人教版 (2019)必修 第一册第二节 金属材料一课一练

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[基础巩固]


一、常见合金的性质


1．中国短道速滑队在索契冬奥会取得了骄人的成绩。速滑冰刀可用不锈钢制成，不锈钢含有的主要元素是( )


A．铁 B．碳 C．铜 D．铝


[解析] 钢的含碳量是0.03%～2%，不锈钢含有铁、碳、铬、镍等，故不锈钢含有的主要元素是铁元素。故A正确。


[答案] A


2．纯铁的熔点为1535 ℃，而高炉中炼铁时生铁(含碳量较高的铁的合金)在1200 ℃左右就熔化了，这是因为( )


A．铁的纯度越高，熔点越低


B．合金的熔点一般比其成分物质的熔点低


C．因为形成了铁碳合金，所以熔点变高


D．在高炉内熔化的过程中发生了化学反应


[答案] B


3．中国最新战机歼­31使用了高强度、耐高温的钛合金材料。工业上冶炼钛的反应如下：TiCl4＋2Mgeq \(=====,\s\up15(高温))Ti＋2MgCl2。下列有关该反应的说法正确的是( )


A．TiCl4是还原剂 B．Mg被氧化


C．TiCl4发生氧化反应D．Mg得到电子


[解析] 分析方程式中元素化合价的变化。Ti元素化合价由＋4降低到0价被还原作氧化剂，Mg元素化合价由0价升高到＋2价，失去电子被氧化作还原剂，故B项正确。


[答案] B


4．下列成语或谚语中蕴含着一定的化学知识或原理，下列有关说法错误的是( )


A．百炼成钢——通过反复锤炼，除去铁中部分杂质，使其转化为钢


B．水滴石穿——CO2＋H2O＋CaCO3===Ca(HCO3)2(以大理石为例)


C．恨铁不成钢——钢的性能远优于铁


D．真金不怕火炼——单质金的熔点很高


[解析] 百炼成钢的原理是生铁中的碳在高温下与氧气反应生成二氧化碳，使生铁中的含碳量降低，除去铁中部分杂质，使其转化为钢，故A说法正确；水滴石穿是因为水、二氧化碳和大理石的主要成分碳酸钙反应生成易溶于水的碳酸氢钙——CO2＋H2O＋CaCO3===Ca(HCO3)2，故B说法正确；恨铁不成钢——钢的性能远优于铁，故C说法正确；真金不怕火炼这句话的意思是：因为金元素的化学性质稳定，在通常的高温下不易与其他物质发生化学反应，且单质金的熔点不是很高，低于铁或铜的熔点，故D说法错误。


[答案] D


二、铝及铝合金


5．下列说法正确的是( )


A．Al2O3难溶于水，不跟水反应，所以它不是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能跟所有的酸碱溶液反应


D．Al2O3能跟强的酸碱溶液反应


[解析] Al2O3虽然难溶于水，但是2Al(OH)3eq \(=====,\s\up15(△))Al2O3＋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；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；Al2O3是两性氧化物；Al2O3与强酸、强碱反应，与弱酸、弱碱不反应。


[答案] D


6．氧化铝的熔点很高，常用于制造耐火材料，例如制作耐火坩埚。下列操作不能在氧化铝坩埚中进行的是( )


A．加热使CuSO4·5H2O失水


B．加热使KMnO4分解


C．加热熔化烧碱


D．加热分解碱式碳酸铜


[解析] 氧化铝能与强酸、强碱反应，所以用氧化铝材料制作的坩埚不能在强碱或强酸性条件下使用。A、B、D选项均为加热盐类操作，且在操作过程中都没有强碱性、强酸性物质生成。


[答案] C


7．某金属与盐酸反应时，生成H2的质量与消耗金属质量的关系如图所示，此金属可能是( )





A．纯锌 B．纯铁


C．镁铝合金 D．铜铁合金


[解析] 首先由图可知，消耗金属质量为30 g时，产生氢气的质量为1 g，即0.5 ml。用极值法：假设每一种金属都与酸反应产生0.5 ml H2，然后分别计算出消耗金属的质量。A项需32.5 g，B项需28 g，C项需要的质量范围是大于9 g，小于12 g，D项大于28 g。故选D。


[答案] D


8．在天平的左右两个托盘上放有两个烧杯，两个烧杯中分别盛有盐酸和氢氧化钠溶液，天平处于平衡状态，当分别向两烧杯中加入等质量的铝(酸和碱都是足量的)充分反应后( )


A．天平保持平衡 B．左高右低


C．左低右高 D．无法确定


[解析] 由化学方程式2Al＋2H2O＋2NaOH===2NaAlO2＋3H2↑及2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑可知，当酸和碱过量时，等量的铝反应能产生等量的氢气，所以天平依然保持平衡。


[答案] A


[能力提升]


9．现代建筑的门窗框架，常用电解加工成古铜色的硬铝。取硬铝样品进行如下实验：





(硅可与氢氧化钠溶液反应：Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑)由此推知硬铝的组成是( )


A．Al、Mg、Si、Zn B．Al、Cu、Mg、Si


C．Al、Fe、C、Cu D．Al、Si、Zn、Na


[解析] 样品加入过量盐酸，比氢活泼的金属(如Al、Mg、Zn、Na)全部溶解。向不溶物中加入过量的NaOH溶液，有气体生成，说明样品中含有Si，再向不溶物中加入过量盐酸，仍有不溶物，说明含有Cu或C等。


[答案] B


10．用铝箔包装0.1ml金属钠，用针扎出一些小孔，放入水中，用排水集气法收集产生的气体，完全反应后，则收集到的气体为(标准状况下)( )


A．O2与H2的混合气体 B．1.12 L H2


C．大于1.12 L H2 D．小于1.12 L气体


[解析] 在题中隐藏着一个至关重要的条件“铝箔”，Na与水反应放出H2，并且生成NaOH，铝能与NaOH溶液反应，也生成H2，故最后收集到的气体是这两部分H2的总和，显然要比Na单独反应产生的H2多。


[答案] C


11．用一张已除去表面氧化膜的铝箔紧紧包裹在试管外壁(如图所示)，将试管浸入硝酸汞溶液中，片刻取出，然后置于空气中，不久铝箔表面生出“白毛”，红墨水柱右端上升，根据实验现象判断下列说法错误的是( )





A．实验中发生的反应都是氧化还原反应


B．铝是一种较活泼的金属


C．铝与氧气反应放出大量的热量


D．铝片上生成的白毛是氧化铝和氧化汞的化合物


[解析] 整个过程中发生两个反应，首先Al与Hg(NO3)2发生置换反应：2Al＋3Hg2＋===2Al3＋＋3Hg，之后将铝置于空气中发生：4Al＋3O2===2Al2O3。A中，两个反应中Al元素化合价均发生变化，属于氧化还原反应，故A正确；B中，铝的化学性质较活泼，不久铝箔表面生出“白毛”，可知Al易被氧化，可以说明铝是一种活泼金属，故B正确；C中，红墨水柱右端上升说明装置内气体膨胀，说明铝与氧气反应过程中放热，故C项正确；D中，汞的化学性质不活泼，以单质的形式存在，铝片上生成的白毛是Al2O3，故D项错误。


[答案] D


12．历史上金、银、铜主要是作为货币金属或装饰品被应用。


(1)金、银、铜常被作为钱币流通，从化学角度来看，主要是利用它们的________(填字母)。


A．硬度适中


B．密度适中


C．在自然界里都可得到纯净的单质


D．不活泼性


(2)试样X由氧化亚铁和氧化铜组成，取质量相等的两份试样，按下图所示进行实验：





请写出步骤③中所发生的全部反应的离子方程式：


______________________。


若全部的溶液Y和全部的粉末Z充分反应后，生成的不溶物W的质量是m，则每份试样X中氧化铜的质量为________________(用m表示)。


[解析] (1)金、银、铜都属于不活泼金属，易加工，因此，在历史上都曾经用作货币。(2)试样与过量盐酸反应所得溶液Y为FeCl2、CuCl2混合溶液，粉末Z为Fe、Cu混合物，将Y和Z混合，发生反应：Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu，Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑，由生成的溶液呈强酸性且溶液中不含Cu2＋，则不溶物W全部是金属铜，氧化铜的质量为0.5m×eq \f(80,64)＝eq \f(5,8)m。


[答案] (1)D


(2)Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu，Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑ eq \f(5,8)m


13．用铁、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)加入足量NaOH溶液时发生反应的离子方程式为


____________________________；加入稀盐酸发生反应的离子方程式为________________________。


(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________。


[解析] (1)进行操作X后得到溶液和固体，故操作X为过滤。(2)Al与氢氧化钠溶液反应产生氢气，故气体A为H2。(3)混合物中加入足量NaOH溶液，Al与NaOH溶液反应；固体C为铁，加入稀盐酸，Fe与稀盐酸反应。(4)溶液B中阴离子有OH－、AlOeq \\al(－,2)，溶液D中金属离子为Fe2＋。


[答案] (1)过滤 (2)H2(或氢气)


(3)2Al＋2OH－＋2H2O===2AlOeq \\al(－,2)＋3H2↑


Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑


(4)AlOeq \\al(－,2) Fe2＋


14．铝镁合金已成为轮船制造、化工生产等行业的重要材料。某研究性学习小组的三位同学为测定某含镁3%～5%的铝镁合金(不含其他元素)中镁的质量分数，设计下列三种不同实验方案进行探究。填写下列空白：


【探究一】


实验方案：铝镁合金eq \(――→,\s\up15(NaOH溶液))测定剩余固体质量


实验中发生反应的化学方程式是____________。


实验步骤：(1)称取5.4 g铝镁合金粉末样品，投入体积为V的2.0 ml·L－1NaOH溶液中，充分反应。则取用NaOH溶液的体积V不小于________。


(2)过滤、洗涤、干燥、称量固体。该步骤中若未洗涤固体，测得镁的质量分数将________(填“偏高”或“偏低”)。


【探究二】


实验方案：铝镁合金eq \(――→,\s\up15(盐酸))测定生成气体的体积(实验装置如图所示)





问题讨论：(1)某同学提出该实验装置不够完善，应在A、B之间添加一个干燥、除酸雾的装置。你的意见是________(填“需要”或“不需要”)。


(2)为使测定结果尽可能精确，实验中应注意的问题是(写出两点)：


①__________________；


②__________________。


[解析] 【探究一】利用NaOH溶液与Al反应，余下的为Mg。合金质量为5.4g，Mg的含量为3%～5%，Al的最大质量为5.4 g×97%，Al与NaOH按1∶1反应，V(NaOH溶液)＝eq \f(n,c)＝eq \f(\f(5.4 g×97%,27 g·ml－1),2.0 ml·L－1)＝0.097 L，即97 mL。


若不洗涤固体，杂质附着在Mg上，使结果偏高。


【探究二】酸雾可溶于水，不需要加除杂装置。注意量气装置的使用：①要检查气密性；②读数时一定要保证B、C装置中液面相平。


[答案] 【探究一】2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑


(1)97 mL (2)偏高


【探究二】(1)不需要


(2)①检查装置的气密性


②使C中液面与B中液面相平(或加入足量盐酸或调整量气管C的高度，合理答案均可)