必修 第一册第三章 铁 金属材料第二节 金属材料第1课时课时练习

第二节　金属材料

第1课时　铁合金　铝和铝合金　新型合金

课后训练·巩固提升会应用

必备知识基础练

1.(2021北京第一次合格考)2020年10月,我国大飞机C919亮相飞行大会。下列关于C919飞机所用的材料中,主要成分属于金属材料的是(　D　)

A.风挡——玻璃

B.轮胎——橡胶

C.尾翼主盒——碳纤维

D.座椅滑轨——铝锂合金

解析玻璃属于无机非金属材料,橡胶属于有机高分子材料,碳纤维属于无机非金属材料,都不是金属材料;铝锂合金属于金属材料,D正确。

2.(2022辽宁抚顺高一期末)东汉晚期的青铜奔马(马踏飞燕)充分体现了我国光辉灿烂的古代科技,已成为我国的旅游标志。下列说法错误的是(　A　)

A.青铜的机械性能优良,硬度和熔点均高于纯铜

B.铜器表面的铜绿是盐

C.青铜是我国使用最早的合金,含铜、锡、铅等元素

D.“曾青(CuSO4)得铁则化为铜”的过程发生了置换反应

解析青铜属于合金,其硬度大于纯铜,但熔点低于纯铜,A错误;铜器表面的铜绿是Cu2(OH)2CO3,属于碱式碳酸盐,B正确;“曾青(CuSO4)得铁则化为铜”发生反应:Fe+CuSO4FeSO4+Cu,属于置换反应,D正确。

3.(2022辽宁营口高一期末)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(　D　)

A.铝合金是用途最广泛的合金

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.铝的表面容易形成致密的氧化膜,抗腐蚀性能好

解析用途最广泛的合金是钢,A错误;铝合金中铝是活泼金属,不耐酸、碱腐蚀,常温下可与酸、碱溶液发生反应,B错误;铝元素在地壳中含量高、储量丰富,仅次于氧、硅,处于第三位,C错误;铝在空气中被O2氧化,表面形成致密氧化物,保护内层金属铝,故铝的抗腐蚀性能好,D正确。

4.(2022北京顺义区高一期末)我国“蛟龙”号载人潜水器已成功下潜至海中7 062.68 m处。“蛟龙”号载人潜水器的外壳是耐超高压的钛合金,有关钛合金的说法正确的是(　B　)

A.钛合金是纯净物

B.钛合金是混合物

C.钛合金的硬度与钛单质相同

D.钛合金熔点比钛单质高

解析钛合金是钛与其他金属形成的合金,属于混合物,A错误,B正确;钛合金的硬度比组分金属钛的硬度大,但其熔点比钛的熔点低,C、D错误。

5.(2022江苏连云港高一期末)2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2↑可用来疏通下水管道。下列说法错误的是(　D　)

A.Al是还原剂,发生氧化反应

B.每生成1 mol H2,转移2 mol电子

C.可用NaOH溶液除去镁粉中混有的少量Al粉

D.等量的铝与足量NaOH溶液反应生成的H2比与足量盐酸的多

解析Al元素由0价升高到+3价,则Al是还原剂,发生氧化反应,A正确;H元素由+1价降低到0价,则生成1 mol H2,转移2 mol电子,B正确;Al可与NaOH溶液反应,Mg不与NaOH溶液反应,故可用NaOH溶液除去镁粉中混有的少量Al粉,C正确;等量铝与足量NaOH溶液、足量盐酸反应生成H2,均存在关系:2Al~3H2,则生成H2的量相等,D错误。

6.(2022广东中山高一期末)我国科学家参与研制的镁—镍—钛新型合金材料可提高阻尼减震性能,广泛应用在航天航空领域。下列有关叙述不正确的是              (　D　)

A.形成合金,其结构发生改变,使合金的性能与纯金属有很大差异

B.具有延展性

C.熔点比镁低

D.强度和硬度比镁小

解析镁—镍—钛新型合金材料,其结构发生改变,使合金的性能与纯金属有很大差异,在阻尼减震性能、硬度等方面均有提高,A正确,D错误;合金的熔点一般比其成分金属的熔点低,C正确;镁—镍—钛新型合金由三种金属形成,具有延展性,B正确。

7.(2022吉林长春外国语学校高一期末)将5.4 g Al投入200 mL 2.0 mol·L-1的某溶液中有氢气产生,充分反应后有金属剩余,该溶液可能为(　A　)

A.HCl溶液 B.Ba(OH)2溶液

C.H2SO4溶液 D.NaOH溶液

解析铝与酸、碱溶液分别发生反应:2Al+6H+2Al3++3H2↑、2Al+2OH-+2H2O2Al+3H2↑。5.4 g Al为0.2 mol,若完全反应则消耗0.6 mol H+或0.2 mol OH-,但充分反应后有金属剩余,说明酸中H+小于0.6 mol,或碱中OH-小于0.2 mol。200 mL 2.0 mol·L-1的某溶液中含溶质为0.2 L×2.0 mol·L-1=0.4 mol,若为HCl、H2SO4溶液,则含H+分别为0.4 mol、0.8 mol,A正确,C错误。若为Ba(OH)2、NaOH溶液,则含OH-分别为0.8 mol、0.4 mol,均大于0.2 mol,B、D均错误。

关键能力提升练

以下选择题有1~2个选项符合题意。

8.(2022湖北襄阳高一期末)我国第一艘国产航空母舰“山东舰”的舰艇“超级甲板”采用了大量新型铝锂合金和铝镁合金等航天材料,真正实现了“浴千度火仍无恙”。下列关于两种合金的说法正确的是              (　CD　)

A.铝锂合金是铝与锂形成的新型化合物

B.铝锂合金的硬度比铝大,熔、沸点比铝高

C.铝镁合金不能全部溶解于NaOH溶液中

D.铝镁合金焊接前可用NaOH溶液处理氧化铝膜

解析铝锂合金是铝与锂在高温下熔合而形成的一种混合物,并未发生化学反应,不是化合物,A错误。铝锂合金的硬度比铝大,但其熔、沸点比组分金属铝的低,B错误。铝镁合金中Al能与NaOH溶液反应,Mg则不能,故不能完全溶解于NaOH溶液中,C正确。Al2O3是两性氧化物,可与NaOH溶液反应生成NaAlO2和H2O,故铝镁合金焊接前可用NaOH溶液处理氧化铝膜,D正确。

9.(2022辽宁锦州高一期末)将0.5 mol金属钠、镁、铝分别放入100 mL 1 mol·L-1稀硫酸中,产生的气体在相同条件下体积最大的是(　A　)

A.钠 B.镁

C.铝 D.无法确定

解析0.5 mol金属Na、Mg、Al分别与硫酸完全反应,消耗n(H2SO4)分别为0.25 mol、0.5 mol、0.75 mol。100 mL 1 mol·L-1稀硫酸中含有0.1 mol H2SO4,与三种金属反应时,H2SO4均不足量,Mg、Al均剩余,均生成0.1 mol H2,但剩余的Na还能与水反应生成H2,故钠产生的氢气最多。

10.(2022河北石家庄高一期末)下列关于Na、Al、Fe三种金属单质的叙述正确的是(　CD　)

A.常温下,钠能被O2氧化,Al、Fe则不能

B.钠能与冷水剧烈反应,Al、Fe能与沸水反应

C.将三种金属单质分别投入CuSO4溶液中,Al、Fe能置换出单质铜

D.等质量的三种金属与足量稀硫酸反应,铝放出H2最多

解析常温下,Al、Fe能被空气中O2氧化分别生成Al2O3、Fe2O3,A错误;Fe与沸水不反应,与水蒸气在高温下反应,B错误;Al、Fe能与CuSO4溶液发生置换反应生成Cu,Na不能,C正确;三种金属与稀硫酸反应生成1 mol H2需要Na、Al、Fe的质量分别为46 g、18 g、56 g,故等质量的三种金属与足量稀硫酸反应,铝放出H2最多,D正确。

11.(2022江西上饶高一期末)将铝粉与FeO粉末配制成铝热剂,分成三等份(气体体积均已折算成标准状况下)。

①一份直接放入足量烧碱溶液中,充分反应后放出的气体的体积为V1;

②一份直接放入足量盐酸中,充分反应后放出的气体的体积为V2;

③一份在高温下反应(2Al+3FeO3Fe+Al2O3)恰好完全,反应后的混合物与足量盐酸反应,放出的气体的体积为V3。

下列说法正确的是(　D　)

A.V2>V1=V3 B.V1=V3>V2

C.V1=V2>V3 D.V1=V2=V3

解析③中Al和FeO恰好完全反应,可假设有2 mol Al和3 mol FeO参与反应。①中2 mol Al与足量NaOH溶液反应生成3 mol H2,②中2 mol Al与6 mol HCl反应生成3 mol H2;③中2 mol Al和3 mol FeO恰好完全反应生成3 mol Fe,3 mol Fe与足量盐酸反应生成3 mol H2,故①~③中均生成3 mol H2,在相同温度和压强下,生成氢气的体积相等。

12.(2022湖北武汉部分校高一联考)有两份铝屑,第一份与足量的稀盐酸反应,第二份与足量的NaOH溶液反应,产生氢气的体积(相同温度和压强)之比为1∶2,第一份铝屑与第二份铝屑的质量之比为              (　A　)

A.1∶2 B.1∶1

C.1∶3 D.2∶1

解析涉及反应:2Al+6HCl2AlCl3+3H2↑、2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2↑,可得关系式:2Al~3H2↑。两份铝屑反应产生氢气的体积(相同温度和压强)之比为1∶2,则n(H2)之比为1∶2,故第一份铝屑与第二份铝屑的质量之比为1∶2。

学科素养拔高练

13.(2022黑龙江大庆中学高一期末)某课外兴趣小组为探究某种铝合金(合金元素Mg、Al)是否符合国家质量标准(国家规定其中铝含量不能低于78%),设计如图装置进行实验。

(1)检验该装置气密性的方法是  　　　　　　　　　　　　　　。 

(2)合金样品固体M与氢氧化钠溶液反应的离子方程式为  　　　　　　　　　　　　　　。 

(3)倾斜左边装置使氢氧化钠溶液(足量)与质量为a的合金粉末充分反应,待反应停止后,读取量气管液面之前进行的操作是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

进入量气管气体的体积为V(已折算成标准状况),若量气管最大量程为50 mL,则固体M中铝的质量范围为　　　　　　　　。此实验所采用的氢氧化钠溶液为0.1 mol·L-1,若要配制450 mL氢氧化钠溶液,称量氢氧化钠的操作是先　　　　　　　　　　　,待天平平衡后,再　　　　　　　　　2 g砝码,在左盘慢慢加入氢氧化钠固体直至天平平衡。 

(4)若将装置中的氢氧化钠溶液替换为足量的盐酸,则反应停止后量气管内气体体积　　　(填“>”“<”或“=”)V。 

(5)若a=38 mg,V=44.8 mL(标准状况),该合金　　　　　　　　　　(填“符合”或“不符合”)国家标准。 

答案(1)连接好装置,向水准管中注水,向下移动水准管,静置片刻。若水准管中液面与量气管中液面维持一定的高度差,说明装置气密性良好

(2)2Al+2OH-+2H2O2Al+3H2↑

(3)冷却至室温,量气管与水准管中液面相平　小于等于0.04 g　在托盘天平左盘上放置一个小烧杯,称量小烧杯的质量　在托盘天平右盘上放置

(4)>　(5)符合

解析(1)采用“压强差法”检验装置的气密性:向水准管中注入水,向下移动水准管,静置片刻,若水准管中液面与量气管中液面维持一定的高度差,说明装置的气密性良好。

(2)铝合金中合金元素为Mg、Al,合金样品中Al与NaOH溶液反应,离子方程式为2Al+2OH-+2H2O2Al+3H2↑。

(3)Al与NaOH溶液反应生成H2并放出热量,故读取量气管液面前要冷却至室温,上下移动水准管,使量气管和水准管中液面相平。

(4)合金中Mg、Al均能与盐酸反应,且都产生H2,故量气管内气体的体积大于V。

(5)若a=38 mg,V=44.8 mL(标准状况),则有n(H2)=2×10-3 mol,结合反应可知,n(Al)=×10-3 mol,m(Al)=×10-3 mol×27 g·mol-1=0.036 g=36 mg,从而可得该铝合金中铝的含量为×100%≈94.7%>78%,故符合国家标准。