高中化学 第3单元 课题2《金属材料》第1课时课时作业

"2013-2014学年高中化学 第3单元-课题2《金属材料》第1课时课时作业 新人教版选修2 "1．金属材料在日常生活以及生产中有着广泛的运用。

下列关于金属的一些说法中不正确的是( )A ．合金的性质与其成分金属的性质不完全相同B ．工业上金属Mg 、Al 都是用电解熔融的氯化物制得的C ．金属冶炼的本质是金属阳离子得到电子变成金属原子D ．越活泼的金属越难冶炼【解析】 金属镁的制备是通过电解熔融的氯化镁，而金属铝是通过电解熔融的氧化铝得到，因为氯化铝是共价化合物，B 项错误。

【答案】 B2．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Fe 3O 4)、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(CuFeS 2)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【解析】 铁矿石主要有：磁铁矿(主要成分Fe 3O 4)、赤铁矿(主要成分Fe 2O 3)、褐铁矿(主要成分2Fe 2O 3·3H 2O)、黄铁矿(主要成分FeS 2)。

首先是焦炭在高炉中生成还原性气体CO ：C ＋O 2=====高温CO 2，CO 2＋C=====高温2CO ；CO 再还原Fe 2O 3：Fe 2O 3＋3CO=====高温2Fe ＋3CO 2↑。

所以还原Fe 2O 3的是CO 而不是焦炭。

石灰石的作用是除脉石，形成炉渣，发生的是分解和化合反应：CaCO 3=====高温CaO ＋CO 2↑，SiO 2＋CaO=====高温CaSiO 3。

【答案】 C3．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 ．Na ，Ba ，Mg ，AlB ．Na ，K ，Zn ，FeC ．Zn ，Fe ，Cu ，AgD ．Mg ，Al ，Zn ，Fe【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 ～Al; 2Al 2O 3=====熔融电解冰晶石4Al ＋3O 2↑还原剂法： Zn ～Cu; 2Al ＋Fe 2O 3=====高温2Fe ＋Al 2O 3加热法： Hg 、Ag; HgS ＋O 2=====△Hg ＋SO 2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。

【答案】 A4．在炼铁、炼钢过程中都有碳参加反应。

下列有关碳参加反应的叙述正确的是( )A ．两个过程中碳原子都被氧化，都只起着提供热源的作用B ．炼铁过程中碳被氧化，既起产生热量的作用，又起产生CO 的作用C ．炼钢过程中碳被还原，从而达到降低含碳量的目的D ．炼铁过程中碳参加反应，只起产生CO 的作用【解析】 在炼铁时，焦炭的主要作用有两个：一是通过焦炭燃烧放出大量热，提供炼铁过程所需的热量；二是产生炼铁所需的还原剂CO 。

在炼铁过程中碳被氧化。

炼钢时用来降低碳含量的主要反应为：C ＋FeO=====高温CO↑＋Fe ，这个反应在碳被氧化的同时吸收热量。

综合以上分析，可知A 、C 、D 选项是错误的。

【答案】 B5．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H 2还原氧化镁制镁【解析】 氯化铝是共价化合物，熔融状态下以分子状态存在，其中缺少自由移动的离子，不导电，故不能用电解熔融氯化铝的方法制铝，A 不可选；含Na ＋、Mg 2＋、Al 3＋的水溶液电解时，电子被H ＋得到，因而电解这样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H 2、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MgCl 2的方法。

D 不可选。

【答案】 B6．金属K 与Na 金属性相近，用K 与钠盐共熔时，很难将Na 从混合物中分离。

若调整温度到一定程度，则可用Na 与KCl 反应制取金属K 。

已知四种物质的熔、沸点如下： K Na KCl NaCl 熔点(℃)63.65 97.8 770 801 沸点(℃) 774 882.9 1 500(升华) 1 413A ．97.8 ℃～770 ℃B ．770 ℃～774 ℃C ．774 ℃～882.9 ℃D ．1 413 ℃～1 500 ℃ 【解析】 由题意知Na ＋KCl 熔融NaCl ＋K↑。

本反应不是利用金属的活泼性，主要利用K 的沸点比钠的低，使K 在加热时挥发出来，因此，温度应选择774 ℃～882.9 ℃。

【答案】 C7．氧化还原反应广泛应用于金属的冶炼。

下列说法不正确的是( )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 Fe 3O 4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】 由Fe 3O 4＋8e －―→3Fe＋4O 2－，知1 mol Fe 3O 4(磁铁矿)被还原为Fe 时应转移8 mol 电子。

【答案】 C8．用氢气、碳、一氧化碳分别与等质量的氧化铁在高温下反应，使氧化铁中的铁全部还原出来，消耗氢气、碳、一氧化碳的质量比为( )A ．1∶1∶1B ．1∶3∶14C ．1∶6∶14D ．2∶1∶2 【解析】 等质量的氧化铁在反应时得到的电子的物质的量是相等的，所以根据氧化还原反应中电子得失守恒原则，可知氢气、碳、一氧化碳在反应中要失去等物质的量的电子。

三者都失去4 mol 电子时，氢气需要2 mol ，质量是4 g ；碳需要1 mol ，质量是12 g ；一氧化碳需要2 mol ，质量是56 g 。

【答案】 B9．铅的冶炼大致过程如下：①富集：将方铅矿(PbS)进行浮选；②焙烧：2PbS ＋3O 2=====高温2PbO ＋2SO 2；③制粗铅：PbO ＋C=====高温Pb ＋CO↑；PbO ＋CO=====高温Pb ＋CO 2。

下列说法正确的是( )A ．浮选法富集方铅矿的过程属于化学变化B ．方铅矿焙烧反应中，PbS 是还原剂，还原产物只有PbOC ．整个冶炼过程中，制取1 mol Pb 共转移2 mol 电子D ．将1 mol PbS 完全冶炼成Pb 理论上至少需要6 g 碳【解析】 焙烧方铅矿(PbS)的反应中还原剂是PbS ，还原产物是PbO 和SO 2，B 错误；冶炼过程中，由1 mol PbS 制取1 molPb 转移4 mol 电子()，C 错误；Pb 的冶炼过程：2P bS→2PbO ⎣⎢⎢⎡⎦⎥⎥⎤PbO ――→1 mol C Pb PbO ――→1 mol CO Pb →2 mol Pb 因此，1 mol PbS 完全冶炼成Pb ，理论上至少需要0.5 mol C ，即6 g 碳。

【答案】 D10．把1 g 含脉石(SiO 2)的黄铁矿样品在氧气流中灼烧，反应完全后得0.78 g 残渣，则此黄铁矿的纯度是( )A ．33%B ．66%C ．78%D ．88%【解析】 本题采用差量法计算。

设1 g 样品中含FeS 2的质量为x 。

4FeS 2＋11O 2=====高温2Fe 2O 3＋8SO 2 质量差(Δm )4×120 2×160 480－320＝160X 1 g －0.78 g ＝0.22 g480x ＝1600.22 gx ＝0.66 g 黄铁矿的纯度为0.66 g 1 g×100%＝66%。

【答案】 B11．古代的“药金”外观与金相似，常被误认为是金子，冶炼方法如下：将碳酸锌、赤铜(Cu 2O)、木炭混合加热到800 ℃，得到金光闪闪的“药金”。

(1)药金的主要成分是________。

(2)有关冶炼的化学方程式是：________。

【解析】 高温下碳酸锌分解成氧化锌和二氧化碳，木炭将赤铜和氧化锌还原成锌和铜。

【答案】 (1)锌和铜(2)ZnCO 3=====高温ZnO ＋CO 2↑，2Cu 2O ＋C=====高温4Cu ＋CO 2↑，2ZnO ＋C=====高温2Zn ＋CO 2↑12．下图是传统的工业生产金属铝的基本流程图，结合铝生产的流程图解答下列各题：(1)工业冶炼金属铝用的是铝土矿，铝土矿的主要成分是________(填化学式)。

石油炼制和煤的干馏产品________(填物质名称)作电解铝的阴极和阳极材料。

(2)氧化铝熔点高达2 050 ℃，工业上为了降低能量消耗，在金属铝的冶炼中采取的措施是____________。

(3)在冶炼过程中，阳极材料需要定期进行更换，原因是该极材料不断被消耗，产生这种现象的原因是：______________(用化学方程式表示)。

(4)工业上制取金属镁时是电解熔融MgCl 2，电解反应方程式为__________，镁和铝都是活泼金属，为什么在电解冶炼过程中，一个用氯化物，一个用氧化物____________。

【解析】 该题以工业冶炼金属铝为载体考查了原料的判断、原理的诠释以及能量的合理利用。

(1)铝土矿的主要化学成分是Al 2O 3，另外还有SiO 2、Fe 2O 3、TiO 2、H 2O 等，电解前必须进行提纯。

石油炼制、煤的干馏的固体物质的成分为碳，具有导电性，可以作为阳极和阴极材料。

(2)纯净Al 2O 3的熔点很高，而其电解必须在熔融状态下进行，若采用纯净的Al 2O 3进行电解，则加热熔融需要耗费大量的能量，所以工业上采用加入冰晶石(Na 3AlF 6)和氟化钙(CaF 2)助熔。

(3)工业冶炼铝的关键操作是电解，电解时阳极发生氧化反应，熔融物中的O 2－失电子，生成O 2，在电解过程中阳极的材料碳逐渐与生成的氧气反应，在高温条件下生成CO 2。

(4)因为MgCl 2为离子化合物，熔融时能发生电离；AlCl 3为共价化合物，熔融时不发生电离；再者MgO 熔点很高，很难熔化，耗能太大。

【答案】 (1)Al 2O 3 碳素材料(2)加入冰晶石(Na 3AlF 6)和少量CaF 2(3)C ＋O 2=====高温CO 2(4)MgCl 2(熔融)=====通电Mg ＋Cl 2↑因为MgO 熔点太高，MgCl 2熔点低，电解MgCl 2耗能少。

AlCl 3是共价化合物，熔化时不能发生电离13．(2013·济宁高二检测)工业制备铝一般是从铝土矿(主要成分是Al 2O 3，含有Fe 2O 3杂质)中得到纯净的Al 2O 3，然后电解Al 2O 3得到铝。