化学必修 第一册第二节 金属材料巩固练习

金属材料

1．合金的应用极大地促进了人类社会的发展。下列不属于合金的是(　　)

解析：选B　A项，狗头兽首铜像属于合金，不符合题意；B项，柔性显示屏(基础材料：石墨烯)不属于合金，符合题意；C项，流通硬币属于合金，不符合题意；D项，潜水器外壳(钛、铝等)属于合金，D不符合题意。

2．在我国使用最早的合金是(　　)

A．青铜器 B．不锈钢制品

C．铁制品 D．铝合金

解析：选A　我国使用最早的合金是青铜器。

3．高铁车厢大部分采用铝合金材料制造，这是因为铝合金(　　)

A．比纯铝熔点高

B．具有比较活泼的化学性质

C．质量轻，强度大，抗腐蚀性能强

D．各种成分在自然界中含量丰富，容易获取

解析：选C　大部分车厢采用铝合金材料制造，这是因为铝合金具有质量轻，强度大，抗腐蚀性能强等优点，C项符合题意。

4．下列物质中，既溶于氢氧化钠溶液，又溶于盐酸的化合物是(　　)

A．铝 B．镁

C．氧化镁 D．氧化铝

解析：选D　铝、氧化铝既能溶于氢氧化钠溶液，又能溶于盐酸，但铝是单质，不是化合物。

5．镁铝合金因坚硬、轻巧、美观、洁净、易于加工而成为新型建筑装潢材料，主要用于制作窗框、卷帘门、防护栏等。下列与这些用途无关的性质是(　　)

A．不易生锈 B．导电性好

C．密度小 D．强度高

解析：选B　根据镁铝合金的特点：坚硬、轻巧、美观、洁净、易于加工，所以主要用于制作窗框、卷帘门、防护栏等；A、C、D项都符合这些特点，只有B项不符合。

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

A．铁 B．碳

C．铜 D．铝

解析：选A　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。

7．下列转化过程不能一步实现的是(　　)

A．Fe(OH)3→Fe2O3 B．Al→Al(OH)3

C．Al→NaAlO2 D．Fe→FeCl3

解析：选B　Fe(OH)3在加热的条件下反应生成Fe2O3和水，可以一步实现，故A不符合题意；Al和盐酸反应生成氯化铝和氢气，氯化铝和氨水反应能生成Al(OH)3，故B符合题意；Al和氢氧化钠溶液反应生成NaAlO2和氢气，可以一步实现，故C不符合题意；Fe和氯气在点燃的条件下反应生成FeCl3，可以一步实现，故D不符合题意。

8．下列关于金属材料的说法中，不正确的是(　　)

A．合金只含金属元素

B．钢铁是用量最大、用途最广的合金

C．铝合金一般比纯铝的硬度大

D．生铁的含碳量为2%～4.3%

解析：选A　A项，合金中一定含金属元素，可能含有非金属元素，错误；B项，钢铁是用量最大、用途最广的合金，正确；C项，铝合金一般比纯铝的硬度大，正确；D项，生铁的含碳量为2%～4.3%，正确。

9．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，再在低温下把它压缩成一个小铁球，运上太空中，太阳的强烈的辐射使它恢复原来的形状

C．用合金制造的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

解析：选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。

10．载人潜水器的外壳是耐超高压的钛合金。下列有关合金的说法中正确的是(　　)

A．钛合金是一种新型的金属单质

B．钛合金的熔点比成分金属的低，硬度大

C．钛合金的化学性质与钛单质相同

D．青铜、碳素钢、合金钢和水银均是合金

解析：选B　合金指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，不属于新型金属单质，A错误；合金的熔点一般比成分金属的熔点低但硬度大，B正确；合金的化学性质与其成分金属的化学性质是相同的，钛合金除具备钛单质的化学性质外，还具有其他成分的化学性质，C错误；水银是单质，是纯净物，D错误。

11．英国《新科学家》杂志发表了一篇文章，对汞合金补牙材料的安全性提出了质疑。汞合金补牙材料中除了水银外，还含有锌、锡、铜等金属。下列有关汞合金的说法不正确的是(　　)

A．汞合金是一种具有金属特性的物质

B．汞合金的强度和硬度比锡的大

C．汞合金和汞的化学性质相同

D．汞合金的毒性远低于汞的毒性

答案：C

12．碲锌镉(Te­Zn­Cd)晶体可以用于制造红外探测器的基础材料，下列有关它的叙述中错误的是(　　)

A．它是由Te、Zn、Cd按一定比例熔合而成的，无固定的熔、沸点

B．它易导电、导热，具有延展性

C．它的熔、沸点比Zn的低

D．它的硬度和强度比Cd的大

解析：选A　碲锌镉晶体是由Te、Zn、Cd按一定比例熔合而成的具有金属特性的合金，只要比例确定，其组成就固定，因而有固定的熔、沸点；合金一般具有比成分金属低的熔、沸点，高的硬度和强度。

13．我国自主研制的C919大型客机的机身大量采用第三代铝锂合金减重并提高刚度。某铝锂合金成分(质量百分比)如下(Bal指剩余的百分含量)：

为了使合金具有高耐腐性能，通常先用酸腐蚀除去铝锂合金表面的氧化层，再进行氧化处理，并进行适当封闭，以提高合金表面的耐腐蚀性能。

仔细阅读上述信息，回答下列问题：

(1)铝锂合金可用于制造飞机，你认为铝锂合金材料的主要特点是________________________________________________________________________。

(2)铝锂合金组成元素中含量最高的是________。

(3)先用酸腐蚀除去铝锂合金表面的氧化层，请写出酸腐蚀发生的化学方程式(写一个即可)：________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

(4)合金后期也采用碱腐蚀工艺，具体做法是采用40～60 g/L的NaOH溶液，在40～55 ℃下处理0.5～2 min。写出碱腐蚀主要反应的化学方程式________________________(写一个即可)。

(5)钢铁、铝合金、铜合金三种合金具有广泛的用途，下列说法正确的是________(填字母)。

A．碳钢与生铁的主要成分相同，所以性能相同

B．镁铝合金可用于制造飞机、汽车等部件

C．铜合金具有优良的导电、导热性能，但耐腐蚀能力较差

D．铝铁合金具有很高的熔点，能用于制造火箭外层材料

解析：(1)第三代铝锂合金可用来减重并提高刚度，其特点是轻、坚固(或硬)。(2)由信息可知，铝锂合金组成元素中除Al外铜的含量最高。(3)酸可以溶解氧化铜、三氧化二铁等。(4)碱可溶解氧化铝，其化学方程式为2NaOH＋Al2O3===2NaAlO2＋H2O。(5)碳钢和生铁都是铁碳合金，二者含碳量不同，所以性能差异很大，A项错误；镁铝合金具有质地轻、硬度大、耐腐蚀等性能，决定了其能用于制造飞机、汽车等部件，B项正确；铜是不活泼金属，其合金性质稳定、耐腐蚀能力很强，C项错误；一般合金的熔点比各成分金属的低，铝铁合金的熔点低于单质铁的熔点，不能用于制造火箭外层材料，D项错误。

答案：(1)轻、坚固(或硬)　(2)铜　

(3)CuO＋2HCl===CuCl2＋H2O(合理即可)　(4)2NaOH＋Al2O3===2NaAlO2＋H2O　(5)B

14．合金是重要的金属材料。

(1)下列物品所使用的主要材料属于合金的是________(填字母)。

A．青花瓷瓶 B．橡胶充气艇

C．不锈钢锅

(2)生铁是常用的合金，生铁属于________(填“纯净物”或“混合物”)。

(3)黄铜是铜锌合金，将纯铜片和黄铜片互相刻画(如图所示)，纯铜片上留下明显的划痕，说明：________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

(4)黄铜渣中约含Zn 7%、ZnO 31%、Cu 50%、CuO 5%，其余为杂质。处理黄铜渣可得到硫酸锌，其主要流程如下(杂质不溶于水、不参与反应)：

已知：ZnO＋H2SO4===ZnSO4＋H2O；CuO＋H2SO4===CuSO4＋H2O。

①Ⅱ中发生反应的化学方程式为___________________________________________

________________________________________________________________________。

②下列说法正确的是________(填字母)。

a．Ⅰ、Ⅱ中的操作均包含过滤

b．溶液A中ZnSO4的质量大于CuSO4

解析：(1)青花瓷瓶使用的主要材料属于无机非金属材料；橡胶充气艇使用的主要材料属于有机高分子材料；不锈钢锅使用的主要材料属于合金。(2)生铁是常用的合金，合金属于混合物。(3)将纯铜片和黄铜片互相刻画，纯铜片上留下明显的划痕，说明黄铜的硬度比纯铜的硬度大。(4)①由于锌排在氢和铜的前面，故锌既可以与硫酸反应，也可以与硫酸铜反应，反应的化学方程式分别为Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑，Zn＋CuSO4===ZnSO4＋Cu。②由题中流程可知，操作Ⅰ过滤除去铜和杂质，操作Ⅱ过滤是除去锌和置换出的铜。因氧化锌的质量大于氧化铜，且锌也能和硫酸反应生成硫酸锌，而铜和硫酸不反应，故溶液A中硫酸锌的质量大于硫酸铜的。

答案：(1)C　(2)混合物　(3)黄铜的硬度比纯铜的硬度大

(4)①Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑，Zn＋CuSO4===ZnSO4＋Cu　②ab

15．铁是人类较早使用的金属之一。据有关报道，目前已能冶炼出纯度高达99.999 9%的铁。纯铁的实际使用范围有限，人们大量使用的是铁的合金。钢铁是铁碳合金的总称，其强度高、价格便宜、应用广泛。以下关于不锈钢和普通钢的认识中，你认为不正确的是(　　)

A．它们的组成元素是不同的

B．耐腐蚀的性能不同

C．它们都属于钢，但是物理性质不同

D．构成普通钢和不锈钢的主要元素都是铁，因此它们的化学性质完全相同

解析：选D　不锈钢是在普通钢的基础上，加入Ni、Cr等多种元素炼制成的钢材，它在空气中能保持金属光泽，也就是具有不生锈的特性。铬元素的加入使不锈钢表面形成致密且坚固的氧化膜，防止内部铁与外部物质接触。镍元素的加入，使不锈钢在多种酸、碱、盐的水溶液中也能具有很好的化学稳定性和耐腐蚀性。综上所述，不锈钢具有优良的性能，在很多方面不同于普通钢，故A、B、C项正确。

16．将5.0 g某合金放入足量的稀盐酸中，共收集氢气的体积(标准状况下)为2.24 L，则该合金可能是(　　)

A．Mg­Al合金 B．Fe­Al合金

C．Fe­Zn合金 D．Cu­Zn合金

解析：选B　由题意知，n(H2)＝0.1 mol，即产生0.1 mol H2消耗该合金5.0 g，则产生1 mol H2消耗该合金50 g，满足此条件的合金的要求是产生1 mol H2时消耗一种成分金属的质量大于50 g，另一种成分金属的质量小于50 g。对于给出的金属，产生1 mol H2时消耗各金属的质量分别为m(Mg)＝24 g，m(Al)＝18 g，m(Fe)＝56 g，m(Zn)＝65 g，Cu与稀盐酸不反应。故选B。

17．金属钛(Ti)和钛的合金被誉为“21世纪最有发展前景的金属材料”，它们具有很多优良性能，如熔点高、密度小、可塑性好、易于加工、耐腐蚀等。常温下钛不和非金属、强酸反应，加热至红热时，能与常见的非金属反应。工业上由钒钛磁铁矿经“选矿”得到的钛铁矿(主要成分为FeTiO3)制取金属钛的主要工艺过程如图：

(1)生铁实际上属于铁、________等元素形成的合金。若生产中碳的氧化产物主要为一种可燃性气体，请写出反应②的化学方程式：_________________________________。

(2)生产中碳除了用作还原剂还原金属矿物外，还有一个重要作用是____________________________；反应③是在氩气的环境中进行，目的是__________________________，如何从反应③后的固体中获得金属钛：________________。

(3)已知在氯化过程中还有一种副产物VOCl3生成，实际生产中常在409 K时用铜还原VOCl3，得到不溶于TiCl4的VOCl2，当有1 mol Cu参加反应时转移的电子数为NA，试写出该反应的化学方程式：________________________________。

解析：(1)生铁属于铁碳合金；反应①②中的可燃性气体是CO，①中除CO外还有单质铁、TiO2生成；②中产物只有CO、TiCl4两种。(2)因题述冶炼均需要在高温下进行，故碳的另一个作用就是燃烧，提供反应所需要的热能。反应③结束后，固体物质为钛、镁、MgCl2的混合物，结合题目信息可知，加盐酸或稀硫酸后就可以溶解镁及MgCl2，然后过滤得到钛。(3)在反应中，1 mol Cu失去1 mol电子，故得到的是CuCl。

答案：(1)碳　TiO2＋2Cl2＋2CTiCl4＋2CO

(2)做燃料，提供反应所需要的热能　防止钛、镁被空气氧化　向固体中加入足量盐酸(或稀硫酸)，充分反应后过滤、洗涤、干燥

(3)Cu＋VOCl3VOCl2＋CuCl

18．已知某合金的粉末中，含有铁、铝中的一种或两种，所含金属的量都在5%以上。请设计合理的实验来探究该混合金属粉末中铁、铝元素的存在。

仅限选择的仪器和试剂：烧杯、试管、玻璃棒、量筒、容量瓶、滴管、药匙；1 mol/L硫酸、2 mol/L硝酸、2 mol/L NaOH溶液、20% KSCN溶液。

[已知：稀硝酸具有强氧化性，能将Fe2＋氧化成Fe3＋]

完成以下实验探究过程：

(1)提出假设

假设1：该合金粉末中可能含有________元素；

假设2：该合金粉末中可能含有________元素；

假设3：该合金粉末中含有Fe、Al元素。

(2)设计实验方案

基于假设3，设计出实验方案。

(3)实验过程

根据(2)的实验方案，叙述实验操作、预期现象与结论。

[提示]　Ⅰ.注意前后内容对应；

Ⅱ.注意文字简洁。

(4)实验①中反应的离子方程式：______________，实验②中Fe3＋与SCN－反应的离子方程式：________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

解析：(3)检验合金中含有铝、铁，可根据Al能溶于NaOH溶液，而Fe不溶解，将合金溶解于足量NaOH溶液，过滤，向滤出的固体上加足量的稀硫酸，Fe溶解生成Fe2＋，因稀硝酸具有强氧化性，能将Fe2＋氧化成Fe3＋，故向溶液中加入稀硝酸，再滴加KSCN溶液检验Fe3＋。

答案：(1)Al　Fe(答案的顺序可交换)

(3)

(4)2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑

Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3