高中化学-3.2《课题二-金属材料》知能优化训练-新人教版选修2.doc

化学：3.2《课题二 金属材料》知能优化训练（人教版选修2）
1．(2011年临沂检测)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：选A。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。
2．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：选C。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。
3．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、磷等有害杂质
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：选B。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。
4．我国在春秋战国时期就懂得将白口铁经褪火处理得到相当于铸钢的物器(如锋利的宝剑)，这一技术要比欧洲早近两千年，那么白口铁褪火热处理的主要作用是(　　)
A．降磷、硫等杂质 B．适当降低了含碳量
C．渗进了合金元素 D．改善表面的结构性能
答案：B
5．在炼钢时，下列作用与所加生石灰有关的是(双选)(　　)
A．钢渣的生成 B．降低含碳量
C．调整合金元素的含量 D．除去脉石
解析：选AD。铁矿石中含有脉石(主要成分是SiO2)，加入CaO可生成CaSiO3炉渣，CaO还可作为脱硫剂。
6．(2011年济宁高二月考)钢铁在锈蚀过程中，下列5种变化可能发生的是(　　)
①Fe由＋2价转化为＋3价　②O2被还原　③产生H2
④Fe(OH)3失水形成Fe2O3·H2O　⑤杂质C被氧化除去
A．①② B．①②③④
C．③④ D．①②④⑤
解析：选B。Fe在被腐蚀时生成Fe2＋，可能被继续氧化成Fe3＋；发生吸氧腐蚀时O2被还原；发生析氢腐蚀时产生H2；其中杂质C不能被氧化。
7．(2011年高考江苏卷)下列有关物质的性质和该性质的应用均正确的是(　　)
A．常温下浓硫酸能使铝发生钝化，可以常温下用铝制贮罐贮运浓硫酸
B．二氧化硅不与任何酸反应，可用石英制造耐酸容器
C．二氧化氯具有还原性，可用于自来水的杀菌消毒
D．铜的金属活泼性比铁的弱，可在海轮外壳上装若干铜块以减缓其腐蚀
解析：选A。SiO2一般不与酸反应，但能被氢氟酸溶解；二氧化氯用于自来水的杀菌消毒，利用了它的氧化性；在海轮外壳上装铜块不能减缓海轮的腐蚀，应装锌块。
8．关于钢铁的腐蚀的下列叙述中，正确的是(　　)
A．吸氧腐蚀时阴极放出氧气
B．析氢腐蚀时阴极放出氢气
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通
解析：选B。吸氧腐蚀阴极反应为：O2＋4e－＋2H2O===4OH－，析氢腐蚀需要弱酸性，不如吸氧腐蚀普通；电化学腐蚀比化学腐蚀要快。
9．下列关于炼铁和炼钢的说法中，错误的是(　　)
A．炼铁是铁矿石还原的过程
B．炼钢是生铁被氧化的过程
C．炼铁高炉中加入的生石灰是造渣剂
D．炼钢转炉中加入的生石灰是造渣剂
解析：选B。炼钢是降低生铁中含碳量的过程；炼铁和炼钢中加入生石灰均作造渣剂。
10．埋在地下的铸铁输油管道，在下列各种情况下，腐蚀最慢的是(　　)
A．在含铁元素较多的酸性土地中
B．在潮湿疏松的土地中
C．在干燥致密不透气的土地中
D．在含碳粒较多的潮湿透气中性土地中
解析：选C。在干燥密不透风的土地中不含水分和氧气，所以腐蚀应最慢。
11．(2010年天津模拟)下列各方法中能对金属起到防止或减缓腐蚀作用的是(　　)
①金属表面涂抹油漆　②改变金属的内部结构　③保持金属表面清洁干燥　④在金属表面进行电镀　⑤使金属表面形成致密的氧化物薄膜
A．①②③④ B．①③④⑤
C．①②④⑤ D．全部
解析：选D。金属表面涂油漆可以防止与水、O2接触；电镀和表面形成氧化膜均能隔绝空气；减缓腐蚀的方法就是防止空气中的H2O和O2与金属接触。
12．在铁制品上镀上一定厚度的锌层，以下方案设计正确的是(　　)
A．锌作阳极，镀件作阴极，溶液中含有锌离子
B．铂作阴极，镀件作阳极，溶液中含有锌离子
C．铁作阳极，镀件作阴极，溶液中含有亚铁离子
D．锌作阴极，镀件作阳极，溶液中含有锌离子
解析：选A。根据电镀原理，待镀金属作阴极，镀层金属作阳极，含有镀层金属离子的溶液为电镀液。
13．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：选A。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，其被腐蚀的速度大大减小，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。
14．工业上用铝土矿(主要成分是Al2O3·H2O、Al2O3·3H2O、以及少量的Fe2O3、SiO2等)提取纯Al2O3作冶炼铝的原料。提取的操作过程可用以下流程图表示：
铝土矿
(1)写出滤液A中一种溶质与过量NaOH溶液反应进入滤液B中的离子方程式________________________________________________________________________。
(2)若步骤①中没有过滤操作而直接进入步骤②，对后面操作将产生的影响是________________________________________________________________________ 。
解析：提纯Al2O3的关键是要根据Al2O3、Fe2O3、SiO2化学性质上的差异。Al2O3有两性，既可溶于NaOH溶液，又可溶于盐酸；Fe2O3只溶于盐酸；SiO2只溶于NaOH溶液。先加盐酸，过滤，除去不溶的SiO2，向滤液中加入足量NaOH溶液，过滤，除去Fe(OH)3。
答案：(1)Al3＋＋4OH－===AlO＋2H2O
(2)①中不溶物(SiO2)在操作②中会被NaOH溶解
15．铁是自然界里分布最广的金属元素之一，在地壳中的质量约占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)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
________________________________________________________________________。
(3)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：油漆防腐蚀的原因是将铁与水和空气隔离。
答案：(1)Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2
(2)3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2
将铁与空气和水隔离
(3)血红蛋白中含铁，人体缺铁会造成贫血
16．(2011年包头市调研测试)金属热还原法广泛用于冶金过程中。用金属A(或其合金)作还原剂在高温下将另一种金属B的化合物还原以制取金属B(或其合金)的方法，通常是按还原剂来命名。
(1)用铝作还原剂生产金属铬，称为铝热法。化学方程式为________________________。铝的亲氧性除用于冶炼难熔金属外，还用于制取耐高温的金属陶瓷。例如将铝粉、石墨和二氧化钛或其他高熔点金属的氧化物按一定比例混合均匀，然后在高温下煅烧，即生成耐热的(TiC)，该反应的化学方程式为___________________________________________________
_________________________________________________________________________。
(2)用硅作还原剂还原V2O3冶炼钒，称为硅热法。化学方程式为__________________。硅(特别是硅铁)的价格比铝低，所以硅热法在铁合金及某些金属的生产中占有重要地位。但硅的还原能力不如铝。为使硅热还原更易进行，常加入CaO作溶剂，试分析加入CaO的作用____________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________。
(3)试写出克劳尔法用镁热还原TiCl4生产海绵钛的化学方程式_____________________
__________________________________________________________________________。
答案：(1)2Al＋Cr2O32Cr＋Al2O3
4Al＋3TiO2＋3C2Al2O3＋3TiC
(2)3Si＋2V2O34V＋3SiO2
使之与反应产物SiO2结合成CaSiO3，使反应更容易进行
(3)2Mg＋TiCl42MgCl2＋Ti
17．某厂生产硼砂过程中产生的固体废料，主要含有MgCO3、MgSiO3、CaMg(CO3)2、Al2O3和Fe2O3等，回收其中镁的工艺流程如下：

沉淀物
Fe(OH)3
Al(OH)3
Mg(OH)2
pH
3.2
5.2
12.4
部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH见上表，请回答下列问题：
(1)“浸出”步骤中，为提高镁的浸出率，可采取的措施有________________________________(要求写出两条)。
(2)滤渣Ⅰ的主要成分有__________________________。
(3)从滤液Ⅱ中可回收利用的主要物质有________。
(4)Mg(ClO3)2在农业上可用作脱叶剂、催熟剂，可采用复分解反应制备：
MgCl2＋2NaClO3===Mg(ClO3)2＋2NaCl
已知四种化合物的溶解度(S)随温度(T)变化曲线如下图所示：

①将反应物按化学反应方程式计量数比混合制备Mg(ClO3)2。简述可制备Mg(ClO3)2的原因：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
②按①中条件进行制备实验。在冷却降温析出Mg(ClO3)2过程中，常伴有NaCl析出，原因是：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
除去产品中该杂质的方法是：____________。
解析：(1)中几种镁盐均难溶(其中MgCO3微溶)于水，可溶于稀硫酸，加稀H2SO4，同时生成难溶H2SiO3(或H4SiO4)和微溶的CaSO4，为使Mg2＋充分浸出可适当提高反应温度、加过量稀硫酸、延长浸出时间等方法。
(2)根据题所给表格信息，调节pH＝5.5时，Fe3＋和Al3＋分别已完全转化为沉淀物Fe(OH)3和Al(OH)3，而Mg2＋并未转化。
(3)加NaOH调节pH＝12.5时，Mg2＋＋2OH－===
Mg(OH)2↓，滤液中的Na＋和SO可回收利用。
(4)①解读溶解度曲线，分析NaCl与Mg(ClO3)2溶解度随温度变化而变化程度明显不同，较高温度时NaCl先达到饱和状态。
②降低饱和溶液温度，在Mg(ClO3)2大量析出的同时，NaCl也会少量析出。可将所得晶体再溶于蒸馏水配成热饱和溶液，再进行重结晶。
答案：(1)适当提高反应温度、增加浸出时间(或其他合理答案)
(2)Al(OH)3、Fe(OH)3
(3)Na2SO4
(4)①在某一温度时，NaCl最先达到饱和析出；Mg(ClO3)2的溶解度随温度的变化量大；NaCl溶解度与其他物质的溶解度有一定差别
②降温前，溶液中NaCl已饱和；降温过程中，NaCl溶解度降低，会少量析出　重结晶
18．(2011年汉中高二测试)为测定一种含脉石的矿石的主要成分，进行如下实验：
(1)称取矿石粉末1.25 g，加入过量的稀硫酸溶解，反应完全后，产生无色无味气体A 0.380 g，生成浅绿色物质B的溶液，尚存不溶性残渣。
(2)将产生的A通入足量的石灰水中，产生0.864 g白色沉淀。
(3)将滤去残渣的B溶液定容为100 mL，取少许，加过氧化氢，生成含C物质的棕黄色溶液，再滴入KSCN溶液，溶液呈红色。
(4)移出定容后的B溶液25 mL，用0.02 mol/L KMnO4溶液滴定，耗用21.55 mL时到达终点。〔反应式：5(B阳离子)＋MnO＋8H＋===5(C阳离子)＋Mn2＋＋4H2O〕
请回答下列问题：
(1)A的相对分子质量为________，化学式为________。
(2)B溶液的阳离子符号是________。
(3)矿石的主要成分是________________。
(4)主要成分在样品中的质量分数为____________。
解析：根据产生的气体无色无味，并能使澄清的石灰水变浑浊，可知该气体为CO2；根据B的溶液为浅绿色，且加入H2O2生成的C为棕黄色，再滴入KSCN呈红色，说明B为Fe2＋，C为Fe3＋；由以上可知矿石的主要成分为FeCO3；
(4)5Fe2＋＋MnO＋8H＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O
5　　　　1
x 　　21.55×10－3×0.02
x＝2.155×10－3
所以100 mL溶液中含Fe2＋的物质的量为：
2．155×10－3×4＝8.62×10－3 (mol)，
FeCO3中CO的质量为：0.864×＝0.5184 (g)，
∴FeCO3的质量为：8.62×10－3×56＋0.5184＝1 (g)，
故FeCO3在样品中的质量分数为：×100%＝80%。
答案：(1)44　CO2　(2)Fe2＋　(3)FeCO3　(4)80%
19．(2011年高考浙江卷自选模块)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：
2Al2O34Al＋3O2↑
加入冰晶石的作用：①________________。
(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②__________________________，下列可作阴极材料的是③____________。
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________________________________________________________________________。
(4)在铝阳极氧化过程中，需要不断地调整电压，理由是⑤________________________________________________________________________。
(5)下列说法正确的是⑥________。
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)在电解池中阴极发生氧化反应，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)根据阴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，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δ­Al2O3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)①主要是降低熔化温度　(2)②Al－3e－===Al3＋　③D　(3)④2Al＋3H2O－6e－===Al2O3＋6H＋
(4)⑤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)⑥BD
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