3.2金属材料-高一化学讲义习题（原卷版）

3.2.1金属材料1.能从合金结构与组成的角度理解合金的特殊性能，培养宏观辨识与微观探析的能力；2.能列举常见合金的组成和性能，能科学、合理的选择和使用金属材料，培养学生的科学态度和社会责任感。一、铁合金1．合金(1)概念：合金是指由两种或两种以上的(或金属与非金属)熔合而成的具有金属特性的物质。属于物。(2)合金的特性及原因①合金的性能可以通过所添加的合金元素的种类、含量和生成合金的条件等来加以调节。②合金的物理、化学及机械性能各成分金属。硬度：合金的硬度一般比其成分金属的硬度。熔点：合金的熔点一般比其成分金属的熔点。③原因：纯金属内所有原子的大小和形状相同，原子排列十分规整；加入或大或小的其他元素的原子后，改变了金属原子有规则的层状排列，使原子层之间的相对滑动变得困难，导致合金的硬度变大。2．铁合金(1)生铁和钢是含碳量不同的两种铁碳合金。(2)生铁的含碳量2%～4.3%，钢的含碳量0.03%～2%。生铁的大，钢具有良好的性。(3)钢是用量最大，用途最广的合金，钢的分类如下：合金钢具有：强度、大，可塑性、韧性好，，的特殊性能。(4)不锈钢是最常见的一种合金钢，它的合金元素主要是，在大气中比较稳定，不易生锈，抗腐蚀能力强。【深度思考】已知铜的熔点为1083℃，钠的沸点为883℃，试问铜与钠能否形成合金？【例1】“灌钢法”是我国古代劳动人民对钢铁冶炼技术的重大贡献，陶弘景在其《本草经集注》中提到“钢铁是杂炼生鍒作刀镰者”。“灌钢法”主要是将生铁和熟铁(含碳量约0.1%)混合加热，生铁熔化灌入熟铁，再锻打成钢。下列说法错误的是()A．钢是以铁为主的含碳合金B．钢的含碳量越高，硬度和脆性越大C．生铁由于含碳量高，熔点比熟铁高D．冶炼铁的原料之一赤铁矿的主要成分为Fe2O3【例2】下列关于铁和铁合金的有关说法错误的是()A．工业上用一氧化碳将铁矿石中的铁还原出来B．不锈钢抗腐蚀性能好，长期使用绝对不会生锈C．制造铁轨、船舶、桥梁的碳素钢是铁和碳的合金D．使用铁锅烧饭菜能为人体提供微量的铁元素【例3】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，只含金属元素二、铝和铝合金1．铝和铝合金(1)铝是地壳中含量的金属元素，常温下就能与空气中的氧气发生反应，表面生成一层致密的薄膜，保护内部金属，其化学方程式为：。(2)铝合金铝合金是目前用途广泛的合金之一，硬铝是在铝中添加了一定比例的Cu、Mg、Mn、Si，它的密度，强度，具有较强抗腐蚀能力，是制造飞机和宇宙飞船的理想材料。2．铝、氧化铝的性质(1)①铝、氧化铝与稀盐酸反应实验操作实验现象铝片，开始，后来，将点燃的木条放在试管口有化学方程式离子方程式②铝、氧化铝与NaOH溶液反应实验操作实验现象试管①中一开始无气泡产生，一段时间后，铝片，有，试管②中铝片溶解，产生无色气泡，将点燃的木条放在试管口，都有化学方程式离子方程式(2)两性氧化物既能与反应生成盐和水，又能与反应生成盐和水的氧化物，如Al2O3等，其与强酸、强碱反应的离子方程式为：Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2OAl2O3＋2OH－===2AlOeq\o\al(－,2)＋H2O【例1】铝是地壳中含量最高的金属元素，下列关于铝及其化合物的性质、用途的说法错误的是()A．纯铝的硬度和强度较小，不适合用于制造机器零部件B．可用NaOH溶液除去Fe2O3粉末中少量的Al2O3C．铝合金是用来制造飞机和宇宙飞船的理想材料D．铝制品廉价易得，适用于厨房蒸煮和长期存放碱性食物【例2】向某溶液中加入铝粉能放出H2，下列各组离子一定不能在该溶液中大量共存的是()A．Na＋、Fe3＋、SOeq\o\al(2－,4)、Cl－B．Ba2＋、Mg2＋、HCOeq\o\al(－,3)、NOeq\o\al(－,3)C．Na＋、K＋、NOeq\o\al(－,3)、COeq\o\al(2－,3)D．K＋、NOeq\o\al(－,3)、Na＋、SOeq\o\al(2－,4)【例3】下列反应的离子方程式书写不正确的是()A.氧化铝溶于盐酸：Al2O3＋6H＋=2Al3＋＋3H2OB.铝溶于NaOH溶液：2Al＋2OH－＋2H2O=2AlOeq\o\al(－,2)＋3H2↑C.铝溶于盐酸：Al＋2H＋=Al3＋＋H2↑D.氧化铝溶于NaOH溶液：Al2O3＋2OH－=2AlOeq\o\al(－,2)＋H2O三、新型合金1．储氢合金：一类能够大量吸收H2，并与H2结合成的材料。如TiFe合金、LaNi合金等，为氢气作为能源的实际应用起到重要的推动作用。2．其他新型合金：、和等新型合金广泛应用于航空航天、生物工程和电子工业等领域。【归纳总结】合金中的“四最”(1)使用“最早”的合金是青铜；(2)用量“最大”、用途“最广”的合金是钢；(3)航空、航天“最理想”的材料是铝合金；(4)未来能源“最前沿”的材料是储氢合金。【例1】我国“蛟龙”号载人潜水器已成功下潜至海里7062.68米处。“蛟龙”号载人潜水器的外壳是耐超高压的钛合金，下面有关合金的说法正确的是()A．钛合金是一种新型金属单质B．钛合金熔点比钛金属高C．钛合金的硬度与钛单质相同D．青铜、合金钢和硬铝都是合金【例2】下列关于新型合金材料说法不正确的是()A．镧镍合金能大量吸收H2形成金属氢化物，可作储氢材料B．钛合金生物相容性好，强度大，可作人造骨骼C．形状记忆合金可在使合金发生形变的作用力消失后恢复原状D．利用合金的熔点低于成分金属这一特点可制得耐热合金四、物质的量在化学方程式计算中的应用1．以物质的量为中心的转化2．化学方程式中化学计量数与相关物理量的关系2CO＋O2eq\o(=====,\s\up7(点燃))2CO2化学计量数212分子个数212扩大NA倍物质的量2mol质量56g标况下气体体积44.8L

结论：(1)同一个化学方程式中各物质的化学计量数之比等于其之比。(2)对于有气体参加的反应，在同温同压下各气体的化学计量数之比也等于其之比。3．物质的量应用于化学方程式计算中的基本步骤【例1】5.4g铝与足量NaOH溶液反应生成的氢气在标准状况下的体积是多少？【例2】医疗上颇为流行的“理疗特效热”，就是利用铁缓慢氧化放出均匀、稳定的热，使患处保持温热状态。若56g铁粉完全氧化成氧化铁，则需要消耗标准状况下氧气的体积为多少？【特别提醒】1.书写格式规范化——在根据化学方程式计算的过程中，各物理量、物质名称、公式等尽量用符号表示，且数据的运算要公式化并带单位。2.单位运用对应化——根据化学方程式计算时，如果题目所给的两个量单位不一致，要注意两个量的单位要“上下一致，左右相当”。3.过量判断简捷化——如果两种反应物的量都是已知的，用已知量与对应计量数比值(比值大过量)先判断哪种物质过量，然后根据不足量的物质求解某种产物的量。五、化学计算中的其他常用方法1.化学计算中常用方法①守恒法(质量守恒、电荷守恒、电子守恒)②差量法(质量差值法、体积差值法)③关系式法(利用元素守恒建立关系式、利用方程式建立关系式、利用电子守恒建立关系式)④方程组法(两个已知量求解混合物中两种物质的未知量)【例1】把一定量的CO还原Fe2O3生成的CO2通入到澄清石灰水中，得10g沉淀，那么参加反应的CO的质量是________g。【例2】4.6g钠在空气中久置，最终得到Na2CO3的质量是________g。【例3】把铁棒插入CuSO4溶液，一段时间后取出，铁棒质量增加了4g，参加反应的Fe的质量为________。1．(2021·广东)今年五一假期，人文考古游持续成为热点。很多珍贵文物都记载着中华文明的灿烂成就，具有深邃的文化寓意和极高的学术价值。下列国宝级文物主要由合金材料制成的是()选项ABCD文物名称铸客大铜鼎河姆渡出土陶灶兽首玛瑙杯角形玉杯2．下列材料不属于合金的是 (

)A.铸造下水井盖的生铁B.储氢用的LaNi合金C.可用于机器人“皮肤”的橡胶D.可用于军用车辆的超级钢3．储氢合金是一种新型合金。下列关于储氢合金的说法错误的是()A．储氢合金是一类能大量吸收H2，并与H2结合成金属氢化物的材料B．储氢合金吸收H2的过程属于物理变化C．储氢合金NaAlH4中氢元素的化合价为－1价D．具有实用价值的储氢合金在室温下吸、放氢的速率快4.标准状况下，3.25g锌与足量的盐酸反应生成xL氢气，下列比例式正确的是()A．Zn＋2HCl===ZnCl2＋H2↑1mol1mol3.25gxLB．Zn＋2HCl===ZnCl2＋H2↑65g1L3.25gxLC．Zn＋2HCl===ZnCl2＋H2↑1mol22.4L0.05molxLD．Zn＋2HCl===ZnCl2＋H2↑65g1mol3.25gxL5．将3.9g镁铝合金投入足量的NaOH溶液中,共产生标准状况下3.36LH2。原合金中镁和铝的物质的量之比是(

)A.1∶1B.1∶2C.1∶3D.2∶36．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。(1)下列物质不属于合金的是__________(填字母，下同)。A．明矾 B．硬铝C．生铁 D．青铜(2)已知下表中四种金属的熔、沸点：金属NaCuAlFe熔点/℃97.810836601535沸点/℃883256724672750其中不能形成合金的是________。①Cu与Na②Fe与Cu③Fe与Na④Al与NaA．①② B．①③C．①④ D．②④7.向500mLNaOH溶液中投入10.8gAl，二者恰好完全反应，试计算：(1)Al的物质的量；(2)参加反应的NaOH的物质的量和溶液中NaOH的物质的量浓度；(3)在标准状况下生成H2的体积。1．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2．2020年11月24日4时30分，我国在中国文昌航天发射场，用长征五号遥五运载火箭成功发射探月工程“嫦娥五号”探测器，开启我国首次地外天体采样返回之旅。“嫦娥五号”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．一般合金的熔点比各成分金属的低C．合金的化学性质与其成分金属的化学性质不同D．改变原料的配比、生成合金的条件，可以得到具有不同性能的合金3．家庭的厨卫管道内常因留有油脂、毛发、菜渣等造成堵塞,此时可以用主要成分为NaOH和铝粉的固体管道疏通剂进行疏通。下列说法中错误的是 (

)A.铝表面的氧化膜和铝均能与NaOH反应B.取用该固体管道疏通剂时可以用手抓取C.使用该固体管道疏通剂时应远离明火D.该反应原理为2Al+2NaOH+2H2O==2NaAlO2+3H2↑4．下列有关物质的性质与用途的描述错误的是 (

)A.Al具有良好的延展性,且表面形成的氧化膜有一定的防腐作用,故铝可用于制

作铝金属制品B.镁铝合金的密度大、强度高,是制造飞机和宇宙飞船的理想材料C.Al、Al2O3均能与酸、碱反应,因此铝制炊具不宜用来蒸煮酸性或碱性食物D.“蛟龙”号载人潜水器的耐压球壳是用钛合金制造的,合金具有硬度大等优点5．为了除去MgO中混有的少量杂质Al2O3，可选用的试剂是()A．KOH溶液 B．氨水C．稀盐酸 D．稀醋酸6．(2022·绵阳南山中学双语学校高一开学考试)若在加入Al能放出H2的溶液中分别加入下列各组离子，可能大量共存的是()A．NHeq\o\al(＋,4)、NOeq\o\al(－,3)、COeq\o\al(2－,3)、Na＋B．Na＋、Ba2＋、Mg2＋、OH－C．NOeq\o\al(－,3)、Na＋、K＋、Cl－D．Mg2＋、K＋、HCOeq\o\al(－,3)、NOeq\o\al(－,3)7．为除去铁粉中少量的铝粉,最适宜的试剂是 (

)A.稀硫酸B.稀盐酸C.氢氧化钠溶液D.硫酸铜溶液8．某潜艇上的核反应堆内使用了液体铝钠合金(单质钠和单质铝熔合而成)作载热介质,下列有关说法不正确的是 (

)A.铝钠合金是混合物B.将铝钠合金投入一定量的水中得到无色溶液,则合金中n(Al)≤n(Na)C.将铝钠合金投入足量氯化铜溶液中,肯定有氢氧化铜沉淀和铜析出D.若将mg不同组成的铝钠合金投入足量盐酸中,放出的H2越多,则铝的质量分数越小9．社会的进步与时代的发展充满了人类智慧的结晶。下列有关说法中错误的是(

)A.硬铝即铝单质,其强度高,具有较强的抗腐蚀能力,可用于制炊具B.“司南之杓,投之于地,其柢指南”中“杓”的材质具有磁性C.商朝的“后母戊鼎”是我国较早使用的铜制品之一D.TiFe合金能大量吸收H2并形成金属氢化物,可用于制储氢材料10．(2022·张家口高一检测)下列离子方程式正确的是()A．铁与稀硫酸的反应：2Fe＋6H＋===2Fe3＋＋3H2↑B．将碳酸氢钠溶液与NaOH溶液混合：HCOeq\o\al(－,3)＋OH－===CO2↑＋H2OC．氧化铝与烧碱溶液反应：Al2O3＋2OH－===2Al3＋＋4O2－＋H2OD．铝与NaOH溶液反应：2Al＋2OH－＋2H2O===2AlOeq\o\al(－,2)＋3H2↑11．下列关于新型合金材料的说法不正确的是 (

)A.镧镍合金能大量吸收H2形成金属氢化物,可作储氢材料B.钛合金生物相容性好,强度大,可作人造骨骼C.生铁和钢是含碳量不同的两种铁碳合金,生铁的含碳量比钢的含碳量高D.合金的熔点比其成分金属的熔点高12．铝镁合金是飞机制造、建筑等行业的重要材料。研究性学习小组的同学,为测定某铝镁合金(不含其他元素)中铝的质量分数,设计了如下实验方案进行探究。称取10.8g铝镁合金粉末样品,溶于体积为V、浓度为4.0mol·L1的NaOH溶液中,过滤、洗涤、干燥、称量固体。下列叙述不正确的是 (

)A.实验中发生反应的离子方程式为2Al+2OH+2H2O=2Al+3H2↑B.为了保证铝镁合金粉末能充分反应,NaOH溶液的体积V≥100mLC.步骤中若未洗涤固体,测得铝的质量分数将偏高D.拟选用如图实验装置完成实验:将一定量铝镁合金与足量稀硫酸反应,测定生成气体的体积。最简易的装置连接顺序是AEDF13．把1000mL含有BaCl2、KCl的混合溶液分成10等份,取一份加入含amol硫酸钠的溶液,恰好使钡离子完全沉淀;另取一份加入含bmol硝酸银的溶液,恰好使氯离子完全沉淀,则该混合溶液中钾离子的浓度为 (

)A.10(2ab)mol/L

B.10(b2a)mol/LC.10(ba)mol/L

D.(b2a)mol/L14．(2021·河南范县第一中学高一月考)将1.12g铁粉加入25mL2mol·L－1氯化铁溶液中充分反应(忽略溶液体积变化)，下列分析正确的是()A．铁粉有剩余B．Cl－浓度减小C．向溶液中滴入无色KSCN溶液，溶液变红色D．反应液质量增加5.6g15．利用反应2Al+2NaOH+6H2O=2Na[Al(OH)4]+3H2↑可疏通下水管道。下列说法错误的是 (

)A.Al是还原剂,发生氧化反应B.每生成1molH2,转移2mol电子C.可用NaOH溶液除去镁粉中混有的少量Al粉D.在相同条件下,等量的铝与足量NaOH溶液反应生成的H2比与足量盐酸多16．等量的铝分别与100mL2mol·L1盐酸和NaOH溶液反应产生氢气体积比为6∶7,则反应物的量的关系为 (

)A.均恰好反应B.酸过量C.碱过量