高中化学人教版 (2019)必修 第一册第二节 金属材料精品课时作业

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1．知道金属材料的常见类型——纯金属及其合金。
2．认识三大合金——铁合金、铝合金及新型合金的组成、性能与应用。
3．会书写铝、氧化铝及氢氧化铝与酸、碱反应的方程式。
4．结合化学方程式了解物质的量、摩尔质量、气体摩尔体积、物质的量浓度等概念之间的有关计算。
5．了解化学计算中的常见类型，学会用解题技巧进行计算。
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________特性的物质，属于混合物。
注：①合金至少含有一种________单质；②合金属于混合物。
(2)性能特征：合金具有许多优良的物理、化学或机械性能，在许多方面不同于各成分金属。
①合金的硬度及机械性能一般________成分金属。
②合金的熔点多数________成分金属。
(3)影响性能的因素
由于所添加合金元素的________、________和形成合金的________不同，则使合金的________不同，进而使合金具有的________不同。
2．铁合金
(1)生铁和钢的比较
(2)钢的分类
________是用量最大、用途最广的合金，钢的分类如下：
其中不锈钢是一种重要的合金钢，合金元素主要是________和________，在大气中比较稳定，不易生锈，抗蚀能力强，常用于制造医疗器械、厨房用具和餐具，以及地铁列车的车体等。
二、铝和铝合金
1．铝的存在及制备
(1) 铝的原子结构示意图为。
(2) 物理性质及存在：铝是________有金属光泽的固体，有良好的_____、______、____等，密度较小，质地柔软。铝是地壳中________最多的金属元素，主要是以________态存在。
(3)铝的化学性质
铝与氢氧化钠溶液反应的实质是铝先与强碱溶液中的水反应生成H2和Al(OH)3，然后Al(OH)3再与NaOH反应生成H2O和NaAlO2，反应中铝做________，水做________，NaOH无电子得失。
用双线桥法和单线桥法分别表示
（4）铝的制备：工业上主要从________中获取金属铝，铝土矿主要成分是Al2O3。工业制铝的反应为：________。
2．铝合金
铝合金是目前用途广泛的________之一，硬铝是在铝中添加了一定比例的Cu、Mg、Mn、Si，它的密度小，强度高，具有较强的抗腐蚀能力，是制造飞机和宇宙飞船的理想材料。
在常温下形成致密保护膜的金属，如铝、镁等。铁在高温下形成致密保护膜，俗称“烤蓝”，铁或铝遇到浓H2SO4或浓HNO3时，迅速反应生成致密氧化膜，称为钝化。
三、含铝化合物的性质
1.氧化铝
氧化铝是________氧化物(既能与酸反应生成盐和水，又能与碱反应生成盐和水)。
（1）物理性质：________，是优良耐火材料。
（2）化学性质
①与盐酸溶液反应的化学方程式为：Al2O3＋6HCl===2AlCl3＋3H2O。
离子方程式为：___________________。
②与NaOH溶液反应的化学方程式为：Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O。
离子方程式为：__________________________。
（3）用途：制造耐火、耐高温器材、工业冶炼铝、可以制作各种宝石。
2．氢氧化铝
两性氢氧化物——既能与酸反应生成盐和水，又能与碱反应生成盐和水的氢氧化物，称为两性氢氧化物。
（1）物理性质：________，有较强的吸附性。
（2）化学性质
①与盐酸溶液反应的化学方程式为：Al(OH)3＋3HCl===AlCl3＋3H2O。
离子方程式为：________。
②与NaOH溶液反应的化学方程式为：Al(OH)3＋NaOH===NaAlO2＋2H2O。
离子方程式为：________。
③受热分解的反应方程式为：2Al(OH)3eq \(=====,\s\up7(△))Al2O3＋3H2O。
④制备：实验室常用铝盐与足量________反应制Al(OH)3。
其化学方程式为：Al2(SO4)3＋6NH3·H2O===2Al(OH)3↓＋3(NH4)2SO4。
离子方程式为：________。
偏铝酸盐与足量CO2离子方程式为：AlO2－ QUOTE ＋CO2＋2H2O＝Al(OH)3↓＋HCO3－
（3）用途：氢氧化铝胶体有较强的吸附性，可用于净水；氢氧化铝碱性不强，可以用作胃酸中和剂。
Al(OH)3的两性
Al(OH)3既能与酸反应[Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O]，又能与强碱反应{Al(OH)3＋OH－===[Al(OH)4]－}。
3．明矾
明矾是________ [KAl(SO4)2·12H2O]，明矾常用作________剂，是因为明矾溶于水，在天然水中铝离子水解生成氢氧化铝胶体，离子方程式为Al3＋＋3H2OAl(OH)3(胶体)＋3H+。而氢氧化铝胶体具有吸附性，可以和水中的泥沙形成絮状不溶物沉降下来，使水澄清。
四、铝合金和新型合金
1.铝合金
（1）形成：铝中加入其他元素(如铜、镁、硅、锰、锌及稀土元素等)经熔合形成铝合金。
（2）性能：________、________塑性好、易于成型、具有较强的________能力等。
（3）应用：制造炊具、门窗、飞机和宇宙飞船外壳的原料。
【易错点拨】(1)活泼金属与酸反应是金属的通性，而铝不仅能与酸(H＋)反应，还能够与碱溶液反应，表现出特殊性：2Al＋2OH－＋2H2O===2AlOeq \\al(－,2)＋3H2↑。
(2)铝制品不宜长时间盛放咸菜等腌制食品，原因是氯化钠溶液中的氯离子会破坏氧化膜的结构。
2. 新型合金
五、物质的量在化学方程式计算中的应用
1．物质的量在化学方程式计算中的应用
物质是由原子、分子、离子等粒子构成的，物质之间的化学反应也是这些粒子按照一定的数目关系进行的，化学方程式中的化学计量数可以明确的表示出化学反应中粒子之间的数目关系。例如
2Na＋2H2O=2NaOH＋H2↑
化学计量数之比2：2：2：1
扩大6×1023倍2×6×1023：2×6×1023：2×6×1023：1×6×1023
物质的量之比2 ml：2 ml：2ml：1ml
由此可以看出，化学方程式中各物质的化学计量数之比等于各物质的物质的量之比。因此物质的量、摩尔质量、物质的量浓度、气体摩尔体积英语与化学方程式进行计算时，对于定量研究化学反应中各物质之间量的关系会更加方便。
①化学方程式中各物质的________等于________，也等于各物质的________。
②对于有气体参与的反应，在同温同压下各气体的化学计量数之比等于________。
2．解题步骤
【易错点拨】（1）上下单位相同。
（2）________。
（3）不纯物要化为纯物质的有关量代入计算。
3．计算类型
【例1】（2023·全国·高一假期作业）将一块铝箔用砂纸仔细打磨后，用坩埚钳夹住放在酒精灯火焰上加热至熔化，发现熔化的铝并不燃烧，也不滴落，移去酒精灯，待固体冷却后将其投入氢氧化钠溶液，固体最终消失并有气体生成。关于这一实验的下列叙述正确的是
A．该实验说明金属铝密度小、熔点低，化学性质稳定
B．加热不燃烧说明铝制品性质稳定，可长期存放各种物质
C．不滴落是因为Al表面生成了Al2O3，Al2O3熔点远高于金属铝，可做耐火材料
D．Al和Al2O3都可以和酸反应，也可以和氢氧化钠溶液反应，都具有两性
【变式1-1】（2023秋·河南开封·高一校考期末）关于铝及其合金的说法正确的是
A．常温下铝具有较强的抗腐蚀性主要原因是铝不活泼
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．铝单质在化学反应中容易失去电子，表现出还原性
D．向装有氢氧化钠溶液的试管中放入未打磨的铝片，一直观察不到气泡
【变式1-2】（2023秋·新疆昌吉·高一校考期末）下列关于铝的性质的叙述正确的是
A．铝的化学性质活泼，金属铝在空气中需要用特殊方法保存
B．常温下铝不与氧气反应，因此铝无需用特殊方法保存
C．铝制餐具不宜用来蒸煮或长时间存放酸性或碱性食物
D．铝与氢氧化钠溶液反应，铝作还原剂，作氧化剂
【变式1-3】（2022秋·陕西商洛·高一校考阶段练习）含有相同物质的量的和溶液中加入足量的铝粉，放出的氢气在同温同压下的体积比为
A．1：6B．1：3C．2：3D．1：1
【例2】（2023春·甘肃武威·高一天祝藏族自治县第一中学校考开学考试）下列物质中既能与稀反应，又能与溶液反应的是
①②③④⑤⑥
A．②③④⑥B．①②③⑥C．①②③⑤⑥D．全部
【变式2-1】（2022秋·陕西汉中·高一陕西省汉中中学校考阶段练习）下列离子方程式书写正确的是
A．铁和稀硫酸反应：
B．碳酸钙和稀盐酸反应：
C．氯化铁溶液中加入铁粉：
D．中加入NaOH溶液：
【变式2-2】（2023春·河北张家口·高一统考期末）工业上用铝土矿(主要成分为，还有少量的等杂质)提取氧化铝作冶炼铝的原料，提取的操作过程如下：

下列说法错误的是
A．Ⅰ和Ⅱ步骤中分离滤液和沉淀的操作为过滤
B．沉淀中除含有泥沙外，一定还含有
C．滤液中主要含有碳酸钠溶液
D．固体属于两性氧化物，属于碱性氧化物
【变式2-3】（2023春·宁夏吴忠·高一统考期末）铝土矿的主要成分是，还有部分、以及少量不溶于酸碱溶液的其他杂质。工业上从铝土矿中提取铝可采取如下工艺：

下列说法正确的是
A．沉淀Ⅰ只有
B．步骤②发生的反应为、
C．溶液Ⅲ中溶质主要为
D．步骤④操作用到的仪器主要有：坩埚、坩埚钳、泥三角、三脚架、酒精灯、玻璃棒
一、单选题
1．（2023春·浙江宁波·高一校联考期末）下列说法不正确的是
A．中国华为集团自主研发的“麒麟”芯片生产时需要用到硅
B．工业上可以用铁和氯化铜溶液制印刷电路板
C．从海水中制得的氯化钠除了供食用，还作为化工原料用于生产纯碱、烧碱等
D．硬铝是一种铝合金，是制造飞机和宇宙飞船的理想材料
2．（2020秋·陕西汉中·高一统考期末）下列有关金属及其化合物的说法正确的是
A．由于铝在常温下不能与氧气反应，所以铝制品具有一定的抗腐蚀性能
B．钠保存在煤油中，是因为煤油能使钠隔绝空气和水蒸气
C．新版人民币票面文字等处的油墨中所含的磁性物质是
D．水蒸气通过灼热的铁粉有红棕色固体生成
3．（2023秋·高一课时练习）除去镁粉中的少量铝粉，可选用的是
A．稀硫酸B．氢氧化钠溶液C．水D．稀盐酸
4．（2023春·云南西双版纳·高一西双版纳州第一中学校考期末）某溶液与Al反应能放出H2，下列离子在该溶液中一定能大量共存的是
A．、Fe3＋、Cl-、B．Na＋、K＋、Cl-、
C．Mg2＋、H＋、Cl-、D．K＋、Ca2＋、、Cl-
5．（2022秋·内蒙古呼伦贝尔·高一海拉尔第一中学校考期末）下列指定反应的离子方程式正确的是
A．Cl2通入水中制氯水：Cl2+H2O=2H++Cl-+ClO-
B．用铝粉和NaOH溶液反应制取少量氢气：Al+2OH-=AlO+H2↑
C．向沸水中滴加饱和氯化铁溶液得到红褐色液体：Fe3++3H2OFe(OH)3(胶体)+3H+
D．向氢氧化钡溶液中加入稀硫酸：Ba2++OH-+H++SO=BaSO4↓+H2O
6．（2023秋·陕西西安·高一统考期末）某溶液中Cl-、Br-、I-三者的物质的量之比为2:1:9，要使溶液中Cl-、Br-、I-的物质的量之比变为1:1:1，需通入的Cl2、Br2以及原溶液中I-的物质的量之比为
A．3:4:18B．2:3:18C．3:4:9D．2:3:9
7．（2023春·四川眉山·高一校联考期中）材料是人类赖以生存和发展的物质基础。下列有关物质的说法错误的是
A．塑料、橡胶、石墨烯都是有机高分子材料
B．高温结构陶瓷、压电陶瓷、超导陶瓷都属于新型陶瓷
C．电饭锅的内涂层聚四氟乙烯可由四氟乙烯通过加聚反应得到
D．镁铝合金密度较小，强度较大，可用于制造飞机部件
8．（2023秋·河北张家口·高一统考期末）在航空航天领域，有“一代飞机、一代材料”的说法，新材料的应用是航空技术发展和进步的最重要推动力之一、国产C919飞机上，我国首次大范围使用第三代铝锂合金，助力C919综合减重7%。足量的铝分别与等物质的量浓度的盐酸和氢氧化钠溶液反应，放出的氢气在同温同压下体积之比为1∶2，则消耗盐酸与氢氧化钠溶液的体积比为
A．1∶3B．1∶1C．2∶3D．3∶2
9．（2023秋·高一课时练习）等物质的量的Na和Al两种金属加入足量的水中，生成26.88 L(标准状况)的气体，下列叙述错误的是
A．金属Na无剩余B．金属Al有剩余
C．所得溶液溶质为Na[Al(OH)4]D．Na的物质的量是0.6 ml
10．（2023秋·辽宁鞍山·高一统考期末）下列叙述正确的是
A．铝合金抗蚀能力强，但不适合长期盛放酸性或碱性食品
B．铁与水不发生反应，因此钢水注入模具前模具无需干燥
C．进行焰色试验前，需用硫酸洗净铂丝
D．胃酸过多时，可用苏打中和胃酸
11．（2020秋·陕西汉中·高一统考期末）生活中的下列做法不正确的是
A．不慎将NaOH溶液溅到皮肤上，应立即用大量的水冲洗，再涂上硼酸溶液
B．铝制餐具不宜长时间存放酸性和碱性食物
C．用含有铁粉的透气小袋与食品一起密封包装可防止食品氧化
D．金属钠着火时，可用二氧化碳灭火器灭火
12．（2023春·陕西西安·高二长安一中校考期末）将a g Fe2O3、Al2O3样品溶解在过量的200 mL pH＝1的硫酸溶液中，然后向其中加入NaOH溶液，使Fe3＋ 、Al3＋刚好沉淀完全，用去NaOH溶液200 mL，则NaOH溶液的浓度为
A．0.1ml/LB．0.2ml/LC．0.3ml/LD．0.4ml/L
13．（2023春·福建福州·高一福建省福州第八中学校考期末）取两块大小一样的铝片，进行如下图的实验：

根据该实验，下列说法不正确的是
A．氧化铝有保护作用，因此烧杯Ⅰ中没有反应发生
B．烧杯Ⅰ中开始没有气泡，一段时间后才产生气泡；烧杯Ⅱ中立即产生气泡
C．两个烧杯中均发生反应：
D．铝制餐具不宜长时间存放碱性食物
14．（2022秋·河南·高一校联考期末）同温同压下，在体积相同的两个密闭容器中分别装入甲气体和乙气体，甲、乙的质量之比为2：3。下列说法不正确的是
A．甲和乙的摩尔质量之比为2：3
B．同温同压下甲和乙的密度之比为2：3
C．等质量的甲和乙的分子数之比为3：2
D．同温等体积等质量的甲和乙的压强之比为2：3
15．（2023秋·黑龙江大庆·高一大庆实验中学校考期末）在铝制易拉罐中收集CO2，加入过量的NaOH溶液，立即封口并振荡，可以发现易拉罐先咔咔作响，变瘪，然后再次鼓起来，其过程中没有涉及的化学反应是
A．Al2O3与OH-的反应B．CO2与OH-的反应
C．Al与OH-、H2O的反应D．Al(OH)3与OH-反应
16．（2023秋·浙江·高一期末）工业上用某种氧化铝矿石(含Fe2O3杂质)为原料冶炼铝的工艺流程如下：
对上述流程中的判断正确的是
A．试剂X可以为氨水，沉淀中含有铁的化合物
B．CO2可以用H2SO4溶液或稀盐酸代替
C．反应Ⅱ中的离子方程式为CO2++2H2O=Al(OH)3↓+
D．纯铝的硬度和强度较大，适合制造机器零件
二、非选择题题
17．（2023春·江西宜春·高一江西省清江中学校考期末）工业上用铝土矿(主要成分为A12O3，还有少量的Fe2O3，SiO2等杂质)提取氧化铝作冶炼铝的原料，提取的操作过程如图：

(1)I和II步骤中分离溶液和沉淀的操作是:_______________。
(2)沉淀M中除含有泥沙外，一定还含有，固体N是_______________。
(3)滤液X中，含铝元素的溶质的化学式为，它属于_______________ (填“酸”、“碱”或“盐”)类物质。
(4)请写出步骤Ⅱ的离子方程式_______________。
(5)实验室里制取A1(OH)3，在AlCl3溶液中最好加入_______________。
18．（2023春·云南保山·高一龙陵县第一中学校考期末）现有金属单质A、B、C和气体甲、乙、丙以及物质D、E、F、G、H，它们之间的相互转化关系如图所示(图中有些反应的生成物和反应的条件没有标出)。提示：黄绿色气体乙是氯气，金属Al可以与NaOH溶液反应生成H2，方程式为2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑。

请回答下列问题：
(1)写出下列物质的化学式：B_______，丙_________，H_________。
(2)根据要求回答：
①D溶液和F溶液在空气中混合的现象：_________；
②反应③的离子方程式：_________；
③反应⑦的离子方程式：_________；
④反应⑥的化学方程式：_________。
19．（2022秋·广东茂名·高一化州市第一中学校考期末）铝是一种重要金属，从铝土矿(主要成分为Al2O3，Fe2O3、SiO2等)中冶炼Al的工业生产流程如下图：(SiO2是酸性氧化物，不溶于盐酸)
(1)步骤I、II、III都要用到的分离方法是，该操作要用到的玻璃仪器有：烧杯 、玻璃棒、_________。
(2)写出向溶液C中通入少量CO2生成 Al(OH)3沉淀的离子方程式_________。
(3)生产过程中，除CaO可以循环使用外，还可以循环使用的物质有CO2、_________ (填化学式)。
(4)经分析，a吨铝土矿可以冶炼出b吨的铝(假设各生产环节中无损耗)，则原铝土矿中Al2O3的纯度_________ (质量分数)(用含a、b的最简式表示)。
20．（2019秋·江西上饶·高一校联考期中）工业上用铝土矿（主要成分为Al2O3，还有少量的Fe2O3，SiO2等杂质）提取氧化铝作冶炼铝的原料，提取的操作过程如下：
（1）Ⅰ和Ⅱ步骤中分离溶液和沉淀的操作是：_________。
（2）沉淀M中除含有泥沙外，一定还含有（填化学式），生成固体N反应的化学方程式为_________。
（3）滤液X中，含铝元素的溶质的化学式为，它属于_________（填“酸”、“碱”或“盐”）类物质。
（4）实验室里常往AlCl3溶液中加入（填“氨水”或“NaOH溶液”）来制取Al(OH)3，该反应的离子方程式为_________。
（5）滤液Y中除了含有Na2CO3或NaHCO3外，一定还含有_________。
生铁
钢
含碳量
________
________
性能特征
硬度大、抗压、性脆、可铸造成型
有良好的延展性、机械性能好、可以锻轧和铸造
主要应用
制造机座、管道等
制造机械和交通工具等
化学性质
通性
非金属单质反应
4Al＋3O2eq \(====,\s\up7(点燃))2Al2O3________
非氧化性酸反应
2Al＋6H＋＝2Al3＋＋3H2↑
盐反应
2Al＋3Cu2＋＝2Al3＋＋3Cu
水反应
2Al＋6H2Oeq \(====,\s\up6(Δ))2Al(OH)3＋3H2↑
特性
钝化
室温下，铝在浓硫酸、浓硝酸中，表面形成一层致密的氧化物膜，保护内部的金属________反应
与碱反应
2Al＋2H2O＋2NaOH＝2NaAlO2＋3H2↑
2Al＋2OH－＋2H2O＝2AlOeq \\al(－,2)＋3H2↑
铝热反应
铝与氧化铁的化学方程式：________，可用于焊接铁轨。
钛合金
钛合金强度高、_______、________。主要用于制作飞机发动机压气机________，其次为火箭、导弹和高速飞机的结构件。
储氢合金
是能大量吸收H2，并与H2结合成金属氢化物的材料。如Ti－Fe合金、La－Ni合金。
形状记忆合金
是通过热弹性与马氏体相变及其逆变而具有形状记忆效应的由两种以上金属元素所构成的材料。形状记忆合金是形状记忆材料中形状记忆性能最好的材料。
耐热合金
是在高温使用环境条件下，具有组织稳定和优良力学、物理、化学性能的合金。包括耐热钢、耐热铝合金、耐热钛合金、高温合金、难熔合金等。耐热合金在高温下具有一定拉伸、蠕变、疲劳性能、物理、化学性能和工艺性能。
基本计算
已知一种反应物(或生成物)的量求解其他物质的有关量，此时，只要按照化学方程式中量的关系，列出已知物质和待求________计算便可。
混合物反应的计算
设混合物中各物质的物质的量为x、y，按照________的关系，并用x、y表示，列出方程组解答。
过量计算
给出了两种反应物的量，求解某产物的量。
方法：按照化学方程式中量的关系进行判断，哪一种物质过量，然后根据不足的物质的量进行求解。