2019-2020年高中化学鲁科版选修2 主题3 课题3 金属冶炼和金属材料的保护 教案.doc

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2019-2020年高中化学鲁科版选修2 主题3 课题3 金属冶炼和金属材料的保护 教案 ●课标要求 1．举例说明金属材料的特点，了解有关的生产原理。 2．举例说明用化学方法进行金属材料表面处理的原理。 ●课标解读 1.明确金属材料的通性(导电、导热、延展、作还原剂等)。 2．明确金属冶炼过程均为金属阳离子还原的过程，根据金属活动性，冶炼方法分为电解法、热还原法、分解法。 3．明确金属保护的原理是破坏金属形成电化学腐蚀的条件。 ●教学地位 本课时主要讲解金属的冶炼，高炉炼铁、电解法炼铝、金属的腐蚀与防护，金属的性质、用途及防护均是高考的高频考点，尤其是电化学原理知识在金属腐蚀和防护过程中的应用更是高考的热点。 ●新课导入建议 法国皇帝拿破仑三世，为显示自己的富有和尊贵，命令官员给自己打造了一顶铝皇冠。他戴上铝皇冠，神气十足地接受百官的朝拜。在宴请宾客时，拿破仑三世使用了一套珍藏的铝制餐具，而大臣们使用的是金或银制餐具。 门捷列夫创建了元素周期表，受到英国皇家学会的表彰，奖品是一只铝制奖杯。 为什么当时的铝比金或银还珍贵？ ●教学流程设计 课前预习安排：看教材P58－65，填写[课前自主导学]，并完成[思考交流]。⇒步骤1：导入新课， 本课时教学地位分析。⇒步骤2：建议对[思考交流]进行提问，反馈学生预习效果。⇒步骤3：师生互动完成探究1，可利用[问题导思]中的设问作为主线。 ⇓ 步骤7：通过[例2]和教材P62－65“金属材料的保护”的讲解研析，对“探究2，金属的腐蚀与防护”中注意的问题进行总结。⇐步骤6：师生互动完成“探究2”。⇐步骤5：指导学生自主完成[变式训练1]和[当堂双基达标]1、2、3、5题。⇐步骤4：通过[例1]和教材P58－62“怎样由矿石制取金属”讲解研析，对“探究1，金属的冶炼方法”中注意的问题进行总结。 ⇓ 步骤8：指导学生自主完成[变式训练2]和[当堂双基达标]中的4题。⇒步骤9：引导学生自主总结本课时知识框架，然后对照[课堂小结]。安排课下作业完成[课后知能检测]。 课　标　解　读 重　点　难　点 1.通过金属冶炼原理、主要方法和金属腐蚀原理、金属材料保护方法的学习，让学生对金属的化学性质、氧化还原反应的知识有进一步的了解，对金属冶炼和金属保护的主要方法有初步的认识。 2.以冶炼铁、铝两种金属的方法为例，让学生初步了解如何根据金属的化学性质选择不同的冶炼方法从矿石中制得金属。 3.能以铁的腐蚀为例，简要说明两种电化学腐蚀的过程和金属保护的原理。 1.金属冶炼的方法和原理。(重点) 2.高炉炼铁、电解法炼铝的化学工艺流程。(难点) 3.金属材料腐蚀的原理及保护方法。(重难点) 怎样由矿石制取金属 1.金属冶炼原理 (1)还原剂还原(完成下列反应的化学方程式) ①碳单质还原氧化铜：CuO＋CCu＋CO↑。 ②一氧化碳还原氧化铁：Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2。 ③镁还原四氯化钛：TiCl4＋2MgTi＋2MgCl2。 ④氢气还原三氧化钨：WO3＋3H2W＋3H2O。 (2)电解法 电解MgCl2制Mg的反应：MgCl2Mg＋Cl2↑。 (3)金属冶炼原理 金属阳离子得电子被还原成金属原子。 1．能否用电解MgCl2溶液的方法获得金属镁？ 【提示】　不能。用惰性电极电解MgCl2溶液时发生的反应为：MgCl2＋2H2OMg(OH)2↓＋Cl2↑＋H2↑。 2．高炉炼铁 (1)原料：赤铁矿石、焦炭、石灰石、空气。 (2)主要反应：Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2。 (3)生产工艺流程 3．电解法炼铝 (1)氧化铝的生产 铝土矿与NaOH溶液在高温下反应：Al2O33H2O＋2NaOH===2Na[Al(OH)4]； 降温析出Al(OH)3晶体：Na[Al(OH)4]===Al(OH)3↓＋NaOH； 高温煅烧获得氧化铝：2Al(OH)3Al2O3＋3H2O。 (2)电解氧化铝 主要反应：2Al2O34Al＋3O2↑，加入冰晶石的目的是降低Al2O3的熔点。 2．工业上为什么不用电解AlCl3的方法炼铝？ 【提示】　AlCl3属于分子晶体，熔融状态下不导电。 金属材料的保护 1.金属材料 (1)世界上产量最大的金属材料是钢铁。高炉炼得生铁，主要用于炼钢。 (2)炼钢是通过氧化还原反应，降低生铁中碳的含量，除去一些有害元素(如硫、磷)，并把其他元素(硅、钒、锰、铬等)的含量调控到指定范围的过程。 (3)金属材料都具有良好的导电性、导热性和延展性。 2．金属腐蚀的原理 (1)化学腐蚀是金属表面与周围介质直接发生化学反应而引起的。如在氯碱厂中Fe与周围的Cl2接触而导致铁被氯气氧化为FeCl3，从而使铁被腐蚀。 (2)电化学腐蚀是指金属表面因发生电化学反应而引起的腐蚀。 ①吸氧腐蚀 条件：周围环境呈中性或弱酸性。 电极反应：负极：Fe－2e－===Fe2＋ 正极：2H2O＋O2＋4e－===4OH－ ②析氢腐蚀 条件：周围环境呈酸性。 电极反应：负极：Fe－2e－===Fe2＋ 正极：2H＋＋2e－===H2↑ 3．金属保护的主要方法 (1)表面保护 原理：金属的表面保护是指对金属的表面进行处理，利用涂在表面的材料或镀上的镀层将引起腐蚀的H2O、O2等物质与需要保护的金属材料隔绝，从而减少或防止金属的腐蚀。 分类：涂层保护和镀层保护。 (2)电化学保护 外加直流电源的阴极保护法：把直流电源的负极接到被保护的金属部件上，金属就会得到保护，利用的是电解原理。 牺牲阳极的阴极保护法：在被保护金属表面附加上更活泼金属的方法，利用的是原电池原理。 (3)改变金属成分 从理论上说，如果将钢铁中的所有碳及其他杂质除去应能使钢铁的抗腐蚀能力大大增强。另外，人们将一些元素掺入其他金属材料中得到合金，在这些合金中有一些具有较好的抗腐蚀能力，如不锈钢就是向钢铁中加入铬和镍元素制成的合金。 金属的冶炼方法 【问题导思】　 ①金属冶炼的方法有哪些？ 【提示】　电解法、热还原法、热分解法、物理富集法。 ②金属冶炼的方法是依据什么选择的？ 【提示】　金属的活动性顺序。 ③冶炼金属镁时，为什么不用电解MgO的方法？ 【提示】　MgO熔点高，电解熔融MgO时耗能大，故用电解熔融MgCl2获得金属镁。 金属 活动性 K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb Cu Hg Ag Pt Au 冶炼 方法 电解法 热还原法 热分解法 物理 富集法 实例 2NaCl 2Na＋Cl2↑MgCl2 Mg＋Cl2↑ Fe2O3＋3CO 2Fe＋3CO2 CuO＋H2Cu＋H2O CuO＋CCu ＋CO↑ Fe2O3＋2Al 2Fe＋Al2O3 2HgO2Hg＋O2↑ 2Ag2O4Ag＋O2↑ 沙里 淘金 　(xx浙江高考)铝生产产业链由铝土矿开采、氧化铝制取、铝的冶炼和铝材加工等环节构成。请回答下列问题： (1)工业上采用电解氧化铝冰晶石(Na3AlF6)熔融体的方法冶炼得到金属铝： 2Al2O34Al＋3O2↑ 加入冰晶石的作用：_____________________。 (2) 上述工艺所得铝材中往往含有少量Fe和Si等杂质，可用电解方法进一步提纯，该电解池中阳极的电极反应式为______，下列可作阴极材料的是______。 A．铝材　　　　　 B．石墨 C．铅板 D．纯铝 (3)阳极氧化能使金属表面生成致密的氧化膜。以稀硫酸为电解液，铝阳极发生的电极反应式为_____________。 (4)在铝阳极氧化过程中，需要不断地调整电压，理由是____________________________________。 (5)下列说法正确的是________。 A．阳极氧化是应用原电池原理进行金属材料表面处理的技术 B．铝的阳极氧化可增强铝表面的绝缘性能 C．铝的阳极氧化可提高金属铝及其合金的耐腐蚀性，但耐磨性下降 D．铝的阳极氧化膜富有多孔性，具有很强的吸附性能，能吸附染料而呈各种颜色 【解析】　(1)考查铝的冶炼，因Al2O3熔点很高，故加入冰晶石是助熔剂，起降低熔化温度的作用。 (2)铝的精炼是含杂质的铝作阳极，纯铝作阴极材料。 (3)依据题中信息金属表面生成致密的氧化膜。 【答案】　(1)主要是降低熔化温度 (2)Al－3e－===Al3＋　D (3)2Al－6e－＋3H2O===Al2O3＋6H＋ (4)铝阳极表面不断生成氧化物，电阻增大，为了保持稳定的电流，需要不断增大电压 (5)BD 电解池中阳极材料若为活性电极(除Pt、Au之外的金属)，则活性电极材料放电发生氧化反应，不考虑阴离子的放电顺序。 1．工业上冶炼金属，常用的方法有四种：Ⅰ.热分解法，Ⅱ.热还原法，Ⅲ.电解法，Ⅳ.湿法冶金。下表中金属与常用冶炼方法相符的是(　　) 金属 冶炼方法 A 钾、钙 Ⅳ B 钠、铝 Ⅲ C 铜、铁 Ⅰ D 银、汞 Ⅱ 【解析】　金属的冶炼方法与金属的活动性有关。K、Ca、Na、Al—Ⅲ，Fe、Cu—Ⅱ，Ag、Hg—Ⅰ。 【答案】　B 金属的腐蚀与防护 【问题导思】　 ①金属腐蚀的实质是什么？ 【提示】　金属原子失电子，发生氧化反应的过程。 ②生产、生活中普遍存在的钢铁腐蚀是哪一类？ 【提示】　吸氧腐蚀。 ③保护金属的常见方法有哪些？ 【提示】　保护层法、阴极保护法、改变金属的组成等。 1．金属的腐蚀 (1)原理：金属(或合金)跟周围接触到的气体(或液体)反应而腐蚀损耗的过程。 (2)金属腐蚀的本质：金属原子金属阳离子 2．金属腐蚀的分类 金属腐蚀 化学腐蚀 电化学腐蚀 条件 金属与接触到的物质直接反应 不纯金属接触到电解质溶液发生原电池反应 区别 无电流产生 有微弱电流产生 实质与 联系 (1)实质都是金属原子失去电子被氧化而损耗； (2)化学腐蚀与电化学腐蚀往往同时发生，但电化学腐蚀更普遍、危害性更大、腐蚀速率更快 3.电化学腐蚀的分类 类型 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 水膜 性质 酸性较强 酸性很弱或呈中性 负极反应 正极反应 2H＋＋2e－===H2↑ 2H2O＋O2＋4e－=== 4OH－ 其他反应 及产物 Fe2＋＋2OH－ ===Fe(OH)2↓ 2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 2Fe(OH)3===Fe2O3xH2O＋(3－x)H2O 普遍性 吸氧腐蚀更普遍 4.金属的防护 (1)电化学 防护法 (2)其他：改变金属内部结构和金属表面外加保护层 　如图所示，烧杯中试管内有一枚铁钉，放置数天后观察： (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，则原溶液是__________性，发生________腐蚀，电极反应式为：负极：__________， 正极：_____________________________。 (3)若试管内液面下降，则原溶液呈__________性，发生________腐蚀，电极反应式为：负极：__________， 正极：_____________________________。 【解析】　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)电化学 (2)弱酸性或中　吸氧　2Fe－4e－===2Fe2＋ O2＋2H2O＋4e－===4OH－ (3)酸　析氢　Fe－2e－===Fe2＋ 2H＋＋2e－===H2↑ 钢铁在酸性环境中可以发生析氢腐蚀，若铜制品在酸性环境中，则不能发生析氢腐蚀，即能发生析氢腐蚀的金属必须是在金属活动性顺序表中排在氢前面的金属。 2．家用炒菜铁锅用水清洗放置后，会出现红棕色的锈斑，在此变化过程中没有发生的化学反应是(　　) A．4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3 B．2Fe＋2H2O＋O2===2Fe(OH)2 C．2H2O＋O2＋4e－===4OH－ D．Fe－3e－===Fe3＋ 【解析】　洗过的铁锅在空气中放置，可发生吸氧腐蚀，负极发生的反应是Fe－2e－===Fe2＋，正极发生的反应是2H2O＋O2＋4e－===4OH－，总反应方程式是2Fe＋2H2O＋O2===2Fe(OH)2，而生成的Fe(OH)2又被氧化为Fe(OH)3：4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3。 【答案】　D 【教师备课资源】 1．钢铁生锈的条件是什么？ 思路分析：要证明铁生锈是两个条件共同作用造成的，在设计时要单独考虑每一个条件对实验的影响，因此要设计3种情况：有O2无H2O；有H2O无O2；既有H2O又有O2。 实验设计：将同样的三根铁丝(绕成螺旋状)分别放在(1)干燥的空气中；(2)除去氧气的蒸馏水中；(3)溶有氧气的蒸馏水中。然后放置相同的时间(大约6～7天)，观察铁丝表面生锈的情况。 (1)实验过程 (2)实验现象 (3)各步结论 无铁锈 没有水铁丝不易生锈 无铁锈 没有氧气铁丝不易生锈 有铁锈 铁丝与氧气、水共同作用才易生锈 【思考题】　铁制品表面生锈后，用不用及时除锈？ 【提示】　需及时除锈。因铁锈结构疏松，更易吸收水蒸气，加快锈蚀速度。 2．“沙里淘金”的原理 金的化学性质特别稳定，很难同其他元素化合，因此它以游离态存在于自然界。在地壳中，由于金的含量很少且非常分散，故其价格极其昂贵。在一些江河的泥沙中常混有少量的小金粒。从沙粒中分离出金粒实质上就是从混合物中得到纯净物，根据沙和金的比重不同，把含有金屑的沙粒在水中荡洗，使其一圈一圈地旋转，沙粒较轻随水流去，金子比较重留在底部，这就是常说的淘金。 1．金属的4个通性：导电性、导热性、延展性、还原性。 2．钢铁电化学腐蚀的3个电极反应式：Fe－2e－===Fe2＋(负极)　O2＋2H2O＋4e－===4OH－(正极吸氧) 2H＋＋2e－===H2↑(正极析氢) 3．金属保护的3种方法：保护层法；阴极保护法；改变组成结构法。 4．金属冶炼的4种方法：电解法；热还原法；热分解法；富集法。 1．下列反应原理不符合工业冶炼金属事实情况的是 (　　) A．2HgO2Hg＋O2↑ B．4Al＋3MnO22Al2O3＋3Mn C．2MgO2Mg＋O2↑ D．4CO＋Fe3O43Fe＋4CO2 【答案】　C 2．高炉炼铁过程中，既发生氧化反应又发生还原反应的元素是(　　) A．氧　　 　B．铁　　 　C．碳　　 　D．氮 【解析】　炼铁过程中氧元素发生还原反应：C＋O2CO2；铁元素发生还原反应：FexOy＋yCOxFe＋yCO2；碳元素既发生氧化反应又发生还原反应：C＋O2CO2，C＋CO22CO；氮元素既不发生氧化反应又不发生还原反应。 【答案】　C 3．下列有关生铁炼钢的叙述中错误的是(　　) 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。 【答案】　D 4．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．铁遇冷浓硝酸表面钝化，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＋ 【解析】　与电源正极相连的为电解池阳极，失电子被腐蚀，A错误；钢管与铜管接触易形成原电池，钢管首先被腐蚀，C错误；D项，负极应该生成Fe2＋。 【答案】　B 5．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2NaAl(OH)4＋CO2===Na2CO3＋2Al(OH)3↓＋H2O。 (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)写出化学方程式： ①__________________________________________； ②__________________________________________； ③__________________________________________； ④__________________________________________。 【解析】　溶液B中通入CO2产生沉淀，说明B溶液为NaAl(OH)4溶液，则向铝土矿中加入的试剂①是NaOH溶液，操作a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)NaAl(OH)4　Fe2O3　CaCO3　Al2O3 (3)①Al2O3＋2NaOH＋3H2O===2NaAl(OH)4 ②Na2CO3＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋2NaOH ③2Al(OH)3Al2O3＋3H2O ④2Al2O34Al＋3O2↑ 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(　　) ①MgCl2→Mg；②MnO2→Mn；③ZnO→Zn；④HgO→Hg；⑤磁铁矿→Fe；⑥KCl→K A．①②④　　　　　　　　　B．③④ C．②③⑤⑥ D．①②③⑤ 【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②③⑤⑥。 【答案】　C 2．铁和铁合金是生活中常用的材料，下列说法中正确的是(　　) A．不锈钢是铁合金，只含金属元素 B．一定条件下，铁粉可与水蒸气反应 C．铁与盐酸反应，铁合金不与盐酸反应 D．在空气中，铁板比镀锌铁板更耐腐蚀 【解析】　不锈钢属于合金，含有非金属元素碳，A项错。C项显然错误。D项中，在潮湿空气中，铁板容易发生电化学腐蚀，而镀锌铁板因为锌比铁活泼，锌、铁构成原电池，锌作负极而使铁受到保护。 【答案】　B 3．下列物质中含碳量最高的是(　　) A．纯铁 B．生铁 C．高碳钢 D．不锈钢 【解析】　含碳量：生铁>钢>纯铁。 【答案】　B 4．用氢气作还原剂和用金属作还原剂相比，所得金属的纯度的说法正确的是(　　) A．用氢气的高 B．用金属的高 C．二者相同 D．无法比较 【解析】　用作还原剂的氢气与氧结合为水，水在高温下迅速蒸发。用作还原剂的金属易跟被还原出来的金属熔合形成合金。 【答案】　A 5．下列金属氧化物不能用焦炭还原的是(　　) A．CaO B．Fe3O4 C．CuO D．Fe2O3 【解析】　Ca的还原性很强，不能用一般还原剂将CaO还原成Ca。CaO与C在高温下发生化学反应，生成CaC2和CO。 【答案】　A 6．下列关于钢铁腐蚀的叙述中正确的是(　　) A．吸氧腐蚀时正极放出氧气 B．析氢腐蚀时正极放出氢气 C．化学腐蚀比电化学腐蚀普遍 D．析氢腐蚀比吸氧腐蚀普遍 【解析】　吸氧腐蚀时正极上氧气得到电子被还原，析氢腐蚀时正极放出氢气；化学腐蚀不如电化学腐蚀普遍，析氢腐蚀不如吸氧腐蚀普遍。 【答案】　B 7．在钢铁的吸氧腐蚀中，发生还原反应的电极反应式是(　　) A．2H2O＋O2＋4e－===4OH－ B．2H＋＋2e－===H2↑ C．4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ D．Fe－2e－===Fe2＋ 【解析】　吸氧腐蚀时应是O2得到电子被还原。 【答案】　A 8．为了探究金属腐蚀的条件和快慢，某课外学习小组用不同的细金属丝将一根大小相同的普通铁钉分别固定在如图所示的三个装置内，并将这些装置在相同的环境中放置相同的一段时间，下列对实验结果的描述不正确的是(　　) A．实验结束时，装置(1)左侧的液面一定会下降 B．实验结束时，装置(1)左侧的液面一定比装置(2)的低 C．实验结束时，铁钉b腐蚀最严重 D．实验结束时，铁钉c几乎没有被腐蚀 【解析】　A中是Fe与盐酸酸雾的一般化学腐蚀，因产生H2导致装置(1)左侧管内压强增大，故左侧液面下降；装置(2)铜—铁—盐酸构成原电池，Fe作负极，被腐蚀，正极是Cu作电极，正极上H＋放电产生H2，原电池反应速率大于一般化学反应，Fe腐蚀快，产生H2多，故实验结束装置(1)左侧液面一定比装置(2)高；装置(3)中由于浓硫酸吸水，在干燥的空气中铁钉几乎没有被腐蚀，故答案选B。 【答案】　B 9．在铁制品上镀一定厚度的锌层，以下方案设计正确的是(　　) A．锌做阳极，镀件做阴极，溶液中含有锌离子 B．铂做阴极，镀件做阳极，溶液中含有锌离子 C．铁做阳极，镀件做阴极，溶液中含有亚铁离子 D．锌做阴极，镀件做阳极，溶液中含有锌离子 【解析】　由电镀装置的设计方法可知，应选用锌片做阳极，铁制品做阴极，含有Zn2＋的溶液做电镀液。 【答案】　A 10．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＋FeOCO↑＋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】　B 11．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】　考查高炉炼铁及炼钢知识。炼铁是以铁矿石、焦炭、石灰石和空气为原料，制得的铁是含杂质较多的生铁。炼钢则是以生铁为原料，目的是除去生铁中含有的硅、磷等杂质及降低含碳量。 【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) 12．如图所示，甲、乙两试管中各放一枚铁钉，甲试管中为NH4Cl溶液，乙试管中为NaCl溶液，数天后导管中观察到的现象是________，甲中正极反应为________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________， 乙中正极反应为________________________________________________________________________。 试管中残留气体平均相对分子质量的变化为：甲________________________________________________________________________； 乙________。(填“增大”、“减小”或“不变”) 【解析】　甲中NH4Cl溶液水解呈酸性，铁钉发生析氢腐蚀，放出H2，导致甲试管内压强增大；乙中NaCl溶液呈中性，铁钉发生吸氧腐蚀，O2被消耗，导致乙试管内压强减小，所以结合物理知识看到导管中液面出现左低右高的现象。由于甲试管中放出H2，其相对分子质量为2，比空气的平均相对分子质量29小，故甲中残留气体平均相对分子质量变小；乙试管中O2平均分子质量为32比N2的相对分子质量28大，O2消耗，残留气体平均相对分子质量必减小。 【答案】　导管中液面左低右高　4H＋＋4e－===2H2↑　2H2O＋O2＋4e－===4OH－　减小　减小 13．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。 　　　　　　　甲　　　　　　　　　　　　乙 (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＋而腐蚀；正极上：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。 (3)属外加直流电源的阴极保护法，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 14．金属铝已成为日常生活、工业、国防、航空等行业中应用最广泛的金属材料之一。在工业中金属铝的生产流程如下图所示： 请回答下列问题： (1)电解铝的原料主要来自铝土矿(主要成分为Al2O3)，其中氧化铝的含量约为50%～70%。因此电解时需要先从铝土矿中获得符合要求(Al2O3纯度不低于98.2%)的氧化铝，此过程包括三个环节，请写出这三个环节所涉及的化学反应方程式：________________________________________________________________________ ______________、________________________________________________________________________、 ________________________________________________________________________， 该过程主要利用了________________。 (2)电解铝时，以氧化铝冰晶石(Na3AlF6)熔融液为电解质，其中也常加入少量的氟化钙，其作用为________________________。 (3)由流程图可知阴极和阳极由碳素材料做成，写出阴极与阳极的电极反应式：阴极________________________________________________________________________； 阳极____________；电解过程中要定期更换的电极是________(填“阳极”或“阴极”)。 (4)电解生成的金属铝是在熔融液的________(填“上层”或“下层”)。 (5)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________(填字母)。 a．冰晶石　　b．氧化铝　　c．铝锭　　d．硫酸铝 【解析】　(1)从铝土矿中获取纯度大于98.2% Al2O3的过程也就是除杂、富集的过程，故一般都利用Al2O3、Al(OH)3的两性，将铝土矿溶于NaOH溶液得到NaAlO2溶液(过滤可除去杂质)，然后向NaAlO2溶液中通入CO2气体得到Al(OH)3沉淀，最后将Al(OH)3加热即可得到纯度大于98.2%的Al2O3。(2)电解氧化铝时，加入冰晶石、氟化钙的作用都是作助熔剂，降低Al2O3的熔点。(3)阴极发生还原反应，生成Al，电极反应为：4Al3＋＋12e－===4Al，阳极发生氧化反应生成氧气，故电极反应式为：6O2－－12e－===3O2↑；由于生成的氧气与阳极碳块反应，因此阳极材料不断地被消耗，需定期更换。 (4)生成Al的密度大于熔融液的密度，故Al在熔融液的下层。(5)回收废铝制成铝锭是工业上最能体现节能减排思想的处理方法。 【答案】　(1)Al2O3＋2NaOH＋3H2O===2NaAl(OH)4　NaAl(OH)4＋CO2===Al(OH)3↓＋NaHCO3 2Al(OH)3Al2O3＋3H2O　Al2O3与Al(OH)3的两性 (2)降低Al2O3的熔点 (3)4Al3＋＋12e－===4Al　6O2－－12e－===3O2↑　阳极 (4)下层　(5)c