2018年高中化学阶段质量检测（三）化学与材料的发展新人教版选修 本文关键词：化学，年高，选修，质量检测，新人
2018年高中化学阶段质量检测（三）化学与材料的发展新人教版选修 本文简介：阶段质量检测(三)化学与材料的发展(时间：90分钟满分：100分)题号一二总分171819202122得分第Ⅰ卷(选择题)一、选择题(本题包括16小题，每小题3分，共48分)1．下列有关材料的说法不正确的是()A．金属材料是指金属及其合金，且合金的性能优于纯金属B．传统无机非金属材料和新型无机非金属
2018年高中化学阶段质量检测（三）化学与材料的发展新人教版选修 本文内容：
阶段质量检测(三)
化学与材料的发展
(时间：90分钟
满分：100分)
题
号
一
二
总
分
17
18
19
20
21
22
得
分
第Ⅰ卷
(选择题)
一、选择题(本题包括16小题，每小题3分，共48分)
1．下列有关材料的说法不正确的是(
)
A．金属材料是指金属及其合金，且合金的性能优于纯金属
B．传统无机非金属材料和新型无机非金属材料的主要成分都是硅酸盐
C．复合材料是由基体和增强体两部分组成的
D．C60也是一种材料
2．石英玻璃是用较纯净的二氧化硅制成的。下列关于二氧化硅和石英玻璃的有关说法不正确的是(
)
A．二氧化硅的硬度很大
B．石英玻璃中含有硅酸盐、二氧化硅，耐酸碱
C．石英玻璃制成的光导纤维是一种新型无机非金属材料
D．石英玻璃有较高的熔点
3．下列不属于新型无机非金属材料的是(
)
①氮化硅陶瓷
②玻璃钢
③单晶硅
④人造金刚石
⑤新型贮氢材料C60
⑥制作航天服的聚酯纤维
A．①②
B．③⑤
C．②⑥
D．④⑥
4．下列叙述正确的是(
)
①工业上合成非氧化物陶瓷氮化硅(Si3N4)需要在高温、空气气氛中进行
②钢铁制品锈蚀主要是因为钢铁中含有碳而发生原电池反应，因此生铁炼钢时尽可能完全除去生铁中的碳
③建设三峡大坝需要使用大量水泥，水泥是硅酸盐材料
④夏天人们佩戴由添加氧化亚铜的二氧化硅玻璃制作的变色眼镜来保护眼睛
⑤太阳能电池可采用硅材料制作，其应用有利于环保、节能
A．①②③
B．②④
C．③④⑤
D．③⑤
5．下列金属的工业制法正确的是(
)
A．制钛：用金属钠置换出氯化钛(TiCl4)溶液中的钛
B．炼铁：用焦炭和空气反应产生的一氧化碳在高温下还原铁矿石中的铁
C．制钠：用海水作原料制得精盐，再电解纯净氯化钠溶液得到金属钠
D．炼铝：宜用高温加热AlCl3，熔融物的热分解法制单质铝
6.铁是用途最广的金属材料之一。为探究铁的化学性质，某同学将盛有生铁屑的试管塞上蓬松的棉花，然后倒置在水中(如右图所示)。数天后，他观察到的现象是(
)。
A．铁屑不生锈，试管内液面上升
B．铁屑不生锈，试管内液面高度不变
C．铁屑生锈，试管内液面上升
D．铁屑生锈，试管内液面高度不变
7．下列关于金属冶炼的叙述中，不正确的是(
)
A．电解铝时，以氧化铝——冰晶石熔融液为电解质，也常加入少量CaF2帮助降低熔点
B．电解铝时阴极碳块需定期更换
C．可利用铝热反应从V2O5中冶炼金属V
D．可用加热法从HgO中冶炼Hg
8．下列叙述正确的是(
)
①锌跟稀硫酸反应制取氢气，加入少量硫酸铜溶液能加快反应速率
②镀层破损后，白铁(镀锌的铁)比马口铁(镀锡的铁)更易腐蚀
③电镀时应把镀件置于电解槽的阴极
④冶炼铝时，把氧化铝加入液态冰晶石中成为熔融后电解
⑤钢铁表面常易腐蚀生成Fe2O3·nH2O
A．①②③④⑤
B．①③④⑤
C．①③⑤
D．仅②④
9．(北京高考)下列有关钢铁腐蚀与防护的说法正确的是(
)
A．钢管与电源正极连接，钢管可被保护
B．铁遇冷浓硝酸表现钝化，可保护内部不被腐蚀
C．钢管与铜管露天堆放在一起时，钢管不易被腐蚀
D．钢铁发生析氢腐蚀时，负极反应是Fe－3e－===Fe3＋
10．下列有关玻璃的说法不正确的是(
)
A．制普通玻璃的原料主要是纯碱、石灰石和石英砂
B．玻璃在加热熔化时有固定的熔点
C．普通玻璃的主要成分中有硅酸钠、硅酸钙
D．盛放烧碱溶液的试剂瓶不能用玻璃塞，是为了防止烧碱跟二氧化硅反应生成硅酸钠而使瓶塞与瓶口黏在一起
11．关于高分子化合物性质的叙述不正确的是(
)
A．硫化橡胶为体型结构
B．复合材料一般是以一种材料作基体，另一种材料作为增强体
C．线型结构的高分子材料分子间是靠分子间作用力紧密结合的，所以它的强度一定小
D．线型结构的高分子，可以溶解于某些有机溶剂，并具有热塑性
12．角膜接触镜俗称隐形眼镜，其性能要有良好的透气性和亲水性，目前大量使用的软性隐形眼镜的常用材料是(
)
A．聚乙烯
B．聚氯乙烯
13．丁苯橡胶的结构简式为
合成这种橡胶的单体应是(
)
①===CH2
②
CH3—CH===CH—CH3
③
CH2===CH—CH===CH2
④CHC—CH3
A．①②
B．④⑤
C．③⑤
D．①③
14．酚醛树脂可用苯酚和甲醛反应制得。实验室制备酚醛树脂时，在酸性条件下；苯酚过量制得的酚醛树脂若不易取出，则可趁热时加入一些乙醇来取出树脂；在碱性条件下，甲醛过量，若酚醛树脂不易取出时，用加热或加溶剂的方法都很难将树脂取出。在上述两种情况下，下列有关叙述正确的是(
)
A．酸性条件制得的是体型酚醛树脂，碱性条件制得的是线型酚醛树脂
B．酸性条件制得的是线型酚醛树脂，碱性条件制得的是体型酚醛树脂
C．两种条件下制得的都是线型酚醛树脂
D．两种条件下制得的都是体型酚醛树脂
15．下列对一些塑料制品的叙述中，不正确的是(
)
A．塑料凉鞋可以热修补，是因为制作材料是线型高分子材料，具有热塑性
B．聚乙烯塑料是线型高分子材料，具有热塑性，可反复加工多次使用
C．塑料制品废弃后采用深埋的方法，是因为塑料制品易分解
D．酚醛塑料制品(如电木插座)不能进行热修补，是因为酚醛塑料是体型高分子，不具有热塑性
16．聚乳酸(PLA)是以有机酸——乳酸为原料生产的新型聚酯材料，性能胜于现有塑料聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等材料，是新世纪最具发展前途的新型包装材料，是环保包装材料中的一颗明星。日本钟纺公司以玉米为原料发酵生产聚乳酸，利用聚乳酸制成生物降解性发泡材料。该材料的强度、缓冲性、耐药性等与聚苯乙烯塑料相同，经焚烧后不污染环境，还可肥田。下列说法不正确的是(
)
A．聚乳酸使用后能被自然界中微生物完全降解，最终生成二氧化碳和水，不污染环境
B．聚乳酸适用于吹塑、热塑等各种加工方法，加工方便，应用十分广泛
C．聚乳酸(PLA)是一种天然高分子、对环境友好的聚酯材料
D．聚乳酸是以淀粉发酵(或化学合成)得到的，以乳酸为基本原料制备的一种聚酯材料
答
题
栏
题号
1
2
3
4
5
6
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13
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15
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答案
第Ⅱ卷
(非选择题)
二、非选择题(本题包括6小题，共52分)
17．(10分)材料是人类赖以生存和发展的重要物质基础，划时代的材料可作为人类文明的里程碑。当前，人类使用的材料主要有无机非金属材料、金属材料、有机高分子材料和复合材料。
(1)硅是一种重要的无机非金属材料，是计算机发展的“功臣”。三氯硅烷法提纯粗硅的步骤为：首先将粗硅与HCl在一定条件下反应生成三氯硅烷，然后三氯硅烷被高纯度的________还原。
(2)铝、铁是两种重要的金属材料，请回答：
①冶炼铝时，冰晶石的作用是___________________________________________。
②生铁冶炼的原理为_________________________________________________；
大部分生铁将被冶炼成钢，炼钢过程中氧气的作用为
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)为了降低成本，提高性能，塑料常通过改性才能适应各种实际要求。试列举三种常见的改性方法：______、________、________。
(4)复合材料一般由起黏结作用的__________和起增强作用的增强体两种材料组成。例如，玻璃钢就是由________和高分子化合物复合而成的，具有强度高、耐腐蚀、抗冲击、绝缘性好等特点。
(5)废旧材料的回收越来越重要，简述其原因：_____________________________
______________________________________________________________________。
18．(10分)无论是从在国民经济中的地位来看，还是从学科发展的角度来看，硅都发挥着重要的作用。
(1)人类使用硅酸盐产品(陶瓷等)的历史已经快一万年了，但在1823年才获得单质硅，瑞典化学家贝采利乌斯用金属钾还原SiF4获得单质硅，写出化学方程式
________________________________________________________________________。
(2)由于制取方法和条件的不同，得到的单质硅形态不同，其性质也不同。
①用铝热法还原氟硅酸钾制得较纯净的晶体硅：4Al＋3K2SiF63Si＋2KAlF4＋2K2AlF5，关于该反应的说法正确的是________(填序号)。
A．Al是还原剂
B．氧化产物只有KAlF4
C．每转移6NA电子，得到42
g
Si
D．Al元素在KAlF4和K2AlF5中化合价不同
②用白砂子与镁粉混合在高温条件下得到无定形硅，反应的化学方程式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
③无定形硅和晶体硅的结构有很大的差别，无定形硅为棕色粉末，而晶体硅是纯灰色、不透明而有光泽的等轴八面晶体，无定形硅的化学性质比晶体硅活泼得多。通过上述描述你能得出的结论是_______________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)硅在炼钢时用作脱氧剂，还原在冶炼过程中所形成的FeO，化学方程式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)在野外，为了迅速得到氢气，用硅粉与干燥的Ca(OH)2和NaOH混合，并加强热，即可迅速得到H2、Na2SiO3、CaO。这种混合物叫做生氢剂。请写出该反应的化学方程式
________________________________________________________________________。
(5)硅橡胶是一种耐高温、低温、耐油，化学性质稳定的高分子合成材料，用于制造卫星部件、人体器官等。现以为原料，先转化为，然后再合成硅橡胶()，需要发生反应的主要类型有______________、______________。
19．(8分)如图是传统的工业生产金属铝的基本流程图：
结合流程图回答下列问题：
(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，在金属铝的冶炼过程中采取的措施是________。
(3)在冶炼过程中，阳极材料需要定期地进行更换，原因是该极材料不断被消耗，产生这种现象的原因是____________________________________________________________
_______________________________________________________________________。
(4)工业上制取金属镁采取电解MgCl2的方法，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？__________________________________________________________
_______________________________________________________________________。
20．(8分)(山东高考)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)电解时废旧刀具做阳极，不锈钢做阴极，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Ⅰ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____________________。
21．(8分)国家游泳馆的“水立方”是在国内首次采用膜结构的建筑，以钢材为支架，覆盖ETFE薄膜。ETFE是乙烯和四氟乙烯的共聚物，是一种轻质透明的新材料。
(1)该材料属于________。
A．新型无机非金属材料
B．金属材料
C．有机高分子材料
D．复合材料
(2)下列说法错误的是________。
A．ETFE是一种可焊接的塑料
B．ETFE极易分解，符合环保要求
C．ETFE韧性好，拉伸强度高
D．ETFE比玻璃轻、安全
E．ETFE是纯净物，有固定的熔点
F．CF2===CF2和CH2===CH2均是平面形分子
(3)下列有关说法正确的是________。
A．“白色污染”是指过量使用一些白色塑料引起的污染
B．聚乙烯塑料可用于包装食品，不会造成“白色污染”
C．要治理“白色污染”，就应该逐渐停止使用一切塑料制品
D．实行有偿使用塑料购物袋制度，可以增强人们的环保、节约意识
(4)写出由乙烯和四氟乙烯共聚生成ETFE反应的化学方程式_____________________。
22．(8分)铁、铝及其化合物在生产和生活中有着广泛的应用。
(1)某研究性学习小组设计了如图所示装置探究钢铁的腐蚀与防护。
在相同条件下，三组装置中铁电极腐蚀最快的是________(填装置序号)，该装置中正极电极反应式为________________________________________________________________
________________________________________________________________________；
为防止金属Fe被腐蚀，可以采用上述__________(填装置序号)装置原理进行防护；装置③中总反应的离子方程式为___________________________________________________。
(2)如下图所示，水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天观察：
①铁钉在逐渐生锈，
则铁钉的腐蚀属于________________________________腐蚀。
②若试管内液面上升，则原溶液呈________性，发生________腐蚀。电极反应，负极：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________；
正极：__________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
③若试管内液面下降，则原溶液呈__________性，发生__________腐蚀。电极反应，负极：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________；
正极：__________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答
案
1．选B
新型无机非金属材料中有很多不属于硅酸盐材料，如Si3N4陶瓷、Al2O3陶瓷等。
2．选B
石英玻璃的主要成分就是二氧化硅，不含有硅酸盐。
3．选C
玻璃钢是玻璃纤维和高分子化合物组成的复合材料，
聚酯纤维属于合成高分子材料，二者都不是新型无机非金属材料。
4．选D
①生产Si3N4陶瓷若在空气气氛中会生成SiO2等；②生铁炼钢的目的是改善其机械性能，为此要尽可能地除去P、S等杂质，调整其含碳量；④添加Cu2O的玻璃呈红色，不具有变色性能。
5．选B
本题考查金属冶炼的问题。首先钠会和水反应，A错。电解氯化钠溶液生成氢氧化钠、氢气和氯气，这是氯碱工业，没有金属钠生成，C错。宜用电解法电解Al2O3炼铝，D错。
6．选C
试管中空气、铁屑和水蒸气满足了吸氧腐蚀的条件，铁屑生锈，因氧气的消耗，试管中的液面在外压的作用下上升。
7．选B
电解铝时，阳极生成O2，阳极碳块不断被O2氧化而消耗，需定期更换。
8．选B
锌比铁活泼，铁比锡活泼，所以白铁中Zn先被腐蚀，马口铁中铁先被腐蚀，②错误。
9．选B
本题考查金属的腐蚀和防护，意在考查考生对金属腐蚀原理的理解和防护措施的应用。钢管与电源正极相连，则钢管作阳极，发生氧化反应而被腐蚀，A项错误；铁遇冷浓硝酸表面钝化，在表面生成一层致密的氧化膜保护内部不被腐蚀，B项正确；钢管与铜管露天堆放在一起，形成原电池时钢管作负极，发生氧化反应而被腐蚀，C项错误；钢铁发生析氢腐蚀时，负极反应为：Fe－2e－===Fe2＋，D项错误。
10．选B
玻璃的主要成分可以表示为Na2O·CaO·6SiO2，属于玻璃态物质，是混合物。根据所学知识不难判断AC正确；混合物没有固定的熔、沸点，故B错误。玻璃中的SiO2与烧碱反应生成易溶于水的硅酸钠，硅酸钠是无机黏合剂，将玻璃塞与试剂瓶黏在一起。
11．选C
线型结构的高分子，许多链节聚集在一起时，相互间的缠绕使得许多分子间接触的地方以分子间作用力紧密结合，使高分子材料的强度大大增加，相对分子质量越大，分子间作用力就越强。
12．选C
制作隐形眼镜的材料是一种高分子材料，该材料具有透气性和亲水性，其高聚物链节上有亲水基团，如—OH。B项，链节上含—Cl，D项高聚物链节中含，都不是亲水基团。只有C项符合。
13．选D
由丁苯橡胶的结构简式可知它是加聚反应的产物，按“凡双键，四个碳，无双键，两个碳”的断键方法可得两种单体：、CH2===CH—CH===CH2。
14．选B
根据线型结构的高分子材料可溶于合适的有机溶剂，而体型结构的高分子材料不溶于有机溶剂的性质可以判断出酸性条件下得到的酚醛树脂是线型结构，碱性条件下得到的酚醛树脂是体型结构。
15．选C
塑料凉鞋是线型高分子材料；聚乙烯塑料也是线型高分子材料，A、B是正确的。酚醛塑料不能进行热修补，从其性质可知为体型高分子材料，D也正确。塑料制品对环境造成“白色污染”，且比较稳定，深埋仍有污染，C不正确。
16．选C
聚乳酸的结构简式为，其单体为，聚乳酸塑料可以由乳酸经缩聚反应得到，它是一种合成高分子材料而不是天然高分子材料。
17．解析：(1)粗硅的提纯一般用H2与SiHCl3反应。
(2)冰晶石的作用是作助熔剂，降低Al2O3的熔化温度，降低能耗。
(3)塑料改性的三种方法是填充改性、共混改性、共聚改性。
(4)复合材料一般由基体和增强体复合而成。
答案：(1)氢气
(2)①作助熔剂，降低Al2O3的熔化温度
②用还原剂将铁从其氧化物中还原出来
将生铁中过多的碳和其他杂质氧化为气体或转化为炉渣除去
(3)填充改性
共混改性
共聚改性
(4)基体
玻璃纤维
(5)既可节约资源，又能保护环境
18．解析：(1)K可与SiF4发生置换反应生成Si。
(2)①在反应3Si＋2KAlF4＋2K2AlF5中Al是还原剂，KAlF4和K2AlF5都是氧化产物，每转移12
mol电子，生成3
mol
Si，在KAlF4和K2AlF5中Al均为＋3价。
②Mg在高温下置换SiO2中的硅。
③同素异形体之间结构差异很大，因此性质也不一样。
(3)FeO与Si反应生成Fe和SiO2，SiO2与加入的生石灰反应生成CaSiO3随炉渣除去。
(4)由题意可知Si与Ca(OH)2、NaOH混合物加强热反应的化学方程式为Si＋Ca(OH)2＋2NaOHCaO＋Na2SiO3＋2H2。
(5)
先水解生成，再经缩聚生成。
答案：(1)4K＋SiF4===Si＋4KF
(2)①AC
②2Mg＋SiO2Si＋2MgO
③晶体结构完美的单质比无定形单质性质稳定
(3)CaO＋2FeO＋Si2Fe＋CaSiO3
(4)Si＋2NaOH＋Ca(OH)2Na2SiO3＋CaO＋2H2↑
(5)取代反应(或水解反应)
缩聚反应
19．解析：(1)铝土矿的主要化学成分是Al2O3，另外还有SiO2、Fe2O3等，电解前必须进行提纯。石油炼制、煤的干馏所得固体物质成分为碳，具有导电性，可以作为电解铝的阳极和阴极材料。
(2)纯净的Al2O3熔点很高，而其电解必须在熔融状态下进行，所以工业上采用加入冰晶石(Na3AlF6)和氟化钙(CaF2)的方法，降低Al2O3的熔点。
(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O2－失电子，生成O2，在电解过程中阳极的材料碳逐渐与生成的氧气反应。
(4)MgCl2为离子化合物，熔融时能发生电离，而AlCl3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)Al2O3
碳
(2)加入冰晶石(Na3AlF6)和少量CaF2
(3)阳极生成的O2与碳发生反应
(4)MgCl2Mg＋Cl2
因为MgO熔点太高，MgCl2熔点低，且熔化时能发生电离而导电；AlCl3是共价化合物，熔化时不能发生电离
20．解析：结合废旧刀具电解回收WC和Co的工艺流程以及电解池、氧化还原反应知识分析、解决相关问题。
(1)HCl溶液为电解液，阴极上溶液中阳离子H＋发生还原反应，电极反应式为2H＋＋2e－===H2。
(2)废旧刀具电解时，得到WC固体，阳极上Fe、Co发生氧化反应，生成Fe2＋、Co2＋，进入电解液。电解液中加入H2O2可将Fe2＋氧化成Fe3＋，通入NH3后析出Fe(OH)3沉淀，过滤所得滤饼的主要成分为Fe(OH)3。滤饼洗涤液中含有Co2＋，回收洗涤液的目的是回收利用Co2＋(或Co)。
(3)加入(NH4)2C2O4溶液后发生反应：CoCl2＋(NH4)2C2O4===CoC2O4↓＋2NH4Cl，溶液Ⅰ中主要含有NH4Cl，若CoC2O4洗涤不充分，加热过程中，NH4Cl发生分解产生NH3和HCl气体。
(4)H2与Co2O3发生氧化还原反应，生成Co和H2O，反应的化学方程式为3H2＋Co2O3高温,2Co＋3H2O。
答案：(1)2H＋＋2e－===H2
(2)Fe(OH)3
Co2＋(或Co)
(3)NH4Cl
焙烧时NH4Cl分解产生NH3和HCl
(4)3H2＋Co2O32Co＋3H2O
21．解析：ETFE属于有机高分子材料，属于混合物，没有固定的熔沸点，由于ETFE是乙烯和四氟乙烯的共聚物，所以不易分解，韧性好，拉伸强度高，且质轻。“白色污染”与颜色无关，与用途无关。乙烯与四氟乙烯均断开碳碳双键进行共聚。
答案：(1)C
(2)BE
(3)D
(4)nCH2===CH2＋nCF2===CF2CH2—CH2—CF2—CF2
22．解析：(1)因为活动性Zn>Fe>Cu，故装置①为原电池，Fe作负极被腐蚀，装置②为原电池Fe作正极，被保护，装置③为电解池，铁作阴极，被保护。
(2)根据原电池的构成条件，两种不同的材料在有电解质溶液时，若形成闭合回路，即可构成原电池。根据金属腐蚀的条件、原理及实验结果可知：试管内液面上升，说明试管内压强减小，气体被吸收所致，则铁钉发生了吸氧腐蚀，据此写出电极反应式；试管内液面下降，说明试管内气体压强变大，试管内产生了新气体所致，即铁钉发生了析氢腐蚀，据此写出电极反应式。
答案：(1)①
O2＋2H2O＋4e－===4OH－
②③
2Cl－＋2H2O2OH－＋Cl2↑＋H2↑
(2)①电化学
②弱酸性或中
吸氧
2Fe－4e－===2Fe2＋
O2＋4e－＋2H2O===4OH－
③较强的酸
析氢
Fe－2e－===Fe2＋
2H＋＋2e－===H2↑
篇2：20XX年高中化学第三单元化学与材料的发展课题2金属材料教学案新人教版选修
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2018年高中化学第三单元化学与材料的发展课题2金属材料教学案新人教版选修 本文内容：
课题2金_属_材_料
从矿石中获得金属
[自读教材·夯基础]
1．金属元素在自然界中的存在
(1)少数化学性质不活泼的金属，如金、铂以及少量的银和铜在自然界中以游离态存在。
(2)大多数金属是与氧、硫等非金属元素形成化合物而存在。
2．获得金属材料的过程
获得金属材料一般要经过开采和初步加工(主要包括探矿、采矿、选矿等工序)及冶炼阶段。
3．金属冶炼的基本原理
金属冶炼所依据的原理是利用氧化还原反应将金属从其化合物中还原出来。
4．金属冶炼的方法
火法冶金和湿法冶金是冶金工业两种主要方法。
[跟随名师·解疑难]
(1)冶炼金属的实质：
(2)金属冶炼的方法：
①热分解法：适合于位于金属活动顺序表后端(金属活动性位于氢后面)的金属，如Hg、Ag等。
2HgO2Hg＋O2
2Ag2O4Ag＋O2
②热还原法：适合于位于金属活动顺序表中部(Zn～Pb)的金属，常用的还原剂有焦炭、CO、H2、活泼金属(如Al)等。
Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2
WO3＋3H2W＋3H2O
Cr2O3＋2Al2Cr＋Al2O3
③电解法：适合于位于金属活动性顺序表前端的金属，如K、Na、Mg、Ca、Al等金属。
2Al2O34Al＋3O2↑
2NaCl2Na＋Cl2↑
[剖析典例·探技法]
[例1]
下列反应原理不符合工业冶炼金属实际情况的是(
)
A．2HgO2Hg＋O2
B．4Al＋3MnO22Al2O3＋3Mn
C．2MgO2Mg＋O2↑
D．3H2＋Al2O32Al＋3H2O
[名师解析]
工业上冶炼镁、铝采用电解法，且电解时，应选用MgCl2而不选用MgO，因为MgO的熔点比MgCl2的高，能耗大，成本高，故C、D项不正确。
[答案]
CD
[名师点睛]
金属冶炼方法的选择与金属的活动性有关，处在金属活动顺序表中不同位置的金属其冶炼的方法可用下图表示：
当一种金属可用多种方法冶炼时，工业上一般采用经济效益高的方法，即：热分解还原法优于焦炭还原法，焦炭还原法优于铝热还原法，铝热还原法优于电解还原法；从环保角度考虑，H2还原法又优于CO还原法。
钢铁的冶炼
[自读教材·夯基础]
1．生铁的冶炼
(1)铁矿石的主要成分：磁铁矿Fe3O4，赤铁矿Fe2O3，褐铁矿2Fe2O3·3H2O，黄铁矿FeS2。
(2)原理：在高温下用还原剂将铁从其氧化物中还原出来，化学方程式(以赤铁矿为例)：
3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2。
(3)原料：铁矿石、焦炭、石灰石、空气。
(4)设备：高炉。
2．钢的冶炼
(1)原理：在高温下用氧化剂将生铁中过多的碳和其他杂质氧化成气体或炉渣除去，再添加硅、锰、铝等其他合金作为脱氧剂，以调整钢水的成分。
(2)原料：炼铁厂的铁水或废钢铁。
(3)主要反应：2C＋O22CO；
2Fe＋O22FeO；
FeO＋CFe＋CO(脱碳)；
FeS＋CaOCaS＋FeO(脱硫)。
(4)实际生产中，控制氧及各种元素含量是炼钢中一项关键的技术。
[跟随名师·解疑难]
(1)炼铁和炼钢的主要反应原理的比较：
①相同点：都是利用氧化还原反应。
②不同点：炼铁主要是用还原剂把铁从铁矿石中还原出来(侧重还原)，而炼钢主要是用氧化剂把生铁中过多的碳和其他杂质氧化而除去(侧重氧化)。
(2)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的热量，提供炼铁所需要的热量；二是产生炼铁所需要的还原剂CO。
(3)在炼铁高炉内，铁矿石与CO在炉身发生反应，在炉腰开始生成生铁和炉渣。
(4)炼铁过程中，石灰石的作用是作熔剂，除去脉石的有关反应的化学方程式为：
CaCO3CaO＋CO2↑，CaO＋SiO2CaSiO3。
(5)高炉炼铁中产生的废气有CO、CO2、SO2、NO2，炉渣有CaSiO3，CO和大量热量可回收利用，炉渣可作建筑材料。
[剖析典例·探技法]
[例2]
(1)下列各物质中不能直接作为炼铁矿石的是(
)
A．磁铁矿
B．赤铁矿
C．黄铁矿
D．菱铁矿
(2)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
[名师解析]
(1)以氧化物形式存在的金属矿石可直接用还原剂还原，以硫化物形式存在的金属矿石，要先焙烧生成金属氧化物后再还原，故C不正确；菱铁矿石的主要成分是FeCO3，它受热时可直接转化成FeO，故D正确。
(2)炼钢的目的是降低生铁中的含碳量，而不可能把非金属元素全部除去，钢仍是铁碳合金。
[答案]
(1)C
(2)D
[名师点睛]
铁合金的分类
根据含碳量
铝的冶炼
[自读教材·夯基础]
1．原料
铝土矿(主要成分是Al2O3)。
2．Al2O3的提纯
用化学方程式表示：
(1)Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O。
(2)NaAlO2＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋NaHCO3。
(3)2Al(OH)3Al2O3＋3H2O。
3．电解Al2O3
(1)电解装置：
电解质是冰晶石(Na3AlF6)和氧化铝的熔融液，也常加入少量的氟化钙等帮助降低熔点，阳极和阴极以碳素材料做成，在电解槽中进行。
(2)电解原理：
电极反应：
阳极：6O2－－12e－===3O2；
阴极：4Al3＋＋12e－===4Al；
总反应式：2Al2O34Al＋3O2↑。
[跟随名师·解疑难]
(1)工业上不用电解AlCl3的方法来冶炼Al，因为AlCl3是共价化合物，熔融的AlCl3不导电。
(2)氧化铝的熔点很高，直接电解要消耗大量电能。在实际生产中要加入冰晶石使它的熔点降低，冰晶石的作用是作为助熔剂，其中也常加入少量的CaF2等帮助降低熔点。
(3)高温下阳极产生的O2与阳极材料碳反应产生CO2，所以在反应中需要及时更换阳极碳块。
(4)电解产生的铝呈液态，从电解装量的底部流出。
[剖析典例·探技法]
[例3]
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＋3H2O===Na2CO3＋2Al(OH)3↓。
(1)图示中Ⅰ的实验操作是________；图示中Ⅱ加入的试剂是________。
(2)试推断物质：B________，C________，H_______，F________(填化学式)。
(3)写出化学方程式：
①________________________________________________________________________；
②________________________________________________________________________；
③________________________________________________________________________；
④________________________________________________________________________。
[名师解析]
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①是NaOH溶液，操作Ⅰ是过滤；则溶液D为Na2CO3，反应②为Ca(OH)2＋Na2CO3===CaCO3↓＋2NaOH。
[答案]
(1)过滤
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↑
金属的腐蚀及防止
[自读教材·夯基础]
1．金属的腐蚀
(1)金属腐蚀主要包括化学腐蚀和电化学腐蚀。
①金属材料与其表面接触的一些物质直接发生化学反应而引起的腐蚀叫化学腐蚀。
②电化学腐蚀是指不同金属或不纯金属与电解质溶液接触，因发生原电池反应，比较活泼的金属失电子而被氧化，绝大多数金属腐蚀属于电化学腐蚀。
(2)电化学腐蚀：
①钢铁作为阳极失去电子而被腐蚀，阳极反应为Fe－2e－===Fe2＋。
②在酸性较弱或中性介质时，发生吸氧腐蚀，阴极反应为O2(g)＋H2O(l)＋2e－===2OH－(aq)；
在酸性介质中，发生析氢腐蚀，阴极反应为2H＋(aq)＋2e－===H2(g)。
2．金属腐蚀的防止和利用
(1)金属腐蚀的本质是金属与其接触的其他物质在一定条件下发生氧化还原反应而受到损害。
(2)将金属制品与周围物质隔离开是一种普遍采用的防护方法。如用化学方法在钢铁部件表面发蓝，利用阳极氧化处理铝制品的表面使之形成致密的氧化膜而钝化。另外采用离子注入、表面渗镀等方式也可形成钝化膜。
(3)电镀：
①目的：增强金属的抗腐蚀力，增加美观和表面强度。
②电镀池
(4)电化学保护法：牺牲阳极的阴极保护法和外加电流的阴极保护法。
[跟随名师·解疑难]
(1)化学腐蚀和电化学腐蚀的比较：
化学腐蚀
电化学腐蚀
条件
金属跟氧化性物质直接接触
不纯金属(合金)跟电解质溶液接触
现象
无电流产生
有微弱电流产生
本质
金属被氧化
活泼金属被氧化
相互关系
金属的化学腐蚀与电化学腐蚀同时发生，后者为主
(2)钢铁析氢腐蚀的总反应式为Fe＋2H2O===Fe(OH)2＋H2↑，吸氧腐蚀的总反应式为2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2，Fe(OH)2转化为铁锈的反应为4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3，
Fe(OH)3―→Fe2O3·nH2O(铁锈)。
(3)吸氧腐蚀与析氢腐蚀中的“吸”与“析”的含义不同，书写时注意不能混淆。
(4)由于镁、铝两种活泼金属容易被氧化，其表面形成一层致密的氧化物保护膜，这层氧化膜起到了阻止氧气继续氧化金属的作用，故镁铝不需要覆盖其他保护层。
(5)利用原电池原理保护金属——牺牲阳极的阴极保护法：还原性较强的金属作为原电池负极而被损耗，被保护金属作为正极，避免被腐蚀。利用电解池原理保护金属——外加电流的阴极保护法：被保护金属与电源的负极相连，电源正极接到惰性电极上，让其成为阳极。
[剖析典例·探技法]
[例4]
下列有关金属腐蚀的说法中正确的是(
)
①金属的腐蚀全部是氧化还原反应
②金属的腐蚀可分为化学腐蚀和电化学腐蚀，只有电化学腐蚀才是氧化还原反应
③因为二氧化碳普遍存在，所以钢铁的电化学腐蚀以析氢腐蚀为主
④无论是析氢腐蚀还是吸氧腐蚀，总是金属被氧化
A．①③B．②③
C．①④D．①③④
[名师解析]
电化学腐蚀是一个有电子转移的过程，因此一定是氧化还原反应，①正确；无论化学腐蚀还是电化学腐蚀都是金属失去电子被氧化，②错误，④正确；二氧化碳在空气中的浓度很低，形成的溶液酸性非常弱，故是以吸氧腐蚀为主，③错误。
[答案]
C
[名师点睛]
(1)金属腐蚀的本质是金属失去电子被氧化。
(2)电化学腐蚀更普遍，且电化学腐蚀速率大于化学腐蚀速率。
金属材料
判断金属腐蚀快慢的规律
(1)电解原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防护腐蚀措施的腐蚀。
(2)对同一种金属来说，腐蚀的快慢：强电解质溶液>弱电解质溶液>非电解质溶液。
(3)活泼性不同的两金属形成原电池，活泼性差别越大，活泼金属腐蚀越快。
(4)对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，金属腐蚀越快。
(5)防腐蚀措施优劣的顺序为：外接电源的阴极保护法>牺牲阳极的阴极保护法>有一般防腐条件的腐蚀>无防腐条件的腐蚀。
1．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，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得不到金属单质，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：B
2．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、磷等有害杂质
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：B
3．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
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。
答案：A
4．下列关于金属的保护方法的说法正确的是(
)
A．我们使用的快餐杯表面有一层搪瓷，搪瓷层破损后仍能起到防止铁生锈的作用
B．白铁(镀锌铁)镀层破损后铁皮的腐蚀速率很慢
C．轮船的船壳水线以下常装有一些锌块，这是利用了牺牲阴极的阳极保护法
D．钢铁制造的暖气管道外常涂有一层沥青，这是钢铁的电化学保护法
解析：A选项中涂层破损后金属铁直接暴露在空气中，因而搪瓷层不能对破损部位形成有效的保护；B选项中镀层破损后由于锌的还原性比铁强，发生电化学腐蚀时锌作负极被腐蚀，从而保护铁不被腐蚀；C选项应是牺牲阳极的阴极保护法；D选项中应是用沥青作涂层的涂层保护法。
答案：B
5．钢铁工业对促进经济和社会发展起了重要作用。
(1)炼铁高炉分为五部分，铁矿石与高温煤气主要在________部分发生反应，在________部分开始生成生铁和炉渣。
(2)炼钢时加入硅、锰和铝的目的是_________________。
(3)不锈钢含有的Cr元素是在炼钢过程的氧吹________(填“前”或“后”)加入，原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)炼铁和炼钢生产中，尾气均含有的主要污染物是________，从环保和经济角度考虑，上述尾气经处理可用作______________________________________________。
解析：(1)高炉炼铁时铁矿石与高温煤气的反应是在炉身部分发生的，生铁和炉渣的生成则在炉腰处。
(2)加入硅、锰和铝的目的是脱去氧和调整钢中的成分。
(3)为了防止Cr元素在高温氧气中被氧化，应在氧吹后加入。
(4)炼铁时C作燃料生成CO，CO作还原剂，炼钢时钢中本身含有C，因此都有CO产生，而CO是有毒气体，对环境有污染，同时CO可以燃烧生成CO2。
答案：(1)炉身
炉腰
(2)脱氧和调整钢的成分
(3)后
避免Cr被氧化(或“氧吹前加入Cr会形成炉渣被除去”)
(4)CO
燃料(或还原剂)
[高考感悟]
1．生活处处有化学。下列说法正确的是(
)
A．制饭勺、饭盒、高压锅等的不锈钢是合金
B．做衣服的棉和麻均与淀粉互为同分异构体
C．煎炸食物的花生油和牛油都是可皂化的饱和酯类
D．磨豆浆的大豆富含蛋白质，豆浆煮沸后蛋白质变成了氨基酸
解析：A.合金是由两种或两种以上的金属(或金属与非金属)经一定方法所合成的具有金属特性的物质，不锈钢主要成分是铁，还含有铬、镍等金属，因此属于合金，A正确。B.属于同分异构体的前提是物质的分子式相同，棉和麻的主要成分均属于纤维素，虽然纤维素和淀粉都可以用(C6H10O5)n表示，但n值不同，因此两者的分子式并不相同，不能称为同分异构体，B错误。C.不饱和度大的酯常温下为液态，花生油常温下为液态，因此含有不饱和酯，C错误。D.蛋白质水解的最终产物为氨基酸，煮沸会引起蛋白质的变性，并不能发生彻底的水解反应，D错误。
答案：A
2．[双选题]
(海南高考)下列叙述正确的是(
)
A．合成氨的“造气”阶段会产生废气
B．电镀的酸性废液用碱中和后就可以排放
C．电解制铝的过程中，作为阳极材料的无烟煤不会消耗
D．使用煤炭转化的管道煤气比直接燃煤可减少环境污染
解析：A中氨的造气用天燃气或煤，必产生二氧化碳；B中电镀液含重金属离子，应处理后排放；C中，铝的生产中阳极会产生二氧化碳，无烟煤被消耗；D中煤的气化后作了脱硫处理，污染减少。
答案：AD
3．(新课标全国卷)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_____________________________________________________________、
________________________________________________________________________，
反射炉内生成炉渣的主要成分是________。
(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)粗铜的电解精炼如右图所示。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________________________________。
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，用观察法也可快速配平；反射炉内发生反应的化学方程式为FeO＋SiO2FeSiO3，所以炉渣的主要成分是FeSiO3。
(2)Cu2S与O2反应生成Cu2O，另一种生成物肯定是SO2，运用观察法可快速配平；Cu2O与Cu2S的反应经观察也可快速配平。
(3)电解精炼铜时，粗铜作阳极，即粗铜应为电极c；电极d是电解池的阴极，发生的电极反应为Cu2＋＋2e－===Cu；电解时，比铜活泼的金属，例如铁，优先放电生成Fe2＋进入电解液中，而比铜不活泼的金属会以阳极泥的形式沉积于阳极下方。
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
[课时跟踪训练]
一、选择题(本题包括10小题，每小题5分，共50分)
1．下列化工生产原理错误的是(
)
①可以电解熔融的氯化钠来制取金属钠
②可以将钠加入氯化镁饱和溶液中制取镁
③用电解法冶炼铝时，原料是氯化铝
④炼铁高炉中所发生的反应都是放热的，故不需加热
A．②
B．②③
C．①②③D．②③④
解析：②钠与水反应；③原料是氧化铝；④高炉炼铁要加热。
答案：D
2．下列叙述不正确的是(
)
A．铁表面镀锌，铁作阳极
B．船底镶嵌锌块，锌作负极，以防船体被腐蚀
C．钢铁吸氧腐蚀的正极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－
D．工业上电解饱和食盐水的阳极反应为2Cl－—2e－===Cl2↑
解析：铁表面镀锌是应用电解原理，镀件铁与电源的负极相连，作阴极，镀层金属锌与电源的正极相连，作阳极，A项错误。
答案：A
3．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(
)
①MgCl2―→Mg
②MnO2―→Mn
③ZnO―→Zn
④HgO―→Hg
⑤磁铁矿―→Fe
⑥NaCl―→Na
A．①②④B．③④
C．②③⑤⑥D．②③⑤
解析：热还原法是多数金属冶炼的方法，主要适用于金属活动性顺序表中处于中部或金属活动性与之相当的金属以及极少数活泼金属(如钾常用钠还原法制得)，符合题意的有②③⑤，故答案为D。
答案：D
4．用无机矿物资源生产部分材料，其产品流程示意图如下：
下列有关说法不正确的是(
)
A．制取粗硅时生成的气体是CO
B．生产铝、铜、高纯硅以及玻璃的过程中都涉及氧化还原反应
C．黄铜矿冶炼铜时，SO2可用于生产硫酸，FeO可用于冶炼铁
D．粗硅制高纯硅时，提纯SiCl4可用多次蒸馏的方法
解析：选项A，高温下SiO2与C反应得到粗硅，由于C过量，所以生成的气体是CO，正确。选项B，制造玻璃的过程中不涉及氧化还原反应，不正确。选项C，SO2经两步转化生成H2SO4，FeO用CO还原可得Fe，正确。选项D，SiCl4受热变为气体，多次蒸馏可除去SiCl4中的杂质。
答案：B
5．下列关于炼铁和炼钢的说法中，错误的是(
)
A．炼铁是铁矿石还原的过程
B．炼钢是生铁被氧化的过程
C．炼铁高炉中加入的石灰石是造渣剂
D．炼钢转炉中加入的生石灰是造渣剂
解析：炼钢是降低生铁中含碳量的过程；炼铁中石灰石是造渣剂，炼钢中生石灰作造渣剂。
答案：B
6．下图所示各试管中的铁钉最易锈蚀的是(
)
解析：含有少量铜的铁钉放在自来水中，会与水中溶解的少量电解质构成原电池，且铁钉作为负极，腐蚀得最快。
答案：C
7．钢铁在锈蚀过程中，下列5种变化可能发生的是(
)
①Fe由＋2价转化为＋3价
②O2被还原
③产生H2
④Fe(OH)3失水形成Fe2O3·H2O
⑤杂质C被氧化除去
A．①②B．①②③④
C．③④D．①②④⑤
解析：Fe在被腐蚀时生成Fe2＋，可能被继续氧化成Fe3＋；发生吸氧腐蚀时O2被还原；发生析氢腐蚀时产生H2；其中杂质C不能被氧化。
答案：B
8．下列各方法中能对金属起到防止或减缓腐蚀作用的是(
)
①金属表面涂抹油漆
②改变金属的内部结构
③保持金属表面清洁干燥
④在金属表面进行电镀
⑤使金属表面形成致密的氧化物薄膜
A．①②③④B．①③④⑤
C．①②④⑤D．全部
解析：金属表面涂油漆可以防止与水、O2接触；电镀和表面形成氧化膜均能隔绝空气；减缓腐蚀的方法就是防止空气中的H2O和O2与金属接触。
答案：D
9．下列关于金属腐蚀的说法不正确的是(
)
A．金属在潮湿的空气中腐蚀的实质是M＋nH2O===M(OH)n＋H2↑
B．金属的化学腐蚀的实质是M－ne－===Mn＋，电子直接转移给氧化剂
C．金属的化学腐蚀不一定在酸性条件下进行
D．在潮湿的中性环境中，金属的电化学腐蚀主要是吸氧腐蚀
解析：金属的腐蚀不一定是发生化学腐蚀，在潮湿的空气中被腐蚀时，往往是发生电化学腐蚀。在中性环境中发生吸氧腐蚀，并不一定放出H2。
答案：A
10．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
解析：根据电镀原理，待镀金属作阴极，镀层金属作阳极，含有镀层金属离子的溶液为电镀液。
答案：A
二、非选择题(本题包括4小题，共50分)
11．(14分)Ⅰ.冶炼金属一般有下列方法：①焦炭法；②水煤气(或氢气或一氧化碳)法；③活泼金属置换法；④电解法。四种方法在工业中均有运用。
(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[Cu2(OH)2CO3]炼铜所发生反应的化学方程式为(写主要的两个)________________________________________________________________________、
________________________________________________________________________。
Ⅱ.金属热还原法广泛用于冶金过程中。用金属A(或其合金)作还原剂在高温下将另一种金属B的化合物还原以制取金属B(或其合金)的方法，通常是按还原剂来命名。
(1)用铝作还原剂生产金属铬，称为铝热法。化学方程式为_______________________。
铝的亲氧性除用于冶炼难熔金属外，还用于制取耐高温的金属陶瓷。例如将铝粉、石墨和二氧化钛或其他高熔点金属的氧化物按一定比例混合均匀，然后在高温下煅烧，即生成耐热的(TiC)，该反应的化学方程式为______________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)用硅作还原剂还原V2O3冶炼钒，称为硅热法，化学方程式为________________________________________________________________________。
硅(特别是硅铁)的价格比铝低，所以硅热法在铁合金及某些金属的生产中占有重要地位，但硅的还原能力不如铝。为使硅热还原更易进行，常加入CaO作溶剂，试分析加入CaO的作用：________________________________________________________________________。
(3)试写出克劳尔法用镁热还原TiCl4生产海绵钛的化学方程式：________________________________________________________________________。
解析：冶炼铜需要加入还原剂，冶炼镁一般用电解法；在金属冶炼中，加入CaO的作用一般是与SiO2反应生成CaSiO3炉渣从而除去SiO2。
答案：Ⅰ.(1)①
③
③
④
Cu2(OH)2CO3△,2CuO＋CO2＋H2O
C＋2CuO△,2Cu＋CO2
Ⅱ.(1)2Al＋Cr2O32Cr＋Al2O3
4Al＋3TiO2＋3C2Al2O3＋3TiC
(2)3Si＋2V2O34V＋3SiO2
使之与反应产物SiO2结合成CaSiO3从而除去SiO2
(3)2Mg＋TiCl42MgCl2＋Ti
12．(10分)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。
解析：(1)发生吸氧腐蚀时，Fe为负极：Fe－2e－===Fe2＋；正极：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，钠性质太活泼，与H2O剧烈反应，不可取。
(3)属外接电流的阴极保护法，需把被保护的物件(闸门)与电源的负极相连接。
答案：(1)负极：2Fe－4e－===2Fe2＋
正极：O2＋4e－＋2H2O===4OH－
(2)C
(3)负
13．(12分)(全国大纲卷)铝是一种应用广泛的金属，工业上用Al2O3和冰晶石(Na3AlF6)混合熔融电解制得。
②以萤石(CaF2)和纯碱为原料制备冰晶石的流程如下：
回答下列问题：
(1)写出反应1的化学方程式________________________________________________。
(2)滤液Ⅰ中加入CaO生成的沉淀是________，反应2的离子方程式为____________。
(3)E可作为建筑材料，化合物C是________，写出由D制备冰晶石的化学方程式________________________________________________________________________。
(4)电解制铝的化学方程式是______________________________，以石墨为电极，阳极产生的混合气体的成分是_______________________________________________________。
解析：结合Al2O3、SiO2与NaOH溶液反应后产物的性质来分析流程图一，根据萤石和纯碱为原料制取冰晶石来分析流程图二，充分利用质量守恒等来书写方程式。
(1)在加入NaOH溶液时，Al2O3和SiO2都能与NaOH反应，分别生成NaAlO2和Na2SiO3。(2)加入CaO后，SiO与Ca2＋结合生成难溶物CaSiO3；滤液Ⅱ中主要含有AlO，通入CO2后生成沉淀Al(OH)3，煅烧后生成Al2O3。(3)萤石能与浓硫酸反应生成CaSO4和HF气体；HF、Na2CO3、Al(OH)3三者没有发生氧化还原反应，根据质量守恒定律可写出化学方程式。(4)电解Al2O3制取金属铝，加入的冰晶石为助熔剂；阳极产生的O2能与石墨电极反应生成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)浓H2SO4
12HF＋3Na2CO3＋2Al(OH)3===2Na3AlF6＋3CO2＋9H2O
(4)2Al2O34Al＋3O2↑
O2、CO2(CO)
14．(14分)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Ⅰ为固体混合物，其中除铁矿石、焦炭外，还有________，原料Ⅱ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：________________________________________
________________________________________________________________________。
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。
答案：(1)石灰石
空气
(2)CO
(3)C＋O2CO2、CO2＋C2CO、3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2
(4)炼钢转炉
碳
(5)制造水泥、铺路
篇3：20XX高中化学第三单元化学与材料的发展测评B新人教版选修
2019高中化学第三单元化学与材料的发展测评B新人教版选修 本文关键词：选修，测评，单元，新人，化学
2019高中化学第三单元化学与材料的发展测评B新人教版选修 本文简介：第三单元化学与材料的发展测评(B)(时间:60分钟满分:100分)一、选择题(本题包括10小题,每小题5分,共50分)1.(2014海南高考)下列有关叙述正确的是()A.碱性锌锰电池中,MnO2是催化剂B.银锌纽扣电池工作时,Ag2O被还原为AgC.放电时,铅酸蓄电池中硫酸浓度不断增大D.电镀时,待
2019高中化学第三单元化学与材料的发展测评B新人教版选修 本文内容：
第三单元化学与材料的发展
测评(B)
(时间:60分钟
满分:100分)
一、选择题(本题包括10小题,每小题5分,共50分)
1.(2014海南高考)下列有关叙述正确的是(
)
A.碱性锌锰电池中,MnO2是催化剂
B.银锌纽扣电池工作时,Ag2O被还原为Ag
C.放电时,铅酸蓄电池中硫酸浓度不断增大
D.电镀时,待镀的金属制品表面发生还原反应
解析:在碱性锌锰电池中,MnO2作氧化剂,A项错误;在银锌纽扣电池工作时,Ag2O得电子被还原为金属银,B项正确;铅酸电池放电时在两个电极上都消耗硫酸得到PbSO4,硫酸的浓度减小,C项错误;电镀时,待镀金属制品作阴极,表面上金属阳离子得电子发生还原反应,D项正确。
答案:BD
2.(2012江苏高考)化学在资源利用、环境保护等与社会可持续发展密切相关的领域发挥着积极作用。下列做法与社会可持续发展理念相违背的是(
)
A.改进汽车尾气净化技术,减少大气污染物的排放
B.开发利用可再生能源,减少化石燃料的使用
C.研发可降解高分子材料,减少“白色污染”
D.过度开采矿物资源,促进地方经济发展
解析:D中过度开采矿物资源与社会可持续发展理念相悖,其他三项均符合可持续发展理念。
答案:D
3.(2010上海高考)铁是用途最广的金属材料之一。为探究铁的化学性质,某同学将盛有生铁屑的试管塞上蓬松的棉花,然后倒置在水中(如图所示)。数天后,他观察到的现象是(
)
A.铁屑不生锈,试管内液面上升
B.铁屑不生锈,试管内液面高度不变
C.铁屑生锈,试管内液面上升
D.铁屑生锈,试管内液面高度不变
解析:试管中空气、铁屑和水蒸气满足了吸氧腐蚀的条件,铁屑生锈。因氧气的消耗,试管中的液面在外压的作用下上升。
答案:C
4.(2015浙江宁波八校联考)下列关于工业生产的说法中,不正确的是(
)
A.工业上,用焦炭在电炉中还原二氧化硅得到含杂质的粗硅
B.生产普通水泥的主要原料有石灰石、石英和纯碱
C.工业上将粗铜进行精炼,应将粗铜连接在电源的正极
D.在高炉炼铁的反应中,一氧化碳作还原剂
解析:焦炭还原SiO2可以制得粗硅,A正确;生产普通水泥的主要原料有石灰石、黏土,B错误;电解精炼铜时,粗铜作阳极,与电源正极相连,C正确;高炉炼铁中CO作还原剂,将铁的氧化物还原为Fe,D正确。
答案:B
5.(2014广东中山模拟)化学与工农业生产和人类生活密切相关。下列说法中不正确的是(
)
A.明矾[KAl(SO4)2·12H2O]可用作净水剂
B.海轮外壳上镶入锌块,可减缓船体的腐蚀
C.聚氯乙烯塑料袋可用于包装食品
D.减少化石燃料使用,有利于降低空气中PM2.5(直径2.5
μm以下细颗粒物)的含量
解析:明矾可水解生成具有吸附性的氢氧化铝胶体,可用于净水,A正确;锌比铁活泼,海轮外壳上镶入锌块,为牺牲阳极的阴极保护法,可减缓船体的腐蚀,B正确;聚氯乙烯塑料中的增塑剂有毒,不能用于包装食品,C错误;减少化石燃料使用,可减少固体颗粒物的排放,D正确。
答案:C
6.(2014福建三明联考)农用地膜废弃后埋于地下,会阻碍土壤的透水、透气性,影响农作物的根系生长,从而导致明显减产。现研制出用玉米秸秆、小麦秆等经处理后生产出再生纤维,再将其与新型塑料混合制成一种新型农用地膜,该地膜可在不长时间内被降解,则下列有关叙述正确的是(
)
A.这种农用地膜中的可降解物的主要成分是(C6H10O5)n
B.这种农用地膜中的可降解物的主要成分是聚氯乙烯
C.这种农用地膜的废弃物应该烧掉,不应埋掉
D.若将普通农用地膜的废弃物浸于水中,不久便可降解
解析:由题中信息,新型农用地膜以玉米秸秆、麦秆等为原料,该原料中的主要成分为纤维素,应为该地膜中可降解物的主要成分。
答案:A
7.(2014山西晋中模拟)开发新材料是现代科技发展的方向之一。下列有关材料的说法正确的是(
)
A.氮化硅陶瓷是新型无机非金属材料
B.C60属于原子晶体,用于制造纳米材料
C.纤维素乙酸酯属于天然高分子材料
D.单晶硅常用于制造光导纤维
解析:B项,C60属于分子晶体;C项,纤维素乙酸酯不是天然高分子材料;D项,二氧化硅常用于制造光导纤维。
答案:A
8.(2014江西于都模拟)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:D
9.(2014北京丰台模拟)材料与化学密切相关,表中对应关系错误的是(
)
材料
主要化学成分
A
刚玉、金刚石
三氧化二铝
B
大理石、石灰石
碳酸钙
C
普通水泥、普通玻璃
硅酸盐
D
沙子、石英
二氧化硅
解析:A项,刚玉的主要化学成分为三氧化二铝,而金刚石的主要化学成分为碳。
答案:A
10.(2014北京房山模拟)下列金属的工业制法正确的是(
)
A.制钛:用金属钠置换出氯化钛(TiCl4)溶液中的钛
B.炼铁:用焦炭和空气反应产生的一氧化碳在高温下还原铁矿石中的铁
C.制钠:用海水作原料制得精盐,再电解纯净氯化钠溶液得到金属钠
D.炼铜:用黄铜矿经电解精炼得到纯度为99.9%的铜
解析:钠易和水反应,A错误;炼铁中的还原剂是一氧化碳,B正确;电解氯化钠溶液生成氢氧化钠、氢气和氯气,得不到金属钠,C错误;电解精炼是以粗铜为阳极,得纯度为99.9%以上的铜,D错误。
答案:B
二、非选择题(本题包括3小题,共50分)
11.(2014海南高考)(16分)锌是一种应用广泛的金属,目前工业上主要采用“湿法”工艺冶炼锌。某含锌矿的主要成分为ZnS(还含少量FeS等其他成分),以其为原料冶炼锌的工艺流程如图所示:
回答下列问题:
(1)硫化锌精矿的焙烧在氧气气氛的沸腾炉中进行,所产生焙砂的主要成分的化学式为
。
(2)焙烧过程中产生的含尘烟气可净化制酸,该酸可用于后续的
操作。
(3)浸出液“净化”过程中加入的主要物质为,其作用是
。
(4)电解沉积过程中的阴极采用铝板,阳极采用Pb-Ag合金惰性电极,阳极逸出的气体是
。
(5)改进的锌冶炼工艺,采用了“氧压酸浸”的全湿法流程,既省略了易导致空气污染的焙烧过程,又可获得一种有工业价值的非金属单质。“氧压酸浸”中发生的主要反应的离子方程式为
。
(6)我国古代曾采用“火法”工艺冶炼锌。明代宋应星著的《天工开物》中有关于“升炼倭铅”的记载:“炉甘石十斤,装载入一泥罐内,……,然后逐层用煤炭饼垫盛,其底铺薪,发火煅红,……,冷淀,毁罐取出,……,即倭铅也。”该炼锌工艺过程主要反应的化学方程式为
。(注:炉甘石的主要成分为碳酸锌,倭铅是指金属锌)
解析:(1)硫化锌矿石中主要含有ZnS和FeS,故在氧气中煅烧时,分别生成ZnO、Fe2O3、SO2,故所产生的焙砂中主要含有ZnO,同时含有少量的Fe2O3。
(2)含尘烟气中主要含有SO2,故净化后制取的酸为H2SO4,可用于焙砂的浸出。
(3)浸出液中含有ZnSO4、Fe2(SO4)3、H2SO4,故应除去Fe2(SO4)3,则可以加入过量的锌粉。
(4)净化后的滤液成分为ZnSO4,因阳极采用的是惰性电极,故电极上为OH-失电子生成O2。
(5)根据名称“氧压酸浸”可知,在浸出时采用的是在焙砂中加入酸和通入O2,反应过程中获得的非金属单质只能为硫,故反应的离子方程式为2ZnS+4H++O22Zn2++2S↓+2H2O。
(6)炉甘石的主要成分为碳酸锌,故该方法是将碳酸锌与碳在高温下反应生成金属锌,同时生成了CO气体,反应的化学方程式为ZnCO3+2CZn+3CO↑。
答案:(1)ZnO
(2)浸出
(3)锌粉
置换出Fe等
(4)O2
(5)2ZnS+4H++O22Zn2++2S↓+2H2O
(6)ZnCO3+2CZn+3CO↑
12.(2013重庆高考)(17分)合金是建造航空母舰的主体材料。
(1)航母升降机可由铝合金制造。
①铝元素在周期表中的位置为
。工业炼铝的原料由铝土矿提取而得,提取过程中通入的气体为
。
②Al-Mg合金焊接前用NaOH溶液处理Al2O3膜,其化学方程式为,焊接过程中使用的保护气为
(填化学式)。
(2)航母舰体材料为合金钢。
①舰体在海水中发生的电化学腐蚀主要为
。
②航母用钢可由低硅生铁冶炼而成,则在炼铁过程中为降低硅含量需加入的物质为
。
(3)航母螺旋桨主要用铜合金制造。
①80.0
g
Cu-Al合金用酸完全溶解后,加入过量氨水,过滤得白色沉淀39.0
g,则合金中Cu的质量分数为
。
②为分析某铜合金的成分,用酸将其完全溶解后,用NaOH溶液调节pH,当pH=3.4时开始出现沉淀,分别在pH为7.0、8.0时过滤沉淀。结合如图信息推断该合金中除铜外一定含有
。
解析:(1)①铝元素在周期表中第三周期第ⅢA族,铝土矿中的主要成分为Al2O3,先用NaOH溶液溶解Al2O3得NaAlO2溶液,在溶液中通入CO2可得Al(OH)3沉淀,然后将Al(OH)3分解为Al2O3,电解熔融的Al2O3即可制得Al。②Al2O3与NaOH反应的化学方程式为
Al2O3+2NaOH2NaAlO2+H2O;
焊接过程中通常使用Ar作为保护气。
(2)①海水呈弱碱性,所以舰体在海水中主要发生吸氧腐蚀。②炼铁过程中加入CaCO3或CaO可降低硅的含量。
(3)①由题意知,白色沉淀为Al(OH)3,则
n[Al(OH)3]=39.0g78g·mol-1=0.5mol,m(Al)=0.5mol×27g·mol-1=13.5g,则
m(Cu)=80.0g-13.5g=66.5g
合金中Cu的质量分数为83.1%。
②pH=3.4时开始出现沉淀,则一定是Al(OH)3沉淀;合金中一定含有Al;若将Cu溶解需选用氧化性酸且酸应过量,则溶液中不会出现Fe2+,pH=8.0时能过滤出沉淀,则说明有Ni(OH)2沉淀析出。所以合金中一定有Ni。
答案:(1)①第三周期第ⅢA族
CO2
②Al2O3+2NaOH2NaAlO2+H2O
Ar(其他合理答案均可得分)
(2)①吸氧腐蚀
②CaCO3或CaO
(3)①83.1%
②Al、Ni
13.(2013海南高考)(17分)硅在地壳中的含量较高。硅及其化合物的开发由来已久,在现代生活中有广泛应用。回答下列问题:
(1)1810年瑞典化学家贝采利乌斯在加热石英砂、木炭和铁时,得到一种“金属”。这种“金属”可能是
。
(2)陶瓷、水泥和玻璃是常用的硅酸盐材料。其中,生产普通玻璃的主要原料有
。
(3)高纯硅是现代信息、半导体和光伏发电等产业都需要的基础材料。工业上提纯硅有多种路线,其中一种工艺流程示意图及主要反应如下:
发生的主要反应
电弧炉
SiO2+2CSi+2CO↑
流化床反应器
Si+3HClSiHCl3+H2
还原炉
SiHCl3+H2Si+3HCl
①用石英砂和焦炭在电弧炉中高温加热也可以生产碳化硅,该反应的化学方程式为
;碳化硅又称,其晶体结构与
相似。
②在流化床反应的产物中,SiHCl3大约占85%,还有SiCl4、SiH2Cl2、SiH3Cl等,有关物质的沸点数据如下表,提纯SiHCl3的主要工艺操作依次是沉降、冷凝和
。
物质
Si
SiCl4
SiHCl3
SiH2Cl2
SiH3Cl
HCl
SiH4
沸点/℃
2
355
57.6
31.8
8.2
-30.4
-84.9
-111.9
③SiHCl3极易水解,其完全水解的产物为
。
(4)氯碱工业可为上述工艺生产提供部分原料,这些原料是
。
解析:(3)比较SiHCl3、SiCl4、SiH2Cl2、SiH3Cl的沸点,可得常温下SiHCl3、SiCl4为液体、SiH2Cl2、SiH3Cl为气体,沉降除去产物中的固体后,冷凝得到SiHCl3、SiCl4的混合液体,用蒸馏可分离二者。
答案:(1)含有硅、碳的铁合金(或硅铁)
(2)石英砂、纯碱和石灰石
(3)①SiO2+3CSiC+2CO↑
金刚砂
金刚石(或单晶硅)
②精馏(或蒸馏)
③H4SiO4(或H2SiO3)、H2、HCl
(4)H2、HCl