《2018年高中化學(xué) 第三單元 化學(xué)與材料的發(fā)展 課題2 金屬材料教學(xué)案 新人教版選修2.doc》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2018年高中化學(xué) 第三單元 化學(xué)與材料的發(fā)展 課題2 金屬材料教學(xué)案 新人教版選修2.doc（18頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

課題2金_屬_材_料 從礦石中獲得金屬 [自讀教材夯基礎(chǔ)] 1．金屬元素在自然界中的存在 (1)少數(shù)化學(xué)性質(zhì)不活潑的金屬，如金、鉑以及少量的銀和銅在自然界中以游離態(tài)存在。 (2)大多數(shù)金屬是與氧、硫等非金屬元素形成化合物而存在。 2．獲得金屬材料的過(guò)程 獲得金屬材料一般要經(jīng)過(guò)開(kāi)采和初步加工(主要包括探礦、采礦、選礦等工序)及冶煉階段。 3．金屬冶煉的基本原理 金屬冶煉所依據(jù)的原理是利用氧化還原反應(yīng)將金屬?gòu)钠浠衔镏羞€原出來(lái)。 4．金屬冶煉的方法 火法冶金和濕法冶金是冶金工業(yè)兩種主要方法。 [跟隨名師解疑難] (1)冶煉金屬的實(shí)質(zhì)： (2)金屬冶煉的方法： ①熱分解法：適合于位于金屬活動(dòng)順序表后端(金屬活動(dòng)性位于氫后面)的金屬，如Hg、Ag等。 2HgO2Hg＋O2 2Ag2O4Ag＋O2 ②熱還原法：適合于位于金屬活動(dòng)順序表中部(Zn～Pb)的金屬，常用的還原劑有焦炭、CO、H2、活潑金屬(如Al)等。 Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2 WO3＋3H2W＋3H2O Cr2O3＋2Al2Cr＋Al2O3 ③電解法：適合于位于金屬活動(dòng)性順序表前端的金屬，如K、Na、Mg、Ca、Al等金屬。 2Al2O34Al＋3O2↑ 2NaCl2Na＋Cl2↑ [剖析典例探技法] [例1]　下列反應(yīng)原理不符合工業(yè)冶煉金屬實(shí)際情況的是(　　) A．2HgO2Hg＋O2 B．4Al＋3MnO22Al2O3＋3Mn C．2MgO2Mg＋O2↑ D．3H2＋Al2O32Al＋3H2O [名師解析]　工業(yè)上冶煉鎂、鋁采用電解法，且電解時(shí)，應(yīng)選用MgCl2而不選用MgO，因?yàn)镸gO的熔點(diǎn)比MgCl2的高，能耗大，成本高，故C、D項(xiàng)不正確。 [答案]　CD [名師點(diǎn)睛]　 金屬冶煉方法的選擇與金屬的活動(dòng)性有關(guān)，處在金屬活動(dòng)順序表中不同位置的金屬其冶煉的方法可用下圖表示： 當(dāng)一種金屬可用多種方法冶煉時(shí)，工業(yè)上一般采用經(jīng)濟(jì)效益高的方法，即：熱分解還原法優(yōu)于焦炭還原法，焦炭還原法優(yōu)于鋁熱還原法，鋁熱還原法優(yōu)于電解還原法；從環(huán)保角度考慮，H2還原法又優(yōu)于CO還原法。 鋼鐵的冶煉 [自讀教材夯基礎(chǔ)] 1．生鐵的冶煉 (1)鐵礦石的主要成分：磁鐵礦Fe3O4，赤鐵礦Fe2O3，褐鐵礦2Fe2O33H2O，黃鐵礦FeS2。 (2)原理：在高溫下用還原劑將鐵從其氧化物中還原出來(lái)，化學(xué)方程式(以赤鐵礦為例)： 3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2。 (3)原料：鐵礦石、焦炭、石灰石、空氣。 (4)設(shè)備：高爐。 2．鋼的冶煉 (1)原理：在高溫下用氧化劑將生鐵中過(guò)多的碳和其他雜質(zhì)氧化成氣體或爐渣除去，再添加硅、錳、鋁等其他合金作為脫氧劑，以調(diào)整鋼水的成分。 (2)原料：煉鐵廠的鐵水或廢鋼鐵。 (3)主要反應(yīng)：2C＋O22CO； 2Fe＋O22FeO； FeO＋CFe＋CO(脫碳)； FeS＋CaOCaS＋FeO(脫硫)。 (4)實(shí)際生產(chǎn)中，控制氧及各種元素含量是煉鋼中一項(xiàng)關(guān)鍵的技術(shù)。 [跟隨名師解疑難] (1)煉鐵和煉鋼的主要反應(yīng)原理的比較： ①相同點(diǎn)：都是利用氧化還原反應(yīng)。 ②不同點(diǎn)：煉鐵主要是用還原劑把鐵從鐵礦石中還原出來(lái)(側(cè)重還原)，而煉鋼主要是用氧化劑把生鐵中過(guò)多的碳和其他雜質(zhì)氧化而除去(側(cè)重氧化)。 (2)煉鐵時(shí)，焦炭的主要作用有兩個(gè)：一是通過(guò)焦炭燃燒放出大量的熱量，提供煉鐵所需要的熱量；二是產(chǎn)生煉鐵所需要的還原劑CO。 (3)在煉鐵高爐內(nèi)，鐵礦石與CO在爐身發(fā)生反應(yīng)，在爐腰開(kāi)始生成生鐵和爐渣。 (4)煉鐵過(guò)程中，石灰石的作用是作熔劑，除去脈石的有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式為： CaCO3CaO＋CO2↑，CaO＋SiO2CaSiO3。 (5)高爐煉鐵中產(chǎn)生的廢氣有CO、CO2、SO2、NO2，爐渣有CaSiO3，CO和大量熱量可回收利用，爐渣可作建筑材料。 [剖析典例探技法] [例2]　(1)下列各物質(zhì)中不能直接作為煉鐵礦石的是(　　) A．磁鐵礦　　　　　 B．赤鐵礦 C．黃鐵礦 D．菱鐵礦 (2)下列有關(guān)生鐵煉鋼的敘述錯(cuò)誤的是(　　) A．添加必要的元素，改善鋼材的組織結(jié)構(gòu)和性能 B．適當(dāng)降低生鐵中的含碳量，除去大部分硫、磷等雜質(zhì) C．加入硅、錳、鋁等合金元素調(diào)整成分并脫去鋼水中的氧 D．除去生鐵中的非金屬元素 [名師解析]　(1)以氧化物形式存在的金屬礦石可直接用還原劑還原，以硫化物形式存在的金屬礦石，要先焙燒生成金屬氧化物后再還原，故C不正確；菱鐵礦石的主要成分是FeCO3，它受熱時(shí)可直接轉(zhuǎn)化成FeO，故D正確。 (2)煉鋼的目的是降低生鐵中的含碳量，而不可能把非金屬元素全部除去，鋼仍是鐵碳合金。 [答案]　(1)C　(2)D [名師點(diǎn)睛]　鐵合金的分類 根據(jù)含碳量 鋁的冶煉 [自讀教材夯基礎(chǔ)] 1．原料 鋁土礦(主要成分是Al2O3)。 2．Al2O3的提純 用化學(xué)方程式表示： (1)Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O。 (2)NaAlO2＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋NaHCO3。 (3)2Al(OH)3Al2O3＋3H2O。 3．電解Al2O3 (1)電解裝置： 電解質(zhì)是冰晶石(Na3AlF6)和氧化鋁的熔融液，也常加入少量的氟化鈣等幫助降低熔點(diǎn)，陽(yáng)極和陰極以碳素材料做成，在電解槽中進(jìn)行。 (2)電解原理： 電極反應(yīng)： 陽(yáng)極：6O2－－12e－===3O2； 陰極：4Al3＋＋12e－===4Al； 總反應(yīng)式：2Al2O34Al＋3O2↑。 [跟隨名師解疑難] (1)工業(yè)上不用電解AlCl3的方法來(lái)冶煉Al，因?yàn)锳lCl3是共價(jià)化合物，熔融的AlCl3不導(dǎo)電。 (2)氧化鋁的熔點(diǎn)很高，直接電解要消耗大量電能。在實(shí)際生產(chǎn)中要加入冰晶石使它的熔點(diǎn)降低，冰晶石的作用是作為助熔劑，其中也常加入少量的CaF2等幫助降低熔點(diǎn)。 (3)高溫下陽(yáng)極產(chǎn)生的O2與陽(yáng)極材料碳反應(yīng)產(chǎn)生CO2，所以在反應(yīng)中需要及時(shí)更換陽(yáng)極碳?jí)K。 (4)電解產(chǎn)生的鋁呈液態(tài)，從電解裝量的底部流出。 [剖析典例探技法] [例3]　工業(yè)制備鋁一般是從鋁土礦(主要成分是Al2O3，含有Fe2O3雜質(zhì))中得到純凈的Al2O3，然后電解Al2O3得到鋁。下圖是從鋁土礦中提純Al2O3的簡(jiǎn)單示意圖，其中涉及的一個(gè)反應(yīng)是2NaAlO2＋CO2＋3H2O===Na2CO3＋2Al(OH)3↓。 (1)圖示中Ⅰ的實(shí)驗(yàn)操作是________；圖示中Ⅱ加入的試劑是________。 (2)試推斷物質(zhì)：B________，C________，H_______，F(xiàn)________(填化學(xué)式)。 (3)寫(xiě)出化學(xué)方程式： ①________________________________________________________________________； ②________________________________________________________________________； ③________________________________________________________________________； ④________________________________________________________________________。 [名師解析]　溶液B中通入CO2產(chǎn)生沉淀，說(shuō)明B溶液為NaAlO2溶液，則向鋁土礦中加入的試劑①是NaOH溶液，操作Ⅰ是過(guò)濾；則溶液D為Na2CO3，反應(yīng)②為Ca(OH)2＋Na2CO3===CaCO3↓＋2NaOH。 [答案]　(1)過(guò)濾　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↑ 金屬的腐蝕及防止 [自讀教材夯基礎(chǔ)] 1．金屬的腐蝕 (1)金屬腐蝕主要包括化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕。 ①金屬材料與其表面接觸的一些物質(zhì)直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而引起的腐蝕叫化學(xué)腐蝕。 ②電化學(xué)腐蝕是指不同金屬或不純金屬與電解質(zhì)溶液接觸，因發(fā)生原電池反應(yīng)，比較活潑的金屬失電子而被氧化，絕大多數(shù)金屬腐蝕屬于電化學(xué)腐蝕。 (2)電化學(xué)腐蝕： ①鋼鐵作為陽(yáng)極失去電子而被腐蝕，陽(yáng)極反應(yīng)為Fe－2e－===Fe2＋。 ②在酸性較弱或中性介質(zhì)時(shí)，發(fā)生吸氧腐蝕，陰極反應(yīng)為O2(g)＋H2O(l)＋2e－===2OH－(aq)； 在酸性介質(zhì)中，發(fā)生析氫腐蝕，陰極反應(yīng)為2H＋(aq)＋2e－===H2(g)。 2．金屬腐蝕的防止和利用 (1)金屬腐蝕的本質(zhì)是金屬與其接觸的其他物質(zhì)在一定條件下發(fā)生氧化還原反應(yīng)而受到損害。 (2)將金屬制品與周圍物質(zhì)隔離開(kāi)是一種普遍采用的防護(hù)方法。如用化學(xué)方法在鋼鐵部件表面發(fā)藍(lán)，利用陽(yáng)極氧化處理鋁制品的表面使之形成致密的氧化膜而鈍化。另外采用離子注入、表面滲鍍等方式也可形成鈍化膜。 (3)電鍍： ①目的：增強(qiáng)金屬的抗腐蝕力，增加美觀和表面強(qiáng)度。 ②電鍍池 (4)電化學(xué)保護(hù)法：犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法和外加電流的陰極保護(hù)法。 [跟隨名師解疑難] (1)化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕的比較： 化學(xué)腐蝕 電化學(xué)腐蝕 條件 金屬跟氧化性物質(zhì)直接接觸 不純金屬(合金)跟電解質(zhì)溶液接觸 現(xiàn)象 無(wú)電流產(chǎn)生 有微弱電流產(chǎn)生 本質(zhì) 金屬被氧化 活潑金屬被氧化 相互關(guān)系 金屬的化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕同時(shí)發(fā)生，后者為主 (2)鋼鐵析氫腐蝕的總反應(yīng)式為Fe＋2H2O===Fe(OH)2＋H2↑，吸氧腐蝕的總反應(yīng)式為2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2，F(xiàn)e(OH)2轉(zhuǎn)化為鐵銹的反應(yīng)為4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3， Fe(OH)3―→Fe2O3nH2O(鐵銹)。 (3)吸氧腐蝕與析氫腐蝕中的“吸”與“析”的含義不同，書(shū)寫(xiě)時(shí)注意不能混淆。 (4)由于鎂、鋁兩種活潑金屬容易被氧化，其表面形成一層致密的氧化物保護(hù)膜，這層氧化膜起到了阻止氧氣繼續(xù)氧化金屬的作用，故鎂鋁不需要覆蓋其他保護(hù)層。 (5)利用原電池原理保護(hù)金屬——犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法：還原性較強(qiáng)的金屬作為原電池負(fù)極而被損耗，被保護(hù)金屬作為正極，避免被腐蝕。利用電解池原理保護(hù)金屬——外加電流的陰極保護(hù)法：被保護(hù)金屬與電源的負(fù)極相連，電源正極接到惰性電極上，讓其成為陽(yáng)極。 [剖析典例探技法] [例4]　下列有關(guān)金屬腐蝕的說(shuō)法中正確的是(　　) ①金屬的腐蝕全部是氧化還原反應(yīng) ②金屬的腐蝕可分為化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕，只有電化學(xué)腐蝕才是氧化還原反應(yīng) ③因?yàn)槎趸计毡榇嬖冢凿撹F的電化學(xué)腐蝕以析氫腐蝕為主 ④無(wú)論是析氫腐蝕還是吸氧腐蝕，總是金屬被氧化 A．①③ B．②③ C．①④ D．①③④ [名師解析]　電化學(xué)腐蝕是一個(gè)有電子轉(zhuǎn)移的過(guò)程，因此一定是氧化還原反應(yīng)，①正確；無(wú)論化學(xué)腐蝕還是電化學(xué)腐蝕都是金屬失去電子被氧化，②錯(cuò)誤，④正確；二氧化碳在空氣中的濃度很低，形成的溶液酸性非常弱，故是以吸氧腐蝕為主，③錯(cuò)誤。 [答案]　C [名師點(diǎn)睛]　 (1)金屬腐蝕的本質(zhì)是金屬失去電子被氧化。 (2)電化學(xué)腐蝕更普遍，且電化學(xué)腐蝕速率大于化學(xué)腐蝕速率。 金屬材料 判斷金屬腐蝕快慢的規(guī)律 (1)電解原理引起的腐蝕>原電池原理引起的腐蝕>化學(xué)腐蝕>有防護(hù)腐蝕措施的腐蝕。 (2)對(duì)同一種金屬來(lái)說(shuō)，腐蝕的快慢：強(qiáng)電解質(zhì)溶液>弱電解質(zhì)溶液>非電解質(zhì)溶液。 (3)活潑性不同的兩金屬形成原電池，活潑性差別越大，活潑金屬腐蝕越快。 (4)對(duì)同一種電解質(zhì)溶液來(lái)說(shuō)，電解質(zhì)溶液濃度越大，金屬腐蝕越快。 (5)防腐蝕措施優(yōu)劣的順序?yàn)椋和饨与娫吹年帢O保護(hù)法>犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法>有一般防腐條件的腐蝕>無(wú)防腐條件的腐蝕。 1．下列可被工業(yè)上采用的冶金方法是(　　) A．電解熔融的氯化鋁制鋁 B．電解熔融的氯化鎂制鎂 C．電解氯化鈉溶液制鈉 D．高溫下用H2還原氧化鎂制鎂 解析：氯化鋁是共價(jià)化合物，熔融狀態(tài)下以分子形式存在，基本不導(dǎo)電，故不能用電解熔融氯化鋁的方法制鋁，A不可選。Na＋、Mg2＋、Al3＋在水溶液中電解時(shí)，電子被H＋得到，因而電解比氫活潑的金屬陽(yáng)離子的水溶液得不到金屬單質(zhì)，C不可選。比Al活潑的金屬很難用一般的還原劑(如H2、CO、C等)把它們從化合物中還原出來(lái)，況且MgO熔點(diǎn)很高，工業(yè)上制取鎂是采用電解熔融MgCl2的方法，D不可選。 答案：B 2．把生鐵冶煉成碳素鋼要解決的主要問(wèn)題是(　　) A．除去生鐵中的各種雜質(zhì)，把生鐵提純 B．適當(dāng)降低生鐵里的含碳量，除去大部分硫、磷等有害雜質(zhì) C．用還原劑把鐵的氧化物還原成鐵 D．加入合金元素改善生鐵性能 解析：由生鐵冶煉成碳素鋼就是降低生鐵中碳的含量，并除去其中的部分雜質(zhì)。 答案：B 3．下列事實(shí)與電化學(xué)腐蝕無(wú)關(guān)的是(　　) A．光亮的自行車鋼圈不易生銹 B．黃銅(Cu、Zn合金)制的銅鑼不易產(chǎn)生銅綠 C．銅、鋁電線一般不連接起來(lái)作導(dǎo)線 D．生鐵比熟鐵(幾乎是純鐵)容易生銹 解析：自行車鋼圈外面鍍了一層不易發(fā)生化學(xué)變化的金屬，阻止了鋼鐵與空氣的接觸，所以不易生銹，與電化學(xué)腐蝕無(wú)關(guān)。 答案：A 4．下列關(guān)于金屬的保護(hù)方法的說(shuō)法正確的是(　　) A．我們使用的快餐杯表面有一層搪瓷，搪瓷層破損后仍能起到防止鐵生銹的作用 B．白鐵(鍍鋅鐵)鍍層破損后鐵皮的腐蝕速率很慢 C．輪船的船殼水線以下常裝有一些鋅塊，這是利用了犧牲陰極的陽(yáng)極保護(hù)法 D．鋼鐵制造的暖氣管道外常涂有一層瀝青，這是鋼鐵的電化學(xué)保護(hù)法 解析：A選項(xiàng)中涂層破損后金屬鐵直接暴露在空氣中，因而搪瓷層不能對(duì)破損部位形成有效的保護(hù)；B選項(xiàng)中鍍層破損后由于鋅的還原性比鐵強(qiáng)，發(fā)生電化學(xué)腐蝕時(shí)鋅作負(fù)極被腐蝕，從而保護(hù)鐵不被腐蝕；C選項(xiàng)應(yīng)是犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法；D選項(xiàng)中應(yīng)是用瀝青作涂層的涂層保護(hù)法。 答案：B 5．鋼鐵工業(yè)對(duì)促進(jìn)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展起了重要作用。 (1)煉鐵高爐分為五部分，鐵礦石與高溫煤氣主要在________部分發(fā)生反應(yīng)，在________部分開(kāi)始生成生鐵和爐渣。 (2)煉鋼時(shí)加入硅、錳和鋁的目的是_________________。 (3)不銹鋼含有的Cr元素是在煉鋼過(guò)程的氧吹________(填“前”或“后”)加入，原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)煉鐵和煉鋼生產(chǎn)中，尾氣均含有的主要污染物是________，從環(huán)保和經(jīng)濟(jì)角度考慮，上述尾氣經(jīng)處理可用作______________________________________________。 解析：(1)高爐煉鐵時(shí)鐵礦石與高溫煤氣的反應(yīng)是在爐身部分發(fā)生的，生鐵和爐渣的生成則在爐腰處。 (2)加入硅、錳和鋁的目的是脫去氧和調(diào)整鋼中的成分。 (3)為了防止Cr元素在高溫氧氣中被氧化，應(yīng)在氧吹后加入。 (4)煉鐵時(shí)C作燃料生成CO，CO作還原劑，煉鋼時(shí)鋼中本身含有C，因此都有CO產(chǎn)生，而CO是有毒氣體，對(duì)環(huán)境有污染，同時(shí)CO可以燃燒生成CO2。 答案：(1)爐身　爐腰 (2)脫氧和調(diào)整鋼的成分 (3)后　避免Cr被氧化(或“氧吹前加入Cr會(huì)形成爐渣被除去”) (4)CO　燃料(或還原劑) [高考感悟] 1．生活處處有化學(xué)。下列說(shuō)法正確的是(　　) A．制飯勺、飯盒、高壓鍋等的不銹鋼是合金 B．做衣服的棉和麻均與淀粉互為同分異構(gòu)體 C．煎炸食物的花生油和牛油都是可皂化的飽和酯類 D．磨豆?jié){的大豆富含蛋白質(zhì)，豆?jié){煮沸后蛋白質(zhì)變成了氨基酸 解析：A.合金是由兩種或兩種以上的金屬(或金屬與非金屬)經(jīng)一定方法所合成的具有金屬特性的物質(zhì)，不銹鋼主要成分是鐵，還含有鉻、鎳等金屬，因此屬于合金，A正確。B.屬于同分異構(gòu)體的前提是物質(zhì)的分子式相同，棉和麻的主要成分均屬于纖維素，雖然纖維素和淀粉都可以用(C6H10O5)n表示，但n值不同，因此兩者的分子式并不相同，不能稱為同分異構(gòu)體，B錯(cuò)誤。C.不飽和度大的酯常溫下為液態(tài)，花生油常溫下為液態(tài)，因此含有不飽和酯，C錯(cuò)誤。D.蛋白質(zhì)水解的最終產(chǎn)物為氨基酸，煮沸會(huì)引起蛋白質(zhì)的變性，并不能發(fā)生徹底的水解反應(yīng)，D錯(cuò)誤。 答案：A 2．[雙選題]　(海南高考)下列敘述正確的是(　　) A．合成氨的“造氣”階段會(huì)產(chǎn)生廢氣 B．電鍍的酸性廢液用堿中和后就可以排放 C．電解制鋁的過(guò)程中，作為陽(yáng)極材料的無(wú)煙煤不會(huì)消耗 D．使用煤炭轉(zhuǎn)化的管道煤氣比直接燃煤可減少環(huán)境污染 解析：A中氨的造氣用天燃?xì)饣蛎?，必產(chǎn)生二氧化碳；B中電鍍液含重金屬離子，應(yīng)處理后排放；C中，鋁的生產(chǎn)中陽(yáng)極會(huì)產(chǎn)生二氧化碳，無(wú)煙煤被消耗；D中煤的氣化后作了脫硫處理，污染減少。 答案：AD 3．(新課標(biāo)全國(guó)卷)由黃銅礦(主要成分是CuFeS2)煉制精銅的工藝流程示意圖如下： (1)在反射爐中，把銅精礦砂和石英砂混合加熱到1 000℃左右，黃銅礦與空氣反應(yīng)生成Cu和Fe的低價(jià)硫化物，且部分Fe的硫化物轉(zhuǎn)變?yōu)榈蛢r(jià)氧化物。該過(guò)程中兩個(gè)主要反應(yīng)的化學(xué)方程式分別是_____________________________________________________________、 ________________________________________________________________________， 反射爐內(nèi)生成爐渣的主要成分是________。 (2)冰銅(Cu2S和FeS互相熔合而成)含Cu量為20%～50%。轉(zhuǎn)爐中，將冰銅加熔劑(石英砂)在1 200℃左右吹入空氣進(jìn)行吹煉。冰銅中的Cu2S被氧化為Cu2O，生成的Cu2O與Cu2S反應(yīng)，生成含Cu量約為98.5%的粗銅，該過(guò)程發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式分別是________________________、________________________________。 (3)粗銅的電解精煉如右圖所示。在粗銅的電解過(guò)程中，粗銅板應(yīng)是圖中電極________(填圖中的字母)；在電極d上發(fā)生的電極反應(yīng)式為_(kāi)_______________________________________________________ _____________________________________________________； 若粗銅中還含有Au、Ag、Fe，它們?cè)陔娊獠壑械拇嬖谛问胶臀恢脼開(kāi)_______________________________。 解析：(1)CuFeS2與O2反應(yīng)時(shí)，生成的Cu和Fe的低價(jià)硫化物分別是Cu2S、FeS，生成物中肯定含有SO2，用觀察法即可配平該化學(xué)方程式；FeS與O2反應(yīng)，生成FeO和SO2，用觀察法也可快速配平；反射爐內(nèi)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為FeO＋SiO2FeSiO3，所以爐渣的主要成分是FeSiO3。 (2)Cu2S與O2反應(yīng)生成Cu2O，另一種生成物肯定是SO2，運(yùn)用觀察法可快速配平；Cu2O與Cu2S的反應(yīng)經(jīng)觀察也可快速配平。 (3)電解精煉銅時(shí)，粗銅作陽(yáng)極，即粗銅應(yīng)為電極c；電極d是電解池的陰極，發(fā)生的電極反應(yīng)為Cu2＋＋2e－===Cu；電解時(shí)，比銅活潑的金屬，例如鐵，優(yōu)先放電生成Fe2＋進(jìn)入電解液中，而比銅不活潑的金屬會(huì)以陽(yáng)極泥的形式沉積于陽(yáng)極下方。 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以單質(zhì)的形式沉積在c(陽(yáng)極)下方，F(xiàn)e以Fe2＋的形式進(jìn)入電解液中 [課時(shí)跟蹤訓(xùn)練] 一、選擇題(本題包括10小題，每小題5分，共50分) 1．下列化工生產(chǎn)原理錯(cuò)誤的是(　　) ①可以電解熔融的氯化鈉來(lái)制取金屬鈉 ②可以將鈉加入氯化鎂飽和溶液中制取鎂 ③用電解法冶煉鋁時(shí)，原料是氯化鋁 ④煉鐵高爐中所發(fā)生的反應(yīng)都是放熱的，故不需加熱 A．②　　　　　　　　　 B．②③ C．①②③ D．②③④ 解析：②鈉與水反應(yīng)；③原料是氧化鋁；④高爐煉鐵要加熱。 答案：D 2．下列敘述不正確的是(　　) A．鐵表面鍍鋅，鐵作陽(yáng)極 B．船底鑲嵌鋅塊，鋅作負(fù)極，以防船體被腐蝕 C．鋼鐵吸氧腐蝕的正極反應(yīng)為O2＋2H2O＋4e－===4OH－ D．工業(yè)上電解飽和食鹽水的陽(yáng)極反應(yīng)為2Cl－—2e－===Cl2↑ 解析：鐵表面鍍鋅是應(yīng)用電解原理，鍍件鐵與電源的負(fù)極相連，作陰極，鍍層金屬鋅與電源的正極相連，作陽(yáng)極，A項(xiàng)錯(cuò)誤。 答案：A 3．以下金屬的冶煉(“―→”前為原料，“―→”后為所得的金屬)，其中最適宜用熱還原法冶煉的是(　　) ①M(fèi)gCl2―→Mg　②MnO2―→Mn?、踆nO―→Zn?、蹾gO―→Hg　⑤磁鐵礦―→Fe?、轓aCl―→Na A．①②④ B．③④ C．②③⑤⑥ D．②③⑤ 解析：熱還原法是多數(shù)金屬冶煉的方法，主要適用于金屬活動(dòng)性順序表中處于中部或金屬活動(dòng)性與之相當(dāng)?shù)慕饘僖约皹O少數(shù)活潑金屬(如鉀常用鈉還原法制得)，符合題意的有②③⑤，故答案為D。 答案：D 4．用無(wú)機(jī)礦物資源生產(chǎn)部分材料，其產(chǎn)品流程示意圖如下： 下列有關(guān)說(shuō)法不正確的是(　　) A．制取粗硅時(shí)生成的氣體是CO B．生產(chǎn)鋁、銅、高純硅以及玻璃的過(guò)程中都涉及氧化還原反應(yīng) C．黃銅礦冶煉銅時(shí)，SO2可用于生產(chǎn)硫酸，F(xiàn)eO可用于冶煉鐵 D．粗硅制高純硅時(shí)，提純SiCl4可用多次蒸餾的方法 解析：選項(xiàng)A，高溫下SiO2與C反應(yīng)得到粗硅，由于C過(guò)量，所以生成的氣體是CO，正確。選項(xiàng)B，制造玻璃的過(guò)程中不涉及氧化還原反應(yīng)，不正確。選項(xiàng)C，SO2經(jīng)兩步轉(zhuǎn)化生成H2SO4，F(xiàn)eO用CO還原可得Fe，正確。選項(xiàng)D，SiCl4受熱變?yōu)闅怏w，多次蒸餾可除去SiCl4中的雜質(zhì)。 答案：B 5．下列關(guān)于煉鐵和煉鋼的說(shuō)法中，錯(cuò)誤的是(　　) A．煉鐵是鐵礦石還原的過(guò)程 B．煉鋼是生鐵被氧化的過(guò)程 C．煉鐵高爐中加入的石灰石是造渣劑 D．煉鋼轉(zhuǎn)爐中加入的生石灰是造渣劑 解析：煉鋼是降低生鐵中含碳量的過(guò)程；煉鐵中石灰石是造渣劑，煉鋼中生石灰作造渣劑。 答案：B 6．下圖所示各試管中的鐵釘最易銹蝕的是(　　) 解析：含有少量銅的鐵釘放在自來(lái)水中，會(huì)與水中溶解的少量電解質(zhì)構(gòu)成原電池，且鐵釘作為負(fù)極，腐蝕得最快。 答案：C 7．鋼鐵在銹蝕過(guò)程中，下列5種變化可能發(fā)生的是(　　) ①Fe由＋2價(jià)轉(zhuǎn)化為＋3價(jià)　②O2被還原?、郛a(chǎn)生H2?、蹻e(OH)3失水形成Fe2O3H2O?、蓦s質(zhì)C被氧化除去 A．①② B．①②③④ C．③④ D．①②④⑤ 解析：Fe在被腐蝕時(shí)生成Fe2＋，可能被繼續(xù)氧化成Fe3＋；發(fā)生吸氧腐蝕時(shí)O2被還原；發(fā)生析氫腐蝕時(shí)產(chǎn)生H2；其中雜質(zhì)C不能被氧化。 答案：B 8．下列各方法中能對(duì)金屬起到防止或減緩腐蝕作用的是(　　) ①金屬表面涂抹油漆?、诟淖兘饘俚膬?nèi)部結(jié)構(gòu)　③保持金屬表面清潔干燥?、茉诮饘俦砻孢M(jìn)行電鍍?、菔菇饘俦砻嫘纬芍旅艿难趸锉∧? A．①②③④ B．①③④⑤ C．①②④⑤ D．全部 解析：金屬表面涂油漆可以防止與水、O2接觸；電鍍和表面形成氧化膜均能隔絕空氣；減緩腐蝕的方法就是防止空氣中的H2O和O2與金屬接觸。 答案：D 9．下列關(guān)于金屬腐蝕的說(shuō)法不正確的是(　　) A．金屬在潮濕的空氣中腐蝕的實(shí)質(zhì)是M＋nH2O===M(OH)n＋H2↑ B．金屬的化學(xué)腐蝕的實(shí)質(zhì)是M－ne－===Mn＋，電子直接轉(zhuǎn)移給氧化劑 C．金屬的化學(xué)腐蝕不一定在酸性條件下進(jìn)行 D．在潮濕的中性環(huán)境中，金屬的電化學(xué)腐蝕主要是吸氧腐蝕 解析：金屬的腐蝕不一定是發(fā)生化學(xué)腐蝕，在潮濕的空氣中被腐蝕時(shí)，往往是發(fā)生電化學(xué)腐蝕。在中性環(huán)境中發(fā)生吸氧腐蝕，并不一定放出H2。 答案：A 10．在工業(yè)上，為了增強(qiáng)金屬的抗腐蝕能力，常常在其表面鍍上一層其他金屬或合金。若在鐵制品上鍍上一定厚度的鋅層，以下方案設(shè)計(jì)正確的是(　　) A．鋅作陽(yáng)極，鍍件作陰極，溶液中含有鋅離子 B．鉑作陰極，鍍件作陽(yáng)極，溶液中含有鋅離子 C．鐵作陽(yáng)極，鍍件作陰極，溶液中含有亞鐵離子 D．鋅作陰極，鍍件作陽(yáng)極，溶液中含有鋅離子 解析：根據(jù)電鍍?cè)恚兘饘僮麝帢O，鍍層金屬作陽(yáng)極，含有鍍層金屬離子的溶液為電鍍液。 答案：A 二、非選擇題(本題包括4小題，共50分) 11．(14分)Ⅰ.冶煉金屬一般有下列方法：①焦炭法；②水煤氣(或氫氣或一氧化碳)法；③活潑金屬置換法；④電解法。四種方法在工業(yè)中均有運(yùn)用。 (1)請(qǐng)對(duì)下表中的金屬冶煉方法進(jìn)行分析，從上述四種方法中選擇相應(yīng)的序號(hào)填入表中空格。 火燒孔雀石煉銅 濕法煉銅 鋁熱法煉鉻 從光鹵石中煉鎂 火燒孔雀石[Cu2(OH)2CO3]煉銅所發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為(寫(xiě)主要的兩個(gè))________________________________________________________________________、 ________________________________________________________________________。 Ⅱ.金屬熱還原法廣泛用于冶金過(guò)程中。用金屬A(或其合金)作還原劑在高溫下將另一種金屬B的化合物還原以制取金屬B(或其合金)的方法，通常是按還原劑來(lái)命名。 (1)用鋁作還原劑生產(chǎn)金屬鉻，稱為鋁熱法?；瘜W(xué)方程式為_(kāi)______________________。 鋁的親氧性除用于冶煉難熔金屬外，還用于制取耐高溫的金屬陶瓷。例如將鋁粉、石墨和二氧化鈦或其他高熔點(diǎn)金屬的氧化物按一定比例混合均勻，然后在高溫下煅燒，即生成耐熱的(TiC)，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)_____________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)用硅作還原劑還原V2O3冶煉釩，稱為硅熱法，化學(xué)方程式為_(kāi)_______________________________________________________________________。 硅(特別是硅鐵)的價(jià)格比鋁低，所以硅熱法在鐵合金及某些金屬的生產(chǎn)中占有重要地位，但硅的還原能力不如鋁。為使硅熱還原更易進(jìn)行，常加入CaO作溶劑，試分析加入CaO的作用：________________________________________________________________________。 (3)試寫(xiě)出克勞爾法用鎂熱還原TiCl4生產(chǎn)海綿鈦的化學(xué)方程式：________________________________________________________________________。 解析：冶煉銅需要加入還原劑，冶煉鎂一般用電解法；在金屬冶煉中，加入CaO的作用一般是與SiO2反應(yīng)生成CaSiO3爐渣從而除去SiO2。 答案：Ⅰ.(1)①?、邸、邸、? Cu2(OH)2CO3△,2CuO＋CO2＋H2O C＋2CuO△,2Cu＋CO2 Ⅱ.(1)2Al＋Cr2O32Cr＋Al2O3 4Al＋3TiO2＋3C2Al2O3＋3TiC (2)3Si＋2V2O34V＋3SiO2 使之與反應(yīng)產(chǎn)物SiO2結(jié)合成CaSiO3從而除去SiO2 (3)2Mg＋TiCl42MgCl2＋Ti 12．(10分)防止鋼鐵的腐蝕是世界級(jí)難題，每年全世界鋼產(chǎn)量的四分之一因腐蝕而損失。 (1)鋼鐵腐蝕主要是吸氧腐蝕，該腐蝕過(guò)程中的電極反應(yīng)式為_(kāi)__________________、 ________________________________________________________________________。 (2)為降低某水庫(kù)的鐵閘門(mén)的被腐蝕速率，可以采用圖甲方案，其中焊接在鐵閘門(mén)上的固體材料R可以采用____________________。 A．銅 B．鈉 C．鋅 D．石墨 (3)圖乙所示方案也可降低鐵閘門(mén)的被腐蝕速率，其中鐵閘門(mén)應(yīng)該連接在直流電源的________極。 解析：(1)發(fā)生吸氧腐蝕時(shí)，F(xiàn)e為負(fù)極：Fe－2e－===Fe2＋；正極：O2＋4e－＋2H2O===4OH－。 (2)鐵閘門(mén)上連接一塊比鐵更活潑的金屬如鋅就可由鋅失去電子被腐蝕而把Fe保護(hù)起來(lái)，鈉性質(zhì)太活潑，與H2O劇烈反應(yīng)，不可取。 (3)屬外接電流的陰極保護(hù)法，需把被保護(hù)的物件(閘門(mén))與電源的負(fù)極相連接。 答案：(1)負(fù)極：2Fe－4e－===2Fe2＋　正極：O2＋4e－＋2H2O===4OH－　(2)C　(3)負(fù) 13．(12分)(全國(guó)大綱卷)鋁是一種應(yīng)用廣泛的金屬，工業(yè)上用Al2O3和冰晶石(Na3AlF6)混合熔融電解制得。 ②以螢石(CaF2)和純堿為原料制備冰晶石的流程如下： 回答下列問(wèn)題： (1)寫(xiě)出反應(yīng)1的化學(xué)方程式________________________________________________。 (2)濾液Ⅰ中加入CaO生成的沉淀是________，反應(yīng)2的離子方程式為_(kāi)___________。 (3)E可作為建筑材料，化合物C是________，寫(xiě)出由D制備冰晶石的化學(xué)方程式________________________________________________________________________。 (4)電解制鋁的化學(xué)方程式是______________________________，以石墨為電極，陽(yáng)極產(chǎn)生的混合氣體的成分是_______________________________________________________。 解析：結(jié)合Al2O3、SiO2與NaOH溶液反應(yīng)后產(chǎn)物的性質(zhì)來(lái)分析流程圖一，根據(jù)螢石和純堿為原料制取冰晶石來(lái)分析流程圖二，充分利用質(zhì)量守恒等來(lái)書(shū)寫(xiě)方程式。 (1)在加入NaOH溶液時(shí)，Al2O3和SiO2都能與NaOH反應(yīng)，分別生成NaAlO2和Na2SiO3。(2)加入CaO后，SiO與Ca2＋結(jié)合生成難溶物CaSiO3；濾液Ⅱ中主要含有AlO，通入CO2后生成沉淀Al(OH)3，煅燒后生成Al2O3。(3)螢石能與濃硫酸反應(yīng)生成CaSO4和HF氣體；HF、Na2CO3、Al(OH)3三者沒(méi)有發(fā)生氧化還原反應(yīng)，根據(jù)質(zhì)量守恒定律可寫(xiě)出化學(xué)方程式。(4)電解Al2O3制取金屬鋁，加入的冰晶石為助熔劑；陽(yáng)極產(chǎn)生的O2能與石墨電極反應(yīng)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)濃H2SO4　12HF＋3Na2CO3＋2Al(OH)3===2Na3AlF6＋3CO2＋9H2O (4)2Al2O34Al＋3O2↑　O2、CO2(CO) 14．(14分)下面是高爐煉鐵及工業(yè)煉鋼的工藝示意圖： 根據(jù)示意圖回答下列問(wèn)題： (1)煉鐵的原料Ⅰ為固體混合物，其中除鐵礦石、焦炭外，還有________，原料Ⅱ?yàn)開(kāi)_______。 (2)高爐氣是煉鐵過(guò)程中的尾氣，該氣體對(duì)環(huán)境有害，而現(xiàn)代工業(yè)提倡節(jié)能降耗，所以可以從高爐氣中提取回收________用作燃?xì)狻? (3)寫(xiě)出煉鐵高爐中的氧化還原反應(yīng)的化學(xué)方程式： ________________________________________________________________________。 (4)“百煉成鋼”是一個(gè)熟語(yǔ)，煉鋼的原料是生鐵，產(chǎn)物為鋼。百煉成鋼的冶煉爐名稱是________，該冶煉過(guò)程需要吹入氧氣，主要目的是除去生鐵中的________。 (5)寫(xiě)出高爐煉鐵的爐渣的一種用途：________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析：(1)煉鐵原料中鐵礦石提供鐵元素，焦炭是還原劑，石灰石造渣以除去鐵礦石中的脈石，空氣中的氧氣與焦炭反應(yīng)生成還原劑CO。 (2)高爐氣中的成分是二氧化碳、一氧化碳和氮?dú)獾取? (3)煉鐵高爐中反應(yīng)很多，其中既有氧化還原反應(yīng)，又有非氧化還原反應(yīng)。 (4)煉鋼是一個(gè)復(fù)雜的工藝，利用的原料是煉鐵所得的生鐵，由于生鐵中含有較多的碳，需要在煉鋼轉(zhuǎn)爐中吹入氧氣，除去碳。 (5)爐渣的主要成分是硅酸鈣。 答案：(1)石灰石　空氣　(2)CO　(3)C＋O2CO2、CO2＋C2CO、3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2　(4)煉鋼轉(zhuǎn)爐　碳　(5)制造水泥、鋪路