高中化学人教版 (新课标)选修2 化学与技术课题2 金属材料当堂达标检测题

金属材料

课时演练·促提升

A组

1.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

2.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

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.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

5.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

6.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

7.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

8.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)2CO32CuO+CO2↑+H2O

C+2CuO2Cu+CO2↑

(2)①4Al+3MnO23Mn+2Al2O3

②2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑(其他合理答案也可)

9.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+3CO2Fe+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

B组

1.钢铁生锈过程发生如下反应:①2Fe+O2+2H2O2Fe(OH)2;②4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3;③2Fe(OH)3Fe2O3+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

2.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+2H2OAl(OH)3↓+HC

C.结合质子(H+)的能力由强到弱的顺序是OH->C>Al

D.Al2O3熔点很高,工业上还可采用电解熔融AlCl3冶炼Al

答案:B

3.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

4.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+3O22PbO+2SO2;

③制粗铅:PbO+CPb+CO↑;PbO+COPb+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

5.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