人教版 (2019)必修 第一册第二节 金属材料第1课时课时练习

第二节　金属材料

第1课时　合金

基础过关练

题组一　合金及合金的性质

1.(2021辽宁沈阳高一上期末)合金的应用极大地促进了人类社会的发展。下列实物中,主要材料不属于合金的是              (　　)

2.(2021广东珠海二中高一上月考)关于合金的叙述:①多数合金比其成分金属熔点低,硬度大;②合金中的元素以化合物的形式存在;③合金中一定含金属;④合金一定是混合物。其中正确的是              (　　)

A.①②③④　　B.①③④　　C.②③④　　D.③④

3.(2020四川绵阳高一期末)某合金与铁的物理性质的比较如下表所示:

还知该合金耐腐蚀、强度大。从以上性能看,该合金不适合制作 (　　)

A.导线　　B.门窗框　　C.炉具　　D.飞机外壳

4.合金相对于纯金属制成的金属材料来说,优点是(　　)

①合金的硬度一般比其成分金属的硬度大

②合金的熔点一般比其成分金属的熔点低

③改变原料的配比,改变生成合金的条件,可得到具有不同性能的合金

④合金比纯金属的导电性强

⑤合金比纯金属的应用范围广泛

A.①②③⑤　　　　B.②③④

C.①②④　　　　　D.①②④⑤

题组二　铁合金

5.关于钢和生铁的说法错误的是 (　　)

A.都是铁的合金

B.主要区别是含碳量的不同

C.主要成分都是铁

D.钢是纯铁,生铁含杂质

6.(2021吉林吉化一中高一上月考)钢铁是铁碳合金的总称,其强度高、价格便宜、应用广泛。在以下关于不锈钢和碳素钢的认识中,你认为正确的是              (　　)

A.它们的组成元素是相同的

B.耐腐蚀的性能不同

C.它们都属于钢,因此物理性质相同

D.碳素钢比生铁易生锈,不锈钢不易生锈

7.铁和铁合金是生活中常见的材料,下列说法正确的是 (　　)

A.纯铁和铁合金都能导电、传热

B.纯铁的熔点低于铁合金

C.纯铁的硬度和强度都高于铁合金

D.纯铁与盐酸反应,铁合金不与盐酸反应

8.下列关于铁和铁合金的有关说法错误的是 (　　)

A.工业上用一氧化碳将铁矿石中的铁还原出来

B.不锈钢抗腐蚀性能好,长期使用绝对不会生锈

C.制造铁轨、船舶、桥梁的碳素钢是铁和碳的合金

D.使用铁锅烧饭菜能为人体提供微量的铁元素

题组三　铝和氧化铝的性质

9.下列叙述中不正确的是 (　　)

A.铝的化学性质很活泼,在空气中极易锈蚀

B.铝是比较活泼的金属,在化学反应中容易失去电子,表现出还原性

C.铝条投入稀硫酸中产生无色气泡

D.铝箔在空气中受热可以熔化,由于氧化膜的存在,熔化的铝并不滴落

10.某无色溶液放入铝片后有氢气产生,则在该溶液中下列离子一定可以大量存在的是              (　　)

A.Na+　　　B.Mg2+　　　C.H+　　　D.C

11.(2021江西上饶高一月考)镁和铝分别与等浓度、等体积的足量稀硫酸反应,相同条件下产生气体的体积(V)与时间(t)的关系如图所示。下列说法中正确的是(　　)

A.镁和铝的物质的量之比为3∶2

B.镁和铝的质量之比为3∶2

C.镁和铝转移电子数之比为3∶2

D.生成气体的体积之比为2∶3

12.下列有关氧化铝的说法错误的是 (　　)

A.可用Al2O3材料制成的坩埚熔融烧碱

B.铝能在空气中稳定存在是因为其表面覆盖着一层氧化铝保护膜,能防止内部金属被氧化

C.氧化铝是一种高熔点物质,是一种较好的耐火材料

D.氧化铝是一种两性氧化物,既能与强酸反应,也能与强碱反应

13.在铝制易拉罐中收集满CO2,加入过量的NaOH溶液,立即封口并振荡,可以发现易拉罐先咔咔作响,变瘪,然后再次鼓起来,其过程中没有涉及的化学反应是(　　)

A.Al(OH)3分解　　　　       B.CO2与NaOH溶液反应

C.Al与NaOH溶液反应　　　　D.Al2O3与NaOH溶液反应

14.铁、铝的混合物进行如下实验:

(1)操作X的名称是　　　　。 

(2)气体A是　　　　　。 

(3)A与Cl2混合光照可能发生爆炸,生成　　　(填化学式),A在该反应中作为　　　　(填“氧化剂”或“还原剂”)。 

(4)溶液B中阴离子除OH-外还有　　　　　,溶液D中存在的金属离子为　　　　　。 

题组四　铝合金

15.(2021河南洛阳一中高一上月考)我国自主研制的大型客机C919的机身大量使用铝锂合金材料。这是利用了铝锂合金性质中的              (　　)

A.高强度、低密度　　　　B.高强度、导热性

C.低密度、导电性　　　　D.导电性、导热性

16.镁铝合金质优体轻,又不易锈蚀,大量用于航空工业、造船工业、日用化工等领域。下列关于镁铝合金性质的叙述中,不正确的是              (　　)

A.此合金的熔点比镁和铝的熔点都低

B.此合金能全部溶解于足量稀盐酸中

C.此合金能全部溶解于足量氢氧化钠溶液中

D.此合金的硬度比镁和铝的硬度都大

题组五　新型合金

17.(2019安徽六安毛坦厂中学、金安高级中学高一上期末联考)钛和钛的合金被誉为“21世纪最有发展前景的金属材料”,它们具有很多优良的性能,如熔点高、密度小、可塑性好、易于加工,尤其是钛合金与人体器官具有很好的“生物相容性”。根据它们的主要性能,下列用途不切实际的是              (　　)

A.用来制作保险丝

B.用于制造航天飞机

C.用来制造人造骨

D.用于家庭装修,制作钛合金装饰门

18.形状记忆合金是一种在加热升温后能完全消除其在较低的温度下发生的变形,恢复其变形前原始形状的合金材料,即拥有“记忆”效应的合金。下列变化不是利用合金记忆效应的是              (　　)

A.脊柱侧弯矫形采用的哈伦顿棒,如果矫形棒的矫正力有变化,把温度升高到比体温约高5 ℃,就能恢复足够的矫正力

B.合金在高温环境下制作好天线,再在低温下把天线压缩成一个小球,运上太空中,太阳光的辐射使小球恢复原来的形状

C.将某合金用于制造精密仪器或精密车床,一旦由于震动、碰撞等原因变形,只需加热即可排除故障

D.汽车受损变形后,利用钣金喷漆整形

19.储氢合金是一种新型合金。下列关于储氢合金的说法错误的是 (　　)

A.储氢合金是一类能够大量吸收氢气,并与氢气结合成金属氢化物的新型合金材料

B.储氢合金具有储氢量大、能耗低、使用方便的特点

C.储氢合金具有很强的捕捉氢的能力,氢分子在合金中先分解成单个的原子,氢原子进入合金原子的缝隙中,并与合金生成金属氢化物

D.储氢合金形成的金属氢化物性质稳定,高温条件下也不易分解

20.阅读材料,回答下列问题。

近年来,科研人员研究得到一种新型材料——泡沫铝。它是把发泡剂加到熔融铝合金中制成的,其优点是硬度大,密度小(为0.16~0.5 g/cm3),比木材还轻,可浮于水面,又有很大刚性,且隔音、保温,是一种良好的建筑材料和轻质材料。

(1)下列关于泡沫铝的说法中错误的是　　　(填字母)。 

A.泡沫铝是铝单质泡沫

B.泡沫铝是一种合金

C.泡沫铝是一种优质的建筑材料和轻质材料

D.泡沫铝可用于飞机制造

(2)铝制成铝箔用于食品包装,是利用它的　　　(填字母)。 

A.金属光泽　　　　B.延展性

C.导电性　　　　  D.导热性

(3)铝在空气中会被氧化生成一层致密的氧化膜而对内部铝起保护作用,但这层氧化膜遇到强酸或强碱溶液都会溶解,请写出:

①氧化膜与盐酸反应的离子方程式:

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　。 

②氧化膜与氢氧化钠溶液反应的离子方程式:　　　　　　　　　　。

能力提升练

题组一　合金的组成、性质及应用

1.(2021辽宁五校高一上期末联考,)新材料问世常常带动新科技、新技术的应用和发展,下列有关说法不正确的              (　　)

A.中国的航空铝材处于世界领先的行列,该铝材是纯度很高的铝,密度小、强度高

B.铬、镍等元素加入钢中后可增强钢抗氧化性

C.“神舟”六号载人飞船表面覆盖某种特殊材料,这种材料强度高,耐高温

D.据报道,近期我国宣布成功完成了某超级钢的研制,从组成看上超级钢是混合物

2.(2020安徽芜湖高一期末,)下列有关金属的说法中,正确的是 (　　)

①可通过焰色试验区分钾和钠

②铝制品在空气中稳定存在是因为其表面覆盖着一层致密的氧化膜

③纯铁比生铁抗腐蚀性更强

④青铜、不锈钢、硬铝都是合金

⑤在人类对金属材料的使用过程中,性质越活泼的金属单质越早被人们冶炼和使用

⑥正常人体缺钙会引起骨质疏松症,缺铁会引起贫血等疾病

A.①②④⑥　　　　  B.①②③④⑤⑥

C.①②③④⑥　　　　D.①③④⑤⑥

3.(2021河南洛阳一中高一上月考,)如图表示金属X、Y及它们的合金Z分别与足量盐酸反应放出H2量的情况。横坐标表示消耗金属的物质的量,纵坐标表示在标准状况下产生H2的体积。下列有关合金组成的判断正确的是              (　　)

A.n(Na)∶n(Fe)=2∶1

B.n(Mg)∶n(K)=1∶2

C.n(Na)∶n(Al)=1∶3

D.n(K)∶n(Al)=1∶1

题组二　铝和氧化铝性质的综合考查

4.(2021辽宁沈阳高一上期末,)家庭的厨卫管道内常因留有油脂、毛发、菜渣等造成堵塞,此时可以用主要成分为NaOH和铝粉的固体管道疏通剂进行疏通。下列说法中错误的是              (　　)

A.铝表面的氧化膜和铝均能与NaOH溶液反应

B.取用该固体管道疏通剂时可以用手抓取

C.使用该固体管道疏通剂时应远离明火

D.该反应原理为2Al+2NaOH+2H2O 2NaAlO2+3H2↑

5.()如图所示为除去AlCl3溶液中含有的Mg2+、K+杂质离子的流程,并尽可能减少AlCl3的损失。下列说法正确的是              (　　)

A.NaOH溶液可以用Ba(OH)2溶液来代替

B.溶液a中含有Al3+、K+、Cl-、Na+、OH-

C.溶液b中只含有NaCl

D.向溶液a和沉淀a中滴加盐酸都要过量

6.(2021四川南充中学高一上月考,)一位同学在复习时遇到这样一道习题:某无色溶液中可能含有H+、OH-、Na+、N,加入铝粉后,只产生H2,问该无色溶液中能大量存在哪几种离子。已知:铝与稀硝酸反应时,生成的气体为NO,NO在空气中会进一步被氧化为红棕色气体NO2。

(1)未开始实验前,　　　　(填“能”或“不能”)确定溶液的酸碱性;加入铝粉产生H2,说明铝具有　　　　(填“氧化性”或“还原性”)。 

(2)该同学分析:若H+大量存在,则N就不能大量存在。设计实验证实如下:

①盐酸溶解Al2O3薄膜的离子方程式是　　　　　　　　　　　　　。

②根据现象ⅱ,推测溶液中产生了NO,将生成NO的离子方程式补充完整:

　　Al+　　N+　  　　Al3++　　NO↑+　　　　。 

(3)再假设:若OH-大量存在,N也可能大量存在。重新设计实验证实如下:

(4)在NaOH溶液中加入铝粉,结果只检验出有H2生成,其化学方程式是　　　　　　　　　　　　　　,该反应的氧化剂为　　　　。 

(5)由上述实验得出:该溶液的溶质为　　　　。 

答案全解全析

基础过关练

1.B　青铜属于合金,A不符合题意;青花瓷的主要成分不是合金,B符合题意;流通硬币是由合金制成的,C不符合题意;地铁列车的车体是由合金制成的,D不符合题意。

2.B　多数合金比其各成分金属熔点低,硬度大,①正确;合金中的元素以单质的形式存在,②错误;合金中一定含有金属,还至少含有另外一种金属或者非金属,③正确;合金是一种金属与其他金属或非金属熔合在一起形成的具有金属特性的材料,所以合金一定是混合物,④正确。

3.A　根据表中数据可知该合金的熔点高、硬度大,密度小于铁,导电性差,因此该合金不适合制作导线。

4.A　合金具有许多优良的物理、化学性能或机械性能,在许多方面优于其成分金属。例如,合金的硬度一般比其成分金属的硬度大,多数合金的熔点比其成分金属的熔点低。合金的导电性不一定比纯金属强。

5.D　生铁是含碳量为2%~4.3%的铁合金,钢是含碳量为0.03%~2%的铁合金。

6.B　碳素钢是铁碳合金,不锈钢中含铁、铬、镍等,它们的组成元素不同,A错误;不锈钢比碳素钢耐腐蚀,B正确;不锈钢和碳素钢组成元素不同,物理性质不相同,C错误;生铁中碳含量比碳素钢中的高,生铁比碳素钢易生锈,D错误。

7.A　合金具有金属的特性,因此纯铁和铁合金都能导电、传热,A正确;合金的熔点一般比其成分金属的低,所以纯铁的熔点高于铁合金,B错误;常见的合金的硬度比各成分金属的高,所以纯铁的硬度和强度都比铁合金的要低,C错误;无论是纯铁还是铁合金都能与盐酸反应,D错误。

8.B　一氧化碳具有还原性,可以将铁矿石中的铁还原出来;不锈钢不易生锈,但不是绝对不生锈;碳素钢是铁和碳的合金;铁是人体必需的微量元素,使用铁锅烧饭菜能为人体提供微量的铁元素。

9.A　A项,铝很活泼,易形成致密的氧化物保护膜,阻止内部的铝继续被氧化,因此铝在空气中不易被锈蚀。

10.A　该溶液能与铝反应放出氢气,则该溶液可能呈酸性,也可能呈碱性。Mg2+、H+不能在碱性溶液中大量存在,C不能在酸性溶液中大量存在。

11.A　镁和铝分别与等浓度、等体积的稀硫酸反应,化学方程式分别为Mg+H2SO4 MgSO4+H2↑、2Al+3H2SO4 Al2(SO4)3+3H2↑。相同条件下产生H2的体积相等,则H2物质的量相等,根据化学方程式可求出Mg与Al的物质的量之比为3∶2,A正确;Mg与Al的质量之比为4∶3,B错误;转移电子数之比与生成H2的物质的量之比相同,为1∶1,C错误;根据图像可知,相同条件下生成的H2的体积相等,D错误。

12.A　氧化铝与烧碱在加热时会发生反应,故不能用Al2O3材料制成的坩埚熔融烧碱,否则会损坏坩埚。

13.A　NaOH溶液先与CO2反应,气压减小,易拉罐变瘪,再与铝表面的Al2O3反应,最后与Al反应,生成H2,易拉罐又鼓起来。

14.答案　(1)过滤　(2)H2(或氢气)

(3)HCl　还原剂　(4)Al　Fe2+

解析　(1)加入足量NaOH溶液,Al溶解,Fe不溶解,操作X为过滤。(2)Al与氢氧化钠溶液反应产生氢气,气体A为H2。(3)H2与Cl2反应生成HCl。(4)溶液B中阴离子有OH-、Al,溶液D中金属离子为Fe2+。

15.A　铝锂合金的密度较小,强度较大,能够实现飞机减重的目标,因此使用铝锂合金是利用铝锂合金的高强度、低密度的特点。

16.C　合金的熔点一般比各成分金属的低,A正确;此合金的主要成分是镁和铝,均能与稀盐酸反应,能全部溶解于稀盐酸中,B正确;铝能与氢氧化钠溶液反应,但镁不能与氢氧化钠反应,此合金不能全部溶解于氢氧化钠溶液中,C错误;常见合金的硬度比组成它的纯金属的硬度大,则此合金的硬度比镁和铝的硬度都大,D正确。

17.A　钛合金的熔点高,不适合制作保险丝。

18.D　汽车受损变形后,利用钣金喷漆整形,不是利用了记忆合金的记忆效应;A、B、C项均是利用了记忆合金的记忆效应。

19.D　储氢合金中形成的金属氢化物在高温条件下容易分解,故D错误。

20.答案　(1)A　(2)B　(3)①Al2O3+6H+ 2Al3++3H2O　②Al2O3+2OH- 2Al+H2O

解析　(1)根据信息可知,泡沫铝是一种合金,是混合物;泡沫铝是一种优质的建筑材料和轻质材料;由于泡沫铝有很大刚性,密度小,且隔音、保温,故泡沫铝可用于飞机制造。

(2)铝制成铝箔用于食品包装,利用的是铝的延展性。

(3)Al2O3与盐酸、氢氧化钠溶液反应的离子方程式分别为Al2O3+6H+ 2Al3++3H2O、Al2O3+2OH- 2Al+H2O。

能力提升练

1.A　航空铝材是一种铝合金,A错误;在钢中加入铬、镍等元素后可制成不锈钢,可增强钢抗氧化性,B正确;“神舟”六号载人飞船表面覆盖的特殊材料是为了防止飞船与大气摩擦时产生高温而起火燃烧,所以飞船表面的材料应符合强度高、耐高温等性能,C正确;钢是铁的合金,合金从组成看上是混合物,D正确。

2.C　①在进行焰色试验时,由于钠元素焰色呈黄色,钾元素的焰色呈紫色,因此可通过焰色试验区分钾和钠,故①正确;②铝是活泼金属,单质铝在空气中易与氧气发生氧化反应,生成氧化铝,氧化铝可阻止内部的铝进一步反应,故②正确;③生铁比纯铁抗腐蚀性差,故③正确;④青铜、不锈钢、硬铝都是合金,故④正确;⑤金属大规模被使用的先后顺序跟金属的活动性关系很大,金属活动性较弱的金属单质较早被人们冶炼和使用,故⑤错误;⑥骨质疏松症是由人体缺钙引起的,缺铁会引起缺铁性贫血,故⑥正确。

3.D　4 mol Y与足量盐酸反应产生标准状况下134.4 L氢气,氢气的物质的量为6 mol,则反应后Y的化合价为+3价,根据选项中所给金属分析可知Y为金属铝;6 mol X与足量盐酸反应产生标准状况下67.2 L氢气,氢气的物质的量为3 mol,则反应后X的化合价为+1价,根据选项中所给金属分析可知X可能为金属钠或钾;6 mol合金Z与足量盐酸反应产生标准状况下134.4 L氢气,氢气的物质的量为6 mol,设6 mol合金Z中X、Y的物质的量分别为a mol、b mol,则有a+b=6,根据得失电子守恒,有a+3b=12,解得a=3,b=3。分析各选项可知,D项正确。

4.B　铝与NaOH溶液反应生成偏铝酸钠和氢气,氧化铝为两性氧化物,能与NaOH反应,A正确;氢氧化钠与铝反应放热,且NaOH具有腐蚀性,取用该固体管道疏通剂时不能用手抓取,B错误;铝与NaOH溶液反应生成偏铝酸钠和氢气,氢气遇到明火可能发生爆炸,则使用该固体管道疏通剂时应远离明火,C、D正确。

5.A　NaOH溶液的主要作用是使镁离子生成沉淀,并将铝离子变为偏铝酸根离子,因此可以用氢氧化钡溶液来代替,A正确;溶液a中含有K+、Cl-、Na+、Al、OH-,B错误;溶液b中含有氯化钠、氯化钾,C错误;向溶液a中滴加盐酸不能过量,否则会使生成的氢氧化铝沉淀溶解,D错误。

6.答案　(1)能　还原性

(2)①Al2O3+6H+ 2Al3++3H2O　②1　1　4H+　1　1　2H2O

(4)2Al+2NaOH+2H2O 2NaAlO2+3H2↑　H2O

(5)NaOH

解析　(1)无色溶液中可能含有H+、OH-、Na+、N,加入铝粉后,只产生H2,因硝酸具有强氧化性,若有硝酸则会观察到红棕色气体,则无色溶液中不含H+,一定含有OH-,开始实验前能确定溶液呈碱性;加入铝粉产生H2,Al失去电子,则Al为还原剂,具有还原性。

(2)①盐酸与氧化铝反应生成氯化铝和水,离子方程式为6H++Al2O3 2Al3++3H2O;②Al与H+、N发生氧化还原反应生成硝酸铝、NO和水,根据得失电子守恒、电荷守恒和原子守恒配平得到反应的离子方程式为Al+N+4H+ Al3++NO↑+2H2O。

(4)NaOH溶液中加入铝粉,结果只检验出有H2生成,即反应生成偏铝酸钠和氢气,反应为2Al+2NaOH+2H2O 2NaAlO2+3H2↑;反应中H2O中H元素化合价降低,得电子作氧化剂。

(5)若同时存在OH-和N,则会生成氨气,题述实验中只检验出H2,说明是铝和氢氧化钠溶液反应,则溶质为NaOH。