高中化学人教版 (2019)必修 第一册第二节 金属材料精品练习

3.2  金属材料

分层解读

题型一  合金及其性质

1．下列叙述中，正确的是

A．带有氧化膜的铝片不能跟热水反应，也不跟酸反应

B．硬铝的强度和硬度都比纯铝大

C．合金是两种金属的熔合物，具有原成分金属的性质

D．铝粉和金属氧化物的混合物叫铝热剂

【答案】B

【解析】A．氧化铝、铝都要和酸反应，故A错误；

B．硬铝的合金，一般合金的硬度和强度比成份金属要打，因此硬铝的强度和硬度都比纯铝大，故B正确；

C．合金是两种金属的熔合物，熔点比成份金属的熔点低，故C错误；

D．铝粉和还原性比铝弱的金属氧化物的混合物叫铝热剂，故D错误。

综上所述，答案为B。

2．下列关于铁铝的性质叙述错误的是

A．补血剂中含有铁元素，人体缺铁，会引起贫血

B．铝是人体中一种微量元素，如果摄入过多，会患老年痴呆

C．铝的导热性比铁强，因而用铝锅煮食物比铁锅好

D．硬铝是一种合金，硬度比纯铝大

【答案】C

【解析】A．人体缺铁，会引起贫血，所以常用的补血剂中含有铁元素，故A正确；

B．人体内铝元素摄入量过多易患老年痴呆症，故B正确；

C．长期使用铝制品作炊具可使铝摄入过量，对健康不利，还可导致老年性痴呆的发生率增加，所以，炒菜还是用铁锅好，而使用铁锅一定程度上能防止缺铁性贫血，故C错误．

D．硬铝硬铝，是指铝合金中以Cu为主要合金元素的一类铝合金，硬度比纯铝大，故D正确；

故选C。

3．下列有关金属及其合金的说法不正确的是（    ）

A．目前我国流通的硬币是由合金材料制成的

B．镁在空气中燃烧发出耀眼的白光，可用于制作照明弹

C．日用铝制品表面覆盖着氧化膜，对内部金属起保护作用

D．生铁、普通钢和不锈钢中的碳含量依次增加

【答案】D

【解析】A.目前我国流通的硬币是由合金材料制成的，故A正确；

B.制造照明弹利用了镁燃烧可发出耀眼的白光的性质，故B正确；

C.常温下，铝能与空气中的氧气反应生成一层致密的氧化物薄膜，对内部金属起保护作用，故C正确；

D.生铁含碳量高于普通钢和不锈钢，故D错误；

故选D。

4．合金在生产生活中有广泛的用途，下列所用材料不属于合金的是

A．家用的铝窗 B．温度计用的水银

C．铸造用的黄铜 D．建筑用的钢筋

【答案】B

【解析】A．家用的铝窗含有的元素有铝、铜、硅、镁、锌、锰等，所以是合金，故A不选；

B．水银是单质，所以温度计用的水银不是合金，故B选；

C．黄铜中含有铜和锌，所以铸造用的黄铜是合金，故C不选；

D．钢筋中含有铁、碳等元素，所以建筑用的钢筋是合金，故D不选；

故选：B。

5．铁和铁合金是生活中常见的材料，下列说法正确的是

A．纯铁的熔点低于铁合金 B．纯铁和铁合金都能导电、传热

C．纯铁的硬度和强度都高于铁合金 D．不锈钢是铁合金，只含金属元素

【答案】B

【解析】A．合金的熔点比其组成金属的熔点要低，故纯铁的熔点高于铁合金，A错误；

B．纯铁和铁合金中都含有金属，故都能导电、传热，B正确；

C．合金的强度和硬度一般比组成金属的纯金属更高，故纯铁的硬度和强度都低于铁合金，C错误；

D．不锈钢是铁合金，里面还有碳元素，D错误；

故选B。

6．下列关于合金的说法正确的是

①合金只能由两种或两种以上的金属组成  ②合金具有金属特性  ③碳钢和生铁的主要成分相同，故性能相同  ④改变原料的配比及生成合金的条件，可得到具有不同性能的合金

A．②③ B．②④ C．①② D．①④

【答案】B

【解析】①合金可由两种或两种以上的金属或者金属与非金属熔合而成，故错误；

②合金是指在一种金属中加热熔合其他金属或非金属而形成的具有金属特性的物质，故正确；

③碳钢和生铁含碳量不同，含碳量越高，硬度越大，因此两者的性能不同，故错误；

④合金的性质与合金的原料配比以及制造工艺有关，所以改变原料的配比、变更制造合金的工艺，可以制得具有不同性能的合金，故正确；

故选：B；

题型二  铝及其化合物的性质

7．铝能制成铝箔，广泛地用于包装香烟、糖果等，这是因为铝的

A．熔点低 B．密度小 C．硬度小 D．延展性大

【答案】D

【解析】铝有较好的延展性，在这方面仅次于金和银，在100℃-150℃时可使之延展做成薄于0.01毫米的铝箔，这些铝箔广泛地用于香烟、糖果等商品的包装，故选D。

8．若在加入铝粉能放出H2的溶液中，分别加入下列各组离子，肯定不能共存的是

A．Fe3+、NO、Cl、Na+ B．Ba2+、Mg2+、HCO、AlO

C．NO、Na+、K+、CO D．NO、K+、AlO、OH

【答案】B

【解析】A．若溶液为酸性，Fe3+、NO、Cl、Na+可以大量共存，若溶液为碱性，Fe3+与OH-反应生成Fe(OH)3沉淀，A不符合题意；

B．HCO既能与H+反应又能与OH-反应，因此酸性和碱性条件下都不能共存，B符合题意；

C．在酸性条件下，CO与H+反应，碱性条件下，NO、Na+、K+、CO可以大量共存，C不符合题意；

D．在酸性条件下，AlO、OH均可以与H+反应，碱性条件下，NO、K+、AlO、OH可以大量共存，D不符合题意；

故选B。

9．下列关于金属铝及氧化铝的说法不正确的是

A．铝是地壳中含量最多的元素

B．铝在自然界中通常以化合态形式存在

C．金属铝在空气中有良好的抗腐蚀性

D．氧化铝是一种高硬度﹑高熔沸点的化合物，红宝石、蓝宝石的主要成分均是氧化铝

【答案】A

【解析】A．铝是地壳中含量最多的金属元素，故A错误；

B．铝的化学性质活泼，在自然界中通常以化合态形式存在，故B正确；

C．常温下，金属铝能被空气中的氧气氧化，表面生成一层致密的氧化铝薄膜，这层薄膜能阻止内部金属继续与生反应，故金属铝在空气中有良好的抗腐蚀性，故C正确；

D．氧化铝是一种高硬度、高熔沸点的化合物，红宝石、蓝宝石的主要成分均是氧化铝，故D正确。

故选A。

10．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能与所有的酸碱溶液反应

D．Al2O3常用于制造耐火坩埚，但氧化铝坩埚不可以用于熔融NaOH

【答案】D

【解析】A．氢氧化铝对应的氧化物是铝元素对应的氧化物为Al2O3，故A错误；

B．氧化铝和强酸强碱反应，是两性氧化物，故B错误；

C．氧化铝和强酸、强碱反应，不能和弱酸弱碱反应，故C错误；

D．氧化铝和强酸、强碱反应，则氧化铝坩埚不可以用于熔融NaOH，故D正确；

故选D。

11．已知NaOH＋Al(OH)3=NaAlO2＋2H2O。向集满CO2的铝制易拉罐中加入过量NaOH浓溶液，立即封闭罐口，易拉罐渐渐凹瘪；再过一段时间，罐壁又重新凸起。上述实验过程中没有发生的离子反应是（    ）

A．CO2＋2OH-=CO＋H2O

B．Al2O3＋2OH-=2AlO＋H2O

C．2Al＋2OH-＋2H2O=2AlO＋3H2↑

D．Al3+＋4OH-=AlO＋2H2O

【答案】D

【解析】A．向集满CO2的铝罐中加入过量氢氧化钠，首先CO2与氢氧化钠反应，CO2＋2OH-=CO＋H2O，表现为铝罐变瘪，故A不选；

B．铝罐表面有氧化膜Al2O3，加入过量NaOH溶液发生反应：Al2O3＋2OH-=2AlO＋H2O，故B不选；

C．铝罐表面有氧化膜溶解后，接着过量的氢氧化钠再与铝罐反应，发生反应：2Al＋2OH-＋2H2O=2AlO＋3H2↑，故C不选；

D．根据A、B、C选项分析可知溶液中没有铝离子，故D选。

故选D。

题型二  铝及其化合物的性质

12．将铝条投入NaOH溶液，加热片刻，发生反应的化学方程式为___________，取出铝条冲洗干净后立刻投入硝酸汞溶液中，此时反应的化学方程式为___________；取出铝条用滤纸吸干后露置于空气中，可以观察到的现象是___________；

【答案】2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑    2Al+3Hg(NO3)2=3Hg+2Al(NO3)3    铝条表面出现白毛   

【解析】将铝条投入NaOH溶液，金属表面的Al2O3与NaOH发生反应，加热片刻，待该反应完全后，Al与NaOH溶液发生反应，发生该反应的化学方程式为2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑。

由于金属活动性：Al＞Hg，所以取出铝条冲洗干净后立刻投入硝酸汞溶液中，发生金属的置换反应产生Hg、Al(NO3)3、此时反应的化学方程式为2Al+3Hg(NO3)2=3Hg+2Al(NO3)3。金属Hg是液态金属，除去氧化膜的铝条裸露在空气中，与空气中的O2反应产生Al2O3白色固体，因此看到铝条表面产生一层白毛，说明在常温下除去氧化膜的铝条也能被氧气氧化。

13．为测定某镁铝合金的成分，取一定质量的样品，平均分为两份，一份加入足量的HCl，完全反应后收集到36.4L(S。T。P)氢气，另一份加入足量NaOH溶液，完全反应后收集到气体33.6L(S.T.P)氢气，试计算合金中铝的百分含量___________。

【答案】90%

【解析】取一定质量的样品，平均分为两份，一份加入足量的HCl，完全反应后收集到36.4L(S.T.P)氢气，说明镁铝与盐酸反应共生成氢气的物质的量是；另一份加入足量NaOH溶液，完全反应后收集到气体33.6L(S.T.P)氢气，说明铝放出氢气的物质的量是，则镁放出氢气的物质的量是1.625mol-1.5mol=0.125mol；根据镁与盐酸反应方程式，可知n(Mg)=0.125mol；根据铝与盐酸反应方程式，可知n(Al)=1mol；合金中铝的百分含量为。

14．将1.02g Al2O3和Fe2O3的混合物溶解在过量的100mL 0.05mol/L的稀H2SO4中，然后向其中加入NaOH溶液，使Fe3＋、Al3＋刚好完全转化为沉淀，共用去NaOH溶液100mL，则NaOH溶液物质的量浓度为多少___________？

【答案】0.1mol/L

【解析】将1.02g Al2O3和Fe2O3的混合物溶解在过量的100mL 0.05mol/L的稀H2SO4中，生成Al2(SO4)3和Fe2(SO4)3，然后向其中加入NaOH溶液，使Fe3＋、Al3＋刚好完全转化为沉淀，此时沉淀为Fe(OH)3和Al(OH)3，溶液中的溶质为Na2SO4，Na2SO4中的Na+来自NaOH，来自H2SO4，根据Na2SO4中Na+与的比例可知，n(NaOH)=2n(H2SO4)，0.1L×c(NaOH)=2×0.1L×0.05mol/L，解得c(NaOH)= 0.1mol/L。

题型三  化学方程式计算物质的量的应用

15．甲、乙两烧杯中分别为等体积、等物质的量浓度的稀硫酸及氢氧化钠溶液，在甲、乙两烧杯中放入足量的铝粉，充分反应后，甲、乙两烧杯中产生氢气的体积之比为

A．1：1 B．2：3 C．3：2 D．2：1

【答案】B

【解析】稀硫酸及氢氧化钠溶液等体积、等物质的量浓度，则二者的物质的量相等。由于放入的Al足量，因此放出H2的体积按酸、碱计算。Al与硫酸、NaOH溶液反应的化学方程式为：2Al+3H2SO4=Al2(SO4)3+3H2↑、2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑。假设H2SO4、NaOH的物质的量都是3 mol，与足量Al 反应产生的H2的物质的量分别是3 mol、4.5 mol，故放出氢气的物质的量的比是3 mol：4.5 mol=2：3。在同温同压下，气体的体积与物质的量呈正比，故充分反应后，甲、乙两烧杯中产生氢气的体积之比为2：3，故合理选项是B。

16．FeCl3和CuCl2的混合溶液中加入铁粉，其固体质量的变化如图所示，下列说法中正确的是

A．原混合溶液中c(Fe3+)：c(Cu2+)=1：2

B．a点溶液中c(Fe2+)=0.3mol/L

C．b点溶液呈蓝色

D．若不考虑溶液体积变化，a、b、c三点溶液中Cl-浓度相同

【答案】D

【解析】A．由分析可知，0a段和ab段均消耗0.1molFe，结合反应2Fe3++Fe=3Fe2+、Cu2++Fe=Fe2++Cu可知，原混合溶液中n(Fe3+)=0.2mol，n(Cu2+)=0.1mol，则c(Fe3+)：c(Cu2+)=2：1，A错误；

B．0a段发生反应2Fe3++Fe=3Fe2+，则a点溶液中存在的阳离子有Fe2+和Cu2+，n(Fe2+)=0.1mol×3=0.3mol，但溶液体积未知，浓度不能确定，B错误；

C．b点CuCl2完全反应，溶液呈浅绿色，C错误；

D．由离子反应2Fe3++Fe=3Fe2+、Cu2++Fe=Fe2++Cu知，Cl-不参加反应，若不考虑溶液体积变化，则a、b、c三点溶液中Cl-浓度相同，D正确；

故答案为：D。

17．准确称取6g铝土矿(含Al2O3、Fe2O3、SiO2)样品，放入盛有100mL 稀H2SO4溶液的烧杯中，充分反应后过滤去掉沉淀，向滤液中加入10mol/L的NaOH溶液，产生沉淀的质量和加入的NaOH溶液的体积(mL)如图所示。试回答下列问题：

（1）当加入NaOH溶液的体积超过35mL时所发生的反应的离子方程式_____。

（2）铝土矿中Al2O3的物质的量是多少？______

（3）若a=2.6，稀硫酸溶液的物质的量浓度为多少？______

【答案】

（1）

（2）0.05mol

（3）1.75mol/L

18．在5mL Al2(SO4)3溶液中滴加4 mol∙L−1的NaOH溶液，当滴加到10mL时，溶液又恰好变澄清，求原Al2(SO4)3溶液的浓度___________。

【答案】1 mol∙L−1

【解析】在5mL Al2(SO4)3溶液中滴加4 mol∙L−1的NaOH溶液，当滴加到10mL时，溶液又恰好变澄清，说明铝离子刚好变为偏铝酸根，则4OH－～Al3+～，因此n(Al3+)= ，n[Al2(SO4)3]=0.005mol，则原Al2(SO4)3溶液的浓度；故答案为：1 mol∙L−1。

19．在标准状况下进行甲乙丙三组实验，三组实验均各取30mL同浓度的盐酸溶液，加入同一镁铝合金粉末，产生气体，测得有关数据列表如下：

（1）乙组实验中，盐酸___________(填“过量”、“适量”、“不足量”)。

（2）要计算出盐酸的物质的量浓度，题中可作为计算依据的数据是___________，求得盐酸的物质的量浓度为___________。

（3）求合金中镁、铝的物质的量之比，题中可作为计算依据的数据是___________，求得的镁、铝物质的量之比是___________。

（4）在丙组实验之后，向容器中加入1mol•L-1的氢氧化钠溶液，能使合金中的铝恰好溶解，不形成含铝的沉淀，并使Mg2+刚好沉淀完全，再过滤出不溶固体。求所加入的氢氧化钠溶液的体积。___________

【答案】

（1）不足

（2）    乙或丙    1mol/L   

（3）    甲    1:1   

（4）39ml

20．将100mL 2mol/L的AlCl3溶液与4mol/LNaOH溶液混合后，得到5.2g Al(OH)3沉淀，求用去NaOH多少毫升___________？

【答案】50mL或183.3mL

【解析】100mL 2mol/L的AlCl3溶液中氯化铝的物质的量=0.1L×2mol/L=0.2mol，若Al元素都转化为氢氧化铝沉淀，则氢氧化铝沉淀的质量为0.2mol×78g/mol=15.6g＞5.2g，说明有两种情况：一为沉淀不完全，只生成Al(OH)3沉淀；另一种情况为沉淀部分溶解，既生成Al(OH)3沉淀，又生成NaAlO2。n(Al(OH)3)==mol。

①若碱不足，由Al3++3OH-═Al(OH)3↓可知，NaOH的物质的量为mol×3=0.2mol，加入NaOH溶液的体积为=0.05L=50mL；

②沉淀部分溶解，既生成Al(OH)3沉淀，又生成NaAlO2，根据Al3++3OH-═Al(OH)3↓，消耗NaOH的物质的量为mol×3=0.2mol；Al3++4OH- ═AlO+2H2O，消耗NaOH的物质的量为(0.2mol -mol)×4=mol；则消耗NaOH的物质的量之和为0.2mol+mol=mol，加入NaOH溶液的体积为=0.1833L=183.3mL；

答：要生成沉淀5.2g，需要NaOH溶液的体积为50mL或183.3mL。