋3价，正确；D项，步
3
骤Ⅰ为电解熔融的氧化铝，反应的化学方程式为2Al O(熔融)=====4Al＋3O↑，正确。
2 3 2
13.铝热反应有广泛的用途，实验装置如下图所示。下列说法不正确的是（ ）
A．该铝热反应的化学方程式是2Al＋Fe O====Al O＋2Fe
2 3 2 3
B．工业上可用铝热反应的方法焊接钢轨
C．在图反应过程中没有涉及到的化学反应类型是化合反应
D．由图2可推出铝热反应是放热的反应
【答案】C
【解析】A项，该铝热反应是高温条件下铝与氧化铁反应生成铁和氧化铝，反应的化学方
程式是2Al＋Fe O====Al O＋2Fe，正确；B项，工业上可利用“铝热反应”焊接钢轨，
2 3 2 3
其原理是在高温下用铝将铁从氧化铁中置换出来且呈液态，正确；C项，在图反应过程中镁条在空气燃烧生成氧化镁的反应类型是化合反应，不正确；D项，由图2可知反应物的
总能量高于生成物的总能量，推出铝热反应是放热的反应，正确。
14.钨在冶金工业有重要作用，某化工企业以黑钨矿(主要成分FeWO 和MnWO ，W为＋6
4 4
价)为原料冶炼金属钨的过程如下：
回答下列问题：
（1）“熔融”前需将黑钨矿粉碎，其目的是_______________________________。
（2）写出“熔融”过程中生成Fe O 的化学方程式：___________________________。
2 3
（3）下列仪器中，过滤操作用到的有___________(填标号)，所得滤渣B的化学式为
________________。
的
（4）检验沉淀D是否洗净 操作为：取最后一次洗涤液少许于试管中，
___________________。
（5）产品E的化学式为WO ，其中W的化合价有＋5和＋6两种。若x＝0.1，则＋5价
3－x
的W(V)占该化合物中钨元素总量的_________；该流程中由产品E冶炼金属钨的方法属于
_____________法。
【答案】（1）增大接触面积，加快反应速率，使反应更充分 （2）4FeWO ＋O ＋
4 2
4NaCO====2Fe O ＋4NaWO ＋4CO （3）ACE Fe O 、MnO （4）滴加HNO 酸化
2 3 2 3 2 4 2 2 3 2 3
的AgNO 溶液，若不产生白色沉淀，说明洗涤干净 （5）20%或1/5 热还原
3
【解析】黑钨矿(主要成分FeWO 和MnWO )与空气、碳酸钠熔融反应生成Fe O 、MnO 、
4 4 2 3 2
NaWO、CO，加水溶解、过滤，得到滤渣Fe O、MnO ，滤液主要是NaWO，再向滤液
2 4 2 2 3 2 2 4
中加入浓盐酸、过滤、洗涤，得到沉淀D，再煅烧D得到产品E(WO )，再利用热还原法
3－x
得到W。
（1）“熔融”前需将黑钨矿粉碎，其目的是增大接触面积，加快反应速率，使反应更充分；故答案为：增大接触面积，加快反应速率，使反应更充分；
（2）FeWO 在空气中和碳酸钠反应生成Fe O、NaWO、CO，因此“熔融”过程中生成
4 2 3 2 4 2
Fe O 的化学方程式：4FeWO＋O＋4NaCO====2Fe O＋4NaWO＋4CO；故答案为；
2 3 4 2 2 3 2 3 2 4 2
4FeWO＋O＋4NaCO====2Fe O＋4NaWO＋4CO；
4 2 2 3 2 3 2 4 2
（3）所给的仪器中，过滤操作用到的有烧杯、漏斗、玻璃棒，因此为ACE，Fe O、MnO
2 3 2
是难溶物，根据流程最后得到W，说明NaWO 是易溶物，因此所得滤渣B的化学式为
2 4
Fe O、MnO ；故答案为：ACE；Fe O、MnO ；
2 3 2 2 3 2
（4）检验沉淀D是否洗净，主要是检验最后一次洗液中是否还含有氯离子，其操作为：
取最后一次洗涤液少许于试管中，滴加HNO 酸化的AgNO 溶液，若不产生白色沉淀，说
3 3
明洗涤干净；故答案为：滴加HNO 酸化的AgNO 溶液，若不产生白色沉淀，说明洗涤干
3 3
净；
（5）产品E的化学式为WO ，其中W的化合价有＋5和＋6两种。若x＝0.1，设＋5价
3－x
的W有a mol，＋6价的W有b mol，根据化合价及物质的量建立得到a＋b＝1 mol，5a＋
6b＝2×(3−0.1)，解得a＝0.2，因此＋5价的W(V)占该化合物中钨元素总量的×100%＝
20%；该流程中是由WO 与氢气反应得到W，因此冶炼金属钨的方法属于热还原法；故
3－x
答案为：20%或；热还原。
直击高考
15.钛铁矿( ，其中Ti为 价)在高温下经氯化得到四氯化钛，再制取金属钛的流程
如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．氯化反应中 与C的物质的量之比为1∶1
B．氯化过程中 既不是氧化剂也不是还原剂
C．根据制取金属钛的反应可得出还原性：
D．制取金属钛时选用Ar气的目的是隔绝空气
【答案】D
【解析】由流程可知，氯化反应为2FeTiO+6C+7Cl ====2FeCl +6CO+2TiCl ，然后用金属
3 2 3 4镁置换出钛单质：2Mg+TiCl 2MgCl2+Ti，以此来解答。A．氯化反应的化学方程式为
4
2FeTiO+6C+7Cl ====2FeCl +6CO+2TiCl ，Cl 与C的物质的量之比为7:6，故A错误；
3 2 3 4 2
B．氯化时Ti元素非化合价不变，Fe元素的化合价升高，则FeTiO3为还原剂，故B错
误；C．由金属镁可以置换出金属钛：2Mg+TiCl 2MgCl +Ti可知，还原性：Mg＞Ti，
4 2
故C错误；D．制取金属钛时选用Ar气的目的是隔绝空气，防止Mg、Ti被氧化，故D正
确；故选D。
16．硫酸锌(ZnSO)是制备各种含锌材料的原料，在防腐、电镀、医学上有诸多应用。硫酸
4
锌可由菱锌矿制备。菱锌矿的主要成分为ZnCO ，杂质为SiO 以及Ca、Mg、Fe、Cu等的
3 2
化合物。其制备流程如图：
回答下列问题：
（1）菱锌矿焙烧生成氧化锌的化学方程式为____________________________________。
（2）为了提高锌的浸取效果，可采取的措施有__________________________(任意一点)。
（3）加入物质X调溶液pH＝5，最适宜使用的X是_____(填序号)。
A．NH •H O B．Ca(OH) C．NaOH
3 2 2
（4）向80～90℃的滤液①中分批加入适量KMnO 溶液将Fe2＋氧化为Fe(OH) ，充分反应
4 3
后过滤，滤渣②中有MnO ，该步反应的离子方程式为
2
_______________________________；能说明Fe2＋已全部除尽的实验方法是
_______________________________________。
（5）滤液②中加入锌粉的目的是______________________________。
（6）滤渣④与浓HSO 反应可以释放HF并循环利用，同时得到CaSO 和__________。
2 4 4
【答案】（1）ZnCO =====ZnO＋CO↑ （2）矿石粉碎(或搅拌、适当加热、适当增加硫
3 2
酸浓度等) （3）B （4）3Fe2＋＋MnO －＋7HO＝3Fe(OH) ↓＋MnO ↓＋5H＋ 少许滤液
4 2 3 2
于试管，滴加KMnO 溶液不褪色 （5）将Cu2＋转化为Cu而除去 （6）MgSO
4 4
【解析】将菱锌矿高温焙烧反应产生 ZnO、CO ，Ca、Mg、Fe、Cu等的化合物焙烧产生
2CaO、MgO、Fe O 、CuO，SiO 不发生反应；然后用HSO 酸浸，ZnO、CaO、MgO、
3 4 2 2 4
Fe O 、CuO变为ZnSO 、CaSO 、MgSO 、FeSO 、Fe (SO ) 、CuSO ；然后加入Ca(OH)
3 4 4 4 4 4 2 4 3 4 2
调整溶液pH＝5，形成CaSO 、Fe(OH) 沉淀，SiO 与酸不反应，进入滤渣①中，滤液①中
4 3 2
含有Zn2＋、Fe2＋、Cu2＋、Mg2＋及少量Ca2＋；向滤液①中加入KMnO 溶液，可以将Fe2＋氧
4
化并沉淀为Fe(OH) ，KMnO 被还原为MnO ，滤渣②中含有Fe(OH) 、MnO ；向滤液②中
3 4 2 3 2
加入Zn粉，可以与溶液中的Cu2＋发生置换反应产生Cu单质，过滤除去Cu及过量的Zn
粉；向滤液③中加入 HF，反应产生 CaF 、MgF 沉淀，通过过滤除去，滤液中含有
2 2
ZnSO，然后经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤得到ZnSO·7H O，据此分析作答。
4 4 2
