【课堂新坐标，同步备课参考】2013-2014学年高中化学（鲁科版）选修2 课时作业：主题3课题3 金属冶炼和金属材料的保护

1．以下金属的冶炼(“→”前为原料，“→”后为所得的金属)，其中最适宜用热还原法冶炼的是(　　)
①MgCl2→Mg；②MnO2→Mn；③ZnO→Zn；④HgO→Hg；⑤磁铁矿→Fe；⑥KCl→K
A．①②④　　　　　　　　　B．③④
C．②③⑤⑥ D．①②③⑤
【解析】　热还原法是多数金属冶炼的方法， ( http: / / www.21cnjy.com )主要适用于金属活动性顺序表中处于中部或金属活动性与之相当的金属以及极少数活泼金属(如钾常用钠还原法制得)，符合题意的有②③⑤⑥。
【答案】　C
2．铁和铁合金是生活中常用的材料，下列说法中正确的是(　　)
A．不锈钢是铁合金，只含金属元素
B．一定条件下，铁粉可与水蒸气反应
C．铁与盐酸反应，铁合金不与盐酸反应
D．在空气中，铁板比镀锌铁板更耐腐蚀
【解析】　不锈钢属于合金，含有非金属元素碳 ( http: / / www.21cnjy.com )，A项错。C项显然错误。D项中，在潮湿空气中，铁板容易发生电化学腐蚀，而镀锌铁板因为锌比铁活泼，锌、铁构成原电池，锌作负极而使铁受到保护。
【答案】　B
3．下列物质中含碳量最高的是(　　)
A．纯铁 B．生铁
C．高碳钢 D．不锈钢
【解析】　含碳量：生铁>钢>纯铁。
【答案】　B
4．用氢气作还原剂和用金属作还原剂相比，所得金属的纯度的说法正确的是(　　)
A．用氢气的高 B．用金属的高
C．二者相同 D．无法比较
【解析】　用作还原剂的氢气与氧结合为水，水在高温下迅速蒸发。用作还原剂的金属易跟被还原出来的金属熔合形成合金。
【答案】　A
5．下列金属氧化物不能用焦炭还原的是(　　)
A．CaO B．Fe3O4
C．CuO D．Fe2O3
【解析】　Ca的还原性很强，不能用一般还原剂将CaO还原成Ca。CaO与C在高温下发生化学反应，生成CaC2和CO。
【答案】　A
6．下列关于钢铁腐蚀的叙述中正确的是(　　)
A．吸氧腐蚀时正极放出氧气
B．析氢腐蚀时正极放出氢气
C．化学腐蚀比电化学腐蚀普遍
D．析氢腐蚀比吸氧腐蚀普遍
【解析】　吸氧腐蚀时正极上氧气得到电子被还原，析氢腐蚀时正极放出氢气；化学腐蚀不如电化学腐蚀普遍，析氢腐蚀不如吸氧腐蚀普遍。
【答案】　B
7．在钢铁的吸氧腐蚀中，发生还原反应的电极反应式是(　　)
A．2H2O＋O2＋4e－===4OH－
B．2H＋＋2e－===H2↑
C．4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
D．Fe－2e－===Fe2＋
【解析】　吸氧腐蚀时应是O2得到电子被还原。
【答案】　A
8．为了探究金属腐蚀的条件和快慢，某课外学 ( http: / / www.21cnjy.com )习小组用不同的细金属丝将一根大小相同的普通铁钉分别固定在如图所示的三个装置内，并将这些装置在相同的环境中放置相同的一段时间，下列对实验结果的描述不正确的是(　　)
A．实验结束时，装置(1)左侧的液面一定会下降
B．实验结束时，装置(1)左侧的液面一定比装置(2)的低
C．实验结束时，铁钉b腐蚀最严重
D．实验结束时，铁钉c几乎没有被腐蚀
【解析】　A中是Fe与盐酸 ( http: / / www.21cnjy.com )酸雾的一般化学腐蚀，因产生H2导致装置(1)左侧管内压强增大，故左侧液面下降；装置(2)铜—铁—盐酸构成原电池，Fe作负极，被腐蚀，正极是Cu作电极，正极上H＋放电产生H2，原电池反应速率大于一般化学反应，Fe腐蚀快，产生H2多，故实验结束装置(1)左侧液面一定比装置(2)高；装置(3)中由于浓硫酸吸水，在干燥的空气中铁钉几乎没有被腐蚀，故答案选B。
【答案】　B
9．在铁制品上镀一定厚度的锌层，以下方案设计正确的是(　　)
A．锌做阳极，镀件做阴极，溶液中含有锌离子
B．铂做阴极，镀件做阳极，溶液中含有锌离子
C．铁做阳极，镀件做阴极，溶液中含有亚铁离子
D．锌做阴极，镀件做阳极，溶液中含有锌离子
【解析】　由电镀装置的设计方法可知，应选用锌片做阳极，铁制品做阴极，含有Zn2＋的溶液做电镀液。
【答案】　A
10．在炼铁、炼钢过程中都有碳参加反应。下列有关碳参加反应的叙述正确的是(　　)
A．两个过程中碳原子都被氧化，都只起着提供热源的作用
B．炼铁过程中碳被氧化，既起产生热量的作用，又起产生CO的作用
C．炼钢过程中碳被还原，从而达到降低含碳量的目的
D．炼铁过程中碳参加反应，只起产生CO的作用
【解析】　在炼铁时，焦炭的主要作用有两 ( http: / / www.21cnjy.com )个：一是通过焦炭燃烧放出大量热，提供炼铁过程所需的热量；二是产生炼铁所需的还原剂CO。在炼铁过程中碳被氧化。炼钢时用来降低碳含量的主要反应为：C＋FeOCO↑＋Fe，这个反应在碳被氧化的同时吸收热量。综合以上分析，可知A、C、D选项是错误的。
【答案】　B
11．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，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】　考查高炉炼铁及炼钢知识。 ( http: / / www.21cnjy.com )炼铁是以铁矿石、焦炭、石灰石和空气为原料，制得的铁是含杂质较多的生铁。炼钢则是以生铁为原料，目的是除去生铁中含有的硅、磷等杂质及降低含碳量。
【答案】　(1)炉身　炉腰
(2)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(或还原剂)
12．如图所示，甲、乙两试管中各放 ( http: / / www.21cnjy.com )一枚铁钉，甲试管中为NH4Cl溶液，乙试管中为NaCl溶液，数天后导管中观察到的现象是________，甲中正极反应为__________________________________________________________，
乙中正极反应为_______________________________。
试管中残留气体平均相对分子质量的变化为：甲_______________；
乙________。(填“增大”、“减小”或“不变”)
【解析】　甲中NH4Cl溶液水解呈酸性，铁钉 ( http: / / www.21cnjy.com )发生析氢腐蚀，放出H2，导致甲试管内压强增大；乙中NaCl溶液呈中性，铁钉发生吸氧腐蚀，O2被消耗，导致乙试管内压强减小，所以结合物理知识看到导管中液面出现左低右高的现象。由于甲试管中放出H2，其相对分子质量为2，比空气的平均相对分子质量29小，故甲中残留气体平均相对分子质量变小；乙试管中O2平均分子质量为32比N2的相对分子质量28大，O2消耗，残留气体平均相对分子质量必减小。
【答案】　导管中液面左低右高　4H＋＋4e－===2H2↑　2H2O＋O2＋4e－===4OH－　减小　减小
13．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。
　　　　　　　甲　　　　　　　　　　　　乙
(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，可以采用图甲方案，其中焊接在铁闸门上的固体材料R可以采用________。
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，其中铁闸门应该连接在直流电源的________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保护起来。
(3)属外加直流电源的阴极保护法，需把被保护的物件(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
14．金属铝已成为日常生活、工业、国防、航空等行业中应用最广泛的金属材料之一。在工业中金属铝的生产流程如下图所示：
请回答下列问题：
(1)电解铝的原料主要来自 ( http: / / www.21cnjy.com )铝土矿(主要成分为Al2O3)，其中氧化铝的含量约为50%～70%。因此电解时需要先从铝土矿中获得符合要求(Al2O3纯度不低于98.2%)的氧化铝，此过程包括三个环节，请写出这三个环节所涉及的化学反应方程式：
_______________________________________________________________、
_______________________________________________________________、
_______________________________________________________________，
该过程主要利用了________________。
(2)电解铝时，以氧化铝 ( http: / / www.21cnjy.com ) 冰晶石(Na3AlF6)熔融液为电解质，其中也常加入少量的氟化钙，其作用为________________________。
(3)由流程图可知阴极和阳极由碳素材料 ( http: / / www.21cnjy.com )做成，写出阴极与阳极的电极反应式：阴极_____________________________________________________；
阳极____________；电解过程中要定期更换的电极是________(填“阳极”或“阴极”)。
(4)电解生成的金属铝是在熔融液的________(填“上层”或“下层”)。
(5)铝是高耗能产品，废旧铝材的回收利用十分重要。在工业上，最能体现节能减排思想的是将回收铝做成________(填字母)。
a．冰晶石　　b．氧化铝　　c．铝锭　　d．硫酸铝
【解析】　(1)从铝土矿中获取纯度大于 ( http: / / www.21cnjy.com )98.2% Al2O3的过程也就是除杂、富集的过程，故一般都利用Al2O3、Al(OH)3的两性，将铝土矿溶于NaOH溶液得到NaAlO2溶液(过滤可除去杂质)，然后向NaAlO2溶液中通入CO2气体得到Al(OH)3沉淀，最后将Al(OH)3加热即可得到纯度大于98.2%的Al2O3。(2)电解氧化铝时，加入冰晶石、氟化钙的作用都是作助熔剂，降低Al2O3的熔点。(3)阴极发生还原反应，生成Al，电极反应为：4Al3＋＋12e－===4Al，阳极发生氧化反应生成氧气，故电极反应式为：6O2－－12e－===3O2↑；由于生成的氧气与阳极碳块反应，因此阳极材料不断地被消耗，需定期更换。
(4)生成Al的密度大于熔融液的密度，故Al在熔融液的下层。(5)回收废铝制成铝锭是工业上最能体现节能减排思想的处理方法。
【答案】　(1)Al2O3＋2NaOH＋3H2O===2NaAl(OH)4　NaAl(OH)4＋CO2===Al(OH)3↓＋NaHCO3
2Al(OH)3Al2O3＋3H2O　Al2O3与Al(OH)3的两性
(2)降低Al2O3的熔点
(3)4Al3＋＋12e－===4Al　6O2－－12e－===3O2↑　阳极
(4)下层　(5)c