资料简介
3.2 金属材料
1.相同材质的铁在下列情形下最不易被腐蚀的是( )
解析:A、D 均可由 Fe、Cu 构成原电池而加速铁的腐蚀;在 B 中,食盐水提供电解质溶液环境,
炒锅和铁铲都是铁碳合金,符合原电池形成的条件,铁是活泼金属作负极,碳作正极;C 中铜镀
层把铁完全覆盖,构不成原电池而不被腐蚀。
答案:C
2.下列化工生产原理错误的是( )
①可以用电解熔融氯化钠的方法来制取金属钠 ②可以把钠加入到氯化镁饱和溶液中制取
镁 ③用电解法冶铝时,原料是氯化铝 ④炼铁高炉中所发生的反应都是放热的,故无需加热
A.②③ B.①③
C.①②③ D.②③④
解析:活泼金属钠只能通过电解其熔融盐得到;钠加入到氯化镁饱和溶液中与水反应生成
NaOH 和 H2;AlCl3 是共价化合物,熔化时不导电;高炉炼铁反应中在“沸腾炉”中进行 SO2 的生
成时,从下口通入的空气需加热。
答案:D
3.下列各物质中不能直接作为炼铁矿石的是( )
A.磁铁矿 B.赤铁矿
C.黄铁矿 D.菱铁矿
解析:黄铁矿的主要成分为 FeS2,故不能直接炼铁,其他三种矿石的主要成分都是铁的氧化物,
可以直接炼铁。
答案:C
4.从石器、青铜器到铁器时代,金属的冶炼体现了人类文明的发展水平。下图表示了三种金属
被人类开发利用的大致年限,之所以有先后,主要取决于( )
A.金属的导电性强弱
B.金属在地壳中的含量多少
C.金属的化合价高低
D.金属的活动性大小
解析:金属的活动性决定着金属被开发的时间顺序,由于三种金属的活动性顺序为 Al>Fe>Cu,
所以不活泼的金属铜最先被冶炼出来,而活泼性较强的 Al 很晚才被冶炼利用。
答案:D
5.工业上用铝土矿(主要成分为 Al2O3,含 Fe2O3 等杂质)为原料冶炼铝的工艺流程如下:
对上述流程的判断正确的是( )
A.试剂 X 为稀硫酸
B.反应Ⅱ中生成 Al(OH)3 的反应:CO2+Al
O2
- +2H2O Al(OH)3↓+HC
O3
-
C.结合质子(H+)的能力由强到弱的顺序是 OH->C
O3
2
->Al
O2
-
D.Al2O3 熔点很高,工业上还可采用电解熔融 AlCl3 冶炼 Al
答案:B
6 下列各工业生产中,石灰石、生石灰、熟石灰都不能作为原料的是( )
①炼铁 ②用生铁炼钢 ③从海水中提取镁 ④铝的冶炼 ⑤制水泥 ⑥制玻璃 ⑦制漂
白粉 ⑧制硫酸
A.④⑧ B.⑤⑥
C.①②③ D.⑤⑥⑦
解析:炼铁中用石灰石造渣;炼钢中用生石灰造渣;用熟石灰富集海水中的镁;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
7.把生铁冶炼成碳素钢要解决的主要问题是( )
A.除去生铁中的各种杂质,把生铁提纯
B.适当降低生铁里的含碳量,除去大部分硫、磷等杂质
C.用还原剂把铁的氧化物还原成铁
D.加入合金元素改善生铁性能
解析:由生铁冶炼成碳素钢就是降低生铁中碳的含量,并除去其中的部分杂质。
答案:B
8 如图所示,各容器中盛有海水,铁在其中被腐蚀时由快到慢的顺序是( )
A.④>②>①>③ B.②>①>③>④
C.④>②>③>① D.③>②>④>①
解析:金属的腐蚀,从本质上讲也是组成原电池发生氧化还原反应的结果。在原电池中,活泼金
属为负极,该金属被氧化,不活泼金属便被保护起来,其被腐蚀的速率大大减小,所以装置③中
的铁被腐蚀的速率比①中的慢;反之,当铁与比它不活泼的金属,如 Sn、Cu 等连接起来,则被腐
蚀的速率增大,所以容器②中的铁比容器①中的铁腐蚀得快。容器④是一个电镀池,在这里 Fe
是阳极,不断地以 Fe2+的形式进入容器中,从而加速了铁的腐蚀,在上述四种容器中,容器④中
铁的腐蚀过程是最快的。综上分析,铁被腐蚀的快慢顺序为④>②>①>③。
答案:A
9.铅的冶炼大致过程如下:
①富集:将方铅矿(PbS)进行浮选;
②焙烧:2PbS+3O2 2PbO+2SO2;
③制粗铅:PbO+C Pb+CO↑;PbO+CO Pb+CO2。
下列说法正确的是( )
A.浮选法富集方铅矿的过程属于化学变化
B.方铅矿焙烧反应中,PbS 是还原剂,还原产物只有 PbO
C.整个冶炼过程中,制取 1 mol Pb 共转移 2 mol 电子
D.将 1 mol PbS 完全冶炼成 Pb 理论上至少需要 6 g 碳
解析:焙烧方铅矿(PbS)的反应中还原剂是 PbS,还原产物是 PbO 和 SO2,B 错误;冶炼过程中,由
1molPbS 制取 1molPb 转移 4mol 电子
,C 错误;Pb 的冶炼过程:2PbS→2PbO →2molPb,因
此,1molPbS 完全冶炼成 Pb,理论上至少需要 0.5molC,即 6g 碳。
答案:D
10. 钢 铁 生 锈 过 程 发 生 如 下 反 应 : ① 2Fe+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生成 2 mol Fe(OH)2 与反应②有 4 mol Fe(OH)2 参加反应时,二者电子转移数目相等
B.反应①中氧化剂是氧气和水
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
解析:B 项,反应①氧化剂为 O2,不含 H2O;C 项,两种金属形成原电池,加快钢质水管的腐蚀;D 项,
钢铁在潮湿的空气中易发生电化学腐蚀。
答案:A
11.氧化还原反应广泛应用于金属的冶炼。下列说法错误的是( )
A.电解熔融氯化钠制取金属钠的反应中,钠离子被还原,氯离子被氧化
B.湿法炼铜与火法炼铜的反应中,铜元素都发生还原反应
C.用磁铁矿炼铁的反应中,1 mol Fe3O4 被 CO 还原成 Fe,转移 9 mol e-
D.铝热法还原铁的反应中,放出的热量能使铁熔化
解析:由 Fe3O4+8e- 3Fe+4O2-,知 1molFe3O4(磁铁矿)被还原为 Fe 时应转移 8mol 电子。
答案:C
12.冶炼金属一般有下列四种方法: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。四种方法在工业上均有应用。
(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
铝 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 ( 写 主 要 的 两
个): 、 。
(2)请再举出使用活泼金属置换法和电解法冶炼金属的例子各一个(用化学方程式表示):
① ;
② 。
解析:铝热法炼铬即属于热还原法又属于活泼金属置换法。从光卤石中炼镁属于电解法。
答案:(1)① ③ ③ ④
Cu2(OH)2CO3 2CuO+CO2↑+H2O
C+2CuO 2Cu+CO2↑
(2)①4Al+3MnO2 3Mn+2Al2O3
②2NaCl(熔融) 2Na+Cl2↑(其他合理答案也可)
13.铝生产产业链由铝土矿开采、氧化铝制取、铝的冶炼和铝材加工等环节构成。请回答下
列问题:
(1)工业上采用电解氧化铝冰晶石(Na3AlF6)熔融体的方法冶炼得到金属铝:
2Al2O3(熔融) 4Al+3O2↑
加入冰晶石的作用: 。
(2)上述工艺所得铝材中往往含有少量 Fe 和 Si 等杂质,可用电解方法进一步提纯,该电解池中
阳极的电极反应式为 ,下列可作阴极材料的是 。
A.铝材 B.石墨
C.铅板 D.纯铝
(3)阳极氧化能使金属表面生成致密的氧化膜。以稀硫酸为电解液,铝阳极发生的电极反应式
为 。
(4)在铝阳极氧化过程中,需要不断地调整电压,理由是
。
(5)下列说法中正确的是 。
A.阳极氧化是应用原电池原理进行金属材料表面处理的技术
B.铝的阳极氧化可增强铝表面的绝缘性能
C.铝的阳极氧化可提高金属铝及其合金的耐腐蚀性,但耐磨性下降
D.铝的阳极氧化膜富有多孔性,具有很强的吸附性能,能吸附染料而呈各种颜色
解析:(1)由于 Al2O3 熔点很高,加入冰晶石可以降低 Al2O3 的熔点,作助熔剂。
(2)在电解池中阳极发生氧化反应,金属失去电子,电极反应式为 Al-3e- Al3+,电解精炼
铝应以纯铝作阴极材料。
(3)根据阳极发生氧化反应可以得到电极反应式为 2Al+3H2O-6e- Al2O3+6H+。
(4)铝阳极生成氧化物薄膜后会使电阻增大,为了保持稳定的电流,需要随电阻增大而不
断增大电压。
(5)阳极氧化应用的是电解原理,A 项错误;由于氧化物的生成可以增强铝表面的绝缘性
能,B 项正确;铝的阳极氧化可以提高铝及铝合金的耐腐蚀性,但耐磨性不下降,C 项错误;氧化
铝具有不同的晶型,其中的 Al2O3 具有多孔性、强吸附性和催化活性,可做吸附剂和催化剂,D
项正确。
答案:(1)主要是降低熔化温度 (2)Al-3e- Al3+ D (3)2Al+3H2O-6e- Al2O3+6H+ (4)
铝阳极表面不断生成氧化物,电阻增大,为了保持稳定的电流,需要不断增大电压 (5)BD
14.铁是自然界里分布最广的金属元素之一,在地壳中的质量占 5%左右。铁矿石的种类很多,
重要的有磁铁矿石(主要成分是 Fe3O4)、赤铁矿石(主要成分是 Fe2O3)等。
(1) 写 出 用 赤 铁 矿 石 炼 铁 的 主 要 化 学 反 应 方 程
式 。
(2)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。
(3)炼钢时,加入硅、锰和铝的目的是 。
(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 。
(5)红热的铁能跟水蒸气起反应,有一种产物是可燃性气体, 则其反应的化学方程式
为 。在常温下,铁跟水不反应,但是,在水和空气里的氧气及
二氧化碳等的共同作用下,铁很容易生锈而被腐蚀,每年因腐蚀而损失的钢材占世界钢铁产量
的四分之一。刷油漆是重要的防腐蚀措施之一,油漆防腐蚀的主要原理是
。
(6)铁元素是人体的重要营养元素,举一例说明铁元素在人体中的重要作用
。
解析:(2)炼铁高炉内,铁矿石的还原和生铁的生成主要在炉身和炉腰两部分。
(3)炼钢时加入硅、锰等目的是脱除过量的氧,调整钢中的硅、锰等含量。
(4)炼铁和炼钢的尾气中均含有 CO 气体,会污染大气,应回收利用,可用作燃料或还原剂。
(5)油漆防腐蚀的原因是将铁与水和空气隔离。
答案:(1)Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2
(2)炉身 炉腰
(3)脱氧和调整钢的成分
(4)CO 燃料(或还原剂)
(5)3Fe+4H2O(g) Fe3O4+4H2 将铁与空气和水隔离
(6)血红蛋白中含铁,人体缺铁会造成贫血
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