课题2　金属材料

课题课题2 2 金属材料金属材料 题课题2金属材料 经典基础题 1 在冶金工业上 常用电解法得到N a 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 A N a Ba Mg Al B Na K Zn Fe C Zn Fe Cu Ag D Mg 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K Al2Al2O3 熔融电 解冰晶石4Al 3O2 还原剂法Zn Cu2Al Fe2O3高温 2Fe Al2O3加 热法Hg Ag2HgO 2Hg O2 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 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 溶液中含有锌离子答案A6 合金有许 多特点 如Na K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Fe 3e Fe3 C 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Fe 2e F e2 B项错误 阴极为碳 电极反应为O2 4e 2H2O 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H 2多 故实验结束装置 1 左侧液面一定比装置 2 左侧液面高 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 1mol Fe3O4被CO还原成Fe 转移9mol e D 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1m ol Fe3O4中含有2mol 3价和1mol 2价的铁 转移电子物质的量应为8m ol 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2Fe 4e 2Fe2 阴极O2 4e 2H2O 4OH 2 C 3 负解析 1 发生吸氧腐蚀时 Fe为阳极Fe 2e Fe2 而腐蚀 阴极上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 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 2Al Fe2O3 高温Al2O3 2Fe4Al 3SiO2 高温3Si 2Al 2O3 2 HCl AlCl3NaCl 3 Cl2 2OH Cl ClO H2O H OH H2O 4 致密的氧化铝膜能隔绝钢材与空气中O 2 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2Al Fe2O3 高温Al2O3 2Fe 4Al 3 SiO2 高温3Si 2Al2O3 2 在高温下 氯气可与氢气 金属钠和铝反应生成HCl NaCl和AlC l3 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Cl2 2OH Cl ClO H2O和H OH 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 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 1 炼铁的原料 为固体混合物 其中除铁矿石 焦炭外 还有 原 料 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 答案 1 石灰石空气 2 CO 3 C O2 CO 2 CO2 C 高温2CO 3CO Fe2O3 高温2Fe 3CO2 4 炼钢转炉碳 5 制造水泥 铺路解析 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 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 铜矿石 选矿铜精矿砂 焙烧和除渣反射炉冰铜 还 原转炉粗铜 精炼电解槽电解铜 1 在反射炉中 把铜精矿砂和石英砂混合加热到1000 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1200 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 2CuFeS2 O2 高温Cu2S 2FeS SO22FeS 3O2 高温2Fe O 2SO2FeSiO3 2 2Cu2S 3O2 高温2Cu2O 2SO22Cu2O Cu2S 高温6Cu S O2 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 Fe S 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