高中化学 主题3 矿山资源 硫酸与无机材料制造复习学案 鲁科版选修2.doc
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全国各地接二连三地发生了多起特大安全事故，造成严重的人员伤亡，特别是北京密云、吉林商厦等特大安全事故，引起了党中央和国务院的高度关注主题3 矿山资源 硫酸与无机材料制造一、“设计”一座硫酸厂二、陶瓷的烧制新型陶瓷材料仍有脆性纳米陶瓷三、金属的冶炼和金属材料的保护金属的冶炼电解的应用、金属的腐蚀快慢1.电解精炼[如粗铜(含Zn、Fe、Ag等)的提纯]电解质溶液：含Cu2＋的盐溶液(如CuSO4溶液)阳极(粗铜)：Zn－2e－===Zn2＋、Fe－2e－===Fe2＋、Cu－2e－===Cu2＋阴极(纯铜)：Cu2＋＋2e－===Cu电解过程中，活泼性比Cu弱的Ag不放电，形成阳极泥(可从阳极泥中提纯Ag)，电解质溶液中c(Cu2＋)会不断减小，应定期更换电解质溶液2．电镀(如铁件镀锌)电镀液：含Zn2＋的盐溶液(如ZnCl2溶液)阳极(Zn)：Zn－2e－===Zn2＋阴极(铁件)：Zn2＋＋2e－===Zn电镀过程中电镀液浓度不发生变化镀层金属作阳极，镀件作阴极，电镀液中必须含有镀层金属离子3．金属腐蚀的快慢判断(1)同种金属作电解池阳极的腐蚀速率＞金属作原电池负极的腐蚀速率＞金属不加保护时的腐蚀速率＞用原电池原理保护时的腐蚀速率＞用电解原理保护时的腐蚀速率。
2)同种金属强电解质溶液中腐蚀的速率＞弱电解质溶液中腐蚀的速率＞非电解质溶液中腐蚀的速率 如下图所示，各容器中盛有海水，铁在其中被腐蚀时由快到慢的顺序是( )A．4>2>1>3 B．2>1>3>4C．4>2>3>1 D．3>2>4>1【解析】 金属的腐蚀，从本质上讲也是组成化学电池发生氧化还原反应的结果在原电池中，活泼金属为负极，该金属被氧化，不活泼金属便被保护起来，其被腐蚀的速率大大减小，所以装置3中的铁被腐蚀的速率比1中的慢；反之，当铁与比它不活泼的金属，如Sn、Cu等连接起来，则被腐蚀的速率增大，所以容器2中的铁比容器1中的铁被腐蚀的速率慢容器4是一个电解池，在这里Fe是阳极，不断地以Fe2＋的形式进入溶液中，从而加速了铁的腐蚀在上述四种容器中，容器4中铁的腐蚀速率是最快的综上分析，铁被腐蚀的快慢顺序为4>2>1>3答案】 A金属活动性顺序表及其常见性质1.金属活动性顺序表中氢以前的金属与水反应，生成氢氧化物或金属氧化物和氢气如：2K＋2H2O===2KOH＋H2↑Ca＋2H2O===Ca(OH)2＋H2↑Mg＋2H2OMg(OH)2＋H2↑3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H22．第ⅠA、ⅡA族金属(除Be外)与盐溶液作用，生成碱、盐和氢气。
如：2Na＋CuSO4＋2H2O===Na2SO4＋Cu(OH)2↓＋H2↑Mg＋2NH4Cl===MgCl2＋H2↑＋2NH3↑3．在金属活动性顺序中(除ⅠA、ⅡA族金属外)，位于前面的金属能把位于它后面的金属从其可溶性盐溶液中置换出来如：Fe＋CuSO4===FeSO4＋CuCu＋Hg(NO3)2===Cu(NO3)2＋Hg4．某些金属单质能把盐溶液中显高价态的另一金属离子还原成低价态的金属离子如：Cu＋2FeCl3===2FeCl2＋CuCl25．金属(活动性顺序中氢以前金属)与非氧化性酸(如盐酸、稀H2SO4、H3PO4等)作用，发生置换反应，生成盐和氢气如：Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑6．金属与氧化性酸(如HNO3、浓H2SO4)反应不放出氢气，其中大多数金属在加热的条件下均能跟浓H2SO4起反应如：Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O除个别金属(Au、Pt)外的几乎所有金属在常温下都能跟硝酸反应注：常温下，浓HNO3、浓H2SO4使Fe、Al钝化)如：Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O7．金属与非金属单质反应时，具有可变价态的金属，遇氧化性强的非金属单质(如F2、Cl2等)被氧化成高价态，遇氧化性弱的非金属单质(如S、I2)被氧化成低价态。
如：2Fe＋3Cl22FeCl3 2Cu＋SCu2SFe＋I2FeI28．金属Al、Zn能跟强碱溶液发生反应并放出氢气如：2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑标电子转移的方向和数目：9．活泼金属能跟某些氧化物发生置换反应如：2Mg＋CO22MgO＋C2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe10．活泼金属(如K、Na、Mg、Al等)能跟某些分子里含有活泼氢原子的有机物(如醇、酚、羧酸等)发生取代反应或置换反应，放出氢气如：2C2H5OH＋2Na―→2C2H5ONa＋H2↑ 下列叙述错误的是( )A．高温下铝粉和二氧化锰粉末的混合物能发生铝热反应B．高温下铝粉和氧化镁粉末的混合物能发生铝热反应C．镁能在二氧化碳气体中燃烧置换出碳D．惰性电极电解氯化镁溶液能生成Mg(OH)2、H2和Cl2【解析】 铝热反应表现了铝的强还原性，置换出来的金属的还原性弱于铝铝比锰还原性强，A正确；镁的还原性强于铝，B错误；镁的还原性比碳强，故镁能在二氧化碳气体中燃烧置换出碳，C正确；惰性电极电解氯化镁溶液时，阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑，阴极：2H＋＋2e－===H2↑，H＋放电，OH－浓度增大，从而生成Mg(OH)2，D正确。
答案】 B1．下列金属的冶炼方法与钠相同的是( )A．银 B．铝C．铁 D．铜【解析】 冶炼钠用电解法；冶炼银用热分解法；冶炼铝用电解法；冶炼铁、铜用热还原法答案】 B2．下列有关金属的说法中，正确的是( )①在人类对金属材料的使用过程中，性质活泼的金属单质最早被人们冶炼和使用 ②纯铁比生铁抗腐蚀性更强 ③单质铝在空气中比较耐腐蚀，所以铝是不活泼金属 ④正常人体缺钙会引起骨质疏松症，缺铁会引起贫血等疾病 ⑤青铜、不锈钢、硬铝都是合金 ⑥可通过焰色反应区分钾元素和钠元素A．②④⑤⑥ B．②③④⑤C．①③④⑤ D．①②⑤⑥【解析】 性质活泼的金属很难以游离态存在，一般被人们发现使用的较晚；生铁中含有杂质，会形成原电池，比纯铁较易被腐蚀；单质铝不易被腐蚀，是因为其与氧气反应在其表面形成致密的氧化膜，保护内部金属不被腐蚀答案】 A3．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( ) 【导学号：28920042】A．1∶1∶1 B．1∶3∶14C．1∶6∶14 D．2∶1∶2【解析】 等质量的氧化铁在反应时得到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。
设三者都失去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】 B4．下列关于铜电极的叙述正确的是( )A．铜锌原电池中铜电极上发生氧化反应B．电解饱和食盐水制烧碱时，用铜作阳极C．电解法精炼铜时，粗铜连接电源的正极D．电镀铜和精炼铜时，均用纯铜做阴极【解析】 铜锌原电池中铜是正极，发生还原反应，A错误；电解饱和食盐水制烧碱时，用石墨作阳极，B错误；电解精炼铜时，粗铜作阳极，纯铜作阴极，C正确；电镀铜时，纯铜作阳极，镀件作阴极，D错误答案】 C5．X、Y、Z、M、N代表五种金属，有以下化学反应：①水溶液中：X＋Y2＋===X2＋＋Y；②Z＋2H2O(冷)===Z(OH)2＋H2↑；③M、N为电极与N盐溶液组成原电池，发生的电极反应为：M－2e－===M2＋；④Y可以溶于硫酸中，M不被稀硫酸氧化则这五种金属的活泼性由弱到强的顺序是( )A．M
答案】 C6．早在1807年化学家戴维用电解熔融氢氧化钠制得钠：4NaOH(熔融)4Na＋O2↑＋2H2O；后来吕萨克用铁与熔融氢氧化钠作用也制得钠，反应原理为3Fe＋4NaOH===Fe3O4＋2H2↑＋4Na↑下列有关说法正确的是( )A．电解熔融氢氧化钠制钠，阳极发生的电极反应为2OH－－2e－===H2↑＋O2↑B．若用戴维法与吕萨克法制得等量的钠，则两反应中转移的电子总数也相同C．吕萨克法制钠的原理是利用铁的还原性比钠强D．目前工业上常用电解熔融氯化钠法制钠(如图)，电解槽中石墨为阳极，铁为阴极【解析】 电解熔融氢氧化钠制钠，阳极发生的电极反应为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，A项错误；戴维法制备钠，只有钠是还原产物，而吕萨克法制备钠时，还原产物除钠外，还有氢气，故制备等量钠时，两反应中转移的电子总数不同，B项错误；铁的还原性比钠弱，吕萨克法制钠利用的是化学平衡原理，产物中气态钠及时抽走，使平衡右移，C项错误答案】 D7．已知有关物质的熔、沸点数据如下表：MgOAl2O3MgCl2AlCl3熔点/ ℃2 8502 072714190(2.5×105Pa)沸点/ ℃3 6002 9801 412182.7请参考表中数据回答下列问题：(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镁首先要将其熔化，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8．由熔盐电解法获得的粗铝含一定量的金属钠和氢气，这些杂质可采用吹气精炼法除去，产生的尾气经处理后可用于钢材镀铝工艺流程如下：(NaCl熔点为801 ℃；AlCl3在181 ℃升华)(1)精炼前，需清除坩埚表面的氧化铁和石英砂，防止精炼时它们分别与铝发生置换反应产生新的杂质，相关的化学方程式为_________________________和_____________________________________________________________。
2)将Cl2连续通入坩埚中的粗铝熔体，杂质随气泡上浮除去气泡的主要成分除C。
