9.3金属材料的性能及应用（分层练习）-高一化学同步课堂（苏教版2019必修第二册）（解析版）

第第页9.3金属材料的性能及应用课后分层练课后分层练1.下列有关金属及其合金的说法中，不正确的是（）A.地壳中含量最多的金属元素是铝B.合金与各组分金属相比一般具有更低的熔点C.生铁、普通钢和不锈钢中的碳含量依次增加D.在化学反应中，金属失电子，作还原剂[答案]C[解析]生铁中碳的含量高于钢，而普通钢和不锈钢均属于钢，故其碳含量低于生铁，C项不正确。2．纯铁的熔点为1535℃，而高炉炼铁时生铁(含碳量较高的铁合金)在1200℃左右就熔化了，这是因为()A．铁的纯度越高熔点越低B．生铁是铁碳合金，熔点比纯铁低C．合金的熔点比其各成分金属的熔点高D．生铁在高炉中熔化时发生了化学反应[答案]B[解析]纯铁的熔点为1535℃，生铁(含碳量较高的铁合金)熔点为1200℃左右，说明铁的纯度越高熔点越高，故A错误；合金的熔点低于其成分金属的熔点，生铁的熔点低是因为Fe和C形成了合金，故B正确、C错误；生铁在高炉中熔化时没有发生化学反应，只发生了物理变化，故D错误。3.下列关于铝合金的说法中错误的是（）A.铝合金是一种混合物，它比纯铝的熔点低B.高温铝液易被氧化，铝合金应在熔剂层覆盖下熔炼C.镁铝合金耐腐蚀，但能被烧碱（NaOH）腐蚀D.镁铝合金在盐酸中无法溶解[答案]D[解析]合金的熔点一般低于任一组分金属，故铝合金的熔点比纯铝的低，A正确；铝是一种比较活泼的金属，尤其是在熔融状态下会非常容易与空气中的氧气发生氧化还原反应，所以必须采取相应的保护措施，B正确；由于镁铝合金在空气中会和氧气反应在其表面生成氧化膜，保护内部金属，所以镁铝合金耐腐蚀，但其中的Al能与NaOH反应，所以镁铝合金会被烧碱溶液腐蚀，C正确；镁或铝均能与盐酸反应，因此镁铝合金在盐酸中能被溶解，D错误。4.钛和钛的合金被誉为“21世纪最有发展前景的金属材料”，它们具有很多优良的性能，如熔点高、密度小、可塑性好、易于加工，尤其是钛合金与人体器官具有很好的生物相容性。根据它们的主要性能，下列用途不切合实际的是（）A.用作保险丝B.用于制造航天飞机C.用来制造人造骨D.用于家庭装修，作钛合金装饰门[答案]A[解析]由于其熔点高，故不适合用作保险丝，A错误；钛和钛的合金密度小，可塑性好，因此可用于航天领域，B正确；由于钛和钛合金与人体器官具有很好的生物相容性，可与人体的组织相容，不引起排异反应，因此可以用来制造人造骨，C正确；由于其密度小、可塑性好、易于加工，因此可用于家庭装修，作钛合金装饰门，D正确。6.2022年世界冬奥会和冬残奥会于北京举行，其中短道速滑项目队员所穿的速滑冰刀可用不锈钢制成。下列叙述错误的是（）A.不锈钢是最常见的一种合金钢B.不锈钢中常添加镍（Ni）和铬（Cr）元素，从而使其具有特殊性能C.不锈钢中只含有金属元素，不含有非金属元素D.不锈钢是通过增加原子层之间的相对滑动难度，使合金的硬度变大[答案]C[解析]不锈钢属于合金，是铁、铬、镍熔合而成具有金属特性的合金，A正确；不锈钢中常添加镍（Ni）和铬（Cr）元素，使其具有抗腐蚀的性能，B正确；钢是铁和碳的合金，不锈钢中除了含有金属元素，还含有非金属元素碳，C错误；合金的硬度大于纯金属的硬度，不锈钢是通过增加原子层之间的相对滑动的难度，使合金的硬度变大，D正确。7．嫦娥三号是中国国家航天局嫦娥工程第二阶段的登月探测器，它携带中国第一艘月球车，实现了中国首次月面软着陆。嫦娥三号中使用了大量合金。下列有关金属或合金的说法中不正确的是()A．生铁属于合金B．一般地，合金的熔点比它的各成分金属的更低C．合金的化学性质与成分金属的化学性质不同D．改变原料的配比、改变生成合金的条件，可以得到具有不同性能的合金[答案]C[解析]生铁是铁和碳的合金，合金的熔点比其成分金属的低。合金的化学性质和成分金属的化学性质相同。8．改革开放以来，我国取得了很多世界瞩目的科技成果，下列说法不正确的是()A．蛟龙号潜水器用到钛合金，22号钛元素属于过渡元素B．港珠澳大桥用到的合金材料，具有强度大、密度小、耐腐蚀等性能C．国产C919用到的氮化硅陶瓷是新型无机非金属材料D．中国天眼传输信息用的光纤材料是高纯硅[答案]D[解析]A对，蛟龙号潜水器用到钛合金，22号钛元素位于第四周期，第ⅣB族，属于过渡元素。B对，合金材料一般具有强度大、密度小、耐腐蚀等性能。C对，氮化硅陶瓷是新型无机非金属材料。D错，中国天眼传输信息用的光纤材料是二氧化硅。9．合金相对于纯金属制成的金属材料来说优点是()①合金的硬度一般比它的各成分金属的大②一般合金的熔点比它的各成分金属的更低③改变原料的配比，改变生成合金的条件，可得到具有不同性能的合金④合金比纯金属的导电性更强⑤合金比纯金属的应用范围更广泛A．①②③⑤ B．②③④C．①②④ D．①②④⑤[答案]A[解析]合金具有许多优良的物理、化学或机械性能，在许多方面优于各成分金属。例如，合金的硬度一般比其各成分金属的硬度大，多数合金的熔点比其各成分金属的熔点低，但合金的导电性比纯金属弱。10．易拉罐主要为铝合金，其中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()A．加入盐酸产生无色气体，含铝、铁、镁三种元素B．加入氢氧化钠溶液有无色气体产生，含有铝元素C．加入盐酸后，所得溶液中再加入少量氢氧化钠溶液产生白色沉淀，含有镁元素D．加入盐酸后，所得溶液中再加入少量硫氰化钾溶液呈红色，含有铁元素[答案]B[解析]铝、铁、镁都能与盐酸反应产生氢气，所得的溶液中加入少量氢氧化钠溶液，能产生白色沉淀的可能是氯化镁溶液，也可能是氯化铝溶液；铝能与氢氧化钠溶液反应产生氢气；铁单质与酸反应产生Fe2＋，不能使硫氰化钾溶液变红色。11．根据不同部位工作条件的不同，航天飞机使用了多种防热材料。例如，机身和机翼下表面使用高温陶瓷瓦。下列对新型陶瓷材料的有关叙述中，错误的是()A．高温结构陶瓷属于新型无机非金属材料，可以作为高级耐火材料B．氧化铝陶瓷属于新型无机非金属材料，它是结构陶瓷C．氮化硅陶瓷属于新型无机非金属材料，可用于制造陶瓷发动机的受热面D．新型无机非金属材料克服了传统无机非金属材料的缺点，但是强度比较差[答案]D[解析]高温结构陶瓷包括Si3N4陶瓷、SiC陶瓷等，属于新型无机非金属材料，可以作为高级耐火材料，A正确；氧化铝陶瓷属于新型无机非金属材料，是结构陶瓷，B正确；氮化硅陶瓷属于新型无机非金属材料，可用于制造陶瓷发动机的受热面，C正确；新型无机非金属材料具有耐高温、耐冲击、电学特性、光学特性、生物功能等优点，克服了传统无机非金属材料的缺点，具有较高的强度和耐磨性，D错误。12.铜是生命必需的元素，也是人类最早使用的金属之一，铜的生产和使用对国计民生各个方面都产生了深远的影响。在化学反应中，铜元素可表现为0、＋1、＋2价。（1）在西汉古籍中曾有记载：“曾青得铁则化为铜”[即曾青（CuSO4）跟铁反应生成铜]，试写出该反应的离子方程式：。

（2）尽管铜比铁较为稳定，但铜器表面经常会生成铜锈[即铜绿，化学式为Cu2（OH）2CO3]，其中生成铜绿的反应物除铜外还有O2、CO2和H2O。试写出保护铜制品的方法：；这层铜绿可用化学方法除去，试写出除去铜绿而不伤器物的反应的化学方程式：。

（3）铜钱在历史上曾经是一种广泛流通的货币。试从物理性质和化学性质的角度分析为什么铜常用于制造货币（铜的熔点是1083.4℃，铁的熔点是1534.8℃）。。

[答案]（1）Fe＋Cu2＋Fe2＋（2）保持铜制品表面干燥Cu2（OH）2CO3＋4HCl2CuCl2＋3H2O＋CO2（3）铜的化学性质比铁稳定，不易被腐蚀；铜的熔点低，易冶炼铸造成型[解析]（1）“曾青得铁则化为铜”的实质是金属之间的置换反应，即Fe＋Cu2＋Fe2＋＋Cu。（2）铜生锈的化学方程式为2Cu＋CO2＋H2O＋O2Cu2（OH）2CO13．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)。[答案](1)D(2)Fe＋Cu2＋=Fe2＋＋Cu，Fe＋2H＋=Fe2＋＋H2↑eq\f(5,8)m[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＋表明，不溶物W全部是金属铜，每份试样中氧化铜的质量为m×eq\f(80,64)×eq\f(1,2)＝eq\f(5,8)m。14.某学习小组用如图所示装置测定铝镁合金中铝的质量分数和铝的相对原子质量。（1）A中试剂为。

（2）实验前，先将铝镁合金在稀酸中浸泡片刻，其目的是。

（3）B中发生反应的化学方程式为。

（4）若实验用的铝镁合金的质量为ag，测得氢气体积为bmL（已换算为标准状况），B中剩余固体的质量为cg，则铝的相对原子质量可表示为。

（5）实验过程中，若未洗涤过滤所得的不溶物，则测得的铝的质量分数将（填“偏大”“偏小”或“不受影响”）。

[答案]（1）氢氧化钠溶液（2）除去铝镁合金表面的氧化膜（3）2Al＋2NaOH＋2H2O2NaAlO2＋3H2↑（4）33600（[解析]（1）铝镁合金中二者都能与酸反应，但铝能与碱反应而镁不能与碱反应，所以A中的试剂应选择氢氧化钠溶液。（4）生成H2的物质的量＝b×10－3L22.4L·mol－1＝b×101．用于火箭发动机、航天飞机制动闸的金属，要有良好的热学性能，如熔点高、比热高、热导率高、适宜的热膨胀率等优异性能。根据下表数据，用于制造制动闸的最佳金属材料为()金属熔点(℃)比热(J·g－1·K－1)热导率(W·m－1·K－1)热膨胀率(25℃)α(×106)A4180.10675.3711.76B9230.243153.6624.3C9330.215221.9123.6D15500.436146.511.6[答案]D[解析]根据题意制动闸的金属要有良好的热学性能，如熔点高、比热高、热导率高、适宜的热膨胀率等优异性能。2．液体铝钠合金(钠和铝熔合而成)可用于核反应堆的载热介质。下列有关说法不正确的是()A．自然界中没有游离的钠和铝B．若铝钠合金投入水中无固体剩余，则n(Al)≤n(Na)C．铝钠合金投入到氯化铜溶液中，一定有氢氧化铜沉淀，也可能有铜析出D．相同质量不同组成的铝钠合金投入足量盐酸中，若放出的H2越多，则铝的质量分数越小[答案]D[解析]钠很活泼，自然界中没有游离的钠和铝，A正确；铝钠合金若投入一定的水中发生2Na＋2H2O=2NaOH＋H2↑，2Al＋2NaOH＋2H2O=2NaAlO2＋3H2↑，根据方程式知，当氢氧化钠的物质的量大于等于铝时，得到无色澄清溶液，根据原子守恒得当n(Al)≤n(Na)时，得到无色溶液，B正确；铝钠合金投入到足量氯化铜溶液中，钠和水反应生成的氢氧化钠可以和氯化铜反应生成氢氧化铜沉淀，根据B知，若n(Al)＞n(Na)，金属铝也可能会置换出金属铜，C正确；根据金属钠和金属铝和酸反应生成氢气量的关系：2Al～3H2↑，2Na～H2↑，等质量的金属钠和金属铝，则金属Al产生的氢气量多，所以放出的H2越多，则铝的质量分数越大，D错误。3.据报道，某核潜艇上的核反应堆使用了液态铝钠合金作载热介质。下列有关说法不恰当的是（）A.铝钠合金的熔点低于铝的熔点B.若将铝钠合金投入一定量水中可得到无色澄清溶液，则合金中n（Al）≤n（Na）C.将mg不同组成的铝钠合金分别投入足量盐酸中，若放出H2越多，则合金中铝的质量分数越大D.将铝钠合金投入足量CuCl2溶液中，肯定有Cu（OH）2沉淀生成，不可能有铜析出[答案]D[解析]合金的熔点低于其各成分金属的熔点，所以铝钠合金的熔点低于铝的熔点，A正确；若将铝钠合金投入一定量的水中可得无色溶液，说明钠和水反应生成的氢氧化钠足以将金属铝溶解，根据反应：2Al＋2NaOH＋2H2O2NaAlO2＋3H2↑，则n（Al）≤n（Na），B正确；根据金属钠和金属铝与酸反应生成氢气量的关系：2Al～3H2↑、2Na～H2↑可知，等质量的金属钠和金属铝，金属Al产生的氢气的量多，所以放出的H24．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做好天线，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．用于制造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[答案]D[解析]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。5.将10g铁碳合金放入O2中高温灼烧，反应后的气体通入过量石灰水中得沉淀1.4g，则此铁碳合金是（）A.生铁 B.高碳钢C.中碳钢 D.低碳钢[答案]B[解析]根据C元素守恒，n（C）＝n（CO2）＝n（CaCO3）＝1.4g100g·mol－1＝0.014mol，则碳的质量为0.014mol×12g·mol－16．中国的航空铝材处于世界领先的行列。下列关于铝合金的说法中错误的是()A．铝合金是一种混合物，它比纯铝的熔点低B．高温铝液易被氧化，铝合金应在熔剂层覆盖下熔炼C．镁铝合金耐腐蚀，但能被烧碱(NaOH)腐蚀D．镁铝合金在盐酸中无法溶解[答案]D[解析]A项，合金均为混合物，一般来说，合金的熔点比成分金属的熔点低；B项，在熔剂层覆盖下熔炼，可隔绝空气，防止高温铝液被O2氧化；C项，镁铝合金中的铝能与NaOH溶液反应；D项，合金中的Mg、Al均能与盐酸反应。7.部分氧化的Fe-Cu合金样品（氧化产物为Fe2O3、CuO）共5.76g，经如下处理：下列说法正确的是（）A.滤液A中的阳离子为Fe2＋、Fe3＋、H＋B.样品中Fe元素的质量为2.24gC.样品中铜元素和氧元素的质量为4.0gD.V＝896mL[答案]B[解析]根据题意，滤液A中不含Cu2＋，3.2g滤渣一定是铜，而铜与Fe3＋不共存，所以滤液A中无Fe3＋，A错误；最后的3.2g固体为Fe2O3，其中Fe元素的质量为2.24g，B正确；样品中Cu元素和O元素的质量为5.76g－2.24g＝3.52g，C错误；2.24gFe元素不可能全是单质，故标准状况下生成的H2的体积小于896mL，D错误。8.把ag铁铝合金粉末溶于足量盐酸中，加入过量NaOH溶液。过滤出沉淀，经洗涤、干燥、灼烧，得到的红棕色粉末的质量仍为ag，则原合金中铝的质量分数为（）A.30% B.47.6% C.52.4% D.70%[答案]A[解析]铁铝合金溶于足量盐酸后，生成FeCl2和AlCl3，再加入过量NaOH溶液，生成Fe（OH）2沉淀，该沉淀在空气中转化为Fe（OH）3沉淀，Al3＋转化成NaAlO2存在于溶液中，过滤出的沉淀经灼烧，会全部转化成Fe2O3；根据题意，ag铁铝合金粉末的质量等于最终生成的Fe2O3的质量，即agFe2O3中氧元素的质量等于ag铁铝合金中铝元素的质量，Fe2O3中氧元素的质量分数为w（O）＝3×162×56+3×169．铁和铝是科技、生产、生活中应用最广泛的金属材料。现有铁、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)A与Cl2混合光照可能发生爆炸，生成________(填化学式)，A在该反应中作为________(填“氧化剂”或“还原剂”)。(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________。[答案](1)过滤(2)H2(或氢气)(3)HCl还原剂(4)AlOeq\o\al(－,2)Fe2＋[解析](1)加入足量NaOH溶液，Al溶解，操作X为过滤。(2)Al与NaOH溶液反应产生氢气，气体A为H2。(3)H2与Cl2反应生成HCl。(4)溶液B中阴离子有OH－、AlOeq\o\al(－,2)，溶液D中金属离子为Fe2＋。10.铁是人类较早使用的金属之一，完成下列问题。（1）下列铁的化合物中，可以由单质直接化合得到的是（用字母）。

A.Fe（OH）2 B.FeCl3C.Fe（OH）3 D.Fe3O4（2）高铁酸钾（K2FeO4）是一种新型、高效、多功能的水处理剂，与水反应可生成透明的红褐色胶体。①Fe（OH）3胶体分散质粒子的直径范围是。

②上述反应的离子方程式如下，请将方程式补写完整。FeO42－＋H2OFe（OH）3（胶体）＋O2↑＋（3）电子工业常用30%的FeCl3溶液腐蚀绝缘板上的铜