2018年高中化學(xué) 第三單元 化學(xué)與材料的發(fā)展 課題2 金屬材料教學(xué)案 新人教版選修2.doc

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課題2金_屬_材_料 從礦石中獲得金屬 [自讀教材夯基礎(chǔ)] 1．金屬元素在自然界中的存在 (1)少數(shù)化學(xué)性質(zhì)不活潑的金屬，如金、鉑以及少量的銀和銅在自然界中以游離態(tài)存在。 (2)大多數(shù)金屬是與氧、硫等非金屬元素形成化合物而存在。 2．獲得金屬材料的過(guò)程 獲得金屬材料一般要經(jīng)過(guò)開(kāi)采和初步加工(主要包括探礦、采礦、選礦等工序)及冶煉階段。 3．金屬冶煉的基本原理 金屬冶煉所依據(jù)的原理是利用氧化還原反應(yīng)將金屬?gòu)钠浠衔镏羞€原出來(lái)。 4．金屬冶煉的方法 火法冶金和濕法冶金是冶金工業(yè)兩種主要方法。 [跟隨名師解疑難] (1)冶煉金屬的實(shí)質(zhì)： (2)金屬冶煉的方法： ①熱分解法：適合于位于金屬活動(dòng)順序表后端(金屬活動(dòng)性位于氫后面)的金屬，如Hg、Ag等。 2HgO2Hg＋O2 2Ag2O4Ag＋O2 ②熱還原法：適合于位于金屬活動(dòng)順序表中部(Zn～Pb)的金屬，常用的還原劑有焦炭、CO、H2、活潑金屬(如Al)等。 Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2 WO3＋3H2W＋3H2O Cr2O3＋2Al2Cr＋Al2O3 ③電解法：適合于位于金屬活動(dòng)性順序表前端的金屬，如K、Na、Mg、Ca、Al等金屬。 2Al2O34Al＋3O2↑ 2NaCl2Na＋Cl2↑ [剖析典例探技法] [例1]　下列反應(yīng)原理不符合工業(yè)冶煉金屬實(shí)際情況的是(　　) A．2HgO2Hg＋O2 B．4Al＋3MnO22Al2O3＋3Mn C．2MgO2Mg＋O2↑ D．3H2＋Al2O32Al＋3H2O [名師解析]　工業(yè)上冶煉鎂、鋁采用電解法，且電解時(shí)，應(yīng)選用MgCl2而不選用MgO，因?yàn)镸gO的熔點(diǎn)比MgCl2的高，能耗大，成本高，故C、D項(xiàng)不正確。 [答案]　CD [名師點(diǎn)睛]　 金屬冶煉方法的選擇與金屬的活動(dòng)性有關(guān)，處在金屬活動(dòng)順序表中不同位置的金屬其冶煉的方法可用下圖表示： 當(dāng)一種金屬可用多種方法冶煉時(shí)，工業(yè)上一般采用經(jīng)濟(jì)效益高的方法，即：熱分解還原法優(yōu)于焦炭還原法，焦炭還原法優(yōu)于鋁熱還原法，鋁熱還原法優(yōu)于電解還原法；從環(huán)保角度考慮，H2還原法又優(yōu)于CO還原法。 鋼鐵的冶煉 [自讀教材夯基礎(chǔ)] 1．生鐵的冶煉 (1)鐵礦石的主要成分：磁鐵礦Fe3O4，赤鐵礦Fe2O3，褐鐵礦2Fe2O33H2O，黃鐵礦FeS2。 (2)原理：在高溫下用還原劑將鐵從其氧化物中還原出來(lái)，化學(xué)方程式(以赤鐵礦為例)： 3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2。 (3)原料：鐵礦石、焦炭、石灰石、空氣。 (4)設(shè)備：高爐。 2．鋼的冶煉 (1)原理：在高溫下用氧化劑將生鐵中過(guò)多的碳和其他雜質(zhì)氧化成氣體或爐渣除去，再添加硅、錳、鋁等其他合金作為脫氧劑，以調(diào)整鋼水的成分。 (2)原料：煉鐵廠的鐵水或廢鋼鐵。 (3)主要反應(yīng)：2C＋O22CO； 2Fe＋O22FeO； FeO＋CFe＋CO(脫碳)； FeS＋CaOCaS＋FeO(脫硫)。 (4)實(shí)際生產(chǎn)中，控制氧及各種元素含量是煉鋼中一項(xiàng)關(guān)鍵的技術(shù)。 [跟隨名師解疑難] (1)煉鐵和煉鋼的主要反應(yīng)原理的比較： ①相同點(diǎn)：都是利用氧化還原反應(yīng)。 ②不同點(diǎn)：煉鐵主要是用還原劑把鐵從鐵礦石中還原出來(lái)(側(cè)重還原)，而煉鋼主要是用氧化劑把生鐵中過(guò)多的碳和其他雜質(zhì)氧化而除去(側(cè)重氧化)。 (2)煉鐵時(shí)，焦炭的主要作用有兩個(gè)：一是通過(guò)焦炭燃燒放出大量的熱量，提供煉鐵所需要的熱量；二是產(chǎn)生煉鐵所需要的還原劑CO。 (3)在煉鐵高爐內(nèi)，鐵礦石與CO在爐身發(fā)生反應(yīng)，在爐腰開(kāi)始生成生鐵和爐渣。 (4)煉鐵過(guò)程中，石灰石的作用是作熔劑，除去脈石的有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式為： CaCO3CaO＋CO2↑，CaO＋SiO2CaSiO3。 (5)高爐煉鐵中產(chǎn)生的廢氣有CO、CO2、SO2、NO2，爐渣有CaSiO3，CO和大量熱量可回收利用，爐渣可作建筑材料。 [剖析典例探技法] [例2]　(1)下列各物質(zhì)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 (2)下列有關(guān)生鐵煉鋼的敘述錯(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 [名師解析]　(1)以氧化物形式存在的金屬礦石可直接用還原劑還原，以硫化物形式存在的金屬礦石，要先焙燒生成金屬氧化物后再還原，故C不正確；菱鐵礦石的主要成分是FeCO3，它受熱時(shí)可直接轉(zhuǎn)化成FeO，故D正確。 (2)煉鋼的目的是降低生鐵中的含碳量，而不可能把非金屬元素全部除去，鋼仍是鐵碳合金。 [答案]　(1)C　(2)D [名師點(diǎn)睛]　鐵合金的分類 根據(jù)含碳量 鋁的冶煉 [自讀教材夯基礎(chǔ)] 1．原料 鋁土礦(主要成分是Al2O3)。 2．Al2O3的提純 用化學(xué)方程式表示： (1)Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O。 (2)NaAlO2＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋NaHCO3。 (3)2Al(OH)3Al2O3＋3H2O。 3．電解Al2O3 (1)電解裝置： 電解質(zhì)是冰晶石(Na3AlF6)和氧化鋁的熔融液，也常加入少量的氟化鈣等幫助降低熔點(diǎn)，陽(yáng)極和陰極以碳素材料做成，在電解槽中進(jìn)行。 (2)電解原理： 電極反應(yīng)： 陽(yáng)極：6O2－－12e－===3O2； 陰極：4Al3＋＋12e－===4Al； 總反應(yīng)式：2Al2O34Al＋3O2↑。 [跟隨名師解疑難] (1)工業(yè)上不用電解AlCl3的方法來(lái)冶煉Al，因?yàn)锳lCl3是共價(jià)化合物，熔融的AlCl3不導(dǎo)電。 (2)氧化鋁的熔點(diǎn)很高，直接電解要消耗大量電能。在實(shí)際生產(chǎn)中要加入冰晶石使它的熔點(diǎn)降低，冰晶石的作用是作為助熔劑，其中也常加入少量的CaF2等幫助降低熔點(diǎn)。 (3)高溫下陽(yáng)極產(chǎn)生的O2與陽(yáng)極材料碳反應(yīng)產(chǎn)生CO2，所以在反應(yīng)中需要及時(shí)更換陽(yáng)極碳?jí)K。 (4)電解產(chǎn)生的鋁呈液態(tài)，從電解裝量的底部流出。 [剖析典例探技法] [例3]　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2NaAlO2＋CO2＋3H2O===Na2CO3＋2Al(OH)3↓。 (1)圖示中Ⅰ的實(shí)驗(yàn)操作是________；圖示中Ⅱ加入的試劑是________。 (2)試推斷物質(zhì)：B________，C________，H_______，F(xiàn)________(填化學(xué)式)。 (3)寫出化學(xué)方程式： ①________________________________________________________________________； ②________________________________________________________________________； ③________________________________________________________________________； ④________________________________________________________________________。 [名師解析]　溶液B中通入CO2產(chǎn)生沉淀，說(shuō)明B溶液為NaAlO2溶液，則向鋁土礦中加入的試劑①是NaOH溶液，操作Ⅰ是過(guò)濾；則溶液D為Na2CO3，反應(yīng)②為Ca(OH)2＋Na2CO3===CaCO3↓＋2NaOH。 [答案]　(1)過(guò)濾　Ca(OH)2 (2)NaAlO2　Fe2O3　CaCO3　Al2O3 (3)①Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O ②Na2CO3＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋2NaOH ③2Al(OH)3Al2O3＋3H2O ④2Al2O34Al＋3O2↑ 金屬的腐蝕及防止 [自讀教材夯基礎(chǔ)] 1．金屬的腐蝕 (1)金屬腐蝕主要包括化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕。 ①金屬材料與其表面接觸的一些物質(zhì)直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而引起的腐蝕叫化學(xué)腐蝕。 ②電化學(xué)腐蝕是指不同金屬或不純金屬與電解質(zhì)溶液接觸，因發(fā)生原電池反應(yīng)，比較活潑的金屬失電子而被氧化，絕大多數(shù)金屬腐蝕屬于電化學(xué)腐蝕。 (2)電化學(xué)腐蝕： ①鋼鐵作為陽(yáng)極失去電子而被腐蝕，陽(yáng)極反應(yīng)為Fe－2e－===Fe2＋。 ②在酸性較弱或中性介質(zhì)時(shí)，發(fā)生吸氧腐蝕，陰極反應(yīng)為O2(g)＋H2O(l)＋2e－===2OH－(aq)； 在酸性介質(zhì)中，發(fā)生析氫腐蝕，陰極反應(yīng)為2H＋(aq)＋2e－===H2(g)。 2．金屬腐蝕的防止和利用 (1)金屬腐蝕的本質(zhì)是金屬與其接觸的其他物質(zhì)在一定條件下發(fā)生氧化還原反應(yīng)而受到損害。 (2)將金屬制品與周圍物質(zhì)隔離開(kāi)是一種普遍采用的防護(hù)方法。如用化學(xué)方法在鋼鐵部件表面發(fā)藍(lán)，利用陽(yáng)極氧化處理鋁制品的表面使之形成致密的氧化膜而鈍化。另外采用離子注入、表面滲鍍等方式也可形成鈍化膜。 (3)電鍍： ①目的：增強(qiáng)金屬的抗腐蝕力，增加美觀和表面強(qiáng)度。 ②電鍍池 (4)電化學(xué)保護(hù)法：犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法和外加電流的陰極保護(hù)法。 [跟隨名師解疑難] (1)化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕的比較： 化學(xué)腐蝕 電化學(xué)腐蝕 條件 金屬跟氧化性物質(zhì)直接接觸 不純金屬(合金)跟電解質(zhì)溶液接觸 現(xiàn)象 無(wú)電流產(chǎn)生 有微弱電流產(chǎn)生 本質(zhì) 金屬被氧化 活潑金屬被氧化 相互關(guān)系 金屬的化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕同時(shí)發(fā)生，后者為主 (2)鋼鐵析氫腐蝕的總反應(yīng)式為Fe＋2H2O===Fe(OH)2＋H2↑，吸氧腐蝕的總反應(yīng)式為2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2，F(xiàn)e(OH)2轉(zhuǎn)化為鐵銹的反應(yīng)為4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3， Fe(OH)3―→Fe2O3nH2O(鐵銹)。 (3)吸氧腐蝕與析氫腐蝕中的“吸”與“析”的含義不同，書寫時(shí)注意不能混淆。 (4)由于鎂、鋁兩種活潑金屬容易被氧化，其表面形成一層致密的氧化物保護(hù)膜，這層氧化膜起到了阻止氧氣繼續(xù)氧化金屬的作用，故鎂鋁不需要覆蓋其他保護(hù)層。 (5)利用原電池原理保護(hù)金屬——犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法：還原性較強(qiáng)的金屬作為原電池負(fù)極而被損耗，被保護(hù)金屬作為正極，避免被腐蝕。利用電解池原理保護(hù)金屬——外加電流的陰極保護(hù)法：被保護(hù)金屬與電源的負(fù)極相連，電源正極接到惰性電極上，讓其成為陽(yáng)極。 [剖析典例探技法] [例4]　下列有關(guān)金屬腐蝕的說(shuō)法中正確的是(　　) ①金屬的腐蝕全部是氧化還原反應(yīng) ②金屬的腐蝕可分為化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕，只有電化學(xué)腐蝕才是氧化還原反應(yīng) ③因?yàn)槎趸计毡榇嬖冢凿撹F的電化學(xué)腐蝕以析氫腐蝕為主 ④無(wú)論是析氫腐蝕還是吸氧腐蝕，總是金屬被氧化 A．①③ B．②③ C．①④ D．①③④ [名師解析]　電化學(xué)腐蝕是一個(gè)有電子轉(zhuǎn)移的過(guò)程，因此一定是氧化還原反應(yīng)，①正確；無(wú)論化學(xué)腐蝕還是電化學(xué)腐蝕都是金屬失去電子被氧化，②錯(cuò)誤，④正確；二氧化碳在空氣中的濃度很低，形成的溶液酸性非常弱，故是以吸氧腐蝕為主，③錯(cuò)誤。 [答案]　C [名師點(diǎn)睛]　 (1)金屬腐蝕的本質(zhì)是金屬失去電子被氧化。 (2)電化學(xué)腐蝕更普遍，且電化學(xué)腐蝕速率大于化學(xué)腐蝕速率。 金屬材料 判斷金屬腐蝕快慢的規(guī)律 (1)電解原理引起的腐蝕>原電池原理引起的腐蝕>化學(xué)腐蝕>有防護(hù)腐蝕措施的腐蝕。 (2)對(duì)同一種金屬來(lái)說(shuō)，腐蝕的快慢：強(qiáng)電解質(zhì)溶液>弱電解質(zhì)溶液>非電解質(zhì)溶液。 (3)活潑性不同的兩金屬形成原電池，活潑性差別越大，活潑金屬腐蝕越快。 (4)對(duì)同一種電解質(zhì)溶液來(lái)說(shuō)，電解質(zhì)溶液濃度越大，金屬腐蝕越快。 (5)防腐蝕措施優(yōu)劣的順序?yàn)椋和饨与娫吹年帢O保護(hù)法>犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法>有一般防腐條件的腐蝕>無(wú)防腐條件的腐蝕。 1．下列可被工業(yè)上采用的冶金方法是(　　) A．電解熔融的氯化鋁制鋁 B．電解熔融的氯化鎂制鎂 C．電解氯化鈉溶液制鈉 D．高溫下用H2還原氧化鎂制鎂 解析：氯化鋁是共價(jià)化合物，熔融狀態(tài)下以分子形式存在，基本不導(dǎo)電，故不能用電解熔融氯化鋁的方法制鋁，A不可選。Na＋、Mg2＋、Al3＋在水溶液中電解時(shí)，電子被H＋得到，因而電解比氫活潑的金屬陽(yáng)離子的水溶液得不到金屬單質(zhì)，C不可選。比Al活潑的金屬很難用一般的還原劑(如H2、CO、C等)把它們從化合物中還原出來(lái)，況且MgO熔點(diǎn)很高，工業(yè)上制取鎂是采用電解熔融MgCl2的方法，D不可選。 答案：B 2．把生鐵冶煉成碳素鋼要解決的主要問(wèn)題是(　　) A．除去生鐵中的各種雜質(zhì)，把生鐵提純 B．適當(dāng)降低生鐵里的含碳量，除去大部分硫、磷等有害雜質(zhì) 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(zhì)。 答案：B 3．下列事實(shí)與電化學(xué)腐蝕無(wú)關(guān)的是(　　) A．光亮的自行車鋼圈不易生銹 B．黃銅(Cu、Zn合金)制的銅鑼不易產(chǎn)生銅綠 C．銅、鋁電線一般不連接起來(lái)作導(dǎo)線 D．生鐵比熟鐵(幾乎是純鐵)容易生銹 解析：自行車鋼圈外面鍍了一層不易發(fā)生化學(xué)變化的金屬，阻止了鋼鐵與空氣的接觸，所以不易生銹，與電化學(xué)腐蝕無(wú)關(guān)。 答案：A 4．下列關(guān)于金屬的保護(hù)方法的說(shuō)法正確的是(　　) A．我們使用的快餐杯表面有一層搪瓷，搪瓷層破損后仍能起到防止鐵生銹的作用 B．白鐵(鍍鋅鐵)鍍層破損后鐵皮的腐蝕速率很慢 C．輪船的船殼水線以下常裝有一些鋅塊，這是利用了犧牲陰極的陽(yáng)極保護(hù)法 D．鋼鐵制造的暖氣管道外常涂有一層瀝青，這是鋼鐵的電化學(xué)保護(hù)法 解析：A選項(xiàng)中涂層破損后金屬鐵直接暴露在空氣中，因而搪瓷層不能對(duì)破損部位形成有效的保護(hù)；B選項(xiàng)中鍍層破損后由于鋅的還原性比鐵強(qiáng)，發(fā)生電化學(xué)腐蝕時(shí)鋅作負(fù)極被腐蝕，從而保護(hù)鐵不被腐蝕；C選項(xiàng)應(yīng)是犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法；D選項(xiàng)中應(yīng)是用瀝青作涂層的涂層保護(hù)法。 答案：B 5．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(kāi)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(guò)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：(1)高爐煉鐵時(shí)鐵礦石與高溫煤氣的反應(yīng)是在爐身部分發(fā)生的，生鐵和爐渣的生成則在爐腰處。 (2)加入硅、錳和鋁的目的是脫去氧和調(diào)整鋼中的成分。 (3)為了防止Cr元素在高溫氧氣中被氧化，應(yīng)在氧吹后加入。 (4)煉鐵時(shí)C作燃料生成CO，CO作還原劑，煉鋼時(shí)鋼中本身含有C，因此都有CO產(chǎn)生，而CO是有毒氣體，對(duì)環(huán)境有污染，同時(shí)CO可以燃燒生成CO2。 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) [高考感悟] 1．生活處處有化學(xué)。下列說(shuō)法正確的是(　　) A．制飯勺、飯盒、高壓鍋等的不銹鋼是合金 B．做衣服的棉和麻均與淀粉互為同分異構(gòu)體 C．煎炸食物的花生油和牛油都是可皂化的飽和酯類 D．磨豆?jié){的大豆富含蛋白質(zhì)，豆?jié){煮沸后蛋白質(zhì)變成了氨基酸 解析：A.合金是由兩種或兩種以上的金屬(或金屬與非金屬)經(jīng)一定方法所合成的具有金屬特性的物質(zhì)，不銹鋼主要成分是鐵，還含有鉻、鎳等金屬，因此屬于合金，A正確。B.屬于同分異構(gòu)體的前提是物質(zhì)的分子式相同，棉和麻的主要成分均屬于纖維素，雖然纖維素和淀粉都可以用(C6H10O5)n表示，但n值不同，因此兩者的分子式并不相同，不能稱為同分異構(gòu)體，B錯(cuò)誤。C.不飽和度大的酯常溫下為液態(tài)，花生油常溫下為液態(tài)，因此含有不飽和酯，C錯(cuò)誤。D.蛋白質(zhì)水解的最終產(chǎn)物為氨基酸，煮沸會(huì)引起蛋白質(zhì)的變性，并不能發(fā)生徹底的水解反應(yīng)，D錯(cuò)誤。 答案：A 2．[雙選題]　(海南高考)下列敘述正確的是(　　) A．合成氨的“造氣”階段會(huì)產(chǎn)生廢氣 B．電鍍的酸性廢液用堿中和后就可以排放 C．電解制鋁的過(guò)程中，作為陽(yáng)極材料的無(wú)煙煤不會(huì)消耗 D．使用煤炭轉(zhuǎn)化的管道煤氣比直接燃煤可減少環(huán)境污染 解析：A中氨的造氣用天燃?xì)饣蛎?，必產(chǎn)生二氧化碳；B中電鍍液含重金屬離子，應(yīng)處理后排放；C中，鋁的生產(chǎn)中陽(yáng)極會(huì)產(chǎn)生二氧化碳，無(wú)煙煤被消耗；D中煤的氣化后作了脫硫處理，污染減少。 答案：AD 3．(新課標(biāo)全國(guó)卷)由黃銅礦(主要成分是CuFeS2)煉制精銅的工藝流程示意圖如下： (1)在反射爐中，把銅精礦砂和石英砂混合加熱到1 000℃左右，黃銅礦與空氣反應(yīng)生成Cu和Fe的低價(jià)硫化物，且部分Fe的硫化物轉(zhuǎn)變?yōu)榈蛢r(jià)氧化物。該過(guò)程中兩個(gè)主要反應(yīng)的化學(xué)方程式分別是_____________________________________________________________、 ________________________________________________________________________， 反射爐內(nèi)生成爐渣的主要成分是________。 (2)冰銅(Cu2S和FeS互相熔合而成)含Cu量為20%～50%。轉(zhuǎn)爐中，將冰銅加熔劑(石英砂)在1 200℃左右吹入空氣進(jìn)行吹煉。冰銅中的Cu2S被氧化為Cu2O，生成的Cu2O與Cu2S反應(yīng)，生成含Cu量約為98.5%的粗銅，該過(guò)程發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式分別是________________________、________________________________。 (3)粗銅的電解精煉如右圖所示。在粗銅的電解過(guò)程中，粗銅板應(yīng)是圖中電極________(填圖中的字母)；在電極d上發(fā)生的電極反應(yīng)式為_(kāi)_______________________________________________________ _____________________________________________________； 若粗銅中還含有Au、Ag、Fe，它們?cè)陔娊獠壑械拇嬖谛问胶臀恢脼開(kāi)_______________________________。 解析：(1)CuFeS2與O2反應(yīng)時(shí)，生成的Cu和Fe的低價(jià)硫化物分別是Cu2S、FeS，生成物中肯定含有SO2，用觀察法即可配平該化學(xué)方程式；FeS與O2反應(yīng)，生成FeO和SO2，用觀察法也可快速配平；反射爐內(nèi)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為FeO＋SiO2FeSiO3，所以爐渣的主要成分是FeSiO3。 (2)Cu2S與O2反應(yīng)生成Cu2O，另一種生成物肯定是SO2，運(yùn)用觀察法可快速配平；Cu2O與Cu2S的反應(yīng)經(jīng)觀察也可快速配平。 (3)電解精煉銅時(shí)，粗銅作陽(yáng)極，即粗銅應(yīng)為電極c；電極d是電解池的陰極，發(fā)生的電極反應(yīng)為Cu2＋＋2e－===Cu；電解時(shí)，比銅活潑的金屬，例如鐵，優(yōu)先放電生成Fe2＋進(jìn)入電解液中，而比銅不活潑的金屬會(huì)以陽(yáng)極泥的形式沉積于陽(yáng)極下方。 答案：(1)2CuFeS2＋O2Cu2S＋2FeS＋SO2 2FeS＋3O22FeO＋2SO2　FeSiO3 (2)2Cu2S＋3O22Cu2O＋2SO2 2Cu2O＋Cu2S6Cu＋SO2↑ (3)c　Cu2＋＋2e－===Cu　Au、Ag以單質(zhì)的形式沉積在c(陽(yáng)極)下方，F(xiàn)e以Fe2＋的形式進(jìn)入電解液中 [課時(shí)跟蹤訓(xùn)練] 一、選擇題(本題包括10小題，每小題5分，共50分) 1．下列化工生產(chǎn)原理錯(cuò)誤的是(　　) ①可以電解熔融的氯化鈉來(lái)制取金屬鈉 ②可以將鈉加入氯化鎂飽和溶液中制取鎂 ③用電解法冶煉鋁時(shí)，原料是氯化鋁 ④煉鐵高爐中所發(fā)生的反應(yīng)都是放熱的，故不需加熱 A．②　　　　　　　　　 B．②③ C．①②③ D．②③④ 解析：②鈉與水反應(yīng)；③原料是氧化鋁；④高爐煉鐵要加熱。 答案：D 2．下列敘述不正確的是(　　) A．鐵表面鍍鋅，鐵作陽(yáng)極 B．船底鑲嵌鋅塊，鋅作負(fù)極，以防船體被腐蝕 C．鋼鐵吸氧腐蝕的正極反應(yīng)為O2＋2H2O＋4e－===4OH－ D．工業(yè)上電解飽和食鹽水的陽(yáng)極反應(yīng)為2Cl－—2e－===Cl2↑ 解析：鐵表面鍍鋅是應(yīng)用電解原理，鍍件鐵與電源的負(fù)極相連，作陰極，鍍層金屬鋅與電源的正極相連，作陽(yáng)極，A項(xiàng)錯(cuò)誤。 答案：A 3．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?、贛nO2―→Mn　③ZnO―→Zn?、蹾gO―→Hg?、荽盆F礦―→Fe?、轓aCl―→Na A．①②④ B．③④ C．②③⑤⑥ D．②③⑤ 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②③⑤，故答案為D。 答案：D 4．用無(wú)機(jī)礦物資源生產(chǎn)部分材料，其產(chǎn)品流程示意圖如下： 下列有關(guān)說(shuō)法不正確的是(　　) A．制取粗硅時(shí)生成的氣體是CO B．生產(chǎn)鋁、銅、高純硅以及玻璃的過(guò)程中都涉及氧化還原反應(yīng) C．黃銅礦冶煉銅時(shí)，SO2可用于生產(chǎn)硫酸，F(xiàn)eO可用于冶煉鐵 D．粗硅制高純硅時(shí)，提純SiCl4可用多次蒸餾的方法 解析：選項(xiàng)A，高溫下SiO2與C反應(yīng)得到粗硅，由于C過(guò)量，所以生成的氣體是CO，正確。選項(xiàng)B，制造玻璃的過(guò)程中不涉及氧化還原反應(yīng)，不正確。選項(xiàng)C，SO2經(jīng)兩步轉(zhuǎn)化生成H2SO4，F(xiàn)eO用CO還原可得Fe，正確。選項(xiàng)D，SiCl4受熱變?yōu)闅怏w，多次蒸餾可除去SiCl4中的雜質(zhì)。 答案：B 5．下列關(guān)于煉鐵和煉鋼的說(shuō)法中，錯(cuò)誤的是(　　) A．煉鐵是鐵礦石還原的過(guò)程 B．煉鋼是生鐵被氧化的過(guò)程 C．煉鐵高爐中加入的石灰石是造渣劑 D．煉鋼轉(zhuǎn)爐中加入的生石灰是造渣劑 解析：煉鋼是降低生鐵中含碳量的過(guò)程；煉鐵中石灰石是造渣劑，煉鋼中生石灰作造渣劑。 答案：B 6．下圖所示各試管中的鐵釘最易銹蝕的是(　　) 解析：含有少量銅的鐵釘放在自來(lái)水中，會(huì)與水中溶解的少量電解質(zhì)構(gòu)成原電池，且鐵釘作為負(fù)極，腐蝕得最快。 答案：C 7．鋼鐵在銹蝕過(guò)程中，下列5種變化可能發(fā)生的是(　　) ①Fe由＋2價(jià)轉(zhuǎn)化為＋3價(jià)?、贠2被還原?、郛a(chǎn)生H2　④Fe(OH)3失水形成Fe2O3H2O?、蓦s質(zhì)C被氧化除去 A．①② B．①②③④ C．③④ D．①②④⑤ 解析：Fe在被腐蝕時(shí)生成Fe2＋，可能被繼續(xù)氧化成Fe3＋；發(fā)生吸氧腐蝕時(shí)O2被還原；發(fā)生析氫腐蝕時(shí)產(chǎn)生H2；其中雜質(zhì)C不能被氧化。 答案：B 8．下列各方法中能對(duì)金屬起到防止或減緩腐蝕作用的是(　　) ①金屬表面涂抹油漆?、诟淖兘饘俚膬?nèi)部結(jié)構(gòu)?、郾３纸饘俦砻媲鍧嵏稍铩、茉诮饘俦砻孢M(jìn)行電鍍?、菔菇饘俦砻嫘纬芍旅艿难趸锉∧? A．①②③④ B．①③④⑤ C．①②④⑤ D．全部 解析：金屬表面涂油漆可以防止與水、O2接觸；電鍍和表面形成氧化膜均能隔絕空氣；減緩腐蝕的方法就是防止空氣中的H2O和O2與金屬接觸。 答案：D 9．下列關(guān)于金屬腐蝕的說(shuō)法不正確的是(　　) A．金屬在潮濕的空氣中腐蝕的實(shí)質(zhì)是M＋nH2O===M(OH)n＋H2↑ B．金屬的化學(xué)腐蝕的實(shí)質(zhì)是M－ne－===Mn＋，電子直接轉(zhuǎn)移給氧化劑 C．金屬的化學(xué)腐蝕不一定在酸性條件下進(jìn)行 D．在潮濕的中性環(huán)境中，金屬的電化學(xué)腐蝕主要是吸氧腐蝕 解析：金屬的腐蝕不一定是發(fā)生化學(xué)腐蝕，在潮濕的空氣中被腐蝕時(shí)，往往是發(fā)生電化學(xué)腐蝕。在中性環(huán)境中發(fā)生吸氧腐蝕，并不一定放出H2。 答案：A 10．在工業(yè)上，為了增強(qiáng)金屬的抗腐蝕能力，常常在其表面鍍上一層其他金屬或合金。若在鐵制品上鍍上一定厚度的鋅層，以下方案設(shè)計(jì)正確的是(　　) A．鋅作陽(yáng)極，鍍件作陰極，溶液中含有鋅離子 B．鉑作陰極，鍍件作陽(yáng)極，溶液中含有鋅離子 C．鐵作陽(yáng)極，鍍件作陰極，溶液中含有亞鐵離子 D．鋅作陰極，鍍件作陽(yáng)極，溶液中含有鋅離子 解析：根據(jù)電鍍?cè)恚兘饘僮麝帢O，鍍層金屬作陽(yáng)極，含有鍍層金屬離子的溶液為電鍍液。 答案：A 二、非選擇題(本題包括4小題，共50分) 11．(14分)Ⅰ.冶煉金屬一般有下列方法：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)中均有運(yùn)用。 (1)請(qǐng)對(duì)下表中的金屬冶煉方法進(jìn)行分析，從上述四種方法中選擇相應(yīng)的序號(hào)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[Cu2(OH)2CO3]煉銅所發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為(寫主要的兩個(gè))________________________________________________________________________、 ________________________________________________________________________。 Ⅱ.金屬熱還原法廣泛用于冶金過(guò)程中。用金屬A(或其合金)作還原劑在高溫下將另一種金屬B的化合物還原以制取金屬B(或其合金)的方法，通常是按還原劑來(lái)命名。 (1)用鋁作還原劑生產(chǎn)金屬鉻，稱為鋁熱法?；瘜W(xué)方程式為_(kāi)______________________。 鋁的親氧性除用于冶煉難熔金屬外，還用于制取耐高溫的金屬陶瓷。例如將鋁粉、石墨和二氧化鈦或其他高熔點(diǎn)金屬的氧化物按一定比例混合均勻，然后在高溫下煅燒，即生成耐熱的(TiC)，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)_____________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)用硅作還原劑還原V2O3冶煉釩，稱為硅熱法，化學(xué)方程式為_(kāi)_______________________________________________________________________。 硅(特別是硅鐵)的價(jià)格比鋁低，所以硅熱法在鐵合金及某些金屬的生產(chǎn)中占有重要地位，但硅的還原能力不如鋁。為使硅熱還原更易進(jìn)行，常加入CaO作溶劑，試分析加入CaO的作用：________________________________________________________________________。 (3)試寫出克勞爾法用鎂熱還原TiCl4生產(chǎn)海綿鈦的化學(xué)方程式：________________________________________________________________________。 解析：冶煉銅需要加入還原劑，冶煉鎂一般用電解法；在金屬冶煉中，加入CaO的作用一般是與SiO2反應(yīng)生成CaSiO3爐渣從而除去SiO2。 答案：Ⅰ.(1)①?、邸、邸、? Cu2(OH)2CO3△,2CuO＋CO2＋H2O C＋2CuO△,2Cu＋CO2 Ⅱ.(1)2Al＋Cr2O32Cr＋Al2O3 4Al＋3TiO2＋3C2Al2O3＋3TiC (2)3Si＋2V2O34V＋3SiO2 使之與反應(yīng)產(chǎn)物SiO2結(jié)合成CaSiO3從而除去SiO2 (3)2Mg＋TiCl42MgCl2＋Ti 12．(10分)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。 (1)鋼鐵腐蝕主要是吸氧腐蝕，該腐蝕過(guò)程中的電極反應(yīng)式為_(kāi)__________________、 ________________________________________________________________________。 (2)為降低某水庫(kù)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＋；正極：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(lái)，鈉性質(zhì)太活潑，與H2O劇烈反應(yīng)，不可取。 (3)屬外接電流的陰極保護(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) 13．(12分)(全國(guó)大綱卷)鋁是一種應(yīng)用廣泛的金屬，工業(yè)上用Al2O3和冰晶石(Na3AlF6)混合熔融電解制得。 ②以螢石(CaF2)和純堿為原料制備冰晶石的流程如下： 回答下列問(wèn)題： (1)寫出反應(yīng)1的化學(xué)方程式________________________________________________。 (2)濾液Ⅰ中加入CaO生成的沉淀是________，反應(yīng)2的離子方程式為_(kāi)___________。 (3)E可作為建筑材料，化合物C是________，寫出由D制備冰晶石的化學(xué)方程式________________________________________________________________________。 (4)電解制鋁的化學(xué)方程式是______________________________，以石墨為電極，陽(yáng)極產(chǎn)生的混合氣體的成分是_______________________________________________________。 解析：結(jié)合Al2O3、SiO2與NaOH溶液反應(yīng)后產(chǎn)物的性質(zhì)來(lái)分析流程圖一，根據(jù)螢石和純堿為原料制取冰晶石來(lái)分析流程圖二，充分利用質(zhì)量守恒等來(lái)書寫方程式。 (1)在加入NaOH溶液時(shí)，Al2O3和SiO2都能與NaOH反應(yīng)，分別生成NaAlO2和Na2SiO3。(2)加入CaO后，SiO與Ca2＋結(jié)合生成難溶物CaSiO3；濾液Ⅱ中主要含有AlO，通入CO2后生成沉淀Al(OH)3，煅燒后生成Al2O3。(3)螢石能與濃硫酸反應(yīng)生成CaSO4和HF氣體；HF、Na2CO3、Al(OH)3三者沒(méi)有發(fā)生氧化還原反應(yīng)，根據(jù)質(zhì)量守恒定律可寫出化學(xué)方程式。(4)電解Al2O3制取金屬鋁，加入的冰晶石為助熔劑；陽(yáng)極產(chǎn)生的O2能與石墨電極反應(yīng)生成CO2(可能含有CO)。 答案：(1)2NaOH＋SiO2===Na2SiO3＋H2O、2NaOH＋Al2O3===2NaAlO2＋H2O　 (2)CaSiO3　2AlO＋CO2＋3H2O===2Al(OH)3↓＋CO　 (3)濃H2SO4　12HF＋3Na2CO3＋2Al(OH)3===2Na3AlF6＋3CO2＋9H2O (4)2Al2O34Al＋3O2↑　O2、CO2(CO) 14．(14分)下面是高爐煉鐵及工業(yè)煉鋼的工藝示意圖： 根據(jù)示意圖回答下列問(wèn)題： (1)煉鐵的原料Ⅰ為固體混合物，其中除鐵礦石、焦炭外，還有________，原料Ⅱ?yàn)開(kāi)_______。 (2)高爐氣是煉鐵過(guò)程中的尾氣，該氣體對(duì)環(huán)境有害，而現(xiàn)代工業(yè)提倡節(jié)能降耗，所以可以從高爐氣中提取回收________用作燃?xì)狻? (3)寫出煉鐵高爐中的氧化還原反應(yīng)的化學(xué)方程式： ________________________________________________________________________。 (4)“百煉成鋼”是一個(gè)熟語(yǔ)，煉鋼的原料是生鐵，產(chǎn)物為鋼。百煉成鋼的冶煉爐名稱是________，該冶煉過(guò)程需要吹入氧氣，主要目的是除去生鐵中的________。 (5)寫出高爐煉鐵的爐渣的一種用途：________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析：(1)煉鐵原料中鐵礦石提供鐵元素，焦炭是還原劑，石灰石造渣以除去鐵礦石中的脈石，空氣中的氧氣與焦炭反應(yīng)生成還原劑CO。 (2)高爐氣中的成分是二氧化碳、一氧化碳和氮?dú)獾取? (3)煉鐵高爐中反應(yīng)很多，其中既有氧化還原反應(yīng)，又有非氧化還原反應(yīng)。 (4)煉鋼是一個(gè)復(fù)雜的工藝，利用的原料是煉鐵所得的生鐵，由于生鐵中含有較多的碳，需要在煉鋼轉(zhuǎn)爐中吹入氧氣，除去碳。 (5)爐渣的主要成分是硅酸鈣。 答案：(1)石灰石　空氣　(2)CO　(3)C＋O2CO2、CO2＋C2CO、3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2　(4)煉鋼轉(zhuǎn)爐　碳　(5)制造水泥、鋪路