金属材料
第2课时
A组
一、选择题（每小题5分，共35分）
1.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.化学腐蚀速率超过电化学腐蚀速率
D.析氢腐蚀比吸氧腐蚀普遍
1.
B【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速率快，析氢腐蚀不如吸氧腐蚀普遍。
2.下列金属的防护方法不正确的是( )
A．对健身器材涂油漆以防止生锈
B．对某些工具的“机械转动部位”选用刷油漆的方法来防锈
C．用牺牲锌块的方法来保护船体
D．自行车的钢圈上镀上一层Cr防锈
2.B【解析】“机械转动部位”应涂油质防锈，油质既能防水又能防止气体对金属的腐蚀，还能使转动部位灵活。
3.钢铁生锈过程发生如下反
( http: / / www.21cnjy.com )应：①2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2；②
4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===
4Fe(OH)3；③2Fe(OH)3===Fe2O3＋3H2O。下列说法正确的是( )
A.反应①、②中电子转移数目相等
B.反应①中的氧化剂是氧气和水
C.与铜质水龙头连接处的钢质水管不易发生腐蚀
D.钢铁在潮湿的空气中不能发生电化学腐蚀
3.A【解析】反应①氧化剂为O2，不含H2O；两种金属形成原电池，加快钢质水管的腐蚀；钢铁在潮湿空气中易发生电化学腐蚀。
4.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)容易生锈
4.A【解析】自行车钢圈外面镀了一层不易发生化学变化的金属，阻止了钢铁与空气的接触，所以不易生锈，与电化学腐蚀无关。
5.下列关于金属保护方法的说法正确的是( )
A.在铁制品表面涂上搪瓷可以防腐，若搪瓷层破损后仍能起防止生锈的作用
B.镀锌铁制品表面的锌层破损后仍能起到防止铁生锈的作用
C.钢铁制造的暖气管外常涂有一层沥青，这是一种改变金属内部结构的方法
D.轮船外壳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
5.B【解析】搪瓷层破损后不能起防止生锈的
( http: / / www.21cnjy.com )作用；锌比铁活泼，锌层破损后，发生电化腐蚀时，锌作负极，仍能起到防止铁生锈的作用；涂沥青是表面膜保护法，而不是改变了金属内部结构；轮船外壳装有锌块，是利用了牺牲阳极的阴极保护法。
6.在金属A中含有金属B，发生电化锈蚀时，金
( http: / / www.21cnjy.com )属A被腐蚀；将金属A与金属C组成原电池，则A为电池的正极，A、B、C三种金属还原性的强弱顺序是( )
A.A>B>C
B.C>B>A
C.B>C>A
D.C>A>B
6.D【解析】金属A先被腐蚀，说明A更易失电
( http: / / www.21cnjy.com )子，故金属性A>B；A和C组成的原电池，C为负极，说明C失电子的能力比A强，故金属性C>A，应选D。
7.把锌片和铁片放在盛有稀食盐水和酚酞试液的表面皿中，如下图所示。最先观察到酚酞变红现象的区域是( )
( http: / / www.21cnjy.com )
A．Ⅰ和Ⅲ
B．Ⅰ和Ⅳ
C．Ⅱ和Ⅲ
D．Ⅱ和Ⅳ
7.B【解析】酚酞变红，表明显碱性，判断哪一个电极上先生成OH－，左端装置属于原电池；Zn作负极，O2在Ⅰ上得电子生成OH－；右端装置是电解装置，Fe是阳极溶解，溶液中的H＋在阴极Ⅳ—Zn上得电子析出H2，同时在溶液中生成OH－。所以Ⅰ和Ⅳ先变红。
二、填空题（共15分）
8.(6分)
市场上出售的“
( http: / / www.21cnjy.com )热敷袋”中的成分主要是铁粉、碳粉、木屑和少量氯化钠、水等。“热敷袋”用塑料袋密封，使用时从袋中取出轻轻揉搓就会放出热量，用完后袋内有大量铁锈生成，回答下列各问题：
(1)“热敷袋”放出的热量来自______________________________________。
(2)碳粉和氯化钠的作用分别是______________________________________。
(3)写出有关的电极反应式和化学方程式______________________________________。
8.(1)铁粉发生氧化反应放出的热量
(2)碳粉构成原电池的正极，氯化钠溶液起电解质溶液作用，从而形成原电池，加速铁的氧化
(3)负极：2Fe－4e－===2Fe2＋，正极：2H2O＋O2＋4e－===4OH－；
总反应：2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2；
进一步发生的反应：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===
4Fe(OH)3,
2Fe(OH)3===Fe2O3＋3H2O[或2Fe(OH)3===Fe2O3·nH2O＋(3－n)H2O]
【解析】本题考查的知识点是：原电池电极反应式、化学方程式的书写和化学反应中的能量变化。
9.(9分)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
(1)钢铁腐蚀主要是吸氧腐蚀，该
( http: / / www.21cnjy.com )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。
8.(1)负极：2Fe－4e－===2Fe2＋
正极：O2＋4e－＋2H2O===4OH－
(2)C (3)负
【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)属外接电流的阴极保护法，需把被保护的物件(闸门)与电源的负极相连接。
B组
1.如图所示，将紧紧缠绕不同金属的铁钉放入
( http: / / www.21cnjy.com )培养皿中，再加入含有适量酚酞和NaCl的琼脂热溶液，冷却后形成琼胶(离子在琼胶内可以移动)，下列叙述正确的是( )
A.a中铁钉附近呈现红色
B.b中铁钉上发生还原反应
C.a中铜丝上发生氧化反应
D.b中铝条附近有气泡产生
1.B【解析】依据原电池原理分析可知：
( http: / / www.21cnjy.com )a中铁钉作负极，发生氧化反应，铜丝作正极发生O2＋2H2O＋4e－===4OH－的还原反应，可知A、C错误；b中铁钉作正极，发生O2＋2H2O＋4e－===4OH－的还原反应，而铝条发生氧化反应不会冒气泡，D错误。
2.对金属制品进行抗腐蚀处理，可延长其使用寿命。
(1)以下为铝材表面处理的一种方法：
①碱洗的目的是除去铝材表面的自然氧
( http: / / www.21cnjy.com )化膜，碱洗时常有气泡冒出，其原因是__________________(用离子方程式表示)。为将碱洗槽液中的铝以沉淀形式回收，最好向槽液中加入下列试剂中的________。
a．NH3
b．CO2
c．NaOH
d．HNO3
②以铝材为阳极，在H2SO4溶液
( http: / / www.21cnjy.com )中电解，铝材表面形成氧化膜，阳极电极反应式为________。取少量废电解液，加入NaHCO3溶液后产生气泡和白色沉淀，产生沉淀的原因是______________________。
(2)镀铜可防止铁制品腐蚀，电镀时用铜而不用石墨作阳极的原因是
______。
(3)利用下图装置，可以模拟铁的电化学防护。
若X为碳棒，为减缓铁的腐蚀，开关K应置于________处。
若X为锌，开关K置于M处，该电化学防护法称为______________。
2.(1)①2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑ b
②2Al＋3H2O===Al2O3＋6H＋＋6e－
HCO3－与H＋反应使H＋浓度降低，产生Al(OH)3沉淀。
(2)补充溶液中消耗的Cu2＋，保持溶液中Cu2＋浓度恒定。
(3)牺牲阳极的阴极保护法。
【解析】(1)碱洗时，部分除去了氧化膜的Al与NaOH溶液反应放出了H2，若将溶液中[Al(OH)4]－转化为Al(OH)3沉淀，应向溶液中通入CO2，加HNO3，如若过量会造成沉淀部分溶解。铝作阳极失去电子最终形成Al2O3，所以阳极电极反应式为：2Al＋3H2O===Al2O3＋6H＋＋6e－，在废电解液中加入NaHCO3，会使溶液中H＋浓度降低而生成Al(OH)3沉淀。
(2)以Cu做阳极，Cu失电子形成Cu2＋，使溶液中Cu2＋浓度保持不变。
(3)作为原电池的正极或电解池的阴极的铁被保护，我们把这种方法叫作牺牲阳极的阴极保护法。
3.某学生在A、B、C、D四只小烧瓶中
( http: / / www.21cnjy.com )分别放入干燥的细铁丝、浸过食盐水的细铁丝、浸过清水的细铁丝、食盐水及细铁丝(并使铁丝完全浸没在食盐水中)，然后装配成如图所示的四套装置，每隔一段时间测量导管中水面上升的高度，结果如下表(表中所列数据为导管中水面上升的高度/cm)所示：
( http: / / www.21cnjy.com )
时间/小时
0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
A瓶(盛干燥细铁丝)
0
0
0
0
0
0
0
B瓶(盛浸过食盐水的细铁丝)
0
0.4
1.2
3.4
5.6
7.6
9.8
C瓶(盛浸过清水的细铁丝)
0
0
0
0.3
0.8
2.0
3.5
D瓶(盛完全浸没在食盐水中的细铁丝)
0
0
0
0
0
0
0
(1)为什么有的导管中水面会上升？
( http: / / www.21cnjy.com )________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)上述实验中，铁生锈的速率由大到小的排列顺序为(填小烧瓶的字母编号)_____________
___________________________________________________________。
(3)影响铁生锈的因素除氧气外，还有_______________________________________________
_____________________________________________。
(4)日常生活中常见到铁制品生成铁锈，
( http: / / www.21cnjy.com )试写出铁制品生成铁锈(Fe2O3·xH2O)的化学方程式________________________________________________________________________。
(5)通过以上研究你认为在日常生活中应如何保护铁制品？____________________________
________________________________________(至少回答两种方法)
3.(1)氧气消耗后，瓶内气体物质的量减少，导致瓶内压强减小，因此导管中水面上升
(2)B>C>A＝D
(3)水、电解质(或电解质溶液)
(4)4Fe＋3O2＋2xH2O===2Fe2O3·xH2O
(5)洗净擦干涂油；与较活泼的金属锌用导线连接；将铁制品置于通风干燥处，避免将其置于潮湿处等
【解析】铁丝在食盐水中会形成原电池，负极反应为2Fe－4e－===2Fe2＋；正极反应为2H2O＋O2＋4e－===4OH－，由于铁丝腐蚀过程中消耗了O2，使瓶内气体的物质的量减少，压强减小，致使导管中水面上升，产生的Fe2＋和OH－结合成Fe(OH)2：Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2，Fe(OH)2进一步氧化生成Fe(OH)3：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，2Fe(OH)3===Fe2O3＋3H2O，从而形成铁锈。金属材料
第1课时
A组
一、选择题（每小题5分，共35分）
1.铝的活泼性较强，直到十八世纪人类才开
( http: / / www.21cnjy.com )始将Al从它的化合物中冶炼出来．当时铝价格十分昂贵，拿破仑的头盔就是用Al制作的，现在还保存在大英博物馆中．下列冶炼铝的方法正确的是（
）
A．Al2O3(熔融)Al
B．Al2O3AlCl3(熔融)Al
C．Al(OH)3Al
D．Al2O3Al
1.A【解析】H2、CO、C等皆不能将Al2O3或Al(OH)3还原为Al，C、D不正确．AlCl3是分子晶体，熔融后不导电，B不正确．
2.高炉炼铁过程中既被氧化又被还原的元素是（
）
A.
铁
B.
氮
C.
氧
D.
碳
2.
D【解析】本题考查高炉炼铁的原理。高
( http: / / www.21cnjy.com )炉炼铁中涉及C与O2
生成CO，CO与Fe2O3生成CO2，CO2与C生成CO。过程中C的化合价有升有降，故既被氧化又被还原。
3.金属K与Na金属性相近，用K与钠盐共熔
( http: / / www.21cnjy.com )时，很难将Na从混合物中分离．若调整温度到一定程度，则可用Na与KCl反应制取金属K.已知四种物质的熔、沸点如下：
K
Na
KCl
NaCl
熔点(℃)
63.65
97.8
770
801
沸点(℃)
774
882.9
1500(升华)
1431
根据平衡移动原理，可推知．用Na与KCl反应制K的适宜温度是( )
A.97.8℃～770℃
B.770℃～774℃
C.774℃～882.9℃
D.1413℃～1500℃
3.C【解析】该反应原理为Na＋KClNaCl＋K(g)，因此需保证只有K为蒸气，而其他物质为液态，所以适宜温度为774℃～882.9℃，故选C.
4.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
4.C【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。
5.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.②③⑤
5.C【解析】 热还原法是
( http: / / www.21cnjy.com )多数金属冶炼的方法，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，故答案为C。
6.下列可被工业上采用的冶金方法是( )
A.电解熔融的氯化铝制铝
B.电解熔融的氯化镁制镁
C.电解氯化钠溶液制钠
D.高温下用H2还原氧化镁制镁
6.D【解析】氯化铝是共价化合物，熔融
( http: / / www.21cnjy.com )状态下以分子形式存在，其中缺少自由移动的离子，基本不导电，故不能用电解熔融氯化铝的方法制铝。A不可选。Na＋、Mg2＋、Al3＋在水溶液中电解时，电子被H＋得到，因而电解比氢活泼的金属阳离子的水溶液是得不到金属单质的。C不可选。比Al活泼的金属很难用一般的还原剂(如H2、CO、C等)把它们从化合物中还原出来。况且，MgO熔点很高。工业上制取镁是采用电解熔融MgCl2的方法。D不可选。
7.下列有关说法正确的是(
)
A.高温加热氧化镁和碳的混合物可以制单质镁
B.铁的冶炼过程是通过置换反应得到单质铁
C.海水提溴的过程中不发生氧化还原反应
D.利用电解的方法可以从海水中获取淡水
7.A【解析】高温加热氧化镁和碳的
( http: / / www.21cnjy.com )混合物时，生成的CO2(或CO)能不断脱离反应体系，促使反应不断进行，因此碳可置换出镁；工业上冶炼铁用的还原剂是CO，有关反应不是置换反应；海水提溴是使Br-变成Br2，主要发生氧化还原反应；从海水中获取淡水可用蒸馏等方法，这是物理变化，电解是使水分解的化学变化。
二、填空题（共15分）
8.(6分)
冶炼金属一般有下列方法：①焦炭法；②水煤气(或氢气或一氧化碳)法；③活泼金属置换法；④电解法。四种方法在工业中均有运用。
(1)请对下表中的金属冶炼方法进行分析，从上述四种方法中选择相应的序号填入表中空格。
火烧孔雀石炼铜
湿法炼铜
铅热法炼铬
从光卤石中炼镁
火烧孔雀石炼铜所发生反应的化学方程式为(写主要的两个)________、________。
(2)请再举出使用上述方法冶炼金属的例子各一个(用化学方程式表示)：
①___________________________________________；
②___________________________________________；
③___________________________________________；
④___________________________________________。
8.(1)① ③ ③ ④
Cu2(OH)2CO32CuO＋CO2↑＋H2O
C＋2CuO2Cu＋CO2↑
(2)①Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2
②3H2＋WO3W＋3H2O
③
4Al＋3MnO23Mn＋2Al2O3
④2NaCl2Na＋Cl2↑
9.(9分)钛(Ti)因为具有神奇
( http: / / www.21cnjy.com )的性能越来越引起人们的关注．常温下钛不能与非金属、强酸反应，红热时，却可与常见的非金属单质反应．钛是航空、军工、电力等方面的必需原料．地壳中含钛矿石之一——称金红石(主要成分是TiO2)．目前大规模生产钛的方法是：
(1)第一步：金红石、炭粉混合，在高温条件下
( http: / / www.21cnjy.com )通入氯气制得TiCl4和一种可燃性气体，该反应的化学方程式为________________，该反应的还原剂是________．
(2)第二步：在氩气的气氛中，用过量的镁在加热条件与TiCl4反应制得金属钛．
①写出此反应的化学方程式____________________．
②简述由上述所得产物中获得金属钛的步骤：____________________________.
9.(1)TiO2＋2C＋2Cl2TiCl4＋2CO C
(2)①2Mg＋TiCl42MgCl2＋Ti
②将还原后的产物溶于过量的盐酸中，过滤、洗涤，即可得到纯净的钛
【解析】第一步中：反应物为
( http: / / www.21cnjy.com )TiO2、C和Cl2，产物为TiCl4和CO(可燃性气体)，据得失电子守恒配平方程式：TiO2＋2C＋2Cl2TiCl4＋2CO，还原剂为C.
第二步中：反应物为Mg与TiCl4，产物为Ti和MgCl2，配平即得.2Mg＋TiCl42MgCl2＋Ti.因Ti不与强酸反应，而制取Ti时Mg过量，因此可将还原后的产物溶于过量的盐酸中，过滤、洗涤，即得纯净的Ti。
B组
1.我国是氧化铝生产大国
( http: / / www.21cnjy.com )，工业上每生产1
t氧化铝将排出1～2
t赤泥，赤泥大量堆积会对环境造成严重污染。赤泥中主要成分及含量：CaO约占46%、SiO2约占22%、Al2O3约占7%、Fe2O3约占11%、TiO2约占5%及少量其他物质。
⑴一种利用废弃赤泥的方法是将赤泥配成一
( http: / / www.21cnjy.com )定的液固比，作为一种吸收剂，吸收热电厂排放的含SO2的烟气，写出吸收SO2时可能发生的化学反应方程式__________________________
__________________________________________。
⑵为综合利用赤泥中的各种成分，某科研小组设计了如下工艺流程：
已知：TiO2不溶于稀盐酸、稀硫酸，能溶于浓硫酸生成TiOSO4(硫酸氧钛，易水解)。
①氧化物D的化学式是__________________，原料A最好是下列物质中的________。
A．氨水
B．氢氧化钠
C．生石灰
D．双氧水
②写出上述工艺中投入氢氧化钠时反应的离子方程式____________________________。
③写出上述工艺中稀释时发生水解反应的化学方程式____________________________
1.⑴CaO＋SO2＝CaSO3
或Ca(OH)2＋SO2＝CaSO3＋H2O
⑵①Fe2O3
C
②OH－＋Al(OH)3＝AlO2－＋2
H2O
③TiOSO4＋2H2O＝TiO(OH)2↓＋H2SO4或TiOSO4＋2H2O＝TiO2·H2O↓＋H2SO4
【解析】(1)CaO可以与SO2反应
(2)
①Fe(OH)3受热分解可得到Fe2O3；过滤后得到CaCl2溶液。
②Fe(OH)3不溶于NaOH溶液，Al(OH)3可溶于NaOH溶液生成NaAlO2
③水解时元素的化合价不发生变化，TiO2-结合水中的OH-
2.赤铁矿是炼铁的主要原料之一。它的主要成分在一定条件下有下列反应：
Fe2O3+CO2FeO+CO2
在反应形成的固体混合物(Fe2O3、FeO)中，元素铁和氧的质量比用m(Fe)∶m(O)表示。
(1)根据上述反应，固体质量每减轻1.6
g，将产生CO2_______________L(标准状况)。
(2)上述反应形成的固体混合物中，m(Fe)∶m(O)不可能是____________(多选扣分)。A.21∶9
B.21∶7.5
C.21∶5
D.21∶8
(3)Fe2O3被CO还原的百分率为50%，则m(Fe)∶m(O)=______________________。
2.(1)2.24
(2)AC
(3)14∶5
【解析】根据反应：Fe2O3+CO2FeO+CO2，反应前后固体的质量差：△m=16g，若质量减轻1.6g，则产生0.1molCO2，标况下体积为：2.24L。
(2)所得固体是Fe2O3和FeO的混
( http: / / www.21cnjy.com )合物，按极值法求得73(3)若Fe2O3被还原的百分率是
( http: / / www.21cnjy.com )50%，则固体混合物中Fe2O3和FeO的物质的量之比为1∶2，m(Fe)∶m(O)=(4×56)∶(5×16)=14∶5。
3.从铝土矿(主要成分是Al2O3，含SiO2、Fe2O3、MgO等杂质)中提取氧化铝的两种工艺流程如下：
请回答下列问题：
(1)流程甲加入盐酸后生成Al3＋的离子方程式为________________________________。
(2)流程乙加入烧碱后生成SiO32－的离子方程式为________________________________。
(3)验证滤液B含Fe3＋，可取少量滤液并加入________________________(填试剂名称)。
(4)滤液E、K中溶质的主要成分是___
( http: / / www.21cnjy.com )_____(填化学式)，写出该溶质的一种用途______________________________________。
(5)已知298
K时，Mg(OH)
( http: / / www.21cnjy.com )2的溶度积常数Ksp＝5.6×10－12。取适量的滤液B，加入一定量的烧碱至达到沉淀溶解平衡，测得pH＝13.00，则此温度下残留在溶液中的c(Mg2＋)＝________。
3.(1)Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O
(2)SiO2＋2OH－===SiO32－＋H2O
(3)硫氰化钾(或硫氰酸钾、苯酚溶液等合理答案)
(4)NaHCO3 制纯碱(或作发酵粉等合理答案)
(5)5.6×10－10
mol·L－1
【解析】
则滤液E、K中溶质的主要成分是NaHC
( http: / / www.21cnjy.com )O3，该物质可用于作发酵粉、制纯碱等。(5)由Mg(OH)2的溶度积常数Ksp＝5.6×10－12＝c2(OH－)·c(Mg2＋)可推知：c(Mg2＋)＝
mol·L－1＝5.6×10－10
mol·L－1。
