3.2 金属材料 同步练习 2023-2024学年高一上学期人教版（2019）化学必修第一册

3.2 金属材料 同步练习题 一、选择题 1．工业上一般不用电解法生产的物质是 ( ) A．生铁 B．铝 C．烧碱 D．精铜 2．A和B可发生反应：，某学生做了3次该实验(每次均充分反应)，反应前A和B的质量之和都是12g。有关实验数据见下表，x与y的比值可能为 序号 反应前A的质量 反应前B的质量 反应后的质量 ① 10g 2g 5g ② 3g 9g 5g ③ xg yg 10g A．2∶3 B．3∶2 C．1∶2 D．1∶1 3．MgO在医药上用作抗酸剂和轻泻剂，在化学工业中用作催化剂和制造镁盐的原料。某学习小组拟用氯化镁废液(主要成分是，含、等杂质)制取MgO，部分流程如图所示。下列说法错误的是 A．试剂1可为溶液 B．滤渣的主要成分为 C．操作③为蒸发结晶 D．将碱式碳酸镁在坩埚中灼烧可制得MgO 4．下列除去杂质(括号中的物质为杂质)的方法中，不正确的是 A．溶液 (FeCl3)：加入足量的铁粉，过滤 B．溶液 (NaHCO3)：通入足量 C．气体 (CO2)：通过溶液洗气后干燥 D．固体(Al2O3)：加入足量的溶液，过滤 5．我国很早就已将不同碳含量的铁合金进行了区分，如《天工开物》中“凡铁分生、熟，出炉未炒则生，既炒则熟。生熟相和，炼成则钢。”下列叙述正确的是 A．生铁的含碳量比熟铁低 B．生铁变为熟铁是物理变化 C．钢的含碳量越高，硬度越小 D．合金钢与碳素钢的组织结构不同 6．合金在生产及科研中具有广泛的应用。下列物质不属于合金的是 A．铝箔 B．青铜 C．铁板 D．不锈钢 7．铝制品与铁制品相比，在空气中不易锈蚀，原因是 A．铝的金属活动性比铁弱 B．铝的密度比铁的密度小 C．铝在空气中易形成一层致密的氧化膜 D．铝不能跟氧气发生化学反应 8．下列单质提取的反应原理不正确的是 A．Fe3O4+4CO3Fe +4CO2 B．2Al2O3(熔融) 4Al+3O2↑ C．3MgO+2A1 3Mg+Al2O3 D．Cl2+2Br-=2Cl-+Br2 二、填空题 9．将Na2CO3和NaHCO3的混合物加热，生成的气体(假设无损耗)全部通入足量的石灰水中，得到20.0g白色沉淀，加热后的残留物加入200mL盐酸恰好完全反应，生成5.60LCO2气体(标准状况下)。试回答下列问题(计算结果均保留3 位有效数字) (1)加热时发生反应的化学方程式为 。 (2)所加盐酸的物质的量浓度为 mol/L。 10．化学是一门实用性很强的科学。请根据题意填空： (1)铝制易拉罐的表面有一层氧化膜，主要成分是Al2O3。它与盐酸和氢氧化钠溶液反应都生成盐和水，则Al2O3，属于 氧化物(填“酸性”、“碱性”或“两性”； (2)铁有多种氧化物，其中俗称“铁红”的是 (填“Fe2O3”或“Fe3O4”)； (3)过氧化钠是一种淡黄色固体，在呼吸面具或潜水艇中作为氧气的来源，Na2O2所发生的主要反应的化学方程式2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+ 。 11．2022年3月32日，天宫课堂第二课开启，翟志刚、王亚平、叶光富等三位宇航员老师在中国空间站天宫一号中进行授课。王亚平老师用醋酸钠(化学式：)的过饱和溶液做了一个“太空冰雪”的趣味实验，在微重力环境下，使一颗“水球”瞬间变成了一颗“冰球”。这个实验激发了高一同学们的探究热情，他们想重现这个实验。 【查阅资料】 过饱和溶液指在一定温度下，溶液中溶质超过其饱和限度，而溶质仍未析出的溶液。过饱和溶液能存在的原因是，溶质不易在溶液中形成结晶中心(即晶核)。当溶液中存在杂质、受到扰动或加入一块非常小的溶质晶体作为“晶核”，马上就能析出晶体。 任务一、认识醋酸钠和醋酸钠溶液 (1)醋酸钠是一种白色晶体，从物质的分类上看，醋酸钠属于 (填字母)。 A．酸 B．碱 C．盐 D．非电解质 E.强电解质 F.弱电解质 (2)探究醋酸钠溶液的性质 同学们将醋酸钠溶液接入如图所示的电路中，闭合开关，电流表的示数为0.10A。继续往溶液中添加适量醋酸钠固体，并用玻璃棒不断搅拌，电流表示数不断增大，最终示数为0.24A。据此推测，在醋酸钠的水溶液中存在着能导电的微粒是 (填微粒符号)。 任务二、制备醋酸钠固体并进行实验 (3)醋酸在水中的电离方程式为： 。 (4)往盛有氢氧化钠浓溶液的烧杯中逐滴滴加醋酸溶液，直至过量，控制溶液最终的pH值为7。请写出醋酸溶液与氢氧化钠浓溶液反应的离子方程式 。 (5)随着醋酸的滴入，烧杯中溶液的电导率随滴入醋酸溶液的体积变化趋势与图相符和的是_______。(填字母) A．B．C． D． (6)根据资料和实验，王亚平老师“水球”变“冰球”的实验能够成功的条件是_______(填字母) A．实验在微重力的环境下进行 B．实验的温度低于水的凝固点 C．醋酸钠的加入量大于其该温度下的溶解度 D．实验的压强低于一个大气压 (7)称取80.0g氢氧化钠固体配成浓溶液，缓慢滴入500mL的醋酸溶液，将所得溶液蒸发结晶，计算理论上最多可获得醋酸钠晶体的质量 。(列式计算) 12．实验室用一定量MnO2固体与足量浓盐酸在加热条件下充分反应制取2.24L标准状况下的氯气，其反应的化学方程式为：MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O，，(相对原子质量O-16，Mn-55) 试计算： (1)参加反应的MnO2的质量 ； (2)反应后溶液的体积为100mL，溶液中MnCl2的物质的量浓度 。 13．A、B、C、D是四种常见的单质，A、B为金属，C、D常温下是气体，且D为黄绿色气体。甲、乙、丙为常见的化合物，甲是黑色且具有磁性的物质。它们之间的转化关系如下图所示： 请回答下列问题： （1）B与甲反应的化学方程式是 ，该反应中如得到1molA则反应中转移的电子为 mol。 （2）常温下，将A或B的单质放入浓硫酸或浓硝酸中，是否溶解？ （填“是”或“否”）。 （3）将丙溶于水配成溶液，检验丙中阳离子的方法是 。 （4）写出A与水蒸气反应生成C和甲的化学方程式 。 （5）将A、B两种金属按一定的质量比组成混合物。取一定质量的该混合物，向其中加入足量的NaOH溶液，生成气体的体积在标准状况下为n L，B与NaOH溶液反应的离子方程式是 ，混合物中B的物质的量为 mol（用含字母的分数式表示）。、 14．废易拉罐的成分比较复杂，据查，铝易拉罐各部分成分及含量(质量百分含量)见表： Si Fe Cu Mn Mg Cr Zn Ti Al 罐身/% 0.3 0.7 0.25 0.25 1.0～1.5 － － － 其余 罐盖/% 0.2 0.35 0.15 0.2～0.5 4.0～5.0 － 0.1 0.25 其余 拉环/% 0.2 0.35 0.15 0.2～0.5 3.0～4.0 0.1 0.25 0.1 其余 为了验证罐身的组成成分，进行了如下实验： 【实验仪器与药品】 仪器：酒精灯、烧杯、试管、试管夹、漏斗、滤纸、铁圈、玻璃棒、砂纸、剪刀 药品：易拉罐、去污粉、NaOH溶液、KSCN溶液、盐酸、镁试剂、高碘酸(H5IO6，弱酸) 【实验方案】 实验预处理。将剪好的易拉罐片用砂纸打磨，除去表面的涂料层，直到光亮后用去污粉清洗干净备用。 【实验过程】分别向试管a、b中加入少量上述易拉罐片，进行如下操作： 请填写下列空白： (1)图中操作①②所用到的玻璃仪器有 。 (2)沉淀A的成分为 。 (3)操作③观察到的现象为 ；反应的离子方程式为 。 (4)若试管a、b中取样量相等，则分别加入过量的NaOH溶液、稀盐酸后，相同条件下理论上产生的气体体积V(a) V(b)(填“＜”、“＞”或“＝”)。 【参考答案】 一、选择题 1．A 解析：A．工业冶炼铁，一般利用高炉炼铁，A符合题意； B．电解熔融氧化铝冶炼铝；B不符合题意； C．电解饱和食盐水获得烧碱溶液，C不符合题意； D．电解精炼铜可得到精铜，D不符合题意； 故答案为：A。 2．D 解析：观察表格序号①②，10gA和3gA都能生成5g A3B2，可知10gA是有剩余的，生成5g A3B2只要3gA就够了；同理可分析得生成5g A3B2只要2gB。即反应时A与B的质量比3:2。序号③共生成10g A3B2，可知如果恰好完全反应，需A6g，B4g。现题中告诉我们A和B质量之和都是12g，意味着或者有2gA、或者有2gB剩余。如果剩余的是2gA，则反应前 A有8g，B有4g，比值为8:4=2:1;如果剩余的是2gB，则反应前A有6g，B有6g，比值为6:6=1:1，故选D。 3．C 【分析】氯化镁废液加入试剂1，可以为氧化剂，再加入氨水调节pH，进行过滤得到滤渣和滤液，滤液通入氨气和二氧化碳，过滤得到碱式碳酸镁晶体和氯化铵溶液，进行蒸发结晶得到氯化铵固体； 解析：A．试剂1的作用是将氧化成，可以为溶液，选项A正确； B．加氨水调节pH后，生成沉淀，滤渣的主要成分为，选项B正确； C．固体加热易分解，不能采用蒸发结晶的方法，应采用蒸发浓缩、冷却结晶的方法，选项C错误； D．碱式碳酸镁为固体，可在坩埚中灼烧分解生成MgO，选项D正确； 答案选C。 4．B 解析：A．铁粉和FeCl3发生反应：2FeCl3＋Fe=3FeCl2，过滤除去过量铁粉，A正确； B．溶液与足量反应生成NaHCO3，将主物质除去，不符合除杂原则，B错误； C．CO与NaOH溶液不反应，CO2与NaOH溶液反应，生成碳酸钠和水，所以混有CO2的CO气体可通过NaOH溶液洗气后干燥，得到纯净干燥的CO2，C正确； D．Fe2O3和氢氧化钠溶液不反应，Al2O3和氢氧化钠发生反应如下：Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O，生成可溶性钠盐，过滤将其除去，D正确； 答案为：B。 5．D 解析：A．出炉未炒则生，既炒则熟，此过程中含碳量降低，则生铁的含碳量比熟铁高，A错误； B．生铁变为熟铁过程中部分碳元素和氧气反应转化为二氧化碳，是化学变化，B错误； C．钢的含碳量越高，硬度越大、韧性越小，C错误； D．结构决定物质性质，合金钢与碳素钢的性能不同，组织结构不同，D正确； 故选D。 6．A 解析：A．铝箔是铝，属于单质，故A不属于合金； B．青铜中含有铜、锡、铅，属于合金，故B不合题意； C．铁板中含有碳、铁，属于合金，故C不合题意； D．不锈钢中含有铁、铬、碳，属于合金，故D不合题意； 故选A。 7．C 解析：铁在空气中发生氧化后生成的氧化物是疏松状的，导致内部金属继续被腐蚀，而铝氧化生成的氧化膜结构致密，可阻止内部铝与空气的接触，抗腐蚀能力强； 答案选C。 8．C 解析：A．用CO高温下还原Fe的氧化物可以得到单质Fe，A项正确； B．Al2O3熔融电解得到单质Al，B项正确； C．Mg的还原性比Al强，Al不能置换得到Mg，C项错误； D．Cl2的氧化性强于Br2，可以置换得到Br2，D项正确； 答案选C。 二、填空题 9．50 解析：(1)将Na2CO3和NaHCO3的混合物加热，NaHCO3受热分解生成Na2CO3、水和二氧化碳，故加热时发生反应的化学方程式为； (2)加热后的残留物为Na2CO3固体，其与盐酸反应的化学方程式为，加入200mL盐酸恰好完全反应，生成5.60LCO2气体(标准状况下)，CO2气体物质的量为，根据方程式可知，盐酸物质的量为0.50mol，则所加盐酸的物质的量浓度为。 10． 两性 Fe2O3 O2 解析：(1)Al2O3既能与酸反应产生盐和水，也能与碱反应产生盐和水，因此Al2O3是两性氧化物； (2)铁有多种氧化物，其中Fe2O3是红棕色粉末状固体，俗称“铁红”，因此俗称“铁红”的氧化物是Fe2O3； (3)根据原子守恒，可知缺项物质是O2。 11．(1)CE (2)Na+、CH3COO- (3)CH3COOHCH3COO-+H+ (4)CH3COOH+OH-=CH3COO-+H2O (5)B (6)AC (7) ∵，∴CH3COOH过量 解得m(CH3COONa)=164g 将所得溶液蒸发结晶，理论上最多可获得醋酸钠晶体的质量为164g 解析：（1）醋酸钠是一种白色晶体，从物质的组成上看，醋酸钠是由金属阳离子Na+和酸根阴离子CH3COO-组成的化合物，醋酸钠属于盐；醋酸钠是在水溶液和熔融状态下都能导电的化合物，醋酸钠属于电解质，醋酸钠在水溶液中能完全电离，醋酸钠属于强电解质；答案选CE。 （2）向醋酸钠溶液中添加适量醋酸钠固体，并用玻璃棒不断搅拌，电流表示数不断增大，说明随着醋酸钠固体的添加，溶液中自由移动的离子浓度不断增大，由此推测，在醋酸钠的水溶液中存在着能导电的微粒是醋酸钠电离产生的Na+和CH3COO-；答案为：Na+、CH3COO-。 （3）醋酸属于弱酸，在水中部分电离出H+和CH3COO-，电离方程式为CH3COOHCH3COO-+H+；答案为：CH3COOHCH3COO-+H+。 （4）醋酸溶液与NaOH浓溶液发生中和反应生成CH3COONa和H2O，反应的离子方程式为CH3COOH+OH-=CH3COO-+H2O；答案为：CH3COOH+OH-=CH3COO-+H2O。 （5）NaOH属于强电解质，在水中完全电离出Na+和OH-，开始导电的离子为Na+和OH-；随着醋酸溶液的滴入，发生反应CH3COOH+OH-=CH3COO-+H2O，溶液中离子物质的量不变，但溶液的体积变大，离子物质的量浓度减小，溶液的电导率减小；当两者恰好完全反应后，继续滴加醋酸溶液，由于醋酸属于弱电解质，在水中部分发生电离，溶液中的离子物质的量浓度进一步减小，电导率继续减小，但最终电导率不等于0；答案选B。 （6）A．实验在微重力的环境中进行，溶液不需要容器盛装就能在空中形成溶液球，从而可以观察中不受地球重力影响的“水球”变“冰球”，A选； B．实验过程中的“冰球”是醋酸钠晶体，不是水凝结成冰，与水的凝固点无关，B不选； C．过饱和溶液指在一定温度下，溶液中溶质超过其饱和限度，而溶质仍未析出的溶液，当过饱和溶液中存在杂质、受到扰动或加入一块非常小的溶质晶体作为“晶核”，马上就能析出晶体，实验过程中使用的是醋酸钠的过饱和溶液，故醋酸钠的加入量大于其在该温度下的溶解度，C选； D．实验过程与压强无关，D不选； 答案选AC。 （7）80.0gNaOH物质的量为=2mol，500mL5mol/L醋酸溶液中CH3COOH物质的量为0.5L×5mol/L=2.5mol，两者发生反应NaOH+CH3COOH=CH3COONa+H2O，NaOH完全反应，生成2molCH3COONa，CH3COONa的质量为2mol×82g/mol=164g，将所得溶液蒸发结晶，理论上最多可获得醋酸钠晶体的质量为164g；答案为： ∵，∴CH3COOH过量 解得m(CH3COONa)=164g 将所得溶液蒸发结晶，理论上最多可获得醋酸钠晶体的质量为164g。 12．7g 1mol/L 解析：(1)标况下2.24L氯气的物质的量为=0.1mol，根据方程式可知制取0.1mol氯气需要0.1molMnO2，其质量为0.1mol×87g/mol=8.7g； (2)根据方程式可知生成0.1mol氯气时生成的氯化锰为0.1mol，溶液体积为100mL，所以氯化锰的浓度为=1mol/L。 13． 否 取少量溶液于试管中，向试管中加入适量KSCN溶液，若溶液呈血红色，则证明溶液中含有Fe3+ 【分析】A、B为金属，C、D常温下是气体，且D为黄绿色气体．甲、乙、丙为常见的化合物，甲是黑色且具有磁性的物质，结合转化关系可知，甲为四氧化三铁，B为Al，A为Fe，C为氢气，乙为偏铝酸钠，丙为氯化铁，然后结合元素化合物知识及化学用语来解答。 解析：（1）Al与Fe3O4反应的方程式为：，Al元素化合价从0升高至+3价，每生成4molAl2O3，转移24mol电子，因此每生成1molFe，转移mol电子， 故答案为：；； （2）常温下，Al、Fe与浓硫酸、浓硝酸反应会生成致密的氧化膜，而形成“钝化”，阻止反应的进一步进行，固体不能完全溶解， 故答案为：否； （3）检验氯化铁溶液中Fe3+的常见方法：取少量溶液于试管中，向试管中加入适量KSCN溶液，若溶液呈血红色，则证明溶液中含有Fe3+， 故答案为：取少量溶液于试管中，向试管中加入适量KSCN溶液，若溶液呈血红色，则证明溶液中含有Fe3+； （4）Fe与水蒸气反应生成Fe3O4和H2，其化学方程式为：， 故答案为：； （5）Al与NaOH溶液反应的离子方程式为：，生成气体的体积在标准状况下体积为nL，n(H2)=mol，则n(Al)=mol×=mol， 故答案为：；。 14．漏斗、烧杯、玻璃棒 Fe、Cu、Mn、Mg等 开始生成白色沉淀，并逐渐增多，后沉淀部分溶解 H＋＋AlO2-＋H2O＝Al(OH)3↓、Al(OH)3＋3H＋＝Al3＋＋3H2O、2H＋＋SiO32-＝H2SiO3↓ ＜ 【分析】罐身中所含元素为Si、Fe、Cu、Mn、Mg、Al，试管a中加过量NaOH溶液，Si、Al能发生反应生成Na2SiO3、NaAlO2溶液，过滤，所得沉淀A的成分为Fe、Cu、Mn、Mg，溶液A为Na2SiO3、NaAlO2溶液，加入过量盐酸然后过滤，所得沉淀c为H2SiO3；试管b中加过量盐酸，Fe、Mn、Mg、Al溶解，过滤，沉淀B的成分为Si、Cu，焰色反应呈绿色，说明含有Cu，溶液的成分为FeCl2、MnCl2、MgCl2、AlCl3，加入KSCN溶液，显红色，说明生成了Fe3+，加入高碘酸，得到紫色溶液，说明含有Mn2+，加入镁试剂，得到淡紫色溶液，说明含有Mg。 解析：(1)图中操作①②为过滤，所用到的玻璃仪器有漏斗、烧杯、玻璃棒。答案为：漏斗、烧杯、玻璃棒； (2)由以上分析知，沉淀A的成分为Fe、Cu、Mn、Mg等。答案为：Fe、Cu、Mn、Mg等； (3)操作③为Na2SiO3、NaAlO2溶液中加入过量盐酸，起初AlO2-转化为Al(OH)3沉淀，后来Al(OH)3溶解，而Na2SiO3与盐酸反应生成H2SiO3沉淀，所以观察到的现象为开始生成白色沉淀，并逐渐增多，后沉淀部分溶解；反应的离子方程式为H＋＋AlO2-＋H2O=Al(OH)3↓、Al(OH)3＋3H＋=Al3＋＋3H2O、2H＋＋SiO32-=H2SiO3↓。答案为：开始生成白色沉淀，并逐渐增多，后沉淀部分溶解；H＋＋AlO2-＋H2O=Al(OH)3↓、Al(OH)3＋3H＋=Al3＋＋3H2O、2H＋＋SiO32-=H2SiO3↓； (4)若试管a、b中取样量相等，则分别加入过量的NaOH溶液、稀盐酸后，Al产生的H2体积相同，先加碱时，还有Si与碱发生反应生成H2；先加盐酸时，还有Fe、Mn、Mg产生H2，设罐身质量为100g，则Si产生的H2的物质的量为mol=0.021mol；Fe、Mn、Mg产生H2的物质的量为()mol=0.059mol，所以后者产生的H2多(Mg以含量为1.0%代入计算)。答案为：＜。 学科网（北京）股份有限公司 $$