高中化 主題3 礦山資源 硫酸與無(wú)機(jī)材料制造復(fù)習(xí)案 魯科2

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精PAGE8-學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精主題3礦山資源硫酸與無(wú)機(jī)材料制造一、“設(shè)計(jì)”一座硫酸廠eq\a\vs4\al(接觸,法制,硫酸）eq\b\lc\｛\rc\（\a\vs4\al\co1(SO2的制取→沸騰爐→4FeS2＋11O2\o（=,\s\up8(高溫)）,2Fe2O3＋8SO2或焚硫爐→S＋O2\o（=，\s\up8(點(diǎn)燃）)SO2，SO2的氧化→轉(zhuǎn)化器→2SO2＋O2\o（，\s\up8（催化劑）,\s\do8（△))，2SO3，SO3的吸收→吸收塔→SO3＋H2O=,H2SO4））eq\a\vs4\al（廠址的,選擇）eq\b\lc\｛\rc\(\a\vs4\al\co1(綜合考慮原料、交通運(yùn)輸、水源、能源、土地資,源、自然地質(zhì)條件、市場(chǎng)需求和環(huán)境保護(hù)等因素)）eq\a\vs4\al(硫酸廠“三，廢”的處理）eq\b\lc\{\rc\（\a\vs4\al\co1（\b\lc\\rc\}(\a\vs4\al\co1（①氨－酸法吸收尾氣，②采用“兩轉(zhuǎn)兩吸”工藝））\a\vs4\al(減少SO2含量，,提高SO2的利,用率),③燒渣的綜合利用→回收燒渣中的鐵、，有色金屬、貴金屬,④“廢熱”的利用)）二、陶瓷的燒制eq\a\vs4\al（用黃土，制作陶器）eq\b\lc\｛\rc\(\a\vs4\al\co1（主要原料：黏土，主要工藝流程：制泥→成型→干燥,→燒成,主要工藝條件:溫度和氣氛）)eq\a\vs4\al（瓷器的，燒制）eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1（主要原料：高嶺土，比陶器使用的原料更純凈，燒制溫度：使用比燒制陶器更高的溫度)）新型陶瓷材料eq\b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(結(jié)構(gòu)陶瓷，功能陶瓷))仍有脆性eq\o（→，\s\up8（改進(jìn))）納米陶瓷三、金屬的冶煉和金屬材料的保護(hù)金屬的冶煉eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1（電解法——電解冶煉鋁,熱還原法——高爐煉鐵,熱分解法）)eq\a\vs4\al(金屬的,腐蝕)eq\b\lc\｛\rc\(\a\vs4\al\co1(化學(xué)腐蝕直接與化學(xué)物質(zhì)接觸導(dǎo)致被氧化，\a\vs4\al(電化學(xué)腐蝕，形成原電池）\b\lc\｛\rc\（\a\vs4\al\co1(析氫腐蝕溶液酸性較強(qiáng)時(shí)，吸氧腐蝕溶液酸性較弱或,顯中性及堿性時(shí)））)）eq\a\vs4\al(金屬材料，的保護(hù))eq\b\lc\｛\rc\(\a\vs4\al\co1(表面保護(hù)：涂層保護(hù)、鍍層保護(hù)等,電化學(xué)保護(hù)：犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法、外加，直流電源的陰極保護(hù)法，改變金屬成分：普通鋼鐵加入鉻、鎳等轉(zhuǎn)變,為不銹鋼)）電解的應(yīng)用、金屬的腐蝕快慢1.電解精煉［如粗銅(含Zn、Fe、Ag等）的提純]電解質(zhì)溶液：含Cu2＋的鹽溶液(如CuSO4溶液)陽(yáng)極(粗銅):Zn－2e－=Zn2＋、Fe－2e－=Fe2＋、Cu－2e－=Cu2＋陰極（純銅）：Cu2＋＋2e－=Cu電解過(guò)程中,活潑性比Cu弱的Ag不放電,形成陽(yáng)極泥（可從陽(yáng)極泥中提純Ag）,電解質(zhì)溶液中c（Cu2＋）會(huì)不斷減小，應(yīng)定期更換電解質(zhì)溶液。2．電鍍(如鐵件鍍鋅）電鍍液：含Zn2＋的鹽溶液（如ZnCl2溶液)陽(yáng)極(Zn)：Zn－2e－=Zn2＋陰極（鐵件）:Zn2＋＋2e－=Zn電鍍過(guò)程中電鍍液濃度不發(fā)生變化。鍍層金屬作陽(yáng)極，鍍件作陰極，電鍍液中必須含有鍍層金屬離子。3．金屬腐蝕的快慢判斷（1）同種金屬作電解池陽(yáng)極的腐蝕速率＞金屬作原電池負(fù)極的腐蝕速率＞金屬不加保護(hù)時(shí)的腐蝕速率＞用原電池原理保護(hù)時(shí)的腐蝕速率＞用電解原理保護(hù)時(shí)的腐蝕速率。（2)同種金屬?gòu)?qiáng)電解質(zhì)溶液中腐蝕的速率＞弱電解質(zhì)溶液中腐蝕的速率＞非電解質(zhì)溶液中腐蝕的速率。如下圖所示，各容器中盛有海水，鐵在其中被腐蝕時(shí)由快到慢的順序是()A．4>2>1〉3 B．2>1>3>4C．4〉2〉3〉1 D．3>2〉4>1【解析】金屬的腐蝕，從本質(zhì)上講也是組成化學(xué)電池發(fā)生氧化還原反應(yīng)的結(jié)果。在原電池中，活潑金屬為負(fù)極，該金屬被氧化，不活潑金屬便被保護(hù)起來(lái)，其被腐蝕的速率大大減小，所以裝置3中的鐵被腐蝕的速率比1中的慢；反之，當(dāng)鐵與比它不活潑的金屬，如Sn、Cu等連接起來(lái),則被腐蝕的速率增大，所以容器2中的鐵比容器1中的鐵被腐蝕的速率慢。容器4是一個(gè)電解池,在這里Fe是陽(yáng)極，不斷地以Fe2＋的形式進(jìn)入溶液中,從而加速了鐵的腐蝕。在上述四種容器中，容器4中鐵的腐蝕速率是最快的。綜上分析，鐵被腐蝕的快慢順序?yàn)?〉2〉1〉3。【答案】A金屬活動(dòng)性順序表及其常見(jiàn)性質(zhì)1。金屬活動(dòng)性順序表中氫以前的金屬與水反應(yīng)，生成氫氧化物或金屬氧化物和氫氣。如:2K＋2H2O=2KOH＋H2↑Ca＋2H2O=Ca(OH）2＋H2↑Mg＋2H2Oeq\o(=,\s\up8(沸水)）Mg(OH)2＋H2↑3Fe＋4H2O（g)eq\o（=，\s\up8（高溫）)Fe3O4＋4H22．第ⅠA、ⅡA族金屬(除Be外）與鹽溶液作用,生成堿、鹽和氫氣.如:2Na＋CuSO4＋2H2O=Na2SO4＋Cu（OH）2↓＋H2↑Mg＋2NH4Cl=MgCl2＋H2↑＋2NH3↑3．在金屬活動(dòng)性順序中（除ⅠA、ⅡA族金屬外),位于前面的金屬能把位于它后面的金屬?gòu)钠淇扇苄喳}溶液中置換出來(lái).如:Fe＋CuSO4=FeSO4＋CuCu＋Hg（NO3）2=Cu(NO3)2＋Hg4．某些金屬單質(zhì)能把鹽溶液中顯高價(jià)態(tài)的另一金屬離子還原成低價(jià)態(tài)的金屬離子。如：Cu＋2FeCl3=2FeCl2＋CuCl25．金屬（活動(dòng)性順序中氫以前金屬)與非氧化性酸（如鹽酸、稀H2SO4、H3PO4等）作用，發(fā)生置換反應(yīng)，生成鹽和氫氣。如:Fe＋H2SO4=FeSO4＋H2↑6．金屬與氧化性酸(如HNO3、濃H2SO4)反應(yīng)不放出氫氣，其中大多數(shù)金屬在加熱的條件下均能跟濃H2SO4起反應(yīng).如：Cu＋2H2SO4(濃）eq\o（=,\s\up8(△）)CuSO4＋SO2↑＋2H2O除個(gè)別金屬(Au、Pt)外的幾乎所有金屬在常溫下都能跟硝酸反應(yīng)。（注：常溫下，濃HNO3、濃H2SO4使Fe、Al鈍化).如：Cu＋4HNO3(濃）=Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O3Cu＋8HNO3（?。?3Cu（NO3）2＋2NO↑＋4H2O7．金屬與非金屬單質(zhì)反應(yīng)時(shí)，具有可變價(jià)態(tài)的金屬，遇氧化性強(qiáng)的非金屬單質(zhì)（如F2、Cl2等)被氧化成高價(jià)態(tài)，遇氧化性弱的非金屬單質(zhì)(如S、I2）被氧化成低價(jià)態(tài)。如：2Fe＋3Cl2eq\o(=,\s\up8(點(diǎn)燃))2FeCl32Cu＋Seq\o(=，\s\up8(△))Cu2SFe＋I(xiàn)2eq\o（=,\s\up8（△）)FeI28．金屬Al、Zn能跟強(qiáng)堿溶液發(fā)生反應(yīng)并放出氫氣。如：2Al＋2NaOH＋6H2O=2Na[Al（OH)4]＋3H2↑標(biāo)電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目：9．活潑金屬能跟某些氧化物發(fā)生置換反應(yīng)。如:2Mg＋CO2eq\o（=,\s\up8(點(diǎn)燃))2MgO＋C2Al＋Fe2O3eq\o（=,\s\up8（高溫)）Al2O3＋2Fe10．活潑金屬（如K、Na、Mg、Al等)能跟某些分子里含有活潑氫原子的有機(jī)物(如醇、酚、羧酸等）發(fā)生取代反應(yīng)或置換反應(yīng)，放出氫氣。如：2C2H5OH＋2Na→2C2H5ONa＋H2↑下列敘述錯(cuò)誤的是（）A．高溫下鋁粉和二氧化錳粉末的混合物能發(fā)生鋁熱反應(yīng)B．高溫下鋁粉和氧化鎂粉末的混合物能發(fā)生鋁熱反應(yīng)C．鎂能在二氧化碳?xì)怏w中燃燒置換出碳D．惰性電極電解氯化鎂溶液能生成Mg（OH）2、H2和Cl2【解析】鋁熱反應(yīng)表現(xiàn)了鋁的強(qiáng)還原性,置換出來(lái)的金屬的還原性弱于鋁。鋁比錳還原性強(qiáng)，A正確；鎂的還原性強(qiáng)于鋁，B錯(cuò)誤；鎂的還原性比碳強(qiáng)，故鎂能在二氧化碳?xì)怏w中燃燒置換出碳,C正確；惰性電極電解氯化鎂溶液時(shí)，陽(yáng)極：2Cl－－2e－=Cl2↑，陰極：2H＋＋2e－=H2↑，H＋放電，OH－濃度增大，從而生成Mg（OH)2,D正確.【答案】B1．下列金屬的冶煉方法與鈉相同的是（）A．銀 B．鋁C．鐵 D．銅【解析】冶煉鈉用電解法；冶煉銀用熱分解法；冶煉鋁用電解法；冶煉鐵、銅用熱還原法?！敬鸢浮緽2．下列有關(guān)金屬的說(shuō)法中,正確的是(）①在人類對(duì)金屬材料的使用過(guò)程中，性質(zhì)活潑的金屬單質(zhì)最早被人們冶煉和使用②純鐵比生鐵抗腐蝕性更強(qiáng)③單質(zhì)鋁在空氣中比較耐腐蝕，所以鋁是不活潑金屬④正常人體缺鈣會(huì)引起骨質(zhì)疏松癥，缺鐵會(huì)引起貧血等疾?、萸嚆~、不銹鋼、硬鋁都是合金⑥可通過(guò)焰色反應(yīng)區(qū)分鉀元素和鈉元素A．②④⑤⑥ B．②③④⑤C．①③④⑤ D．①②⑤⑥【解析】性質(zhì)活潑的金屬很難以游離態(tài)存在，一般被人們發(fā)現(xiàn)使用的較晚；生鐵中含有雜質(zhì),會(huì)形成原電池，比純鐵較易被腐蝕；單質(zhì)鋁不易被腐蝕，是因?yàn)槠渑c氧氣反應(yīng)在其表面形成致密的氧化膜，保護(hù)內(nèi)部金屬不被腐蝕?！敬鸢浮緼3．用氫氣、碳、一氧化碳分別與等質(zhì)量的氧化鐵在高溫下反應(yīng)，使氧化鐵中的鐵全部還原出來(lái)，消耗氫氣、碳、一氧化碳的質(zhì)量比為（）【導(dǎo)學(xué)號(hào)：28920042】A．1∶1∶1 B．1∶3∶14C．1∶6∶14 D．2∶1∶2【解析】等質(zhì)量的氧化鐵在反應(yīng)時(shí)得到電子的物質(zhì)的量是相等的，所以根據(jù)氧化還原反應(yīng)中電子得失守恒原則，可知?dú)錃?、碳、一氧化碳在反?yīng)中要失去等物質(zhì)的量的電子.設(shè)三者都失去4mol電子時(shí)，氫氣需要2mol，質(zhì)量是4g；碳需要1mol,質(zhì)量是12g；一氧化碳需要2mol，質(zhì)量是56g?！敬鸢浮緽4．下列關(guān)于銅電極的敘述正確的是()A．銅鋅原電池中銅電極上發(fā)生氧化反應(yīng)B．電解飽和食鹽水制燒堿時(shí)，用銅作陽(yáng)極C．電解法精煉銅時(shí),粗銅連接電源的正極D．電鍍銅和精煉銅時(shí),均用純銅做陰極【解析】銅鋅原電池中銅是正極，發(fā)生還原反應(yīng),A錯(cuò)誤；電解飽和食鹽水制燒堿時(shí)，用石墨作陽(yáng)極，B錯(cuò)誤；電解精煉銅時(shí)，粗銅作陽(yáng)極,純銅作陰極，C正確；電鍍銅時(shí),純銅作陽(yáng)極，鍍件作陰極，D錯(cuò)誤.【答案】C5．X、Y、Z、M、N代表五種金屬，有以下化學(xué)反應(yīng)：①水溶液中：X＋Y2＋=X2＋＋Y；②Z＋2H2O（冷）=Z（OH）2＋H2↑；③M、N為電極與N鹽溶液組成原電池,發(fā)生的電極反應(yīng)為：M－2e－=M2＋;④Y可以溶于硫酸中，M不被稀硫酸氧化。則這五種金屬的活潑性由弱到強(qiáng)的順序是()A．M〈N〈Y<X〈Z B．N>M〉Y>X〉ZC．N<M〈Y〈X<Z D．X〈Z<N〈M<Y【解析】由①知活潑性X>Y，且X、Y都不與水反應(yīng)；由②知Z為很活潑的金屬；由③及原電池原理知活潑性M>N;由④知活潑性Y>M，五種金屬的活潑性Z〉X>Y>M>N。【答案】C6．早在1807年化學(xué)家戴維用電解熔融氫氧化鈉制得鈉：4NaOH(熔融)eq\o（=,\s\up8(通電），\s\do8（1100℃)）4Na＋O2↑＋2H2O；后來(lái)呂薩克用鐵與熔融氫氧化鈉作用也制得鈉，反應(yīng)原理為3Fe＋4NaOH=Fe3O4＋2H2↑＋4Na↑.下列有關(guān)說(shuō)法正確的是（）A．電解熔融氫氧化鈉制鈉，陽(yáng)極發(fā)生的電極反應(yīng)為2OH－－2e－=H2↑＋O2↑B．若用戴維法與呂薩克法制得等量的鈉,則兩反應(yīng)中轉(zhuǎn)移的電子總數(shù)也相同C．呂薩克法制鈉的原理是利用鐵的還原性比鈉強(qiáng)D．目前工業(yè)上常用電解熔融氯化鈉法制鈉(如圖)，電解槽中石墨為陽(yáng)極，鐵為陰極【解析】電解熔融氫氧化鈉制鈉，陽(yáng)極發(fā)生的電極反應(yīng)為4OH－－4e－=O2↑＋2H2O，A項(xiàng)錯(cuò)誤；戴維法制備鈉，只有鈉是還原產(chǎn)物,而呂薩克法制備鈉時(shí)，還原產(chǎn)物除鈉外，還有氫氣，故制備等量鈉時(shí)，兩反應(yīng)中轉(zhuǎn)移的電子總數(shù)不同，B項(xiàng)錯(cuò)誤；鐵的還原性比鈉弱，呂薩克法制鈉利用的是化學(xué)平衡原理,產(chǎn)物中氣態(tài)鈉及時(shí)抽走，使平衡右移，C項(xiàng)錯(cuò)誤?！敬鸢浮緿7．已知有關(guān)物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)數(shù)據(jù)如下表：MgOAl2O3MgCl2AlCl3熔點(diǎn)/℃28502072714190(2.5×105Pa)沸點(diǎn)/℃360029801412182。7請(qǐng)參考表中數(shù)據(jù)回答下列問(wèn)題:（1)工業(yè)上用電解法生產(chǎn)鎂，通常是電解MgCl2而不是電解MgO,主要理由是________________________________________________________________________________________________________________________________。（2)工業(yè)上用電解法生產(chǎn)鋁，通常是電解Al2O3而不是電解AlCl3，主要理由是________________________________________________________________________________________________________________________________。【解析】MgCl2和MgO都是離子化合物,要將它們電解制得金屬鎂首先要將其熔化,而MgO的熔點(diǎn)太高,將其熔化時(shí)需要很大的能源消耗，因而使用熔點(diǎn)較低的MgCl2。雖然Al2O3的熔點(diǎn)很高，但AlCl3易升華(熔點(diǎn)低于沸點(diǎn))，顯然屬于共價(jià)化合物，熔融狀態(tài)下不能導(dǎo)電，無(wú)法被電解。【答案】（1)MgO的熔點(diǎn)高,會(huì)增加熔融時(shí)的能源消耗，因而使用熔點(diǎn)較低的MgCl2生產(chǎn)金屬鎂(2）AlCl3屬于共價(jià)化合物，熔融狀態(tài)下不能導(dǎo)電，不能被電解8．由熔鹽電解法獲得的粗鋁含一定量的金屬鈉和氫氣，這些雜質(zhì)可采用吹氣精煉法除去,產(chǎn)生的尾氣經(jīng)處理后可用于鋼材鍍鋁.工藝流程如下：(NaCl熔點(diǎn)為801℃；AlCl3在181℃升華)(1）精煉前,需清除坩堝表面的氧化鐵和石英砂，防止精煉時(shí)它們分別與鋁發(fā)生置換反應(yīng)產(chǎn)生新的雜質(zhì),相關(guān)的化學(xué)方程式為_(kāi)________________________和_____________________________________________________________。（2)將Cl2連續(xù)通入坩堝中的粗鋁熔體,雜質(zhì)隨氣泡上浮除去.氣泡的主要成分除Cl2外還含有________;固態(tài)雜質(zhì)粘附于氣泡上，在熔體表面形成浮渣,浮渣中肯定存在________________。（3）在用廢堿液處理氣體A的過(guò)程中，所發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)_______________________________________________________________________。(4)鍍鋁電解池中,金屬鋁為_(kāi)_______極，熔融鹽電鍍液中鋁元素和氯元素主要以AlCleq\o\al（－,4）和Al2Cleq\o\al(－，7）形式存在，鋁電極的主要電極反應(yīng)式為_(kāi)_______________________________________________________________________________