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 本文关键词：化学，年高，选修，金属材料，课题
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 本文简介：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、
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2：20XX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
篇3：20XX高中化学第三单元化学与材料的发展检测A新人教版选修
2018高中化学第三单元化学与材料的发展检测A新人教版选修 本文关键词：选修，单元，新人，检测，化学
2018高中化学第三单元化学与材料的发展检测A新人教版选修 本文简介：第三单元化学与材料的发展检测(A)(时间:90分钟满分:100分)一、选择题(本题包括18小题,每小题3分,共54分,每小题只有一个选项符合题意)1世界著名的科技史专家、英国剑桥大学的李约瑟博士考证说:“中国至少在距今3000年以前,就已经使用玻璃了。”下列有关玻璃的说法不正确的是()A.制普通玻璃
2018高中化学第三单元化学与材料的发展检测A新人教版选修 本文内容：
第三单元化学与材料的发展
检测(A)
(时间:90分钟
满分:100分)
一、选择题(本题包括18小题,每小题3分,共54分,每小题只有一个选项符合题意)
1世界著名的科技史专家、英国剑桥大学的李约瑟博士考证说:“中国至少在距今3
000年以前,就已经使用玻璃了。”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石灰石和黏土
B.玻璃在加热熔化时没有固定的熔点
C.普通玻璃的主要成分是硅酸钠、硅酸钙
D.盛放烧碱溶液的试剂瓶不能用玻璃塞,是为了防止烧碱与二氧化硅反应生成硅酸钠而使瓶塞与瓶口粘在一起
解析：玻璃是混合物,故没有固定的熔点;玻璃的主要原料是石英砂(主要成分是SiO2)、石灰石和纯碱。
答案：A
2“信息”“材料”和“能源”被称为新科技革命的三大支柱。下列有关说法中错误的是(
)
A.在即将到来的新能源时代,核能、太阳能、氢能将成为主要能源
B.目前中、美、日等国掌握的陶瓷发动机技术,大大提高了发动机的能量转化效率
C.“天宫一号”目标飞行器使用了大量的复合材料
D.合成高分子材料的广泛应用有百利而无一害
答案：D
3下列说法中错误的是(
)
A.制造水泥和玻璃都用到的原料是CaCO3
B.为了调节水泥的硬化速度,制造水泥时需要加入石膏
C.原料及烧制温度是影响陶瓷品种和性能的关键技术
D.在烧制不同颜色的陶瓷制品时没有发生氧化还原反应
解析：在烧制不同颜色的陶瓷制品前,需在坯体上涂彩釉。当窑内空气含量发生变化时,釉料中的金属及其化合物发生不同的氧化还原反应,从而产生不同的颜色,故D错。
答案：D
4下列关于炼钢和炼铁的说法中,错误的是(
)
A.炼铁是用还原剂将铁从其氧化物中还原出来的过程
B.炼钢是生铁被氧化剂氧化的过程
C.炼铁高炉中加入石灰石的目的是除去脉石
D.炼钢转炉中加入生石灰是作造渣剂
解析：炼钢是降低生铁中碳的百分含量,将碳转化为CO2排出。
答案：B
5下列做法不利于食品安全的是(
)
A.用聚氯乙烯塑料袋包装食品
B.在食用盐中添加适量的碘酸钾
C.在食品加工中科学使用食品添加剂
D.研发高效低毒的农药,降低蔬菜的农药残留量
解析：A项,聚氯乙烯塑料难降解,污染环境,降解时释放出有毒气体,危害人体健康。
答案：A
6下列物质中不含高分子化合物的是(
)
A.肉类B.棉花C.茶叶D.油脂
解析：油脂是高级脂肪酸甘油酯,不含高分子化合物。
答案：D
7下列材料中属于功能高分子材料的是(
)
①有机玻璃
②合成橡胶
③高分子分离膜
④生物高分子材料
⑤隐身材料
⑥液晶高分子材料
⑦导电高分子材料
⑧智能高分子材料
A.①③④⑥⑧B.②④⑥⑦⑧
C.③④⑤⑥⑦⑧D.①②③⑤⑦
解析：有机玻璃属于传统合成材料中的塑料。塑料、合成橡胶、合成纤维属三大传统合成材料,它们不属于功能高分子材料。
答案：C
8下列产品和材料中属于复合材料的是(
)
①玻璃钢
②采用碳纤维增强复合材料制备的钓鱼竿
③飞机机身、机翼
④隔热陶瓷瓦
⑤纳米高分子复合材料
A.①②③B.③④⑤
C.②④⑤D.①②③④⑤
解析：复合材料的应用已经深入到生产、生活的各个方面。
答案：D
9碳化钛(TiC)、碳化硼(B4C3)、氮化硅(Si3N4)等非氧化物陶瓷是新型无机非金属材料,合成这些物质需在高温条件下进行,在合成它们的过程中必须注意(
)
A.通入足量氧气B.避免与氧气接触
C.通入少量氯气D.通入少量氧气
解析：这些化合物在高温时都易与氧气、氯气等强氧化剂反应。
答案：B
10若在铁制件表面镀镍,下列说法正确的是(
)
A.镍与电源负极相连
B.铁制件与电源正极相连
C.可以用硫酸镍溶液作电解液
D.电镀过程中镍离子的浓度变小
解析：在铁制件表面镀镍,镍应与电源正极相连,铁制件与电源负极相连,阳极反应为Ni-2e-Ni2+,阴极反应为Ni2++2e-Ni,所以电镀过程中Ni2+的浓度基本不变。
答案：C
11制取水泥和玻璃时都需要的原料是(
)
A.石灰石B.石英C.水D.纯碱
解析：生产水泥的原料:石灰石、黏土;生产玻璃的原料:纯碱、石灰石、石英砂,由此A选项正确。
答案：A
12下列关于工业冶金的描述中不正确的是(
)
A.电解冶炼铝,阳极反应式为2O2--4e-O2↑
B.电解法精炼铜,用粗铜作为阴极
C.电解冶炼金属钠与电解饱和食盐水的阳极产物相同
D.在镀件上电镀锌,用锌盐(如硫酸锌)溶液作为电镀液
解析：向熔融氧化铝中通直流电电解时,氧离子在阳极失电子而生成氧气,故A正确;电解精炼铜时,粗铜为阳极,粗铜中的铜失电子变为铜离子进入溶液,然后在阴极又得电子析出铜,故B错;电解冶炼金属钠与电解饱和食盐水的阳极反应都是氯离子失电子生成氯气,故C正确;电镀锌的目的是使溶液中的锌离子在镀件上得电子而析出,所以电镀液需要选用锌盐溶液。
答案：B
13将氢氧化钠固体在坩埚内高温熔融,下列坩埚可以使用的是(
)
A.石英坩埚B.玻璃坩埚
C.铁坩埚D.氧化铝坩埚
解析：在高温下,二氧化硅和氧化铝都能与氢氧化钠发生化学反应。石英的化学成分是二氧化硅,玻璃中也含有二氧化硅。
答案：C
14下列关于金属腐蚀的说法错误的是(
)
A.金属在潮湿的空气中被腐蚀的实质是M+nH2OM(OH)n↑
B.金属化学腐蚀的实质是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：金属在潮湿的空气中发生电化学腐蚀,并不一定放出H2。
答案：A
15下列说法中不正确的是(
)
A.硫化橡胶遇汽油能发生溶胀
B.聚硫橡胶具有良好的耐严寒、耐高温性能
C.合成橡胶是以石油、天然气为原料,以二烯烃和烯烃为单体聚合而成的高分子
D.橡胶的老化实质上发生的是氧化反应
解析：硫化橡胶为体型高分子,不能被汽油溶解,但可被汽油溶胀;聚硫橡胶具有良好的耐油性,而硅橡胶具有耐严寒、耐高温性能;橡胶的老化是因为其高分子链中含不饱和键,易被氧化变质。
答案：B
16下列关于新型有机高分子材料的说法中,不正确的是(
)
A.高分子分离膜应用于食品工业中,可用于浓缩天然果汁、乳制品加工、酿造业等
B.复合材料一般具有强度高、质量轻、耐高温、耐腐蚀等优异性能,其综合性能超过了单一材料
C.导电塑料是应用于电子工业的一种新型有机高分子材料
D.合成高分子材料制成的人工器官都受到人体的排斥作用,难以达到生物相容的程度
解析：A、B、C三项的叙述都是正确的;有的新型高分子材料具有优异的生物兼容性,较少受到排斥,可以满足人工器官对材料的苛刻要求。
答案：D
17下列有关材料的说法不正确的是(
)
A.金属材料是指金属及合金,合金性能优于纯金属
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
解析：传统无机非金属材料是硅酸盐材料,而新型无机非金属材料突破了传统的硅酸盐范围,而是指具有特殊性能的无机材料。
答案：B
18下列说法错误的是(
)
A.玻璃钢是以玻璃纤维作增强体、合成树脂作基体的复合材料
B.飞机机身材料大多是以金属为增强体、纤维为基体的复合材料
C.制造网球拍用的复合材料是在合成树脂的基体中加入了碳纤维作增强体
D.航天飞机机身上使用的隔热陶瓷瓦是由纤维和陶瓷复合而成的材料制成的
解析：飞机机身材料大多是以金属为基体,以纤维为增强体的复合材料。
答案：B
二、非选择题(本题包括6小题,共46分)
19(5分)取6根铁钉,6支干净的试管及其他材料。如下图:
试管①中放入一根铁钉,再注入蒸馏水,使铁钉和空气及水接触。
试管②的底部放入硅胶(是一种干燥剂),再放入铁钉,用棉花团堵住试管口,使铁钉和干燥空气接触。
试管③中先放入一根铁钉,趁热倒入煮沸(赶出原来溶解在蒸馏水中的空气)的蒸馏水浸没铁钉,再加上一层植物油,使铁钉不能跟空气接触。
试管④中放入一根铁钉,注入食盐水,使铁钉和空气及食盐水接触。
试管⑤中放入相连的铁钉和锌片,注入自来水,浸没铁钉和锌片。
试管⑥中放入相连的铁钉和铜丝,注入自来水,浸没铁钉和铜丝。
把6支试管放在试管架上,几天后观察铁钉被腐蚀的情况,试回答以下问题。
(1)其中
试管内的铁钉未被腐蚀。
(2)其中
试管内形成原电池。
(3)其中
试管内的铁钉作负极,发生
腐蚀。
(4)由铁钉被腐蚀的情况可知,引起和促进铁钉被腐蚀的条件是
。
解析：由于②和③两支试管不具备构成原电池的条件,不能发生电化学腐蚀,所以暂时未被腐蚀。而试管⑤尽管具备构成原电池的条件,但锌比铁活泼,锌在原电池中作负极,铁作正极得到保护,所以铁也暂时未被腐蚀。引起和促进铁钉被腐蚀的条件是:水、空气、电解质溶液和比铁活泼性弱的材料。
答案：(1)②③⑤
(2)①④⑤⑥
(3)①④⑥
电化学
(4)水、空气、电解质溶液和存在不活泼金属杂质
20(6分)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MgCl2,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：(1)铝土矿的主要化学成分是Al2O3,另外还有SiO2、Fe2O3、TiO2、H2O等,电解前必须进行提纯。石油炼制、煤的干馏产品的成分为碳,具有导电性,可以作为阳极和阴极材料。
(2)纯净Al2O3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Al2O3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(Na3AlF6)和氟化钙(CaF2)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,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,在高温条件下生成CO2。
(4)因为MgCl2为离子化合物,熔融时能发生电离;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,耗能大。
答案：(1)Al2O3
碳素材料
(2)加入冰晶石(Na3AlF6)和少量CaF2
(3)C+O2CO2
(4)MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑
因为MgO熔点太高,MgCl2熔点低,电解MgCl2耗能少。AlCl3是共价化合物,熔化时不能发生电离
21(8分)已知苯酚和甲醛在催化剂作用下可发生缩聚反应,生成酚醛树脂。
(1)写出该反应的化学方程式:
。
(2)酚醛树脂一般为体型结构,试推测其基本性质:
①溶解性:
;
②热塑性和热固性:
;
③强度:
;
④电绝缘性:
。
(3)某种合成酚醛树脂的结构简式为,则合成它的单体是
、
。
解析：由苯酚和甲醛与酚醛树脂的结构对比可以看出反应时缩去了H2O:n+nHCHO
+(n-1)H2O,以此类推合成的单体必然是、。酚醛树脂属于体型高分子化合物,可由体型高分子化合物推测其性质。
答案：(1)n+nHCHO
+(n-1)H2O
(2)①不易溶解
②具有热固性
③比较大
④不易导电
(3)
22(9分)已知:A、B、F是家庭中常见的有机物,F为高分子,E是石油化工发展水平的标志。根据如图所示的转化关系回答问题。
(1)操作⑥的名称为
。
(2)取代反应的范畴很广,①~⑤中属于取代反应的是
(填序号)。
(3)请写出下列反应的化学方程式:
①
;
③
。
(4)F是一种常见的高分子材料,它给我们带来了巨大的方便。然而,这种材料造成当今世界的某一环境问题是
。
解析：根据“E是石油化工发展水平的标志”可知E为乙烯。一方面,乙烯可以转化成F;另一方面,乙烯与水反应生成B。结合“B、F是家庭中常见的有机物”的信息,推断B是乙醇,F是聚乙烯。观察框图,C在酸性或碱性条件下都可以得到乙醇,说明C是某种酸与乙醇反应生成的酯。因为是家庭中常见的物质,所以A是乙酸。其他答案可依次推出。
答案：(1)分馏
(2)①②③
(3)CH3CH2OH+CH3COOH
CH3COOCH2CH3+H2O
CH3COOCH2CH3+NaOHCH3COONa+CH3CH2OH(或其他合理写法也可)
(4)白色污染
23(8分)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,人类研制出了很多炼铁的方法。
某研究性学习小组同学在实验室中模拟工业炼铁的过程,实验装置如下:
(1)写出得到单质铁的化学方程式:
。
(2)实验过程中看到玻璃管内的粉末由红棕色逐渐变黑,请设计一个实验来验证生成了单质铁:
。
(3)装置末端气球的作用为
。实验结束时,应该先停止加热还是先停止通入CO?原因是什么?
。
解析：检验是否生成单质,在反应结束后,待玻璃管内的固体冷却,取少量放于试管中,加少量盐酸,若有气泡冒出(H2),则证明生成了单质铁;反应结束后,得到的铁还是赤热的,若先停止通入CO,会导致铁又被氧化,所以应该先停止加热,待玻璃管内的固体冷却后,再停止通入CO。
答案：(1)Fe2O3+3CO2Fe+3CO2
(2)取少量粉末放于试管中,加少量盐酸,若产生无色无味气体,则证明生成了单质铁
(3)收集CO,防止污染空气
先停止加热,防止生成的铁再次被氧化
24(10分)“材料”的发现和使用往往会极大地推动生产、生活的发展,一些材料的出现甚至具有划时代的意义。请你回答以下问题。
(1)无机非金属材料。高纯度单晶硅是典型的无机非金属材料,又称“半导体”材料,它的发现和使用曾引起计算机的一场“革命”。这种材料可以按下列方法制备:
SiO2Si(粗)SiHCl3Si(纯)
①写出步骤a的化学方程式:
。
此反应不能证明C的非金属性比Si强,请你用一个化学方程式来说明C的非金属性比Si的强的事实:
。
②步骤b经过冷凝得到的SiHCl3(沸点33.0
℃)中含有少量的SiCl4(沸点57.6
℃)和HCl(沸点-84.7
℃),提纯SiHCl3的主要化学操作的名称是
。
(2)磁性材料。这种材料一般含有铁元素,铁以化学性质活泼、用途广泛而著称。其中在工业上常用于印刷铜电路板工业,请写出反应的离子方程式:
。
(3)激光材料。我国是激光技术先进的国家,红宝石(Al2O3)是最早用于产生激光的材料,它是一种两性氧化物,请用离子方程式加以说明:,。
(4)纳米材料。胶体是一种物质以“纳米”颗粒的形式分散到另一种物质里形成的分散系,胶体粒子的直径大约是,区分胶体和溶液最经典的方法是
。
(5)高分子材料。一种新型高效净水剂[AlFe(OH)nCl6-n]m属于无机高分子材料,广泛应用于生活用水和工业污水处理,其中铁元素的化合价为
价。
解析：(1)利用碳酸的酸性比硅酸的酸性强可判断C的非金属性比Si的强。提纯SiHCl3操作的名称为蒸馏(或分馏)。
(2)利用Fe3+氧化铜去腐蚀铜线路板。
(3)氧化铝既能与酸反应,又能与碱反应。
(4)利用丁达尔效应区分溶液和胶体。
(5)根据化合物中化合价代数和等于零的原则可判断铁元素的化合价为+3价。
答案：(1)①SiO2+2CSi+2CO↑
Na2SiO3+CO2+H2ONa2CO3+H2SiO3↓
②蒸馏(或分馏)
(2)2Fe3++Cu2Fe2++Cu2+
(3)Al2O3+6H+2Al3++3H2O
Al2O3+2OH-2A
(4)1~100
nm
丁达尔效应
(5)+3