高中化学人教版化学与技术第三章化学与材料的发展金属材料 全市获奖

人教版化学高二选修2第三单元课题2金属材料同步练习一、选择题1.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．④⑧B．⑤⑥C．①②③D．⑤⑥⑦答案：A解析：解答：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。分析：本题考查化学工业中有关石灰石、生石灰、熟石灰作为原料的问题，熟练掌握相关化学工艺是解题的关键​。2.铁制自来水管与下列材料做成的水龙头连接，自来水管锈蚀最快的是()A．铁水龙头B．铜水龙头C．塑料水龙头D．陶瓷水龙头答案：B解析：解答：铁制水管和铜制水龙头两种材料可以构成原电池的两极，其中铁管作负极，铜作正极，水可作电解质溶液，这样铁发生电化学腐蚀，而其他选项不能构成原电池。分析：本题考查金属的电化学腐蚀，熟练掌握铁做电极组成的原电池中电极的判断是解题的关键​。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答案：B解析：解答：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。分析：本题考查高炉炼铁的化学反应原理，熟练掌握炼铁的目的是解题的关键​。4.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H2④Fe(OH)3失水形成Fe2O3·H2O⑤杂质C被氧化除去A．①②B．①②③④C．③④D．①②④⑤答案：B解析：解答：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。分析：本题考查钢铁腐蚀的原理和过程，熟练掌握金属腐蚀原理是解题的关键​。5.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答案：A解析：解答：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。分析：本题考查知识点较多，涉及金属铝的钝化、二氧化硅和二氧化氯的性质以及金属的电化腐蚀，题目难度中等。6.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答案：B解析：解答：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。分析：本题考查刚铁的吸氧腐蚀和析氢腐蚀反应原理，熟练掌握原电池原理是解题的关键​。7.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答案：B解析：解答：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。分析：本题考查炼铁与炼钢的原理和过程，熟练掌握炼铁和炼钢的原理是解题的关键​。8.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答案：C解析：解答：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。分析：本题考查铁的腐蚀速率的比较，熟练掌握铁在不同环境中的反应是解题的关键​。9.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．①②③④B．①③④⑤C．①②④⑤D．全部答案：D解析：解答：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。分析：本题考查金属防护的常用方法，熟练掌握金属防护的常用方法的种类和方法是解题的关键​。10.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，溶液中含有锌离子答案：A解析：解答：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。分析：本题考查电解原理的应用实验，熟练掌握电镀原理和电极反应是解题的关键​。11.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>3B．2>1>3>4C．4>2>3>1D．3>2>4>1答案：A解析：解答：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。分析：本题考查金属腐蚀速率的比较，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。12.下列有关生铁炼钢的叙述错误的是()。A．添加必要的元素，改善钢材的组织结构和性能B．适当降低生铁中的含碳量，除去大部分硫、磷等杂质C．加入硅、锰、铝等合金元素调整成分并脱去钢水中的氧D．除去生铁中的非金属元素答案：D解析：解答：生铁炼钢是通过氧化还原反应降低生铁中碳的含量，除去一些有害元素(如硫、磷)，并把其他元素(硅、钒、锰、铬等)的含量调控到指定范围的过程，并不是仅除去生铁中的非金属元素，故选D。分析：本题考查由生铁冶炼得到钢的反应原理，熟练掌握钢铁的冶炼是解题的关键​。13.下列说法正确的是()A．所有不锈钢都只含有金属元素B．我国流通的硬币材质是金属单质C．广东正在打捞的明代沉船上存在大量铝制餐具D．镁合金的硬度和强度均高于纯镁答案：D解析：解答：合金的性能优于它的组分。分析：本题考查金属与合金在性能上的主要差异，熟练掌握合金的组成和性质是解题的关键​。14.下列有关化工生产的主要设备及尾气的主要成分完全正确的是()A．炼铁—电炉—CO、CO2、N2B．氨气—氧化炉—N2、H2C．炼钢—转炉—Fe2O3、COD．硫酸—合成塔—SO2、SO3答案：C解析：解答：炼铁—高炉—CO、CO2、N2氨气—合成塔—N2、H2、NH3硫酸(SO2→SO3)—接触室—SO2，SO3分析：本题考查炼铁、炼钢、制取氨气和硫酸的设备和尾气成分的判断，题目难度不大。15.下列可被工业上采用的冶金方法是()A．电解熔融的氯化铝制铝B．电解熔融的氯化镁制镁C．电解氯化钠溶液制钠D．高温下用H2还原氧化镁制镁答案：B解析：解答：氯化铝是共价化合物，熔融状态下以分子形式存在，其中缺少自由移动的离子，基本不导电，故不能用电解熔融氯化铝的方法制铝。A不可选。Na＋、Mg2＋、Al3＋在水溶液中电解时，电子被H＋得到，因而电解比氢活泼的金属阳离子的水溶液是得不到金属单质的。C不可选。比Al活泼的金属很难用一般的还原剂(如H2、CO、C等)把它们从化合物中还原出来。况且，MgO熔点很高。工业上制取镁是采用电解熔融MgCl2的方法。D不可选。分析：本题考查金属的常见冶炼方法，熟练掌握金属的冶炼原理是解题的关键​。16.在冶金工业上，均不能用通常化学还原剂制得的金属组是()A．Na，Ba，Mg，AlB．Na，K，Zn，FeC．Zn，Fe，Cu，AgD．Mg，Al，Zn，Fe答案：A解析：解答：金属的冶炼方法，根据金属的活动性归纳如下：方法名称冶炼的金属举例电解法：K～Al；2Al2O34Al＋3O2↑还原剂法：Zn～Cu；2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3加热法：Hg、Ag；HgS＋O2Hg＋SO2因为活泼金属的阳离子氧化性很弱，一般还原剂难以将它还原为金属，所以采用电解法，不活泼金属的阳离子氧化性强，加热时可从化合物内部得电子被还原成单质，所以可用加热法。分析：本题考查金属的冶炼方法，熟练掌握金属活动性顺序表和金属冶炼原理是解题的关键​。与Na金属性相近，用K与钠盐共熔时，很难将Na从混合物中分离。若调整温度到一定程度，则可用Na与KCl反应制取金属K。已知四种物质的熔沸点如下：KNaKClNaCl熔点(℃)770801沸点(℃)7741500(升华)1431根据平衡移动原理，可推知，用Na与KCl反应制取K的适宜温度是()A．℃～770℃B．770℃～774℃C．774℃～℃D．1413℃～1500℃答案：C解析：解答：金属活动性顺序表中，Na排在钾的后面，似乎不能从钾的熔盐中置换出K。但将Na与KCl共熔，其共熔体中Na＋、K＋、Cl－和电子自由移动；如果继续加热，则Na、K、NaCl和KCl中先沸腾者逸出。工业上，就是采用这种原理用Na还原K的，因为K的沸点比Na、NaCl、KCl的沸点都低。分析：本题考查金属冶炼的一般原理、化学平衡移动原理，利用化学平衡原理解释实验现象，熟练掌握化学平衡移动原理的医用是解题的关键​。18.下列关于金属腐蚀的说法不正确的是()A．金属在潮湿的空气中腐蚀的实质是：M＋nH2O=M(OH)n＋H2↑B．金属的化学腐蚀的实质是M－ne－=Mn＋，电子直接转移给氧化剂C．金属的化学腐蚀不一定在酸性条件下进行D．在潮湿的中性环境中，金属的电化学腐蚀主要是吸氧腐蚀答案：A解析：解答：金属的腐蚀不一定是发生化学腐蚀，在潮湿的空气中被腐蚀时，往往是发生电化学腐蚀，并不一定放出H2。分析：本题考查金属的化学腐蚀和电化腐蚀原理，熟练掌握原电池原理是解题的关键​。19.下列事实与电化学腐蚀无关的是()A．光亮的自行车钢圈不易生锈B．黄铜(Cu、Zn合金)制的铜锣不易产生铜绿C．铜、铝电线一般不连接起来作导线D．生铁比熟铁(几乎是纯铁)容易生锈答案：A解析：解答：自行车钢圈外面镀了一层不易发生化学变化的金属，阻止了钢铁与空气的接触，所以不易生锈，与电化学腐蚀无关。分析：本题考查金属的电化学腐蚀与保护，熟练掌握金属腐蚀的防护是解题的关键​。20.铁和铁合金是生活中常用的材料，下列说法正确的是()A．不锈钢是铁合金，只含金属元素B．一定条件下，铁粉可与水蒸气反应C．铁与盐酸反应，铁合金不与盐酸反应D．在空气中，铁板比镀锌铁板更耐腐蚀答案：B解析：解答：A项，铁合金中含有非金属元素C，B项：铁粉与水蒸气反应的方程式为3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2，C项：铁形成合金后其化学性质不变，铁合金中的铁仍然能与盐酸发生反应，D项，镀锌铁板中金属Zn比Fe活泼，若发生电化学腐蚀，铁被保护，锌被腐蚀。分析：本题考查铁合金的组成、性质等，熟练掌握合金的概念及其重要应用是解题的关键​。二．非选择题21.钢铁工业对促进经济和社会发展起了重要作用。(1)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________分开始生成生铁和炉渣。答案：炉身|炉腰(2)炼钢时，除磷的化学方程式为____________________；加入硅、锰和铝的目的是_______________________。答案：2P＋5FeO＋3CaOCa3(PO4)2＋5Fe|脱氧和调整钢的成分(3)不锈钢含有的Cr元素是在炼钢过程的氧吹________(填“前”或“后”)加入，原因是______________________。答案：后|避免Cr被氧化(或“氧吹前加入Cr会形成炉渣被除去”)(4)炼铁和炼钢生产中，尾气中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________。答案：CO|燃料(还原剂)解析：解答：(2)炼钢时，P被FeO氧化，生成的P2O5与CaO结合成Ca3(PO4)2而除去，据此即可写出方程式。(4)炼铁尾气主要含有N2、CO、CO2等，炼钢尾气主要含有CO、CO2、Fe2O3粉尘等，共同的主要污染物为CO。分析：本题考查炼铁和炼钢的反应原理、设备、尾气等，题目难度不大，熟练掌握金属冶炼原理是解题的关键​。22.下图是传统的工业生产金属铝的基本流程图，结合铝生产的流程图解答下列各题：(1)工业冶炼金属铝用的是铝土矿，铝土矿的主要成分是__________(填化学式)。石油炼制和煤的干馏产品__________(填物质名称)作电解铝的阴极和阳极材料。答案：Al2O3|碳素材料(2)氧化铝熔点高达2050℃，工业上为了降低能量消耗，在金属铝的冶炼中采取的措施是_________________________________________________。答案：加入冰晶石(Na3AlF6)和少量CaF2(3)在冶炼过程中，阳极材料需要定期地进行更换，原因是该极材料不断被消耗，产生这种现象的原因是：______________________________________(用化学方程式表示)。答案：C＋O2CO2(4)工业上制取金属镁时是电解熔融MgCl2，电解反应方程式为____________________________，镁和铝都是活泼金属，为什么在电解冶炼过程中，一个用氯化物，一个用氧化物________________________________。答案：MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑|因为MgO熔点太高，MgCl2熔点低，电解MgCl2耗能少。AlCl3是共价化合物，熔化时不能发生电离解析：解答：(1)铝土矿的主要化学成分是Al2O3，另外还有SiO2、Fe2O3、TiO2、H2O等，电解前必须进行提纯。石油炼制、煤的干馏的固体物质的成分为碳，具有导电性，可以作为阳极和阴极材料。(2)纯净Al2O3的熔点很高，而其电解必须在熔融状态下进行，若采用纯净的Al2O3进行电解，则加热熔融需要耗费大量的能量，所以工业上采用加入冰晶石(Na3AlF6)和氟化钙(CaF2)助熔。(3)工业冶炼铝的关键操作是电解，电解时阳极发生氧化反应，熔融物中的O2－失电子，生成O2，在电解过程中阳极的材料碳逐渐与生成的氧气反应，在高温条件下生成CO2。(4)因为MgCl2为离子化合物，熔融时能发生电离；AlCl3为共价化合物，熔融时不发生电离；再者MgO熔点很高，很难熔化，耗能太大。分析：该题以工业冶炼金属铝为载体考查了原料的判断、原理的诠释以及能量的合理利用，题目难度中等。23.如图所示水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天后观察：(1)铁钉在逐渐生锈，则铁钉的腐蚀属于________腐蚀。答案：电化学(2)若试管内液面上升，则原溶液呈________性，发生________腐蚀，电极反应式为：负极：____________________，正极：____________________。答案：弱酸性或中|吸氧|2Fe－4e－=2Fe2＋|O2＋2H2O＋4e－=4OH－(3)若试管内液面下降，则原溶液呈________性，发生________腐蚀。电极反应式为，负极：____________________，正极：____________________。答案：较强的酸|析氢|Fe－2e－=Fe2＋|2H＋＋2e－=H2↑解析：解答：根据原电池的构成条件：有两种不同的材料(Fe为负极，碳为正极)，有电解质溶液，形成闭合回路；可知铁钉的腐蚀属于电化学腐蚀。根据金属腐蚀的条件原理及结果可知：试管内液面上升，说明是试管内压强减小，试管内气体被吸收所致，是铁钉吸氧腐蚀的结果，据此写出电极反应式；试管内液面下降，说明是试管内气体压强变大，试管内产生了新气体所致，是铁钉析氢腐蚀的结果，据此写出电极反应式。分析：本题考查铁的化学腐蚀、原电池的电极判断、电极方程式的书写等，题目难度不大，熟练掌握原电池原理是解题的关键​。24.某厂的酸性工业废水中含有一定量的Fe3＋、Cu2＋、Au3＋等离子。有人设计了图中的工艺流程，利用常用的酸、碱和工业生产中的废铁屑，从废水中回收金，并生产一定量的铁红和氧化铜。填写下面空白。(1)图中标号处需加入的相应物质分别是①________、②________、③________、④________、⑤________；答案：①铁屑|②稀硫酸|③稀硝酸|④氢氧化钠|⑤氢氧化钠(2)写出①处发生反应的离子方程式______________________________________；写出③处发生反应的化学方程式______________________________________；答案：Fe＋2H＋=Fe2＋＋H2↑，2Fe3＋＋Fe=3Fe2＋，Cu2＋＋Fe=Cu＋Fe2＋，2Au3＋＋3Fe=2Au＋3Fe2＋|3Cu＋8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O(3)铁红的化学式为________；分别写出铁红和氧化铜在工业上的一种主要用途：铁红________；氧化铜________________。答案：Fe2O3|用作红色涂料|用作制造铜盐的原料解析：解答：由工艺流程图示知，E为铁元素的离子，而A为铜、金的单质，