金屬材料(B級能力練)(人教版2019必修第一冊)(解析版)

第三章鐵金屬材料第二節(jié)金屬材料（限時：60分鐘）一、選擇題1．下列說法正確的是()A．青銅是我國使用最早的合金，也是目前使用最廣泛的合金B(yǎng)．不管哪種銅合金都含有銅元素，所以它們的性質也和金屬銅一樣C．我們日常生活中用到的銅合金制品主要是黃銅制的D．各種銅合金都有良好的導電、導熱性【答案】C【解析】A、我們目前使用最廣泛的合金是鐵合金，錯誤；B、合金因其構成元素及配比的不同，性質各異，錯誤；C、黃銅的性質使其宜于制造日用品，正確；D、白銅的導電、導熱性很差，錯誤。2．（2020·古浪縣第二中學高一競賽）下列有關純鐵的描述正確的是（）A．熔點比生鐵的低B．與相同濃度的鹽酸反應生成氫氣的速率比生鐵的快C．在潮濕空氣中比生鐵容易被腐蝕D．在冷的濃硫酸中可鈍化【答案】D【解析】A項、生鐵是鐵與碳的合金，由于合金的熔點低于組成成分中任一物質的熔點，故A錯誤；B項、生鐵與鹽酸反應時，鐵、碳在鹽酸中形成無數微小的原電池，使反應速率比純鐵要快，故B錯誤；C項、生鐵在潮濕空氣中，Fe、C形成原電池發(fā)生吸氧腐蝕，腐蝕速率遠比純鐵要快，故C錯誤；D項、金屬鐵、鋁在常溫下皆在濃硫酸、濃硝酸中發(fā)生鈍化，故D正確；故選D?！军c睛】該題是中等難度的試題，試題貼近高考，綜合性強，注重考查學生分析問題、解決問題的能力，有助于培養(yǎng)學生的邏輯思維能力和發(fā)散思維能力。3．（2020·遼寧大連高一期末）2022年世界冬奧會和冬殘奧會在北京舉行，其中短道速滑項目隊員所穿的速滑冰刀可用不銹鋼制成。下列敘述錯誤的是A．不銹鋼是最常見的一種合金鋼B．不銹鋼中常添加鎳(Ni)和鉻(Cr)元素，從而使其具有特殊性能C．不銹鋼中只含有金屬元素，不含有非金屬元素D．不銹鋼是通過增加原子層之間的相對滑動難度，導致合金的硬度變大【答案】C【解析】A．不銹鋼屬于合金，是鐵、鉻、鎳熔合而成具有金屬特性的合金，故A正確；B．不銹鋼中常添加鎳(Ni)和鉻(Cr)元素，使其具有抗腐蝕的性能，故B正確；C．鋼是鐵和碳的合金，不銹鋼中含有金屬元素，還含有非金屬元素碳，故C錯誤；D．合金的硬度大于純金屬的硬度，不銹鋼是通過增加原子層之間的相對滑動難度，導致合金的硬度變大，故D正確；答案選C。4．碲鋅鎘（Te—Zn—Cd）晶體可以用于制造紅外探測器的基礎材料，下列有關它的敘述錯誤的是（）A．它是由Te、Zn、Cd按一定比例熔合而成的，無固定的熔、沸點B．它的硬度比Cd的大C．它的熔沸點比Zn的低D．它的硬度比Zn的大【答案】A【解析】A．依據題干材料可知，碲鋅鎘（Te-Zn-Cd）晶體是由Te、Zn、Cd按一定比例熔合而成具有金屬特征性質的晶體，由于晶體的周期性，所有相同的結構均被破壞，在所有結構被破壞前，晶體溫度不會升高，因此有固定熔點，故A錯誤；B．合金的硬度和強度大于成分金屬，故B正確；C．碲鋅鎘是金屬合金，合金的熔沸點低于成分金屬的熔點，它的熔沸點比Zn的低，故C正確；D．合金的硬度和強度大于成分金屬，故D正確。答案選A。5．（2020·廣西環(huán)江毛南縣三中高一期末）金屬材料的開發(fā)一直是材料科學的研究熱點，一些新的金屬材料相繼被開發(fā)出來并應用于工農業(yè)生產和高科技領域。例如，鈾(U)用作核電廠反應堆的核燃料，镅(Am)在煙霧探測器中用作煙霧監(jiān)測材料；特點是被譽為“21世紀的金屬”——鈦(Ti)，應用前景更為廣闊。鈦(titanium)是一種活潑金屬，但因其表面容易形成致密的氧化物保護膜使它不易跟其他物質反應，而具有一定的抗腐蝕能力。除此之外，它還具有熔點高、硬度大、可塑性強、密度小等優(yōu)點。根據以上背景資料及所學知識，你認為下列說法中錯誤的是A．鈦不屬于稀土金屬B．鈦是很好的航天航空材料C．鈦在空氣中不與其他物質反應D．鈦有較好的抗腐蝕能力，是很好的防腐材料【答案】C【解析】A.鈦位于第四周期，不屬于稀土金屬，A正確；B.鈦具有一定的抗腐蝕能力，除此之外，它還具有熔點高、硬度大、可塑性強、密度小等優(yōu)點，因此是很好的航天航空材料，B正確；C.鈦在空氣中容易被氧氣氧化，在其表面容易形成致密的氧化物保護膜，這說明能與氧氣反應，C錯誤；D.鈦有較好的抗腐蝕能力，是很好的防腐材料，D正確。答案選C。6．（2020·河北深州市中學高一期末）下列關于金屬鋁的敘述不正確的是()A．鋁是地殼中含量最多的金屬元素B．鋁是比較活潑的金屬，在化學反應中容易失去電子，表現出還原性C．鋁箔在空氣中用酒精燈加熱可以熔化，且發(fā)生劇烈燃燒D．鋁箔在空氣中用酒精燈加熱可以觀察到鋁熔化了但并不滴落?！敬鸢浮緾【解析】A、根據地殼中元素含量，Al是地殼中含量最多的金屬元素，故A說法正確；B、鋁是比較活潑的金屬，在化學反應中容易失去電子，表現為還原性，故B說法正確；C、鋁箔在空氣中用酒精燈加熱，迅速在外層產生致密的氧化薄膜，對內部的鋁起到保護作用，氧化鋁的熔點高于Al，因此現象是熔化而不滴落，故C說法錯誤；D、根據選項C的分析，故D說法正確；答案選C。7．（2019·山西忻州一中高一月考）下列物質間的轉化關系中不能全部通過一步反應完成的是A．Na→NaOH→Na2CO3→NaClB．Fe→FeCl3→Fe(OH)3→Fe2O3C．Al→Al2O3→Al(OH)3→AlCl3D．Mg→MgCl2→Mg(OH)2→MgSO4【答案】C【解析】A．Na與水反應生成NaOH，NaOH與適量CO2反應可生成Na2CO3，Na2CO3與HCl溶液反應可生成NaCl，均能一步反應實現，故A錯誤；B．Fe與Cl2點燃條件下反應轉化為FeCl3，FeCl3與NaOH反應生成Fe(OH)3，Fe(OH)3受熱分解生成Fe2O3，都能通過一步實現，故B錯誤；C．Al與O2點燃時反應生成Al2O3，Al2O3不能通過一步反應轉化為Al(OH)3，Al(OH)3與HCl反應轉化為AlCl3，由上述分析可知Al2O3不能一步轉化為Al(OH)3，故C正確；D．Mg與Cl2在點燃時反應生成MgCl2，MgCl2與NaOH溶液反應生成Mg(OH)2，Mg(OH)2與H2SO4反應可得MgSO4，都能通過一步實現，故D錯誤；綜上所述，答案為C。8．（2020·江門市第二中學高一期中）下列關于鈉、鋁的敘述錯誤的是()A．金屬鈉和氧氣反應，條件不同，產物不同B．大量的鈉著火時可以用水撲滅，少量的鈉應保存在煤油中C．鈉的密度比水小，熔點低于100℃，在氧氣中燃燒時火焰呈黃色D．鋁在空氣中加熱時，熔化的鋁不能滴落，原因是氧化鋁熔點高【答案】B【解析】A.金屬鈉和氧氣反應，常溫下生成氧化鈉，加熱時生成過氧化鈉，所以條件不同，產物不同，A正確；B.大量的鈉著火時應用沙子撲滅，不能使用水，會引起爆炸，B錯誤；C.鈉的密度小于水，熔點較低，低于100℃，在氧氣中燃燒時呈黃色火焰，C正確；D.鋁在空氣中加熱時，熔化的鋁不能滴落，原因是氧化鋁熔點高，氧化鋁膜兜住了熔化的Al而使鋁不能滴落，D正確；答案選B。9．（2020·黑龍江大慶一中高一期末）已知NaOH+Al(OH)3=Na[Al(OH)4]。向集滿CO2的鋁制易拉罐中加入過量NaOH濃溶液，立即封閉罐口，易拉罐漸漸凹癟；再過一段時間，罐壁又重新凸起。上述實驗過程中沒有發(fā)生的離子反應是（）A．CO2+2OH?=CO32?+H2O B．Al2O3+2OH?+3H2O=2[Al(OH)4]?C．2Al+2OH?+6H2O=2[Al(OH)4]?+3H2↑ D．Al3++4OH?=[Al(OH)4]?【答案】D【解析】向集滿CO2的鋁罐中加入過量氫氧化鈉，首先CO2與氫氧化鈉反應，發(fā)生反應為：CO2+2OH-=CO32-+H2O，表現為鋁罐變癟；接著過量的氫氧化鈉再與鋁罐反應生成氫氣，發(fā)生反應為：2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑，則罐壁又重新凸起；因鋁罐表面有氧化膜Al2O3，則又能夠發(fā)生反應：Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O，根據以上分析可知，能夠發(fā)生反應為A、B、C，沒有發(fā)生的反應為D，故選D。10．（2019·龍江縣第二中學高一月考）相同質量的下列物質分別與等濃度的NaOH溶液反應，至體系中均無固體物質，消耗堿量最多的是（）A．Al B．Al(OH)3 C．AlCl3 D．Al2O3【答案】A【解析】根據方程式可知Al～NaOH、Al(OH)3～NaOH、AlCl3～3NaOH、Al2O3～2NaOH。則m（Al）：m（NaOH）=27：40；m[Al(OH)3]：m（NaOH）=78：40；m（AlCl3）：m（NaOH）=33.375：40；m（Al2O3）：m（NaOH）=51：40；所以相同質量的物質，消耗堿量最多的是Al。故選A。11．（2020·攀枝花市第十五中學校高一月考）將鎂、鋁合金10.2g溶于4mol·L－1的硫酸500mL里，若加入2mol·L－1的氫氧化鈉溶液，并使得沉淀達到最大量，則需加入此種氫氧化鈉溶液為A．1000mL B．500mL C．2000mL D．1500mL【答案】C【解析】加入2mol?L-1的氫氧化鈉溶液，并使得沉淀達到最大量，此時溶液中只有硫酸鈉，根據硫元素守恒n（Na2SO4）=n（H2SO4）=0.5L×4mol?L-1=2mol，由鈉元素守恒n（NaOH）=2n（Na2SO4）=4mol，故需要氫氧化鈉溶液的體積為=2L=2000mL，故選:C?！军c睛】發(fā)生多個化學反應時，要分析之間的關系，找出原子間不變的，常常利用元素守恒進行解題。12．（2019·福建三明高一期中）現有100mL3mol/L的NaOH溶液和100mL1mol/L氯化鋁溶液，①將NaOH溶液分多次加到AlCl3溶液中；②將AlCl3溶液分多次加到NaOH溶液中。比較兩種操作的結果是A．現象相同，沉淀質量不等B．現象相同，沉淀質量也相等C．現象不同，沉淀質量相等D．現象不同，沉淀質量不等【答案】C【解析】100mL3mol?L-1NaOH溶液中n(NaOH)=0.3mol，100mL1mol?L-1的AlCl3溶液中n(AlCl3)=0.1mol，則：①將NaOH溶液分多次加到AlCl3溶液中，只發(fā)生反應：Al3++3OH-═Al(OH)3↓，且0.1molAlCl3最后都全部轉化成0.1molAl(OH)3，現象為觀察到白色沉淀生成；②將AlCl3溶液分多次加到NaOH溶液中，依次發(fā)生反應：Al3++4OH-=AlO2-+2H2O，Al3++3AlO2-+6H2O=4Al(OH)3↓，且0.1molAlCl3最終全部轉化成0.1molAl(OH)3，觀察到的現象為先沒有沉淀后出現沉淀；所以二者現象不同，最終均生成0.1molAl(OH)3沉淀，則沉淀質量相等，故答案為C。13．相同質量相同形狀的鐵和鋅，分別與等質量，等濃度的稀鹽酸反應，產生氫氣的量與反應時間的關系如圖所示，下列說法正確的是（）A．乙表示鋅與鹽酸的反應B．鋅可能與鹽酸恰好完全反應，而鐵有剩余C．兩個反應消耗金屬的質量相等D．所得溶液的質量相等【答案】B【解析】【分析】根據方程式Zn+2HCl=ZnCl2+H2可知65gZn完全反應可以消耗36.5gHCl，產生2g氫氣；根據方程式Fe+2HCl=FeCl2+H2可知56gFe完全反應可以消耗36.5gHCl，產生2g氫氣?！驹斀狻緼．鋅比鐵活潑，反應速率更快，所以甲表示鋅與鹽酸的反應，乙表示鐵與鹽酸的反應，故A錯誤；B．據圖可知最終產生的氫氣的質量相等，則消耗的鹽酸的質量相等，則消耗的鋅的質量多，鐵的質量少，根據“等質量的鋅和鐵”可知鐵有剩余，故B正確；C．根據B選項分析可知消耗的鋅的質量多，鐵的質量少，故C錯誤；D．生成的氫氣質量是相等的，則參加反應的鹽酸的質量也是相等的，無剩余，鐵消耗得少、鋅消耗得多，所得溶液的質量不相等，故D錯誤；綜上所述答案為B。14．（2021·臨潁縣南街高級中學高一期末）有200mL氯化鎂和氯化鋁的混合溶液，其中為0.2mol·L－1,為1.3mol·L－1。要使Mg2＋全部轉化為沉淀分離出來，至少需加4mol·L－1NaOH溶液的體積為A．40mL B．72mL C．80mL D．128mL【答案】C【解析】溶液中n(Cl-)=0.2L×1.3mol/L=0.26mol，溶液中n(Mg2+)=0.2mol/L×0.2L=0.04mol，由電荷守恒可知溶液中n(Al3+)==0.06mol；將200mL此溶液中的Mg2+轉化為Mg(OH)2沉淀并分離析出，反應后溶液為NaCl、NaAlO2的混合液，根據鈉離子守恒n(NaOH)=n(NaCl)+n(NaAlO2)，再結合氯離子守恒、Al原子守恒可知n(NaOH)=n(Cl-)+n(Al3+)=0.26mol+0.06mol=0.32mol，則至少需要4mol/L氫氧化鈉溶液的體積為=0.08L=80mL，故答案為C。15．（2019·雷山縣第四中學高一期末）將等物質的量的Na2O2和Al同時放入足量的水中，充分反應后收集到混合氣體4.48L(標準狀況下),再向反應后的溶液中緩慢滴入1mol/L鹽酸至沉淀恰好溶解。下列說法錯誤的是A．標準狀況下，混合氣體中氫氣與氧氣的體積比為3:1B．加入的固體過氧化鈉為7.8gC．當滴加200mL鹽酸時，沉淀的質量達到最大值D．最終消耗的鹽酸為400mL【答案】D【解析】A.將等物質的量的Na2O2和Al同時放入足量的水中，分別進行的反應是：2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑，2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑，兩個反應中過氧化鈉和單質鋁的化學計量數相等，可以認為是物質的量相等混合，方程式相加得到總反應為：2Na2O2+2Al+4H2O=2NaAlO2+2NaOH+O2↑+3H2↑，由方程式可知標準狀況下，混合氣體中氫氣與氧氣的體積比為3:1，故A正確；B.混合氣體中氫氣與氧氣的體積比為3:1，一共4.48L（0.2mol），所以氫氣為0.15mol，氧氣為0.05mol，帶入總方程式計算出Al為0.1mol、過氧化鈉為0.1mol，質量為7.8g，故B正確；C.沉淀的質量達到最大值時是氫氧化鋁恰好完全沉淀，所以溶液中只有一種溶質NaCl，其中Na元素完全來自于加入的0.1mol過氧化鈉，所以Na為0.2mol，NaCl就是0.2mol，由Cl守恒得到：需要的HCl為0.2mol，所以，滴加200mL鹽酸時，沉淀的質量達到最大值，故C正確；D.最終沉淀恰好完全溶解的時候，溶液中只有NaCl和AlCl3，因為初始加入的過氧化鈉和單質鋁的物質的量都是0.1mol，所以Na為0.2mol，Al為0.1mol，所以NaCl和AlCl3的物質的量分別為0.2mol和0.1mol，其中含有Cl一共0.5mol，所以加入的HCl為0.5mol，需要的鹽酸體積為500mL，故D錯誤；故選D。16．（2020·黑龍江雙鴨山一中高一期末）將一定質量的鎂和鋁混合物投入200mL硫酸中，固體全部溶解后，向所得溶液中加入NaOH溶液，生成沉淀的物質的量n與加入NaOH溶液的體積V的變化如下圖所示。.則下列說法不正確的是:A．鎂和鋁的總質量為9gB．最初20mLNaOH溶液用于中和過量的硫酸C．硫酸的物質的量濃度為2.5mol·L－1D．生成的氫氣在標準狀況下的體積為11.2L【答案】D【解析】【分析】從圖象中看到，從開始至加入NaOH溶液20mL，沒有沉淀生成，說明原溶液中硫酸溶解Mg、Al后有剩余，此時發(fā)生的反應為：H2SO4+2NaOH=Na2SO4+2H2O。當V（NaOH溶液）=200mL時，沉淀量最大，此時為Mg(OH)2和Al(OH)3?！驹斀狻緼、當V（NaOH溶液）=240mL時，沉淀不再減少，此時全部為Mg(OH)2，n（Mg）=n[Mg(OH)2]=0.15mol，m（Mg）=0.15mol×24g?mol-1=3.6g，n（Al）=n[Al(OH)3]=0.35mol-0.15mol=0.2mol，m（Al）=0.2mol×27g?mol-1=5.4g，所以鎂和鋁的總質量為9g，A項正確；B、根據A中分析可知B項正確；C、從200mL到240mL，NaOH溶解Al(OH)3：NaOH+Al(OH)3=NaAlO2+2H2O，則此過程消耗n（NaOH）=n[Al(OH)3]=0.2mol，c（NaOH）=0.2mol÷0.04L=5mol?L-1，C項正確；D、由Mg+H2SO4=MgSO4+H2↑，2Al+3H2SO4=2Al2(SO4)3+3H2↑可以計算出生成n（H2）=0.45mol，標準狀況下V（H2）=0.45mol×22.4L?mol-1=10.08L，D項錯誤。答案選D。二、非選擇題17．（2018·甘肅省慶陽第一中學高一開學考試）為測定Cu一Zn合金的組成，小華同學利用該合金粉末與稀硫酸反應，進行了三次實驗，所得相關實驗數據記錄如表：第一次第二次第三次所取合金的質量/g101020加入硫酸的質量/g508050生成氫氣的質量/g0.20.20.2請計算：(1)從上表數據分析，當所取合金與所用稀硫酸的質量比為_________時，表明合金中的鋅與稀硫酸恰好完全反應；(2)該合金中鋅的質量為多少克______?(計算結果保留一位小數)(3)所用合金中的鋅與稀硫酸恰好完全反應時所得溶液中溶質的質量分數為多少______?(計算結果精確到0.1％)【答案】(1)1：5(2)6.5g(3)28.6%【解析】(1)根據表格數據及上述分析，10g合金與50g稀硫酸恰好完全反應，當所取合金與所用稀硫酸恰好完全反應時的質量比為：10g：50g=1：5；(2)設合金中鋅的質量為x，生成硫酸鋅的質量為y，=，x=6.5g，=，y=16.1g；(3)根據(2)中計算，生成的硫酸鋅的質量為16.1g，則所得溶液中硫酸鋅的質量分數為：×100%=28.6%。18．某學習小組用如圖所示裝置測定鋁鎂合金中的鋁的質量分數和鋁的相對原子質量。(1)A中試劑為________________。(2)實驗前，先將鋁鎂合金在稀酸中浸泡片刻，其目的是____________________________________。(3)檢查氣密性，將藥品和水裝入各儀器中，連接好裝置后，需進行的操作還有：①記錄C的液面位置；②將B中剩余固體過濾，洗滌，干燥，稱重；③待B中不再有氣體產生并恢復至室溫后，記錄C的液面位置；④由A向B滴加足量試劑；⑤檢查氣密性。上述操作的順序是________(填序號)；記錄C的液面位置時，除視線平視外，還應___________________________________________。(4)B中發(fā)生反應的化學方程式為_____________________。(5)若實驗用鋁鎂合金的質量為ag，測得氫氣體積為bmL(已換算為標準狀況)，B中剩余固體的質量為cg，則鋁的相對原子質量為_________________。(6)實驗過程中，若未洗滌過濾所得的不溶物，則測得的質量分數將________(填“偏大”“偏小”或“不受影響”)?！敬鸢浮?1)NaOH溶液(2)除去鎂鋁合金表面的氧化膜(3)⑤①④③②使D和C的液面相平(4)2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑(5)(6)偏小【解析】(1)觀察實驗裝置圖可知是用量氣法完成實驗目的，故A中應盛NaOH溶液，在B中發(fā)生2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑的反應。(2)目的是除去鋁鎂合金表面的氧化膜。(3)正確順序應為⑤①④③②；為使C中氣體的壓強相等，還應使D與C液面相平。(5)據2molAl～3molH2得M(Al)=(6)據w(Al)=×100%的計算公式可知未洗滌不溶物會造成Al的質量分數偏小。19．（2020·山西祁縣中學高一月考）根據下圖的化學反應框圖解圖。已知：粉末化合物A是紅棕色，粉末單質B是金屬單質?(1)單質F是________，溶液E加入氫氧化鈉溶液的現象是_____________________；?(2)寫出下列反應的化學方程式：?A+B→C+D_____________________________________；D→H：_________________________________。(3)寫出下列反應的離子方程式：?E＋Cl2→G：__________________；?G＋C→E：________________________；?B→F＋H：________________