2020-2021学年第三节 用途广泛的金属材料同步训练题

课时作业17　用途广泛的金属材料

一、选择题

1．下列说法中不正确的是(　　)

A．人类历史上使用最早的合金是青铜

B．钢属于铁合金

C．目前世界上使用量最大的合金是铝合金

D．目前世界上用途最广的是合金钢

【解析】　目前世界上使用量最大的合金是铁合金。

【答案】　C

2．纯铁的熔点为1 535℃，而高炉中炼铁时生铁(含碳量较高的铁合金)在1 200℃左右就熔化了，这是因为(　　)

A．铁的纯度越高，熔点越低

B．合金的熔点比其成分物质的熔点高

C．形成了铁碳合金，所以熔点变低

D．在高炉中熔化的过程发生了化学反应

【解析】　合金的熔点比成分金属的低。

【答案】　C

3．铝硅合金(Si的质量分数为13.5%)在凝固时收缩率很小，因而这种合金适合铸造。有下列三种晶体：①铝，②硅，③铝硅合金，它们的熔点由低到高的顺序是(　　)

A．①③②　 B．③①②

C．③②①   D．②①③

【解析】　合金的熔点一般比其各成分金属的熔点都要低，所以最低的是铝硅合金。硅晶体是熔点极高的晶体。

【答案】　B

4．为了避免青铜器生成铜绿，下列说法中不正确的是(　　)

A．将青铜器密封在玻璃容器中

B．将青铜器保存在干燥的环境中

C．将青铜器保存在潮湿的空气中

D．在青铜器的表面覆盖一层防渗的高分子膜

【解析】　铜绿是生活中的常见现象，其反应原理为2Cu＋O2＋CO2＋H2O===Cu2(OH)2CO3，故青铜器生成铜绿需要与空气接触、有水参与。

【答案】　C

5．不锈钢通常不与酸、碱、盐反应，是因为加入了(　　)

A．Ni和Cr   B．Ni和Au

C．Cr和Au   D．Cr和Pt

【解析】　不锈钢中添加的合金元素主要是Ni和Cr，Ni、Cr元素的加入使不锈钢在多种酸、碱、盐溶液中也能具有很好的化学稳定性和耐腐蚀性。

【答案】　A

6．将10 g铁碳合金放入O2中高温灼烧，反应后的气体通入到过量石灰水中得沉淀1.4 g。则此铁碳合金是(　　)

A．生铁    B．高碳钢

C．中碳钢  D．低碳钢

【解析】　n(CaCO3)＝＝0.014 mol，

由碳元素守恒，得铁碳合金中碳单质的物质的量也为0.014 mol，

m(C)＝0.014 mol×12 g·mol－1＝0.168 g，

故w(C)＝×100%＝1.68%，

所以该铁碳合金属于高碳钢。

【答案】　B

7．制取合金常用的方法是将两种或两种以上的金属(或金属与非金属)加热到某一温度，使其全部熔化，再冷却成为合金。根据表中数据判断(其他条件均满足)，下列合金不宜采用这种方法制取的是(　　)

A.Fe－Al合金　 　　　B．Na－Al合金

C．Mg－Fe合金       D．Mg－Al合金

【解析】　由题意知，C项的合金不宜采用题给方法制取，原因是镁的沸点(1 090℃)比铁的熔点(1 535℃)低，当温度升高到大于1 090℃而小于1 535℃时，镁已经变成气体，而铁还没有熔化。

【答案】　C

8．将5.0 g某金属合金放入足量的稀盐酸中，共收集氢气在标准状况下的体积为2.24 L，则该金属合金可能是(　　)

A．Mg－Al合金  B．Fe－Al合金

C．Fe－Zn合金  D．Cu－Zn合金

【解析】　由题意知，n(H2)＝＝0.1 mol，即产生0.1 mol H2消耗金属合金为5.0 g，产生1 mol H2消耗金属合金为50 g，满足此条件的要求是产生1 mol H2时消耗一种金属质量大于50 g，一种金属质量小于50 g。对于给出的金属，产生1 mol H2时消耗金属的质量分别为m(Mg)＝24 g，m(Al)＝18 g，m(Fe)＝56 g，m(Zn)＝65 g。Cu与稀盐酸不反应，故选B。

【答案】　B

9．某金属(或合金)与盐酸反应时，生成H2的质量与消耗金属质量的关系如下图所示，此金属可能是(　　)

A．纯锌      B．纯铁

C．镁铝合金  D．铜铁合金

【解析】　由题图可知，金属质量为30 g时，产生氢气的质量为1 g。用极值法：假设每一种金属的质量都为30 g，然后分别计算出产生氢气的质量。A项纯锌产生氢气的质量小于1 g；B项纯铁产生氢气的质量大于1 g；C项镁产生氢气的质量大于1 g，铝产生氢气的质量大于1 g，所以镁、铝按一定比例组成的合金产生氢气的质量不可能为1 g；D项铁产生氢气的质量大于1 g，铜不产生氢气，所以铜、铁按一定比例组成的合金产生氢气的质量可能为1 g。

【答案】　D

10．选用金属材料时，以下方面需要考虑的是(　　)

①主要用途　②物理性质、化学性质　③价格　④加工难度　⑤日常维护　⑥对环境的影响

A．①②③  B．③④⑤

C．①⑤⑥  D．①②③④⑤⑥

【解析】　本题错选A、B、C的原因是对金属材料的选用要考虑的问题了解不全面。在选用材料时要综合考虑所选材料的性能、价格、加工难度、日常维护、对环境的影响等因素，从众多材料中选取合适者。

【答案】　C

11．钛和钛的合金被誉为“21世纪最有发展前景的金属材料”，它们具有很多优良的性能，如熔点高、密度小、可塑性好、易于加工，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．用来做保险丝

B．用于制造航天飞机

C．用来制造人造骨

D．用于家庭装修，做钛合金装饰门

【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，做钛合金装饰门，D正确；只有A错误，由于其熔点高，不适合做保险丝。

【答案】　A

二、非选择题

12．某课外活动小组，收集了一种合金进行研究。

(1)外观暗灰色，表面光滑；

(2)在酒精灯上灼烧，火焰呈绿色；合金片熔化，但不滴落；

(3)取刮去表皮的金属10.0 g，放入足量H2SO4中，收集到标准状况下的H2 9.96 L；

(4)另取刮去表皮的金属10.0 g，放入足量NaOH溶液中，也收集到标准状况下的H2 9.96 L。试据此判断，合金中一定含有的元素是________(写元素符号)；下列元素可能含有的是________(填选项编号)。

a. Ag  b. Mg

c. Na  d. Fe

如果该合金中，只含两种元素，它们的质量比是________。

【解析】　焰色反应呈绿色，表明此合金中含有铜。相等质量的合金分别与H2SO4溶液、NaOH溶液反应，放出等体积的H2，表明该合金中含有铝，且不含其他比铜活泼的金属，否则与酸反应放出H2多。

2Al　～　3H2

54 g   67.2 L

m(Al)   9.96 L

m(Al)≈8.0 g，则m(Cu)＝10.0 g－8.0 g＝2.0 g

 m(Cu):m(Al)＝1:4

【答案】　(4)Cu、Al　a　m(Cu):m(Al)＝1:4

13．已知合金A由两种常见金属组成。为测定其组成，某同学的实验流程如图所示

请回答：

(1)过程②中分离C和E的化学实验基本操作是

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

(2)溶液H中所含的阳离子有________________________________________________________________________

________________________________________________________________________(用离子符号表示)。

(3)为测定合金的组成，若需要称量沉淀F的质量，则F需要洗涤，如何证明沉淀F是否洗涤干净？

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

【解析】　(1)分离固体与溶液采用过滤的方法。(2)溶液H中加入过量氨水生成沉淀F，说明F是氢氧化物沉淀，再由E加适量盐酸生成F，F在过量盐酸中不沉淀而生成溶液H，说明F是Al(OH)3，F溶于过量盐酸，所得溶液中的阳离子是Al3＋和H＋。(3)若沉淀F未洗涤干净，则表明会有沾附的氯离子，可向最后一次洗涤液中加入少量硝酸银溶液进行检验。

【答案】　(1)过滤

(2)Al3＋、H＋

(3)取最后一次洗涤液，加入少量硝酸银溶液，若产生白色沉淀，则沉淀没有洗涤干净，若无沉淀产生，则表明沉淀已经洗涤干净

14．某铝合金中含有合金元素镁、铜、硅，为了测定该合金中铝的含量，设计了如下实验，请回答有关问题：

(1)称取样品a g，将其溶解于足量的稀盐酸中，过滤。滤液中主要含有________，滤渣中含有________，溶解、过滤用到的玻璃仪器是________。

(2)滤液中加过量氢氧化钠溶液、过滤，有关的离子方程式是________________________________________________________________________。

(3)向步骤(2)的滤液中通入足量二氧化碳气体，过滤，有关的离子方程式是________________________________________________。

(4)步骤(3)过滤后的滤渣用蒸馏水洗涤2～3次，烘干并灼烧至恒重，冷却后称重，其质量为b g，有关的化学方程式是________________________________________________

_______________________________________________，

原样品中铝的质量分数是_______________________________。

(5)若步骤(2)中加入氢氧化钠的量不足，则实验结果________(填“偏高”、“偏低”或“不影响”，下同)；若步骤(4)中滤渣没有洗涤，则实验结果__________________________________

________；若滤渣灼烧不充分，则实验结果_______________________________________________________

______________________________________。

【解析】　(1)合金中能与盐酸反应的只有Mg、Al，Mg＋2HCl===MgCl2＋H2↑，2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑。

(2)据滤液中主要含有的溶质，即可写出相应的离子方程式。

(3)通入CO2时，CO2可与AlO反应，因CO2过量必须写成HCO的形式。

(4)氢氧化铝灼烧：2Al(OH)3Al2O3＋3H2O。做实验取样品a g，实验后得氧化铝b g，设b g氧化铝中含铝的质量为x。

Al2O3　　～　　2Al

102　　　 　 　　54

b g　　　　　　　x

102:54＝b g:x，

x＝ g＝g

样品中铝的质量分数：

×100%＝×100%。

(5)当加入NaOH不足时，有一部分Al(OH)3未转化为AlO而被过滤除去，使Al的质量减少，所以测定结果偏低；若(4)中未洗涤滤渣，则滤渣中附有溶液中的溶质的质量被当作Al2O3的质量，使Al2O3的质量增大，即Al的质量增大，因而测得的结果偏高；若滤渣灼烧不充分，则使Al2O3的质量增大，即Al的质量增大，因而实验结果偏高。

【答案】　(1)MgCl2、AlCl3、HCl　Cu、Si　烧杯、玻璃棒、普通漏斗

(2)H＋＋OH－===H2O，Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓，Al3＋＋4OH－===AlO＋2H2O

(3)CO2＋OH－===HCO，

AlO＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO

(4)2Al(OH)3Al2O3＋3H2O　%

(5)偏低　偏高　偏高

[教材习题解答]

1．物理　化学　机械　大　低　原料　配比　工艺

2．青铜

3．答案　钢　碳素钢　合金钢

提示　钢是一种铁合金，可分为碳素钢和合金钢。

4．某种金属能否成为一种应用广泛的材料，往往取决于下列因素：储量是否丰富，开采、冶炼的难易程度和成本，金属的物理、化学或机械性能是否优良，是否利于回收利用等。铁、铝、铜的冶炼相对较容易，且储量较大，所以被大量使用。

5．有优良的导电性，有良好的延展性，不易锈蚀，是它们能制电缆的共同原因。铜的导电性非常好，仅次于银。铝的导电性虽然比铜差，但铝的质量小，掺杂少量稀土元素的铝合金导线有着很高的强度。铝表面的氧化膜不仅有抗腐蚀的能力，而且有一定的绝缘性。钢芯铝线可利用钢的韧性好、强度高的优点克服铝质软的缺点。

6．应考虑合金是否耐磨、耐腐蚀，原料是否易得等因素。

7．Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2，氧化剂是Fe2O3，还原剂是CO。

8．提示　例如，铝合金门窗是由铝合金制成的；因为铝合金具有质轻、坚韧、不易锈蚀等特点。可观察生活中接触到的金属材料，体会选用材料的依据。

9．提示　家中的金属物品主要有剪刀、水果刀、菜刀、炒勺等。它们的使用寿命相对较长，不易损坏。失去使用价值的废旧金属一般应回收处理。

10．答案　55%　2.1×104t

提示　矿石中铁的质量分数为ω＝×76%×100%≈55%。

设生铁的年产量为x。

Fe3O4＋4CO　　3Fe＋4CO2

232　　　　　　　3×56

100 t×76%×360　96%x

＝，

解得x≈2.1×104 t。