金屬材料高一化學講義習題（原卷版）

第三章鐵金屬材料第2節(jié)金屬材料1．知道金屬材料的常見類型——純金屬及其合金。2．認識三大合金——鐵合金、鋁合金及新型合金的組成、性能與應用。3．會書寫鋁、氧化鋁及氫氧化鋁與酸、堿反應的方程式。4．結合化學方程式了解物質的量、摩爾質量、氣體摩爾體積、物質的量濃度等概念之間的有關計算。5．了解化學計算中的常見類型，學會用解題技巧進行計算。一、鐵合金[1．合金(1)概念：合金是指由兩種或兩種以上的________(或金屬與非金屬)熔合而成的具有________特性的物質，屬于混合物。注：①合金至少含有一種________單質；②合金屬于混合物。(2)性能特征：合金具有許多優(yōu)良的物理、化學或機械性能，在許多方面不同于各成分金屬。①合金的硬度及機械性能一般________成分金屬。②合金的熔點多數(shù)________成分金屬。(3)影響性能的因素由于所添加合金元素的________、________和形成合金的________不同，則使合金的________不同，進而使合金具有的________不同。2．鐵合金(1)生鐵和鋼的比較生鐵鋼含碳量________________性能特征硬度大、抗壓、性脆、可鑄造成型[來源:Zxxk.Com]有良好的延展性、機械性能好、可以鍛軋和鑄造主要應用制造機座、管道等制造機械和交通工具等(2)鋼的分類________是用量最大、用途最廣的合金，鋼的分類如下：其中不銹鋼是一種重要的合金鋼，合金元素主要是________和________，在大氣中比較穩(wěn)定，不易生銹，抗蝕能力強，常用于制造醫(yī)療器械、廚房用具和餐具，以及地鐵列車的車體等。二、鋁和鋁合金1．鋁的存在及制備(1)鋁的原子結構示意圖為。(2)物理性質及存在：鋁是________有金屬光澤的固體，有良好的_____、______、____等，密度較小，質地柔軟。鋁是地殼中________最多的金屬元素，主要是以________態(tài)存在。(3)鋁的化學性質化學性質通性非金屬單質反應4Al＋3O2eq\o(=,\s\up7(點燃))2Al2O3________非氧化性酸反應2Al＋6H＋2Al3＋＋3H2↑鹽反應2Al＋3Cu2＋2Al3＋＋3Cu水反應2Al＋6H2Oeq\o(,\s\up6(Δ))2Al(OH)3＋3H2↑特性鈍化室溫下，鋁在濃硫酸、濃硝酸中，表面形成一層致密的氧化物膜，保護內(nèi)部的金屬________反應與堿反應2Al＋2H2O＋2NaOH2NaAlO2＋3H2↑2Al＋2OH－＋2H2O2AlOeq\o\al(－,2)＋3H2↑鋁熱反應鋁與氧化鐵的化學方程式：________，可用于焊接鐵軌。鋁與氫氧化鈉溶液反應的實質是鋁先與強堿溶液中的水反應生成H2和Al(OH)3，然后Al(OH)3再與NaOH反應生成H2O和NaAlO2，反應中鋁做________，水做________，NaOH無電子得失。用雙線橋法和單線橋法分別表示（4）鋁的制備：工業(yè)上主要從________中獲取金屬鋁，鋁土礦主要成分是Al2O3。工業(yè)制鋁的反應為：________。2．鋁合金鋁合金是目前用途廣泛的________之一，硬鋁是在鋁中添加了一定比例的Cu、Mg、Mn、Si，它的密度小，強度高，具有較強的抗腐蝕能力，是制造飛機和宇宙飛船的理想材料。在常溫下形成致密保護膜的金屬，如鋁、鎂等。鐵在高溫下形成致密保護膜，俗稱“烤藍”，鐵或鋁遇到濃H2SO4或濃HNO3時，迅速反應生成致密氧化膜，稱為鈍化。三、含鋁化合物的性質1.氧化鋁氧化鋁是________氧化物(既能與酸反應生成鹽和水，又能與堿反應生成鹽和水)。（1）物理性質：________，是優(yōu)良耐火材料。（2）化學性質①與鹽酸溶液反應的化學方程式為：Al2O3＋6HCl=2AlCl3＋3H2O。離子方程式為：___________________。②與NaOH溶液反應的化學方程式為：Al2O3＋2NaOH=2NaAlO2＋H2O。離子方程式為：__________________________。（3）用途：制造耐火、耐高溫器材、工業(yè)冶煉鋁、可以制作各種寶石。2．氫氧化鋁兩性氫氧化物——既能與酸反應生成鹽和水，又能與堿反應生成鹽和水的氫氧化物，稱為兩性氫氧化物。（1）物理性質：________，有較強的吸附性。（2）化學性質①與鹽酸溶液反應的化學方程式為：Al(OH)3＋3HCl=AlCl3＋3H2O。離子方程式為：________。②與NaOH溶液反應的化學方程式為：Al(OH)3＋NaOH=NaAlO2＋2H2O。離子方程式為：________。③受熱分解的反應方程式為：2Al(OH)3eq\o(=,\s\up7(△))Al2O3＋3H2O。④制備：實驗室常用鋁鹽與足量________反應制Al(OH)3。其化學方程式為：Al2(SO4)3＋6NH3·H2O=2Al(OH)3↓＋3(NH4)2SO4。離子方程式為：________。偏鋁酸鹽與足量CO2離子方程式為：AlO－QUOTE＋CO2＋2H2OAl(OH)3↓＋HCO－（3）用途：氫氧化鋁膠體有較強的吸附性，可用于凈水；氫氧化鋁堿性不強，可以用作胃酸中和劑。Al(OH)3的兩性Al(OH)3既能與酸反應[Al(OH)3＋3H＋=Al3＋＋3H2O]，又能與強堿反應{Al(OH)3＋OH－=[Al(OH)4]－}。3．明礬明礬是________[KAl(SO4)2·12H2O]，明礬常用作________劑，是因為明礬溶于水，在天然水中鋁離子水解生成氫氧化鋁膠體，離子方程式為Al3＋＋3H2OAl(OH)3(膠體)＋3H+。而氫氧化鋁膠體具有吸附性，可以和水中的泥沙形成絮狀不溶物沉降下來，使水澄清。四、鋁合金和新型合金1.鋁合金（1）形成：鋁中加入其他元素(如銅、鎂、硅、錳、鋅及稀土元素等)經(jīng)熔合形成鋁合金。（2）性能：________、________塑性好、易于成型、具有較強的________能力等。（3）應用：制造炊具、門窗、飛機和宇宙飛船外殼的原料。【易錯點撥】(1)活潑金屬與酸反應是金屬的通性，而鋁不僅能與酸(H＋)反應，還能夠與堿溶液反應，表現(xiàn)出特殊性：2Al＋2OH－＋2H2O=2AlOeq\o\al(－,2)＋3H2↑。(2)鋁制品不宜長時間盛放咸菜等腌制食品，原因是氯化鈉溶液中的氯離子會破壞氧化膜的結構。2.新型合金鈦合金鈦合金強度高、_______、________。主要用于制作飛機發(fā)動機壓氣機________，其次為火箭、導彈和高速飛機的結構件。儲氫合金是能大量吸收H2，并與H2結合成金屬氫化物的材料。如Ti－Fe合金、La－Ni合金。形狀記憶合金是通過熱彈性與馬氏體相變及其逆變而具有形狀記憶效應的由兩種以上金屬元素所構成的材料。形狀記憶合金是形狀記憶材料中形狀記憶性能最好的材料。耐熱合金是在高溫使用環(huán)境條件下，具有組織穩(wěn)定和優(yōu)良力學、物理、化學性能的合金。包括耐熱鋼、耐熱鋁合金、耐熱鈦合金、高溫合金、難熔合金等。耐熱合金在高溫下具有一定拉伸、蠕變、疲勞性能、物理、化學性能和工藝性能。五、物質的量在化學方程式計算中的應用1．物質的量在化學方程式計算中的應用物質是由原子、分子、離子等粒子構成的，物質之間的化學反應也是這些粒子按照一定的數(shù)目關系進行的，化學方程式中的化學計量數(shù)可以明確的表示出化學反應中粒子之間的數(shù)目關系。例如 2Na ＋ 2H2O = 2NaOH ＋ H2↑化學計量數(shù)之比 2 ： 2 ： 2 ： 1擴大6×1023倍 2×6×1023 ： 2×6×1023 ： 2×6×1023 ： 1×6×1023物質的量之比 2mol ： 2mol ： 2mol ： 1mol 由此可以看出，化學方程式中各物質的化學計量數(shù)之比等于各物質的物質的量之比。因此物質的量、摩爾質量、物質的量濃度、氣體摩爾體積英語與化學方程式進行計算時，對于定量研究化學反應中各物質之間量的關系會更加方便。①化學方程式中各物質的________等于________，也等于各物質的________。②對于有氣體參與的反應，在同溫同壓下各氣體的化學計量數(shù)之比等于________。2．解題步驟【易錯點撥】（1）上下單位相同。（2）________。（3）不純物要化為純物質的有關量代入計算。3．計算類型基本計算已知一種反應物(或生成物)的量求解其他物質的有關量，此時，只要按照化學方程式中量的關系，列出已知物質和待求________計算便可。混合物反應的計算設混合物中各物質的物質的量為x、y，按照________的關系，并用x、y表示，列出方程組解答。過量計算給出了兩種反應物的量，求解某產(chǎn)物的量。方法：按照化學方程式中量的關系進行判斷，哪一種物質過量，然后根據(jù)不足的物質的量進行求解。【例1】（2023·全國·高一假期作業(yè)）將一塊鋁箔用砂紙仔細打磨后，用坩堝鉗夾住放在酒精燈火焰上加熱至熔化，發(fā)現(xiàn)熔化的鋁并不燃燒，也不滴落，移去酒精燈，待固體冷卻后將其投入氫氧化鈉溶液，固體最終消失并有氣體生成。關于這一實驗的下列敘述正確的是A．該實驗說明金屬鋁密度小、熔點低，化學性質穩(wěn)定B．加熱不燃燒說明鋁制品性質穩(wěn)定，可長期存放各種物質C．不滴落是因為Al表面生成了Al2O3，Al2O3熔點遠高于金屬鋁，可做耐火材料D．Al和Al2O3都可以和酸反應，也可以和氫氧化鈉溶液反應，都具有兩性【變式11】（2023秋·河南開封·高一?？计谀╆P于鋁及其合金的說法正確的是A．常溫下鋁具有較強的抗腐蝕性主要原因是鋁不活潑B．鎂鋁合金的密度大、強度高，是制造飛機和宇宙飛船的理想材料C．鋁單質在化學反應中容易失去電子，表現(xiàn)出還原性D．向裝有氫氧化鈉溶液的試管中放入未打磨的鋁片，一直觀察不到氣泡【變式12】（2023秋·新疆昌吉·高一校考期末）下列關于鋁的性質的敘述正確的是A．鋁的化學性質活潑，金屬鋁在空氣中需要用特殊方法保存B．常溫下鋁不與氧氣反應，因此鋁無需用特殊方法保存C．鋁制餐具不宜用來蒸煮或長時間存放酸性或堿性食物D．鋁與氫氧化鈉溶液反應，鋁作還原劑，作氧化劑【變式13】（2022秋·陜西商洛·高一?？茧A段練習）含有相同物質的量的和溶液中加入足量的鋁粉，放出的氫氣在同溫同壓下的體積比為A．1：6 B．1：3 C．2：3 D．1：1【例2】（2023春·甘肅武威·高一天祝藏族自治縣第一中學?？奸_學考試）下列物質中既能與稀反應，又能與溶液反應的是①②③④⑤⑥A．②③④⑥ B．①②③⑥ C．①②③⑤⑥ D．全部【變式21】（2022秋·陜西漢中·高一陜西省漢中中學?？茧A段練習）下列離子方程式書寫正確的是A．鐵和稀硫酸反應：B．碳酸鈣和稀鹽酸反應：C．氯化鐵溶液中加入鐵粉：D．中加入NaOH溶液：【變式22】（2023春·河北張家口·高一統(tǒng)考期末）工業(yè)上用鋁土礦(主要成分為，還有少量的等雜質)提取氧化鋁作冶煉鋁的原料，提取的操作過程如下：下列說法錯誤的是A．Ⅰ和Ⅱ步驟中分離濾液和沉淀的操作為過濾B．沉淀中除含有泥沙外，一定還含有C．濾液中主要含有碳酸鈉溶液D．固體屬于兩性氧化物，屬于堿性氧化物【變式23】（2023春·寧夏吳忠·高一統(tǒng)考期末）鋁土礦的主要成分是，還有部分、以及少量不溶于酸堿溶液的其他雜質。工業(yè)上從鋁土礦中提取鋁可采取如下工藝：下列說法正確的是A．沉淀Ⅰ只有B．步驟②發(fā)生的反應為、C．溶液Ⅲ中溶質主要為D．步驟④操作用到的儀器主要有：坩堝、坩堝鉗、泥三角、三腳架、酒精燈、玻璃棒一、單選題1．（2023春·浙江寧波·高一校聯(lián)考期末）下列說法不正確的是A．中國華為集團自主研發(fā)的“麒麟”芯片生產(chǎn)時需要用到硅B．工業(yè)上可以用鐵和氯化銅溶液制印刷電路板C．從海水中制得的氯化鈉除了供食用，還作為化工原料用于生產(chǎn)純堿、燒堿等D．硬鋁是一種鋁合金，是制造飛機和宇宙飛船的理想材料2．（2020秋·陜西漢中·高一統(tǒng)考期末）下列有關金屬及其化合物的說法正確的是A．由于鋁在常溫下不能與氧氣反應，所以鋁制品具有一定的抗腐蝕性能B．鈉保存在煤油中，是因為煤油能使鈉隔絕空氣和水蒸氣C．新版人民幣票面文字等處的油墨中所含的磁性物質是D．水蒸氣通過灼熱的鐵粉有紅棕色固體生成3．（2023秋·高一課時練習）除去鎂粉中的少量鋁粉，可選用的是A．稀硫酸 B．氫氧化鈉溶液 C．水 D．稀鹽酸4．（2023春·云南西雙版納·高一西雙版納州第一中學?？计谀┠橙芤号cAl反應能放出H2，下列離子在該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＋、、Cl5．（2022秋·內(nèi)蒙古呼倫貝爾·高一海拉爾第一中學?？计谀┫铝兄付ǚ磻碾x子方程式正確的是A．Cl2通入水中制氯水：Cl2+H2O=2H++Cl+ClOB．用鋁粉和NaOH溶液反應制取少量氫氣：Al+2OH=AlO+H2↑C．向沸水中滴加飽和氯化鐵溶液得到紅褐色液體：Fe3++3H2OFe(OH)3(膠體)+3H+D．向氫氧化鋇溶液中加入稀硫酸：Ba2++OH+H++SO=BaSO4↓+H2O6．（2023秋·陜西西安·高一統(tǒng)考期末）某溶液中Cl、Br、I三者的物質的量之比為2:1:9，要使溶液中Cl、Br、I的物質的量之比變?yōu)?:1:1，需通入的Cl2、Br2以及原溶液中I的物質的量之比為A．3:4:18 B．2:3:18 C．3:4:9 D．2:3:97．（2023春·四川眉山·高一校聯(lián)考期中）材料是人類賴以生存和發(fā)展的物質基礎。下列有關物質的說法錯誤的是A．塑料、橡膠、石墨烯都是有機高分子材料B．高溫結構陶瓷、壓電陶瓷、超導陶瓷都屬于新型陶瓷C．電飯鍋的內(nèi)涂層聚四氟乙烯可由四氟乙烯通過加聚反應得到D．鎂鋁合金密度較小，強度較大，可用于制造飛機部件8．（2023秋·河北張家口·高一統(tǒng)考期末）在航空航天領域，有“一代飛機、一代材料”的說法，新材料的應用是航空技術發(fā)展和進步的最重要推動力之一、國產(chǎn)C919飛機上，我國首次大范圍使用第三代鋁鋰合金，助力C919綜合減重7%。足量的鋁分別與等物質的量濃度的鹽酸和氫氧化鈉溶液反應，放出的氫氣在同溫同壓下體積之比為1∶2，則消耗鹽酸與氫氧化鈉溶液的體積比為A．1∶3 B．1∶1 C．2∶3 D．3∶29．（2023秋·高一課時練習）等物質的量的Na和Al兩種金屬加入足量的水中，生成26.88L(標準狀況)的氣體，下列敘述錯誤的是A．金屬Na無剩余 B．金屬Al有剩余C．所得溶液溶質為Na[Al(OH)4] D．Na的物質的量是0.6mol10．（2023秋·遼寧鞍山·高一統(tǒng)考期末）下列敘述正確的是A．鋁合金抗蝕能力強，但不適合長期盛放酸性或堿性食品B．鐵與水不發(fā)生反應，因此鋼水注入模具前模具無需干燥C．進行焰色試驗前，需用硫酸洗凈鉑絲D．胃酸過多時，可用蘇打中和胃酸11．（2020秋·陜西漢中·高一統(tǒng)考期末）生活中的下列做法不正確的是A．不慎將NaOH溶液濺到皮膚上，應立即用大量的水沖洗，再涂上硼酸溶液B．鋁制餐具不宜長時間存放酸性和堿性食物C．用含有鐵粉的透氣小袋與食品一起密封包裝可防止食品氧化D．金屬鈉著火時，可用二氧化碳滅火器滅火12．（2023春·陜西西安·高二長安一中校考期末）將agFe2O3、Al2O3樣品溶解在過量的200mLpH＝1的硫酸溶液中，然后向其中加入NaOH溶液，使Fe3＋、Al3＋剛好沉淀完全，用去NaOH溶液200mL，則NaOH溶液的濃度為A． B． C． D．13．（2023春·福建福州·高一福建省福州第八中學校考期末）取兩塊大小一樣的鋁片，進行如下圖的實驗：根據(jù)該實驗，下列說法不正確的是A．氧化鋁有保護作用，因此燒杯Ⅰ中沒有反應發(fā)生B．燒杯Ⅰ中開始沒有氣泡，一段時間后才產(chǎn)生氣泡；燒杯Ⅱ中立即產(chǎn)生氣泡C．兩個燒杯中均發(fā)生反應：D．鋁制餐具不宜長時間存放堿性食物14．（2022秋·河南·高一校聯(lián)考期末）同溫同壓下，在體積相同的兩個密閉容器中分別裝入甲氣體和乙氣體，甲、乙的質量之比為2：3。下列說法不正確的是A．甲和乙的摩爾質量之比為2：3B．同溫同壓下甲和乙的密度之比為2：3C．等質量的甲和乙的分子數(shù)之比為3：2D．同溫等體積等質量的甲和乙的壓強之比為2：315．（2023秋·黑龍江大慶·高一大慶實驗中學校考期末）在鋁制易拉罐中收集CO2，加入過量的NaOH溶液，立即封口并振蕩，可以發(fā)現(xiàn)易拉罐先咔咔作響，變癟，然后再次鼓起來，其過程中沒有涉及的化學反應是A．Al2O3與OH的反應 B．CO2與OH的反應C．Al與OH、H2O的反應 D．Al(OH)3與OH反應16．（2023秋·浙江·高一期末）工業(yè)上用某種氧化鋁礦石(含F(xiàn)e2O3雜質)為原料冶煉鋁的工藝流程如下：對上述流程中的判斷正確的是A．試劑X可以為氨水，沉淀中含有鐵的化合物B．CO2可以用H2SO4溶液或稀鹽酸代替C．反應Ⅱ中的離子方程式為CO2++2H2O=Al(OH)3↓+D．純鋁的硬度和強度較大，適合制造機器零件二、非選擇題題17．（2023春·江西宜春·高一江西省清江中學?？计谀┕I(yè)上用鋁土礦(主要成分為A12O3，還有少量的Fe2O3，SiO2等雜質)提取氧化鋁作冶煉鋁的原料，提取的操作過程如圖：(1)I和II步驟中分離溶液和沉淀的操作是:_______________。(2)沉淀M中除含有泥沙外，一定還含有，固體N是_______________。(3)濾液X中，含鋁元素的溶質的化學式為，它屬于_______________(填“酸”、“堿”或“鹽”)類物質。(4)請寫出步驟Ⅱ的離子方程式_______________。(5)實驗室里制取A1(OH)3，在AlCl3溶液中最好加入_______________。18．（2023春·云南保山·高一龍陵縣第一中學?？计谀┈F(xiàn)有金屬單質A、B、C和氣體甲、乙、丙以及物質D、E、F、G、H，它們之間的相互轉化關系如圖所示(圖中有些反應的生成物和反應的條件沒有標出)。提示：黃綠色氣體乙是氯氣，金屬Al可以與NaOH溶液反應生成H2，方程式為2A