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高中化学苏教版 (2019)必修 第二册专题9 金属与人类文明第三单元 金属材料的性能及应用测试题
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这是一份高中化学苏教版 (2019)必修 第二册专题9 金属与人类文明第三单元 金属材料的性能及应用测试题，共7页。
1.[2023广东肇庆期末]随着科学技术的发展,各种材料层出不穷。下列主要是由金属材料制成的是( )
A.N95医用口罩
B.宇航服
C.“石墨烯”柔性触摸屏
D.“蛟龙号”钛合金球壳
2.[2023广东惠州期中]二十大报告指出,我国在一些关键核心技术实现突破,载人航天、探月探火、深海深地探测、超级计算机、卫星导航等领域取得重大成果。下列成果中所用材料属于合金的是( )
3.[2023江苏常州期中]“灌钢法”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,再经高温锻打成钢。下列有关“灌钢法”的说法正确的是( )
A.生铁的熔点高于熟铁
B.锻打成钢时仅发生物理变化
C.钢是以铁为主的含碳合金
D.钢在三者中含碳量最低
4.[2023江苏联考阶段练习]“嫦娥五号”返回器携带月球样品在内蒙古四子王旗预定区域安全着陆。这标志着我国已具备地月往返的能力,探月工程“绕、落、回”三步走规划完美收官。“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.生铁不属于合金
B.一般合金的熔点比各成分金属的低
C.镍铬铝铜合金具有很高的电阻率,可用于制备电路中的精密元件
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
5.金属材料的性质在很大程度上决定了它们的用途。下列相关说法不正确的是( )
A.钛合金具有强度高、耐热性好等特点,主要用来制作飞机发动机部件
B.铁具有良好的导热性,可以用于制造炊具
C.不锈钢抗腐蚀性好,常用于制造医疗器械
D.铅锑合金的熔点较低,常用于制造发热体
6.[2022江苏江阴高一期末]合金具有许多优良的物理、化学或机械性能,广泛应用于交通工具、航空航天等领域。下列有关合金的说法不正确的是( )
A.硬铝可用于制造飞机的外壳
B.钛合金可用于制造“蛟龙”号的耐压球壳
C.不锈钢可用于制造地铁列车的车体
D.钠钾合金可用于制造飞机的发动机叶片
7.[2023江苏宿迁泗阳县实验高级中学阶段练习]铝制品与铁制品相比,在空气中不易锈蚀,原因是( )
A.铝的金属活动性比铁弱
B.铝的密度比铁的密度小
C.铝在空气中易形成一层致密的氧化膜
D.铝不能跟氧气发生化学反应
8.(1)制造运-20飞机使用了很多新技术和新型合金,这些新型合金的使用对飞机的性能起到了极为重要的作用。下列材料能用于运-20飞机中器件的制造且合理的有( )
A.利用生铁制造运-20飞机的发动机
B.用镁铝合金制造运-20飞机的座椅
C.用不锈钢制造运-20飞机的电器线路的导线
D.普通钢制造运-20飞机上灭火器的外壳
(2)一种新型镁铝合金的化学式为Mg17Al12,科学家发现该合金具有储氢性能,是一种潜在的储氢材料。在氩气保护下,将一定比例的Mg、Al单质在一定温度下熔炼可获得该合金。已知该合金在一定条件下完全吸氢的反应的化学方程式为Mg17Al12+17H217MgH2+12Al,得到的混合物Y(MgH2+Al)在一定条件下能释放出氢气。
①熔炼制备镁铝合金(Mg17Al12)时通入氩气的目的是 。
②已知在5.0 ml·L-1HCl溶液中,混合物Y能完全释放出H2。1 ml Mg17Al12完全吸氢后得到的混合物Y与上述浓度的盐酸完全反应,消耗盐酸的体积为 L,完全反应产生标准状况下H2的体积为 L。
关键能力提升练
9.化学中把材料分为金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料等。金属材料在现实生活中有极为重要的作用。下列金属材料的运用与金属所具有的性质不一致的是( )
A.制造白炽灯灯丝——熔点高
B.制造飞机——坚硬而质轻
C.制造保险丝——硬度大
D.制造装化工原料的容器——耐腐蚀
10.钛合金具有熔点高、密度小、易于加工和良好的“生物相容性”。其用途不合理的是( )
A.制造电流保险丝B.制造眼镜架
C.制造“人造关节”D.制造飞机机身
11.下列关于两种合金的说法不正确的是( )
A.铝锂合金是铝与锂形成的化合物
B.铝锂合金的硬度比铝大,熔、沸点比铝低
C.铝镁合金不能全部溶于NaOH溶液中
D.铝镁合金焊接前用NaOH溶液处理氧化铝膜
12.合金就是不同种金属(也包括一些非金属单质)在熔化状态下形成的一种熔合物,表格为四种金属的熔沸点,根据数据判断其中不能形成合金的是( )
A.Cu和AlB.Fe和Cu
C.Al和NaD.Fe和Na
13.金属Ti(钛)是一种具有许多优良性能的较为昂贵的金属,钛和钛合金被认为是21世纪的重要金属材料。某化学兴趣小组用实验探究Ti、Mg、Cu的活动性顺序。在相同温度下,取大小相同的三种金属薄片,分别投入等体积等浓度的足量稀盐酸中,观察现象如下:
下列有关三种金属的说法正确的是( )
A.三种金属的活动性由强到弱的顺序是Ti、Mg、Cu
B.若钛粉中混有Mg,提纯Ti时可用稀盐酸除去Mg
C.用Ti从CuSO4溶液中置换出Cu是工业制取Cu的很好途径
D.Cu和稀盐酸不发生化学反应
14.[2023江苏连云港海头高级中学阶段练习]考古出土的吴王夫差剑为春秋末期制造的青铜剑,历经2 500余年,剑的表面虽有一层蓝色薄锈,但仍寒光逼人,剑刃锋利。回答下列问题。
(1)青铜是一种合金材料,该合金的主要成分是 (填元素符号)。合金材料有许多优良性能,比如①多数合金的熔点 组成它的任何一种组分金属;②合金的导电性和导热性一般 任何一种组分金属(均填“高于”或“低于”)。不锈钢中除了铁元素外,主要的合金元素是 (占12%~32%),采用该元素制作合金是因为 。
(2)从上述信息可以看出,青铜具有的性质有 (填字母)。
A.强度高B.耐腐蚀
C.可塑性好D.易加工
(3)青铜剑表面的蓝色薄锈,其主要成分为碱式碳酸铜[Cu2(OH)2CO3],这层蓝色薄锈形成的原理是 (用化学方程式表示)。
(4)若要除去表面蓝色薄锈,一是用稀硫酸洗涤,该反应的离子方程式为 ,此法弊端是 ;二是可以在炼铁高炉中锻造,其原理为 (用化学方程式表示)。
15.将一块质量为8.5 g的铁合金放入锥形瓶中,再向锥形瓶中加入稀硫酸,恰好使铁合金中的铁完全反应(碳不溶于稀硫酸,铁合金中其他元素含量很低,可忽略不计),测得生成氢气的质量为0.3 g。请回答:
(1)8.5 g铁合金中铁的质量是 g。
(2)反应后所得溶液的溶质质量是 g。
(3)生铁和钢都是铁的合金,请根据表中含碳量判断这8.5 g铁合金属于 (填“生铁”或“钢”)。
学科素养创新练
16.镁铝合金是飞机制造、化工生产等行业的重要材料。某研究性学习小组的同学为测定某含镁5%~10%的镁铝合金(不含其他元素)中镁的质量分数,设计了下列两种不同的实验方案进行探究。回答下列问题:
方案一
(实验方案)将一定质量的镁铝合金与足量
NaOH溶液反应,测定剩余固体的质量。
(实验步骤)
(1)称取9.0 g镁铝合金样品,溶于体积为V、物质的量浓度为4.0 ml·L-1 NaOH溶液中,充分反应。则V≥ mL。
(2)过滤、洗涤、干燥、称量剩余固体。
方案二
(实验方案)将一定质量的镁铝合金与足量稀硫酸反应,测定生成气体的体积。
(实验装置)
(3)同学们拟选用如图所示实验装置完成实验:
你认为最简易的实验装置的连接顺序是A接 , 接 。
(4)仔细分析实验装置后,同学们经讨论认为有两点会引起较大误差,稀硫酸滴入锥形瓶中,即使不生成氢气,也会将瓶内空气排出,使所测氢气的体积偏大;实验结束时,连接盛水试剂瓶和量筒的导管中有少量水存在,使所测氢气的体积偏小。于是他们设计了如图所示的实验装置。
①装置中导管a的作用是
。
②若需确定产生氢气的物质的量,还需测定的数据是 。
第三单元 金属材料的性能及应用
1.D 解析 A.N95医用口罩是有机合成材料;B.宇航服不是金属材料;C.“石墨烯”柔性触摸屏中石墨烯是碳单质,属于非金属材料;D.“蛟龙号”钛合金球壳是金属材料。
2.C 解析 砷化镓属于无机非金属材料,A不符合题意;BN陶瓷是新型陶瓷材料,属于无机非金属材料,B不符合题意;钛铝外壳属于合金材料,C符合题意;玻璃钢为复合材料,不是合金材料,D不符合题意。
3.C 解析 生铁是含碳量较高的铁碳合金,熔点比熟铁低,A错误;锻打成钢时既发生物理变化又发生化学变化,B错误;钢是以铁为主的含碳合金,C正确;熟铁在三者中含碳量最低,D错误。
4.A 解析 生铁是含碳量大于2%的铁碳合金,属于合金,故A错误;一般合金相比各成分金属的熔点更低、硬度更大,故B正确;镍铬铝铜合金具有很高的电阻率,可用于制备电路中的精密元件,故C正确;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,D正确。
5.D 解析 钛合金具有强度高、耐热性好等特点,所以主要用来制作飞机发动机部件,故A正确;金属铁具有良好的导热性,可以用于制造加热容器、炊具等,故B正确;不锈钢是一种特殊的合金,由于其抗腐蚀性好,所以可用来制造医疗器械,故C正确;铅锑合金由于其熔点低,不适合制造发热体,故D错误。
6.D 解析 硬铝的密度小、强度高,常用于制造飞机,A正确;钛合金的强度高,可用于制造“蛟龙”号耐压球壳,B正确;不锈钢比较稳定,不易生锈,具有很强的抗腐蚀能力,可用于制造地铁列车的车体,C正确;钠钾合金在常温下呈液态,常用于原子反应堆的导热剂,D错误。
7.C 解析 铁在空气中发生氧化后生成的氧化物是疏松状的,导致内部金属继续被腐蚀,而铝氧化生成的氧化膜结构致密,可阻止内部铝与空气的接触,抗腐蚀能力强。
8.答案 (1)BD (2)①防止Mg、Al被空气氧化 ②14
1 164.8
解析 (1)A.生铁含碳量高,质地脆且不能承受很高的温度,不能用于制造飞机发动机,不符合题意;B.镁铝合金具有质轻、密度低、散热性较好、抗压性较强、易于加工等性能,可用于制造运-20飞机的座椅,符合题意;C.不锈钢虽能导电,但其导电性不好,不宜用于制造运-20飞机电器线路的导线,不符合题意;D.普通钢制造的容器具有较好的承压能力、抗冲击能力,适合制造灭火器的外壳,符合题意。答案选BD。
(2)①由于Mg、Al都易被空气氧化,所以制备镁铝合金时通入氩气的目的是防止Mg、Al被空气氧化。②1mlMg17Al12完全吸氢后得到的混合物为17mlMgH2和12mlAl,与盐酸反应的化学方程式为MgH2+2HClMgCl2+2H2↑、2Al+6HCl2AlCl3+3H2↑,17mlMgH2消耗34mlHCl,12mlAl消耗36mlHCl,共消耗70mlHCl,则所消耗HCl溶液的体积为=14L。17mlMgH2产生34mlH2,12mlAl产生18mlH2,共产生52mlH2,则标准状况下H2体积为52ml×22.4L·ml-1=1164.8L。
9.C 解析 白炽灯灯丝熔点高,若熔点不够高则灯丝熔化断裂,A正确;制造飞机的材料要坚硬而质轻,B正确;制造保险丝,关键是熔点低,电流超过正常范围,瞬间温度升高,在较低温度下就能够熔断,保护用电器不被烧毁,C错误;化工原料一般具有腐蚀性,盛放的容器一定要耐腐蚀,D正确。
10.A 解析 保险丝应该用熔点比较低的金属材料制造,而钛合金熔点高,不适合制造保险丝,A符合题意;钛合金眼镜架密度小、强度高、机械性能好、耐腐蚀,B不符合题意;因为钛合金与人体有很好的“相容性”,所以可用来制造人造关节,C不符合题意;因为钛合金密度小、可塑性好、易于加工,所以可用于制造航天飞机机身,D不符合题意。
11.A 解析 铝锂合金是铝与锂在高温下熔合而形成的一种混合物,并未发生化学反应,A错误;铝锂合金的硬度比铝大,但其熔、沸点比组分金属铝的低,B正确;铝镁合金中Al能与NaOH溶液反应,Mg则不能,故不能完全溶于NaOH溶液中,C正确;Al2O3是两性氧化物,可与NaOH溶液反应生成NaAlO2和H2O,故铝镁合金焊接前用NaOH溶液处理氧化铝膜,D正确。
12.D 解析 由合金的形成可知,两种金属若能够形成合金,则熔点较高的金属的熔点不能大于熔点较低的金属的沸点。铜的熔点低于铝的沸点,铁的熔点低于铜的沸点,铝的熔点低于钠的沸点,则A、B、C中的两种金属都能够形成合金;铁的熔点高于钠的沸点,D中的两种金属不能形成合金。
13.D 解析 通过表中现象分析可知,Mg与稀盐酸反应,生成气泡速率相对最快,则失电子能力最强;Ti与稀盐酸反应,生成气泡速率稍慢,则失电子能力相对较差;Cu与稀盐酸不反应,失电子能力最差。根据反应快慢、能否与酸反应与活动性之间的关系可以得出,三种金属活动性顺序为镁>钛>铜,A错误;Ti和Mg都与稀盐酸反应,在除去Mg的同时,Ti也除掉了,B错误;钛(Ti)是一种昂贵的金属,用Ti从CuSO4溶液中置换出Cu来制取铜,成本太高,在工业上是不可取的,C错误;Cu与稀盐酸混合,无明显现象,说明Cu与稀盐酸不反应,D正确。
14.答案 (1)Cu、Sn 低于 低于 铬 铬有很强的耐腐蚀性,在空气中表面会生成一层致密的氧化物,防止内部进一步被氧化,从而保护了内层金属 (2)AB (3)2Cu+CO2+O2+H2O Cu2(OH)2CO3 (4)Cu2(OH)2CO3+4H+2Cu2++CO2↑+3H2O 造成剑体的损伤 Cu2(OH)2CO3+2CO2Cu+3CO2+H2O
解析 (1)青铜属于主要成分为Cu和Sn的合金。合金具有许多优良性能:①多数合金的熔点低于组分金属;②导电性和导热性一般低于组分金属。不锈钢中除了铁元素外,主要的合金元素是铬(占12%~32%),采用该元素制作合金是因为铬有很强的耐腐蚀性,在空气中表面会生成一层致密的氧化物,防止内部进一步被氧化,从而保护了内层金属。
(2)青铜剑历经两千多年不腐,说明耐腐蚀,剑刃锋利,说明强度高,故选AB。
(3)Cu与空气中的CO2、O2和H2O反应生成碱式碳酸铜,反应的化学方程式为2Cu+CO2+O2+H2OCO3。
(4)若要除锈,一是用稀硫酸溶解薄锈,反应的离子方程式为Cu2(OH)2CO3+4H+2Cu2++CO2↑+3H2O,但采用此法易造成剑体的损伤;二是在炼铁高炉中锻造,碱式碳酸铜高温下可被CO还原,反应的化学方程式为Cu2(OH)2CO3+2CO2Cu+3CO2+H2O。
15.答案 (1)8.4 (2)22.8 (3)钢
解析 (1)由Fe+H2SO4FeSO4+H2↑可知,反应生成H2的物质的量为n(H2)==0.15ml,铁合金中铁的质量为m(Fe)=0.15ml×56g·ml-1=8.4g。
(2)生成硫酸亚铁的质量为m(FeSO4)=0.15ml×152g·ml-1=22.8g。
(3)铁合金中碳的质量分数为×100%≈1.2%<2%,该铁合金属于钢。
16.答案 (1)79 (3)E D G (4)①使分液漏斗内气体压强与锥形瓶内气体压强相等,便于稀硫酸顺利滴下,消除由于加入稀硫酸而引起的测定氢气体积的误差 ②实验时的温度和压强
解析 (1)等质量的镁铝合金中,镁的质量分数最小时,铝的质量最大,需要的NaOH溶液的体积最大,则实际需要的NaOH溶液的体积应大于或等于该最大值,假设镁铝合金中镁的质量分数最小为5%,则9.0g镁铝合金样品中含有铝的质量为9.0g×(1-5%)=8.55g,其物质的量为≈0.317ml,根据反应2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2↑可知,需要消耗的NaOH的物质的量n(NaOH)=n(Al)=0.317ml,其溶液的体积为≈0.079L=79mL,故V≥79mL。
(3)镁铝合金与稀硫酸反应产生氢气,用排水量气法测定氢气的体积,其中氢气通过盛水的试剂瓶时一定要短进长出,利用增大压强的原理将水排入量筒中,量筒中水的体积就是生成氢气的体积,量筒内导管应伸入量筒底部,故连接顺序为A接E,D接G。
(4)①装置中导管a的作用是保持分液漏斗内气体压强与锥形瓶内气体压强相等,打开分液漏斗活塞时,稀硫酸能顺利滴下,滴入锥形瓶的稀硫酸的体积等于进入分液漏斗的气体的体积,从而消除由于加入稀硫酸而引起的测定氢气体积的误差。②气体体积受温度和压强影响,因此若需确定产生氢气的物质的量,还需测定实验时的温度和压强。
A
B
C
D
“嫦娥五号”探测器使用的砷化镓太阳能电池板
天和核心舱用的BN陶瓷
“奋斗者”号潜水艇的钛铝外壳
北斗导航卫星使用的隔热材料玻璃钢
金属
Na
Cu
Al
Fe
熔点(℃)
97.5
1083
660
1535
沸点(℃)
883
2595
2467
2750
金属
Ti
Mg
Cu
金属表
面现象
放出气泡速度缓慢
放出气泡速度快
无变化
合金种类
含碳量
钢
0.03%~2.0%
生铁
2.11%~4.3%
1.[2023广东肇庆期末]随着科学技术的发展,各种材料层出不穷。下列主要是由金属材料制成的是( )
A.N95医用口罩
B.宇航服
C.“石墨烯”柔性触摸屏
D.“蛟龙号”钛合金球壳
2.[2023广东惠州期中]二十大报告指出,我国在一些关键核心技术实现突破,载人航天、探月探火、深海深地探测、超级计算机、卫星导航等领域取得重大成果。下列成果中所用材料属于合金的是( )
3.[2023江苏常州期中]“灌钢法”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,再经高温锻打成钢。下列有关“灌钢法”的说法正确的是( )
A.生铁的熔点高于熟铁
B.锻打成钢时仅发生物理变化
C.钢是以铁为主的含碳合金
D.钢在三者中含碳量最低
4.[2023江苏联考阶段练习]“嫦娥五号”返回器携带月球样品在内蒙古四子王旗预定区域安全着陆。这标志着我国已具备地月往返的能力,探月工程“绕、落、回”三步走规划完美收官。“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.生铁不属于合金
B.一般合金的熔点比各成分金属的低
C.镍铬铝铜合金具有很高的电阻率,可用于制备电路中的精密元件
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
5.金属材料的性质在很大程度上决定了它们的用途。下列相关说法不正确的是( )
A.钛合金具有强度高、耐热性好等特点,主要用来制作飞机发动机部件
B.铁具有良好的导热性,可以用于制造炊具
C.不锈钢抗腐蚀性好,常用于制造医疗器械
D.铅锑合金的熔点较低,常用于制造发热体
6.[2022江苏江阴高一期末]合金具有许多优良的物理、化学或机械性能,广泛应用于交通工具、航空航天等领域。下列有关合金的说法不正确的是( )
A.硬铝可用于制造飞机的外壳
B.钛合金可用于制造“蛟龙”号的耐压球壳
C.不锈钢可用于制造地铁列车的车体
D.钠钾合金可用于制造飞机的发动机叶片
7.[2023江苏宿迁泗阳县实验高级中学阶段练习]铝制品与铁制品相比,在空气中不易锈蚀,原因是( )
A.铝的金属活动性比铁弱
B.铝的密度比铁的密度小
C.铝在空气中易形成一层致密的氧化膜
D.铝不能跟氧气发生化学反应
8.(1)制造运-20飞机使用了很多新技术和新型合金,这些新型合金的使用对飞机的性能起到了极为重要的作用。下列材料能用于运-20飞机中器件的制造且合理的有( )
A.利用生铁制造运-20飞机的发动机
B.用镁铝合金制造运-20飞机的座椅
C.用不锈钢制造运-20飞机的电器线路的导线
D.普通钢制造运-20飞机上灭火器的外壳
(2)一种新型镁铝合金的化学式为Mg17Al12,科学家发现该合金具有储氢性能,是一种潜在的储氢材料。在氩气保护下,将一定比例的Mg、Al单质在一定温度下熔炼可获得该合金。已知该合金在一定条件下完全吸氢的反应的化学方程式为Mg17Al12+17H217MgH2+12Al,得到的混合物Y(MgH2+Al)在一定条件下能释放出氢气。
①熔炼制备镁铝合金(Mg17Al12)时通入氩气的目的是 。
②已知在5.0 ml·L-1HCl溶液中,混合物Y能完全释放出H2。1 ml Mg17Al12完全吸氢后得到的混合物Y与上述浓度的盐酸完全反应,消耗盐酸的体积为 L,完全反应产生标准状况下H2的体积为 L。
关键能力提升练
9.化学中把材料分为金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料等。金属材料在现实生活中有极为重要的作用。下列金属材料的运用与金属所具有的性质不一致的是( )
A.制造白炽灯灯丝——熔点高
B.制造飞机——坚硬而质轻
C.制造保险丝——硬度大
D.制造装化工原料的容器——耐腐蚀
10.钛合金具有熔点高、密度小、易于加工和良好的“生物相容性”。其用途不合理的是( )
A.制造电流保险丝B.制造眼镜架
C.制造“人造关节”D.制造飞机机身
11.下列关于两种合金的说法不正确的是( )
A.铝锂合金是铝与锂形成的化合物
B.铝锂合金的硬度比铝大,熔、沸点比铝低
C.铝镁合金不能全部溶于NaOH溶液中
D.铝镁合金焊接前用NaOH溶液处理氧化铝膜
12.合金就是不同种金属(也包括一些非金属单质)在熔化状态下形成的一种熔合物,表格为四种金属的熔沸点,根据数据判断其中不能形成合金的是( )
A.Cu和AlB.Fe和Cu
C.Al和NaD.Fe和Na
13.金属Ti(钛)是一种具有许多优良性能的较为昂贵的金属,钛和钛合金被认为是21世纪的重要金属材料。某化学兴趣小组用实验探究Ti、Mg、Cu的活动性顺序。在相同温度下,取大小相同的三种金属薄片,分别投入等体积等浓度的足量稀盐酸中,观察现象如下:
下列有关三种金属的说法正确的是( )
A.三种金属的活动性由强到弱的顺序是Ti、Mg、Cu
B.若钛粉中混有Mg,提纯Ti时可用稀盐酸除去Mg
C.用Ti从CuSO4溶液中置换出Cu是工业制取Cu的很好途径
D.Cu和稀盐酸不发生化学反应
14.[2023江苏连云港海头高级中学阶段练习]考古出土的吴王夫差剑为春秋末期制造的青铜剑,历经2 500余年,剑的表面虽有一层蓝色薄锈,但仍寒光逼人,剑刃锋利。回答下列问题。
(1)青铜是一种合金材料,该合金的主要成分是 (填元素符号)。合金材料有许多优良性能,比如①多数合金的熔点 组成它的任何一种组分金属;②合金的导电性和导热性一般 任何一种组分金属(均填“高于”或“低于”)。不锈钢中除了铁元素外,主要的合金元素是 (占12%~32%),采用该元素制作合金是因为 。
(2)从上述信息可以看出,青铜具有的性质有 (填字母)。
A.强度高B.耐腐蚀
C.可塑性好D.易加工
(3)青铜剑表面的蓝色薄锈,其主要成分为碱式碳酸铜[Cu2(OH)2CO3],这层蓝色薄锈形成的原理是 (用化学方程式表示)。
(4)若要除去表面蓝色薄锈,一是用稀硫酸洗涤,该反应的离子方程式为 ,此法弊端是 ;二是可以在炼铁高炉中锻造,其原理为 (用化学方程式表示)。
15.将一块质量为8.5 g的铁合金放入锥形瓶中,再向锥形瓶中加入稀硫酸,恰好使铁合金中的铁完全反应(碳不溶于稀硫酸,铁合金中其他元素含量很低,可忽略不计),测得生成氢气的质量为0.3 g。请回答:
(1)8.5 g铁合金中铁的质量是 g。
(2)反应后所得溶液的溶质质量是 g。
(3)生铁和钢都是铁的合金,请根据表中含碳量判断这8.5 g铁合金属于 (填“生铁”或“钢”)。
学科素养创新练
16.镁铝合金是飞机制造、化工生产等行业的重要材料。某研究性学习小组的同学为测定某含镁5%~10%的镁铝合金(不含其他元素)中镁的质量分数,设计了下列两种不同的实验方案进行探究。回答下列问题:
方案一
(实验方案)将一定质量的镁铝合金与足量
NaOH溶液反应,测定剩余固体的质量。
(实验步骤)
(1)称取9.0 g镁铝合金样品,溶于体积为V、物质的量浓度为4.0 ml·L-1 NaOH溶液中,充分反应。则V≥ mL。
(2)过滤、洗涤、干燥、称量剩余固体。
方案二
(实验方案)将一定质量的镁铝合金与足量稀硫酸反应,测定生成气体的体积。
(实验装置)
(3)同学们拟选用如图所示实验装置完成实验:
你认为最简易的实验装置的连接顺序是A接 , 接 。
(4)仔细分析实验装置后,同学们经讨论认为有两点会引起较大误差,稀硫酸滴入锥形瓶中,即使不生成氢气,也会将瓶内空气排出,使所测氢气的体积偏大;实验结束时,连接盛水试剂瓶和量筒的导管中有少量水存在,使所测氢气的体积偏小。于是他们设计了如图所示的实验装置。
①装置中导管a的作用是
。
②若需确定产生氢气的物质的量,还需测定的数据是 。
第三单元 金属材料的性能及应用
1.D 解析 A.N95医用口罩是有机合成材料;B.宇航服不是金属材料;C.“石墨烯”柔性触摸屏中石墨烯是碳单质,属于非金属材料;D.“蛟龙号”钛合金球壳是金属材料。
2.C 解析 砷化镓属于无机非金属材料,A不符合题意;BN陶瓷是新型陶瓷材料,属于无机非金属材料,B不符合题意;钛铝外壳属于合金材料,C符合题意;玻璃钢为复合材料,不是合金材料,D不符合题意。
3.C 解析 生铁是含碳量较高的铁碳合金,熔点比熟铁低,A错误;锻打成钢时既发生物理变化又发生化学变化,B错误;钢是以铁为主的含碳合金,C正确;熟铁在三者中含碳量最低,D错误。
4.A 解析 生铁是含碳量大于2%的铁碳合金,属于合金,故A错误;一般合金相比各成分金属的熔点更低、硬度更大,故B正确;镍铬铝铜合金具有很高的电阻率,可用于制备电路中的精密元件,故C正确;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,D正确。
5.D 解析 钛合金具有强度高、耐热性好等特点,所以主要用来制作飞机发动机部件,故A正确;金属铁具有良好的导热性,可以用于制造加热容器、炊具等,故B正确;不锈钢是一种特殊的合金,由于其抗腐蚀性好,所以可用来制造医疗器械,故C正确;铅锑合金由于其熔点低,不适合制造发热体,故D错误。
6.D 解析 硬铝的密度小、强度高,常用于制造飞机,A正确;钛合金的强度高,可用于制造“蛟龙”号耐压球壳,B正确;不锈钢比较稳定,不易生锈,具有很强的抗腐蚀能力,可用于制造地铁列车的车体,C正确;钠钾合金在常温下呈液态,常用于原子反应堆的导热剂,D错误。
7.C 解析 铁在空气中发生氧化后生成的氧化物是疏松状的,导致内部金属继续被腐蚀,而铝氧化生成的氧化膜结构致密,可阻止内部铝与空气的接触,抗腐蚀能力强。
8.答案 (1)BD (2)①防止Mg、Al被空气氧化 ②14
1 164.8
解析 (1)A.生铁含碳量高,质地脆且不能承受很高的温度,不能用于制造飞机发动机,不符合题意;B.镁铝合金具有质轻、密度低、散热性较好、抗压性较强、易于加工等性能,可用于制造运-20飞机的座椅,符合题意;C.不锈钢虽能导电,但其导电性不好,不宜用于制造运-20飞机电器线路的导线,不符合题意;D.普通钢制造的容器具有较好的承压能力、抗冲击能力,适合制造灭火器的外壳,符合题意。答案选BD。
(2)①由于Mg、Al都易被空气氧化,所以制备镁铝合金时通入氩气的目的是防止Mg、Al被空气氧化。②1mlMg17Al12完全吸氢后得到的混合物为17mlMgH2和12mlAl,与盐酸反应的化学方程式为MgH2+2HClMgCl2+2H2↑、2Al+6HCl2AlCl3+3H2↑,17mlMgH2消耗34mlHCl,12mlAl消耗36mlHCl,共消耗70mlHCl,则所消耗HCl溶液的体积为=14L。17mlMgH2产生34mlH2,12mlAl产生18mlH2,共产生52mlH2,则标准状况下H2体积为52ml×22.4L·ml-1=1164.8L。
9.C 解析 白炽灯灯丝熔点高,若熔点不够高则灯丝熔化断裂,A正确;制造飞机的材料要坚硬而质轻,B正确;制造保险丝,关键是熔点低,电流超过正常范围,瞬间温度升高,在较低温度下就能够熔断,保护用电器不被烧毁,C错误;化工原料一般具有腐蚀性,盛放的容器一定要耐腐蚀,D正确。
10.A 解析 保险丝应该用熔点比较低的金属材料制造,而钛合金熔点高,不适合制造保险丝,A符合题意;钛合金眼镜架密度小、强度高、机械性能好、耐腐蚀,B不符合题意;因为钛合金与人体有很好的“相容性”,所以可用来制造人造关节,C不符合题意;因为钛合金密度小、可塑性好、易于加工,所以可用于制造航天飞机机身,D不符合题意。
11.A 解析 铝锂合金是铝与锂在高温下熔合而形成的一种混合物,并未发生化学反应,A错误;铝锂合金的硬度比铝大,但其熔、沸点比组分金属铝的低,B正确;铝镁合金中Al能与NaOH溶液反应,Mg则不能,故不能完全溶于NaOH溶液中,C正确;Al2O3是两性氧化物,可与NaOH溶液反应生成NaAlO2和H2O,故铝镁合金焊接前用NaOH溶液处理氧化铝膜,D正确。
12.D 解析 由合金的形成可知,两种金属若能够形成合金,则熔点较高的金属的熔点不能大于熔点较低的金属的沸点。铜的熔点低于铝的沸点,铁的熔点低于铜的沸点,铝的熔点低于钠的沸点,则A、B、C中的两种金属都能够形成合金;铁的熔点高于钠的沸点,D中的两种金属不能形成合金。
13.D 解析 通过表中现象分析可知,Mg与稀盐酸反应,生成气泡速率相对最快,则失电子能力最强;Ti与稀盐酸反应,生成气泡速率稍慢,则失电子能力相对较差;Cu与稀盐酸不反应,失电子能力最差。根据反应快慢、能否与酸反应与活动性之间的关系可以得出,三种金属活动性顺序为镁>钛>铜,A错误;Ti和Mg都与稀盐酸反应,在除去Mg的同时,Ti也除掉了,B错误;钛(Ti)是一种昂贵的金属,用Ti从CuSO4溶液中置换出Cu来制取铜,成本太高,在工业上是不可取的,C错误;Cu与稀盐酸混合,无明显现象,说明Cu与稀盐酸不反应,D正确。
14.答案 (1)Cu、Sn 低于 低于 铬 铬有很强的耐腐蚀性,在空气中表面会生成一层致密的氧化物,防止内部进一步被氧化,从而保护了内层金属 (2)AB (3)2Cu+CO2+O2+H2O Cu2(OH)2CO3 (4)Cu2(OH)2CO3+4H+2Cu2++CO2↑+3H2O 造成剑体的损伤 Cu2(OH)2CO3+2CO2Cu+3CO2+H2O
解析 (1)青铜属于主要成分为Cu和Sn的合金。合金具有许多优良性能:①多数合金的熔点低于组分金属;②导电性和导热性一般低于组分金属。不锈钢中除了铁元素外,主要的合金元素是铬(占12%~32%),采用该元素制作合金是因为铬有很强的耐腐蚀性,在空气中表面会生成一层致密的氧化物,防止内部进一步被氧化,从而保护了内层金属。
(2)青铜剑历经两千多年不腐,说明耐腐蚀,剑刃锋利,说明强度高,故选AB。
(3)Cu与空气中的CO2、O2和H2O反应生成碱式碳酸铜,反应的化学方程式为2Cu+CO2+O2+H2OCO3。
(4)若要除锈,一是用稀硫酸溶解薄锈,反应的离子方程式为Cu2(OH)2CO3+4H+2Cu2++CO2↑+3H2O,但采用此法易造成剑体的损伤;二是在炼铁高炉中锻造,碱式碳酸铜高温下可被CO还原,反应的化学方程式为Cu2(OH)2CO3+2CO2Cu+3CO2+H2O。
15.答案 (1)8.4 (2)22.8 (3)钢
解析 (1)由Fe+H2SO4FeSO4+H2↑可知,反应生成H2的物质的量为n(H2)==0.15ml,铁合金中铁的质量为m(Fe)=0.15ml×56g·ml-1=8.4g。
(2)生成硫酸亚铁的质量为m(FeSO4)=0.15ml×152g·ml-1=22.8g。
(3)铁合金中碳的质量分数为×100%≈1.2%<2%,该铁合金属于钢。
16.答案 (1)79 (3)E D G (4)①使分液漏斗内气体压强与锥形瓶内气体压强相等,便于稀硫酸顺利滴下,消除由于加入稀硫酸而引起的测定氢气体积的误差 ②实验时的温度和压强
解析 (1)等质量的镁铝合金中,镁的质量分数最小时,铝的质量最大,需要的NaOH溶液的体积最大,则实际需要的NaOH溶液的体积应大于或等于该最大值,假设镁铝合金中镁的质量分数最小为5%,则9.0g镁铝合金样品中含有铝的质量为9.0g×(1-5%)=8.55g,其物质的量为≈0.317ml,根据反应2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2↑可知,需要消耗的NaOH的物质的量n(NaOH)=n(Al)=0.317ml,其溶液的体积为≈0.079L=79mL,故V≥79mL。
(3)镁铝合金与稀硫酸反应产生氢气,用排水量气法测定氢气的体积,其中氢气通过盛水的试剂瓶时一定要短进长出,利用增大压强的原理将水排入量筒中,量筒中水的体积就是生成氢气的体积,量筒内导管应伸入量筒底部,故连接顺序为A接E,D接G。
(4)①装置中导管a的作用是保持分液漏斗内气体压强与锥形瓶内气体压强相等,打开分液漏斗活塞时,稀硫酸能顺利滴下,滴入锥形瓶的稀硫酸的体积等于进入分液漏斗的气体的体积,从而消除由于加入稀硫酸而引起的测定氢气体积的误差。②气体体积受温度和压强影响,因此若需确定产生氢气的物质的量,还需测定实验时的温度和压强。
A
B
C
D
“嫦娥五号”探测器使用的砷化镓太阳能电池板
天和核心舱用的BN陶瓷
“奋斗者”号潜水艇的钛铝外壳
北斗导航卫星使用的隔热材料玻璃钢
金属
Na
Cu
Al
Fe
熔点(℃)
97.5
1083
660
1535
沸点(℃)
883
2595
2467
2750
金属
Ti
Mg
Cu
金属表
面现象
放出气泡速度缓慢
放出气泡速度快
无变化
合金种类
含碳量
钢
0.03%~2.0%
生铁
2.11%~4.3%
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