高中化学苏教版 (2019)必修 第二册第三单元 金属材料的性能及应用优秀随堂练习题

第三单元  金属材料的性能及应用

第1课时 金属材料的性能及应用

知识点01  金属材料的性能

从使用的要求和性能看，可以从以下几个方面来分析。

知识点02  合金及其应用

1．合金的概念

合金是将两种或两种以上的_______（或______________）共熔，制备出的金属材料。

2．合金的性能

（1）硬度一般比组成它的纯金属_______。

（2）多数合金的熔点_______组分金属。

（3）导电性和导热性一般_______组分金属。

3．常见的合金

【即学即练1】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

【即学即练2】合金相对于纯金属制成的金属材料来说优点是(　　)

①合金的硬度一般比它的各成分金属的大　②一般合金的熔点比它的各成分金属的更低　③改变原料的配比，改变生成合金的条件，可得到具有不同性能的合金　④合金比纯金属的导电性更强　⑤合金比纯金属的应用范围更广泛

A．①②③⑤       B．②③④       C．①②④     D．①②④⑤

知识点03  常见的无机非金属材料

1．传统无机非金属材料

又称硅酸盐材料，包括_______、_______、_______。

2．半导体材料

硅的导电性介于______________之间，是一种重要的半导体材料，被广泛用于______________的各个领域。工业上利用______________可以制得高纯度的硅。

3．光导纤维

光导纤维的主要成分是______________，可用来制造______________，用于光纤通信或传送高强度的激光等。

4．新型陶瓷材料

新型陶瓷分为结构陶瓷和功能陶瓷两大类。

结构陶瓷具有_______功能、_______功能和_______化学功能，如高温结构陶瓷等，高温结构陶瓷主要有高温氧化物(如氧化铝陶瓷)和高温非氧化物(如氮化硅陶瓷)两大类。

功能陶瓷具有____________________________等方面的特殊功能，如压电陶瓷等，压电陶瓷主要成分是钛酸钡和钛酸铅。

【即学即练3】下列叙述错误的是（   ）

A．硅在自然界中主要以单质形式存在

B．硅是应用广泛的半导体材料

C．高纯度硅可用于制造计算机芯片

D．二氧化硅可用于生产玻璃

【即学即练4】下列物品或设施：

①陶瓷餐具  ②砖瓦  ③混凝土桥墩  ④门窗玻璃  ⑤水晶镜片 ⑥石英钟  ⑦水晶项链  ⑧硅太阳能电池  ⑨光导纤维  ⑩计算机芯片

（1）使用了硅单质的是__________________。

（2）使用了二氧化硅的是__________________。

（3）使用了硅酸盐材料的是___________________。

考法01  合金及其金属材料的性质及应用

1．合金的形成条件

(1)金属与金属形成合金时：

合金是金属在熔化状态时相互混合形成的，熔化时的温度需达到成分金属中熔点最高的金属的熔点，但又不能超出成分金属中沸点最低的金属的沸点。一种金属的熔点高于另一种金属的沸点时则不能形成合金。

(2)金属与非金属形成合金时：

部分不活泼非金属与金属可形成合金，活泼非金属与活泼金属则不能形成合金。

2．合金的组成及性能

(1)合金中一定含有金属元素，可能含有非金属元素。

(2)合金是混合物，不是化合物。

(3)合金具有金属特性，如导电、导热等。

(4)合金形成后会影响各成分金属的物理性质，如合金的熔点一般比各成分金属低，而硬度、机械强度一般比各成分金属高；但一般来说各成分金属均保持了其原有的化学性质。

3．正确选用金属材料的一般思路

(1)金属的性质决定其主要用途，在选用材料时应首先考虑其性质与用途的一致性。

(2)所选材料的强度、机械性能、外观、加工难度等主要从金属的物理性质考虑，如密度、硬度、延展性、导电性、导热性、强度等。

(3)材料的稳定性、日常维护应从其化学性质考虑，如在空气、水、酸、碱、盐环境的化学稳定性及耐腐蚀性等。

(4)材料的经济性，如价格，应从原料的储量、开采与冶炼难度等方面考虑。

【典例1】青少年一定要爱护眼睛，在光线不足时看书、写字要用照明工具。如图是一种照明用台灯，请回答下列问题：

(1)图中表示的各部件中，用金属材料制成的是________(填序号，任选一种)。

(2)金属及金属材料有很多优良的性能而被广泛应用。灯光后面的反光片为铝箔，铝块能制成铝箔是利用了铝的________性。

(3)铝制品比铁制品耐用其原因是__________________________________。

(4)比较铝和铁的金属活动性强弱______________(用一个化学方程式表示)。

考法02  无机材料

【典例2】氮化硅是一种新型陶瓷材料，它是一种超硬物质，还具有熔点高、耐磨损、抗腐蚀等性能，可用于制汽轮机叶片、制造轴承、做发动机受热面等。

(1)在氮化硅中，N为－3价、Si为＋4价，写出氮化硅的化学式：___________。

(2)粉末状的氮化硅可以由SiCl4的蒸气和NH3的混合物反应制取，写出反应的化学方程式：

______________________________________________。

(3)SiCl4和氮气在氢气气氛保护下加强热发生反应，可制得较高纯度的氮化硅，反应的化学方程式：

_______________________________________。

(4)粉末状的氮化硅在空气和水中都不稳定。粉末状氮化硅与H2O作用生成两种化合物，其中一种是制玻璃的原料。写出该反应的化学方程式：____________________________。

(5)氮化硅陶瓷抗腐能力强，除氢氟酸外，它不与其他无机酸反应。该陶瓷与氢氟酸发生复分解反应生成两种气体，请写出反应的化学方程式：_________________________________。

题组A  基础过关练

1．下列有关金属的应用与相应性质不对应的是（   ）

2．2021年底，我国高铁运营总里程已居世界首位，高铁车厢大部分采用铝合金材料制造，这是因为铝合金(　　)

A．质地轻，强度大，抗腐蚀能力比较强

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．比纯铝熔点高，耐高温

3．下列物质中，不属于合金的是（   ）

A．硬铝      B．黄铜      C．钢铁      D．水银

4．下列金属材料中，最适合用于制造飞机部件的是（   ）

A．硬铝      B．铜合金      C．不锈钢      D．铅锡合金

5．下列用途主要体现铝的物理性质的是(　　)

①家用铝锅　 ②制盛浓硝酸的容器　 ③制导线　 ④制包装铝箔　

⑤作防锈油漆　⑥制成合金作制造飞机的材料

A．①②③④　　    B．②③⑤⑥

C．①③④⑥　　    D．②④⑤⑥

6．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金属的熔点高

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

7．铁和不锈钢(铁合金)都是生活中常见的材料，下列说法中不正确的是(　　)

A．铁和不锈钢都能与盐酸反应

B．铁是纯净物，不锈钢是混合物

C．铁和不锈钢都只含有金属元素

D．不锈钢比铁更耐腐蚀

8．嫦娥三号是中国国家航天局嫦娥工程第二阶段的登月探测器，它携带中国第一艘月球车，实现了中国首次月面软着陆。嫦娥三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．生铁属于合金

B．一般地，合金的熔点比它的各成分金属的更低

C．合金的化学性质与成分金属的化学性质不同

D．改变原料的配比、改变生成合金的条件，可以得到具有不同性能的合金

9．我国已跨入“互联网＋”时代，而“互联网＋”的建设离不开无机非金属材料硅。下列物品中用到硅单质的是(　　)

A．陶瓷餐具      B．石英钟表     C．计算机芯片   D．光导纤维

10．改革开放以来，我国取得了很多世界瞩目的科技成果，下列说法不正确的是(　　)

A．蛟龙号潜水器用到钛合金，22号钛元素属于过渡元素

B．港珠澳大桥用到的合金材料，具有强度大、密度小、耐腐蚀等性能

C．国产C919用到的氮化硅陶瓷是新型无机非金属材料

D．中国天眼传输信息用的光纤材料是高纯硅

题组B  能力提升练

1．易拉罐主要为铝合金，其中以铝铁合金和铝镁合金最为常见。现取几小块易拉罐碎片进行下列实验，其中实验方案与现象、结论正确的是(　　)

A．加入盐酸产生无色气体，含铝、铁、镁三种元素

B．加入氢氧化钠溶液有无色气体产生，含有铝元素

C．加入盐酸后，所得溶液中再加入少量氢氧化钠溶液产生白色沉淀，含有镁元素

D．加入盐酸后，所得溶液中再加入少量硫氰化钾溶液呈红色，含有铁元素

2．硅是构成无机非金属材料的一种主要元素，下列有关硅的化合物的叙述错误的是(　　)

A．氮化硅陶瓷是一种新型无机非金属材料，其化学式为Si3N4

B．碳化硅(SiC)的硬度大、熔点高，可用于制作高温结构陶瓷和轴承

C．光导纤维是一种新型无机非金属材料，其主要成分为SiO2

D．二氧化硅为立体网状结构，其晶体中硅原子和硅氧单键个数之比为1∶2

3．根据你学过的有关金属的知识，回答下列问题：

(1)铜钱在我国历史上曾经是一种广泛流通的货币，铜常用于制造货币的原因可能是__________(填字母)。

A．铜的熔点不是太高，易于冶炼，易于铸造成型

B．铜的性质不活泼，不易被腐蚀

C．我国较早的掌握了湿法炼铜的技术

D．自然界有大量的游离态的铜

(2)钢铁制品的使用更为广泛，但是铁制品易生锈，铁锈的主要成分是________(填名称)，铁的氧化物常见的还有________、________(填化学式)。

(3)铝制品因为表面易形成致密的氧化铝薄膜而经久耐用，但是该氧化膜易被酸、碱破坏，若使氧化铝与氢氧化钠溶液作用，反应的化学方程式为______________________。

(4)一位收藏者有一枚表面是黑色，且有少量绿色锈状物的货币，这肯定是________币，黑色物质是________(填名称)，形成这种物质的化学方程式为______________，绿色物质是________(填化学式)，这枚金属币的真面目为________色。另外一枚是闪闪发光的黄色金属币，它肯定是________币，表面一直未被氧化的原因是___________________。

(5)不法分子有时用铜锌合金制成假金币行骗。下列方法中能有效鉴别其真假的是________(填字母)。

A．观察颜色  B．查看图案

C．用手掂量轻重  D．滴一滴硝酸在币的表面，观察现象

4．我国高铁、航空航天、手机制造等都已经跻身世界一流水平，根据下列材料的应用回答问题。

(1)上述材料中属于有机合成材料的是________，属于金属材料的是________(写一种即可)。

(2)飞机外壳用钛合金、铝合金的优点是__________________________。

(3)在对高铁钢轨中的缝隙进行焊接时，常用铝和氧化铁在高温条件下反应生成熔融状态下的铁和另一种氧化物。写出该反应的化学方程式为____________________，反应基本类型是________________。

5．铜是生命必需的元素，也是人类最早使用的金属之一，铜的生产和使用对国计民生各个方面产生了深远的影响，请完成(1)～(3)题。

(1)在化学反应中，铜元素可表现为0、＋1、＋2价。在西汉古籍中曾有记载：曾青得铁则化为铜[即：曾青(CuSO4)跟铁反应就生成铜]。试写出该反应的化学方程式：________________________________。

(2)铜器表面有时会生成铜绿[Cu2(OH)2CO3]，这层铜绿可用化学方法除去。试写出除去铜绿而不损伤器物反应的化学方程式：_________________________________________。

(3)铜钱在历史上曾经是一种广泛流通的货币。试从物理性质和化学性质的角度分析铜为什么常用于制造货币(铜的熔点是1 183.4 ℃，铁的熔点是1 534.8 ℃)__________________________________。

题组C  培优拔尖练

1．近年来，科技人员又研究得一种新型材料——泡沫铝。它是由发泡剂加到熔融或固体粉末的铝合金（合金是指金属跟其它金属或非金属所组成的具有金属特性的物质）中而制成的，其优点是硬度高，密度小（约为0.16~0.5克/厘米3），比木材还轻，可浮于水面，又有很大刚性，且隔音、保温，是一种良好的建筑材料和轻质材料，近几年就可大批量投放市场。下列关于泡沫铝的说法错误的是（    ）

A．泡沫铝即是纯净物

B．泡沫铝是一种合金

C．泡沫铝是一种优质的建筑材料和轻质材料

D．泡沫铝可用于飞机制造

2．硅酸铜钡是当今用最新科学技术才能合成的一种物质。然而现在发现，我国秦朝兵马俑用的一种颜料竟是硅酸铜钡。下列关于硅酸铜钡的学说错误的是（   ）

A．易溶于水       B．难溶于水         C．属于硅酸盐      D．有颜色

3．根据不同部位工作条件的不同，航天飞机使用了多种防热材料。例如，机身和机翼下表面使用高温陶瓷瓦。下列对新型陶瓷材料的有关叙述中，错误的是(　　)

A．高温结构陶瓷属于新型无机非金属材料，可以作为高级耐火材料

B．氧化铝陶瓷属于新型无机非金属材料，它是结构陶瓷

C．氮化硅陶瓷属于新型无机非金属材料，可用于制造陶瓷发动机的受热面

D．新型无机非金属材料克服了传统无机非金属材料的缺点，但是强度比较差

4．金属及金属材料有很多优良的性能而被广泛应用。

(1)铁制炊具加热食物。说明铁具有的性质是____________。

(2)钛合金因为优良的性能，被广泛应用于生物医学、航空航天等领域。钛合金的优点有______________(任写一条)，构成金属钛的粒子是________(填“分子”“原子”或“离子”)。

(3)合金Mg2Cu是一种潜在的贮氢材料，高温时在氩气保护下，由一定质量比的Mg、Cu单质熔炼获得。

①熔炼制备Mg2Cu合金时，通入氩气的目的是____________________________。

②将11.2 g的Mg2Cu合金与过量盐酸反应，生成氢气的质量为________ g。