2019-2020年高中化學(xué)魯科版選修2 主題3 課題3 金屬冶煉和金屬材料的保護(hù) 教案.doc

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2019-2020年高中化學(xué)魯科版選修2 主題3 課題3 金屬冶煉和金屬材料的保護(hù) 教案 ●課標(biāo)要求 1．舉例說明金屬材料的特點(diǎn)，了解有關(guān)的生產(chǎn)原理。 2．舉例說明用化學(xué)方法進(jìn)行金屬材料表面處理的原理。 ●課標(biāo)解讀 1.明確金屬材料的通性(導(dǎo)電、導(dǎo)熱、延展、作還原劑等)。 2．明確金屬冶煉過程均為金屬陽離子還原的過程，根據(jù)金屬活動(dòng)性，冶煉方法分為電解法、熱還原法、分解法。 3．明確金屬保護(hù)的原理是破壞金屬形成電化學(xué)腐蝕的條件。 ●教學(xué)地位 本課時(shí)主要講解金屬的冶煉，高爐煉鐵、電解法煉鋁、金屬的腐蝕與防護(hù)，金屬的性質(zhì)、用途及防護(hù)均是高考的高頻考點(diǎn)，尤其是電化學(xué)原理知識(shí)在金屬腐蝕和防護(hù)過程中的應(yīng)用更是高考的熱點(diǎn)。 ●新課導(dǎo)入建議 法國(guó)皇帝拿破侖三世，為顯示自己的富有和尊貴，命令官員給自己打造了一頂鋁皇冠。他戴上鋁皇冠，神氣十足地接受百官的朝拜。在宴請(qǐng)賓客時(shí)，拿破侖三世使用了一套珍藏的鋁制餐具，而大臣們使用的是金或銀制餐具。 門捷列夫創(chuàng)建了元素周期表，受到英國(guó)皇家學(xué)會(huì)的表彰，獎(jiǎng)品是一只鋁制獎(jiǎng)杯。 為什么當(dāng)時(shí)的鋁比金或銀還珍貴？ ●教學(xué)流程設(shè)計(jì) 課前預(yù)習(xí)安排：看教材P58－65，填寫[課前自主導(dǎo)學(xué)]，并完成[思考交流]。?步驟1：導(dǎo)入新課， 本課時(shí)教學(xué)地位分析。?步驟2：建議對(duì)[思考交流]進(jìn)行提問，反饋學(xué)生預(yù)習(xí)效果。?步驟3：師生互動(dòng)完成探究1，可利用[問題導(dǎo)思]中的設(shè)問作為主線。 ? 步驟7：通過[例2]和教材P62－65“金屬材料的保護(hù)”的講解研析，對(duì)“探究2，金屬的腐蝕與防護(hù)”中注意的問題進(jìn)行總結(jié)。?步驟6：師生互動(dòng)完成“探究2”。?步驟5：指導(dǎo)學(xué)生自主完成[變式訓(xùn)練1]和[當(dāng)堂雙基達(dá)標(biāo)]1、2、3、5題。?步驟4：通過[例1]和教材P58－62“怎樣由礦石制取金屬”講解研析，對(duì)“探究1，金屬的冶煉方法”中注意的問題進(jìn)行總結(jié)。 ? 步驟8：指導(dǎo)學(xué)生自主完成[變式訓(xùn)練2]和[當(dāng)堂雙基達(dá)標(biāo)]中的4題。?步驟9：引導(dǎo)學(xué)生自主總結(jié)本課時(shí)知識(shí)框架，然后對(duì)照[課堂小結(jié)]。安排課下作業(yè)完成[課后知能檢測(cè)]。 課　標(biāo)　解　讀 重　點(diǎn)　難　點(diǎn) 1.通過金屬冶煉原理、主要方法和金屬腐蝕原理、金屬材料保護(hù)方法的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生對(duì)金屬的化學(xué)性質(zhì)、氧化還原反應(yīng)的知識(shí)有進(jìn)一步的了解，對(duì)金屬冶煉和金屬保護(hù)的主要方法有初步的認(rèn)識(shí)。 2.以冶煉鐵、鋁兩種金屬的方法為例，讓學(xué)生初步了解如何根據(jù)金屬的化學(xué)性質(zhì)選擇不同的冶煉方法從礦石中制得金屬。 3.能以鐵的腐蝕為例，簡(jiǎn)要說明兩種電化學(xué)腐蝕的過程和金屬保護(hù)的原理。 1.金屬冶煉的方法和原理。(重點(diǎn)) 2.高爐煉鐵、電解法煉鋁的化學(xué)工藝流程。(難點(diǎn)) 3.金屬材料腐蝕的原理及保護(hù)方法。(重難點(diǎn)) 怎樣由礦石制取金屬 1.金屬冶煉原理 (1)還原劑還原(完成下列反應(yīng)的化學(xué)方程式) ①碳單質(zhì)還原氧化銅：CuO＋CCu＋CO↑。 ②一氧化碳還原氧化鐵：Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2。 ③鎂還原四氯化鈦：TiCl4＋2MgTi＋2MgCl2。 ④氫氣還原三氧化鎢：WO3＋3H2W＋3H2O。 (2)電解法 電解MgCl2制Mg的反應(yīng)：MgCl2Mg＋Cl2↑。 (3)金屬冶煉原理 金屬陽離子得電子被還原成金屬原子。 1．能否用電解MgCl2溶液的方法獲得金屬鎂？ 【提示】　不能。用惰性電極電解MgCl2溶液時(shí)發(fā)生的反應(yīng)為：MgCl2＋2H2OMg(OH)2↓＋Cl2↑＋H2↑。 2．高爐煉鐵 (1)原料：赤鐵礦石、焦炭、石灰石、空氣。 (2)主要反應(yīng)：Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2。 (3)生產(chǎn)工藝流程 3．電解法煉鋁 (1)氧化鋁的生產(chǎn) 鋁土礦與NaOH溶液在高溫下反應(yīng)：Al2O33H2O＋2NaOH===2Na[Al(OH)4]； 降溫析出Al(OH)3晶體：Na[Al(OH)4]===Al(OH)3↓＋NaOH； 高溫煅燒獲得氧化鋁：2Al(OH)3Al2O3＋3H2O。 (2)電解氧化鋁 主要反應(yīng)：2Al2O34Al＋3O2↑，加入冰晶石的目的是降低Al2O3的熔點(diǎn)。 2．工業(yè)上為什么不用電解AlCl3的方法煉鋁？ 【提示】　AlCl3屬于分子晶體，熔融狀態(tài)下不導(dǎo)電。 金屬材料的保護(hù) 1.金屬材料 (1)世界上產(chǎn)量最大的金屬材料是鋼鐵。高爐煉得生鐵，主要用于煉鋼。 (2)煉鋼是通過氧化還原反應(yīng)，降低生鐵中碳的含量，除去一些有害元素(如硫、磷)，并把其他元素(硅、釩、錳、鉻等)的含量調(diào)控到指定范圍的過程。 (3)金屬材料都具有良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和延展性。 2．金屬腐蝕的原理 (1)化學(xué)腐蝕是金屬表面與周圍介質(zhì)直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而引起的。如在氯堿廠中Fe與周圍的Cl2接觸而導(dǎo)致鐵被氯氣氧化為FeCl3，從而使鐵被腐蝕。 (2)電化學(xué)腐蝕是指金屬表面因發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)而引起的腐蝕。 ①吸氧腐蝕 條件：周圍環(huán)境呈中性或弱酸性。 電極反應(yīng)：負(fù)極：Fe－2e－===Fe2＋ 正極：2H2O＋O2＋4e－===4OH－ ②析氫腐蝕 條件：周圍環(huán)境呈酸性。 電極反應(yīng)：負(fù)極：Fe－2e－===Fe2＋ 正極：2H＋＋2e－===H2↑ 3．金屬保護(hù)的主要方法 (1)表面保護(hù) 原理：金屬的表面保護(hù)是指對(duì)金屬的表面進(jìn)行處理，利用涂在表面的材料或鍍上的鍍層將引起腐蝕的H2O、O2等物質(zhì)與需要保護(hù)的金屬材料隔絕，從而減少或防止金屬的腐蝕。 分類：涂層保護(hù)和鍍層保護(hù)。 (2)電化學(xué)保護(hù) 外加直流電源的陰極保護(hù)法：把直流電源的負(fù)極接到被保護(hù)的金屬部件上，金屬就會(huì)得到保護(hù)，利用的是電解原理。 犧牲陽極的陰極保護(hù)法：在被保護(hù)金屬表面附加上更活潑金屬的方法，利用的是原電池原理。 (3)改變金屬成分 從理論上說，如果將鋼鐵中的所有碳及其他雜質(zhì)除去應(yīng)能使鋼鐵的抗腐蝕能力大大增強(qiáng)。另外，人們將一些元素?fù)饺肫渌饘俨牧现械玫胶辖?，在這些合金中有一些具有較好的抗腐蝕能力，如不銹鋼就是向鋼鐵中加入鉻和鎳元素制成的合金。 金屬的冶煉方法 【問題導(dǎo)思】　 ①金屬冶煉的方法有哪些？ 【提示】　電解法、熱還原法、熱分解法、物理富集法。 ②金屬冶煉的方法是依據(jù)什么選擇的？ 【提示】　金屬的活動(dòng)性順序。 ③冶煉金屬鎂時(shí)，為什么不用電解MgO的方法？ 【提示】　MgO熔點(diǎn)高，電解熔融MgO時(shí)耗能大，故用電解熔融MgCl2獲得金屬鎂。 金屬 活動(dòng)性 K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb Cu Hg Ag Pt Au 冶煉 方法 電解法 熱還原法 熱分解法 物理 富集法 實(shí)例 2NaCl 2Na＋Cl2↑MgCl2 Mg＋Cl2↑ Fe2O3＋3CO 2Fe＋3CO2 CuO＋H2Cu＋H2O CuO＋CCu ＋CO↑ Fe2O3＋2Al 2Fe＋Al2O3 2HgO2Hg＋O2↑ 2Ag2O4Ag＋O2↑ 沙里 淘金 　(xx浙江高考)鋁生產(chǎn)產(chǎn)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(gòu)成。請(qǐng)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： 2Al2O34Al＋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(zhì)，可用電解方法進(jìn)一步提純，該電解池中陽極的電極反應(yīng)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(yīng)式為_____________。 (4)在鋁陽極氧化過程中，需要不斷地調(diào)整電壓，理由是____________________________________。 (5)下列說法正確的是________。 A．陽極氧化是應(yīng)用原電池原理進(jìn)行金屬材料表面處理的技術(shù) B．鋁的陽極氧化可增強(qiáng)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(qiáng)的吸附性能，能吸附染料而呈各種顏色 【解析】　(1)考查鋁的冶煉，因Al2O3熔點(diǎn)很高，故加入冰晶石是助熔劑，起降低熔化溫度的作用。 (2)鋁的精煉是含雜質(zhì)的鋁作陽極，純鋁作陰極材料。 (3)依據(jù)題中信息金屬表面生成致密的氧化膜。 【答案】　(1)主要是降低熔化溫度 (2)Al－3e－===Al3＋　D (3)2Al－6e－＋3H2O===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 電解池中陽極材料若為活性電極(除Pt、Au之外的金屬)，則活性電極材料放電發(fā)生氧化反應(yīng)，不考慮陰離子的放電順序。 1．工業(yè)上冶煉金屬，常用的方法有四種：Ⅰ.熱分解法，Ⅱ.熱還原法，Ⅲ.電解法，Ⅳ.濕法冶金。下表中金屬與常用冶煉方法相符的是(　　) 金屬 冶煉方法 A 鉀、鈣 Ⅳ B 鈉、鋁 Ⅲ C 銅、鐵 Ⅰ D 銀、汞 Ⅱ 【解析】　金屬的冶煉方法與金屬的活動(dòng)性有關(guān)。K、Ca、Na、Al—Ⅲ，F(xiàn)e、Cu—Ⅱ，Ag、Hg—Ⅰ。 【答案】　B 金屬的腐蝕與防護(hù) 【問題導(dǎo)思】　 ①金屬腐蝕的實(shí)質(zhì)是什么？ 【提示】　金屬原子失電子，發(fā)生氧化反應(yīng)的過程。 ②生產(chǎn)、生活中普遍存在的鋼鐵腐蝕是哪一類？ 【提示】　吸氧腐蝕。 ③保護(hù)金屬的常見方法有哪些？ 【提示】　保護(hù)層法、陰極保護(hù)法、改變金屬的組成等。 1．金屬的腐蝕 (1)原理：金屬(或合金)跟周圍接觸到的氣體(或液體)反應(yīng)而腐蝕損耗的過程。 (2)金屬腐蝕的本質(zhì)：金屬原子金屬陽離子 2．金屬腐蝕的分類 金屬腐蝕 化學(xué)腐蝕 電化學(xué)腐蝕 條件 金屬與接觸到的物質(zhì)直接反應(yīng) 不純金屬接觸到電解質(zhì)溶液發(fā)生原電池反應(yīng) 區(qū)別 無電流產(chǎn)生 有微弱電流產(chǎn)生 實(shí)質(zhì)與 聯(lián)系 (1)實(shí)質(zhì)都是金屬原子失去電子被氧化而損耗； (2)化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕往往同時(shí)發(fā)生，但電化學(xué)腐蝕更普遍、危害性更大、腐蝕速率更快 3.電化學(xué)腐蝕的分類 類型 析氫腐蝕 吸氧腐蝕 水膜 性質(zhì) 酸性較強(qiáng) 酸性很弱或呈中性 負(fù)極反應(yīng) 正極反應(yīng) 2H＋＋2e－===H2↑ 2H2O＋O2＋4e－=== 4OH－ 其他反應(yīng) 及產(chǎn)物 Fe2＋＋2OH－ ===Fe(OH)2↓ 2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 2Fe(OH)3===Fe2O3xH2O＋(3－x)H2O 普遍性 吸氧腐蝕更普遍 4.金屬的防護(hù) (1)電化學(xué) 防護(hù)法 (2)其他：改變金屬內(nèi)部結(jié)構(gòu)和金屬表面外加保護(hù)層 　如圖所示，燒杯中試管內(nèi)有一枚鐵釘，放置數(shù)天后觀察： (1)鐵釘在逐漸生銹，則鐵釘?shù)母g屬于________腐蝕。 (2)若試管內(nèi)液面上升，則原溶液是__________性，發(fā)生________腐蝕，電極反應(yīng)式為：負(fù)極：__________， 正極：_____________________________。 (3)若試管內(nèi)液面下降，則原溶液呈__________性，發(fā)生________腐蝕，電極反應(yīng)式為：負(fù)極：__________， 正極：_____________________________。 【解析】　根據(jù)原電池的構(gòu)成條件，兩種不同的材料在有電解質(zhì)溶液時(shí)，若形成閉合回路，即可構(gòu)成原電池。根據(jù)金屬腐蝕的條件、原理及實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知：試管內(nèi)液面上升，說明試管內(nèi)壓強(qiáng)減小，氣體被吸收所致，則鐵釘發(fā)生了吸氧腐蝕，據(jù)此寫出電極反應(yīng)式；試管內(nèi)液面下降，說明試管內(nèi)氣體壓強(qiáng)變大，試管內(nèi)產(chǎn)生了新氣體所致，即鐵釘發(fā)生了析氫腐蝕，據(jù)此寫出電極反應(yīng)式。 【答案】　(1)電化學(xué) (2)弱酸性或中　吸氧　2Fe－4e－===2Fe2＋ O2＋2H2O＋4e－===4OH－ (3)酸　析氫　Fe－2e－===Fe2＋ 2H＋＋2e－===H2↑ 鋼鐵在酸性環(huán)境中可以發(fā)生析氫腐蝕，若銅制品在酸性環(huán)境中，則不能發(fā)生析氫腐蝕，即能發(fā)生析氫腐蝕的金屬必須是在金屬活動(dòng)性順序表中排在氫前面的金屬。 2．家用炒菜鐵鍋用水清洗放置后，會(huì)出現(xiàn)紅棕色的銹斑，在此變化過程中沒有發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)是(　　) A．4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3 B．2Fe＋2H2O＋O2===2Fe(OH)2 C．2H2O＋O2＋4e－===4OH－ D．Fe－3e－===Fe3＋ 【解析】　洗過的鐵鍋在空氣中放置，可發(fā)生吸氧腐蝕，負(fù)極發(fā)生的反應(yīng)是Fe－2e－===Fe2＋，正極發(fā)生的反應(yīng)是2H2O＋O2＋4e－===4OH－，總反應(yīng)方程式是2Fe＋2H2O＋O2===2Fe(OH)2，而生成的Fe(OH)2又被氧化為Fe(OH)3：4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3。 【答案】　D 【教師備課資源】 1．鋼鐵生銹的條件是什么？ 思路分析：要證明鐵生銹是兩個(gè)條件共同作用造成的，在設(shè)計(jì)時(shí)要單獨(dú)考慮每一個(gè)條件對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響，因此要設(shè)計(jì)3種情況：有O2無H2O；有H2O無O2；既有H2O又有O2。 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：將同樣的三根鐵絲(繞成螺旋狀)分別放在(1)干燥的空氣中；(2)除去氧氣的蒸餾水中；(3)溶有氧氣的蒸餾水中。然后放置相同的時(shí)間(大約6～7天)，觀察鐵絲表面生銹的情況。 (1)實(shí)驗(yàn)過程 (2)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 (3)各步結(jié)論 無鐵銹 沒有水鐵絲不易生銹 無鐵銹 沒有氧氣鐵絲不易生銹 有鐵銹 鐵絲與氧氣、水共同作用才易生銹 【思考題】　鐵制品表面生銹后，用不用及時(shí)除銹？ 【提示】　需及時(shí)除銹。因鐵銹結(jié)構(gòu)疏松，更易吸收水蒸氣，加快銹蝕速度。 2．“沙里淘金”的原理 金的化學(xué)性質(zhì)特別穩(wěn)定，很難同其他元素化合，因此它以游離態(tài)存在于自然界。在地殼中，由于金的含量很少且非常分散，故其價(jià)格極其昂貴。在一些江河的泥沙中?；煊猩倭康男〗鹆?。從沙粒中分離出金粒實(shí)質(zhì)上就是從混合物中得到純凈物，根據(jù)沙和金的比重不同，把含有金屑的沙粒在水中蕩洗，使其一圈一圈地旋轉(zhuǎn)，沙粒較輕隨水流去，金子比較重留在底部，這就是常說的淘金。 1．金屬的4個(gè)通性：導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、延展性、還原性。 2．鋼鐵電化學(xué)腐蝕的3個(gè)電極反應(yīng)式：Fe－2e－===Fe2＋(負(fù)極)　O2＋2H2O＋4e－===4OH－(正極吸氧) 2H＋＋2e－===H2↑(正極析氫) 3．金屬保護(hù)的3種方法：保護(hù)層法；陰極保護(hù)法；改變組成結(jié)構(gòu)法。 4．金屬冶煉的4種方法：電解法；熱還原法；熱分解法；富集法。 1．下列反應(yīng)原理不符合工業(yè)冶煉金屬事實(shí)情況的是 (　　) A．2HgO2Hg＋O2↑ B．4Al＋3MnO22Al2O3＋3Mn C．2MgO2Mg＋O2↑ D．4CO＋Fe3O43Fe＋4CO2 【答案】　C 2．高爐煉鐵過程中，既發(fā)生氧化反應(yīng)又發(fā)生還原反應(yīng)的元素是(　　) A．氧　　 　B．鐵　　 　C．碳　　 　D．氮 【解析】　煉鐵過程中氧元素發(fā)生還原反應(yīng)：C＋O2CO2；鐵元素發(fā)生還原反應(yīng)：FexOy＋yCOxFe＋yCO2；碳元素既發(fā)生氧化反應(yīng)又發(fā)生還原反應(yīng)：C＋O2CO2，C＋CO22CO；氮元素既不發(fā)生氧化反應(yīng)又不發(fā)生還原反應(yīng)。 【答案】　C 3．下列有關(guān)生鐵煉鋼的敘述中錯(cuò)誤的是(　　) A．添加必要的元素，改善鋼材的組織結(jié)構(gòu)和性能 B．適當(dāng)降低生鐵中的含碳量，除去大部分硫、磷等雜質(zhì) C．加入硅、錳、鋁等合金元素調(diào)整成分并脫去鋼水中的氧 D．除去生鐵中的非金屬元素 【解析】　選項(xiàng)A正確，如添加鎳、鉻等金屬可以防腐；選項(xiàng)B正確，將生鐵煉成鋼的過程就是一個(gè)降碳，除大部分硫、磷的過程；選項(xiàng)C正確，在煉鋼結(jié)束時(shí)加入硅、錳、鋁等合金元素調(diào)整成分并脫去鋼水中的氧；選項(xiàng)D不正確，鋼仍然是合金，其中肯定有碳、硅等非金屬。 【答案】　D 4．下列有關(guān)鋼鐵腐蝕與防護(hù)的說法正確的是(　　) A．鋼管與電源正極連接，鋼管可被保護(hù) B．鐵遇冷濃硝酸表面鈍化，可保護(hù)內(nèi)部不被腐蝕 C．鋼管與銅管露天堆放在一起時(shí)，鋼管不易被腐蝕 D．鋼鐵發(fā)生析氫腐蝕時(shí)，負(fù)極反應(yīng)是Fe－3e－===Fe3＋ 【解析】　與電源正極相連的為電解池陽極，失電子被腐蝕，A錯(cuò)誤；鋼管與銅管接觸易形成原電池，鋼管首先被腐蝕，C錯(cuò)誤；D項(xiàng)，負(fù)極應(yīng)該生成Fe2＋。 【答案】　B 5．工業(yè)制備鋁一般是從鋁土礦(主要成分是Al2O3，含有Fe2O3雜質(zhì))中得到純凈的Al2O3，然后電解Al2O3得到鋁。下圖是從鋁土礦中提純Al2O3的簡(jiǎn)單示意圖，其中涉及的一個(gè)反應(yīng)是2NaAl(OH)4＋CO2===Na2CO3＋2Al(OH)3↓＋H2O。 (1)圖示中a的實(shí)驗(yàn)操作是________；圖示中b加入的試劑是________。 (2)試推斷物質(zhì)：B________，C________，H______， F________。(填化學(xué)式) (3)寫出化學(xué)方程式： ①__________________________________________； ②__________________________________________； ③__________________________________________； ④__________________________________________。 【解析】　溶液B中通入CO2產(chǎn)生沉淀，說明B溶液為NaAl(OH)4溶液，則向鋁土礦中加入的試劑①是NaOH溶液，操作a是過濾；則溶液D為Na2CO3，反應(yīng)②為Ca(OH)2＋Na2CO3===CaCO3↓＋2NaOH。 【答案】　(1)過濾　Ca(OH)2 (2)NaAl(OH)4　Fe2O3　CaCO3　Al2O3 (3)①Al2O3＋2NaOH＋3H2O===2NaAl(OH)4 ②Na2CO3＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋2NaOH ③2Al(OH)3Al2O3＋3H2O ④2Al2O34Al＋3O2↑ 1．以下金屬的冶煉(“→”前為原料，“→”后為所得的金屬)，其中最適宜用熱還原法冶煉的是(　　) ①M(fèi)gCl2→Mg；②MnO2→Mn；③ZnO→Zn；④HgO→Hg；⑤磁鐵礦→Fe；⑥KCl→K A．①②④　　　　　　　　　B．③④ C．②③⑤⑥ D．①②③⑤ 【解析】　熱還原法是多數(shù)金屬冶煉的方法，主要適用于金屬活動(dòng)性順序表中處于中部或金屬活動(dòng)性與之相當(dāng)?shù)慕饘僖约皹O少數(shù)活潑金屬(如鉀常用鈉還原法制得)，符合題意的有②③⑤⑥。 【答案】　C 2．鐵和鐵合金是生活中常用的材料，下列說法中正確的是(　　) A．不銹鋼是鐵合金，只含金屬元素 B．一定條件下，鐵粉可與水蒸氣反應(yīng) C．鐵與鹽酸反應(yīng)，鐵合金不與鹽酸反應(yīng) D．在空氣中，鐵板比鍍鋅鐵板更耐腐蝕 【解析】　不銹鋼屬于合金，含有非金屬元素碳，A項(xiàng)錯(cuò)。C項(xiàng)顯然錯(cuò)誤。D項(xiàng)中，在潮濕空氣中，鐵板容易發(fā)生電化學(xué)腐蝕，而鍍鋅鐵板因?yàn)殇\比鐵活潑，鋅、鐵構(gòu)成原電池，鋅作負(fù)極而使鐵受到保護(hù)。 【答案】　B 3．下列物質(zhì)中含碳量最高的是(　　) A．純鐵 B．生鐵 C．高碳鋼 D．不銹鋼 【解析】　含碳量：生鐵>鋼>純鐵。 【答案】　B 4．用氫氣作還原劑和用金屬作還原劑相比，所得金屬的純度的說法正確的是(　　) A．用氫氣的高 B．用金屬的高 C．二者相同 D．無法比較 【解析】　用作還原劑的氫氣與氧結(jié)合為水，水在高溫下迅速蒸發(fā)。用作還原劑的金屬易跟被還原出來的金屬熔合形成合金。 【答案】　A 5．下列金屬氧化物不能用焦炭還原的是(　　) A．CaO B．Fe3O4 C．CuO D．Fe2O3 【解析】　Ca的還原性很強(qiáng)，不能用一般還原劑將CaO還原成Ca。CaO與C在高溫下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成CaC2和CO。 【答案】　A 6．下列關(guān)于鋼鐵腐蝕的敘述中正確的是(　　) A．吸氧腐蝕時(shí)正極放出氧氣 B．析氫腐蝕時(shí)正極放出氫氣 C．化學(xué)腐蝕比電化學(xué)腐蝕普遍 D．析氫腐蝕比吸氧腐蝕普遍 【解析】　吸氧腐蝕時(shí)正極上氧氣得到電子被還原，析氫腐蝕時(shí)正極放出氫氣；化學(xué)腐蝕不如電化學(xué)腐蝕普遍，析氫腐蝕不如吸氧腐蝕普遍。 【答案】　B 7．在鋼鐵的吸氧腐蝕中，發(fā)生還原反應(yīng)的電極反應(yīng)式是(　　) A．2H2O＋O2＋4e－===4OH－ B．2H＋＋2e－===H2↑ C．4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ D．Fe－2e－===Fe2＋ 【解析】　吸氧腐蝕時(shí)應(yīng)是O2得到電子被還原。 【答案】　A 8．為了探究金屬腐蝕的條件和快慢，某課外學(xué)習(xí)小組用不同的細(xì)金屬絲將一根大小相同的普通鐵釘分別固定在如圖所示的三個(gè)裝置內(nèi)，并將這些裝置在相同的環(huán)境中放置相同的一段時(shí)間，下列對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的描述不正確的是(　　) A．實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，裝置(1)左側(cè)的液面一定會(huì)下降 B．實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，裝置(1)左側(cè)的液面一定比裝置(2)的低 C．實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，鐵釘b腐蝕最嚴(yán)重 D．實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，鐵釘c幾乎沒有被腐蝕 【解析】　A中是Fe與鹽酸酸霧的一般化學(xué)腐蝕，因產(chǎn)生H2導(dǎo)致裝置(1)左側(cè)管內(nèi)壓強(qiáng)增大，故左側(cè)液面下降；裝置(2)銅—鐵—鹽酸構(gòu)成原電池，F(xiàn)e作負(fù)極，被腐蝕，正極是Cu作電極，正極上H＋放電產(chǎn)生H2，原電池反應(yīng)速率大于一般化學(xué)反應(yīng)，F(xiàn)e腐蝕快，產(chǎn)生H2多，故實(shí)驗(yàn)結(jié)束裝置(1)左側(cè)液面一定比裝置(2)高；裝置(3)中由于濃硫酸吸水，在干燥的空氣中鐵釘幾乎沒有被腐蝕，故答案選B。 【答案】　B 9．在鐵制品上鍍一定厚度的鋅層，以下方案設(shè)計(jì)正確的是(　　) A．鋅做陽極，鍍件做陰極，溶液中含有鋅離子 B．鉑做陰極，鍍件做陽極，溶液中含有鋅離子 C．鐵做陽極，鍍件做陰極，溶液中含有亞鐵離子 D．鋅做陰極，鍍件做陽極，溶液中含有鋅離子 【解析】　由電鍍裝置的設(shè)計(jì)方法可知，應(yīng)選用鋅片做陽極，鐵制品做陰極，含有Zn2＋的溶液做電鍍液。 【答案】　A 10．在煉鐵、煉鋼過程中都有碳參加反應(yīng)。下列有關(guān)碳參加反應(yīng)的敘述正確的是(　　) A．兩個(gè)過程中碳原子都被氧化，都只起著提供熱源的作用 B．煉鐵過程中碳被氧化，既起產(chǎn)生熱量的作用，又起產(chǎn)生CO的作用 C．煉鋼過程中碳被還原，從而達(dá)到降低含碳量的目的 D．煉鐵過程中碳參加反應(yīng)，只起產(chǎn)生CO的作用 【解析】　在煉鐵時(shí)，焦炭的主要作用有兩個(gè)：一是通過焦炭燃燒放出大量熱，提供煉鐵過程所需的熱量；二是產(chǎn)生煉鐵所需的還原劑CO。在煉鐵過程中碳被氧化。煉鋼時(shí)用來降低碳含量的主要反應(yīng)為：C＋FeOCO↑＋Fe，這個(gè)反應(yīng)在碳被氧化的同時(shí)吸收熱量。綜合以上分析，可知A、C、D選項(xiàng)是錯(cuò)誤的。 【答案】　B 11．鋼鐵工業(yè)對(duì)促進(jìn)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展起了重要作用。 (1)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(yīng)，在________部分開始生成生鐵和爐渣。 (2)煉鋼時(shí)，加入硅、錳和鋁的目的是________________________________________________________________________。 (3)不銹鋼含有的Cr元素是在煉鋼過程的氧吹________________________________________________________________________ (填“前”或“后”)加入，原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)煉鐵和煉鋼生產(chǎn)中，尾氣均含有的主要污染物是________。從環(huán)保和經(jīng)濟(jì)角度考慮，上述尾氣經(jīng)處理可用作________。 【解析】　考查高爐煉鐵及煉鋼知識(shí)。煉鐵是以鐵礦石、焦炭、石灰石和空氣為原料，制得的鐵是含雜質(zhì)較多的生鐵。煉鋼則是以生鐵為原料，目的是除去生鐵中含有的硅、磷等雜質(zhì)及降低含碳量。 【答案】　(1)爐身　爐腰 (2)脫氧和調(diào)整鋼的成分 (3)后　避免Cr被氧化(或氧吹前加入Cr會(huì)形成爐渣被除去) (4)CO　燃料(或還原劑) 12．如圖所示，甲、乙兩試管中各放一枚鐵釘，甲試管中為NH4Cl溶液，乙試管中為NaCl溶液，數(shù)天后導(dǎo)管中觀察到的現(xiàn)象是________，甲中正極反應(yīng)為________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________， 乙中正極反應(yīng)為________________________________________________________________________。 試管中殘留氣體平均相對(duì)分子質(zhì)量的變化為：甲________________________________________________________________________； 乙________。(填“增大”、“減小”或“不變”) 【解析】　甲中NH4Cl溶液水解呈酸性，鐵釘發(fā)生析氫腐蝕，放出H2，導(dǎo)致甲試管內(nèi)壓強(qiáng)增大；乙中NaCl溶液呈中性，鐵釘發(fā)生吸氧腐蝕，O2被消耗，導(dǎo)致乙試管內(nèi)壓強(qiáng)減小，所以結(jié)合物理知識(shí)看到導(dǎo)管中液面出現(xiàn)左低右高的現(xiàn)象。由于甲試管中放出H2，其相對(duì)分子質(zhì)量為2，比空氣的平均相對(duì)分子質(zhì)量29小，故甲中殘留氣體平均相對(duì)分子質(zhì)量變??；乙試管中O2平均分子質(zhì)量為32比N2的相對(duì)分子質(zhì)量28大，O2消耗，殘留氣體平均相對(duì)分子質(zhì)量必減小。 【答案】　導(dǎo)管中液面左低右高　4H＋＋4e－===2H2↑　2H2O＋O2＋4e－===4OH－　減小　減小 13．防止鋼鐵的腐蝕是世界級(jí)難題，每年全世界鋼產(chǎn)量的四分之一因腐蝕而損失。 　　　　　　　甲　　　　　　　　　　　　乙 (1)鋼鐵腐蝕主要是吸氧腐蝕，該腐蝕過程中的電極反應(yīng)式為________________________________________________________________________、 ________________________________________________________________________。 (2)為降低某水庫的鐵閘門的被腐蝕速率，可以采用圖甲方案，其中焊接在鐵閘門上的固體材料R可以采用________。 A．銅　　B．鈉　　C．鋅　　D．石墨 (3)圖乙所示方案也可降低鐵閘門的被腐蝕速率，其中鐵閘門應(yīng)該連接在直流電源的________極。 【解析】　(1)發(fā)生吸氧腐蝕時(shí)，F(xiàn)e為負(fù)極：Fe－2e－===Fe2＋而腐蝕；正極上：O2＋4e－＋2H2O===4OH－。 (2)鐵閘門上連接一塊比鐵更活潑的金屬如鋅就可由鋅失去電子被腐蝕而把Fe保護(hù)起來。 (3)屬外加直流電源的陰極保護(hù)法，需把被保護(hù)的物件(閘門)與電源的負(fù)極相連接。 【答案】　(1)負(fù)極：2Fe－4e－===2Fe2＋ 正極：O2＋4e－＋2H2O===4OH－ (2)C　(3)負(fù) 14．金屬鋁已成為日常生活、工業(yè)、國(guó)防、航空等行業(yè)中應(yīng)用最廣泛的金屬材料之一。在工業(yè)中金屬鋁的生產(chǎn)流程如下圖所示： 請(qǐng)回答下列問題： (1)電解鋁的原料主要來自鋁土礦(主要成分為Al2O3)，其中氧化鋁的含量約為50%～70%。因此電解時(shí)需要先從鋁土礦中獲得符合要求(Al2O3純度不低于98.2%)的氧化鋁，此過程包括三個(gè)環(huán)節(jié)，請(qǐng)寫出這三個(gè)環(huán)節(jié)所涉及的化學(xué)反應(yīng)方程式：________________________________________________________________________ ______________、________________________________________________________________________、 ________________________________________________________________________， 該過程主要利用了________________。 (2)電解鋁時(shí)，以氧化鋁冰晶石(Na3AlF6)熔融液為電解質(zhì)，其中也常加入少量的氟化鈣，其作用為________________________。 (3)由流程圖可知陰極和陽極由碳素材料做成，寫出陰極與陽極的電極反應(yīng)式：陰極________________________________________________________________________； 陽極____________；電解過程中要定期更換的電極是________(填“陽極”或“陰極”)。 (4)電解生成的金屬鋁是在熔融液的________(填“上層”或“下層”)。 (5)鋁是高耗能產(chǎn)品，廢舊鋁材的回收利用十分重要。在工業(yè)上，最能體現(xiàn)節(jié)能減排思想的是將回收鋁做成________(填字母)。 a．冰晶石　　b．氧化鋁　　c．鋁錠　　d．硫酸鋁 【解析】　(1)從鋁土礦中獲取純度大于98.2% Al2O3的過程也就是除雜、富集的過程，故一般都利用Al2O3、Al(OH)3的兩性，將鋁土礦溶于NaOH溶液得到NaAlO2溶液(過濾可除去雜質(zhì))，然后向NaAlO2溶液中通入CO2氣體得到Al(OH)3沉淀，最后將Al(OH)3加熱即可得到純度大于98.2%的Al2O3。(2)電解氧化鋁時(shí)，加入冰晶石、氟化鈣的作用都是作助熔劑，降低Al2O3的熔點(diǎn)。(3)陰極發(fā)生還原反應(yīng)，生成Al，電極反應(yīng)為：4Al3＋＋12e－===4Al，陽極發(fā)生氧化反應(yīng)生成氧氣，故電極反應(yīng)式為：6O2－－12e－===3O2↑；由于生成的氧氣與陽極碳?jí)K反應(yīng)，因此陽極材料不斷地被消耗，需定期更換。 (4)生成Al的密度大于熔融液的密度，故Al在熔融液的下層。(5)回收廢鋁制成鋁錠是工業(yè)上最能體現(xiàn)節(jié)能減排思想的處理方法。 【答案】　(1)Al2O3＋2NaOH＋3H2O===2NaAl(OH)4　NaAl(OH)4＋CO2===Al(OH)3↓＋NaHCO3 2Al(OH)3Al2O3＋3H2O　Al2O3與Al(OH)3的兩性 (2)降低Al2O3的熔點(diǎn) (3)4Al3＋＋12e－===4Al　6O2－－12e－===3O2↑　陽極 (4)下層　(5)c