用途广泛的金属材料

【例1】纯铁的熔点为1535℃，而高炉中炼铁时生铁(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.合金的熔点比其成分物质的熔点高C.形成了铁碳合金，所以熔点变低D.在高炉中熔化的过程发生了化学反响【标准解答】选C。合金的熔点比各成分金属的熔点低。生铁是铁合金，铁的纯度越高，熔点越高。A项、B项错误，合金的熔化过程没有发生化学反响，D项错。【例2】某合金粉末11g，参加到足量的稀硫酸中，在标准状况下产生的气体体积为11.2L，此合金可能是A.Mg、Al合金B.Cu、Zn合金C.Zn、Fe合金D.Mg、Zn合金【思路点拨】【自主解答】选A。设混合物的平均摩尔质量为M，化合价为+2，那么M+2H+====M2++H2↑122.411.2=22g·mol-1那么+2价金属的摩尔质量为：Mg-24、Al-18(×27)、Zn-65Fe-56、Cu不反响其摩尔质量比大，只有假设的+2价Al的摩尔质量小于22，应选A。【变式训练】两种碱金属形成的合金7.8g，与足量的水反响后生成0.2g氢气，此合金可能是()A.Li、Na合金B.Na、K合金C.Li、K合金D.Li、Rb合金【解析】选D。用R表示碱金属合金，那么：2R～H2↑0.2mol0.1mol碱金属合金的平均摩尔质量：=7.8g÷0.2mol=39g·mol-1。Li、Na的摩尔质量都小于39g·mol-1，K的摩尔质量等于39g·mol-1，Rb的摩尔质量大于39g·mol-1，根据中间值法分析，只有D项符合。1.用于飞机制造业的重要材料是()A.Mg-Al合金B.Cu-Sn合金C.Al-Si合金D.不锈钢【解析】选A。制造飞机的合金应抗腐蚀、质轻。所以要使用Mg-Al合金。2.以下物质中属于合金的是〔〕A.金B.铜C.水银D.钢【解析】选D。合金是指含有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，应选D。3.合金有许多特点，如Na-K合金为液体，而Na和K的单质均为固体。据此，试推测：生铁、纯铁、碳三种物质中，熔点最低的是()A.纯铁B.生铁C.碳D.无法确定【解析】选B。由“Na-K合金为液体，而Na和K的单质均为固体〞可知合金的熔点比任一组分熔点都要低。生铁是铁碳合金，其熔点应比铁和碳的熔点低。4.碳素钢的分类依据是()A.硬度B.含碳量C.用途D.机械性能【解析】选B。碳素钢以碳的含量多少分类，小于0.3%的为低碳钢，0.3%～0.6%的为中碳钢；大于0.6%的为高碳钢。5.(1)选择填空：将铝的用途与性质搭配起来(每个选项只能选用一次)。A.质轻B.延展性好C.易传热D.易导电E.氧化时放热①太阳能热水器：______；②飞机：_______；③焊接铁轨：_______；④电缆：_______；⑤铝箔_______。(2)佛山是有色金属之乡，其中铝合金材料的产量约占全国的一半。铝合金材料属于___________(填“纯洁物〞、“混合物〞或“单质〞)。【解析】(1)铝在太阳能热水器上的应用是由于它的导热性好。铝合金硬度大质轻，是制造飞机的良好材料，铝被氧化时放热可作铝热剂，因而可用来焊接铁轨。铝用作电缆和铝箔那么分别是由于其导电性和延展性。(2)合金是由一种金属跟其他一种或几种金属(或非金属)一起熔合而成的具有金属特性的物质，因此肯定是混合物。答案：(1)①C②A③E④D⑤B(2)混合物A组〔30分钟50分〕一、选择题(此题包括4小题，每题6分，共24分)1.以下有关金属及其合金的说法不正确的选项是()A.目前我国流通的硬币是由合金材料制造的B.生铁、普通钢和不锈钢中的碳含量依次增加C.镁在空气中燃烧发出耀眼的白光，可用于制作照明弹D.日用铝制品外表覆盖着氧化膜，对内部金属起保护作用【解析】选B。生铁、普通钢和不锈钢中的碳含量依次降低，故B项错。2.(2023·东莞高一检测〕合金与纯金属制成的金属材料相比，优点是()①合金的硬度一般比它的各成分金属的大；②一般地，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，可以得到具有不同性能的合金；④合金比纯金属的导电性能更强；⑤合金比纯金属的应用范围更广泛。A.①②③⑤B.②③④C.①②④D.①②④⑤【解析】选A。合金一般比成分金属熔点低，硬度大，具有更好的机械加工性能，故应用范围更广泛，但合金的导电性却不一定比纯金属更强，比方铝合金的导电性比纯铝要差。3.用铜锌合金制成的黄铜制品常被误认为是黄金，以下方法中不能区分其真伪的是()A.观察外观B.放入盐酸中C.测定密度D.高温灼烧【解析】选A。铜锌合金制成的黄铜放入盐酸中，质量减轻，可以观察到合金溶解并且有气泡冒出，而黄金不溶于盐酸中；黄金密度大，测定密度可以鉴别；高温灼烧，黄金没有变化，而铜锌合金外观上有变化。4.下表中金属难与表中其他金属形成二元合金的是()A.Cu、FeB.Fe、AuC.Zn、WD.Cu、Ag【解析】选C。合金是在熔化状态下形成的一种熔合物。熔点之间相差过大不易形成熔合物。Zn熔点较低，491.5℃时，其他金属还未熔化；其他金属熔化时，它已气化。W熔点过高，同样不易与表中其他金属形成合金。二、非选择题(此题包括2小题，共26分)5.(12分)取某钢样粉末3.00g，放在氧气流中充分灼烧，并使反响后的气流通过足量的含Ba(OH)2的溶液，得到0.4925g沉淀物。(1)铁在氧气流中燃烧的化学方程式是_______________________________________________；(2)产生的气流通过Ba(OH)2的化学方程式是__________________________________________；(3)此钢样里含碳的质量百分含量是_______，为___________(填“低碳钢〞、“中碳钢〞或“高碳钢〞)。【解析】(1)Fe在纯O2中可以燃烧生成Fe3O43Fe+2O2====Fe3O4(2)气流中主要是C与O2反响生成的CO2和过量的O2，CO2+Ba(OH)2====BaCO3↓+H2O(3)依据方程式可知C～CO2～BaCO312197x0.4925gx=0.03g此钢中含C%=为高碳钢。点燃答案：(1)3Fe+2O2====Fe3O4(2)CO2+Ba(OH)2====BaCO3↓+H2O(3)1%高碳钢点燃6.(14分)〔2023·青岛高一检测〕合金A由两种常见金属组成。为测定其组成，某同学的实验流程如下图：请答复：(1)过程②中别离C和E的化学实验根本操作是___________________________________________________；(2)溶液H中所含的阳离子有_________________(用离子符号表示)；(3)固体D经检验其成分为Fe2O3，它与合金A中的一种金属粉末均匀混合，在高温下反响可生成合金A中的另一种金属，写出该反响的化学方程式：__________________________________________。【解析】(1)别离固体和液体的根本操作是过滤。(2)溶液H中参加氨水生成沉淀F，说明F是氢氧化物沉淀，但F在过量NaOH溶液中不沉淀而生成溶液E，说明F是Al(OH)3，F溶于过量盐酸，所得溶液中的阳离子是Al3+和H+。(3)D是Fe2O3，那么合金是Fe-Al，Al在高温下可置换出Fe(铝热反响)。答案：(1)过滤(2)Al3+、H+(3)2Al+Fe2O3====Al2O3+2Fe高温B组1.有Mg、Al、Fe、Cu四种金属，假设两两混合，取混合物26g与足量稀硫酸反响，产生标准状况下H211.2L，此混合物的组合方式最多有()A.2种B.3种C.4种D.5种【解析】选C。设金属M在与稀硫酸反响后显+2价，设为混合金属平均摩尔质量，那么有如下关系：M～H222.4L2611.2L那么符合条件的可能组合有①Mg、Fe；②Al、Fe；③Mg、Cu；④Al、Cu，共4种，故答案为C。2.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产生了深远的影响，请完成(1)～(3)题：(1)在西汉古籍中曾有记载：曾青得铁那么化为铜[即曾青(CuSO4)跟铁反响生成铜]。试写出该反响的化学方程式：______________________________________。(2)铜器外表有时会被O2氧化而生成铜绿[主要成分Cu2(OH)2CO3]，请写出生成铜绿的化学方程式：_________________________________________，这层铜绿可以用化学方法除去。试写出除去铜绿而不损伤器物的化学方程式：________________________。(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1183.4℃，铁的熔点是1534.8℃)【解析】此题考查了有关铜的冶炼方法、铜的化合物的性质；同时也考查铜的物理性质和化学性质的应用。解答时一方面要注意铜的性质稳定、不易发生化学反响。另一方面又要知道这种稳定性是相对的，在适宜条件下也会和一些物质反响。〔2〕要除去铜器外表的铜绿，考虑选择酸，强氧化性酸能和裸露的铜继续反响，而盐酸不和铜反响。有关方程式如下：Cu2(OH)2CO3+4HCl====2CuCl2+CO2↑+3H2O。(3)根据题给信息以及作货币的实际，选择铜作货币是因为铜的熔点比较低，容易冶炼铸造成型；铜的化学性质比较稳定，不易被腐蚀。答案：(1)Fe+CuSO4====FeSO4+Cu(2)2Cu+O2+H2O+CO2====Cu2(OH)2CO3Cu2(OH)2CO3+4HCl====2CuCl2+CO2↑+3H2O(3)选择铜作货币制造的原料是因为铜的熔点比较低，容易冶炼铸造成型，铜的化学性质比较稳定，不易被腐蚀。某铝合金中含有合金元素镁、铜、硅，为了测定该合金中铝的含量，设计了如下实验，请答复有关问题：(1)称取样品ag(精确到0.1g)将样品溶解于足量的稀盐酸过滤并洗涤滤液，滤液中主要含有________，滤渣为_________，溶解、过滤时用到的玻璃仪器是_______________。(2)向滤液中加过量的氢氧化钠溶液，过滤并洗涤滤渣。有关的离子方程式是：_____________________。(3)______________________，有关的离子方程式是：_______________________________。(4)将步骤(3)中所得的Al(OH)3烘干并灼烧至恒重，冷却后称重，其质量为bg，有关的化学方程式是：_______________，原样品中铝的质量分数是_______。(5)假设步骤(2)中参加氢氧化钠的量缺乏，那么实验结果偏________(填“高〞、“低〞或“无影响〞，下同)；假设步骤(4)中的滤渣没有洗涤，那么实验结果偏________。【解析】Al、Mg、Cu、Si的合金溶于盐酸后得到AlCl3、MgCl2的溶液，在其中参加足量NaOH，将AlCl3转变为NaAlO2，然后向NaAlO2中通入足量CO2来制取Al(OH)3，再将Al(OH)3经洗涤、烘干、灼烧制得Al2O3，通过测量Al2O3的质量来确定原样品中铝的质量，从而求出质量分数，假设(2)中NaOH缺乏，使Al3+不能完全沉淀，结果偏低，(4)中滤渣不洗涤，会附着其他离子使Al(OH)3质量偏大，结果偏高。答案：(1)MgCl2、AlCl3Cu、Si烧杯、玻璃棒、普通漏斗(2)Mg2++2OH-====Mg(OH)2↓，Al3++4OH-====AlO2-+2H2O(3)向步骤(2)中所得滤液中通入足量CO2CO2+AlO2-+2H2O====Al(OH)3↓+HCO3-(4)2Al(OH)3====Al2O3+3H2O(5)低高△1.钛和钛的合金被誉为“21世纪最有开展前景的金属材料〞，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、耐腐蚀等，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，以下用途不切合实际的是〔〕A.用来做保险丝B.用于制造航天飞机C.用来制造人造骨D.用于家庭装修，做钛合金装饰门【解析】选A。由于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，不引起排异反响，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，做钛合金装饰门，D正确；只有A错误，由于其熔点高，不适合做保险丝。2.以下物质不属于合金的是()A.硬铝B.黄铜C.钢铁D.水银【解析】选D。合金是两种或两种以上的金属(或金属与非金属)熔合在一起而形成的具有金属特性的物质。硬铝是由Al、Cu、Mg、Mn、Si形成的合金，黄铜是Cu-Zn-Sn-Pb-Al合金，钢铁是Fe-C与其他元素形成的合金，水银属于金属单质。3.铁和铁合金是生活中常用的材料，以下说法正确的选项是()A.不锈钢是铁合金，只含金属元素B.一定条件下，铁粉可与水蒸气反响C.铁与盐酸反响，铁合金不与盐酸反响D.在空气中，铁板比镀锌铁板更耐腐蚀【解析】选B。A项：铁合金中含有非金属元素C；B项：铁粉与水蒸气反响的化学方程式为3Fe+4H2O(g)====Fe3O4+4H2；C项：铁形成合金后其化学性质不变，铁合金中的铁仍然能与盐酸发生反响；D项：镀锌铁板中金属Zn比Fe活泼，假设发生电化学腐蚀，铁被保护，锌被腐蚀。高温4.现代建筑的门窗框架，常用古铜色的硬铝。取硬铝样品进行如下实验气体气体样品溶液溶液不溶物不溶物过量盐酸过量NaOH溶液过量盐酸部分溶解〔硅可与氢氧化钠溶液反响：Si+2NaOH+H2O====Na2SiO3+2H2↑〕由此推知硬铝的组成是〔〕A.Al、Mg、Si、ZnB.Al、Cu、Mg、SiC.Al、Fe、C、CuD.Al、Si、Zn、Na【解析】选B。从物质的特殊性质入手，结合题给信息关键词加以判定。加过量的酸与碱后仍有局部固体组分不溶，据此可排除A、D。C中加盐酸过量，Al完全反响，没有与NaOH反响产生气体的物质，排除。5.黄铜是铜与锌及少量的锡、铅、铝等形成的合金，其外观和黄金差不多，现有三种方法区别黄铜和黄金。方法一：根据黄铜的密度比黄金的密度小，用浮力定律进行区别。方法二：根据铜能与O2反响，而黄金不与O2反响，利用灼烧的方法加以区别。方法三：根据铜能与硝酸反响生成Cu(NO3)2，而黄金不与硝酸反响，利用硝酸加以区别。你认为哪种方法最简单？_________，理由是_________________________。你还能找出其他的鉴别方法吗？__________________。【解析】方法一是一个定量实验，实验步骤繁琐，方法三不仅实验步骤复杂，还会生成有污染的NO、NO2等气体，所以方法二是最简单的；其他的鉴别方法可根据黄铜中有Zn、Al等金属，能与稀盐酸反响生成气体，或根据其撞击声音的不同。答案：方法二操作方便，现象明显，不产生污染因黄铜中含有Zn、Al等金属，可用盐酸进行检验6.钛(Ti)因为具有神奇的性能越来越引起人们的关注，常温下钛不和非金属、强酸反响，红热时，却可与常见非金属单质反响。钛是航空、军工、电力等方面的必需原料。地壳中含钛矿石之一金红石(TiO2)是目前大规模生产钛的主要原料，其方法是：第一步：将金红石、炭粉混合，在高温条件下通入Cl2制TiCl4和一种可燃性气体。该反响的化学方程式为__________________，该反响的复原剂是________。第二步：在氩气的气氛中，用过量的镁在加热条件下与TiCl4反响制得金属钛。(1)写出此反响的化学方程式：___________________。(2)如何从上述所得产物中获取金属钛？简述步骤。【解析】此题信息量大，务必对信息进行归纳。