鲁教版 (五四制)九年级全册1 常见的金属材料习题

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第四单元 金属
第一节 常见的金属材料
基础落实
一、金属的物理性质
1．共性：大多数金属都具有金属光泽，密度和硬度较大，熔、沸点较高，具有良好的__延展性__和__导电__、__导热__性能。
2．特性：
(1)铂的延性好，金的展性好。
(2)大多数金属为银白色，铜为紫红色，金呈黄色。
(3)除__汞__外，金属在常温下都是固态。
金属之最
①人类最早使用的金属是铜，②目前世界上年产量最高的金属是铁，③地壳中含量最多的金属元素是铝，④人体中含量最多的金属元素是钙，⑤熔点最低的金属是汞(俗称水银)，⑥熔点最高的金属是钨，⑦导电、导热性最好的金属是银。
二、合金
1.定义：在某种金属中加热熔合其他__金属__或__非金属__后形成的、具有__金属特性__的物质，如铜合金、铁合金、铝合金、钛合金等。
2．特性：其性能与组成它们的纯金属不同，合金的强度和硬度一般比它们的纯金属__大__，抗腐蚀性能__强__，熔点一般__低于__它们的纯金属的熔点。
三、金属矿物及其冶炼
1.常见的金属矿物：
(1)常见的铁矿石有赤铁矿、菱铁矿、磁铁矿、黄铁矿，它们的主要成分分别为__Fe2O3__、__FeCO3__、__Fe3O4__、__FeS2__(填化学式)。
(2)常见的铝矿石有铝土矿、钾长石、
明矾石，它们的主要成分分别为Al2O3、KAlSi3O8、KAl3(SO4)2(OH)6。
2．实验室炼铁的原理：
(1)实验装置。
(2)实验步骤。
①实验开始时，先通__一氧化碳__，排尽玻璃管内的空气，然后__点燃酒精喷灯加热__。防止发生爆炸。
②实验结束时，要先__停止加热__，继续__通一氧化碳__，直到__玻璃管冷却__。防止生成的铁在高温时被氧化，同时也能防止试管中的石灰水倒流进硬质玻璃管中，使玻璃管炸裂。
(3)实验现象：红色的氧化铁粉末变为__黑__色，澄清石灰水__变浑浊__。
(4)实验结论：__3CO＋Fe2O3 eq \(=====,\s\up7(高温)) 2Fe＋3CO2__(用化学方程式表示)。
做涉及CO的实验时要注意两个方面的问题：一要考虑其毒性(要有尾气处理)，二要考虑其可燃性(防止点燃或加热时发生爆炸)。

该实验中，如何证明产物有铁生成？(答两条)
提示：①加入盐酸或硫酸，有可燃性气体(氢气)放出；②用磁铁吸引，能被吸引(其他合理答案也可)。
3．还原反应：
含氧化合物中的氧__被夺去__的反应。
4．工业炼铝：
(1)方法：电解法。
(2)反应原理：__2Al2O3 eq \(=====,\s\up7(通电)) 4Al＋3O2↑__。
重点探析
考点 铁的冶炼原理(一氧化碳还原氧化铁)
【典例】兴趣小组的同学利用如图装置探究工业炼铁的化学原理。
(1)实验前要先通入一氧化碳，然后再加热；实验过程中观察到硬质玻璃管内的红色物质逐渐变为__黑__色，写出反应的化学方程式__Fe2O3＋3CO eq \(=====,\s\up7(高温),\s\d5( )) 2Fe＋3CO2__。
(2)实验过程中必须对尾气进行处理，利用支架调节酒精灯的高度，用酒精灯火焰的__外焰__点燃。
(3)通过上述实验探究，同学们总结一氧化碳的化学性质有__还原性、可燃性__。
解析:(1)实验过程中红色氧化铁变为黑色铁，反应原理为一氧化碳和氧化铁在高温的条件下生成铁和二氧化碳，化学方程式为Fe2O3＋3CO eq \(=====,\s\up7(高温)) 2Fe＋3CO2。(2)使用酒精灯加热时应用外焰进行加热。(3)通过上述实验可总结出一氧化碳的化学性质有还原性、可燃性。
(2021·广安中考)利用如图所示实验装置模拟工业炼铁。下列说法正确的是(C)
A．反应前后Fe元素的化合价由＋2价变为0价
B．充分加热，a处固体由黑色变为红色
C．b处可以用澄清石灰水检验生成的CO2
D．可用水吸收尾气中的CO
解析:A.氧化铁中铁元素化合价是＋3价，反应后铁元素化合价是0，该选项说法不正确；B.氧化铁是红色固体，铁是黑色固体，充分加热，a处固体由红色变黑色，该选项说法不正确；C.b处可以用澄清石灰水检验生成的CO2，该选项说法正确；D.一氧化碳难溶于水，不能用水吸收一氧化碳，该选项说法不正确。
一氧化碳气体有毒，不能直接排放，需要进行尾气处理，由于一氧化碳气体能燃烧产生无毒二氧化碳气体，故可以用点燃的方法处理一氧化碳尾气，或者用容器暂时储存一氧化碳。
注意：一氧化碳气体难溶于水，故不能用水吸收一氧化碳。
素养分层
A层 基础必会
1．(2021·南京中考)常温下为紫红色固体的是(C)
A．锌 B．铁 C．铜 D．银
解析:A、锌在常温下为灰白色固体。B、铁在常温下为银白色固体。C、铜在常温下为紫红色固体。D、银在常温下为银白色固体。
2．(2022·德州期末)国产“手撕钢”在世界领先的基础上再次突破极限，将厚度降到了0.015毫米！“百炼钢做成了绕指柔”，这是习近平总书记对国产“手撕钢”的称赞。“百炼钢做成了绕指柔”主要利用了金属的(D)
A．硬度大 B．导热性
C．导电性 D．延展性
解析:百炼钢可以绕指柔，主要利用了金属的延展性。
3．下列不属于合金的是(D)
A．18K黄金 B．黄铜
C．不锈钢 D．Fe2O3
解析:A、18K黄金是金、银、铜的合金；B、黄铜是锌和铜的合金，属于合金；C、不锈钢是铁、铬、镍的合金；D、Fe2O3属于铁的氧化物，不属于合金。
4．在2022年虎年春晚的舞台上，来自三星堆的青铜大面具惊艳亮相，吸引了全国观众的目光。青铜是金属冶铸史上最早的合金。下列有关合金的说法不正确的是(D)
A．合金属于金属材料
B．青铜、黄铜的硬度大于铜
C．合金依然具有金属特性
D．合金的熔点比其成分金属高
解析:A、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，属于金属材料，故正确；B、青铜、黄铜都是铜的合金，其硬度都大于铜，故正确；C、合金依然具有金属特性，故正确；D、合金的熔点比其成分金属低，故错误。
5．(2021·眉山中考)北斗系统的全面建成彰显了中国航天的力量。在航天科技中运用了大量金属材料，下列有关金属材料的说法正确的是(B)
A．纯金属的硬度一般比它们组成合金的硬度更高
B．钛和钛合金被广泛应用于火箭、导弹等
C．金属单质在常温下都是固体
D．合金中一定只含金属元素
解析:合金的硬度比组成它的纯金属的硬度大，A不正确；钛和钛合金具有熔点高、密度小、可塑性好，易于加工和机械性能好等优良性能，被广泛应用于火箭、导弹等，B正确；大多数金属单质在常温下都是固体，但汞是液体，C不正确；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，合金中不一定只含金属元素，可能含有非金属元素，D不正确。
6．物质的性质决定了物质的用途。下列说法不正确的是(C)
A．冰箱门吸利用了磁铁的磁性
B．导线用铜制造是利用了铜的导电性
C．钢是含碳量为2%～4.3%的铁合金
D．不锈钢制作餐具利用了它的抗腐蚀性
解析:冰箱门吸利用了磁铁的磁性，故A正确；导线用铜制造是利用了铜的导电性，故B正确；钢是含碳量为0.03%～2%的铁合金，生铁是含碳量为2%～4.3%的铁合金，故C错误；不锈钢是一种铁合金，具有很好的抗腐蚀性能，不锈钢制作餐具利用了它的抗腐蚀性，故D正确。
7．下列变化过程不属于金属冶炼的是(B)
A．电解氧化铝
B．铁在氧气中燃烧
C．金属氧化物与焦炭在高温下反应
D．高温下CO还原CuO
解析:电解氧化铝：2Al2O3 eq \(=====,\s\up7(通电),\s\d5( )) 4Al＋3O2↑，A正确；铁在氧气中燃烧生成四氧化三铁，不符合金属冶炼的原理，B错误；焦炭具有还原性，可以在高温条件下，把金属从金属氧化物中还原出来，C正确；高温下CO夺走CuO中的O，生成Cu，D正确。
8．(2021·青海中考)2021年年初，我国成功研制出首个3.35米直径的铝锂合金运载火箭大型贮箱工程样机，有望显著提升火箭运力。铝锂合金的密度比钢铁要__小__，其硬度比纯铝的要__大__。
解析:铝锂合金的密度比钢铁要小，其硬度比纯铝的要大。
B层 能力进阶
9．(2021·湖州中考)工业炼铁的部分反应如下所示，则(A)
A．X可以是木炭
B．X与CO都具有氧化性
C．③反应后的尾气可直接排放
D．Y中铁元素以游离态存在
解析:A.碳与氧气反应生成二氧化碳，二氧化碳与碳在高温下反应生成一氧化碳，木炭的主要成分是碳，所以X可以是木炭，故选项说法正确。B.碳与氧气反应生成二氧化碳，二氧化碳与碳在高温下反应生成一氧化碳，X是碳，碳与CO都具有还原性，故选项说法错误。C.③是CO与氧化铁在高温下反应生成铁和二氧化碳，一氧化碳有毒，直接排放到空气中会污染环境，反应后的尾气不能直接排放，故选项说法错误。D.Y是氧化铁，铁元素以化合态存在，故选项说法错误。
10．(2022·东营期末)钢铁厂利用焦炭产生的还原性气体来炼铁，某同学用此原理按如图装置进行实验。下列说法正确的是(B)
A.该实验不需要增加尾气装置
B．该实验应先通一段时间的CO验纯后再加热
C．氢氧化钠溶液可以检验气体产物
D．反应结束后，含有未反应的Fe2O3固体，可以采用加入盐酸的方法来提纯铁
解析:一氧化碳有毒，排放到空气中会造成大气污染，因此需要增加尾气处理装置；一氧化碳混有空气加热可能会引起爆炸，因此需要先通一段时间的一氧化碳验纯后再加热；氢氧化钠与二氧化碳反应无明显现象，因此不能用来检验气体产物；铁和氧化铁都与盐酸反应，因此不能用盐酸来提纯铁。
11．钛合金广泛用于航天、船舶等。
(1)钛合金有很多优良的性能，如__BCD__(选填字母)。
A．熔点低 B．机械性能好
C．抗腐蚀性非常好 D．密度小
(2)工业上通常是在高温下用四氯化钛(TiCl4)与金属镁发生反应获得金属钛和氯化镁，该反应的化学方程式为__TiCl4＋2Mg eq \(=====,\s\up7(高温)) 2MgCl2＋Ti__，
反应后钛元素的化合价__降低__(填“升高”或“降低”)。
(3)钛合金与人体有很好的相容性，因此医疗上可用来制造__人造骨骼__。
解析:(1)钛合金的熔点高，A错误；钛合金机械性能好，B正确；钛合金抗腐蚀性非常好，C正确；钛合金密度小，D正确。(2)在高温下用四氯化钛(TiCl4)与金属镁发生反应获得金属钛和氯化镁，该反应的化学方程式为TiCl4＋2Mg eq \(=====,\s\up7(高温)) 2MgCl2＋Ti；钛的化合价由原来的＋4价变成0价，故反应后钛元素的化合价降低。(3)钛合金与人体有很好的相容性，且性质稳定，抗腐蚀性强，所以可用来制造人造骨骼。
12．某同学用如图装置，进行还原氧化铁的实验(图中夹持装置已略去)，检查装置气密性，加入药品，在装置中充满二氧化碳后进行实验。
(1)缓缓通入CO2，点燃A处酒精喷灯，加热一段时间，硬质玻璃管中发生反应的化学方程式为__CO2＋C eq \(=====,\s\up7(高温)) 2CO__。
(2)点燃B处酒精喷灯，加热一段时间后B处硬质玻璃管内观察到的实验现象是__红色粉末慢慢变成黑色__，硬质玻璃管中发生反应的化学方程式为__3CO＋Fe2O3 eq \(=====,\s\up7(高温)) 2Fe＋3CO2__。
(3)请解释储气装置C中收集到的气体及这些气体有剩余的原因是一氧化碳和二氧化碳，因为部分一氧化碳没有参加反应，二氧化碳是生成物。
(4)该实验说明__C、CO__具有还原性。
解析:(1)在高温的条件下，二氧化碳和碳反应生成一氧化碳，化学方程式为CO2＋C eq \(=====,\s\up7(高温)) 2CO。(2)在高温的条件下，一氧化碳和氧化铁反应生成铁和二氧化碳，化学方程式为3CO＋Fe2O3 eq \(=====,\s\up7(高温)) 2Fe＋3CO2，实验中观察到B处硬质玻璃管内红色粉末慢慢变成黑色。(3)通入的部分一氧化碳没有参与反应，所以储气装置C中收集到的气体有没有参加反应的一氧化碳和反应生成的二氧化碳。(4)A装置中，碳夺去了二氧化碳中的氧元素，B装置中，一氧化碳夺去了氧化铁中的氧元素，所以碳和一氧化碳均具有还原性。