2019-2020年高中化学第3单元化学与材料的发展课题2金属材料第1课时作业新人教版.doc

2019-2020年高中化学第3单元化学与材料的发展课题2金属材料第1课时作业新人教版一、金属冶炼方法1.(双选)下列各种冶炼方法中,可制得相应金属的是()A.加热分解氧化铝B.高温下分解碳酸钙C.电解液态氯化钠D.三氧化钨与铝粉高温共热 解析:C项:2NaCl(熔融)2Na+Cl2,D项发生铝热反应生成钨。答案:CD2.下列各组金属最适合用H2或CO把它从化合物中还原出来的是()A.Ca、MgB.Al、FeC.Fe、CuD.Hg、Ag解析:Ca、Mg、Al适宜电解法冶炼,Hg、Ag适宜于热分解法。答案:C3.下列金属冶炼的反应原理,错误的是()A.2NaCl(熔融)2Na+Cl2B.MgO+H2Mg+H2OC.Fe3O4+4CO3Fe+4CO2D.2HgO2Hg+O2解析:MgO不能被H2还原且其熔点很高,通常用电解熔融MgCl2的方法生产镁。答案:B4.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AlFeCu,所以,活动性较差的金属铜最先被冶炼出来,而活动性较强的Al很晚才被冶炼利用。答案:D二、钢铁的冶炼5.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解析:选项A正确,如添加镍、铬等金属元素可以防腐;选项B正确,将生铁炼成钢的过程就是一个降碳、除去大部分硫、磷的过程;选项C正确,在炼钢结束时加入硅、锰、铝等合金元素调整成分并脱去钢水中的氧;选项D不正确,钢仍然是合金,其中肯定有碳、硅等非金属元素。答案:D6.金属材料在人类社会中发挥着重要的作用,其冶炼过程离不开化学的支持。铁是应用最广泛的金属,自远古时代人类就学会了炼铁,到目前为止,人类研制出很多炼铁的方法。某研究性学习小组查阅了工业炼铁的有关资料后,发现目前多采用高炉炼铁这种主流方法,其生产示意图如下,请回答下列问题:高炉炼铁示意图(1)已知铁矿石中有一些难熔化的脉石(SiO2),在铁矿石中加入一定比例的石灰石就是为了除去这些脉石,形成的物质就是炉渣的主要成分,请写出有关化学方程式:,。(2)铁矿石中加入一定比例的焦炭的目的是生成还原剂CO,请写出得到CO的化学方程式:,。(3)热空气从高炉下部通入,而炉料从高炉顶部投入,这样操作的主要目的是。答案:(1)CaCO3CaO+CO2CaO+SiO2CaSiO3(2)C+O2CO2CO2+C2CO(3)使炉料和热空气充分接触,使反应得以顺利进行,且有利于热交换,使热能得以充分利用三、铝的冶炼7.通常把铝粉与某些金属氧化物的混合物称为铝热剂,下列氧化物中不能与铝粉发生铝热反应的是()A.Na2OB.Fe3O4C.MnO2D.V2O5解析:铝热反应只能用来冶炼比铝活动性差的金属。答案:A8.下列有关铝土矿综合利用的说法中,正确的是()A.铝土矿提炼铝时只能用NaOH溶液溶解铝土矿,不能用酸溶液B.铝土矿只能提取铝C.用铝土矿提取铝的过程中无有毒气体产生,所以炼铝不会对环境造成任何污染D.铝土矿提取铝的过程不涉及置换反应解析:从铝土矿的成分以及提炼铝过程中每一步具体反应入手进行分析。答案:D9.金属铝的生产是以Al2O3为原料,在熔融状态下进行电解:2Al2O34Al+3O2请回答下列问题:(1)冰晶石(Na3AlF6)的作用是。(2)电解生成的金属铝在熔融液的(填“上层”或“下层”)。(3)阴极和阳极均由材料做成,电解时不断消耗的电极是(填“阳极”或“阴极”)。(4)铝是高耗能产品,废旧铝材的回收利用十分重要。在工业上,最能体现节能减排思想的是将回收铝做成(填代号)。A.冰晶石B.氧化铝 C.铝锭D.硫酸铝解析:(1)Al2O3晶体熔点很高,电解熔融Al2O3需消耗很大的能量,加入冰晶石可降低Al2O3的熔点。(2)阴极上Al3+获得电子形成金属Al,沉积在熔融液的下层。(3)阳极上O2-失电子形成O2,高温下O2与阳极碳反应。答案:(1)降低熔点(2)下层(3)碳素(或石墨)阳极(4)C(建议用时:30分钟)1.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()MgCl2MgMnO2MnZnOZnHgOHg磁铁矿FeKClKA.B.C.D.解析:热还原是多数金属冶炼的方法,主要适用于金属活动性顺序中处于中部的金属。答案:C2.下列叙述中,正确的是()A.含金属元素的离子一定都是阳离子B.在氧化还原反应中,非金属单质一定是氧化剂C.某元素从化合态变为游离态时,该元素一定被还原D.金属阳离子被还原不一定得到金属单质解析:A项,Mn含金属元素但不是阳离子,B项中非金属单质也作还原剂,C项,元素由化合态变为游离态,可能被氧化也可能被还原。答案:D3.下列说法正确的是()A.金属铜一般用电解法进行冶炼B.铝可用金属钠还原的方法大量生产C.金属钠一般用电解法进行生产D.用焦炭还原铁矿石得到的铁是纯铁解析:金属铜应使用热还原法进行冶炼,但要用电解法进行电解精炼;铝虽然可用金属钠还原出来,但这样冶炼成本太高,一般使用电解法冶炼;金属钠还原性强,一般还原剂无法将它还原出来,所以使用电解法冶炼、高炉炼铁得到金属铁含有较多杂质。答案:C4.下列有关化工生产的主要设备及尾气的主要成分完全正确的是()A.炼铁电炉CO、CO2、N2B.氨气氧化炉N2、H2C.炼钢转炉Fe2O3粉尘、COD.硫酸合成塔SO2、SO3解析:炼铁高炉CO、CO2、N2氨气合成塔N2、H2、NH3硫酸(SO2SO3)接触室SO2、SO3答案:C5.下列有关金属冶炼的说法中,不正确的是()A.用电解熔融氯化钠的方法得到活泼金属钠B.在加热的情况下利用氢气还原三氧化二铝得到金属铝C.用铝热反应原理炼得熔点较高的金属铬D.用热分解法直接加热HgO得到金属Hg解析:金属铝只能用电解法制备,不能用氢气还原。答案:B6.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还原氧化镁制镁解析:氯化铝是共价化合物,熔融状态下以分子形式存在,其中缺少自由移动的离子,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是得不到金属单质的,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的熔点很高。工业上制取镁是采用电解熔融MgCl2的方法,D不可选。答案:B7.地壳中铝元素比铜元素含量高很多,但人们冶炼出铜比铝早很多年。合理的解释是()A.铜矿较易还原,铝矿很难还原B.铜矿颜色较深,易发现;铝矿颜色较浅,不易发现C.矿石在地下埋藏,铜矿最浅,容易开发,铝矿埋得深,难开发D.铜比铝相对原子质量大解析:人们冶炼铜比铝早很多年,原因是铜不如铝活泼,金属越活泼,金属离子越难被还原,即越难被冶炼,人类历史上发现利用越晚。答案:A8.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:B9.下列叙述正确的是()A.金属被人类开发利用的大致年限之所以有先后,主要取决于金属在地壳中的含量多少B.海水中含有丰富的碘元素,因此碘被称为“海洋元素”C.高炉炼铁的主要反应原理是碳在高温下直接将氧化铁还原成铁D.在海水中加入石灰乳可得氢氧化镁沉淀,这是从海水中富集镁的基本方法解析:金属被开发利用的先后与金属的活动性有关,A错;“海洋元素”是指溴,B错;高炉炼铁是用CO还原Fe2O3,C错;D对。答案:D10.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 e-D.铝热法还原铁的反应中,放出的热量能使铁熔化解析:1 mol Fe3O4被CO还原为Fe,转移8 mol e-。答案:C11.下列有关铁、铝的冶炼的说法中,正确的是()A.冶金工业中,金属铁的冶炼主要采用电解法B.炼铁过程中铁的氧化物被焦炭还原生成单质铁,电解冶炼铝的过程中,阳极生成铝单质,阴极生成氧气C.炼铁的主要原料是铁矿石、焦炭、生石灰和空气,电解冶炼铝的原料是氧化铝和冰晶石D.铁、铝冶炼设备分别是炼铁高炉和铝电解槽解析:铁的冶炼采用热还原法,A错误;炼铁过程中CO作为还原剂把铁从其氧化物中还原出来,冶炼铝的过程中,阳极生成O2,阴极生成铝单质,B错误;冶炼铝的原料为Al2O3,冰晶石只是作为助熔剂,C错误。答案:D12.冶炼金属一般有下列四种方法:焦炭法;水煤气(或氢气或一氧化碳)法;活泼金属置换法;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:火烧孔雀石炼铜湿法炼铜铝热法炼铬从光卤石中炼镁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):;。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)Cu2(OH)2CO32CuO+CO2+H2OC+2CuO2Cu+CO2(2)4Al+3MnO23Mn+2Al2O32NaCl(熔融)2Na+Cl2(其他合理答案也可)13.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+3H2ONa2CO3+2Al(OH)3。(1)图示中a的实验操作是;图示中b加入的试剂是。(2)试推断物质:B,C,H,F。(填化学式)(3)写出各步反应的化学方程式:;。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是NaOH溶液,操作a是过滤;溶液D为Na2CO3,反应为Ca(OH)2+Na2CO3CaCO3+2NaOH。答案:(1)过滤Ca(OH)2(2)NaAlO2Fe2O3CaCO3Al2O3(3)Al2O3+2NaOH2NaAlO2+H2ONa2CO3+Ca(OH)2CaCO3+2NaOH2Al(OH)3Al2O3+3H2O2Al2O3(熔融)4Al+3O214.废旧硬质合金刀具中含碳化钨(WC)、金属钴(Co)及少量杂质铁,利用电解法可回收WC和Co。工艺流程简图如下:(1)电解时废旧刀具作阳极,不锈钢作阴极,HCl溶液为电解液。阴极主要的电极反应式为。(2)净化步骤所得滤饼的主要成分是。回收的洗涤液代替水配制电解液,目的是回收利用其中的。(3)溶液的主要成分是。洗涤CoC2O4不充分对最终产品纯度并无明显影响,但焙烧时会造成环境污染,原因是。(4)将Co2O3还原成Co粉的化学反应方程式为。解析:(1)电解池中阴极发生还原反应,电解质溶液为盐酸,故在阴极上是H+得电子发生还原反应得到氢气。(2)利用流程图知电解后废旧刀具碳化钨已滤出,因此经净化得到的溶液中含有Co2+与Fe2+,加入H2O2后Fe2+被氧化为Fe3+,再加入NH3H2O后Fe3+形成Fe(OH)3沉淀,Co2+留在溶液中进入后续反应,洗涤滤饼Fe(OH)3沉淀的洗涤液中会含有Co2+,因此回收洗涤液的目的是回收利用其中含有的Co2+。(3)草酸铵与CoCl2溶液反应后得到草酸钴沉淀,同时生成NH4Cl,因此溶液中的主要成分是NH4Cl,若对草酸钴洗涤不干净,则沾有NH4Cl,NH4Cl加热时分解为NH3和HCl,因此不会对最终产品纯度有影响,但因产生NH3、HCl会造成环境污染。(4)由流程图知还原Co2O3所用的还原剂是H2,因此可知反应产物为Co和H2O。答案:(1)2H+2e-H2(2)Fe(OH)3Co2+(或Co)(3)NH4Cl焙烧时NH4Cl分解产生NH3和HCl(4)Co2O3+3H22Co+3H2O15.已知有关物质的熔、沸点数据如下表:MgOAl2O3MgCl2AlCl3熔点/2 8502 072714190(2.5105Pa)沸点/3 6002 9801 412182.7请参考表中数据回答问题:(1)工业上用电解法生产镁,通常是电解MgCl2而不是电解MgO,主要理由是。(2)工业上用电解法生产铝,通常是电解Al2O3而不是电解AlCl3,主要理由是。解析:MgCl2和MgO都是离子化合物,要将它们电解制得金属首先将其熔化,而MgO的熔点太高,将其熔化时需要很大的能源消耗,因而使用熔点较低的MgCl2。虽然Al2O3的熔点很高,但AlCl3易升华(熔点低于沸点),显然属于共价化合物,熔融状态下不能导电,无法被电解。答案:(1)MgO的熔点高会增加熔融时的能源消耗,因而使用熔点较低的MgCl2生产金属镁(2)AlCl3属于共价化合物,熔融状态下不能导电,不能被电解