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3.2 金屬材料 課時演練促提升 A組 1.從石器、青銅器到鐵器時代,金屬的冶煉體現(xiàn)了人類文明的發(fā)展水平。下圖表示了三種金屬被人類開發(fā)利用的大致年限,之所以有先后,主要取決于(　　) 　　　　　　　　　　　　　　　　 A.金屬的導電性強弱 B.金屬在地殼中的含量多少 C.金屬的化合價高低 D.金屬的活動性大小 解析:金屬的活動性決定著金屬被開發(fā)的時間順序,由于三種金屬的活動性順序為Al>Fe>Cu,所以不活潑的金屬銅最先被冶煉出來,而活潑性較強的Al很晚才被冶煉利用。 答案:D 2.下列各工業(yè)生產中,石灰石、生石灰、熟石灰都不能作為原料的是(　　) ①煉鐵?、谟蒙F煉鋼?、蹚暮Ｋ刑崛℃V　④鋁的冶煉?、葜扑唷、拗撇ＡА、咧破追邸、嘀屏蛩? A.④⑧ B.⑤⑥ C.①②③ D.⑤⑥⑦ 解析:煉鐵中用石灰石造渣;煉鋼中用生石灰造渣;用熟石灰富集海水中的鎂;石灰石是制水泥、玻璃的主要原料;熟石灰是制漂白粉的原料。 答案:A 3.下列各物質中不能直接作為煉鐵礦石的是(　　) A.磁鐵礦 B.赤鐵礦 C.黃鐵礦 D.菱鐵礦 解析:黃鐵礦的主要成分為FeS2,故不能直接煉鐵,其他三種礦石的主要成分都是鐵的氧化物,可以直接煉鐵。 答案:C 4.把生鐵冶煉成碳素鋼要解決的主要問題是(　　) A.除去生鐵中的各種雜質,把生鐵提純 B.適當降低生鐵里的含碳量,除去大部分硫、磷等雜質 C.用還原劑把鐵的氧化物還原成鐵 D.加入合金元素改善生鐵性能 解析:由生鐵冶煉成碳素鋼就是降低生鐵中碳的含量,并除去其中的部分雜質。 答案:B 5.下列化工生產原理錯誤的是(　　) ①可以用電解熔融氯化鈉的方法來制取金屬鈉?、诳梢园砚c加入到氯化鎂飽和溶液中制取鎂?、塾秒娊夥ㄒ变X時,原料是氯化鋁　④煉鐵高爐中所發(fā)生的反應都是放熱的,故無需加熱 A.②③ B.①③ C.①②③ D.②③④ 解析:活潑金屬鈉只能通過電解其熔融鹽得到;鈉加入到氯化鎂飽和溶液中與水反應生成NaOH和H2;AlCl3是共價化合物,熔化時不導電;高爐煉鐵反應中在“沸騰爐”中進行SO2的生成時,從下口通入的空氣需加熱。 答案:D 6.如圖所示,各容器中盛有海水,鐵在其中被腐蝕時由快到慢的順序是(　　) A.④>②>①>③ B.②>①>③>④ C.④>②>③>① D.③>②>④>① 解析:金屬的腐蝕,從本質上講也是組成原電池發(fā)生氧化還原反應的結果。在原電池中,活潑金屬為負極,該金屬被氧化,不活潑金屬便被保護起來,其被腐蝕的速率大大減小,所以裝置③中的鐵被腐蝕的速率比①中的慢;反之,當鐵與比它不活潑的金屬,如Sn、Cu等連接起來,則被腐蝕的速率增大,所以容器②中的鐵比容器①中的鐵腐蝕得快。容器④是一個電鍍池,在這里Fe是陽極,不斷地以Fe2+的形式進入容器中,從而加速了鐵的腐蝕,在上述四種容器中,容器④中鐵的腐蝕過程是最快的。綜上分析,鐵被腐蝕的快慢順序為④>②>①>③。 答案:A 7.相同材質的鐵在下列情形下最不易被腐蝕的是(　　) 解析:A、D均可由Fe、Cu構成原電池而加速鐵的腐蝕;在B中,食鹽水提供電解質溶液環(huán)境,炒鍋和鐵鏟都是鐵碳合金,符合原電池形成的條件,鐵是活潑金屬作負極,碳作正極;C中銅鍍層把鐵完全覆蓋,構不成原電池而不被腐蝕。 答案:C 8.冶煉金屬一般有下列四種方法: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)上均有應用。 (1)請對下表中的金屬冶煉方法進行分析,從上述四種方法中選擇相應的序號填入表中空格: 火燒孔雀 石煉銅 濕法煉銅 鋁熱法 煉鉻 從光鹵石 中煉鎂 火燒孔雀石煉銅所發(fā)生反應的化學方程式(寫主要的兩個):　　　　　　　、　　　　　　　。 (2)請再舉出使用活潑金屬置換法和電解法冶煉金屬的例子各一個(用化學方程式表示): ①　; ②　。 解析:鋁熱法煉鉻即屬于熱還原法又屬于活潑金屬置換法。從光鹵石中煉鎂屬于電解法。 答案:(1)①　③?、邸、? Cu2(OH)2CO32CuO+CO2↑+H2O C+2CuO2Cu+CO2↑ (2)①4Al+3MnO23Mn+2Al2O3 ②2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑(其他合理答案也可) 9.鐵是自然界里分布最廣的金屬元素之一,在地殼中的質量占5%左右。鐵礦石的種類很多,重要的有磁鐵礦石(主要成分是Fe3O4)、赤鐵礦石(主要成分是Fe2O3)等。 (1)寫出用赤鐵礦石煉鐵的主要化學反應方程式　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (2)煉鐵高爐分為五部分,鐵礦石與高溫煤氣主要在　　　　部分發(fā)生反應,在　　　　部分開始生成生鐵和爐渣。 (3)煉鋼時,加入硅、錳和鋁的目的是　　　　　　。 (4)煉鐵和煉鋼生產中,尾氣均含有的主要污染物是　　　　。從環(huán)保和經濟角度考慮,上述尾氣經處理可用作　　　　　　　。 (5)紅熱的鐵能跟水蒸氣起反應,有一種產物是可燃性氣體,則其反應的化學方程式為　　　　　　　　　　　　　　　。在常溫下,鐵跟水不反應,但是,在水和空氣里的氧氣及二氧化碳等的共同作用下,鐵很容易生銹而被腐蝕,每年因腐蝕而損失的鋼材占世界鋼鐵產量的四分之一。刷油漆是重要的防腐蝕措施之一,油漆防腐蝕的主要原理是　 　。 (6)鐵元素是人體的重要營養(yǎng)元素,舉一例說明鐵元素在人體中的重要作用 　。 解析:(2)煉鐵高爐內,鐵礦石的還原和生鐵的生成主要在爐身和爐腰兩部分。 (3)煉鋼時加入硅、錳等目的是脫除過量的氧,調整鋼中的硅、錳等含量。 (4)煉鐵和煉鋼的尾氣中均含有CO氣體,會污染大氣,應回收利用,可用作燃料或還原劑。 (5)油漆防腐蝕的原因是將鐵與水和空氣隔離。 答案:(1)Fe2O3+3CO2Fe+3CO2 (2)爐身　爐腰 (3)脫氧和調整鋼的成分 (4)CO　燃料(或還原劑) (5)3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2　將鐵與空氣和水隔離 (6)血紅蛋白中含鐵,人體缺鐵會造成貧血 B組 1.鋼鐵生銹過程發(fā)生如下反應:①2Fe+O2+2H2O2Fe(OH)2;②4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3;③2Fe(OH)3Fe2O3+3H2O。下列說法正確的是(　　) 　　　　　　　　　　　　　　　　 A.反應①生成2 mol Fe(OH)2與反應②有4 mol Fe(OH)2參加反應時,二者電子轉移數(shù)目相等 B.反應①中氧化劑是氧氣和水 C.與銅質水龍頭連接處的鋼質水管不易發(fā)生腐蝕 D.鋼鐵在潮濕的空氣中不能發(fā)生電化學腐蝕 解析:B項,反應①氧化劑為O2,不含H2O;C項,兩種金屬形成原電池,加快鋼質水管的腐蝕;D項,鋼鐵在潮濕的空氣中易發(fā)生電化學腐蝕。 答案:A 2.工業(yè)上用鋁土礦(主要成分為Al2O3,含F(xiàn)e2O3等雜質)為原料冶煉鋁的工藝流程如下: 對上述流程的判斷正確的是(　　) A.試劑X為稀硫酸 B.反應Ⅱ中生成Al(OH)3的反應:CO2+AlO2-+2H2OAl(OH)3↓+HCO3- C.結合質子(H+)的能力由強到弱的順序是OH->CO32->AlO2- D.Al2O3熔點很高,工業(yè)上還可采用電解熔融AlCl3冶煉Al 答案:B 3.氧化還原反應廣泛應用于金屬的冶煉。下列說法錯誤的是(　　) A.電解熔融氯化鈉制取金屬鈉的反應中,鈉離子被還原,氯離子被氧化 B.濕法煉銅與火法煉銅的反應中,銅元素都發(fā)生還原反應 C.用磁鐵礦煉鐵的反應中,1 mol Fe3O4被CO還原成Fe,轉移9 mol e- D.鋁熱法還原鐵的反應中,放出的熱量能使鐵熔化 解析:由Fe3O4+8e-3Fe+4O2-,知1molFe3O4(磁鐵礦)被還原為Fe時應轉移8mol電子。 答案:C 4.鉛的冶煉大致過程如下: ①富集:將方鉛礦(PbS)進行浮選; ②焙燒:2PbS+3O22PbO+2SO2; ③制粗鉛:PbO+CPb+CO↑;PbO+COPb+CO2。 下列說法正確的是(　　) A.浮選法富集方鉛礦的過程屬于化學變化 B.方鉛礦焙燒反應中,PbS是還原劑,還原產物只有PbO C.整個冶煉過程中,制取1 mol Pb共轉移2 mol電子 D.將1 mol PbS完全冶煉成Pb理論上至少需要6 g碳 解析:焙燒方鉛礦(PbS)的反應中還原劑是PbS,還原產物是PbO和SO2,B錯誤;冶煉過程中,由1molPbS制取1molPb轉移4mol電子 ,C錯誤;Pb的冶煉過程:2PbS→2PbO→2molPb,因此,1molPbS完全冶煉成Pb,理論上至少需要0.5molC,即6g碳。 答案:D 5.鋁生產產業(yè)鏈由鋁土礦開采、氧化鋁制取、鋁的冶煉和鋁材加工等環(huán)節(jié)構成。請回答下列問題: (1)工業(yè)上采用電解氧化鋁冰晶石(Na3AlF6)熔融體的方法冶煉得到金屬鋁: 2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑ 加入冰晶石的作用:　。 (2)上述工藝所得鋁材中往往含有少量Fe和Si等雜質,可用電解方法進一步提純,該電解池中陽極的電極反應式為　　　　　　　　　　,下列可作陰極材料的是　　　　。 A.鋁材 B.石墨 C.鉛板 D.純鋁 (3)陽極氧化能使金屬表面生成致密的氧化膜。以稀硫酸為電解液,鋁陽極發(fā)生的電極反應式為　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (4)在鋁陽極氧化過程中,需要不斷地調整電壓,理由是 　。 (5)下列說法中正確的是　　　　。 A.陽極氧化是應用原電池原理進行金屬材料表面處理的技術 B.鋁的陽極氧化可增強鋁表面的絕緣性能 C.鋁的陽極氧化可提高金屬鋁及其合金的耐腐蝕性,但耐磨性下降 D.鋁的陽極氧化膜富有多孔性,具有很強的吸附性能,能吸附染料而呈各種顏色 解析:(1)由于Al2O3熔點很高,加入冰晶石可以降低Al2O3的熔點,作助熔劑。 (2)在電解池中陽極發(fā)生氧化反應,金屬失去電子,電極反應式為Al-3e-Al3+,電解精煉鋁應以純鋁作陰極材料。 (3)根據(jù)陽極發(fā)生氧化反應可以得到電極反應式為2Al+3H2O-6e-Al2O3+6H+。 (4)鋁陽極生成氧化物薄膜后會使電阻增大,為了保持穩(wěn)定的電流,需要隨電阻增大而不斷增大電壓。 (5)陽極氧化應用的是電解原理,A項錯誤;由于氧化物的生成可以增強鋁表面的絕緣性能,B項正確;鋁的陽極氧化可以提高鋁及鋁合金的耐腐蝕性,但耐磨性不下降,C項錯誤;氧化鋁具有不同的晶型,其中的Al2O3具有多孔性、強吸附性和催化活性,可做吸附劑和催化劑,D項正確。 答案:(1)主要是降低熔化溫度　(2)Al-3e-Al3+　D　(3)2Al+3H2O-6e-Al2O3+6H+　(4)鋁陽極表面不斷生成氧化物,電阻增大,為了保持穩(wěn)定的電流,需要不斷增大電壓　(5)BD