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课题2 金属材料
(时间：30分钟)
考查点一 金属的冶炼及应用
1．在冶金工业上，均不能用通常化学还原剂制得的金属组是 ( )。
A．Na，Ba，Mg，Al B．Na，K，Zn，Fe
C．Zn，Fe，Cu，Ag D．Mg，Al，Zn，Fe
解析 金属的冶炼方法，依据金属的活动性归纳如下：
方法名称 冶炼的金属 举例
电解法： K～Al 2Al2O34Al＋3O2↑
还原剂法： Zn～Cu 2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3
加热法 Hg、Ag HgS＋O2Hg＋SO2
由于活泼金属的阳离子氧化性很弱，一般还原剂难以将它还原为金属，所以
接受电解法，不活泼金属的阳离子氧化性强，加热时可从化合物内部得电子
被还原成单质，所以可用加热法。
答案 A
2．下列有关生铁炼钢的叙述错误的是 ( )。
A．添加必要的元素，改善钢材的组织结构和性能
B．适当降低生铁中的含碳量，除去大部分硫、磷等杂质
C．加入硅、锰、铝等合金元素调整成分并脱去钢水中的氧
D．除去生铁中的非金属元素
解析 生铁炼钢是通过氧化还原反应降低生铁中碳的含量，除去一些有害元
素(如硫、磷)，并把其他元素(硅、钒、锰、铬等)的含量调控到指定范围的过
程，并不是仅除去生铁中的非金属元素，故选D。
答案 D
3．某化学小组为测定肯定质量的某铜铝混合物中铜的质量分数，设计了如下试验方案：
方案Ⅰ：铜铝混合物测定生成气体的体积
方案Ⅱ：铜铝混合物测定剩余固体的质量
下列有关推断中不正确的是 ( )。
A．溶液A和B均可以是盐酸
B．溶液A和B均可以是NaOH溶液
C．溶液A和B均可选用稀硝酸
D．试验室中方案Ⅱ更便于实施
解析 硝酸与铜、铝都能反应，不能用硝酸。
答案 C
4．钢铁工业对促进经济和社会进展起了重要作用。
(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________部分开头生成生铁和炉渣。
(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，缘由是______________________。
(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 避开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)
5．铜是生命必需的元素，也是人类最早使用的金属之一，铜的生产和使用对国计民生各个方面产生了深远的影响。请完成(1)～(3)题：
(1)在西汉古籍中曾有记载：曾青得铁则化为铜[即曾青(CuSO4)与铁反应生成铜]。试写出该反应的化学方程式： ___________________________________。
(2)铜器表面有时会生成铜绿，请写诞生成铜绿的化学方程式：_________________________________________________________。
这层铜绿可以用化学方法除去，试写出除去铜绿而不损伤器物的化学方程式： _________________________________________________________。
(3)铜钱在历史上曾经是一种广泛流通的货币。试从物理性质和化学性质的角度分析为什么铜常用于制造货币。(铜的熔点是1 183.4 ℃，铁的熔点是
1 534.8 ℃)_______________________________________________________。
解析 本题考查有关铜的冶炼方法、铜化合物的性质，同时考查了有关铜的
应用。一方面要留意铜的性质很稳定，不易发生化学反应。但又应知道这种
稳定性是相对的，在适宜条件下也会与一些物质反应。
答案 (1)Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu
(2)2Cu＋O2＋H2O＋CO2===Cu2(OH)2CO3
Cu2(OH)2CO3＋4HCl===2CuCl2＋CO2↑＋3H2O
(3)选择铜做货币是由于铜的熔点比较低，简洁铸造成型；铜的化学性质比较稳定，不易被腐蚀
6．下图是传统的工业生产金属铝的基本流程图，结合铝生产的流程图解答下列各题：
(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，在金属铝的冶炼中实行的措施是_________________________________________________。
(3)在冶炼过程中，阳极材料需要定期地进行更换，缘由是该极材料不断被消耗，产生这种现象的缘由是： ______________________________________(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推断、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，
电解前必需进行提纯。石油炼制、煤的干馏的固体物质的成分为碳，具有导
电性，可以作为阳极和阴极材料。
(2)纯洁Al2O3的熔点很高，而其电解必需在熔融状态下进行，若接受纯洁的
Al2O3进行电解，则加热熔融需要耗费大量的能量，所以工业上接受加入冰晶
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渐渐与生成的氧气反应，
在高温条件下生成CO2。
(4)由于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↑
由于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
7．钢铁工业已成为我国重要的支柱产业。某大型铁矿四周有炼焦煤、石灰石、黏土矿和丰富的水资源。
(1)随着铁矿的开发，该地建立了如图所示位置关系的炼焦厂、钢铁厂、发电厂和水泥厂。请写出图中B、D所代表的两个工厂的名称：B.__________；D.__________。
(2)硫铁矿其外观如黄金，故又被称为“愚人金”。现有黄金、愚人金两种小块试样，供应的仪器主要有：
A．托盘天平 B．酒精喷灯
C．试管夹 D．坩埚钳
E．烧杯 F．量筒
另外，H2O、空气可任意选用，请回答问题：
① 若用物理方法来鉴别该黄金、愚人金试样，应选用的仪器为 __________(填代号)；
②若用化学方法来鉴别该黄金、愚人金试样，应选用的仪器为__________(填代号)。
(3)煤炭燃烧排放的烟囱气中含有NOx和SO2。含有碱的黄磷乳浊液能够同时去除NOx和SO2，这是由美国科学家研发的，命名为PhoSNOx法。在该方法的最终阶段NO2－与HSO3－反应生成(NH4)2SO4，其离子方程式为_________________________________________________________________。
解析 (1)用到煤的是炼焦厂和发电厂，而钢铁厂则需要焦炭，故B、C分别
为炼焦厂、钢铁厂，由此推知A为发电厂，D为水泥厂。(2)物理方法是利用
了两种物质的密度不同进行鉴别的。方法是用托盘天平、量筒粗略地测量黄
金、愚人金的密度，其中用托盘天平粗略测量其质量，用量筒粗略测量其体
积(注水法)；“真金不怕火炼”，所以用灼烧法可以鉴别黄金、愚人金，愚人
金灼烧有刺激性气味的气体产生，而黄金灼烧时则没有这种现象，选择的仪
器是酒精喷灯和坩埚钳。(3)由得失电子守恒，可写出离子方程式。
答案 (1)炼焦厂 水泥厂 (2)①AF ②BD
(3)NO2－＋3HSO3－＋H2O===NH4＋＋3SO42－＋H＋
考查点二 金属的电化学腐蚀
8．下列防腐措施中，属于化学爱护法的为 ( )。
A．用氧化剂使金属表面生成致密稳定的氧化物爱护膜
B．在金属中加入一些铬或镍制成合金
C．在轮船的船壳吃水线以下部分，装上锌块
D．金属表面喷漆
解析 化学爱护法，指的是通过化学反应，阻挡进一步被腐蚀。B选项是改
变了物质的内部结构；C选项是牺牲阳极的阴极爱护法；D选项是利用隔离
层隔绝空气。
答案 A
9．下列事实与电化学腐蚀无关的是 ( )。
A．光亮的自行车钢圈不易生锈
B．黄铜(Cu、Zn合金)制的铜锣不易产生铜绿
C．铜、铝电线一般不连接起来作导线
D．生铁比熟铁(几乎是纯铁)简洁生锈
解析 自行车钢圈外面镀了一层不易发生化学变化的金属，阻挡了钢铁与空
气的接触，所以不易生锈，与电化学腐蚀无关。
答案 A
10．下列各种金属防护的方法中：①金属表面涂抹油漆 ②转变金属内部结构 ③保持金属表面清洁干燥 ④在金属表面进行电镀 ⑤使金属表面形成致密的氧化物薄膜，能对金属起到防止或减缓腐蚀作用的是 ( )。
A．①②③④ B．①③④⑤
C．①②④⑤ D．全部
答案 D
11．如右图所示水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天后观看：
(1)铁钉在渐渐生锈，则铁钉的腐蚀属于________腐蚀。
(2)若试管内液面上升，则原溶液呈________性，发生________腐蚀，电极反
应式为：负极：____________________，正极：____________________。
(3)若试管内液面下降，则原溶液呈________性，发生________腐蚀。电极反应式为，负极：____________________，正极：____________________。
解析 依据原电池的构成条件：有两种不同的材料(Fe为负极，碳为正极)，
有电解质溶液，形成闭合回路；可知铁钉的腐蚀属于电化学腐蚀。依据金属
腐蚀的条件原理及结果可知：试管内液面上升，说明是试管内压强减小，试
管内气体被吸取所致，是铁钉吸氧腐蚀的结果，据此写出电极反应式；试管
内液面下降，说明是试管内气体压强变大，试管内产生了新气体所致，是铁
钉析氢腐蚀的结果，据此写出电极反应式。
答案 (1)电化学 (2)弱酸性或中 吸氧
2Fe－4e－===2Fe2＋ O2＋2H2O＋4e－===4OH－
(3)较强的酸 析氢 Fe－2e－===Fe2＋ 2H＋＋2e－===H2↑
12．防止钢铁的腐蚀是世界级难题，每年全世界钢产量的四分之一因腐蚀而损失，依据下图回答：
(1)钢铁腐蚀主要是吸氧腐蚀，该腐蚀过程中的电极反应式为________________________________________________________________。
(2)为降低某水库的铁闸门的被腐蚀速率，可以接受图甲方案，其中焊接在铁闸门上的固体材料R可以接受__________。
A．铜 B．钠 C．锌 D．石墨
(3)图乙所示方案也可降低铁闸门的被腐蚀速率，其中铁闸门应当连接在直流电源的________极。
解析 (1)发生吸氧腐蚀时，Fe为负极：Fe－2e－===Fe2＋而腐蚀；正极上：O2
＋4e－＋2H2O===4OH－。
(2)铁闸门上连接一块比铁更活泼的金属如锌就可由锌失去电子被腐蚀而把
Fe爱护起来。
(3)属外接电流的阴极爱护法，需把被爱护的物件(闸门)与电源的负极相连接。
答案 (1)负极：2Fe－4e－===2Fe2＋
正极：O2＋4e－＋2H2O===4OH－
(2)C (3)负
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