专题08 金属材料（知识串讲+专题检测）-2024-2025学年高一化学上学期期中期末核心考点大通关（人教版2019必修第一册）

专题08 金属材料 一、金属材料的思维导图 二、合金 1．合金的概念及性质 金属材料包括纯金属和它们的合金，日常使用的金属材料，大多数属于合金。 (1)合金的概念：由两种或两种以上的金属(或金属和非金属)熔合而成的具有金属特性的物质。 (2)合金的一般性质 ①硬度：合金的硬度高于各成分金属。 ②熔点：合金的熔点低于各成分金属。 ③与纯金属材料相比，合金具有优良的物理、化学或机械性能。 2．铁合金——生铁和钢是含碳量不同的两种铁碳合金 (1)生铁 ①生铁的含碳量为2%～4.3%。 ②性能及用途 生铁硬度大、抗压，性脆、可以铸造成型，是制造机座、管道的重要材料。 (2)钢 ①钢的含碳量为0.03%～2%。 ②性能及用途 钢有良好的延展性，机械性能好，可以锻轧和铸造，广泛用于制造机械和交通工具等。 ③分类 (3)常用的合金钢：不锈钢是一种最常见的合金钢，合金元素主要是铬和镍。 ①性能：大气中比较稳定，不容易生锈，具有很强的抗腐蚀能力。 ②用途：医疗器材、厨房用具和餐具、地铁列车的车体材质等。 3．铝合金 向铝中加入少量的合金元素，如Cu、Mg、Si、Mn、Zn及稀土元素等，可制成铝合金。铝合金是目前用途广泛的合金之一。例如，硬铝的密度小、强度高，具有较强的抗腐蚀能力，是制造飞机和宇宙飞船的理想材料。 4．新型合金 合金名称 主要要求或性质 主要用途 储氢合金 Ti－Fe合金 储氢量大，金属氢化物既容易形成，稍稍加热又容易分解，室温下吸、放氢的速率快 储存氢气时，比将氢气压缩成液态更便于储存，且便于运输，安全性好 La－Ni合金 钛合金、耐热合金、形状记忆合金 密度小，强度高，耐腐蚀，耐高温 航空航天、生物工程和电子工业等 【特别提醒】 1．合金的组成及性质 (1)合金中一定含有金属元素，可能含有非金属元素。 (2)合金是混合物，没有固定的熔点。 (3)合金具有金属特性，如导电性、导热性、延展性等。 (4)合金形成后会影响各成分金属的物质性质，如合金的熔点一般比成分金属低，而硬度、机械强度一般比成分金属高；但一般来说各成分金属均保持了其原有的化学性质。 2．合金的形成条件 (1)金属与金属形成合金时：合金是金属在熔化状态时相互混合形成的，熔化时的温度需达到成分金属中熔点最高的金属的熔点，但又不能超出成分金属中沸点最低的金属的沸点。一种金属的熔点高于另一种金属的沸点时则不能形成合金。 三、铝及其化合物 1．铝与氧化铝(铝是地壳中含量最多的金属元素) (1)Al与O2反应：常温下能与空气中的O2发生反应，表面形成一层致密的氧化铝薄膜。 其反应方程式为：4Al＋3O2===2Al2O3 (2)Al、Al2O3与酸反应 2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑ Al2O3＋6HCl===2AlCl3＋3H2O (3)Al、Al2O3与强碱的反应 2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑ Al2O3＋2NaOH＋3H2O===2Na[Al(OH)4] (4)两性氧化物：既能与酸反应生成盐和水，又能与碱反应生成盐和水的氧化物叫做两性氧化物，如Al2O3。 2．氢氧化铝 (1)Al(OH)3是不溶于水的两性氢氧化物(既能和酸反应生成盐和水，又能和碱反应生成盐和水的氢氧化物叫做两性氢氧化物)，既能与强酸反应：Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O，又能与强碱反应：Al(OH)3＋OH－===[Al(OH)4]－ (2)氢氧化铝是白色胶状沉淀，有吸附作用。 (3)Al(OH)3的实验室制法：用可溶性铝盐和氨水反应制取。 化学方程式：AlCl3＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH4Cl 四、物质的量在化学方程式计算中的应用 1．物质的量与各物理量之间的关系 公式：n＝＝＝＝c·V(溶液) 2．化学方程式中化学计量数与各化学计量间的关系 2Na ＋ 2H2O　===　2NaOH＋　H2↑　　 　2 ∶ 2 ∶ 　2 ∶ 1 2NA ∶ ∶ 　 ∶ 2 mol ∶ 2 mol ∶ 2 mol∶ 1 mol 结论：化学方程式中各物质的化学计量数之比等于粒子数之比，也等于各物质的物质的量之比，对于有气体参与的反应还等于气体体积(相同条件下)之比。 一、单选题 1．（23-24高一上·北京通州·期末）下列关于金属材料的说法中，正确的是 A．合金的熔点一定比各成分金属的低 B．铝制餐具不宜用来蒸煮酸性食物 C．铁的导电性比铜好 D．钢的含碳量比生铁的高 【答案】B 【详解】A．合金的熔点一般比各成分金属的低，但也有例外如钨铁合金在铁含量较少时，熔点低于钨却高于铁，A错误； B．铝制餐具不宜用来蒸煮酸性食物，会破坏铝表面的氧化膜，从而降低铝的抗腐蚀能力，B正确； C．铁的导电性比铜差，C错误； D．钢的含碳量比生铁的低，D错误； 故选B。 2．（23-24高一上·广东肇庆·期末）我国C919大型客机使用了第三代铝锂合金，具有密度低、强度高、耐腐蚀等特点。下列说法不正确的是 A．铝锂合金硬度比纯铝大 B．铝锂合金熔点比纯铝低 C．铝为惰性金属，比较耐腐蚀 D．铝有较好的导电性和导热性 【答案】C 【详解】A．纯铝质地较软，铝锂合金硬度比纯铝大，A项正确； B．一般来说合金的熔点比其成分金属低，铝锂合金熔点比铝高，B项正确； C．铝为活泼金属，其耐腐蚀性是由于易与氧气反应生成一层致密氧化膜，保护内部金属，C项错误； D．铝有较好的导电性和导热性，D项正确； 答案选C。 3．（23-24高一上·江西吉安·期末）下列有关物质的性质与用途，不具有对应关系的是 A．合金的熔点比各成分金属的低，可用作飞机外壳 B．为红棕色粉末，常用作油漆、涂料 C．的熔点高，常用作耐火、耐高温材料 D．可与酸反应，可用作医用胃酸中和剂 【答案】A 【详解】A．合金硬度大，密度小，可用来制飞机外壳，与合金熔点低无关，故A选； B．为红棕色粉末，难溶于水，性质稳定，常用作油漆、涂料，故B不选； C．具有高熔点的物质，可以用作耐火、耐高温材料，的熔点高，所以常用作耐火、耐高温材料，故C不选； D．可与胃酸反应，对人体没有腐蚀作用，可用作医用胃酸中和剂，故D不选； 答案选A。 4．（23-24高一上·湖北十堰·期末）管道疏通剂的主要成分为氢氧化钠固体、铝粉、硝酸钠。下列说法正确的是 A．硝酸钠中氮元素的化合价为+3价 B．从物质的组成来看，硝酸钠属于氧化物 C．氢氧化钠固体溶于水会放出大量的热 D．将少量的铝粉投入氢氧化钠溶液中，可获得一种助燃性气体 【答案】C 【详解】A．硝酸钠的化学式为NaNO3，其中氮元素的化合价为+5价，而不是+3价，A错误； B．硝酸钠是由钠、氮和氧三种元素组成的盐类化合物，不属于氧化物，B错误； C．氢氧化钠固体溶于水时会放出大量的热，导致溶液的温度升高，C正确； D．铝粉投入氢氧化钠溶液中会发生反应生成氢气，氢气是一种可燃性气体，D错误； 答案选C。 5．将10g CaCO3加入到足量的盐酸中，并将产生的气体经干燥后完全通过足量的红热的炭中充分反应，得到的气体的体积(标准状况下)为 A．1.12L B．2.24L C．3.36L D．4.48L 【答案】D 【详解】10g碳酸钙的物质的量为，根据碳元素守恒可知，碳酸钙与盐酸反应生成二氧化碳为0.1mol，根据CO2+C=2CO，可知生成CO为0.1mol×2=0.2mol，故标况下生成CO体积为0.2mol×22.4L/mol=4.48L，故选D。 6．（23-24高一上·重庆·期末）氢氧化铝和小苏打可作为治疗胃酸过多的内服药成分，下列说法正确的是 A．都含有金属元素 B．都属于盐 C．都属于两性氢氧化物 D．都易溶于水 【答案】A 【详解】A．氢氧化铝含金属元素铝，碳酸氢钠含金属元素钠，A正确； B．氢氧化铝是两性氢氧化物，碳酸氢钠属于盐，B错误； C．氢氧化铝是两性氢氧化物，碳酸氢钠属于盐，C错误； D．氢氧化铝难溶于水，碳酸氢钠易溶于水，D错误； 故选A。 7．取两块大小一样的铝片，进行如下图的实验： 根据该实验，下列说法不正确的是 A．氧化铝有保护作用，因此烧杯Ⅰ中没有反应发生 B．烧杯Ⅰ中开始没有气泡，一段时间后才产生气泡；烧杯Ⅱ中立即产生气泡 C．两个烧杯中均发生反应： D．铝制餐具不宜长时间存放碱性食物 【答案】A 【详解】A．氢氧化钠能与氧化铝反应，氧化铝不能起保护作用，烧杯Ⅰ中发生反应，A错误；   B．氢氧化钠能与氧化铝反应生成四羟基合铝酸钠，铝和氢氧化钠反应生成四羟基合铝酸钠和氢气，烧杯Ⅰ中开始没有气泡，一段时间后才产生气泡；烧杯Ⅱ中立即产生气泡，B正确； C．烧杯Ⅰ中先发生反应氢氧化钠能与氧化铝反应生成四羟基合铝酸钠，后发生铝和氢氧化钠反应生成四羟基合铝酸钠和氢气；烧杯Ⅱ中直接发生反应铝和氢氧化钠反应生成四羟基合铝酸钠和氢气；所以两个烧杯中均发生反应：，故C正确；   D．铝、氧化铝都能和碱反应，所以铝制餐具不宜长时间存放碱性食物，D正确； 故选A。 8．（23-24高一上·安徽六安·期末）下列物质中既能与稀H2SO4反应，又能与NaOH溶液反应的是 ①NaHCO3②Al2O3③Na2CO3④Al(OH)3⑤NaHSO4 A．②③④ B．①③④ C．①②④ D．全部 【答案】C 【详解】①NaHCO3与稀H2SO4反应生成硫酸钠、水和二氧化碳，与NaOH溶液反应生成碳酸钠和水，故①符合题意； ②Al2O3与稀H2SO4反应生成硫酸铝和水，与NaOH溶液反应生成四羟基合铝酸钠和水，故②符合题意； ③Na2CO3与稀H2SO4反应生成硫酸钠、水和二氧化碳，与NaOH溶液不反应，故③不符合题意； ④Al(OH)3与稀H2SO4反应生成硫酸铝和水，与NaOH溶液反应生成四羟基合铝酸钠和水，故④符合题意； ⑤NaHSO4与稀H2SO4不反应，与NaOH溶液反应生成硫酸钠和水，故⑥不符合题意； 故选C。 9．（23-24高一上·天津·期末）工业上用铝土矿(主要成分为，含杂质)为原料冶炼铝的工艺流程如下。下列叙述不正确的是 A．是两性氧化物 B．反应①过滤后所得沉淀为氢氧化铁 C．是两性氢氧化物 D．反应①过滤后所得溶液中铝元素存在形式为 【答案】B 【分析】综合分析整个流程可知，铝土矿经强碱溶液溶解后过滤，可得到含铝盐溶液和不溶于强碱溶液的氧化铁沉淀；向溶液乙中通入过量的二氧化碳，可以得到氢氧化铝沉淀和碳酸氢钠溶液；氢氧化铝经加热得到氧化铝，最后电解熔融的氧化铝得到铝。 【详解】A．氧化铝是两性氧化物中的典型代表，它能与强酸反应生成铝盐和水，也能与强碱反应生成偏铝酸盐和水，A正确； B．反应①过滤后所得沉淀为不溶于强碱溶液的氧化铁沉淀，B错误； C．氢氧化铝既能与酸反应生成盐和水，又能与强碱反应生成盐和水，氢氧化铝是两性氢氧化物，C正确； D．铝土矿经强碱溶液溶解后过滤，可得到含四氢氧化铝负离子的盐溶液，D正确； 故选B。 10．（23-24高一上·山东聊城·期末）下列各组离子在给定溶液中能大量共存的是 A．0.1mol/L硝酸银溶液中：、、 B．与Al反应能放出H2的溶液中：、、 C．无色透明的溶液中：、、 D．0.1mol/LH2SO4溶液中：、、 【答案】D 【详解】A．0.1mol/L硝酸银溶液中，能与Ag+反应生成AgCl沉淀，不能大量共存，A不符合题意； B．与Al反应能放出H2的溶液可能呈酸性，也可能呈碱性，在酸性溶液中，不能大量存在，在碱性溶液中，、不能大量存在，B不符合题意； C．Fe3+呈棕黄色，在无色透明的溶液中，不能大量存在，C不符合题意； D．0.1mol/LH2SO4溶液中，、、都不发生反应，能稳定存在，D符合题意； 故选D。 11．（23-24高一上·湖南张家界·期末）下列关于铝及其化合物的说法不正确的是 A．既可用于食品包装，也可用作建筑材料 B．既可用来冶炼金属，也可用作耐火材料 C．明矾有强氧化性，可用作消毒剂 D．既可用作治疗胃酸过多的药物，也可用来制备一些铝盐 【答案】C 【详解】A．金属铝具有良好的延展性，因此铝可以制成铝箔用于食品包装，铝合金密度小、强度大，金属铝也可用做建筑材料，如铝合金门窗，A正确； B．电解熔融的Al2O3可冶炼金属Al，由于Al2O3具有耐高温的性质，也可用做耐火材料，B正确； C．明矾[KAl(SO4)2·12H2O]溶于水后， Al3+能发生水解，生成Al(OH)3胶体具有吸附作用，可用做净水剂，但Al(OH)3并不具有消毒作用，C错误； D．Al(OH)3与胃酸中的盐酸反应生成氯化铝和水，反应的化学方程式为Al(OH)3+3HCl═AlCl3+3H2O，D正确， 答案选C。 12．（23-24高一上·浙江绍兴·期中）实验室制Cl2的反应为4HCl(浓)十MnO2MnCl2+C12↑+2H2O，下列说法错误的是 A．还原剂是HCl，氧化剂是MnO2 B．每生成1.12LCl2，转移电子的物质的量为0.1 mol C．每消耗8.7 gMnO2，被氧化的HCl的物质的量为0.2mol D．生成的Cl2中，除含有一些水蒸气外，还含有HCl杂质 【答案】B 【详解】A．反应中Cl元素的化合价升高，HCl被氧化，为还原剂，Mn元素的化合价降低，MnO2为氧化剂，故A正确； B．气体所处状况未知，不能依据体积确定氯气的物质的量，无法计算转移电子数，故B错误； C．每消耗1mol MnO2，起还原剂作用的HCl消耗2mol，另一部分的HCl起到酸性的作用，则消耗8.7 gMnO2即0.1mol，被氧化的HCl的物质的量为0.2mol，故C正确； D．由于盐酸易挥发，且反应在加热条件下进行，则生成的Cl2中，除含有一些水蒸气外，还含有HCl杂质，故D正确； 故选：B。 13．（24-25高一上·全国·课后作业）现有Al、CuO、Fe2O3组成的混合物共10.0g，放入500mL某浓度的盐酸中，混合物完全溶解，当再加入250mL2.0mol/L的NaOH溶液时，金属离子正好全部转化为沉淀。则上述盐酸的浓度为 A．0.5mol/L B．1.0mol/L C．2.0mol/L D．3.0mol/L 【答案】B 【详解】Al、CuO、Fe2O3组成的混合物共与盐酸反应生成氯化铝、氯化铜、氯化铁，盐酸可能有剩余， 向反应后溶液中加入NaOH溶液，得到的沉淀最多，应满足恰好反应生成氢氧化铝、氢氧化铜、氢氧化铁，此时溶液中溶质为NaCl， 根据钠离子守恒可得：n(NaCl)=n(NaOH)=0.250L×2.00mol/L=0.5mol， 根据氯离子守恒可得：n(HCl)=n(NaCl)=0.5mol， 故该元素的物质的量浓度= =1.0mol/L。 14．（23-24高一上·山西朔州·期末）已知反应，下列说法不正确的是 A．Al(OH)3溶于硫酸的化学方程式是： B．Al(OH)3是一元酸 C．Al(OH)3是两性氢氧化物 D．向AlCl3溶液中滴加过量氨水先产生白色絮状沉淀后沉淀溶解 【答案】D 【详解】A．Al(OH)3溶于硫酸反应生成硫酸铝和水，反应的化学方程式是：，A正确； B．已知反应，Al(OH)3能与一元碱反应生成盐，则该物质是一元酸，B正确； C． Al(OH)3是两性氢氧化物，能与强酸反应，也能与强碱反应，C正确； D．向AlCl3溶液中滴加过量氨水先产生白色絮状沉淀Al(OH)3，Al(OH)3不能与弱碱反应，则沉淀不溶解，D错误； 故选D。 二、填空题 15．（23-24高一上·海南海口·期末）在MgCl2和AlCl3的混合溶液中，逐滴加入NaOH溶液直至过量，经测定，加入NaOH的物质的量和所得沉淀的物质的量的关系如下图所示，则： (1)图中C点表示当加入 mol NaOH时， Al3＋已经全部转化为 ，(填化学式)  Mg2＋已经全部转化为 (填化学式)； (2)图中线段OA︰AB= 。 【答案】(1) 0.6mol Na[Al(OH)4]或者[Al(OH)4]- Mg(OH)2 (2)图中线段OA︰AB=5：1 【分析】根据图象可知，在滴加NaOH溶液到加入氢氧化钠为Amol时，沉淀量最大为0.2mol，说明氯化铝、氯化镁恰好完全反应，此时溶液为氯化钠溶液．继续滴加氢氧化钠，但在加入(B-A)mol时，沉淀物质的量最小为0.1mol，是氢氧化镁沉淀，所以加入Amol氢氧化钠时沉淀中有氢氧化镁0.1mol、氢氧化铝0.1mol；此时溶液为氯化钠、四羟基合铝酸钠溶液，据此回答。 【详解】（1）根据氢氧根守恒可知，沉淀量最大时加入的氢氧化钠n(NaOH)=2n[Mg(OH)2]+3n[Al(OH)3]=2×0.1mol+3×0.1mol=0.5mol，C点氢氧化铝完全溶解，根据铝元素、钠元素守恒可知n(Na[Al(OH)4])=n[Al(OH)3]=0.1mol，所以溶解氢氧化铝加入的氢氧化钠为0.1mol．所以加入的氢氧化钠的物质的量为0.5mol+0.1mol=0.6mol；C点氢氧化铝完全溶解，铝元素在溶液中以Na[Al(OH)4]存在；根据分析可知，Mg2+已经全部转化为Mg(OH)2； （2）沉淀量最大时加入的氢氧化钠n(NaOH)=2n[Mg(OH)2]+3n[Al(OH)3]=2×0.1mol+3×0.1mol=0.5mol，C点氢氧化铝完全溶解，根据铝元素、钠元素守恒可知n(Na[Al(OH)4])=n[Al(OH)3]=0.1mol，所以图中线段OA︰AB=5：1。 16．（23-24高一上·重庆渝中·期末）材料是人类赖以生存的重要物质基础。材料种类很多，通常可分为金属材料、无机非金属材料、高分子合成材料及复合材料。 (1)合金是被广泛应用的金属材料。 ①在原子反应堆中得以广泛应用的钠钾合金在常温下呈液态，说明合金的熔点比其成分金属的熔点 (填“高”或者“低”)。 ②下列有关合金性质的说法不正确的是 (填字母)。 A．生铁和钢都属于铁碳合金，生铁的含碳量更高 B．不锈钢是在碳素钢中加入其他合金元素，改变钢的结构使其具有耐腐蚀性 C．硬铝的强度比纯铝小但耐腐蚀，可用于制造宇宙飞船等 D．储氢合金可有效解决氢能源的安全存储和运输等问题 E．铁在地壳中的含量比铜丰富，所以人类发展经历了从石器时代到铁器时代，再到青铜器时代 F．稀土元素被称为“冶金工业的维生素”，在合金中加入适量稀土金属，能大大改善合金的性能 (2)镁、铝、铁的单质及其化合物在生产和生活中有广泛的用途。回答下列问题： ①铁元素的常见化合价有和价，元素有、、、四种核素，它们互为 。 ②、、、、(过氧化镁)中，属于碱性氧化物的有 。 ③纳米铁粉可以高效地去除被污染水体中的等重金属离子，其本质是 (用离子方程式表示)。 ④纳米铁粉还可用于处理含氧酸性废水中的，反应原理如图所示。 该过程中体现了纳米铁粉的 性(填“氧化”或“还原”)；在铁粉总量一定的条件下，废水中的溶解氧过多不利于的去除，原因是 。 【答案】(1) 低 CE (2) 同位素 、 还原 氧气会将亚铁离子氧化为铁离子，亚铁离子的物质的量减少，消耗溶液中的物质的量减少 【详解】（1）①钠钾合金在常温下呈液态，说明合金的熔点比其成分金属的熔点低，合金属于混合物，其熔点一般低于成分金属； ②A．生铁和钢都是含碳量不同的两种铁碳合金，生铁的含碳量为2%～4.3%，钢的含碳量为0.03%～2%，则生铁的合碳量更高，故A正确； B．不锈钢是在碳素钢中加入铬和镍元素，改变钢的结构使其具有耐腐蚀性，故B正确； C．硬铝属于合金，其强度比纯铝大，且耐腐蚀，可用于制造宇宙飞船等，故C错误； D．氢气在一定条件下进入储氢合金，与合金产生化学作用生成金属氢化物，达到储存氢气和运输的目的，故D正确； E．铁在地壳中的含量虽然比铜丰富，然而，由于铁的熔点要比铜高，冶铁技术的难度更大，因此，在人类发展史上，铁器时代要晚于青铜器时代，故E错误； F．在制造合金的时候，适量加入稀土金属能大大改善合金的性能，故F正确； 故选CE； （2）①、、、四种核素，质子数相同，中子数不同它们互称为同位素； ②碱性氧化物是能和酸反应生成一种盐和水的氧化物，不但可以和酸反应还可以和碱反应均生成盐和水，属于两性氧化物，和是能和酸反应生成盐和水的氧化物，属于碱性氧化物，与酸反应时生成的是两种盐，故不属于碱性氧化物、和酸反应还有氧气生成，属于过氧化物，所以属于碱性氧化物的有、； ③纳米铁粉可以高效地去除被污染水体中的等重金属离子，其本质是铁粉与发生了置换反应，离子方程式为：； ④由图可知，反应中铁元素的化合价升高被氧化，纳米铁粉为反应的还原剂，表现还原性；在铁粉总量一定的条件下，废水中的溶解氧过多，氧气会将亚铁离子氧化为铁离子，亚铁离子的物质的量减少，消耗溶液中的物质的量减少，所以废水中的溶解氧过多不利于的去除。 17．（23-24高一上·甘肃庆阳·期末）铝和铝合金是一类重要的金属材料。回答下列问题： (1)除去镁粉中混有少量铝粉，应加入的试剂为 ，发生反应的离子方程式为 ，然后经过滤、洗涤、干燥。 (2)等质量的两份铝分别与足量的盐酸、氢氧化钠溶液反应，所得在同温同压下的体积之比是 。 (3)氢氧化亚铁在空气中会逐渐被氧化为氢氧化铁，其化学方程式为 。 (4)某同学在实验室用铝土矿(含有和，不考虑其他杂质)制取金属铝的流程如下： ①操作I为 。 ②与稀硫酸反应的离子方程式为 。 ③滤液II中溶质的用途之一是 。 【答案】(1) NaOH溶液 (2)1：1 (3) (4) 过滤 作氮肥 【分析】铝土矿(含有Al2O3和SiO2，不考虑其他杂质)用硫酸溶解，二氧化硅不反应，过滤分离，滤液主要含有硫酸铝，向滤液中加入氨水，反应生成氢氧化铝沉淀，过滤分离，滤液Ⅱ中主要含有硫酸铵，氢氧化铝烘干、灼烧分解生成氧化铝，电解熔融氧化铝生成铝单质与氧气，据此解答。 【详解】（1）铝和氢氧化钠溶液反应，镁不与氢氧化钠溶液反应，除去镁粉中混有的少量铝粉，应加入的试剂是NaOH溶液，发生的反应为：； （2）2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑，2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑，通过化学方程式可以看出，等质量的两份铝分别与足量的盐酸、氢氧化钠溶液反应，金属是不足的，所以生成氢气的物质的量相等，所得H2的体积之比是：1：1； （3）氢氧化亚铁在空气中会逐渐被氧化为氢氧化铁，其化学方程式为：； （4）①根据分析，操作I为过滤； ②与稀硫酸反应的离子方程式为：； ③滤液II中溶质主要为硫酸铵，用途之一是作氮肥。 18．（23-24高一上·海南·期末）将铁与氧化铁的锟合物15g，加入150mL稀H2SO4中，标准状况下放出H2 1.68L，同时铁和氧化铁均无剩余，向溶液中滴入KSCN溶液，未见颜色变化。 (1)写出所有发生的反应方程式： ； (2)混合物中铁的质量是 克； (3)为了中和过量的H2SO4，且使Fe2+完全转化成Fe(OH)2，共耗费3mol/L的氢氧化钠溶液200mL，则原硫酸的物质的量浓度为 。 【答案】(1)Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑、Fe2O3+3H2SO4=Fe2(SO4)3+3H2O、Fe+Fe2(SO4)3=3FeSO4 (2)7g (3)2mol/L 【详解】（1）因铁、氧化铁都能与硫酸反应：Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑，Fe2O3+3H2SO4= Fe2(SO4)3+3H2O，又因反应后溶液中无Fe3+，所以有反应：Fe+ Fe2(SO4)3=3FeSO4； （2）从Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑方程式可以算出和硫酸生成1.68LH2的铁为0.075mol，其质量为4.2g，剩下15-4.2=10.8g混合物发生如下反应：Fe2O3+3H2SO4=Fe2(SO4)3+3H2O、Fe+Fe2(SO4)3=3FeSO4，所以剩余混合物中Fe2O3和Fe的物质的量应该为1：1，可以算出各为0.05mol，则m(Fe2O3)=8g，m(Fe)=4.2+2.8=7g； （3）因为反应后溶液中无Fe3+存在，且固体没有剩余，则全都是以Fe2+的形式存在 原硫酸的物质的量为0.3mol，所以原稀H2SO4的物质的量浓度为=2mol/L。 ( 6 )原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题08 金属材料 一、金属材料的思维导图 二、合金 1．合金的概念及性质 金属材料包括 和它们的 ，日常使用的金属材料，大多数属于 。 (1)合金的概念：由两种或两种以上的 (或 )熔合而成的具有金属特性的物质。 (2)合金的一般性质 ①硬度：合金的硬度 各成分金属。 ②熔点：合金的熔点 各成分金属。 ③与纯金属材料相比，合金具有优良的物理、化学或机械性能。 2．铁合金——生铁和钢是含碳量 的两种铁碳合金 (1)生铁 ①生铁的含碳量为2%～4.3%。 ②性能及用途 生铁硬度大、抗压，性脆、可以铸造成型，是制造机座、管道的重要材料。 (2)钢 ①钢的含碳量为0.03%～2%。 ②性能及用途 钢有良好的延展性，机械性能好，可以锻轧和铸造，广泛用于制造机械和交通工具等。 ③分类 (3)常用的合金钢： 是一种最常见的合金钢，合金元素主要是铬和镍。 ①性能：大气中比较稳定，不容易生锈，具有很强的抗腐蚀能力。 ②用途：医疗器材、厨房用具和餐具、地铁列车的车体材质等。 3．铝合金 向铝中加入少量的合金元素，如Cu、Mg、Si、Mn、Zn及稀土元素等，可制成铝合金。铝合金是目前用途广泛的合金之一。例如，硬铝的密度 、强度 ，具有较强 的 能力，是制造飞机和宇宙飞船的理想材料。 4．新型合金 合金名称 主要要求或性质 主要用途 储氢合金 Ti－Fe合金 储氢量大，金属氢化物既容易形成，稍稍加热又容易分解，室温下吸、放氢的速率快 储存氢气时，比将氢气压缩成液态更便于储存，且便于运输，安全性好 La－Ni合金 钛合金、耐热合金、形状记忆合金 密度小，强度高，耐腐蚀，耐高温 航空航天、生物工程和电子工业等 【特别提醒】 1．合金的组成及性质 (1)合金中一定含有 元素，可能含有非金属元素。 (2)合金是 物，没有固定的熔点。 (3)合金具有金属特性，如导电性、导热性、延展性等。 (4)合金形成后会影响各成分金属的物质性质，如合金的熔点一般比成分金属低，而硬度、机械强度一般比成分金属高；但一般来说各成分金属均保持了其原有的化学性质。 2．合金的形成条件 (1)金属与金属形成合金时：合金是金属在熔化状态时相互混合形成的，熔化时的温度需达到成分金属中熔点最高的金属的熔点，但又不能超出成分金属中沸点最低的金属的沸点。一种金属的熔点高于另一种金属的沸点时则不能形成合金。 三、铝及其化合物 1．铝与氧化铝(铝是地壳中含量最多的金属元素) (1)Al与O2反应：常温下能与空气中的O2发生反应，表面形成一层致密的氧化铝薄膜。 其反应方程式为：4Al＋3O2===2Al2O3 (2)Al、Al2O3与酸反应 2Al＋6HCl=== Al2O3＋6HCl=== (3)Al、Al2O3与强碱的反应 2Al＋2NaOH＋6H2O=== Al2O3＋2NaOH＋3H2O=== (4)两性氧化物：既能与 反应生成盐和水，又能与 反应生成盐和水的氧化物叫做两性氧化物，如Al2O3。 2．氢氧化铝 (1)Al(OH)3是不溶于水的 氢氧化物(既能和酸反应生成盐和水，又能和碱反应生成盐和水的氢氧化物叫做两性氢氧化物)，既能与强酸反应：Al(OH)3＋3H＋=== ，又能与强碱反应：Al(OH)3＋OH－=== (2)氢氧化铝是白色胶状沉淀，有吸附作用。 (3)Al(OH)3的实验室制法：用可溶性铝盐和氨水反应制取。 化学方程式：AlCl3＋3NH3·H2O=== 四、物质的量在化学方程式计算中的应用 1．物质的量与各物理量之间的关系 公式：n＝＝＝＝c·V(溶液) 2．化学方程式中化学计量数与各化学计量间的关系 2Na ＋ 2H2O　===　2NaOH＋　H2↑　　 　2 ∶ 2 ∶ 　2 ∶ 1 2NA ∶ ∶ 　 ∶ 2 mol ∶ 2 mol ∶ 2 mol∶ 1 mol 结论：化学方程式中各物质的化学计量数之比等于 之比，也等于各物质的 之比，对于有气体参与的反应还等于 (相同条件下)之比。 一、单选题 1．（23-24高一上·北京通州·期末）下列关于金属材料的说法中，正确的是 A．合金的熔点一定比各成分金属的低 B．铝制餐具不宜用来蒸煮酸性食物 C．铁的导电性比铜好 D．钢的含碳量比生铁的高 2．（23-24高一上·广东肇庆·期末）我国C919大型客机使用了第三代铝锂合金，具有密度低、强度高、耐腐蚀等特点。下列说法不正确的是 A．铝锂合金硬度比纯铝大 B．铝锂合金熔点比纯铝低 C．铝为惰性金属，比较耐腐蚀 D．铝有较好的导电性和导热性 3．（23-24高一上·江西吉安·期末）下列有关物质的性质与用途，不具有对应关系的是 A．合金的熔点比各成分金属的低，可用作飞机外壳 B．为红棕色粉末，常用作油漆、涂料 C．的熔点高，常用作耐火、耐高温材料 D．可与酸反应，可用作医用胃酸中和剂 4．（23-24高一上·湖北十堰·期末）管道疏通剂的主要成分为氢氧化钠固体、铝粉、硝酸钠。下列说法正确的是 A．硝酸钠中氮元素的化合价为+3价 B．从物质的组成来看，硝酸钠属于氧化物 C．氢氧化钠固体溶于水会放出大量的热 D．将少量的铝粉投入氢氧化钠溶液中，可获得一种助燃性气体 5．将10g CaCO3加入到足量的盐酸中，并将产生的气体经干燥后完全通过足量的红热的炭中充分反应，得到的气体的体积(标准状况下)为 A．1.12L B．2.24L C．3.36L D．4.48L 6．（23-24高一上·重庆·期末）氢氧化铝和小苏打可作为治疗胃酸过多的内服药成分，下列说法正确的是 A．都含有金属元素 B．都属于盐 C．都属于两性氢氧化物 D．都易溶于水 7．取两块大小一样的铝片，进行如下图的实验： 根据该实验，下列说法不正确的是 A．氧化铝有保护作用，因此烧杯Ⅰ中没有反应发生 B．烧杯Ⅰ中开始没有气泡，一段时间后才产生气泡；烧杯Ⅱ中立即产生气泡 C．两个烧杯中均发生反应： D．铝制餐具不宜长时间存放碱性食物 8．（23-24高一上·安徽六安·期末）下列物质中既能与稀H2SO4反应，又能与NaOH溶液反应的是 ①NaHCO3②Al2O3③Na2CO3④Al(OH)3⑤NaHSO4 A．②③④ B．①③④ C．①②④ D．全部 9．（23-24高一上·天津·期末）工业上用铝土矿(主要成分为，含杂质)为原料冶炼铝的工艺流程如下。下列叙述不正确的是 A．是两性氧化物 B．反应①过滤后所得沉淀为氢氧化铁 C．是两性氢氧化物 D．反应①过滤后所得溶液中铝元素存在形式为 10．（23-24高一上·山东聊城·期末）下列各组离子在给定溶液中能大量共存的是 A．0.1mol/L硝酸银溶液中：、、 B．与Al反应能放出H2的溶液中：、、 C．无色透明的溶液中：、、 D．0.1mol/LH2SO4溶液中：、、 11．（23-24高一上·湖南张家界·期末）下列关于铝及其化合物的说法不正确的是 A．既可用于食品包装，也可用作建筑材料 B．既可用来冶炼金属，也可用作耐火材料 C．明矾有强氧化性，可用作消毒剂 D．既可用作治疗胃酸过多的药物，也可用来制备一些铝盐 12．（23-24高一上·浙江绍兴·期中）实验室制Cl2的反应为4HCl(浓)十MnO2MnCl2+C12↑+2H2O，下列说法错误的是 A．还原剂是HCl，氧化剂是MnO2 B．每生成1.12LCl2，转移电子的物质的量为0.1 mol C．每消耗8.7 gMnO2，被氧化的HCl的物质的量为0.2mol D．生成的Cl2中，除含有一些水蒸气外，还含有HCl杂质 13．（24-25高一上·全国·课后作业）现有Al、CuO、Fe2O3组成的混合物共10.0g，放入500mL某浓度的盐酸中，混合物完全溶解，当再加入250mL2.0mol/L的NaOH溶液时，金属离子正好全部转化为沉淀。则上述盐酸的浓度为 A．0.5mol/L B．1.0mol/L C．2.0mol/L D．3.0mol/L 14．（23-24高一上·山西朔州·期末）已知反应，下列说法不正确的是 A．Al(OH)3溶于硫酸的化学方程式是： B．Al(OH)3是一元酸 C．Al(OH)3是两性氢氧化物 D．向AlCl3溶液中滴加过量氨水先产生白色絮状沉淀后沉淀溶解 二、填空题 15．（23-24高一上·海南海口·期末）在MgCl2和AlCl3的混合溶液中，逐滴加入NaOH溶液直至过量，经测定，加入NaOH的物质的量和所得沉淀的物质的量的关系如下图所示，则： (1)图中C点表示当加入 mol NaOH时， Al3＋已经全部转化为 ，(填化学式)  Mg2＋已经全部转化为 (填化学式)； (2)图中线段OA︰AB= 。 16．（23-24高一上·重庆渝中·期末）材料是人类赖以生存的重要物质基础。材料种类很多，通常可分为金属材料、无机非金属材料、高分子合成材料及复合材料。 (1)合金是被广泛应用的金属材料。 ①在原子反应堆中得以广泛应用的钠钾合金在常温下呈液态，说明合金的熔点比其成分金属的熔点 (填“高”或者“低”)。 ②下列有关合金性质的说法不正确的是 (填字母)。 A．生铁和钢都属于铁碳合金，生铁的含碳量更高 B．不锈钢是在碳素钢中加入其他合金元素，改变钢的结构使其具有耐腐蚀性 C．硬铝的强度比纯铝小但耐腐蚀，可用于制造宇宙飞船等 D．储氢合金可有效解决氢能源的安全存储和运输等问题 E．铁在地壳中的含量比铜丰富，所以人类发展经历了从石器时代到铁器时代，再到青铜器时代 F．稀土元素被称为“冶金工业的维生素”，在合金中加入适量稀土金属，能大大改善合金的性能 (2)镁、铝、铁的单质及其化合物在生产和生活中有广泛的用途。回答下列问题： ①铁元素的常见化合价有和价，元素有、、、四种核素，它们互为 。 ②、、、、(过氧化镁)中，属于碱性氧化物的有 。 ③纳米铁粉可以高效地去除被污染水体中的等重金属离子，其本质是 (用离子方程式表示)。 ④纳米铁粉还可用于处理含氧酸性废水中的，反应原理如图所示。 该过程中体现了纳米铁粉的 性(填“氧化”或“还原”)；在铁粉总量一定的条件下，废水中的溶解氧过多不利于的去除，原因是 。 17．（23-24高一上·甘肃庆阳·期末）铝和铝合金是一类重要的金属材料。回答下列问题： (1)除去镁粉中混有少量铝粉，应加入的试剂为 ，发生反应的离子方程式为 ，然后经过滤、洗涤、干燥。 (2)等质量的两份铝分别与足量的盐酸、氢氧化钠溶液反应，所得在同温同压下的体积之比是 。 (3)氢氧化亚铁在空气中会逐渐被氧化为氢氧化铁，其化学方程式为 。 (4)某同学在实验室用铝土矿(含有和，不考虑其他杂质)制取金属铝的流程如下： ①操作I为 。 ②与稀硫酸反应的离子方程式为 。 ③滤液II中溶质的用途之一是 。 18．（23-24高一上·海南·期末）将铁与氧化铁的锟合物15g，加入150mL稀H2SO4中，标准状况下放出H2 1.68L，同时铁和氧化铁均无剩余，向溶液中滴入KSCN溶液，未见颜色变化。 (1)写出所有发生的反应方程式： ； (2)混合物中铁的质量是 克； (3)为了中和过量的H2SO4，且使Fe2+完全转化成Fe(OH)2，共耗费3mol/L的氢氧化钠溶液200mL，则原硫酸的物质的量浓度为 。 ( 6 )原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$