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2020-2021学年高中化学 第三单元 化学与材料的发展 课题2 金属材料课时演练新人教版选修2

2020-2021学年高中化学 第三单元 化学与材料的发展 课题2 金属材料课时演练新人教版选修2

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金属材料
1．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．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
2．下列各种冶炼方法中，可制得相应金属的是(　　)
A．加热氧化铝
B．加热碳酸钙
C．电解熔融氯化钠
D．氯化钾与铝粉高温共热
解析：氧化铝很稳定，受热不会分解；CaCO3受热分解生成CaO；由于K的活泼性比铝的强，故氯化钾和铝粉高温下也不会发生铝热反应。
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、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．下列关于金属腐蚀的说法不正确的是(　　)
A．金属在潮湿的空气中被腐蚀的实质是：M＋nH2O===M(OH)n＋H2↑
B．金属化学腐蚀的实质是M－ne－===Mn＋，电子直接转移给氧化剂
C．金属的化学腐蚀不一定在酸性条件下进行
D．在潮湿的中性环境中，金属的电化学腐蚀主要是吸氧腐蚀
解析：金属在潮湿的空气中发生电化学腐蚀，并不一定放出H2。
答案：A
5．下列叙述与电化学腐蚀有关的是(　　)
A．切过咸菜的菜刀不及时清洗易生锈
B．在空气中金属镁、铝都具有较好的抗腐蚀性
C．红热的铁丝与水接触时，表面形成了蓝黑色物质
D．把铁片投入到氯化铜的溶液中，在铁表面上附着上一层红色的铜
答案：A
6．铁是用途最广的金属材料之一。为探究铁的化学性质，某同学将盛有生铁屑的试管塞上蓬松的棉花，然后倒置在水中(如右图所示)。数天后，他观察到的现象是(　　)
A．铁屑不生锈，试管内液面上升
B．铁屑不生锈，试管内液面高度不变
C．铁屑生锈，试管内液面上升
D．铁屑生锈，试管内液面高度不变
解析：装置中的生铁屑在潮湿的空气中发生吸氧腐蚀，电池反应为2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2,4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，最终Fe(OH)3失水生成铁锈，A、B错误；因反应消耗氧气，使试管内气压减小，试管内液面上升，C正确，D错误。
答案：C
7．下列关于金属保护方法的说法正确的是(　　)
A．我们使用的快餐杯表面有一层搪瓷，若搪瓷层破损后仍能起到防止铁生锈的作用
B．白铁(镀锌铁)镀层破损后铁皮的腐蚀速率很慢
C．轮船船壳的吃水线以下常装有一些锌块，这是利用了牺牲阴极的阳极保护法
D．钢铁制造的暖气管道外常涂有一层沥青，这是钢铁的电化学保护法
解析：A选项中涂层破损后金属铁直接暴露在空气中，因而搪瓷层不能对破损部位形成有效地保护；B选项中镀层破损后由于锌的还原性比铁强，发生电化学腐蚀时锌作负极被腐蚀，从而保护铁不被腐蚀；C选项应是牺牲阳极的阴极保护法；D选项暖气管道外涂有一层沥青，这是钢铁的表面保护法，不是电化学保护法。
答案：B
8．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。
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：

(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，使热能能得以充分利用
9．钢铁工业对促进经济和社会发展起了重要作用。
(1)炼铁高炉分为五部分，铁矿石与高温煤气主要在________部分发生反应，在________部分开始生成生铁和炉渣。
(2)炼钢时，除磷的化学方程式为________________________；
加入硅、锰和铝的目的是________________。
(3)不锈钢含有的Cr元素是在炼钢过程的氧吹______(填“前”或“后”)加入，原因是__________________________________________________。
(4)炼铁和炼钢生产中，尾气中均含有的主要污染物是________。从环保和经济角度考虑，上述尾气经处理可用作______________。
解析：(2)炼钢时，P被FeO氧化，生成的P2O5与CaO结合成Ca3(PO4)2而除去，据此即可写出方程式。
(4)炼铁尾气主要含有N2、CO、CO2等，炼钢尾气主要含有CO、CO2、Fe2O3粉尘等，共同的主要污染物为CO。
答案：(1)炉身　炉腰
(2)2P＋5FeO＋3CaOCa3(PO4)2＋5Fe
脱氧和调整钢的成分
(3)后　避免Cr被氧化(或“氧吹前加入Cr会形成炉渣被除去”)
(4)CO　燃料(还原剂)
10．据新华社报道，发展改革委员会于2007年4月发出“遏制铝冶炼投资反弹”的紧急通知。原因是铝冶炼属高耗能产业，而且某些铝冶炼企业以污染环境为代价，得不偿失。
下图是传统的工业生产金属铝的基本流程图，阅读上述新闻信息，结合铝生产的流程图解答下列试题：

请回答：
(1)工业冶炼金属铝用的是铝土矿，铝土矿的主要成分是________(填化学式)。石油炼制和煤的干馏产品________(填物质名称)作电解铝的阴极和阳极材料。
(2)氧化铝熔点高达2 050 ℃，工业上为了降低能量消耗，在金属铝的冶炼中采取的措施是_____________________________________________________________
___________________________________________________________________。
(3)在冶炼过程中，阳极材料需要定期地进行更换，原因是该极材料不断被消耗，产生这种现象的原因是：_______________________________________________
_________________________________________________(用化学方程式表示)。
(4)工业上制取金属镁时是电解熔融MgCl2，电解反应方程式为_______________
______________________________________________________________，
镁和铝都是活泼金属，为什么在电解冶炼过程中，一个用氯化物，一个用氧化物？_____________________________________________________________________
________________________________________________________________。
解析：该题以工业冶炼金属铝为载体考查了原料的判断、原理的诠释以及能量的合理利用。
(1)铝土矿的主要化学成分是Al2O3，另外还有SiO2、Fe2O3、TiO2、H2O等，电解前必须进行提纯。石油炼制、煤的干馏的固体产品的成分为碳，具有导电性，可以作为阳极和阴极材料。
(2)纯净Al2O3的熔点很高，而其电解必须在熔融状态下进行，若采用纯净的Al2O3进行电解，则加热熔融需要耗费大量的能量，所以工业上采用加入冰晶石(Na3AlF6)和氟化钙(CaF2)助熔。
(3)工业冶炼铝的关键操作是电解，电解时阳极发生氧化反应，熔融物中的O2－失电子，生成O2，在电解过程中阳极的材料碳逐渐与生成的氧气反应，在高温条件下生成CO2。
(4)因为MgCl2为离子化合物，熔融时能发生电离；AlCl3为共价化合物，熔融时不发生电离；再者MgO熔点很高，很难熔化，耗能太大。
答案：(1)Al2O3　碳素材料
(2)加入冰晶石(Na3AlF6)和少量CaF2
(3)C＋O2CO2
(4)MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑
因为MgO熔点太高，MgCl2熔点低，电解MgCl2耗能少。AlCl3是共价化合物，熔化时不能发生电离。