人教版选修2第三单元课题2金属材料作业

课题 2 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＋n 2H2↑ 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)CaCO3===== 高温 CaO＋CO2↑ CaO＋SiO2===== 高温 CaSiO3 (2)C＋O2===== 点燃 CO2 CO2＋C===== 高温 2CO (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＋3CaO===== 高温 Ca3(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＋O2===== 高温 CO2 (4)MgCl2(熔融)===== 通电 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。