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課時(shí)跟蹤訓(xùn)練(八)　金 屬 材 料 一、選擇題(本題包括10小題，每小題5分，共50分) 1．下列化工生產(chǎn)原理錯(cuò)誤的是(　　) ①可以電解熔融的氯化鈉來(lái)制取金屬鈉 ②可以將鈉加入氯化鎂飽和溶液中制取鎂 ③用電解法冶煉鋁時(shí)，原料是氯化鋁 ④煉鐵高爐中所發(fā)生的反應(yīng)都是放熱的，故不需加熱 A．②　　　　　　　　　 B．②③ C．①②③ D．②③④ 2．下列敘述不正確的是(　　) A．鐵表面鍍鋅，鐵作陽(yáng)極 B．船底鑲嵌鋅塊，鋅作負(fù)極，以防船體被腐蝕 C．鋼鐵吸氧腐蝕的正極反應(yīng)為O2＋2H2O＋4e－===4OH－ D．工業(yè)上電解飽和食鹽水的陽(yáng)極反應(yīng)為2Cl－—2e－===Cl2↑ 3．以下金屬的冶煉(“―→”前為原料，“―→”后為所得的金屬)，其中最適宜用熱還原法冶煉的是(　　) ①M(fèi)gCl2―→Mg?、贛nO2―→Mn?、踆nO―→Zn　④HgO―→Hg?、荽盆F礦―→Fe　⑥NaCl―→Na A．①②④　　　　　　　 B．③④ C．②③⑤⑥ D．②③⑤ 4．用無(wú)機(jī)礦物資源生產(chǎn)部分材料，其產(chǎn)品流程示意圖如下： 下列有關(guān)說(shuō)法不正確的是(　　) A．制取粗硅時(shí)生成的氣體是CO B．生產(chǎn)鋁、銅、高純硅以及玻璃的過(guò)程中都涉及氧化還原反應(yīng) C．黃銅礦冶煉銅時(shí)，SO2可用于生產(chǎn)硫酸，F(xiàn)eO可用于冶煉鐵 D．粗硅制高純硅時(shí)，提純SiCl4可用多次蒸餾的方法 5．下列關(guān)于煉鐵和煉鋼的說(shuō)法中，錯(cuò)誤的是(　　) A．煉鐵是鐵礦石還原的過(guò)程 B．煉鋼是生鐵被氧化的過(guò)程 C．煉鐵高爐中加入的石灰石是造渣劑 D．煉鋼轉(zhuǎn)爐中加入的生石灰是造渣劑 6．下圖所示各試管中的鐵釘最易銹蝕的是(　　) 7．鋼鐵在銹蝕過(guò)程中，下列5種變化可能發(fā)生的是(　　) ①Fe由＋2價(jià)轉(zhuǎn)化為＋3價(jià)?、贠2被還原?、郛a(chǎn)生H2　④Fe(OH)3失水形成Fe2O3H2O?、蓦s質(zhì)C被氧化除去 A．①② B．①②③④ C．③④ D．①②④⑤ 8．下列各方法中能對(duì)金屬起到防止或減緩腐蝕作用的是(　　) ①金屬表面涂抹油漆?、诟淖兘饘俚膬?nèi)部結(jié)構(gòu) ③保持金屬表面清潔干燥?、茉诮饘俦砻孢M(jìn)行電鍍 ⑤使金屬表面形成致密的氧化物薄膜 A．①②③④ B．①③④⑤ C．①②④⑤ D．全部 9．下列關(guān)于金屬腐蝕的說(shuō)法不正確的是(　　) A．金屬在潮濕的空氣中腐蝕的實(shí)質(zhì)是M＋nH2O===M(OH)n＋H2↑ B．金屬的化學(xué)腐蝕的實(shí)質(zhì)是M－ne－===Mn＋，電子直接轉(zhuǎn)移給氧化劑 C．金屬的化學(xué)腐蝕不一定在酸性條件下進(jìn)行 D．在潮濕的中性環(huán)境中，金屬的電化學(xué)腐蝕主要是吸氧腐蝕 10．在工業(yè)上，為了增強(qiáng)金屬的抗腐蝕能力，常常在其表面鍍上一層其他金屬或合金。若在鐵制品上鍍上一定厚度的鋅層，以下方案設(shè)計(jì)正確的是(　　) A．鋅作陽(yáng)極，鍍件作陰極，溶液中含有鋅離子 B．鉑作陰極，鍍件作陽(yáng)極，溶液中含有鋅離子 C．鐵作陽(yáng)極，鍍件作陰極，溶液中含有亞鐵離子 D．鋅作陰極，鍍件作陽(yáng)極，溶液中含有鋅離子 二、非選擇題(本題包括4小題，共50分) 11．(14分)Ⅰ.冶煉金屬一般有下列方法：①焦炭法；②水煤氣(或氫氣或一氧化碳)法；③活潑金屬置換法；④電解法。四種方法在工業(yè)中均有運(yùn)用。 (1)請(qǐng)對(duì)下表中的金屬冶煉方法進(jìn)行分析，從上述四種方法中選擇相應(yīng)的序號(hào)填入表中空格。 火燒孔雀石煉銅 濕法煉銅 鋁熱法煉鉻 從光鹵石中煉鎂 火燒孔雀石[Cu2(OH)2CO3]煉銅所發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為(寫(xiě)主要的兩個(gè))________________________________________________________________________、 ________________________________________________________________________。 Ⅱ.金屬熱還原法廣泛用于冶金過(guò)程中。用金屬A(或其合金)作還原劑在高溫下將另一種金屬B的化合物還原以制取金屬B(或其合金)的方法，通常是按還原劑來(lái)命名。 (1)用鋁作還原劑生產(chǎn)金屬鉻，稱為鋁熱法?；瘜W(xué)方程式為_(kāi)_______________________________________________________________________。 鋁的親氧性除用于冶煉難熔金屬外，還用于制取耐高溫的金屬陶瓷。例如將鋁粉、石墨和二氧化鈦或其他高熔點(diǎn)金屬的氧化物按一定比例混合均勻，然后在高溫下煅燒，即生成耐熱的(TiC)，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)___________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)用硅作還原劑還原V2O3冶煉釩，稱為硅熱法，化學(xué)方程式為_(kāi)_______________________________________________________________________。 硅(特別是硅鐵)的價(jià)格比鋁低，所以硅熱法在鐵合金及某些金屬的生產(chǎn)中占有重要地位，但硅的還原能力不如鋁。為使硅熱還原更易進(jìn)行，常加入CaO作溶劑，試分析加入CaO的作用：____________________________________________________________________。 (3)試寫(xiě)出克勞爾法用鎂熱還原TiCl4生產(chǎn)海綿鈦的化學(xué)方程式：________________________________________________________________________。 12．(10分)防止鋼鐵的腐蝕是世界級(jí)難題，每年全世界鋼產(chǎn)量的四分之一因腐蝕而損失。 (1)鋼鐵腐蝕主要是吸氧腐蝕，該腐蝕過(guò)程中的電極反應(yīng)式為_(kāi)_________________、 ______________________________________________________________________。 (2)為降低某水庫(kù)的鐵閘門(mén)的被腐蝕速率，可以采用圖甲方案，其中焊接在鐵閘門(mén)上的固體材料R可以采用________________。 A．銅 B．鈉 C．鋅 D．石墨 (3)圖乙所示方案也可降低鐵閘門(mén)被腐蝕的速率，其中鐵閘門(mén)應(yīng)該連接在直流電源的________極。 13．(12分)(全國(guó)大綱卷)鋁是一種應(yīng)用廣泛的金屬，工業(yè)上用Al2O3和冰晶石(Na3AlF6)混合熔融電解制得。 ①鋁土礦的主要成分是Al2O3和SiO2等。從鋁土礦中提煉Al2O3的流程如下： ②以螢石(CaF2)和純堿為原料制備冰晶石的流程如下： 回答下列問(wèn)題： (1)寫(xiě)出反應(yīng)1的化學(xué)方程式________________________________________________。 (2)濾液Ⅰ中加入CaO生成的沉淀是________，反應(yīng)2的離子方程式為_(kāi)_______________________________________________________________________。 (3)E可作為建筑材料，化合物C是________，寫(xiě)出由D制備冰晶石的化學(xué)方程式________________________________________________________________________。 (4)電解制鋁的化學(xué)方程式是______________________________，以石墨為電極，陽(yáng)極產(chǎn)生的混合氣體的成分是________________________________________________________。 14．(14分)下面是高爐煉鐵及工業(yè)煉鋼的工藝示意圖： 根據(jù)示意圖回答下列問(wèn)題： (1)煉鐵的原料Ⅰ為固體混合物，其中除鐵礦石、焦炭外，還有________，原料Ⅱ?yàn)開(kāi)_______。 (2)高爐氣是煉鐵過(guò)程中的尾氣，該氣體對(duì)環(huán)境有害，而現(xiàn)代工業(yè)提倡節(jié)能降耗，所以可以從高爐氣中提取回收________用作燃?xì)狻? (3)寫(xiě)出煉鐵高爐中的氧化還原反應(yīng)的化學(xué)方程式： ________________________________________________________________________。 (4)“百煉成鋼”是一個(gè)熟語(yǔ)，煉鋼的原料是生鐵，產(chǎn)物為鋼。百煉成鋼的冶煉爐名稱是________，該冶煉過(guò)程需要吹入氧氣，主要目的是除去生鐵中的________。 (5)寫(xiě)出高爐煉鐵的爐渣的一種用途：________________________________________ ________________________________________________________________________。 答　案 1．選D?、阝c與水反應(yīng)；③原料是氧化鋁；④高爐煉鐵要加熱。 2．選A　鐵表面鍍鋅是應(yīng)用電解原理，鍍件鐵與電源的負(fù)極相連，作陰極，鍍層金屬鋅與電源的正極相連，作陽(yáng)極，A項(xiàng)錯(cuò)誤。 3．選D　熱還原法是多數(shù)金屬冶煉的方法，主要適用于金屬活動(dòng)性順序表中處于中部或金屬活動(dòng)性與之相當(dāng)?shù)慕饘僖约皹O少數(shù)活潑金屬(如鉀常用鈉還原法制得)，符合題意的有②③⑤，故答案為D。 4．選B　選項(xiàng)A，高溫下SiO2與C反應(yīng)得到粗硅，由于C過(guò)量，所以生成的氣體是CO，正確。選項(xiàng)B，制造玻璃的過(guò)程中不涉及氧化還原反應(yīng)，不正確。選項(xiàng)C，SO2經(jīng)兩步轉(zhuǎn)化生成H2SO4，F(xiàn)eO用CO還原可得Fe，正確。選項(xiàng)D，SiCl4受熱變?yōu)闅怏w，多次蒸餾可除去SiCl4中的雜質(zhì)。 5．選B　煉鋼是降低生鐵中含碳量的過(guò)程；煉鐵中石灰石是造渣劑，煉鋼中生石灰作造渣劑。 6．選C　含有少量銅的鐵釘放在自來(lái)水中，會(huì)與水中溶解的少量電解質(zhì)構(gòu)成原電池，且鐵釘作為負(fù)極，腐蝕得最快。 7．選B　Fe在被腐蝕時(shí)生成Fe2＋，可能被繼續(xù)氧化成Fe3＋；發(fā)生吸氧腐蝕時(shí)O2被還原；發(fā)生析氫腐蝕時(shí)產(chǎn)生H2；其中雜質(zhì)C不能被氧化。 8．選D　金屬表面涂油漆可以防止與水、O2接觸；電鍍和表面形成氧化膜均能隔絕空氣；減緩腐蝕的方法就是防止空氣中的H2O和O2與金屬接觸。 9．選A　金屬的腐蝕不一定是發(fā)生化學(xué)腐蝕，在潮濕的空氣中被腐蝕時(shí)，往往是發(fā)生電化學(xué)腐蝕。在中性環(huán)境中發(fā)生吸氧腐蝕，并不一定放出H2。 10．選A　根據(jù)電鍍?cè)?，待鍍金屬作陰極，鍍層金屬作陽(yáng)極，含有鍍層金屬離子的溶液為電鍍液。 11．解析：冶煉銅需要加入還原劑，冶煉鎂一般用電解法；在金屬冶煉中，加入CaO的作用一般是與SiO2反應(yīng)生成CaSiO3爐渣從而除去SiO2。 答案：Ⅰ.(1)①?、邸、邸、? Cu2(OH)2CO3△,2CuO＋CO2＋H2O C＋2CuO△,2Cu＋CO2 Ⅱ.(1)2Al＋Cr2O32Cr＋Al2O3 4Al＋3TiO2＋3C2Al2O3＋3TiC (2)3Si＋2V2O34V＋3SiO2 使之與反應(yīng)產(chǎn)物SiO2結(jié)合成CaSiO3從而除去SiO2 (3)2Mg＋TiCl42MgCl2＋Ti 12．解析：(1)發(fā)生吸氧腐蝕時(shí)，F(xiàn)e為負(fù)極：Fe－2e－===Fe2＋；正極：O2＋4e－＋2H2O===4OH－。 (2)鐵閘門(mén)上連接一塊比鐵更活潑的金屬如鋅就可由鋅失去電子被腐蝕而把Fe保護(hù)起來(lái)，鈉性質(zhì)太活潑，與H2O劇烈反應(yīng)，不可取。 (3)屬外接電流的陰極保護(hù)法，需把被保護(hù)的物件(閘門(mén))與電源的負(fù)極相連接。 答案：(1)負(fù)極：2Fe－4e－===2Fe2＋　正極：O2＋4e－＋2H2O===4OH－　(2)C　(3)負(fù) 13．解析：結(jié)合Al2O3、SiO2與NaOH溶液反應(yīng)后產(chǎn)物的性質(zhì)來(lái)分析流程圖一，根據(jù)螢石和純堿為原料制取冰晶石來(lái)分析流程圖二，充分利用質(zhì)量守恒等來(lái)書(shū)寫(xiě)方程式。 (1)在加入NaOH溶液時(shí)，Al2O3和SiO2都能與NaOH反應(yīng)，分別生成NaAlO2和Na2SiO3。(2)加入CaO后，SiO與Ca2＋結(jié)合生成難溶物CaSiO3；濾液Ⅱ中主要含有AlO，通入CO2后生成沉淀Al(OH)3，煅燒后生成Al2O3。(3)螢石能與濃硫酸反應(yīng)生成CaSO4和HF氣體；HF、Na2CO3、Al(OH)3三者沒(méi)有發(fā)生氧化還原反應(yīng)，根據(jù)質(zhì)量守恒定律可寫(xiě)出化學(xué)方程式。(4)電解Al2O3制取金屬鋁，加入的冰晶石為助熔劑；陽(yáng)極產(chǎn)生的O2能與石墨電極反應(yīng)生成CO2(可能含有CO)。 答案：(1)2NaOH＋SiO2===Na2SiO3＋H2O、2NaOH＋Al2O3===2NaAlO2＋H2O　 (2)CaSiO3　2AlO＋CO2＋3H2O===2Al(OH)3↓＋CO　 (3)濃H2SO4　12HF＋3Na2CO3＋2Al(OH)3===2Na3AlF6＋3CO2＋9H2O (4)2Al2O34Al＋3O2↑　O2、CO2(CO) 14．解析：(1)煉鐵原料中鐵礦石提供鐵元素，焦炭是還原劑，石灰石造渣以除去鐵礦石中的脈石，空氣中的氧氣與焦炭反應(yīng)生成還原劑CO。 (2)高爐氣中的成分是二氧化碳、一氧化碳和氮?dú)獾取? (3)煉鐵高爐中反應(yīng)很多，其中既有氧化還原反應(yīng)，又有非氧化還原反應(yīng)。 (4)煉鋼是一個(gè)復(fù)雜的工藝，利用的原料是煉鐵所得的生鐵，由于生鐵中含有較多的碳，需要在煉鋼轉(zhuǎn)爐中吹入氧氣，除去碳。 (5)爐渣的主要成分是硅酸鈣。 答案：(1)石灰石　空氣　(2)CO　(3)C＋O2CO2、 CO2＋C2CO、3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2 (4)煉鋼轉(zhuǎn)爐　碳　(5)制造水泥、鋪路