40分钟课时训练

一、金属的性质及应用

1．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。如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．金属的活动性强弱

答案　D

解析　由于人类掌握科学知识的局限性，越活泼的金属越难以冶炼，故发现年代越晚。

2．下列金属元素在自然界中可以游离态形式存在的是()

A．KB．NaC．CaD．Au

答案　D

3．下列物质投入溶液中，溶液质量减轻的是()

A．CaCO3投入到HCl溶液中B．Na2CO3投入稀硫酸中

C．Fe粉投入CuSO4溶液中D．Fe粉投入稀HCl溶液中

答案　C

解析　A、B项相当于把CaO、Na2O分别投入到酸溶液中，故其溶液质量增加；C项Fe元素进入溶液、Cu以单质形式析出，Fe(56)相对原子质量小于Cu(64)，故C项符合题意；D项Fe元素进入溶液(HCl)，H以单质形式析出，故D项溶液质量增加。

4．除去Cu粉中的Al粉不能()

A．加入稀H2SO4，过滤B．加入NaCl溶液，过滤

C．加入NaOH溶液，过滤D．加入CuSO4溶液，过滤

答案　B

解析　A、C、D项均可溶解Al使其进入溶液，从而与Cu分离，故选B项。

5．实验室欲使1.6g氧化铁完全还原，事先应准备的CO在标况下的体积为()

A．mLB．mLC．大于mLD．小于mL

答案　C

解析　由3CO＋Fe2O3高温=====2Fe＋3CO2可知消耗COmL，但气体与固体反应不充分，反应前要先通入一会儿CO赶尽空气，Fe冷却要在CO的气氛中，故CO实际用量应大于mL。

6．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

沸点/℃

.9

(升华)

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～℃B．～℃

C．～.9℃D．～℃

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。

二、金属的冶炼方法

7．不能用热分解法制得的金属是()

①Fe②Ag③Mg④Hg

A．①③B．②④C．①④D．②③

答案　A

解析　热分解法一般用于很不活泼的银、汞等金属的冶炼，它们的化合物大多不稳定，比如氧化银受热时能够分解为相应的金属单质，而活泼金属的化合物一般相当稳定，加热很难分解。因此，比较活泼的铁和镁不能够通过热分解法制得。

8．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＋Fe2O3高温=====2Fe＋3CO2，但一定是氧化还原反应。

9．电解无水MgCl2所得镁蒸气冷却后即得固体镁。镁可在下列哪种气体氛围中冷却()

A．H2B．CO2C．O2D．空气

答案　A

解析　Mg在加热条件下可与O2、CO2、N2反应。故选A。

10．下列有关金属冶炼的说法中，不正确的是()

A．用电解熔融氯化镁的方法冶炼金属镁

B．在加热情况下利用氢气还原三氧化二铝得到金属铝

C．用铝热法炼得熔点较高的金属铬

D．直接加热氧化汞得到金属汞

答案　B

解析　铝的活泼性比氢强，应选用电解法冶炼。

11．将氢气通过10gCuO粉末加热片刻，冷却后剩余固体质量为8.4g，那么下列计算正确的是()

A．有1.6gH2O生成B．有8.4gCu生成

C．有80%的CuO被还原D．实验过程中所消耗的氢气为0.2g

答案　C

解析　CuO＋H2△=====H2O　＋　Cu　固体质量减少Δm

xym(H2O)m(Cu)10－8.4＝1.6

m(H2O)＝1.8gm(Cu)＝6.4g

被还原的CuO为10gx×%＝10g8g×%＝80%

参与反应消耗H2为0.2g，但实际提供的氢气大于0.2g。

12．铜是生活中常见的金属，请回答下列问题：

(1)Cu不活泼，通常情况下不与稀硫酸反应，但向Cu和稀硫酸的混合物中滴入H2O2溶液后，溶液很快变蓝色，试写出该反应的离子方程式：_____________________。

(2)将硫酸铜溶液和碳酸钠溶液混合，会析出Cu2(OH)2CO3绿色固体，试写出该反应的离子方程式：________________________________________________________。

(3)火法炼铜的原理：Cu2S＋O2△=====2Cu＋SO2，在该反应中每生成1molCu，转移________mole－。

(4)据报道，有一种叫ThibacillusFerroxidans的细菌在有氧气存在的酸性溶液中，可将黄铜矿(CuFeS2)氧化成硫酸盐：4CuFeS2＋2H2SO4＋17O2===4CuSO4＋2Fe2(SO4)3＋2H2O，利用反应后的溶液，按如下流程可制备胆矾(CuSO4·5H2O)：

①检验溶液B中Fe3＋是否被除尽的实验方法__________________________________。

②在实验室中，从溶液B中提炼金属铜的原理(用化学方程式表示)：__________________________________________________________；

从溶液B中获得CuSO4·5H2O的方法：________、________、________等。

答案　(1)Cu＋H2O2＋2H＋===Cu2＋＋2H2O

(2)2Cu2＋＋CO32－＋2H2O===Cu2(OH)2CO3↓＋2H＋

(3)3

(4)①滴入KSCN溶液，若溶液变红证明含有Fe3＋；反之，则不含Fe3＋

②CuSO4＋Fe===FeSO4＋Cu　蒸发浓缩　冷却结晶　过滤

解析　(1)金属铜投入稀硫酸中不发生反应，但再加入H2O2溶液后铜开始溶解，溶液逐渐变为蓝色，说明过氧化氢在酸性溶液中具有氧化性，能溶解铜，离子方程式为Cu＋H2O2＋2H＋===Cu2＋＋2H2O。

(2)将硫酸铜溶液和碳酸钠溶液混合，会析出Cu2(OH)2CO3，反应的化学方程式为2Cu2＋＋CO32－＋2H2O===Cu2(OH)2CO3↓＋2H＋。

(3)反应中Cu元素化合价由＋1价降低到0价，O元素化合价由0价降低到－2价，S元素化合价由－2价升高到＋4价，由方程式可知生成2molCu，转移6mol电子，则该反应中每生成1molCu，转移3mol电子。

(4)①检验溶液B中Fe3＋是否被除尽的试剂是KSCN溶液，滴入KSCN溶液，若溶液变红证明含有Fe3＋；反之，则不含Fe3＋。

②硫酸铜溶液得到金属铜的方法，可以加入铁粉置换铜，反应的化学方程式为CuSO4＋Fe===FeSO4＋Cu；从溶液B中获得CuSO4·5H2O的方法为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤。

13．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，人类研制出了很多炼铁的方法。某研究性学习小组同学在实验室中模拟工业炼铁的过程，实验装置如下：

(1)写出得到单质铁的化学方程式：_____________________________________。

(2)实验过程中看到玻璃管内的粉末由红棕色逐渐变黑，请设计一个实验来验证生成了单质铁：______________________________________________________________。

(3)装置末端气球的作用为_________________________________________。

实验结束时，应该先停止加热还是先停止通入CO并说明原因__________________________________________________________________。

答案　(1)Fe2O3＋3CO高温=====2Fe＋3CO2

(2)取少量粉末放于试管中，加少量盐酸，若产生无色无味气体，则证明生成了单质铁

(3)收集未反应的CO，防止污染空气　先停止加热，防止生成的铁再次被氧化

解析　检验是否生成单质，在反应结束后，待玻璃管内的固体冷却，取少量放于试管中，加少量盐酸，若产生无色无味气体(H2)，则证明生成了单质铁；反应结束后，得到的铁还是赤热的，若先停止通入CO，会导致铁又被氧化，所以，应该先停止加热，待玻璃管内的固体冷却后，再停止通入CO。

14．在某次探究性学习中，老师要求同学们在实验室中用氧化铜、稀硫酸和铁来制取纯净的铜，并用所制得的铜进行一系列的探究性实验。

甲、乙两位同学分别设计了如下两个制铜实验方案。

甲：①CuO溶于适量稀硫酸中；

②在①的溶液中加入稍过量的铁，充分反应后，过滤、烘干，即得纯净的铜。

乙：①铁与稀硫酸反应得氢气；

②用氢气还原氧化铜，充分反应后即得纯净的铜。

(1)若两位同学消耗的稀硫酸和铁的量分别相同，请判断他们所制得铜的质量大小关系________(填字母)。

A．相同B．甲多

C．乙多D．以上三种情况均有可能

(2)丙同学认为上述两种方案都难以保证所制的铜的纯度，应对上述两种方案加以完善。甲同学的方案不完善的原因：________________________________________，

完善乙同学的方案的一种方法是将所得的铜粉放入烧杯中，加入____________，不断搅拌，然后__________即得到纯净的铜。

答案　(1)B(2)产物中可能混有铁并且没有洗涤　过量稀硫酸　过滤、洗涤，烘干

解析　(1)在用氢气还原氧化铜的反应中，应先通入H2，赶走空气，然后才能加热，并且反应结束后应先撤去酒精灯，再停止通入H2，因此所制得的H2并没有全部参与CuO的还原，故生成的铜少。

(2)甲方案中铁过量，并且过滤后没有洗涤，产物中混有铁粉也可能混有FeSO4。而乙方案中可能混有CuO，应加入稀硫酸除去CuO。

15．钛(Ti)被称为继铁、铝之后的第三金属，钛白(TiO2)是目前最好的白色颜料。制备TiO2和Ti的原料是钛铁矿，我国的钛铁储量居世界首位。用含Fe2O3的钛铁矿(主要成分为FeTiO3)制备TiO2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TiO2的过程中，可以利用的副产物是__________________；考虑成本和废物综合利用因素，废液中应加入______处理。

(3)由金红石(TiO2)制取单质钛(Ti)，涉及到的步骤为

―→Mg

反应TiCl4＋2Mg===2MgCl2＋Ti在Ar气氛中进行的理由是___________________。

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＋3价Fe转化为＋2价Fe，降温减小FeSO4·7H2O的溶解度，有利于绿矾结晶。

(2)水浸后发生的离子反应为TiO2＋＋2H2O===H2TiO3↓＋2H＋，废液主要呈酸性，所以应加入CaO、CaCO3或碱。

(3)反应后Ti和Mg易与空气中O2、N2等反应，故应在Ar气氛中进行。