学年人教版必修1第3章第3节用途广泛的金属材料作业word版.docx
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学年人教版必修1第3章第3节用途广泛的金属材料作业word版
用途广泛的金属材料
（40分钟 70分）
一、选择题（本题包括9小题,每小题5分,共45分）
1.高铁、移动支付、共享单车、网购,被称为中国“新四大发明”。
用于高铁和共享单车制造业的重要金属材料是（ ）
A.Na-K合金 B.Cu-Sn合金
C.Sn-Pb合金D.Mg-Al合金
【解析】选D。
Na-K合金熔点低,导热性好,所以用Na-K合金作原子反应堆的导热剂,不是用于高铁和共享单车制造业的重要金属材料,故A错误;铜锡合金密度较大,不适宜于用作高铁和共享单车制造业,故B错误;Sn-Pb合金密度较大,不适宜于用作高铁和共享单车制造业,故C错误;镁铝合金（如硬铝,成分为0.5%Mg、0.5%Mn、0.7%Si、4%Cu,其余为Al）由于强度和硬度大,几乎相当于钢材,且密度小被广泛应用于汽车、船舶、飞机、高铁和共享单车等制造业,故D正确。
2.（双选）活泼金属在空气中易与氧气反应,表面生成一层致密的氧化膜,可以保护内层金属不被继续氧化的是（ ）
A.铁 B.钠 C.铝 D.镁
【解析】选C、D。
镁、铝这两种金属在空气中与氧气反应,会在表面生成一层致密的氧化膜,可以保护内层金属不被继续氧化。
3.某合金与铁的物理性质的比较如下表所示:
熔点
（℃）
密度
g·cm-3
硬度（金刚
石为10）
导电性
（银为100）
某合金
2500
3.00
7.4
2.3
铁
1535
7.86
4.5
17
还知该合金耐腐蚀、强度大。
从以上性能看,该合金不适合作（ ）
A.导线 B.门窗框
C.炉具D.飞机外壳
【解析】选A。
该合金与银、铁相比导电性差,不适合作导线;作门窗框主要是利用合金的硬度和耐腐蚀性;作炉具主要利用其熔点高和耐腐蚀性强;作飞机外壳则是利用其硬度大和密度小的性质;B、C、D与合金性质相符。
【补偿训练】
4.合金与纯金属制成的金属材料相比,优点是（ ）
①合金的硬度一般比它的各成分金属的大
②一般地,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,可以得到具有不同性能的合金
④合金比纯金属的导电性能更强
⑤合金比纯金属的应用范围更广泛
A.①②③⑤ B.②③④
C.①②④D.①②④⑤
【解析】选A。
一般情况下纯金属的导电性比合金的导电性好,①②③⑤正确。
5.用铜锌合金制成的黄铜制品常被误认为是黄金,下列方法中不能区分其真伪的是（ ）
A.观察外观B.放入盐酸中
C.测定密度D.高温灼烧
【解析】选A。
铜锌合金制成的黄铜放入盐酸中,质量减轻,可以观察到合金溶解并且有气泡冒出,而黄金不溶于盐酸中;黄金密度大,测定密度可以鉴别;高温灼烧,黄金没有变化,而铜锌合金外观上有变化。
【补偿训练】
6.用铝合金代替铝制作钥匙是因为铝合金的（ ）
A.熔点低B.耐腐蚀
C.硬度大D.密度小
【解析】选C。
用铝合金代替铝制作钥匙是因为铝合金的硬度大。
7.我国自主研发的动车组在京沪高铁上跑出过486.1千米的世界列车最高时速,成为了我国综合科技实力位于世界前列的标志。
动车组需要行驶在全路铺设的优质无缝平滑的超长钢轨上。
下列有关说法不正确的是（ ）
A.制造钢轨的材料是钢,钢是用量最大的合金
B.钢的熔点比纯铁的熔点高,而纯铁的用途更广泛
C.我国在商代就开始使用铜合金
D.铝合金的强度、硬度比组成合金各成分金属的大
【解析】选B。
目前世界上用量最大的合金是铁合金,即钢材,故A正确;钢铁是用途最广泛的合金,比铁的用途更广泛,但它的熔点比铁的熔点要低,故B错误;青铜器属于铜合金,我国人民在商代就制造出了精美的青铜器,故C正确;合金的硬度一般比组成合金的各成分金属硬度大,故D正确。
【补偿训练】
8.JerryWoodall教授经研究发现,含有95%的铝和5%的镓、铟及锡组成的新型合金与水能快速反应制得氢气,整个反应中只消耗铝,而反应生成的Al2O3可回收再利用,这样不仅降低了制氢气的成本,而且方便快捷,这一发现将燃氢汽车的研发推向新的里程碑。
下列有关说法不正确的是（ ）
A.此合金一定比纯铝柔软
B.铝作为还原剂,有资源丰富的优势
C.合金与水反应的总反应式为2Al+3H2O
Al2O3+3H2↑
D.合金中的镓、铟及锡对铝与水的反应可能起催化作用
【解析】选A。
合金的硬度一般比组成合金的各材料的硬度大,A项错误;铝是地壳中含量最高的金属元素,B项正确;由题中信息和纯铝在常温下与水不反应知C、D项正确。
9.将10g铁碳合金放入O2中高温灼烧,反应后的气体通入过量石灰水中得沉淀1.4g,则此铁碳合金是（ ）
A.生铁B.高碳钢
C.中碳钢D.低碳钢
【解析】选B。
由C～CO2～CaCO3知,碳的质量=
×12g·mol-1=0.168g,合金中碳的质量分数为1.68%。
含碳质量分数低于0.3%的为低碳钢,0.3%～0.6%的为中碳钢,高于0.6%的为高碳钢。
10.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
【解析】选A。
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”,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。
11.下列有关金属的说法正确的是（ ）
A.生铁与钢的区别在于生铁含碳杂质,而钢不含碳
B.铜在自然界中的含量高,所以铜是人类最早使用的金属
C.黑色金属材料包括铁、铬、锰及其化合物
D.金属一般都具有导电性、导热性、延展性
【解析】选D。
A项,生铁与钢的区别在于生铁含碳量较高,而钢中含碳量较低,错误;B项,铜在自然界中的含量高且容易冶炼,所以铜是人类最早使用的金属,错误;C项,黑色金属材料包括铁、铬、锰及其合金,错误;D项,金属一般具有导电性、导热性、延展性,正确。
12.美国“海浪”潜艇上的核反应堆内使用了液体铝钠合金（单质钠和单质铝熔合而成）作载热介质,有关说法不正确的是（ ）
A.活泼性:
Na>Al
B.铝钠合金若投入一定量的水中可得到无色溶液,则n（Al）≤n（Na）
C.铝钠合金投入足量氯化铜溶液中,肯定有氢氧化铜沉淀产生,也可能有铜析出
D.mg不同组成的铝钠合金投入足量的盐酸中,若放出的H2越多,则铝的质量分数越小
【解析】选D。
活泼性:
Na>Al;铝钠合金投入水中发生反应:
2Na+2H2O
2NaOH+
H2↑,2Al+2NaOH+2H2O
2NaAlO2+3H2↑,若只得到无色溶液,则n（Al）≤n（Na）;铝钠合金投入氯化铜溶液中,钠与水反应生成的氢氧化钠与氯化铜反应会得到氢氧化铜沉淀,铝与氯化铜溶液反应有铜析出;铝、钠与足量盐酸反应,每得到1mol氢气,消耗钠46g,消耗铝18g,故铝的质量分数越大,得到的氢气越多。
二、非选择题（本题包括2小题,共25分）
13.（10分）
（1）选择填空,将铝的用途与性质对应起来（每个选项只能用一次）。
A.质轻B.延展性好
C.易传热D.易导电
①太阳能热水器:
;②飞机:
;③电缆:
;④铝箔:
。
（2）佛山是有色金属之乡,其中铝合金材料的产量约占全国的一半。
铝合金材料属于 （填“纯净物”“混合物”或“单质”）。
【解析】
（1）铝在太阳能热水器上的应用是由于它的导热性好;铝合金硬度大质量轻,是制造飞机的良好材料;铝用作电缆和铝箔分别是由于其导电性和延展性。
（2）合金是由一种金属与其他一种或几种金属（或非金属）一起熔合而成的具有金属特性的物质,因此是混合物。
答案:
（1）①C ②A ③D ④B
（2）混合物
14.（15分）为探索工业含铝、铁、铜合金废料的再利用,某同学设计的回收利用方案如下:
（1）操作①的名称是 ,滤渣B含有
（填化学式）。
（2）反应①的离子方程式是 。
（3）若要从滤液D得到绿矾晶体,必须进行的实验操作步骤:
、冷却结晶、过滤、自然干燥,在这一系列操作中没有用到的仪器有 （填序号）。
A.漏斗 B.坩埚 C.烧杯 D.
玻璃棒
（4）试剂Y应该是一种 （填“氧化剂”或“还原剂”）,它不可能是 （填序号）。
A.H2O2B.H2C.O2D.Fe
【解析】合金中Fe、Cu不能与NaOH溶液反应,Al可发生反应2Al+2NaOH
+2H2O
2NaAlO2+3H2↑,则A为NaAlO2和NaOH的混合液,B为Fe、Cu混合物;滤液A中通入过量气体X生成沉淀C,则X为CO2,C为Al（OH）3,发生反应为CO2+Al
+2H2O
HC
+Al（OH）3↓、CO2+OH-
HC
Fe、Cu混合物B中加稀硫酸,Fe溶解,则滤液D为FeSO4溶液,经蒸发浓缩、冷却结晶等操作可得绿矾;滤渣E为Cu,Cu与稀硫酸不反应,若使Cu溶解,试剂Y应为氧化剂,可以是H2O2或O2。
答案:
（1）过滤 Fe、Cu
（2）CO2+Al
+2H2O
HC
+Al（OH）3↓、
CO2+OH-
HC
（3）蒸发浓缩 B
（4）氧化剂 B、D
提升题（20分钟 30分）
一、选择题（本题包括2小题,每小题6分,共12分）
15.2020年1月,国产大型客机C919在山东完成关键试飞。
C919机身部分采用第三代新型铝锂合金材料。
下列关于铝锂合金的认识不正确的是（ ）
A.铝锂合金密度较小,强度较大,硬度大于纯铝,熔点低于锂单质
B.改变原料的配比,可以制得性能不同的铝锂合金
C.铝锂合金具有金属光泽,可导电导热
D.铝锂合金的性质与各成分金属的性质完全相同
【解析】选D。
合金的熔点比它的各成分金属的熔点低,硬度大于其成分金属,故A正确;合金的性质与成分的含量有关,所以改变原料的配比,可以制得性能不同的铝锂合金,故B正确;铝锂合金具有金属材料的一些通性,有金属光泽,可导电导热,故C正确;合金的熔点比它的各成分金属的熔点低,硬度大于其成分金属,所以铝锂合金的性质与各成分金属的性质不完全相同,故D错误。
【补偿训练】
16.“蛟龙”号载人潜水器成功下潜至西太平洋马里亚纳海沟7020米处。
“蛟龙”号载人潜水器的外壳是耐超高压的钛合金,下列有关合金的说法中正确的是
（ ）
A.钛合金是一种新型金属单质
B.钛合金熔点比成分金属高,但硬度小
C.钛合金的化学性质与钛单质相同
D.青铜、碳素钢、合金钢和硬铝都是合金
【解析】选D。
钛合金是混合物,A错误;钛合金熔点比成分金属低,但硬度大,B错误;钛合金是混合物,它的化学性质与钛单质不相同,C错误;青铜、碳素钢、合金钢和硬铝都是合金,D正确。
17.由Na、Mg、Al、Fe四种金属单质中的两种组成的混合物共12g,与足量盐酸反应,产生5.6LH2（标准状况下）,由此可判断混合物中必定含有（ ）
A.Fe B.Na
C.MgD.Al
【解析】选A。
2Na ～ H2 Mg ～ H2
11.5g 5.6L 6g 5.6L
2Al ～ 3H2 Fe ～ H2
4.5g 5.6L 14g 5.6L
由以上关系可知产生5.6LH2,只有Fe的质量大于12g,一定含有Fe。
二、非选择题（本题包括2小题,共18分）
18.（6分）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的实验操作是 。
（2）溶液H中所含的阳离子有 （用离子符号表示）。
（3）已知活泼金属可把比其活泼性差的金属从其氧化物中置换出来,则合金A与D在高温下反应的化学方程式为 。
【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）由沉淀C的颜色知C为Fe（OH）3,则D是Fe2O3,合金是Fe-Al合金,Al在高温下可置换出Fe（铝热反应）。
答案:
（1）过滤
（2）Al3+、H+
（3）2Al+Fe2O3
Al2O3+2Fe
19.（12分）已知某合金中除铝外还可能含有铁和铜中的一种或两种,所含金属的质量分数都在5%以上。
请设计合理的实验探究该合金中铁、铜的存在。
限选择的仪器和试剂:
烧杯、试管、玻璃棒、量筒、容量瓶、胶头滴管、药匙、酒精灯、坩埚、坩埚钳、1mol·L-1硫酸、新制氯水、2mol·L-1NaOH溶液、KSCN溶液。
完成以下实验探究过程:
（1）提出假设
假设1 该合金中除Al外还含有 元素;
假设2 该合金中除Al外还含有 元素;
假设3 该合金中除Al外还含有Fe、Cu元素。
（2）设计实验方案
基于假设3,设计出合理的实验方案。
（3）实验过程
根据
（2）的实验方案,完成下列实验操作、预期现象与结论。
编号
实验操作
预期现象与结论
①
②
③
④
【解析】
（1）因该合金中除Al外还可能含有Fe和Cu中的一种或两种,故只有三种可能:
除Al外,还含有Cu;还含有Fe;Cu和Fe都存在。
（3）因题目明确提出,按照假设3进行实验。
该合金中的三种金属中,Al和Fe都可以和稀硫酸反应生成H2,Cu不与稀硫酸反应;Fe与Cu都不与NaOH溶液反应,只有Al与NaOH溶液反应。
所以可先用NaOH溶液使Al溶解,再使不溶物与稀硫酸反应使Fe溶解为Fe2+,然后用新制氯水将Fe2+氧化为Fe3+,并用KSCN溶液证明含有Fe3+,最后将不溶物在坩埚中加热使Cu变为CuO,并用稀硫酸使之溶解,得到蓝色溶液证明含有Cu2+,即可证明Cu的存在。
答案:
（1）Cu Fe（答案的顺序可交换）
（3）①用药匙取少许样品,加入试管A中,再用胶头滴管滴加NaOH溶液到试管A中至过量,充分反应后,静置,弃去上层清液,剩余固体备用 样品部分溶解,并有气体放出
②往试管A的剩余固体中加入过量稀硫酸,充分反应后,静置。
取上层清液于试管B中,剩余固体备用 固体部分溶解,并有气体放出,溶液呈浅绿色,可能含Fe
③往试管B中加入少许新制氯水,再滴加KSCN溶液 溶液先变成棕黄色,加KSCN后显红色,结合②可知,一定含Fe
④取出②剩余固体在坩埚中加热,将加热后的固体移入试管C中,再滴加稀硫酸 滴加稀硫酸后试管C中的固体溶解,溶液显蓝色,说明一定含Cu
【补偿训练】
20.某课外活动小组收集了一种合金进行以下探究（已知铜元素的焰色反应呈绿色）。
①外观暗灰色,表皮光滑;
②在酒精灯上灼烧,火焰呈绿色,合金片熔化,但不滴落;
③取刮去表皮的合金10g,放入足量的稀硫酸中,收集到标准状况下的H28.96L;
④另取刮去表皮的合金10g,放入足量的NaOH溶液中,也收集到标准状况下的H28.96L。
（1）试据此判断,该合金中一定含有的元素是
（写元素符号）;可能含有的下列元素是 （填选项编号）。
a.Ag b.Mg
c.Nad.Fe
（2）如果该合金中只含两种元素,则二者的质量比是 。
【解析】
（1）火焰呈绿色,说明有铜元素。
等质量的合金与足量的稀硫酸或NaOH溶液反应放出H2的体积相同,说明一定含有铝,且不能再含有其他的活泼金属Na、Mg、Fe等。
且Na的熔沸点太低,不能与Cu熔合形成合金,则还可能含有不与稀硫酸和NaOH溶液反应的Ag。
（2）该合金如果只含两种元素,则为Cu、Al。
2Al ～ 3H2
2mol3mol
=0.4mol
m（Al）=
mol×27g·mol-1=7.2g
m（Cu）=10g-7.2g=2.8g
m（Al）∶m（Cu）=7.2g∶2.8g=18∶7。
答案:
（1）Cu、Al a
（2）m（Al）∶m（Cu）=18∶7
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