2020学年高中化学 第三单元 化学与材料的发展 课题2 金属材料教学案 新人教版选修2

2020学年高中化学 第三单元 化学与材料的发展 课题2 金属材料教学案 新人教版选修2

课题2 金属材料 从矿石中获得金属 ‎[自读教材·夯基础]‎ ‎1．金属元素在自然界中的存在 ‎(1)少数化学性质不活泼的金属，如金、铂以及少量的银和铜在自然界中以游离态存在。‎ ‎(2)大多数金属是与氧、硫等非金属元素形成化合物而存在。‎ ‎2．获得金属材料的过程 获得金属材料一般要经过开采和初步加工(主要包括探矿、采矿、选矿等工序)及冶炼阶段。‎ ‎3．金属冶炼的基本原理 金属冶炼所依据的原理是利用氧化还原反应将金属从其化合物中还原出来。‎ ‎4．金属冶炼的方法 火法冶金和湿法冶金是冶金工业两种主要方法。‎ ‎[跟随名师·解疑难]‎ ‎(1)冶炼金属的实质：‎ ‎(2)金属冶炼的方法：‎ ‎①热分解法：适合于位于金属活动顺序表后端(金属活动性位于氢后面)的金属，如Hg、Ag等。‎ ‎2HgO2Hg＋O2‎ ‎2Ag2O4Ag＋O2‎ ‎②热还原法：适合于位于金属活动顺序表中部(Zn～Pb)的金属，常用的还原剂有焦炭、CO、H2、活泼金属(如Al)等。‎ Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2‎ WO3＋3H2W＋3H2O Cr2O3＋2Al2Cr＋Al2O3‎ ‎③电解法：适合于位于金属活动性顺序表前端的金属，如K、Na、Mg、Ca、Al等金属。‎ ‎2Al2O34Al＋3O2↑‎ 18‎ ‎2NaCl2Na＋Cl2↑‎ ‎[剖析典例·探技法]‎ ‎[例1]　下列反应原理不符合工业冶炼金属实际情况的是(　　)‎ A．2HgO2Hg＋O2‎ B．4Al＋3MnO22Al2O3＋3Mn C．2MgO2Mg＋O2↑‎ D．3H2＋Al2O32Al＋3H2O ‎[名师解析]　工业上冶炼镁、铝采用电解法，且电解时，应选用MgCl2而不选用MgO，因为MgO的熔点比MgCl2的高，能耗大，成本高，故C、D项不正确。‎ ‎[答案]　CD ‎[名师点睛]　‎ 金属冶炼方法的选择与金属的活动性有关，处在金属活动顺序表中不同位置的金属其冶炼的方法可用下图表示：‎ 当一种金属可用多种方法冶炼时，工业上一般采用经济效益高的方法，即：热分解还原法优于焦炭还原法，焦炭还原法优于铝热还原法，铝热还原法优于电解还原法；从环保角度考虑，H2还原法又优于CO还原法。‎ 钢铁的冶炼 ‎[自读教材·夯基础]‎ ‎1．生铁的冶炼 ‎(1)铁矿石的主要成分：磁铁矿Fe3O4，赤铁矿Fe2O3，褐铁矿2Fe2O3·3H2O，黄铁矿FeS2。‎ ‎(2)原理：在高温下用还原剂将铁从其氧化物中还原出来，化学方程式(以赤铁矿为例)：‎ ‎3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2。‎ ‎(3)原料：铁矿石、焦炭、石灰石、空气。‎ ‎(4)设备：高炉。‎ ‎2．钢的冶炼 ‎(1)原理：在高温下用氧化剂将生铁中过多的碳和其他杂质氧化成气体或炉渣除去，再添加硅、锰、铝等其他合金作为脱氧剂，以调整钢水的成分。‎ ‎(2)原料：炼铁厂的铁水或废钢铁。‎ 18‎ ‎(3)主要反应：‎2C＋O22CO；‎ ‎2Fe＋O22FeO；‎ FeO＋CFe＋CO(脱碳)；‎ FeS＋CaOCaS＋FeO(脱硫)。‎ ‎(4)实际生产中，控制氧及各种元素含量是炼钢中一项关键的技术。‎ ‎[跟随名师·解疑难]‎ ‎(1)炼铁和炼钢的主要反应原理的比较：‎ ‎①相同点：都是利用氧化还原反应。‎ ‎②不同点：炼铁主要是用还原剂把铁从铁矿石中还原出来(侧重还原)，而炼钢主要是用氧化剂把生铁中过多的碳和其他杂质氧化而除去(侧重氧化)。‎ ‎(2)炼铁时，焦炭的主要作用有两个：一是通过焦炭燃烧放出大量的热量，提供炼铁所需要的热量；二是产生炼铁所需要的还原剂CO。‎ ‎(3)在炼铁高炉内，铁矿石与CO在炉身发生反应，在炉腰开始生成生铁和炉渣。‎ ‎(4)炼铁过程中，石灰石的作用是作熔剂，除去脉石的有关反应的化学方程式为：‎ CaCO3CaO＋CO2↑，CaO＋SiO2CaSiO3。‎ ‎(5)高炉炼铁中产生的废气有CO、CO2、SO2、NO2，炉渣有CaSiO3，CO和大量热量可回收利用，炉渣可作建筑材料。‎ ‎[剖析典例·探技法]‎ ‎[例2]　(1)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 ‎(2)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 ‎[名师解析]　(1)以氧化物形式存在的金属矿石可直接用还原剂还原，以硫化物形式存在的金属矿石，要先焙烧生成金属氧化物后再还原，故C不正确；菱铁矿石的主要成分是FeCO3，它受热时可直接转化成FeO，故D正确。‎ ‎(2)炼钢的目的是降低生铁中的含碳量，而不可能把非金属元素全部除去，钢仍是铁碳合金。‎ 18‎ ‎[答案]　(1)C　(2)D ‎[名师点睛]　铁合金的分类 根据含碳量 铝的冶炼 ‎[自读教材·夯基础]‎ ‎1．原料 铝土矿(主要成分是Al2O3)。‎ ‎2．Al2O3的提纯 用化学方程式表示：‎ ‎(1)Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O。‎ ‎(2)NaAlO2＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋NaHCO3。‎ ‎(3)2Al(OH)3Al2O3＋3H2O。‎ ‎3．电解Al2O3‎ ‎(1)电解装置：‎ 电解质是冰晶石(Na3AlF6)和氧化铝的熔融液，也常加入少量的氟化钙等帮助降低熔点，阳极和阴极以碳素材料做成，在电解槽中进行。‎ ‎(2)电解原理：‎ 电极反应：‎ 阳极：6O2－－12e－===3O2；‎ 阴极：4Al3＋＋12e－===4Al；‎ 总反应式：2Al2O34Al＋3O2↑。‎ ‎[跟随名师·解疑难]‎ ‎(1)工业上不用电解AlCl3的方法来冶炼Al，因为AlCl3是共价化合物，熔融的AlCl3不导电。‎ ‎(2)氧化铝的熔点很高，直接电解要消耗大量电能。在实际生产中要加入冰晶石使它的熔点降低，冰晶石的作用是作为助熔剂，其中也常加入少量的CaF2等帮助降低熔点。‎ ‎(3)高温下阳极产生的O2与阳极材料碳反应产生CO2，所以在反应中需要及时更换阳极碳块。‎ ‎(4)电解产生的铝呈液态，从电解装量的底部流出。‎ ‎[剖析典例·探技法]‎ ‎[例3]　工业制备铝一般是从铝土矿(主要成分是Al2O3，含有Fe2O3杂质)中得到纯净的 18‎ Al2O3，然后电解Al2O3得到铝。下图是从铝土矿中提纯Al2O3的简单示意图，其中涉及的一个反应是2NaAlO2＋CO2＋3H2O===Na2CO3＋2Al(OH)3↓。‎ ‎(1)图示中Ⅰ的实验操作是________；图示中Ⅱ加入的试剂是________。‎ ‎(2)试推断物质：B________，C________，H_______，F________(填化学式)。‎ ‎(3)写出化学方程式：‎ ‎①________________________________________________________________________；‎ ‎②________________________________________________________________________；‎ ‎③________________________________________________________________________；‎ ‎④________________________________________________________________________。‎ ‎[名师解析]　溶液B中通入CO2产生沉淀，说明B溶液为NaAlO2溶液，则向铝土矿中加入的试剂①是NaOH溶液，操作Ⅰ是过滤；则溶液D为Na2CO3，反应②为Ca(OH)2＋Na2CO3===CaCO3↓＋2NaOH。‎ ‎[答案]　(1)过滤　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↑‎ 金属的腐蚀及防止 ‎[自读教材·夯基础]‎ ‎1．金属的腐蚀 ‎(1)金属腐蚀主要包括化学腐蚀和电化学腐蚀。‎ ‎①金属材料与其表面接触的一些物质直接发生化学反应而引起的腐蚀叫化学腐蚀。‎ ‎②电化学腐蚀是指不同金属或不纯金属与电解质溶液接触，因发生原电池反应，比较活泼的金属失电子而被氧化，绝大多数金属腐蚀属于电化学腐蚀。‎ ‎(2)电化学腐蚀：‎ 18‎ ‎①钢铁作为阳极失去电子而被腐蚀，阳极反应为Fe－2e－===Fe2＋。‎ ‎②在酸性较弱或中性介质时，发生吸氧腐蚀，阴极反应为O2(g)＋H2O(l)＋2e－===2OH－(aq)；‎ 在酸性介质中，发生析氢腐蚀，阴极反应为2H＋(aq)＋2e－===H2(g)。‎ ‎2．金属腐蚀的防止和利用 ‎(1)金属腐蚀的本质是金属与其接触的其他物质在一定条件下发生氧化还原反应而受到损害。‎ ‎(2)将金属制品与周围物质隔离开是一种普遍采用的防护方法。如用化学方法在钢铁部件表面发蓝，利用阳极氧化处理铝制品的表面使之形成致密的氧化膜而钝化。另外采用离子注入、表面渗镀等方式也可形成钝化膜。‎ ‎(3)电镀：‎ ‎①目的：增强金属的抗腐蚀力，增加美观和表面强度。‎ ‎②电镀池 ‎(4)电化学保护法：牺牲阳极的阴极保护法和外加电流的阴极保护法。‎ ‎[跟随名师·解疑难]‎ ‎(1)化学腐蚀和电化学腐蚀的比较：‎ 化学腐蚀 电化学腐蚀 条件 金属跟氧化性物质直接接触 不纯金属(合金)跟电解质溶液接触 现象 无电流产生 有微弱电流产生 本质 金属被氧化 活泼金属被氧化 相互关系 金属的化学腐蚀与电化学腐蚀同时发生，后者为主 ‎(2)钢铁析氢腐蚀的总反应式为Fe＋2H2O===Fe(OH)2＋H2↑，吸氧腐蚀的总反应式为2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2，Fe(OH)2转化为铁锈的反应为4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3，‎ Fe(OH)3―→Fe2O3·nH2O(铁锈)。‎ ‎(3)吸氧腐蚀与析氢腐蚀中的“吸”与“析”的含义不同，书写时注意不能混淆。‎ ‎(4)由于镁、铝两种活泼金属容易被氧化，其表面形成一层致密的氧化物保护膜，这层氧化膜起到了阻止氧气继续氧化金属的作用，故镁铝不需要覆盖其他保护层。‎ ‎(5)利用原电池原理保护金属——牺牲阳极的阴极保护法：还原性较强的金属作为原电池负极而被损耗，被保护金属作为正极，避免被腐蚀。利用电解池原理保护金属——外加电流的阴极保护法：被保护金属与电源的负极相连，电源正极接到惰性电极上，让其成为阳极。‎ ‎[剖析典例·探技法]‎ 18‎ ‎[例4]　下列有关金属腐蚀的说法中正确的是(　　)‎ ‎①金属的腐蚀全部是氧化还原反应 ‎②金属的腐蚀可分为化学腐蚀和电化学腐蚀，只有电化学腐蚀才是氧化还原反应 ‎③因为二氧化碳普遍存在，所以钢铁的电化学腐蚀以析氢腐蚀为主 ‎④无论是析氢腐蚀还是吸氧腐蚀，总是金属被氧化 A．①③ B．②③‎ C．①④ D．①③④‎ ‎[名师解析]　电化学腐蚀是一个有电子转移的过程，因此一定是氧化还原反应，①正确；无论化学腐蚀还是电化学腐蚀都是金属失去电子被氧化，②错误，④正确；二氧化碳在空气中的浓度很低，形成的溶液酸性非常弱，故是以吸氧腐蚀为主，③错误。‎ ‎[答案]　C ‎[名师点睛]　‎ ‎(1)金属腐蚀的本质是金属失去电子被氧化。‎ ‎(2)电化学腐蚀更普遍，且电化学腐蚀速率大于化学腐蚀速率。‎ 18‎ 金属材料 判断金属腐蚀快慢的规律 ‎(1)电解原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防护腐蚀措施的腐蚀。‎ ‎(2)对同一种金属来说，腐蚀的快慢：强电解质溶液>弱电解质溶液>非电解质溶液。‎ ‎(3)活泼性不同的两金属形成原电池，活泼性差别越大，活泼金属腐蚀越快。‎ ‎(4)对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，金属腐蚀越快。‎ ‎(5)防腐蚀措施优劣的顺序为：外接电源的阴极保护法>牺牲阳极的阴极保护法>有一般防腐条件的腐蚀>无防腐条件的腐蚀。‎ ‎1．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 18‎ 解析：氯化铝是共价化合物，熔融状态下以分子形式存在，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得不到金属单质，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。‎ 答案：B ‎2．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：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 ‎3．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 解析：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。‎ 答案：A ‎4．下列关于金属的保护方法的说法正确的是(　　)‎ A．我们使用的快餐杯表面有一层搪瓷，搪瓷层破损后仍能起到防止铁生锈的作用 B．白铁(镀锌铁)镀层破损后铁皮的腐蚀速率很慢 C．轮船的船壳水线以下常装有一些锌块，这是利用了牺牲阴极的阳极保护法 D．钢铁制造的暖气管道外常涂有一层沥青，这是钢铁的电化学保护法 解析：A选项中涂层破损后金属铁直接暴露在空气中，因而搪瓷层不能对破损部位形成有效的保护；B选项中镀层破损后由于锌的还原性比铁强，发生电化学腐蚀时锌作负极被腐蚀，从而保护铁不被腐蚀；C选项应是牺牲阳极的阴极保护法；D选项中应是用沥青作涂层的涂层保护法。‎ 答案：B ‎5．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________部分开始生成生铁和炉渣。‎ ‎(2)炼钢时加入硅、锰和铝的目的是_________________。‎ 18‎ ‎(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________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(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______________________________________________。‎ 解析：(1)高炉炼铁时铁矿石与高温煤气的反应是在炉身部分发生的，生铁和炉渣的生成则在炉腰处。‎ ‎(2)加入硅、锰和铝的目的是脱去氧和调整钢中的成分。‎ ‎(3)为了防止Cr元素在高温氧气中被氧化，应在氧吹后加入。‎ ‎(4)炼铁时C作燃料生成CO，CO作还原剂，炼钢时钢中本身含有C，因此都有CO产生，而CO是有毒气体，对环境有污染，同时CO可以燃烧生成CO2。‎ 答案：(1)炉身　炉腰 ‎(2)脱氧和调整钢的成分 ‎(3)后　避免Cr被氧化(或“氧吹前加入Cr会形成炉渣被除去”)‎ ‎(4)CO　燃料(或还原剂)‎ ‎[高考感悟]‎ ‎1．生活处处有化学。下列说法正确的是(　　)‎ A．制饭勺、饭盒、高压锅等的不锈钢是合金 B．做衣服的棉和麻均与淀粉互为同分异构体 C．煎炸食物的花生油和牛油都是可皂化的饱和酯类 D．磨豆浆的大豆富含蛋白质，豆浆煮沸后蛋白质变成了氨基酸 解析：A.合金是由两种或两种以上的金属(或金属与非金属)经一定方法所合成的具有金属特性的物质，不锈钢主要成分是铁，还含有铬、镍等金属，因此属于合金，A正确。B.属于同分异构体的前提是物质的分子式相同，棉和麻的主要成分均属于纤维素，虽然纤维素和淀粉都可以用(C6H10O5)n表示，但n值不同，因此两者的分子式并不相同，不能称为同分异构体，B错误。C.不饱和度大的酯常温下为液态，花生油常温下为液态，因此含有不饱和酯，C错误。D.蛋白质水解的最终产物为氨基酸，煮沸会引起蛋白质的变性，并不能发生彻底的水解反应，D错误。‎ 答案：A ‎2．[双选题]　(海南高考)下列叙述正确的是(　　)‎ A．合成氨的“造气”阶段会产生废气 18‎ B．电镀的酸性废液用碱中和后就可以排放 C．电解制铝的过程中，作为阳极材料的无烟煤不会消耗 D．使用煤炭转化的管道煤气比直接燃煤可减少环境污染 解析：A中氨的造气用天燃气或煤，必产生二氧化碳；B中电镀液含重金属离子，应处理后排放；C中，铝的生产中阳极会产生二氧化碳，无烟煤被消耗；D中煤的气化后作了脱硫处理，污染减少。‎ 答案：AD ‎3．(新课标全国卷)由黄铜矿(主要成分是CuFeS2)炼制精铜的工艺流程示意图如下：‎ ‎(1)在反射炉中，把铜精矿砂和石英砂混合加热到1 ‎000℃‎左右，黄铜矿与空气反应生成Cu和Fe的低价硫化物，且部分Fe的硫化物转变为低价氧化物。该过程中两个主要反应的化学方程式分别是_____________________________________________________________、‎ ‎________________________________________________________________________，‎ 反射炉内生成炉渣的主要成分是________。‎ ‎(2)冰铜(Cu2S和FeS互相熔合而成)含Cu量为20%～50%。转炉中，将冰铜加熔剂(石英砂)在1 ‎200℃‎左右吹入空气进行吹炼。冰铜中的Cu2S被氧化为Cu2O，生成的Cu2O与Cu2S反应，生成含Cu量约为98.5%的粗铜，该过程发生反应的化学方程式分别是________________________、________________________________。‎ ‎(3)粗铜的电解精炼如右图所示。在粗铜的电解过程中，粗铜板应是图中电极________(填图中的字母)；在电极d上发生的电极反应式为________________________________________________________‎ ‎_____________________________________________________；‎ 若粗铜中还含有Au、Ag、Fe，它们在电解槽中的存在形式和位置为________________________________。‎ 解析：(1)CuFeS2与O2反应时，生成的Cu和Fe的低价硫化物分别是Cu2S、FeS，生成物中肯定含有SO2，用观察法即可配平该化学方程式；FeS与O2反应，生成FeO和SO2，用观察法也可快速配平；反射炉内发生反应的化学方程式为FeO＋SiO2FeSiO3，所以炉渣的主要成分是FeSiO3。‎ ‎(2)Cu2S与O2反应生成Cu2O，另一种生成物肯定是SO2，运用观察法可快速配平；Cu2O与Cu2S的反应经观察也可快速配平。‎ ‎(3)电解精炼铜时，粗铜作阳极，即粗铜应为电极c；电极d是电解池的阴极，发生的电极反应为Cu2＋＋2e－===Cu；电解时，比铜活泼的金属，例如铁，优先放电生成Fe2＋进入电解液中，而比铜不活泼的金属会以阳极泥的形式沉积于阳极下方。‎ 18‎ 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以单质的形式沉积在c(阳极)下方，Fe以Fe2＋的形式进入电解液中 ‎[课时跟踪训练]‎ 一、选择题(本题包括10小题，每小题5分，共50分)‎ ‎1．下列化工生产原理错误的是(　　)‎ ‎①可以电解熔融的氯化钠来制取金属钠 ‎②可以将钠加入氯化镁饱和溶液中制取镁 ‎③用电解法冶炼铝时，原料是氯化铝 ‎④炼铁高炉中所发生的反应都是放热的，故不需加热 A．②　　　　　　　　　 B．②③‎ C．①②③ D．②③④‎ 解析：②钠与水反应；③原料是氧化铝；④高炉炼铁要加热。‎ 答案：D ‎2．下列叙述不正确的是(　　)‎ A．铁表面镀锌，铁作阳极 B．船底镶嵌锌块，锌作负极，以防船体被腐蚀 C．钢铁吸氧腐蚀的正极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－‎ D．工业上电解饱和食盐水的阳极反应为2Cl－—2e－===Cl2↑‎ 解析：铁表面镀锌是应用电解原理，镀件铁与电源的负极相连，作阴极，镀层金属锌与电源的正极相连，作阳极，A项错误。‎ 答案：A ‎3．以下金属的冶炼(“―→”前为原料，“―→”后为所得的金属)，其中最适宜用热还原法冶炼的是(　　)‎ ‎①MgCl2―→Mg　②MnO2―→Mn　③ZnO―→Zn　④HgO―→Hg　⑤磁铁矿―→Fe　⑥NaCl―→Na A．①②④ B．③④‎ C．②③⑤⑥ D．②③⑤‎ 18‎ 解析：热还原法是多数金属冶炼的方法，主要适用于金属活动性顺序表中处于中部或金属活动性与之相当的金属以及极少数活泼金属(如钾常用钠还原法制得)，符合题意的有②③⑤，故答案为D。‎ 答案：D ‎4．用无机矿物资源生产部分材料，其产品流程示意图如下：‎ 下列有关说法不正确的是(　　)‎ A．制取粗硅时生成的气体是CO B．生产铝、铜、高纯硅以及玻璃的过程中都涉及氧化还原反应 C．黄铜矿冶炼铜时，SO2可用于生产硫酸，FeO可用于冶炼铁 D．粗硅制高纯硅时，提纯SiCl4可用多次蒸馏的方法 解析：选项A，高温下SiO2与C反应得到粗硅，由于C过量，所以生成的气体是CO，正确。选项B，制造玻璃的过程中不涉及氧化还原反应，不正确。选项C，SO2经两步转化生成H2SO4，FeO用CO还原可得Fe，正确。选项D，SiCl4受热变为气体，多次蒸馏可除去SiCl4中的杂质。‎ 答案：B ‎5．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．炼铁高炉中加入的石灰石是造渣剂 D．炼钢转炉中加入的生石灰是造渣剂 解析：炼钢是降低生铁中含碳量的过程；炼铁中石灰石是造渣剂，炼钢中生石灰作造渣剂。‎ 答案：B ‎6．下图所示各试管中的铁钉最易锈蚀的是(　　)‎ 18‎ 解析：含有少量铜的铁钉放在自来水中，会与水中溶解的少量电解质构成原电池，且铁钉作为负极，腐蚀得最快。‎ 答案：C ‎7．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：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。‎ 答案：B ‎8．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：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。‎ 答案：D ‎9．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 解析：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。在中性环境中发生吸氧腐蚀，并不一定放出H2。‎ 18‎ 答案：A ‎10．在工业上，为了增强金属的抗腐蚀能力，常常在其表面镀上一层其他金属或合金。若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：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。‎ 答案：A 二、非选择题(本题包括4小题，共50分)‎ ‎11．(14分)Ⅰ.冶炼金属一般有下列方法：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。四种方法在工业中均有运用。‎ ‎(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 湿法炼铜 铝热法炼铬 从光卤石中炼镁 火烧孔雀石[Cu2(OH)2CO3]炼铜所发生反应的化学方程式为(写主要的两个)________________________________________________________________________、‎ ‎________________________________________________________________________。‎ Ⅱ.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：‎ 18‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 解析：冶炼铜需要加入还原剂，冶炼镁一般用电解法；在金属冶炼中，加入CaO的作用一般是与SiO2反应生成CaSiO3炉渣从而除去SiO2。‎ 答案：Ⅰ.(1)①　③　③　④‎ Cu2(OH)2CO3△,2CuO＋CO2＋H2O C＋2CuO△,2Cu＋CO2‎ Ⅱ.(1)2Al＋Cr2O32Cr＋Al2O3‎ ‎4Al＋3TiO2＋‎3C2Al2O3＋3TiC ‎(2)3Si＋2V2O34V＋3SiO2‎ 使之与反应产物SiO2结合成CaSiO3从而除去SiO2‎ ‎(3)2Mg＋TiCl42MgCl2＋Ti ‎12．(10分)防止钢铁的腐蚀是世界级难题，每年全世界钢产量的四分之一因腐蚀而损失。‎ ‎(1)钢铁腐蚀主要是吸氧腐蚀，该腐蚀过程中的电极反应式为___________________、‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(2)为降低某水库的铁闸门的被腐蚀速率，可以采用图甲方案，其中焊接在铁闸门上的固体材料R可以采用____________________。‎ A．铜 B．钠 C．锌 D．石墨 ‎(3)图乙所示方案也可降低铁闸门的被腐蚀速率，其中铁闸门应该连接在直流电源的________极。‎ 解析：(1)发生吸氧腐蚀时，Fe为负极：Fe－2e－===Fe2＋；正极：O2＋4e－＋2H2O===4OH－。‎ ‎(2)铁闸门上连接一块比铁更活泼的金属如锌就可由锌失去电子被腐蚀而把Fe保护起来，钠性质太活泼，与H2O剧烈反应，不可取。‎ ‎(3)属外接电流的阴极保护法，需把被保护的物件(闸门)与电源的负极相连接。‎ 答案：(1)负极：2Fe－4e－===2Fe2＋　正极：O2＋4e－＋2H2O===4OH－　(2)C　(3)负 ‎13．(12分)(全国大纲卷)铝是一种应用广泛的金属，工业上用Al2O3和冰晶石(Na3AlF6)‎ 18‎ 混合熔融电解制得。‎ ‎②以萤石(CaF2)和纯碱为原料制备冰晶石的流程如下：‎ 回答下列问题：‎ ‎(1)写出反应1的化学方程式________________________________________________。‎ ‎(2)滤液Ⅰ中加入CaO生成的沉淀是________，反应2的离子方程式为____________。‎ ‎(3)E可作为建筑材料，化合物C是________，写出由D制备冰晶石的化学方程式________________________________________________________________________。‎ ‎(4)电解制铝的化学方程式是______________________________，以石墨为电极，阳极产生的混合气体的成分是_______________________________________________________。‎ 解析：结合Al2O3、SiO2与NaOH溶液反应后产物的性质来分析流程图一，根据萤石和纯碱为原料制取冰晶石来分析流程图二，充分利用质量守恒等来书写方程式。‎ ‎(1)在加入NaOH溶液时，Al2O3和SiO2都能与NaOH反应，分别生成NaAlO2和Na2SiO3。(2)加入CaO后，SiO与Ca2＋结合生成难溶物CaSiO3；滤液Ⅱ中主要含有AlO，通入CO2后生成沉淀Al(OH)3，煅烧后生成Al2O3。(3)萤石能与浓硫酸反应生成CaSO4和HF气体；HF、Na2CO3、Al(OH)3三者没有发生氧化还原反应，根据质量守恒定律可写出化学方程式。(4)电解Al2O3制取金属铝，加入的冰晶石为助熔剂；阳极产生的O2能与石墨电极反应生成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)浓H2SO4　12HF＋3Na2CO3＋2Al(OH)3===2Na3AlF6＋3CO2＋9H2O ‎(4)2Al2O34Al＋3O2↑　O2、CO2(CO)‎ ‎14．(14分)下面是高炉炼铁及工业炼钢的工艺示意图：‎ 根据示意图回答下列问题：‎ 18‎ ‎(1)炼铁的原料Ⅰ为固体混合物，其中除铁矿石、焦炭外，还有________，原料Ⅱ为________。‎ ‎(2)高炉气是炼铁过程中的尾气，该气体对环境有害，而现代工业提倡节能降耗，所以可以从高炉气中提取回收________用作燃气。‎ ‎(3)写出炼铁高炉中的氧化还原反应的化学方程式：‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(4)“百炼成钢”是一个熟语，炼钢的原料是生铁，产物为钢。百炼成钢的冶炼炉名称是________，该冶炼过程需要吹入氧气，主要目的是除去生铁中的________。‎ ‎(5)写出高炉炼铁的炉渣的一种用途：________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 解析：(1)炼铁原料中铁矿石提供铁元素，焦炭是还原剂，石灰石造渣以除去铁矿石中的脉石，空气中的氧气与焦炭反应生成还原剂CO。‎ ‎(2)高炉气中的成分是二氧化碳、一氧化碳和氮气等。‎ ‎(3)炼铁高炉中反应很多，其中既有氧化还原反应，又有非氧化还原反应。‎ ‎(4)炼钢是一个复杂的工艺，利用的原料是炼铁所得的生铁，由于生铁中含有较多的碳，需要在炼钢转炉中吹入氧气，除去碳。‎ ‎(5)炉渣的主要成分是硅酸钙。‎ 答案：(1)石灰石　空气　(2)CO　(3)C＋O2CO2、CO2＋C2CO、3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2　(4)炼钢转炉　碳　(5)制造水泥、铺路 18‎