1、 高二化学同步检测十五 金属的冶炼 原电池原理及其应用 可能用到的相对原子质量： H 1 C 12 O 16 Na 23 Mg 24 Al 27 Fe 56 Cu 64 Ba 137 S 32 第卷（选择题共 46分） 一、选择题 （每小题只有一个选项符合题意，每小题 2分，共 16分） 1.我国在春秋战国时期就懂得将白口铁经褪火处理得到相当于铸钢的物器（如锋利的宝剑），这一技术要比欧洲早近两千年，那么白口铁褪火处理的主要作用是 ( ) A.除硫、磷杂质 B.适当降低了含碳量 C.掺进合金 元素 D.改善表面的结构性能 答案： B 解析： 将白口铁褪火处理实质上是将铁中的碳元素在高温下氧化，转
2、化为 CO2，降低铁中的含碳量。 2.下列金属铁，镁，锰，钒，铬，可用铝热法制备的有 ( ) A. B. C. D. 答案： C 解析： 可用铝热法制备的金属还原性比 Al弱，且一般是难熔的金属， Mg不符合要求。 3.用 H2作还原剂和用金属作还原剂相比，所得金属纯度的说法正确的是 ( ) A.用 H2的高 B.用金属的高 C.二者相同 D.无法比较 答案： A 解析： 用 H2作还原剂，其氧化产物是 H2O，高温下易挥发，而用金属作还原剂，其氧化产物是金属氧化物，难挥发，故用 H2还原得到的金属纯度高。 4.冶炼金属一般有下列四种方法：焦炭法；水煤气法；活泼金属置换法；电解法；四种方法在工
3、业上均有应用。古代有（ )火烧孔雀石炼铜；（）湿法炼铜；（）铝热法炼铬；（）从光卤石中提炼镁；对它们的冶炼方法分析不正确的是 ( ) A. B. C. D. 答案： B 解析： 湿法炼铜是活泼金属在水溶液中置换出铜，故 B不正确。 5.如图所示，电流计指针发生偏转， X极变粗， Y极变细，符合这种情况的组合是 ( ) A.X是 Cu,Y是 Zn， Z是稀 H2SO4溶液 B.X是 Zn， Y是 C， Z是 CuSO4溶液 C.X是 Fe,Y是 Cu,Z是 Fe(NO3)3溶液 D.X是 Ag， Y是 Zn,Z是 AgNO3溶液 答案： D 解析： 由 题意可知 X极是该原电池的正极， Y极是负
4、极，只有 D选项符合题意。 6.下列各种方法中：金属表面涂抹油漆；改变金属内部结构；保持金属表面清洁干燥；在金属表面进行电镀；使金属表面形成致密的氧化物薄膜。能对金属起到防止或减缓腐蚀作用的是 ( ) A. B. C. D.全部 答案： D 解析： 上述措施均能起到防止或减缓金属腐蚀的作用。 7.下列说法错误的是 ( ) A.回收照相业中的定影液可提取镁 B.回收不锈钢可提取铬或镍以及铁 C.回收可口可乐易拉罐可回收铝 D.回收精炼铜的阳极可得金、银等重金属 答案： A 解析： 回收照相业中的定影液可提取金属 Ag。 8.铁钉和碳棒用导线连接后，浸入到 0.01 mol L-1 NaCl溶液中
5、，可能发生的是 ( ) 碳棒上有氢气析出 碳棒附近产生 OH- 发生析氢腐蚀 发生吸氧腐蚀 A. B. C. D. 答案： D 解析： Fe和碳棒浸入 0.01 mol L-1 NaCl溶液中可发生吸氧腐蚀。 二、选择题 （每小题只有一个选项符合题意，每小题 3分，共 30分） 9.下列金属冶炼的反应原理，错误的是 ( ) A.2NaCl(熔融 ) 通电 2Na+Cl2 B.MgO+H2 Mg+H2O C.Fe3O4+4CO 高温 3Fe+4CO2 D.2HgO 2Hg+O2 答案 ： B 解析： Mg是活泼金属，不能通过热还原法制取，只能通过电解法制取。 10.二战期间，丹麦科学家玻尔被迫离
6、开德军占领的祖国。为了表明一定要返回祖国的决心，他 把 自 己 获 得 的 金 质 诺 贝 尔 奖 章 放 在 盛 有 王 水 的 玻 璃 瓶 中 留 了 下 来 ：Au+HNO3+3HCl=AuCl3+NO +2H2O。战后玻尔从溶液中提取金，又重新铸成了奖章。下列方法中，你认为不能从溶有黄金的王水中提取金的是 ( ) A.用铁置换 B.电解其水溶液 C.先蒸发水分后灼烧固体 D.过滤 答案： D 解析： Au属于不活泼金属，用电解法、置换法、热分解法，均可以得到 Au，但不能用过滤法，因为 AuCl3是水溶液，不是沉淀。 11.将 3.6 g炭粉跟含 Fe3O4 80%的磁铁矿粉 29 g
7、混合后，隔绝空气加强热，反应后收集到的气体恢复到标准状况时，其体积为 6.72 L，则气体是 ( ) A.全部是 CO2 B.CO和 CO2各占一半 C.全部是 CO D.CO和 CO2的混合物，其中 CO体积占 2/3 答案： D 解析： n(C)= 1126.3 molg g=0.3 mol，产生气体的物质的量 = 14.22 72.6 molL L =0.3 mol,故 C完全反应。 设生成 CO的物质的量为 x，生成 CO2的物质的量为 y，根据 C、 O守恒，则有： 1162 3 264%802923.0m olggyxm olyx解得 moly molx 1.02.0故气体为 CO
8、和 CO2的混合物， 其中 CO体积占 32 ， CO2体积占 31 。 12.关于如图所示装置的叙述，正确的是 ( ) A.铜是阳极，铜片上有气泡产生 B.铜片质量逐渐减少 C.电流从锌片经导线流向铜片 D.氢离子在铜片表面被还原 答案： D 解析： 该装置是原电池装置，铜片作正极，不参与反应，但氢离子在铜片上得电子生成 H2，锌片作负极失电子生成 Zn2+进入溶液，电子经导线由锌片流向铜片，电子流向和电流方向相反。综合比较， D选项正确。 13.根据下列实验事实 （ 1） X+Y2=X2+Y （ 2） Z+2H2O 冷_ Z（ OH） 2+H2 （ 3） Z2+的氧化性比 X2+弱 （ 4
9、）由 Y、 W电极组成的原电池，电极反应为 W2+2e-=W Y-2e-=Y2+ 可知 X、 Y、 Z、 W的还原性由强到弱的顺序是 ( ) A.XZYW B.ZWXY C.ZXYW D.ZYXW 答案： C 解析： （ 1）活泼金属能把比它不活泼的金属元素从盐溶液中置换出来，所以还原性 XY。 （ 2）说明 Z是一种还原性很强的金属 。 （ 3）相同价态的金属离子氧化性越弱，其金属单质的还原性越强，所以还原性 ZY。 （ 4）在原电池里，负极是较活泼金属，它发生的是氧化反应，所以 Y为负极，还原性必 YW。 由以上分析，本题应选 C。 14.锂电池是新一代的高能电池，它以质轻、能高而受到普遍
10、重视。目前已经研制成功了多种锂电池。某种锂电池的总反应可表示为： Li+MnO2=LiMnO2，若该电池提供 5 C电荷量（其他损耗忽略不计），则消耗的正极材料的质量约为（式量 Li:7,MnO2:87,电子电荷量取 1.6010-19 C） ( ) A.3.5 10-3 g B.7 10-4 g C.4.52 10-3 g D.4.52 10-2 g 答案 ： C 解析 ： n(e-)= 12319 1002.6106.1 5 m o lC C=5.2 10-5 mol,正极反应 MnO2 e-,则n(MnO2)=5.2 10-5 mol,m(MnO2)=5.2 10-5 mol 87 g
11、mol-1=4.52 10-3 g。 15.下图装置中，构成原电池的是 ( ) 答案： C 解析： A、 D选项中没有构成闭合 回路， B中乙醇为非电解质，不能导电。 16.下列事实不用电化学理论解释的是 ( ) A.轮船水线以下的船壳上装一定数量的锌块 B.铝片不用特殊方法保护 C.纯锌与稀硫酸反应时，滴入少量硫酸铜溶液后速率加快 D.镀锌铁比镀锡铁耐用 答案： B 解析： A选项， Zn-Fe在海水中构成原电池， Zn作负极保护铁； B选项，铝表面形成一层致密的氧化膜保护铝不被氧化； C选项，滴加硫酸铜溶液后， Zn置换出铜， Zn-Cu构成原电池，加快反应速率； D选项，镀锌铁构成原电池
12、后， Zn作负极保护铁，镀锡铁构成原电池后， Fe作负极，锡 作正极，加快铁的腐蚀速率。 17.常用的纽扣式银锌电池，放电时的电极反应式分别为： Zn极 Zn+2OH-2e-=Zn(OH)2 Ag2O极 Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH- 则下列说法中不正确的是 ( ) A.放电过程中 c(OH-)不变 B.Zn为负极而 Ag2O为正极 C.电解质溶液呈碱性 D.电子从 Ag2O流出经用电器后流入 Zn极 答案： D 解析： 原电池工作时 Zn失去电子， Ag2O得到电子，所以 Zn为负极， Ag2O为正极， Zn失去的电子经外电路流向 Ag2O，负极消耗的 OH-与正极产生的 OH-
13、相等，所以电解质溶液的 pH不变， Zn失去电子时要消耗 OH-，所以电解质溶液必须呈碱性。 18.一种新型燃料电池，一极通入空气，另一极通入 C4H10气体；电解质是掺杂氧化钇（ Y2O3）的氧化锆（ ZrO2）晶体，在熔融状态下能传导 O2-。下列对该燃料电池说法正确的是 在熔融电解质中， O2-由负极移向正极 电池的总反应是： 2C4H10+13O2=8CO2+10H2O 通入空气的一极是正极，电极反应为： O2+4e-=2O2- 通入 C4H10的一极是正极，电极反应为： C4H10+26e-+13O2-=4CO2+5H2O( ) A. B. C. D. 答案： B 解析： 根据燃料电
14、池的特点，通入燃料 C4H10 的一极为负极，电极反应式为：C4H10-26e-+13O2-=4CO2+5H2O;通入空气的一极为正极，电极反应式为： O2+4e-=2O2-；电池的总反应式为： 2C4H10+13O2=8CO2+10H2O。正确，答案选 B。 第卷（非选择题共 54分） 三、填空题 、简答题（本题包括 4小题，共 37分） 19.（ 9分）钛（）因为具有神奇的性能越来越引起人们的关注，常温下钛不和非金属、强碱反应。红热时，却可与常见的非金属单质反应。钛是航空、军工、电力等方面的必需原料。地壳中含钛矿石之一称金红石 ( )，目前大规模生产钛的方法是： 第一步：金红石、炭粉混合在
15、高温条件下通入氯气制 4和一种可燃性气体。该反应的化学方程式为： _，该反应的还原剂是 _。 第二步：在氩气的气氛中，用过量的镁 在加热条件下与 反应制得金属钛。 （ 1 ）写出此反应的化学方程式：_； （ 2）如何由上述所得产物中获取金属钛？简述步骤并写出有关反应的化学方程式_。 答案 ： TiO2+2Cl2+2C 高温 TiCl4+2CO C (1)TiCl4+2Mg 2MgCl2+Ti (2)产物冷却后加足量的盐酸，过滤、洗涤、干燥得金属钛 ;Mg+2HCl=MgCl2+H2 解析： 第一步中 “可燃性 ”气体为 CO，反应方程式应为： TiO2+2Cl2+2C 高温 TiCl4+2CO
16、。 Mg与TiCl4反应方程式为： TiCl4+2Mg 2MgCl2+Ti。 20.（ 8分）某化工厂排放的污水中含有 Al3+、 Fe3+、 Hg2+、 Cu2+四种离子。甲、乙、丙三同学设计从该污水中回收金属铜的方案如下： 甲：污水 NaOH 过滤 2( 2 ) ( 3 )HC uO C u加沉 淀液+ 乙：污水 +Fe 过滤 滤液滤渣滤渣 加热稀过滤CuC u O HH C l 2)4()3()2(丙：污水 +Fe粉 过滤 滤液滤渣 加热 CuC u O H 2)3()2(填空和回答： （ 1）甲、乙、丙提出的方案能否制得铜？ 甲： _；乙： _；丙： _。 （ 2）在能制得铜的方案中，
17、会导致环境污染的一步操作是： _ _。 答案： （ 1）不能 能 不能 （ 2）乙方案中加热时汞形成蒸气，有毒 解析： 甲方案中，加 NaOH后，所得沉淀中含 Fe(OH)3、 Cu(OH)2、 Hg(OH)2，加热后，得 Fe2O3和 CuO， Hg(OH)2分解产生 HgO和 H2O,HgO进一步分解生成汞蒸气和 O2，再用 H2还原得到 Fe和 Cu。 乙方案中，加 Fe过滤后得到的滤渣中有 Cu、 Hg，可能有过量的铁粉，再加稀盐酸后铁 粉溶解，剩下 Cu、 Hg，加热， Hg变成蒸气， Cu被空气中氧气氧化得到 CuO，再用 H2还原得到 Cu。 丙方案中没有加稀盐酸除去过量的铁粉，
18、最后得到的 Cu中可能混有铁。 21.（ 8分）有人设计以铂和锌为电极材料，埋入人体内作某种心脏病人的心脏起搏器的能源，它依靠人体血液中一定浓度的 O2、 H2O进行工作，两极反应式为：正极材料是 _，电 极 反 应 是 _ ； 负 极 材 料 是 _ ， 电 极 反 应 是_。 答案 ： Pt O2+4e-+2H2O=4OH- Zn Zn-2e-=Zn2+ 22.（ 12分）市场出售的 “热敷袋 ”，其主要成分是铁屑、炭粉、木屑与少量氯化钠、水等。它在使用之前需用塑料袋与空气隔绝。使用时开启塑料袋的小气孔，轻轻揉搓就会放出热量来。当使用完后还会发现有锈生成，依上述现象完成下列问题： （ 1）
19、 “热敷袋 ”放出热量使铁发生了什么反应？ （ 2）炭粉的主要作用是什么？ （ 3）加入氯化钠的作用是什么？ （ 4）写出有关的电极反应与化学方程式来表明上述过程。 答案： （ 1）铁是原电池的负极，发生了氧化反应， Fe-2e-=Fe2+ (2)炭粉是原电池的正极。 （ 3）食盐与水构成电解质溶液。 （ 4）原电池的电极反应是： Fe负极： 2Fe-4e-=2Fe2+ C正极： 2H2O+O2+4e=4OH-起吸氧作用 Fe2+2OH-=Fe(OH)2 4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3 解析： “热敷袋 ”利用原电池的工作原理，铁发生氧化反应放出能量。在此原电池中， Fe作
20、负极，炭粉作正极， NaCl和水构成电解液， Fe发生吸氧腐蚀。 四、计算题 （本题包括 2小题，共 17分） 23.（ 8分）一定质 量由铝粉和四氧化三铁组成的铝热剂，在隔绝空气的条件下灼烧，使之充分反应。将所得混合物研细并分成两等份，分别投入过量的烧碱溶液和盐酸中，充分反应后，前者消耗 m mol NaOH，放出 0.336 L气体；后者消耗 n mol HCl，放出 V L气体。若将等质量的这种铝热剂中铝粉与足量的稀硫酸反应，可得到 3.36 L气体（气体体积均在标准状况下测定）。求： （ 1）该铝热剂组成成分的质量分数。 （ 2） m、 n、 V的值。 答案： (1) (Al)=27.
21、95% (Fe3O4)=72.05% (2)m=0.05 mol n=0.24 mol V=1.344 L 解析： 根据题意，进行铝热反应后的混合物投入烧碱溶液中，产生气体，说明铝粉过量， Fe3O4完全反应。由于等质量的铝和酸、碱反应，放出 H2的量相等，由 2Al 3H2可知： 原铝热剂中铝的总质量 m1(Al)= 324.22 36.3 1 molL L 27 g mol-1=2.7 g 发生铝热反应后剩余铝的质量 m2(Al)= 324.22 336.0 1 molL L 2 27 g mol-1=0.54 g 铝热反应消耗铝的质量 m3(Al)=2.7 g-0.54 g=2.16 g
22、 (1)由 8Al+3Fe3O4 高温 9Fe+4Al2O3,则 m(Fe3O4)= 278 232316.2 g =6.96 g m(Fe)= 278 56916.2 g =5.04 g m(Al2O3)= 278 102416.2 g =4.08 g 故 (Al)= ggg96.67.2 7.2 100%=27.95% (Fe3O4)=1-27.95%=72.05% (2)根据原子守恒 Al NaAlO2 NaOH m=n(NaOH)= 2127 7.2 1 molg g=0.05 mol 由 2Al 6HCl 3H2 Al2O3 6HCl Fe 2HCl H2 n=n(HCl)= 212
23、7 54.0 1 molg g 3+ 21102 08.4 1 molg g 6+ 2156 04.5 1 molg g 2=0.24 mol V=V(H2)=( 2127 54.0232127 54.0 11 m o lg gm o lg g) 22.4 L mol-1=1.344 L 24.（ 9分）由铜片、锌片和 200 mL稀 H2SO4组成的原电池中，若锌片发生电化学腐蚀，当铜片上放出 3.36 L(标准状况） 气体时，硫酸恰好全部作用完。试计算： （ 1）产生这些气体消耗了多少克锌？ （ 2）有多少个电子通过了导线？ （ 3） 200 mL稀 H2SO4的物质的量浓度是多少？ 答案
24、： （ 1） 9.75 g (2)1.806 1023个 （ 3） 0.75 mol L-1 解析： (1)Zn+2H+=Zn2+H2 6.5 g 22.4 L m(Zn) 3.36 L m(Zn)=9.75 g (2)负极： Zn-2e-=Zn2+ 正极： 2H+2e- = H2 2 mol 22.4 L m(e-) 3.36 L n(e-)=0.3 mol 通过导线的电子数为： 0.3 mol 6.02 10-23 mol-1=1.806 1023个 （ 3） Cu片上： 2H+2e-=H2 2 mol 22.4 n(H+) 3.36 L n(H+)=0.3 mol则 n(H2SO4)=0.15 mol,c(H2SO4)= Lmol2.015.0 =0.75 mol L-1。 考后评价 _ _ _ _ _
