7 化学必修一第三章第三节 用途广泛的金属材料练习.docx
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7化学必修一第三章第三节用途广泛的金属材料练习
第三节 用途广泛的金属材料
1.了解合金的定义及优良性能。
2.认识铜合金、钢的分类及用途。
3.了解正确选用金属材料的意义。
1．常见合金的重要应用
（1）合金的定义
合金是指由两种或两种以上的金属（或金属与非金属）熔合而成的具有金属特性的物质。
（2）合金的部分性质
①熔点：
一般情况下合金的熔点低于它的成分金属。
②硬度：
一般情况下合金的硬度和强度大于它的纯金属成分。
（3）常见的合金
①铜合金
②钢——用量最大、用途最广的合金
2．正确选用金属材料
（1）金属材料的分类
金属材料
（2）正确选用金属材料的几个方面
1．判断正误（正确的打“√”，错误的打“×”）。
（1）合金中只含有金属元素。
（ ）
（2）合金是混合物，具有金属的特性。
（ ）
（3）我国最早使用的合金是生铁。
（ ）
（4）生铁的熔点比纯铁低，但机械强度和硬度比纯铁高。
（ ）
（5）镁铝熔合成合金的过程是化学变化。
（ ）
（6）生铁中的铁与纯铁的化学性质不同。
（ ）
（7）铁是黑色金属，故铁是黑色的。
（ ）
答案：
（1）×
（2）√ （3）× （4）√ （5）× （6）× （7）×
2．有关合金的叙述正确的是（ ）
A．合金的密度比各成分金属小
B．合金的抗腐蚀性能都很好
C．合金的导电性能比成分金属强
D．多数合金比成分金属熔点低，硬度大
解析：
选D。
合金的硬度一般比成分金属大，密度无法比较，机械性能优良，而抗腐蚀性能有的较差，导电性有的减弱，熔点比各成分金属低。
3．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．①⑤⑥D．①②③④⑤⑥
解析：
选D。
在选用材料时要综合考虑所选材料的主要用途、外观、物理性质、化学性质、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。
常见合金的成分及其重要应用
1．铜合金
合金
主要成分
主要性能
主要用途
青铜
铜、锡、铅
强度高、可塑性好、耐磨、耐腐蚀
机械零件，如轴承、齿轮等
黄铜
铜、锌
强度高、可塑性好、易加工、耐腐蚀
机械零件、仪表、日用品
白铜
铜、镍、锌
光泽好、耐磨、耐腐蚀、易加工
钱币、代替银作饰品
2.合金钢
名称
主要合金元素
主要特性
主要用途
锰钢
锰
韧性好，硬度大
钢轨、轴承、钢模、挖掘机铲斗、坦克装甲
不锈钢
铬、镍
抗腐蚀性好
医疗器械、容器、反应釜、炊具
硅钢
硅
导磁性好
变压器、发电机和电动机中的铁芯
钨钢
钨
耐高温、硬度大
刀具
3.铝合金
成分元素
主要特性
主要用途
Al、Mg、
Cu、Si等
密度小，
强度大
用于汽车、飞机、火箭、船舶制造等
4.钛合金
钛的合金具有密度小、强度高、耐腐蚀、耐高温等优点，主要用于飞机、火箭、导弹、人造卫星、宇宙飞船等领域。
铁合金与钢的区别
（1）含碳量是生铁和钢区别的主要标志。
（2）生铁无塑性，不易变形，无法进行加工。
（3）碳素钢又称普通钢，含碳量越低，钢的韧性越大；含碳量越大，钢的硬度越大。
合金是两种或两种以上的金属（或金属跟非金属）熔合而成的具有金属特性的物质。
（1）下列物质不属于合金的是________。
A．明矾 B．硬铝
C．生铁D．青铜
（2）根据下表中四种金属的熔、沸点：
金属
Na
Cu
Al
Fe
熔点/℃
97.8
1083
660
1535
沸点/℃
883
2567
2467
2750
其中不能形成合金的是________。
①Cu与Na ②Fe与Cu ③Fe与Na ④Al与Na
A．①②B．①③
C．①④D．②④
（3）镁铝合金与盐酸完全反应后，加入过量的氢氧化钠溶液，最后的结果是________。
A．没有沉淀物生成
B．只有氢氧化铝沉淀生成
C．只有氢氧化镁沉淀生成
D．有氢氧化铝和氢氧化镁沉淀生成
[解析]
（1）明矾属于化合物；硬铝中含铝、铜、镁、硅等，生铁中主要含铁、碳，青铜中含有铜、锡、铅，它们都属于合金。
（2）当一种金属的熔点超过另一种金属的沸点时，它们就不可能熔合在一起而形成合金。
（3）Mg、Al都与盐酸反应，Mg（OH）2不溶于NaOH溶液；而Al（OH）3溶于NaOH溶液生成NaAlO2和H2O。
[答案]
（1）A
（2）B （3）C
（1）例题中第一小题C项生铁除了铁元素还含有什么元素？
你可由此得出什么结论？
（2）例题中第二小题表明合金的熔合过程属于________（填“物理”或“化学”）变化。
（3）例题中第三小题镁铝合金中Mg、Al的化学性质变了吗？
答案：
（1）还含有碳元素。
结论：
合金属于混合物，一定含金属，可能含有非金属。
（2）物理
（3）合金中各成分的化学性质不变。
合金及其性质
1．下列关于合金的说法不正确的是（ ）
A．合金的硬度一般大于组成它的纯金属的硬度
B．合金的熔点一般高于组成它的纯金属的熔点
C．在金属中加热熔合某些金属或非金属可以制得具有金属特征的合金
D．钢、不锈钢都是合金
解析：
选B。
合金的熔点一般比其成分金属都低。
2．2015年11月26日，中国银行发行的中国航天普通纪念币，面额为10元，直径为27毫米，材质为双色铜合金。
下列关于合金的叙述不正确的是（ ）
A．铜合金和单质铜一样，具有良好的导电性、导热性和延展性
B．铜合金的硬度比单质铜大
C．铜合金的熔点比单质铜低
D．该纪念币能完全溶解于稀硫酸中
解析：
选D。
合金有别于各成分金属的特性是熔点低、硬度大，共性是具有金属的物理通性，但是化学性质没有改变，故D项错误。
金属材料的选用
3．（2017·南平高一检测）用于制造飞机的材料应具备高比强度（断裂强度/密度），还应具备密度小、质地轻的特点。
以波音747为例，机身每减轻1kg，因耗油减少，一年可获利2000美元。
你认为下列材料中可用于飞机制造业的是（ ）
A．MgAl合金B．黄铜（Cu Zn合金）
C．Na K合金D．生铁（Fe C合金）
解析：
选A。
黄铜、生铁密度较大，且生铁易断裂，Na K合金熔点低，常温下为液体，选项B、C、D不正确。
4．用于制造火箭发动机、航天飞机制动闸的金属要求有良好的热学性能，比如熔点高、比热容高、热导率高、适宜的热膨胀系数等优异性能。
根据下表，可选择出最佳金属材料为（ ）
选项
金属
熔点
比热容
热导率
热膨胀系数（25℃）
℃
J/（g·K）
W/（m·K）
a（×10－6）/℃
A
Fe
1535
0.106
75.37
11.76
B
Mg
649
0.243
153.66
24.3
C
Al
660
0.215
221.91
23.6
D
Be
1283
0.436
146.5
11.6
解析：
选D。
用于制造火箭发动机、航天飞机制动闸的金属要求熔点高、比热容高、热导率高、适宜的热膨胀系数等特点，综合比较选D。
重难易错提炼
1.合金中的“最”
（1）使用最早的合金是青铜。
（2）用量最大、用途最广的合金是钢。
2.合金的两个重要性质
（1）硬度一般大于它的各成分金属。
（2）熔点一般低于它的各成分金属。
3.几个重要的数字
（1）生铁的含碳量为2%～4.3%；
（2）钢的含碳量低于2%；
（3）低碳钢的含碳量低于0.3%；
（4）中碳钢的含碳量为0.3%～0.6%；
（5）高碳钢的含碳量高于0.6%，但低于2%。
课后达标检测
[基础巩固]
1．下列有关合金的说法中不正确的是（ ）
A．生铁属于合金
B．合金可以由金属和非金属元素组成
C．合金的化学性质与各成分金属的化学性质不同
D．改变原料的配比、生成合金的条件，可以得到具有不同性能的合金
答案：
C
2．下列物质中，不属于合金的是（ ）
A．白铜 B．黄铜
C．钢D．水银
解析：
选D。
白铜是铜、镍、锌及少量的锰等形成的合金；黄铜是铜锌合金；钢是铁碳合金；而水银是汞单质。
3．下列金属属于黑色金属的是（ ）
A．AlB．Fe
C．PbD．Cu
解析：
选B。
Fe、Cr、Mn属于黑色金属；除黑色金属之外的其他各种金属属于有色金属。
4．合金有许多特点，如Na K合金为液体，而Na和K的单质均为固体。
据此推测生铁、纯铁、碳三种物质中，熔点最低的是（ ）
A．纯铁B．生铁
C．碳D．无法确定
解析：
选B。
合金的熔点一般比各成分金属的熔点都要低，生铁是铁碳合金，其熔点应比碳和铁的熔点低。
5．制造金属货币，应该根据下列哪些性质而选材（ ）
A．从化学性质来看，金属材料化学性质应稳定
B．从物理性质来看，金属材料应有较高的熔点
C．从物理性质来看，金属材料应对强度、硬度无要求
D．制造货币的金属本身的价值应高于货币的面值
解析：
选A。
制造货币的金属材料，应满足性质稳定，易于铸造、分割、等值等要求。
6．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、耐腐蚀等，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．用作保险丝
B．用于制造航天飞机
C．用于制造人造骨
D．用于家庭装修，作钛合金装饰门
解析：
选A。
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，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。
7．镁铝合金因坚硬、轻巧、美观、洁净、易于加工而成为新型建筑装潢材料，主要用于制作窗框、卷帘门、防护栏等。
下列与这些用途无关的性质是（ ）
A．不易生锈B．导电性好
C．密度小D．强度高
解析：
选B。
由题目的描述可得上述装潢材料与导电性无关。
8．钢笔的笔头是合金钢，其笔头尖端是用机器轧出的便于使用的圆珠体。
为了改变笔头的耐磨性能，在笔头尖端点上铱金粒，为区别钢笔而叫铱金笔，铱金笔是笔头用黄金的合金、笔尖用铱的合金制成的高级自来水笔。
下列说法中错误的是（ ）
A．钢笔的笔头不易被氧化，抗腐蚀性能好
B．铱金笔的耐磨性能比钢笔要好
C．铱金笔的笔头和笔尖都是用纯金属制成的
D．铱金笔经久耐磨，书写时弹性特别好，是一种理想的硬笔
解析：
选C。
钢笔的笔头是合金钢，不易被氧化，抗腐蚀性能好，A正确；为了改变笔头的耐磨性，在笔头尖端点上铱金粒的铱金笔更耐磨，B、D正确；铱金笔笔尖上的铱金粒和笔头上的黄金合金都不是纯金属，C错误。
9．汞合金是目前使用较多的补牙材料，汞合金补牙材料中除了水银外，还含有锌、锡、铜等金属。
下列有关汞合金的说法不正确的是（ ）
A．汞合金是一种具有金属特性的物质
B．汞合金的强度和硬度比锡的大
C．汞合金的熔点比汞的低
D．汞合金的毒性远低于汞的毒性
解析：
选C。
合金是指由两种或两种以上的金属（或金属与非金属）熔合而成的具有金属特性的物质，所以A正确；合金一般比各成分金属的强度和硬度都大，所以B正确；补牙的结果是得到强度较大的固体，所以汞合金应不是液态，即其熔点不会比汞的低，所以C不正确；长期使用汞合金补牙未见中毒现象，说明它比汞的毒性要低，所以D正确。
10．物质的性质决定了物质的用途，下面列出了金属的几种性质：
①导热性 ②导电性 ③还原性 ④延展性 ⑤具有金属光泽。
请在下面金属用途后的横线上填上金属性质对应的序号。
（1）用铝锭制成包装用的铝箔。
________
（2）用铝制成的高压铝锅。
________
（3）用铁粉回收照相业废液中的银。
________
（4）电信业中大量使用的铜丝、金属电缆。
________
答案：
（1）④
（2）① （3）③ （4）②
11．历史上金、银、铜主要是作为货币金属或装饰品被应用。
（1）金、银、铜常被作为钱币流通，从化学角度来看，主要是利用它们的________。
A．硬度适中
B．密度适中
C．在自然界里都可得到纯净的单质
D．不活泼性
（2）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________，形成这种物质的化学方程式为________________________________________________________________________，
绿色物质是________________，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________________。
（3）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________。
A．观察颜色
B．查看图案
C．用手掂量轻重
D．滴一滴稀硝酸在币的表面，观察现象
解析：
（1）金、银、铜都属于不活泼金属，易加工，因此，在历史上都曾经用作货币。
（2）铜稳定性略微差一些，容易与氧气等物质反应而“生锈”。
金的化学性质最不活泼，在空气中更稳定。
（3）有些假金币外形逼真，看上去也是“金光闪闪”，密度和真金币差不太多，手不太容易掂出来，假金币中的Zn、Cu均可与稀硝酸反应产生大量气泡，而Au不与稀硝酸反应。
答案：
（1）D
（2）铜 氧化铜（或CuO） 2Cu＋O2===2CuO Cu2（OH）2CO3（或碱式碳酸铜） 红 金 金不活泼，不易被氧化 （3）D
[能力提升]
12．下列有关金属或合金的说法正确的是（ ）
①合金中至少含两种金属 ②合金中的元素以化合物形式存在 ③合金中一定含有金属 ④黄金具有非常好的延展性，但由于非常稀缺，所以不可能大量应用于产品包装 ⑤合金的强度和硬度一般比组成它的纯金属更高，抗腐蚀性能等也可能更好 ⑥常温下汞是液体，所以汞应该属于非金属
A．①②③⑤B．①②④⑥
C．①③④⑤D．③④⑤
解析：
选D。
对合金概念的理解，应注意以下几点：
合金是金属与金属（或金属与非金属）熔合形成的，所以一定是混合物；合金中至少含有一种金属，同时也可能含有非金属；合金具有金属通性，且有许多优良的性能，在某些方面优于纯金属。
由于黄金非常稀缺，故不可能大量应用于产品包装；常温下汞虽然为液体，但具有金属的通性，故汞属于金属。
13．现代建筑的门窗框架常用电镀加工成的古铜色硬铝制造。
取硬铝样品进行如图所示的实验（每一步试剂均过量），由此可推知，硬铝的组成为（ ）
（已知：
Si＋2OH－＋H2O===SiO
＋2H2↑）
样品
A．Al，Cu，Mg，SiB．Al，Mg，Si，Zn
C．Al，Fe，C，CuD．Al，Si，Zn，Na
解析：
选A。
根据硬铝样品反应图示，硬铝中存在与稀盐酸反应的成分（Al），反应不溶物（Si）能与NaOH溶液反应生成H2，还有不溶物（Cu）。
14．（2017·杭州高一检测）将5.0g某金属合金放入足量的稀盐酸中，共收集氢气（标准状况）的体积为2.24L，则该金属合金可能是（ ）
A．MgAl合金B．Fe Al合金
C．FeZn合金D．Cu Zn合金
解析：
选B。
由题意知，n（H2）＝
＝0.1mol，即产生0.1molH2消耗金属合金为5.0g，产生1molH2消耗金属合金为50g，满足此条件的要求是产生1molH2时消耗一种金属质量大于50g，另一种金属质量小于50g。
对于给出的金属，产生1molH2时消耗金属的质量分别为m（Mg）＝24g，m（Al）＝18g，m（Fe）＝56g，m（Zn）＝65g，Cu与稀盐酸不反应。
故选B。
15．（2017·云南高一检测）某金属与盐酸反应时，生成H2的质量与消耗金属质量的关系如图所示，此金属可能是（ ）
A．纯锌B．纯铁
C．镁铝合金D．铜铁合金
解析：
选D。
首先由图可知，消耗金属质量为30g时，产生氢气的质量为1g，即0.5mol。
用极值法：
假设每一种金属都与酸反应产生0.5molH2，然后分别计算出消耗金属的质量。
A项需32.5g，B项需28g，C项需9～12g，D项大于28g。
故选D。
16．（2017·淄博高一检测）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．AgB．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，说明含有铜元素。
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，如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。
由Al与稀硫酸或氢氧化钠溶液反应的方程式可得关系式：
2Al ～ 3H2
2mol3mol
＝0.4mol
m（Al）＝
mol×27g·mol－1＝7.2g，
m（Cu）＝10g－7.2g＝2.8g，
则m（Al）∶m（Cu）＝7.2∶2.8＝18∶7。
答案：
（1）Cu、Al A
（2）m（Al）∶m（Cu）＝18∶7
章末过关检测（三）
（时间：
60分钟，满分：
100分）
一、选择题（本题包括16小题，每小题3分，共48分）
1．“马踏飞燕”是我国的旅游标志，出土的“马踏飞燕”是由青铜制成。
下列有关该标志的叙述不正确的是（ ）
A．青铜硬度比纯铜的硬度小
B．青铜的主要成分是Cu、Sn、Pb等
C．青铜的熔点比纯铜的熔点低
D．青铜是我国使用最早的合金
解析：
选A。
合金有别于各成分金属的特性是硬度大、熔点低，A不正确，C正确。
青铜的主要成分是Cu、Sn、Pb等，B正确。
因为青铜的性质比较不活泼，且熔点较低，历史上发现应用较早，D正确。
2．做焰色反应实验时所用的铂丝，每次用完后都要（ ）
A．用滤纸擦干净后才能使用
B．用水多洗几次
C．用稀盐酸洗涤后，再灼烧到无颜色时为止
D．先用稀盐酸洗涤，后用水洗涤
解析：
选C。
做焰色反应实验时所用的铂丝，每次用完后都要用稀盐酸洗涤，再灼烧到无颜色时为止，防止对其他物质的检验产生干扰。
3．下列各组的两物质相互反应时，改变反应条件（温度、反应物用量比等），反应的产物并不改变的是（ ）
A．Na和O2 B．NaOH溶液和CO2
C．Na2O2和CO2D．木炭（C）和O2
解析：
选C。
A项，与反应条件有关，4Na＋O2===2Na2O、2Na＋O2
Na2O2；B项，与反应物用量比有关，2NaOH＋CO2（少量）===Na2CO3＋H2O、NaOH＋CO2（过量）===NaHCO3；C项，2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2，与反应条件无关；D项，与反应物用量比有关，2C＋O2（少量）
2CO、C＋O2（足量）
CO2。
4．能使铁溶解，但不能生成沉淀的溶液是（ ）
A．AgNO3溶液B．FeCl3溶液
C．CuSO4溶液D．FeSO4溶液
解析：
选B。
A、C项虽能溶解铁，但同时会析出Ag和Cu，D项不能使铁溶解，符合题意的是B项。
5．将一小块钠投入盛有5mL饱和澄清石灰水的试管里，不可能观察到的现象是（ ）
A．钠熔成小球并在液面上游动
B．有气体生成
C．试管底部有银白色物质生成
D．溶液变浑浊
解析：
选C。
钠投入到Ca（OH）2饱和溶液中，是钠与水反应，消耗水生成NaOH，从而有Ca（OH）2固体析出。
6．钡和钠相似，也能形成含O
的过氧化物。
下列叙述中不正确的是（ ）
A．过氧化钡的化学式是BaO2
B．BaO2属于碱性氧化物
C．1molNa2O2或BaO2跟足量的水反应都生成0.5molO2
D．过氧化钠和过氧化钡都是强氧化剂
解析：
选B。
BaO2同Na2O2一样与酸反应除生成盐和水外，还有O2生成，为过氧化物。
7．下列各组物质相互混合反应后，最终有白色沉淀生成的是（ ）
①金属钠投入到FeCl3溶液中 ②过量NaOH溶液和明矾溶液混合 ③少量Ca（OH）2投入过量NaHCO3溶液中 ④向NaAlO2溶液中滴入少量盐酸 ⑤向饱和Na2CO3溶液中通入足量CO2
A．①③④⑤B．①④
C．②③D．③④⑤
解析：
选D。
金属钠投入到FeCl3溶液中发生两个化学反应：
2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑，3NaOH＋FeCl3===Fe（OH）3↓＋3NaCl，产生的氢氧化铁是红褐色沉淀；过量NaOH溶液和明矾溶液混合时，发生的反应是KAl（SO4）2＋4NaOH===KAlO2＋2Na2SO4＋2H2O，无沉淀产生；Ca（OH）2投入过量NaHCO3溶液中发生的反应是Ca（OH）2＋2NaHCO3===CaCO3↓＋Na2CO3＋2H2O，产生白色沉淀；向NaAlO2溶液中滴入少量盐酸，发生的反应是NaAlO2＋H2O＋HCl===NaCl＋Al（OH）3↓，产生白色沉淀；向饱和Na2CO3溶液中通入足量CO2，发生的反应是Na2CO3＋CO2＋H2O===2NaHCO3↓，因反应消耗水且生成的碳酸氢钠的溶解度比Na2CO3小，故有碳酸氢钠晶体析出，故选D。
8．（2017·衡阳高一检测）下列叙述正确的是（ ）
A．等物质的量的NaHCO3和Na2CO3分别与足量盐酸反应，在同温同压下，生成的CO2体积不相同
B．向Na2CO3溶液中逐滴加入等物质的量的稀盐酸，生成的CO2与原Na2CO3的物质的量之比为1∶2
C．等质量的NaHCO3和Na2CO3分别与足量盐酸反应，在同温同压下，生成的CO2体积相同
D．NaHCO3和Na2CO3溶液的焰色反应均为黄色
解析：
选D。
A项，等物质的量的NaHCO3和Na2CO3与足量盐酸反应，产生CO2体积相同；B项，Na2CO3与等物质的量的盐酸反应生成NaHCO3，无CO2生成；C项，等质量的NaHCO3和Na2CO3分别与盐酸反应，NaHCO3产生的CO2多。
9．下列各组反应中最终肯定不生成白色沉淀的是（ ）
A．AlCl3溶液中加入过量的氨水
B．MgCl2溶液中加入过量的氨水
C．Al2（SO4）3溶液中加入过量的KOH溶液
D．MgSO4溶液中加入过量的KOH溶液
答案：
C
10．下列实验方法正确的是（ ）
A．用丁达尔效应鉴别
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