化学必修 第一册第三章 铁 金属材料第二节 金属材料习题

这是一份化学必修 第一册第三章 铁 金属材料第二节 金属材料习题，共6页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
一、选择题(本题共3小题，每小题6分，共18分)
1．中国传统文化对人类文明贡献巨大。下列古代文献涉及的化学研究成果，对其说明不合理的是( )
A．《天工开物·五金》中记载：“若造熟铁，则生铁流出时，相连数尺内……众人柳棍疾搅，即时炒成熟铁。”炒铁是为了降低铁水中的碳含量，且熟铁比生铁质地更硬，延展性稍差
B．《抱朴子·黄白》中“曾青涂铁，铁赤色如铜”主要发生了置换反应
C．《吕氏春秋·别类编》记载“金(古代的‘金’往往指铜)柔锡柔，合两柔则刚。”说明合金的硬度大于组成它的纯金属的硬度
D．《梦溪笔谈》中“以剂钢为刃，柔铁为茎干，不尔则多断折”中的剂钢是指铁的合金
【解析】选A。铁的合金含碳量越低，其硬度越小、延展性越好，故熟铁比生铁硬度小、延展性好，A错误；《抱朴子·黄白》中“曾青涂铁，铁赤色如铜”发生的反应是Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu，属于置换反应，B正确；“金(即铜)柔锡柔，合两柔则刚”体现了合金硬度大于成分金属硬度，C正确；合金的硬度比其成分金属大，剑刃硬度要大，剂钢为铁的合金，D正确。
2．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】选C。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。
3．(2021·杭州高一检测)易拉罐的主要成分以铝铁合金和铝镁合金最为常见。现取几小块易拉罐碎片进行下列实验，其中实验方案与现象、结论正确的是( )
【解析】选D。铝、铁、镁都可与盐酸反应产生无色气体，不能得出含铝、铁、镁三种金属的结论，A错误；铝、铁、镁三种金属中只有铝能与NaOH溶液反应产生无色气体，B错误；氢氧化镁与氢氧化铝均为白色沉淀，C错误；用盐酸溶解后生成的亚铁离子在空气中易被氧化成Fe3＋，加入KSCN溶液呈红色，D正确。
二、非选择题(本题共1小题，共12分)
4.根据你学过的有关金属的知识，回答下列问题(已知：铜、锌能与硝酸反应，而金不反应)：
(1)铜钱在我国历史上曾经是一种广泛流通的货币，如图所示，铜常用于制造货币的原因可能是__________(填字母)。
A．铜的熔点不是太高，易于冶炼，易于铸造成型
B．铜的性质不活泼，不易被腐蚀
C．我国较早地掌握了湿法冶炼铜的技术
D．自然界有大量的游离态的铜
(2)铁制品的使用更为广泛，但是铁制品易生锈，铁锈的主要成分是__________________(填化学式，下同)，常见的铁的氧化物还有____________、____________。
(3)铝制品因为表面易形成致密的氧化铝薄膜而经久耐用，但该氧化膜易被酸、碱破坏，若使氧化铝与氢氧化钠溶液作用，反应的化学方程式为
_________________________________________。
(4)不法分子有时用铜锌合金制成假金币行骗。下列方法中能有效鉴别其真假的是________(填字母)。
A．观察颜色
B．查看图案
C．用手掂量轻重
D．滴一滴硝酸在币的表面，观察现象
【解析】 (1) A. 铜的熔点不是太高，易于冶炼，易于铸造成型，可用于制造货币，故正确；B. 铜的性质不活泼，不易被腐蚀，可用于制造货币，故正确；C. 我国较早地掌握了湿法冶炼铜的技术，利用铁与硫酸铜反应生成铜单质，故正确；D. 自然界有大量的铜矿，开采后需冶炼得到铜，故错误。
(2)铁锈的主要成分为Fe2O3·xH2O，常见的铁的氧化物还有FeO和Fe3O4。
(3)Al2O3与NaOH溶液反应生成NaAlO2和H2O：Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O。
(4)有些假金币外形图案、颜色与Au相近，密度与真金币相当，用手掂量不出来，假金币中的Zn、Cu均可与HNO3反应产生大量气泡，而Au不与HNO3反应。
答案：(1)ABC
(2)Fe2O3·xH2O FeO Fe3O4
(3)Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O (4)D
【补偿训练】
合金是由两种或两种以上的金属(或金属与非金属)熔合而成的具有金属特性的物质。一般来说，合金的熔点低于其中任何一个组成金属的熔点。下表是一些金属熔点的数据。
(1)铅锡合金中某种金属的质量分数与合金的熔点有如图所示的关系，其中横坐标表示的是________的质量分数；当合金熔点最低时，合金中铅与锡的质量比为________。
(2)保险丝由铋、铅、锡、镉等金属组成，其熔点约为________。
A．20～40 ℃ B．60～80 ℃
C．230～250 ℃ D．300～320 ℃
(3)青铜器的主要成分是铜锡合金。崭新的青铜器呈土黄色。当青铜器长期埋在地下，逐渐形成了绿色的铜绿[主要成分Cu2 (OH)2CO3]，从其化学式可知铜绿是铜与____________________(填物质的化学式)长期作用的结果。
【解析】(1)根据图及表中数据可知，当质量分数为0时的熔点比质量分数是1时的熔点高，铅的熔点高于锡的熔点，所以质量分数为0的熔点对应的金属是铅，1时的熔点对应的金属是锡，所以横坐标表示的是锡的质量分数；当合金熔点最低时，锡的质量分数是0.6，所以合金中铅与锡的质量比为0.4∶0.6＝2∶3；
(2)根据合金的熔点低于其中任何一个组成金属的熔点。铋、铅、锡、镉中熔点最低的是锡231.9 ℃，则合金的熔点低于231.9 ℃，排除CD；A选项的温度太低，与室温接近，保险丝起不到保险作用，所以答案选B；
(3)根据元素守恒规律，铜绿中除铜元素外，还有H、C、O元素，所以铜绿是铜与空气中的O2、H2O和CO2长期作用的结果。
答案：(1)锡 2∶3 (2)B
(3)O2、H2O和CO2
选考提升 共20分
一、选择题(本题共1小题，共5分)
5．经研究发现，含有95%的铝和5%的镓、铟及锡组成的新型合金与水能快速反应制得氢气，整个反应中只消耗铝，而反应生成的Al2O3可回收再利用，这样不仅降低了制氢气的成本，而且方便快捷，这一发现将燃氢汽车的研发推向新的里程碑。下列有关说法不正确的是( )
A．此合金一定比纯铝柔软
B．铝作为还原剂，有资源丰富的优势
C．合金与水反应的总反应式为2Al＋3H2O===Al2O3＋3H2↑
D．合金中的镓、铟及锡对铝与水的反应可能起催化作用
【解析】选A。合金的硬度一般比组成合金的各材料的硬度大，A错误；铝是地壳中含量最高的金属元素，B正确；由题中信息和纯铝在常温下与水不反应知C、D正确。
【补偿训练】
我国首艘使用了钛合金材料的国产航母已成功下水，钛(Ti)常温下与酸、碱均不反应，但高温下能被空气氧化，由钛铁矿(主要成分是FeO和TiO2)提取金属钛的主要工艺流程如图。下列说法错误的是( )
A.步骤Ⅰ、Ⅱ中均发生氧化还原反应
B．步骤Ⅰ、Ⅱ中碳元素的化合价均升高
C．步骤Ⅲ中反应可在氩气环境中进行，也可在空气中进行
D．可用稀硫酸除去金属钛中的少量镁杂质
【解析】选C。步骤Ⅰ为钛铁矿(主要成分是FeO和TiO2)和碳在高温下发生氧化还原反应，生成铁、二氧化钛和一氧化碳，步骤Ⅱ为二氧化钛与碳、氯气在高温下反应生成四氯化钛和一氧化碳，步骤Ⅰ、Ⅱ中均发生氧化还原反应，碳元素的化合价均升高，故A、B正确；步骤Ⅲ为四氯化钛和过量镁粉在高温下发生置换反应生成氯化镁和钛，镁是活泼的金属，钛在高温下能被空气氧化，所以步骤Ⅲ需在氩气环境中进行，防止金属被空气氧化，不能在空气中进行，故C错误；钛在常温下与酸、碱均不反应，镁与稀硫酸反应，可用稀硫酸除去金属钛中的少量镁杂质，故D正确。
二、非选择题(本题共1小题，共15分)
6．含镁3%～5%的铝镁合金是轮船制造、化工生产、机械制造等行业的重要原料。现有一块质量为m g的铝镁合金，欲测定其中镁的质量分数，几位同学设计了以下不同的实验方案：
方案1：铝镁合金与足量盐酸反应，测定气体在标准状况下的体积(V1 L)。
方案2：铝镁合金与足量氢氧化钠溶液反应，过滤、洗涤、烘干，测定剩余固体质量(w1 g)。
方案3：铝镁合金与过量的盐酸反应，在溶液中加入过量的氢氧化钠溶液，过滤、洗涤、灼烧，测定固体的质量(w2 g)。
(1)某化学实验小组利用如图所示装置，按照方案1进行了实验。
①装置中仪器a、b的名称分别是_________________、__________;
②实验装置中有两处明显错误，请指出，并绘出正确的装置图。
_________________________________________。
(2)方案2中的离子方程式为____________________________________________。
(3)方案3中“过滤”操作中用到玻璃棒，玻璃棒的作用是__________________，
若按方案3进行实验，测得的镁的质量分数为____________。
(4)请你设计一个不同于上述方案的实验方案，简述实验原理并绘制实验装置图。
【解析】测定镁铝合金中镁的质量分数，可以利用金属与酸或碱反应产生氢气，测定氢气体积，进而计算镁的质量，也可以测定镁铝转化成沉淀的质量，计算镁的质量分数。选择化学原理不同，实验方案不同。
(1)①a、b仪器名称分别是分液漏斗、圆底烧瓶；②方案1利用排液法收集气体，故进气管短，排液管插到集气瓶下部；测定气体体积时，要使集气瓶与量筒里液面相平，导管应插到量筒中下部，图中导管在刻度线以上，不能调平液面。
(2)镁不能与氢氧化钠溶液反应，只有铝与氢氧化钠溶液反应。化学方程式为2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑。
(3)在过滤操作中玻璃棒起引流作用，避免液体外溅。根据题意，方案3最终得到氧化镁，m(Mg)＝m(MgO)，镁的质量为w2 g× eq \f(24,40) ＝ eq \f(3w2,5) g，则镁的质量分数＝ eq \f(m（Mg）,m g) ×100%＝ eq \f(3w2,5m) ×100%＝ eq \f(60w2,m) %。
(4)上述方案分别测定氢气体积和固体质量，可以设计另一种方案：测定反应前后装置(含药品)总质量，利用质量差计算氢气质量，由氢气质量计算镁的质量分数。
答案： (1)①分液漏斗 圆底烧瓶 ②收集气体的集气瓶中进气管插入液面下，排液管在液面以上；导管末端在量筒刻度线以上。
正确装置如图所示。
(2)2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(2)) ＋3H2↑
(3)引流，避免液体外溅 eq \f(60w2,m) %
(4)实验原理：镁铝合金与足量的氢氧化钠溶液反应，测定反应前后装置与药品总质量，质量之差等于铝与氢氧化钠产生的氢气质量，根据氢气质量计算铝的质量，进而计算镁的质量分数。装置如图所示。
选项
实验方案
现象、结论
A
加入盐酸
产生无色气体；含铝、铁、镁三种金属
B
加入NaOH溶液
有无色气体产生；含有镁、铝两种金属
C
加入盐酸后，所得溶液中再加入少量NaOH溶液
产生白色沉淀；含有金属镁
D
用盐酸溶解并放置一会儿后，加入KSCN溶液
溶液呈红色；含有铁元素
金属
铜
锌
锡
铅
铋
镉
熔点/℃
1 083
419.6
231.9
327.5
271.3
320.9