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人教版 (2019)必修 第一册第三章 铁 金属材料第二节 金属材料第一课时学案设计
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第三章 铁 金属材料
第二节 金属材料
课时作业
第一课时 日常使用的金属材料
1．下列物质中，不属于合金的是( )
A．硬铝 B．黄铜 C．钢铁 D．水银
答案 D
解析 硬铝是以铜为主要合金元素的铝合金，属于合金。黄铜是以锌为主要合金元素的铜合金，属于合金。钢铁属于合金。水银是金属汞，属于单质。
2．下列有关铁和铁合金的说法错误的是( )
A．生铁比铁软
B．铁有良好的导热性
C．钢是铁的合金
D．生铁在潮湿的空气中容易生锈
答案 A
解析 合金的硬度一般大于各成分金属，生铁比铁的硬度大；铁具有良好的导热性；钢是铁的合金；铁在潮湿的空气中容易生锈。
(1)含碳量是生铁和钢区别的主要标志。
(2)碳素钢又称普通钢，含碳量越低，钢的韧性越大；含碳量越大，钢的硬度越大。
3．下列与合金相关的叙述正确的有( )
①合金的硬度一般比它的成分金属的硬度都大 ②合金的熔点一般比它的成分金属的熔点都低 ③改变原料的配比、变更制造合金的工艺，可得到不同性能的合金
④合金的导电性比纯金属更强 ⑤合金的应用范围比纯金属更广
A．①②④⑤ B．①②③⑤ C．②③④ D．①②④
答案 B
解析 合金的硬度一般比其各成分金属的硬度大，①正确；合金的熔点一般低于各成分金属的熔点，一般而言，合金的导电性比纯金属弱，故②正确，④错误；改变原料配比和工艺，可以得到不同性能的合金，③正确；合金的应用更广泛，⑤正确。
(1)并非所有金属都能形成合金，因为两种金属必须熔合在一起才能形成合金。
(2)合金拥有各成分的共性，各成分的含量也会影响合金的性质。
(3)形成合金的各成分熔点相近，即一种成分的沸点不能低于另一种成分的熔点。
(4)合金的两个特点：合金的熔点一般比成分金属低，硬度比成分金属大。
4．世界上一次性建成的最长高速铁路——京沪高铁，列车时速高达380公里，车厢大部分采用铝合金材料制造，这是因为铝合金( )
A．比纯铝熔点高
B．具有比较活泼的化学性质
C．各种成分在自然界中含量丰富，容易获取
D．质量轻、强度大、抗腐蚀能力比较强
答案 D
解析 车厢大部分采用铝合金材料制造，这是因为铝合金具有质量轻、强度大、抗腐蚀能力比较强等优点。
5．我国发行的第五套人民币，1元硬币的材质为钢芯镀镍合金。下列关于1元硬币的说法不正确的是( )
A．有一定硬度，耐磨损，但硬度不能过大，否则文字和图案很难压印上去
B．化学性质稳定，耐腐蚀
C．每枚硬币的材料实际价值远远高于面值1元
D．每枚硬币的材料实际价值低于面值1元
答案 C
解析 硬币材料的实际价值应低于面值。
6．钛和钛的合金被誉为“21世纪最有发展前景的金属材料”，它们具有很多优良性能，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，下列用途不切合实际的是( )
A．用来作保险丝
B．用于制造航天飞机
C．用来制造人造骨
D．用于家庭装修，作钛合金装饰门
答案 A
解析 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，不引起排异反应，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，作钛合金装饰门，D正确；由于其熔点高，不适合作保险丝，A错误。
7．下列有关金属的说法中，错误的是( )
A．钠应保存在煤油中
B．钠与氧气反应的产物与反应条件有关
C．铝抗腐蚀能力较强的主要原因是铝与氧气反应使表面生成一层致密的氧化物薄膜
D．自然界中金属都是以化合态形式存在
答案 D
解析 绝大多数金属化学性质活泼，以化合态形式存在于自然界中，少数不活泼金属，如金、铂等以游离态存在。
(1)活泼金属钠在常温下即被氧化，加热或点燃所得的产物为Na2O2。
(2)较活泼金属镁在空气中加热能剧烈燃烧，而铝则不能燃烧。
(3)较活泼金属铁在纯氧气中能剧烈燃烧，在潮湿的空气中易形成铁锈。
(4)不活泼的金属(如金、铂等)一般不与氧气反应。
8．(原创题)下列关于铝与NaOH溶液反应的叙述正确的是( )
A．该反应中NaAlO2是还原产物
B．该反应的氧化剂是NaOH和H2O
C．该反应的氧化剂是H2O
D．该反应中2 ml Al完全反应，生成氢气的体积为67.2 L
答案 C
解析 铝与NaOH反应的化学方程式为：2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑。该反应中Al是还原剂，H2O是氧化剂，NaAlO2为氧化产物，故A、B错误，C正确；当有2 ml Al完全反应时，生成H2为3 ml，在标准状况下为67.2 L，D项未指明状况，故错误。
Al与强碱溶液反应的实质
Al与强碱溶液反应的实质是Al先与溶液中的水发生置换反应：2Al＋6H2O===2Al(OH)3＋3H2↑，因此，Al是还原剂，H2O是氧化剂，OH－的作用是把Al表面生成的Al(OH)3除去(生成AlOeq \\al(－,2)溶于水)，使Al继续与水接触发生反应，所以NaOH既不作氧化剂，又不作还原剂。
9．将a ml Na和a ml Al投入m g水(足量)中，得到的溶液密度为d g/cm3，则该溶液中溶质的质量分数为( )
A.eq \f(82a,46a＋m)×100% B.eq \f(8200a,46d＋2m)×100%
C.eq \f(8200a,46a＋m)×100% D.eq \f(8200a,49a＋m)×100%
答案 A
解析 根据化学方程式：2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑、2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，Na和Al最终转化为NaAlO2，根据原子守恒，a ml Na和a ml Al恰好完全反应生成a ml NaAlO2。再根据化学方程式，a ml Na和a ml Al共放出2a ml H2。然后根据公式w＝eq \f(m溶质,m加入－m气体)×100%＝eq \f(82a,23a＋27a＋m－2a×2)×100%＝eq \f(82a,46a＋m)×100%，故A正确。
10．等体积、等物质的量浓度的硫酸溶液、氢氧化钠溶液分别放在甲、乙两烧杯中，各加入等质量的铝，生成氢气的体积比为5∶6(相同条件下)，则可能是( )
A．甲、乙中都是铝过量
B．甲中铝过量，乙中碱过量
C．甲中酸过量，乙中铝过量
D．甲中酸过量，乙中碱过量
答案 B
解析 若酸、碱均过量，生成H2的体积比为1∶1，若铝均过量，甲、乙两烧杯中生成H2的体积比为2∶3。则反应情况可能为甲中铝过量，乙中碱过量。
铝与酸和强碱反应的一般规律
(1)金属铝无论是与酸还是与强碱反应，铝与氢气的关系式均为2Al～3H2↑，利用此式可以很方便地进行有关计算。
(2)一定量的铝分别与一定量的盐酸和氢氧化钠溶液反应时，若产生的氢气的体积比为1∶3
11．(1)铝是以“贵族的身份”作为金属材料开始使用的。一百多年前，为了表彰门捷列夫对化学作出的杰出贡献，英国皇家学会不惜重金制作了一个比黄金还要贵重的奖杯——铝杯，赠送给门捷列夫。铝开始作为金属材料之所以贵于黄金，其原因是________(填字母，下同)。
A．铝是稀有金属
B．铝矿开采困难
C．缺乏廉价的铝冶炼技术
D．铝熔点高，作为材料不易加工
(2)铝在轿车上的应用已经大获成功，这是无可争辩的事实。比较钢而言，再生铝(回收利用)作为金属材料在汽车上应用的优点是________(双选)。
A．汽车重量减轻 B．铝的导电性能好
C．降低成本 D．铝的冶炼比铁容易
(3)目前市场上某些品牌笔记本电脑(如神舟电脑、IBM电脑等)的外壳一改以往的有机合成材料，而使用铝合金材料(有钛铝合金、镁铝合金等)，有些甚至还渗入碳纤维材料，使整体硬度得到进一步加强。铝合金材料在电脑上代替有机合成材料的目的是________(双选)。
A．增强导电性 B．增强美观
C．增加强度 D．增加运算速度
答案 (1)C (2)AC (3)BC
解析 铝是一种较活泼的金属，很难被还原，当电解法冶炼铝技术被应用于生产时，生产成本降低，且铝又具有密度小、易形成性能优良的合金等特点，使铝被广泛应用。
12．在铝制易拉罐中收集满CO2气体，然后向其中倒入足量浓NaOH溶液，并迅速用胶带将易拉罐口封住，观察到易拉罐突然变瘪了，经过一段时间后，又可以观察到的现象是________________。试解释易拉罐变瘪的原因：__________________；并解释后一现象的原因：______________。写出该过程中发生的两个反应的离子方程式：________________、______________。
答案 易拉罐又鼓起来 易拉罐中的CO2与浓NaOH溶液反应，导致易拉罐内气压降低，从而使易拉罐被大气压压瘪 浓NaOH溶液与易拉罐(Al)反应产生H2，随着易拉罐内H2量的增多，易拉罐内气压增大，又会鼓起 CO2＋2OH－===COeq \\al(2－,3)＋H2O 2Al＋2OH－＋2H2O===2AlOeq \\al(－,2)＋3H2↑
解析 易拉罐变瘪和变鼓与易拉罐中的气压有关，开始时NaOH溶液吸收了CO2气体，易拉罐变瘪，后来Al与NaOH溶液反应产生H2，气体压强增大，又会鼓起。
第三章 铁 金属材料
第二节 金属材料
课时作业
第一课时 日常使用的金属材料
1．下列物质中，不属于合金的是( )
A．硬铝 B．黄铜 C．钢铁 D．水银
答案 D
解析 硬铝是以铜为主要合金元素的铝合金，属于合金。黄铜是以锌为主要合金元素的铜合金，属于合金。钢铁属于合金。水银是金属汞，属于单质。
2．下列有关铁和铁合金的说法错误的是( )
A．生铁比铁软
B．铁有良好的导热性
C．钢是铁的合金
D．生铁在潮湿的空气中容易生锈
答案 A
解析 合金的硬度一般大于各成分金属，生铁比铁的硬度大；铁具有良好的导热性；钢是铁的合金；铁在潮湿的空气中容易生锈。
(1)含碳量是生铁和钢区别的主要标志。
(2)碳素钢又称普通钢，含碳量越低，钢的韧性越大；含碳量越大，钢的硬度越大。
3．下列与合金相关的叙述正确的有( )
①合金的硬度一般比它的成分金属的硬度都大 ②合金的熔点一般比它的成分金属的熔点都低 ③改变原料的配比、变更制造合金的工艺，可得到不同性能的合金
④合金的导电性比纯金属更强 ⑤合金的应用范围比纯金属更广
A．①②④⑤ B．①②③⑤ C．②③④ D．①②④
答案 B
解析 合金的硬度一般比其各成分金属的硬度大，①正确；合金的熔点一般低于各成分金属的熔点，一般而言，合金的导电性比纯金属弱，故②正确，④错误；改变原料配比和工艺，可以得到不同性能的合金，③正确；合金的应用更广泛，⑤正确。
(1)并非所有金属都能形成合金，因为两种金属必须熔合在一起才能形成合金。
(2)合金拥有各成分的共性，各成分的含量也会影响合金的性质。
(3)形成合金的各成分熔点相近，即一种成分的沸点不能低于另一种成分的熔点。
(4)合金的两个特点：合金的熔点一般比成分金属低，硬度比成分金属大。
4．世界上一次性建成的最长高速铁路——京沪高铁，列车时速高达380公里，车厢大部分采用铝合金材料制造，这是因为铝合金( )
A．比纯铝熔点高
B．具有比较活泼的化学性质
C．各种成分在自然界中含量丰富，容易获取
D．质量轻、强度大、抗腐蚀能力比较强
答案 D
解析 车厢大部分采用铝合金材料制造，这是因为铝合金具有质量轻、强度大、抗腐蚀能力比较强等优点。
5．我国发行的第五套人民币，1元硬币的材质为钢芯镀镍合金。下列关于1元硬币的说法不正确的是( )
A．有一定硬度，耐磨损，但硬度不能过大，否则文字和图案很难压印上去
B．化学性质稳定，耐腐蚀
C．每枚硬币的材料实际价值远远高于面值1元
D．每枚硬币的材料实际价值低于面值1元
答案 C
解析 硬币材料的实际价值应低于面值。
6．钛和钛的合金被誉为“21世纪最有发展前景的金属材料”，它们具有很多优良性能，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，下列用途不切合实际的是( )
A．用来作保险丝
B．用于制造航天飞机
C．用来制造人造骨
D．用于家庭装修，作钛合金装饰门
答案 A
解析 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，不引起排异反应，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，作钛合金装饰门，D正确；由于其熔点高，不适合作保险丝，A错误。
7．下列有关金属的说法中，错误的是( )
A．钠应保存在煤油中
B．钠与氧气反应的产物与反应条件有关
C．铝抗腐蚀能力较强的主要原因是铝与氧气反应使表面生成一层致密的氧化物薄膜
D．自然界中金属都是以化合态形式存在
答案 D
解析 绝大多数金属化学性质活泼，以化合态形式存在于自然界中，少数不活泼金属，如金、铂等以游离态存在。
(1)活泼金属钠在常温下即被氧化，加热或点燃所得的产物为Na2O2。
(2)较活泼金属镁在空气中加热能剧烈燃烧，而铝则不能燃烧。
(3)较活泼金属铁在纯氧气中能剧烈燃烧，在潮湿的空气中易形成铁锈。
(4)不活泼的金属(如金、铂等)一般不与氧气反应。
8．(原创题)下列关于铝与NaOH溶液反应的叙述正确的是( )
A．该反应中NaAlO2是还原产物
B．该反应的氧化剂是NaOH和H2O
C．该反应的氧化剂是H2O
D．该反应中2 ml Al完全反应，生成氢气的体积为67.2 L
答案 C
解析 铝与NaOH反应的化学方程式为：2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑。该反应中Al是还原剂，H2O是氧化剂，NaAlO2为氧化产物，故A、B错误，C正确；当有2 ml Al完全反应时，生成H2为3 ml，在标准状况下为67.2 L，D项未指明状况，故错误。
Al与强碱溶液反应的实质
Al与强碱溶液反应的实质是Al先与溶液中的水发生置换反应：2Al＋6H2O===2Al(OH)3＋3H2↑，因此，Al是还原剂，H2O是氧化剂，OH－的作用是把Al表面生成的Al(OH)3除去(生成AlOeq \\al(－,2)溶于水)，使Al继续与水接触发生反应，所以NaOH既不作氧化剂，又不作还原剂。
9．将a ml Na和a ml Al投入m g水(足量)中，得到的溶液密度为d g/cm3，则该溶液中溶质的质量分数为( )
A.eq \f(82a,46a＋m)×100% B.eq \f(8200a,46d＋2m)×100%
C.eq \f(8200a,46a＋m)×100% D.eq \f(8200a,49a＋m)×100%
答案 A
解析 根据化学方程式：2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑、2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，Na和Al最终转化为NaAlO2，根据原子守恒，a ml Na和a ml Al恰好完全反应生成a ml NaAlO2。再根据化学方程式，a ml Na和a ml Al共放出2a ml H2。然后根据公式w＝eq \f(m溶质,m加入－m气体)×100%＝eq \f(82a,23a＋27a＋m－2a×2)×100%＝eq \f(82a,46a＋m)×100%，故A正确。
10．等体积、等物质的量浓度的硫酸溶液、氢氧化钠溶液分别放在甲、乙两烧杯中，各加入等质量的铝，生成氢气的体积比为5∶6(相同条件下)，则可能是( )
A．甲、乙中都是铝过量
B．甲中铝过量，乙中碱过量
C．甲中酸过量，乙中铝过量
D．甲中酸过量，乙中碱过量
答案 B
解析 若酸、碱均过量，生成H2的体积比为1∶1，若铝均过量，甲、乙两烧杯中生成H2的体积比为2∶3。则反应情况可能为甲中铝过量，乙中碱过量。
铝与酸和强碱反应的一般规律
(1)金属铝无论是与酸还是与强碱反应，铝与氢气的关系式均为2Al～3H2↑，利用此式可以很方便地进行有关计算。
(2)一定量的铝分别与一定量的盐酸和氢氧化钠溶液反应时，若产生的氢气的体积比为1∶3
11．(1)铝是以“贵族的身份”作为金属材料开始使用的。一百多年前，为了表彰门捷列夫对化学作出的杰出贡献，英国皇家学会不惜重金制作了一个比黄金还要贵重的奖杯——铝杯，赠送给门捷列夫。铝开始作为金属材料之所以贵于黄金，其原因是________(填字母，下同)。
A．铝是稀有金属
B．铝矿开采困难
C．缺乏廉价的铝冶炼技术
D．铝熔点高，作为材料不易加工
(2)铝在轿车上的应用已经大获成功，这是无可争辩的事实。比较钢而言，再生铝(回收利用)作为金属材料在汽车上应用的优点是________(双选)。
A．汽车重量减轻 B．铝的导电性能好
C．降低成本 D．铝的冶炼比铁容易
(3)目前市场上某些品牌笔记本电脑(如神舟电脑、IBM电脑等)的外壳一改以往的有机合成材料，而使用铝合金材料(有钛铝合金、镁铝合金等)，有些甚至还渗入碳纤维材料，使整体硬度得到进一步加强。铝合金材料在电脑上代替有机合成材料的目的是________(双选)。
A．增强导电性 B．增强美观
C．增加强度 D．增加运算速度
答案 (1)C (2)AC (3)BC
解析 铝是一种较活泼的金属，很难被还原，当电解法冶炼铝技术被应用于生产时，生产成本降低，且铝又具有密度小、易形成性能优良的合金等特点，使铝被广泛应用。
12．在铝制易拉罐中收集满CO2气体，然后向其中倒入足量浓NaOH溶液，并迅速用胶带将易拉罐口封住，观察到易拉罐突然变瘪了，经过一段时间后，又可以观察到的现象是________________。试解释易拉罐变瘪的原因：__________________；并解释后一现象的原因：______________。写出该过程中发生的两个反应的离子方程式：________________、______________。
答案 易拉罐又鼓起来 易拉罐中的CO2与浓NaOH溶液反应，导致易拉罐内气压降低，从而使易拉罐被大气压压瘪 浓NaOH溶液与易拉罐(Al)反应产生H2，随着易拉罐内H2量的增多，易拉罐内气压增大，又会鼓起 CO2＋2OH－===COeq \\al(2－,3)＋H2O 2Al＋2OH－＋2H2O===2AlOeq \\al(－,2)＋3H2↑
解析 易拉罐变瘪和变鼓与易拉罐中的气压有关，开始时NaOH溶液吸收了CO2气体，易拉罐变瘪，后来Al与NaOH溶液反应产生H2，气体压强增大，又会鼓起。
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