2021届（鲁科版）高考化学一轮复习金属材料学案3页

金属材料

武德合金是用 50%铋(Bi)、25%铅(Pb)、12.5%锡(Sn)和 12.5%镉(Cd)制成的。它
的熔点是 70 ℃,比所有标准条件下为固态的金属熔点都低。把武德合金制成的
保险丝安装在电闸盒中,如果电路中发生短路或超载,电流过大,导线便会发热,
当温度升高到 70 ℃时,保险丝熔断,保护电器设备,防止火灾发生。为了纪念西
班牙人武德,人们将这种特殊的合金命名为武德合金。钢中加入微量铋,可改善
钢的加工性能,可锻铸铁加入微量铋,能使可锻铸铁具备类似不锈钢的性能。
问题 1.铋的还原熔炼:原理是 Bi2O3与还原剂煤粉在高温下发生反应,写出发生
反应的化学方程式。(素养角度——宏观辨识与微观探析)
提示:2Bi2O3+3C 4Bi+3CO2↑
问题 2.铋的置换熔炼:原理是 Bi2S3加置换剂铁屑在高温下置换,写出发生反应
的化学方程式。(素养角度——证据推理与模型认知)
提示:Bi2S3+3Fe 2Bi+3FeS
问题 3.含+4价的铅元素的化合物有强氧化性,PbO2的氧化性比 Cl2的氧化性还
强,在实验室中也可用 PbO2和浓盐酸反应制取 Cl2,发生反应的化学方程式为
　。
(素养角度——证据推理与模型认知)
提示:PbO2+4HCl PbCl2+ Cl2↑+2H2O
1.二氧化铅是一种棕黑色的结晶或粉末,不溶于水和醇,溶于乙酸和氢氧化钠,
经过加热会分解。常用于染料、火柴、焰火及合成橡胶的制造和高氯酸钾(KClO4)

的生产、高压避雷器的制造以及用作硫化橡胶(如耐溶剂的聚硫橡胶)的硫化剂。
PbO2是一种两性氧化物,写出 PbO2和 NaOH浓溶液反应的离子方程式　。
答案:PbO2+2OH- Pb +H2O
2.四氯化钛(TiCl4)是制取海绵钛和氯化法钛白的主要原料,用于制造颜料和钛
有机化合物以及国防上用的烟幕剂,同时也是溶解合成树脂、橡胶、塑料等多种
有机物的良好溶剂以及制取航天航空工业材料——钛合金的重要原料。由钛铁
矿(主要成分是 FeTiO3)制备 TiCl4等产品的一种工艺流程示意图如下:
回答下列问题:
(1)往①中加入铁屑至浸出液显紫色,此时溶液仍呈强酸
性。该过程中有如下反应发生:
2Fe3++Fe 3Fe2+
2TiO2+(无色)+Fe+4H+ 2Ti3+(紫色)+Fe2++2H2O
Ti3+(紫色)+Fe3++H2O TiO2+(无色)+Fe2++2H+
加入铁屑的作用是　__________________________。
(2)在②→③工艺过程中需要控制条件以形成 TiO2·nH2O溶胶,该溶胶的分散质
颗粒直径大小在　　范围。
(3)上述工艺具有成本低、可用低品位矿物为原料等优点。依据绿色化学理念,
该工艺流程中存在的不足之处是　　　　　(只要求写出一项)。

(4)依据表格信息,要精制含少量 SiCl4杂质的 TiCl4,可采用　　　　　的方法。

TiCl4 SiCl4
熔点/℃ -25.0 -68.8
沸点/℃ 136.4 57.6
【解析】(1)从图中可以看出,对①进行处理的目的是得到富含 TiO2+的溶液和绿
矾(FeSO4·7H2O),所以加入铁粉的目的是将 Fe3+还原为 Fe2+,同时将部分 TiO2+还
原成 Ti3+,以防止 Fe2+被氧化成 Fe3+。
(2)胶体的分散质微粒直径大小在 1～ 100 nm之间。
(3)该反应产生废渣、废液和废气,不符合绿色化学的零排放要求。
(4)TiCl4和 SiCl4的沸点相差较大,可以用蒸馏的方法将二者分离。
答案:(1)使 Fe3+还原为 Fe2+,生成 Ti3+保护 Fe2+不被氧化
(2)1～ 100 nm　(3)产生三废　(4)蒸馏或精馏
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