新人教版高中化学必修第一册第三章铁金属材料高效作业16第二节金属材料含解析 练习

第二节　金属材料 (见学生用书P119)[A级　新教材落实与巩固]1．合金具有许多优良的物理、化学或机械性能。下列物质属于合金的是(　A　)　　　　　　　　　　　　　　 A．青铜B．陶瓷C．石墨D．水银【解析】青铜为铜的合金，A符合题意；陶瓷为无机非金属材料，不属于合金，B不符合题意；石墨为碳的单质，不属于合金，C不符合题意；水银为金属单质，不属于合金，D不符合题意。2．合金的应用促进了人类社会的发展。下列不属于合金的是(　B　)A．储氢合金B．青花瓷C．航母钢甲板D．钛合金耐压球壳【解析】储氢合金是新型合金材料，属于合金，A不符合题意；瓷器属于硅酸盐产品，不属于合金，B符合题意；钢属于合金，C不符合题意；钛合金属于合金，D不符合题意。3．合金有许多特点，如Na­K合金为液体，而Na和K的单质均为固体。据此推测生铁、纯铁、碳单质三种物质中，熔点最低的是(　B　)A．纯铁B．生铁C．碳D．无法确定【解析】合金的熔点一般比组成成分低，所以熔点最低的是合金生铁，B正确。4．汞合金是目前使用较多的补牙材料。汞合金补牙材料中除含有汞外，还含有锌、锡、铜等金属。下列有关该汞合金补牙材料的说法中不正确的是(　A　)A．汞合金的熔点比汞低B．食用酸性较强的食物对该材料有腐蚀性C．汞合金的强度和硬度比锡的大D．汞合金是一种具有金属特性的混合物【解析】根据题意，常温下汞合金应为固体，而汞为液体，故汞合金的熔点比汞的熔点高，A错误；汞合金中含有锌、锡、铜等金属，其中锌、锡的活动性都位于氢之前，故能与酸反应，所以食用酸性较强的食物对该材料有腐蚀性，B正确；合金的硬度比各成分的硬度要高，C正确；根据合金的概念可知合金是混合物，D正确。5．下列反应的离子方程式书写正确的是(　C　)A．钠溶于水的反应：Na＋2H2O===Na＋＋2OH－＋H2↑B．氧化铝溶于氢氧化钠溶液：Al2O3＋2OH－===2AlO＋H2↑C．金属铝溶于稀硫酸中：2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑D．铁跟稀盐酸反应：Fe＋2H＋===Fe3＋＋H2↑【解析】A项，电荷不守恒，应为2Na＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2↑，错误；B项，氧元素的原子个数不守恒，应为Al2O3＋2OH－===2AlO＋H2O，错误；D项，Fe与稀盐酸反应生成Fe2＋，错误。6．铁与铁合金是生活中常见的材料，下列说法正确的是(　B　)A．铁与盐酸反应，铁合金不与盐酸反应B．一定条件下，铁粉可与水蒸气反应C．不锈钢是铁合金，只含金属元素D．纯铁的硬度和强度均高于铁合金【解析】铁与盐酸反应，铁合金中含有铁单质，也能和盐酸反应，A错误；铁粉和水蒸气在高温下反应生成四氧化三铁和氢气，B正确；不锈钢是铁的合金，含有碳等非金属，C错误；合金的强度和硬度一般比组成它们的纯金属更高，则纯铁的硬度和强度均低于铁合金，D错误。7．工业生产中常将两种或多种金属(或金属与非金属)在同一容器中加热使其熔合，冷凝后得到具有金属特性的熔合物——合金，这是制取合金的常用方法之一。仅根据下表数据判断，不宜用上述方法制取的合金是(　D　) 金属NaKAlCuFe熔点/℃97.563.666010831535沸点/℃883774246725672750A．Fe­Cu合金B．Cu­Al合金C．Al­Na合金D．Cu­Na合金【解析】熔点相差不大的金属可以熔合在一起，其中的Fe－Cu、Cu－Al、Al－Na都可以熔合在一起，而Cu－Na不可以，因为铜的熔点大于钠的沸点，铜开始熔化时，钠已经变成钠蒸气逸出。8．合金相对于纯金属制成的金属材料来说，优点是　　　(　A　)①合金的硬度一般比它的各成分金属的硬度大　②一般合金的熔点比它的各成分金属的熔点低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更强　⑤合金比纯金属的应用范围更广泛A．①②③⑤B．②③④C．①②④D．①②④⑤【解析】合金具有许多优良的物理、化学或机械性能，在许多方面优于各成分金属。例如，合金的硬度一般比各成分金属的硬度大，合金的熔点一般比各成分金属的熔点低，但合金的导电性一般比纯金属弱。9．铝在人体中积累可使人慢性中毒，世界卫生组织将铝确定为食品污染源之一而加以控制。铝在下列使用场合中，不需要加以控制的是(　B　)A．制造炊具B．制防锈油漆C．制牙膏皮D．糖果包装【解析】用铝制作炊具时，会使铝进入人体，需要加以控制；用铝制防锈油漆，正常情况下铝不会进入人体，与人体健康无关，无需控制；刷牙时，牙膏皮上的铝能随牙膏进入人体，需要加以控制；糖果包装会使铝进入人体，需要控制。故B符合题意。10．对于铝和烧碱溶液的反应，下列说法不正确的是(　C　)A．铝是还原剂B．该反应是氧化还原反应C．该反应说明所有金属都能与碱反应D．H2为还原产物【解析】铝与烧碱溶液反应的化学方程式为2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，分析元素化合价变化可知，反应为氧化还原反应，铝是还原剂，H2为还原产物，A、B、D项正确；铝能与烧碱溶液反应，并不能说明所有金属都能与碱反应，如镁、铁、铜等均不与碱溶液反应，C项错误。11．下列说法正确的是(　C　)A．Al2O3难溶于水，不跟水反应，所以Al2O3不是Al(OH)3对应的氧化物B．因为Al2O3是金属氧化物，所以它是碱性氧化物C．Al2O3属于两性氧化物D．Al2O3能与所有的酸、碱溶液反应【解析】Al2O3虽然难溶于水，但是2Al(OH)3Al2O3＋3H2O，Al2O3和Al(OH)3中Al的化合价相同，所以Al2O3是Al(OH)3对应的氧化物，A项错误；金属氧化物与碱性氧化物是两个不同的概念，二者没有必然的联系，B项错误；Al2O3属于两性氧化物，与强酸、强碱反应，但不与弱碱如氨水反应，C项正确、D项错误。12．将铝投入一定量的NaOH溶液中，充分反应后，有2mol的电子发生转移，则参加反应的铝的物质的量为(　D　)A．mol     B．1molC．2mol      D．mol【解析】铝在参加反应时1molAl可失去3mol电子，因此有2mol电子转移时需Al的物质的量为mol。13．向一个铝制易拉罐中充满CO2，然后往罐内注入足量的浓NaOH溶液，立即用胶布密封罐口，不多会儿听到易拉罐“咔咔”作响，发现易拉罐变瘪，再过一会儿又鼓起来。(1)易拉罐变瘪的原因是__CO2被浓NaOH溶液吸收，使罐内气体压强减小而被外界大气压压瘪__。(2)易拉罐又鼓起来的原因是__由于铝与NaOH溶液能发生反应生成H2，罐内气体压强增大而重新鼓起__。(3)有关反应的离子方程式为__2OH－＋CO2===CO＋H2O、2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑__。14．(1)分别取Wg钠、镁、铝与足量的盐酸反应，在相同条件下产生氢气的体积之比是__∶∶__。(2)分别取0.1mol钠、镁、铝与足量的盐酸反应，在相同条件下产生氢气的体积之比是__1∶2∶3__。(3)若产生相同物质的量的氢气，所需钠、镁、铝的质量之比为__23∶12∶9__。(4)若产生相同体积(同温同压下)的氢气，所需钠、镁、铝的物质的量之比为__6∶3∶2__。(5)若将0.2mol钠、镁、铝分别投入10mL1mol·L－1的盐酸中，在标准状况下，产生氢气体积的大小顺序是__Na>Al＝Mg__(用元素符号及“>”“<”或“＝”连接)。【解析】钠、镁、铝与盐酸反应的化学方程式分别为2Na＋2HCl===2NaCl＋H2↑，Mg＋2HCl===MgCl2＋H2↑，2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑。(1)置换出1molH原子需Na、Mg、Al的质量分别为23g、12g、9g，则Wg金属置换出H2的物质的量之比(体积之比)为∶∶＝∶∶。(2)Na、Mg、Al三种金属与盐酸反应后化合价分别为＋1、＋2、＋3价，故相同物质的量的三种金属与酸完全反应产生H2的体积之比为1∶2∶3。(3)由(1)中分析可知产生相同物质的量的H2需Na、Mg、Al的质量之比为23∶12∶9。(4)若要制取3molH2，需Na、Mg、Al的物质的量分别为6mol、3mol、2mol，故物质的量之比为6∶3∶2。(5)因n(HCl)＝0.01mol，故三种金属均过量，过量的Na还能与H2O反应，产生H2最多，Mg、Al产生H2一样多。[B级　素养养成与评价]15．日常生活中离不开合金，下列物质不属于合金的是(　B　)A．用于门窗框架上的硬铝B．用于冶炼金属铁的赤铁矿C．用于生产铁锅的生铁D．用于制造手术刀的不锈钢【解析】硬铝是铝和铜、镁等熔合而成的合金；赤铁矿的主要成分是氧化铁，氧化铁属于氧化物；生铁和不锈钢是铁和碳等物质形成的合金。16．下列关于合金的说法中错误的是(　C　)A．铝合金中除含有Al外，还含有Cu、Mg、Si、Zn等B．生铁和钢都是铁碳合金C．我国在商代就已制造和使用的青铜器，其成分主要是Cu­Zn合金D．金首饰中常加入一定量的Cu或Ag以增大硬度【解析】铝合金中除含有Al外，还含有Cu、Mg、Si、Zn等，A正确；生铁和钢都是铁碳合金，B正确；我国在商代就已制造和使用的青铜器，其成分主要是Cu­Sn合金，Cu­Zn合金是黄铜的成分，C错误；纯金较软，为了增大其硬度，常在金首饰中加入一定量的Cu或Ag，D正确。17．钢材可以用作桥梁的结构材料是因为它(　B　)A．有良好的导热性B．有一定的机械强度C．不易受空气和水的作用D．有良好的导电性【解析】钢材具有一定的机械强度，可用作桥梁的结构材料。18．铝合金在日常生活、航空航天和汽车制造等方面均有广泛用途。下列关于铝的说法正确的是(　A　)A．铝的表面容易形成致密的氧化膜，抗腐蚀性能好B．常温下不与任何酸、碱反应C．铝元素在地壳中的含量高，储量丰富，仅次于铁D．工业上通常用钠与铝盐溶液反应来制备铝【解析】铝既能和强酸反应，又能和强碱反应，B项错误；铝元素在地壳中的含量高于铁，C项错误；钠不能从铝盐溶液中置换出铝单质，D项错误。19．某金属R的氯化物溶液20mL，浓度为0.05mol·L－1，它恰好能与20mL0.15mol·L－1的AgNO3溶液完全反应，则该氯化物的化学式可能为(　C　)A．NaClB．MgCl2C．AlCl3D．PCl5【解析】设该氯化物的化学式为RClx。RClx　　　　＋　　xAgNO3===xAgCl↓＋R(NO3)x　1　　　　　　　　　x0．02L×0.05mol·L－1　0.02L×0.15mol·L－1列式得＝，得x＝3，则该氯化物的化学式为RCl3，选项中AlCl3符合。20．铁和氧化铁的混合物共2mol，加盐酸后固体全部溶解，共收集到0.5molH2，且溶液中加入KSCN溶液不显红色，则原混合物中铁的物质的量为(　C　)A．0.5molB．0.75molC．1.25molD．1.5mol【解析】根据电子转移守恒，与H＋反应生成H2的铁的物质的量等于氢气的物质的量，即n(Fe)＝n(H2)＝0.5mol；其余的铁则和Fe2O3以等物质的量溶于盐酸生成FeCl2，即Fe＋Fe2O3＋6H＋===3Fe2＋＋3H2O，参加该反应的铁的物质的量为×(2mol－0.5mol)＝0.75mol，故共含铁0.5mol＋0.75mol＝1.25mol, C正确。21．某合金与铁的物理性质比较如表所示： 物质熔点/℃密度/g·cm－3硬度(金刚石为100)导电性(银为100)其他性质某合金25003.007.42.3耐腐蚀铁15357.864.517纯铁耐腐蚀从以上性能看，该合金不适合制成(　A　)A．导线B．门窗C．炉具D．飞机外壳【解析】分析表格可知，该合金具有密度小、机械性能好的特点，所以适合制作飞机外壳、门窗等；由于熔点较高，所以适合制作炉具；但是导电性能较差，所以不适合制作导线，A项符合题意。22．镁、铝、铁在日常生活中有较为广泛的用途。(1)镁在空气中燃烧时，发出耀眼的白光，故可用来制造镁闪光灯，该反应的化学方程式为__2Mg＋O22MgO__。(2)铁丝在氧气中燃烧时发生反应的化学方程式为__3Fe＋2O2Fe3O4__，铁丝在空气中生锈是因为铁跟__氧气、水__发生了反应。(3)铝箔餐盒及铝箔托盘适用于航空食品包装和蛋糕烘焙。铝箔耐腐蚀的原因是__4Al＋3O2===2Al2O3__(用化学方程式解释)。【解析】(1)镁在空气中燃烧的化学方程式为2Mg＋O22MgO。(2)铁丝在氧气中剧烈燃烧，生成Fe3O4，铁丝在空气中生锈是因为铁跟氧气、水发生了反应。(3)铝箔耐腐蚀是因为铝与空气中的氧气发生反应：4Al＋3O2===2Al2O3，铝表面生成致密的氧化膜，从而保护了内部金属。23．氧化铁和氧化亚铜都是红色粉末，常用作颜料。某校一化学实验小组通过实验来探究某红色粉末可能是Fe2O3或Cu2O或二者混合物。探究过程如下：【查阅资料】Cu2O溶于稀硫酸生成Cu和CuSO4, 在空气中加热生成CuO。【提出假设】假设1：红色粉末是Fe2O3；假设2：红色粉末是Cu2O；假设3：红色粉末是Fe2O3和Cu2O的混合物。【设计实验】取少量粉末放入足量稀硫酸中，在所得溶液中再滴加KSCN试剂。(1)若假设1成立，则实验现象是__粉末完全溶解，溶液变为红色__。(2)若滴加KSCN试剂后溶液不变红色，则证明原固体粉末中一定不含氧化铁。你认为这种说法合理吗？__不合理__；简述你的理由：__Cu能将Fe3＋还原为Fe2＋__(不需写出反应的方程式)。(3)若固体粉末完全溶解无固体存在，滴加KSCN试剂时溶液不变红色，则证明原固体粉末是__Fe2O3和Cu2O的混合物__，写出发生反应的离子方程式：__Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O__、__Cu2O＋2H＋===Cu＋Cu2＋＋H2O__、__2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋__。【探究延伸】(4)如果经实验分析，确定红色粉末为Fe2O3和Cu2O的混合物。某实验小组欲用加热法测定Cu2O的质量分数。取ag固体粉末在空气中充分加热，待质量不再变化时，称其质量为bg(b>a)，则混合物中Cu2O的质量分数为__×100%__。【解析】(1)若假设1成立，金属氧化物Fe2O3与稀硫酸反应：Fe2O3＋3H2SO4===Fe2(SO4)3＋3H2O，反应产生的Fe2(SO4)3与KSCN溶液反应：Fe2(SO4)3＋6KSCN===3K2SO4＋2Fe(SCN)3，因此看到的现象是粉末完全溶解，溶液变为红色。(2)Fe2O3与稀硫酸反应：Fe2O3＋3H2SO4===Fe2(SO4)3＋3H2O，由资料知Cu2O溶于稀硫酸反应生成Cu和CuSO4，Cu2O＋H2SO4===CuSO4＋Cu＋H2O，铜为红色固体不溶于水，Cu与Fe2(SO4)3发生反应：Fe2(SO4)3＋Cu===2FeSO4＋CuSO4，导致溶液中无Fe3＋，所以滴加KSCN试剂不变红，因此不能根据滴加KSCN试剂后溶液不变红色，就判断原固体粉末中一定不含Fe2O3。(3)因为Cu2O溶于硫酸反应生成Cu和CuSO4，而Cu不与H2SO4反应，Fe2O3与稀硫酸反应生成Fe3＋，滴加KSCN试剂溶液变红，若固体全部溶解，滴加KSCN试剂溶液不变红色，则一定存在Fe2O3和Cu2O，涉及的离子反应有Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O、Cu2O＋2H＋===Cu＋Cu2＋＋H2O、2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋。(4)依据题意，固体粉末在空气中充分加热时能发生反应的物质为Cu2O，最后变成CuO，增加的质量就是反应的氧气的质量，根据质量差计算可以得出Cu2O的质量分数。设样品中氧化亚铜的质量为m，2Cu2O＋O24CuO　固体增加质量Δm288g　　　　　　　　　　　　　　32gm　　　　　　　　　　　　　　　(b－a)gm＝＝9(b－a) g，则混合物中Cu2O的质量分数为×100%＝×100%。