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

3.2 金属材料 同步练习题 一、选择题 1．铝锂合金是应用于航空航天领域的新型材料，下列性质与其应用无关的是（ ） A．导电性好 B．密度小 C．硬度大 D．熔点比铝低 2．将6.5gFe、Al合金加入足量稀硫酸中，充分反应后收集到的在标准状况下体积为3.36L，则混合物中Al的质量为 A．5.4g B．2.7g C．1.8g D．0.9g 3．下列关于合金的说法中，正确的是 A．合金的熔点一定比各成分金属低 B．张青莲对稀土元素做出了重要贡献 C．生铁的含碳量为0.03%～2% D．储氢合金是一种新型合金 4．铝能用于冶炼难熔金属(如Fe、Mn)，这是因为铝 A．熔点低 B．导电性好 C．既能与强酸反应又能与强碱反应 D．还原性强，反应中放大量的热 5．如图所示，在注射器里吸入，然后吸入水。若再吸入空气(按体积占1/5计算)，夹住弹簧夹，观察现象(不考虑摩擦力)。已知常温常压下，气体摩尔体积为，则下列叙述正确的是 A．最终剩余气体体积约为 B．可观察到注射器的活塞缓缓向右移动 C．可观察到注射器内的气体最终由无色变成红棕色 D．若反应前后液体体积不变，所得硝酸溶液的浓度约为 6．下列有关“实验操作”、“现象”及“实验结论”都正确的是 选项 实验操作 现象 实验结论 A 将氯气通入到紫色石蕊试液中 观察溶液先变红后褪色 氯气具有漂白性 B 在CO还原，得到的黑色固体中加入盐酸，固体溶解，再加入KSCN溶液 溶液不显血红色 黑色固体一定是Fe C 用坩埚钳夹住一小块用砂纸仔细打磨过的铝箔在酒精灯上加热 金属铝熔化而不滴落下来 金属铝熔点比氧化铝低 D 分别加热碳酸钠与碳酸氢钠固体 试管内壁均出现水珠 两种固体均受热分解 A．A B．B C．C D．D 7．下列物质中，既能与强酸反应，又能与强碱反应的是 ①Na2CO3 ②Al ③Al2O3 ④Al(OH)3 ⑤NaHCO3 A．②③④ B．②③④⑤ C．①③④⑤ D．①②③④⑤ 8．下列实验现象和结论相符的是 操作及现象 结论 A 某溶液中加入盐酸，产生能使澄清石灰水变浑浊的无色无味气体 溶液中一定含有 B 把一块绿豆大的钠放入滴有酚酞的水中，溶液变红 钠和水反应后溶液显碱性 C 某溶液中加入硝酸银溶液，产生白色沉淀 溶液中一定含有 将打磨过的铝片放入某溶液中，产生无色无味气体 溶液中有大量 A．A B．B C．C D．D 二、填空题 9．下是对金属及其化合物的讨论，根据要求回答问题： (1)写出钠与水反应的离子方程式： 。 (2)分别取0.1mol钠、铁、铝与足量的盐酸反应，在相同条件下产生氢气的体积比是 。 (3)分别取金属钠、铁、铝0.2mol，分别投入10mL1mol·L-1盐酸中，在标准状况下产生氢气的体积大小的顺序是 。 (4)把10.2g镁铝合金的粉末放入过量的烧碱中，得到6.72LH2(标准状况下)。请回答： ①写出铝与氢氧化钠溶液反应的离子方程式： ②该合金中镁与铝的物质的量之比为 ③该合金溶于足量的盐酸溶液中，产生H2的体积(标准状况下)为 。 10．选用化学方法除去下列物质中混有的少量杂质，写出有关反应的离子方程式。 (1)氧化铁中混有氧化铝 ， 。 (2)氧化铜中混有氧化钠 ， 。 (3)铜粉中混有氧化铜 ， 。 (4)铁粉中混有氧化亚铁 ， 。 11．是一种化工原料，可以制备多种物质，如图所示。请回答下列问题： (1)图所列转化反应中属于氧化还原反应的有 (填图中序号) (2)反应④的现象是 。 (3)工业上制取主要采用反应①，而不采用反应⑦的方法，主要原因是 。 (4)某同学将新制的饱和氯水滴入含有酚酞的氢氧化钠稀溶液中，当滴到一定量时，红色突然褪去，该同学分析红色突然褪去的原因可能有两种：①氯水中的酸或氯分子与发生反应，将消耗所致；②氯水中次氯酸的强氧化性，使红色褪去所致。设计实验证明红色褪去的原因：取褪色后的溶液于试管中，向其中滴加溶液，如果 ，则是原因①；若 ，则是原因②。 (5)作为在潜水艇和消防员呼吸面具中的供氧剂，已知某潜水艇中有50人，若每人每小时消耗在标准状况下体积为44.8L，假设所需要的全由所提供，则每小时所的质量为 kg。 (6)反应③和⑧是工业制备纯碱的主要原理，以下是两种制碱法的工艺流程图： 下列说法正确的是 (填序号)。 A．用制取纯碱的过程中，利用了物质溶解度的差异 B．沉淀池中与的通入顺序为先通入，再通入 C．索尔维制碱法所得“排出液”的主要成分为 D．侯氏制碱法循环利用的物质主要是和 E.侯氏制碱法中母液经过循环Ⅱ进入沉淀池，从而使原料的利用率大大提升 F.侯氏制碱法在母液中加入食盐细粉目的是提高的浓度，促进结晶析出 G.检验产品中是否含有的操作方法是取少量试样溶于水，加入过量的稀硝酸，再滴加溶液，观察是否有白色沉淀生成 12．将18.6 g铁、锌混合物，加入到200 mL某浓度的稀硫酸中，恰好完全反应，在标准状况下生成氢气6.72 L。求： (1)混合物中铁的质量 。 (2)原稀硫酸的物质的量浓度 。 13．已知A、B、C、D四种物质均含有铁元素，彼此转化关系如下： 请回答： (1)反应①称为铝热反应，化学方程式为2Al + Fe2O3Al2O3 + 2Fe，其中Al作 剂，该反应的基本反应类型为 ； (2)反应②的化学方程式为： ，反应④离子方程式为 ； (3)新配制的C溶液中应加入 ，以防止其转化为D。检验D溶液中阳离子的常用试剂是 (填化学式)，实验现象为 。 14．根据实验室中测定硫酸铜晶体(CuSO4·xH2O)结晶水含量的实验，填写下列空白： (1)从下列仪器中选出所需仪器(用标号字母填写) 。 A．电子天平 B．试管夹 C．酒精灯 D．蒸发皿 E.坩埚 F.石棉网 除上述仪器外，还需要的仪器是 、 (任意填写二种)。 (2)某学生实验后得到表中数据： 加热前质量 加热后质量 m1(容器) m2(容器+晶体) m3(容器+无水硫酸铜) 5.400 g 7.900 g 7.100 g ①根据以上数据计算该硫酸铜晶体中结晶水x的值为 (精确到0.1)。 ②该学生测定结果 (填“偏高”、“偏低”或“正确”)。 ③从下列分析中选出该学生产生实验误差的原因可能是(填写字母) 。 a.没有进行恒重操作 b.加热后在干燥器中冷却至室温后称量 c.加热固体到白色后，露置在空气中冷却 d.加热过程中晶体有少量溅失 【参考答案】 一、选择题 1．A 解析：铝锂合金具有密度小、硬度大、抗腐蚀、熔点比铝低的性质，是航空飞行器较理想的结构材料之一，易导电的性质与此应用无关，故答案为A。 2．D 解析：反应生成的H2的物质的量为，设Fe、Al的物质的量分别为xmol、ymol，则有：，解得x=0.1，y=，故混合物中Al的质量为mol27g/mol=0.9g； 答案选D。 3．D 解析：A．不一定，例如某些汞合金的熔点比汞的熔点高，A错误； B．张青莲对同位素研究做出了重要贡献，B错误； C．生铁的含碳量大于2%，C错误； D．储氢合金是一种新型合金，一定条件下能吸收氢气，一定条件能放出氢气，D正确； 答案选D。 4．D 解析：铝能用于冶炼难熔金属的原因为：铝的性质比这些难熔的金属活泼，还原性强；铝能与难熔金属的氧化物组成铝热剂，在冶炼反中放出大量的热，使被置换出的金属呈现熔融状态而分离出来，本题选D。 5．D 解析：A．根据反应4NO+3O2+2H2O=4HNO3，消耗的氧气为30 mL=6mL，参与反应的一氧化氮为8mL，最终剩余体积约为20mL+30mL -6mL -8mL=36mL， A项错误； B．在注射器中发生的反应为2NO+O2=2NO2和3NO2+H2O= 2HNO3+ NO，可以看出反应均为气体分子数减小的方向进行，则活塞缓缓向左移动，B项错误； C．一氧化氮与氧气发生反应生成氧化氮，二氧化氮与水发生反应生成硝酸和一氧化氮，可观察到注射器内气体由无色变成红棕色，最后变成无色，C项错误； D．据4NO+3O2+2H2O=4HNO3，反应的n(NO)=8mL,可知c(HNO3)= = ，D项正确； 故选D。 6．C 解析：A．将氯气通入到紫色石蕊试液中，溶液先变红后褪色，说明生成的盐酸使石蕊变红，生成的次氯酸使变红的溶液褪色，次氯酸有漂白性，不能说氯气有漂白性，故A错误； B．黑色固体不一定是铁，可能有四氧化三铁，当四氧化三铁和盐酸反应后生成铁离子，铁与铁离子反应生成亚铁离子，溶液中依然没有铁离子，不能使KSCN溶液变为红色，故B错误； C．金属铝熔化而不滴落下来，主要是铝的外面是氧化铝，氧化铝熔点比金属铝高，氧化铝像一层膜将铝兜着一样，不能使铝滴落下来，故C正确； D．试管内壁均出现水珠，可能是固体表面的水分加热时蒸发在试管口凝结成液体，不能说明碳酸钠分解，故D错误。 综上所述，答案为C。 7．D 解析：①Na2CO3属于弱酸强碱盐，能与酸反应生成CO2气体，能与强碱氢氧化钡和氢氧化钙反应，故①正确； ②金属铝与酸反应生成Al3+和氢气，与碱反应生成偏铝酸根和氢气，故②正确； ③Al2O3属于两性氧化物，既能与酸反应生成Al3+离子，又能与碱反应生成偏铝酸根离子，故③正确； ④Al(OH)3属于两性氢氧化物，既能与酸反应生成Al3+离子，又能与碱反应生成偏铝酸根离子，故④正确； ⑤NaHCO3属于弱酸强碱盐，既能与酸反应生成CO2气体，又能与碱反应生成盐，故⑤正确； 故选D。 8．B 解析：A．碳酸根和碳酸氢根均能与盐酸反应生成二氧化碳，则溶液中不一定含有，故A错误； B．酚酞遇碱变红，把钠放入滴有酚酞的水中，溶液变红，说明Na与水反应生成了碱，故B正确； C．能与硝酸银反应生成白色沉淀的也可能是碳酸根，则原溶液中不一定含有，故C错误； D．单质铝不仅能与酸反应生成氢气，也能与碱反应生成氢气，则将打磨过的铝片放入某溶液中，产生无色无味气体，不能确定溶液中有大量，故D错误； 故答案选B。 二、填空题 9．(1)2Na+2H2O=2Na++2OH-+H2↑ (2)1：2：3 (3)Na>Mg=Al (4) 2Al+2OH-+2H2O=2+3H2↑ 1：1 11.2L 解析： (1)钠与水反应生成氢氧化钠和氢气，离子方程式：2Na+2H2O=2Na++2OH-+H2↑。 (2)取0.1mol钠、铁、铝与足量的盐酸反应，分别发生反应：、和，则分别产生氢气0.05mol、0.1mol、0.15mol，在相同条件下产生氢气的物质的量之比等于其体积比是1:2:3。 (3)分别取金属钠、铁、铝0.2mol，分别投入10mL1mol·L-1盐酸中，由方程式可知，HCl少量，但多余的钠与水反应生成氢氧化钠和氢气，故钠产生的氢气最多、铁和铝产生的氢气相等，则在标准状况下产生氢气的体积大小的顺序是Na>Mg=Al。 (4)①把10.2g镁铝合金的粉末放入过量的烧碱中，镁不与氢氧化钠溶液反应、铝与氢氧化钠溶液反应：，则铝与氢氧化钠溶液反应的离子方程式：2Al+2OH-+2H2O=2+3H2↑。 ②由于反应得到6.72LH2(标准状况下)，即 0.3mol H2。由知：合金中含0.2mol Al、其质量为0.2mol ×27g/mol=5.4g，则10.2g合金中含镁为10.2g- 5.4g=4.8g、其物质的量为 ，则合金中镁与铝的物质的量之比为1:1。 ③该合金溶于足量的盐酸溶液中，发生和，则0.2mol Mg和0.2mol Al共产生0.5mol H2、其体积(标准状况下)为22.4L/mol×0.5mol =11.2L。 10．(1) 加入过量的氢氧化钠溶液后过滤 Al2O3＋2OH-=2＋H2O (2) 加水溶解后过滤 Na2O＋H2O=2Na＋＋2OH- (3) 加入过量的盐酸后过滤 CuO＋2H＋=Cu2＋＋H2O (4) 加热时通入氢气 FeO＋H2=Fe＋H2O 【分析】除杂时，加入的试剂或使用的方法不能影响主体物质，且不能引入新杂质； 解析：（1）根据强碱氢氧化钠溶液能溶解氧化铝而不能与氧化铁发生反应，所以除去氧化铁中混有氧化铝时，加入过量的氢氧化钠溶液后过滤，其反应的离子方程式为，故填加入过量的氢氧化钠溶液后过滤；； （2）根据氧化钠能溶于水，而氧化铜与水不能发生反应，所以除去氧化铜中混有氧化钠时，加水溶解后过滤即可，其反应的离子方程式为，故填加水溶解后过滤；； （3）根据氧化铜能溶于盐酸而铜与盐酸不能发生反应，所以除去铜粉中混有的氧化铜时，加入过量的盐酸后过滤即可，其反应的离子方程式为，故填加入过量的盐酸后过滤；； （4）根据氢气、一氧化碳等还原性气体将氧化亚铁还原成为铁，所以除去铁粉中混有的氧化亚铁时，加热时通入氢气将氧化亚铁还原，其反应为，故填加热时通入氢气；。 11．(1)①②④⑤⑥ (2)发出苍白色火焰，瓶口有白雾 (3)原料来源广，价格低廉 (4) 恢复红色 不恢复红色 (5)15.6 (6)ACEG 解析：（1）电解饱和食盐水生成氢气、氯气、氢氧化钠，H、Cl元素化合价有变化，属于氧化还原反应；电解熔融氯化钠生成钠和氯气，Na、Cl元素化合价有变化，属于氧化还原反应；氢气和氯气反应生成氯化氢，H、Cl元素化合价有变化，属于氧化还原反应；氯气和氢氧化钠反应生成氯化钠、次氯酸钠和水，Cl元素化合价有变化，属于氧化还原反应；钠和氧气反应生成氧化钠，Na、O元素化合价有变化，属于氧化还原反应；①②④⑤⑥属于氧化还原反应。 （2）氢气和氯气点燃生成氯化氢，现象是：发出苍白色火焰，瓶口有白雾； （3）工业上制取主要采用电解饱和食盐水的方法，主要原因是原料来源广，价格低廉。 （4）设计实验证明红色褪去的原因：取褪色后的溶液于试管中，向其中滴加溶液，如果恢复红色，说明氯水将消耗，导致酚酞褪色；若不恢复红色，说明氯水中次氯酸的强氧化性，使红色褪去所致。 （5）每人每小时消耗在标准状况下体积为44.8L，消耗氧气的物质的量为，则50人消耗100mol氧气，假设所需要的全由所提供，反应方程式为，则每小时消耗200mol，消耗过氧化钠的质量为=15.6kg。 （6）A．用制取纯碱的过程中发生反应，利用了碳酸氢钠溶解度小，故A正确； B．氨气的溶解度大于二氧化碳，为增大二氧化碳的溶解量，沉淀池中与的通入顺序为先通入，再通入，故B错误； C．索尔维制碱法，母液中氯化铵和氧化钙反应生成氨气、氯化钙，所得“排出液”的主要成分为，故C正确； D．侯氏制碱法循环利用的物质主要是和NaCl，故D错误； E．侯氏制碱法中母液经过循环Ⅱ进入沉淀池，母液中含有氯化钠，从而使原料的利用率大大提升，故E正确； F．侯氏制碱法在母液中加入食盐细粉目的是提高Cl-的浓度，促进NH4Cl结晶析出，故F错误； G．检验产品中是否含有的操作方法是取少量试样溶于水，加入过量的稀硝酸除去碳酸根离子，再滴加溶液，若有白色沉淀生成，则沉淀为氯化银，说明含有，故G正确； 选ACEG。 12．6g 1.5mol/L 【分析】在标准状况下生成6.72 L氢气的物质的量为=0.3mol，Fe和Zn合金与稀硫酸发生Fe+H2SO4═FeSO4+H2↑，Zn+H2SO4═ZnSO4+H2↑，设混合物中含有x mol Fe、y mol Zn，则x+y＝0.3mol，56x+65y＝18.6g，解之得：x=0.1，y=0.2，据此分析解答。 解析：(1)根据上述分析可知，混合物中含有0.1 mol Fe、0.2 mol Zn，则铁的质量为=5.6g，故答案为：5.6g； (2)根据H元素守恒可知，n(H2SO4)=n(H2)=0.3 mol，则c(H2SO4)==1.5mol/L，故答案为：1.5mol/L。 13．(1) 还原 置换反应 (2) 3Fe + 4H2O(g)Fe3O4 + 4H2 2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O (3) Fe粉 KSCN 溶液变红 解析：铝与氧化铁高温条件下发生铝热反应生成铁和氧化铝，单质A为Fe；氧化铁与盐酸反应生成氯化铁和水，D为FeCl3；铁与过量盐酸反应生成氯化亚铁，C为FeCl2；铁与水蒸气在高温下反应生成四氧化三铁和氢气，四氧化三铁为黑色固体，有磁性，B为Fe3O4；氯化亚铁溶液与过氧化氢反应生成氯化铁，四氧化三铁与盐酸反应生成氯化铁、氯化亚铁和水。 (1)氧化剂具有氧化性，元素化合价降低，还原剂具有还原性，元素化合价升高，铝元素化合价升高，Al作还原剂；铝热反应为一种单质和一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物的反应，因此该反应的基本反应类型为：置换反应。 (2)由分析可知，单质A为Fe，B为Fe3O4，铁与水蒸气在高温下反应生成四氧化三铁和氢气，则反应②的化学方程式为：3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2；C为FeCl2，D为FeCl3，氯化亚铁和过氧化氢发生氧化还原反应生成氯化铁和水，依据得失电子守恒、电荷守恒和原子守恒可知，反应的离子方程式为：2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O。 (3)C溶液为FeCl2溶液，容易被空气中的氧气氧化为FeCl3，为防止FeCl2被氧化，新配制的FeCl2溶液中应加入铁粉，原理为：Fe+2Fe3+=3Fe2+；D溶液中的阳离子为Fe3+，检验铁离子可用KSCN溶液，SCN-可与Fe3+发生络合反应生成红色的Fe(SCN)3，因此可观察到溶液变红。 14．(1) ACE 玻璃棒 研钵（或干燥器） (2) 4.2 偏低 ac 解析：（1）测定CuSO4·nH2O的结晶水含量的步骤有：研钵中研磨固体物质、称量样品、在坩埚中加热、干燥器中冷却、称量无水硫酸铜质量、恒重等，所需仪器有：研钵、天平、坩埚（附带坩埚钳、泥三角、三脚架）、酒精灯、干燥器、玻璃棒等，不用的仪器为试管夹、蒸发皿、石棉网，故选ACE；还需要玻璃棒、研钵（或干燥器）等； （2）①结晶水的质量m=m2(容器+晶体)-m3(容器+无水硫酸铜)=7.900g-7.100g=0.800g，无水硫酸铜的质量m=m3(容器+无水硫酸铜)-m1(容器)=7.100g-5.400g=1.700g，n(H2O)=≈0.0444mol，n(CuSO4) =≈0.010625mol，结晶水x=≈4.2。 ②实验测定x的值为4.2，小于准确值5，故测定结果偏低； ③a．没有进行恒重操作，会导致测定的硫酸铜的质量偏大，测定的水的质量偏小，a符合题意； b．加热后在干燥器中冷却至室温后称量，属于正确操作，无影响，b不符合题意； c．加热固体到白色后，露置在空气中冷却，会导致测定的硫酸铜的质量偏大，测定的水的质量偏小，c符合题意； d．加热过程中有少量晶体溅出，导致水的质量测定结果偏大，d不符合题意； 故选ac。 学科网（北京）股份有限公司 $$