课题2　金属材料

课题2金属材料经典基础题1在冶金工业上，常用电解法得到Na、Mg、Al等金属，其主要原因是()A这些金属的化合物熔点低B它们都是轻金属C它们的性质很活泼D此方法成本低答案C解析活泼金属一般都用电解法。2生铁和钢的主要区别是()A钢是铁的合金，而生铁是纯铁B含碳量及含其他杂质的量不同C钢含碳而生铁不含碳D生铁含碳而钢不含碳答案B解析生铁和钢的主要区别是含碳量不同。3我国商务部公布，我国铁矿石等原材料出口大幅度回落，保证我国钢铁工业的健康发展。铁矿石用于冶炼金属铁，下列关于铁的冶炼的说法正确的是()A冶炼铁的原料有赤铁矿(主要成分是Fe3O4)、焦炭、石灰石和空气B炼铁高炉中还原剂焦炭将铁从铁矿石中还原出来C黄铜矿(CuFeS2)可冶炼出Cu、Fe，同时可制取硫酸D石灰石在冶铁过程中参与了氧化还原反应答案C解析赤铁矿的主要成分是Fe2O3，高炉炼铁的主要还原剂是CO，煅烧黄铜矿产生的SO2可制H2SO4。4在冶金工业上，均不能用通常化学还原剂制得的金属组是()ANa，Ba，Mg，AlBNa，K，Zn，FeCZn，Fe，Cu，Ag DMg，Al，Zn，Fe答案A解析金属的冶炼方法，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：KAl2Al2O34Al3O2还原剂法：ZnCu 2AlFe2O32FeAl2O3加热法 Hg、Ag 2HgO2HgO2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。5下列关于金属腐蚀说法正确的是()A金属在潮湿的空气中腐蚀的本质：MnH2O=M(OH)nH2B金属的电化学腐蚀实质：Mne=Mn，电子直接转移给氧化剂C金属的化学腐蚀必须在酸性条件下进行D在潮湿的环境中，金属的电化学腐蚀主要是吸氧腐蚀答案D解析钢铁在潮湿的中性环境中主要发生吸氧腐蚀，A项错误。金属的化学腐蚀不一定在酸性条件下进行，如铁和氯气的反应，C项错误。6合金有许多特点，如NaK合金为液体，而Na和K的单质均为固体。据此，试推测：生铁、纯铁、碳三种物质中，熔点最低的是()A纯铁 B生铁C碳 D无法确定答案B解析一般来说，合金的性能在许多方面优于各成分金属(或非金属)。例如，合金的硬度一般比它的各成分金属的大，多数合金的熔点一般也比它的各成分金属的低(这一点也可以从题干中Na和K合金的熔点规律中总结出来)。生铁是铁碳合金，其熔点要低于纯铁和碳。7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。8如图实验为研究金属腐蚀的实验。下列相关说法正确的是()A食盐水中有气泡逸出B铁表面的反应为Fe3e=Fe3C红色首先在食盐水滴的中心出现D该实验研究的是金属的吸氧腐蚀答案D解析由于电解质溶液为中性，因此属于吸氧腐蚀，D项正确；图中铁为阳极，发生的反应为Fe2e=Fe2，B项错误；阴极为碳，电极反应为O24e2H2O=4OH，即碳附近溶液显碱性，首先变红，C项错误；反应整个过程中没有气体生成，因此A项错误。9为了探究金属腐蚀的条件和快慢，某课外学习小组用不同的细金属丝将一根大小相同的普通铁钉分别固定在如图所示的三个装置内，并将这些装置在相同的环境中放置相同的一段时间，下列对实验结果的描述不正确的是()A实验结束时，装置(1)左侧的液面一定会下降B实验结束时，装置(1)左侧的液面一定比装置(2)的低C实验结束时，铁钉b腐蚀最严重D实验结束时，铁钉c几乎没有被腐蚀答案B解析A中是Fe与盐酸酸雾的一般化学腐蚀，因产生H2导致装置(1)左侧管内压强增大，故左侧液面下降；装置(2)铜铁盐酸构成原电池，Fe作阳极，被腐蚀，阴极是Cu作电极，阴极上H放电产生H2，原电池反应速率大于一般化学反应，Fe腐蚀快，产生H2多，故实验结束装置(1)左侧液面一定比装置(2)高；装置(3)中由于浓硫酸吸水，在干燥的空气中铁钉几乎没有被腐蚀，故答案选B。能力提升题10氧化还原反应广泛应用于金属的冶炼。下列说法中不正确的是()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 eD铝热法还原铁的反应中，放出的热量能使铁熔化答案C解析1 mol Fe3O4中含有2 mol3价和1 mol2价的铁，转移电子物质的量应为8 mol。11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。答案(1)阳极：2Fe4e=2Fe2阴极：O24e2H2O=4OH(2)C(3)负解析(1)发生吸氧腐蚀时，Fe为阳极：Fe2e=Fe2而腐蚀；阴极上：O24e2H2O=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。(3)属外加电流的阴极保护法，需把被保护的物件(闸门)与电源的负极相连接。12由熔盐电解法获得的粗铝含有一定量的金属钠和氢气，这些杂质可采用吹气精炼法除去，产生的尾气经处理后可用于钢材镀铝。工艺流程如下：(注：NaCl熔点为801 ；AlCl3在181 升华)(1)精炼前，需清除坩埚表面的氧化铁和石英砂，防止精炼时它们分别与铝发生置换反应产生新的杂质，相关的化学方程式为_和_。(2)将Cl2连续通入坩埚中的粗铝熔体，杂质随气泡上浮除去。气泡的主要成分除Cl2外还含有_；固态杂质粘附于气泡上，在熔体表面形成浮渣，浮渣中肯定存在_。(3)在用废碱液处理A的过程中，所发生反应的离子方程式为：_。(4)铝膜能防止钢材腐蚀，其原因是_。答案(1)2AlFe2O3Al2O32Fe4Al3SiO23Si2Al2O3(2)HCl、AlCl3NaCl(3)Cl22OH=ClClOH2O、HOH=H2O(4)致密的氧化铝膜能隔绝钢材与空气中O2、CO2和H2O等接触，使电化学腐蚀和化学腐蚀不能发生解析(1)铝属于活泼金属，在高温下可置换某些金属或非金属，因此有关反应的化学方程式分别为2AlFe2O3Al2O32Fe、4Al3SiO23Si2Al2O3。(2)在高温下，氯气可与氢气、金属钠和铝反应生成HCl、NaCl和AlCl3，由于温度是700 ，所以AlCl3会升华变成气体，因此气泡的主要成分除Cl2外还含有HCl和AlCl3；NaCl熔点为801 ，此时NaCl不会熔化，只能在浮渣中存在，即浮渣中肯定存在NaCl。(3)尾气冷凝后分为气体A和B，由框图可知A是Cl2和HCl混合气体，B是AlCl3，因此用废碱液处理A的过程中，所发生反应的离子方程式为Cl22OH=ClClOH2O和HOH=H2O。(4)铝在空气中易形成一层极薄的致密而坚固的氧化膜，它能阻止氧化深入内部，起到防腐保护作用。13钢铁工业已成为我国重要的支柱产业。某大型铁矿附近有炼焦煤、石灰石、黏土矿和丰富的水资源。(1)随着铁矿的开发，该地建立了如图所示位置关系的炼焦厂、钢铁厂、发电厂和水泥厂。请写出图中B、D所代表的两个工厂的名称：B._；D._。(2)硫铁矿其外观如黄金，故又被称为“愚人金”。现有黄金、愚人金两种小块试样，提供的仪器主要有：A托盘天平 B酒精喷灯C试管夹 D坩埚钳E烧杯 F量筒另外，H2O、空气可任意选用，请回答问题：若用物理方法来鉴别该黄金、愚人金试样，应选用的仪器为_(填代号)；若用化学方法来鉴别该黄金、愚人金试样，应选用的仪器为_(填代号)。(3)煤炭燃烧排放的烟囱气中含有NOx和SO2。含有碱的黄磷乳浊液能够同时去除NOx和SO2，这是由美国科学家研发的，命名为PhoSNOx法。在该方法的最后阶段NO与HSO反应生成(NH4)2SO4，其离子方程式为_。答案(1)炼焦厂水泥厂(2)AFBD(3)NO3HSOH2O=NH3SOH解析(1)用到煤的是炼焦厂和发电厂，而钢铁厂则需要焦炭，故B、C分别为炼焦厂、钢铁厂，由此推知A为发电厂，D为水泥厂。(2)物理方法是利用了两种物质的密度不同进行鉴别的。方法是用托盘天平、量筒粗略地测量黄金、愚人金的密度，其中用托盘天平粗略测量其质量，用量筒粗略测量其体积(注水法)；“真金不怕火炼”，所以用灼烧法可以鉴别黄金、愚人金，愚人金灼烧有刺激性气味的气体产生，而黄金灼烧时则没有这种现象，选择的仪器是酒精喷灯和坩埚钳。(3)由得失电子守恒，可写出离子方程式。14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_、_，反射炉内生产炉渣的主要成分是_。(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_。答案(1)2CuFeS2O2Cu2S2FeSSO22FeS3O22FeO2SO2FeSiO3(2)2Cu2S3O22Cu2O2SO22Cu2OCu2S6CuSO2(3)cCu22e=CuAu、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