专题12 金属材料的性能及应用（三大题型）-【举一反三】2024-2025学年高一化学同步讲与练（苏教版2019必修第二册）

专题12 金属材料的性能及应用 ◆题型01 金属材料的性能与用途的关系 ◆题型02 合金的组成与性能 ◆题型03 常见的非金属材料 ◆题型01 金属材料的性能与用途的关系 【典例1】材料的发展，彰显科技进步。下列说法不正确的是 A．“福建舰”的舰体材料是合金钢，其强度和熔点均低于纯铁 B．喷气式飞机的发动机叶片材料是镍钴合金，其能承受1100℃的高温 C．“蛟龙”号载人潜水器的内压球采用钛合金制造，其硬度大，抗腐蚀性好 D．医疗器械常用不锈钢材料制造，不锈钢不易生锈，具有很强的抗腐蚀能力 【典例2】下列有关物质用途的解释错误的是 A．硬铝的密度小、强度高，是制造飞机和宇宙飞船的理想材料 B．生铁硬度小、抗压、性脆，是制造机座、管道的重要材料 C．不锈钢在空气中比较稳定，不容易生锈，是制造医疗器材、厨房用具和餐具的材料 D．镁铝合金因坚硬、轻巧、易于加工，主要用于制作窗框、卷帘门、防护栏 【变式1-1】金属一般具有的特点是 A．有金属光泽，能导电，有延展性 B．熔点和沸点较低 C．能在空气中稳定存在， 不易被氧化 D．在反应中作氧化剂 【变式1-2】下列物质的性质与用途具有对应关系的是 A．铁粉可与氧气反应，可用作食品脱氧剂 B．碳酸氢钠呈碱性，可用于焙制糕点 C．氧化铝能溶于酸，可用于制作耐磨材料 D．氧化铁熔点高，可用于制红色颜料 ◆题型02 合金的组成与性能 ▲知识积累 合金 （1）概念：合金是指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）性能：合金具有不同于各成分金属的物理、化学性能或机械性能。 ①熔点：一般比它的各成分金属的； ②硬度和强度：一般比它的各成分金属的。 【特别提醒】①构成合金的成分不一定是两种或两种以上的金属，也可以是金属与非金属，合金中一定含金属元素。合金一定是混合物。 ②常温下，多数合金是固态，但钾、钠合金呈液态。 ③合金的性质不是各成分金属的性质之和。合金具有许多良好的物理、化学和机械性能，在许多方面不同于各成分金属，不是简单加和；但在化学性质上，一般认为合金体现的是各成分金属的化学性质。 【典例3】镁铝合金质优体轻，又不易锈蚀，大量用于航空工业、造船工业、日用化工等领域。下列关于镁铝合金性质的叙述中，不正确的是 A．此合金熔点比镁和铝的熔点都低 B．此合金能全部溶解于足量稀盐酸中 C．此合金能全部溶解于足量氢氧化钠溶液中 D．此合金的硬度比镁和铝的硬度都大 【典例4】日常使用的金属材料，大多数属于合金。下列关于合金的说法不正确的是 A．钛合金的熔点高于单质钛 B．钢是用量最大、用途最广的合金 C．储氢合金是一类能够吸收，并与结合成金属氢化物的材料 D．硬铝具有强度高、密度小、抗腐蚀能力强等优点，常用于制造飞机外壳 【变式2-1】中华文明源远流长，化学与文化传承密不可分。大禾方鼎是商代晚期的铜器，是中国铜器制作史上的杰作之一，代表了商代晚期青铜器的高度艺术水平。下列有关大禾方鼎的说法错误的是 A．大禾方鼎是混合物 B．熔点比纯铜低 C．硬度比纯铜大 D．潮湿空气中易被还原为铜绿 【变式2-2】“灌钢法”是我国古代劳动人民对钢铁冶炼技术的重大贡献，陶弘景在其《本草经集注》中提到“钢铁是杂炼生鍒作刀镰者”。“灌钢法”主要是将生铁和熟铁(含碳量约0.1%)混合加热，生铁熔化灌入熟铁，再锻打成钢。下列说法错误的是( ) A．钢是以铁为主的含碳合金 B．钢的含碳量越高，硬度和脆性越大 C．生铁由于含碳量高，熔点比熟铁高 D．冶炼铁的原料之一赤铁矿的主要成分为Fe2O3 【变式2-3】由中国自主研发的C919大型客机开启常态化商业运行。飞机上广泛应用了各种铝合金材料。 （1）合金具有许多优良的性能，下列物质属于合金的是___________。 A．水银 B．青铜 C．生铁 D．黄金 （2）铝的金属活动性比铁强，空气中铝却比铁具有更好的抗腐蚀性，原因是 。 （3）C919大型飞机上使用了大量新型材料铝锂合金，说出铝锂合金材料的主要优点是： 、 。 （4）起落架可用铝镁合金制造。合金焊接前需用碱洗，即用NaOH溶液除去铝镁合金表面的自然氧化膜。碱洗时常有气泡冒出，其原因是 (用化学方程式表示)。 ◆题型03 常见的非金属材料 ▲知识积累 1．无机非金属材料 从组成上看，许多无机非金属材料多含等元素，具有、、等特点，以及特殊的、等性能。 2．硅的用途：材料、电池、芯片和设备等。 3．二氧化硅的主要应用 ①水晶可用于电子工业的部件、光学仪器、工艺品。 ②SiO2是制的重要原料。 ③较纯的石英用于制造石英玻璃，石英玻璃常用来制造的化学仪器。 ④石英砂用于制玻璃的原料及建筑材料。 【典例5】中国芯是由中国自主研发并生产制造的计算机处理芯片。下列制造中国芯的主要元素硅的有关说法错误的是 A．位于第三周期 B．属于传统无机非金属材料 C．属于半导体材料 D．有＋4、-4等多种价态 【典例6】科技的发展离不开化学材料。下列应用的材料中主要成分不属于无机非金属材料的是 A．通信中传输信号所用的光导纤维 B．将太阳能转化为电能的硅晶片 C．制造飞机发动机叶片的镍钴合金 D．制作耐高温半导体材料所用的碳化硅 【变式3-1】我国在材料的开发和应用方面取得了举世瞩目的成就。下列说法错误的是 A．冬奥会“战袍”内层添加的石墨烯片——石墨烯为无机化合物 B．高速列车外壳使用的硬铝——属于金属材料 C．天和核心舱电推进系统中使用的氮化硼陶瓷——属于新型无机非金属材料 D．卫星芯片使用的高纯硅——硅可做半导体材料 【变式3-2】化学是一门实用性很强的学科。请根据题意填空： （1）我国5G通信技术处于世界领先地位，高速通信离不开光导纤维。用于制造光导纤维的基本原料是 (填“”或“”)。 （2）铵盐是农业上常用的化肥，与碱性物质混用，会导致肥效 (填“增强”或“降低”)。 （3）酸雨有很大的危害，能直接损伤农作物、破坏森林和草原。导致酸雨形成的物质有 (填“”或“”)。 / 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题12 金属材料的性能及应用 ◆题型01 金属材料的性能与用途的关系 ◆题型02 合金的组成与性能 ◆题型03 常见的非金属材料 ◆题型01 金属材料的性能与用途的关系 【典例1】材料的发展，彰显科技进步。下列说法不正确的是 A．“福建舰”的舰体材料是合金钢，其强度和熔点均低于纯铁 B．喷气式飞机的发动机叶片材料是镍钴合金，其能承受1100℃的高温 C．“蛟龙”号载人潜水器的内压球采用钛合金制造，其硬度大，抗腐蚀性好 D．医疗器械常用不锈钢材料制造，不锈钢不易生锈，具有很强的抗腐蚀能力 【答案】A 【解析】A．合金的强度通常高于其成分金属，但熔点低于纯金属，合金钢的强度比纯铁高，而熔点比纯铁低，故A错误； B．镍钴合金属于高温合金，耐高温性能符合实际应用，故B正确； C．钛合金硬度大、抗腐蚀，适合深海环境，故C正确； D．不锈钢因含铬等元素，具有强抗腐蚀能力，故D正确； 故答案为A。 【典例2】下列有关物质用途的解释错误的是 A．硬铝的密度小、强度高，是制造飞机和宇宙飞船的理想材料 B．生铁硬度小、抗压、性脆，是制造机座、管道的重要材料 C．不锈钢在空气中比较稳定，不容易生锈，是制造医疗器材、厨房用具和餐具的材料 D．镁铝合金因坚硬、轻巧、易于加工，主要用于制作窗框、卷帘门、防护栏 【答案】B 【解析】A．硬铝是铝合金，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，故A正确； B．生铁是铁碳合金，硬度大、抗压、性脆，是制造机座、管道的重要材料，故B错误； C．不锈钢是铁、铬、镍的合金，是在空气中比较稳定，不容易生锈，是制造医疗器材、厨房用具和餐具的材料，故C正确； D．铝镁合金因坚硬、轻巧、美观、纯净、易于加工而成为新型建筑材料，主要用于制作窗框、卷帘门、防护栏，故D正确； 选B。 【变式1-1】金属一般具有的特点是 A．有金属光泽，能导电，有延展性 B．熔点和沸点较低 C．能在空气中稳定存在， 不易被氧化 D．在反应中作氧化剂 【答案】A 【解析】A．大多数金属具有金属光泽，具有良好的导电性，导热性，有延展性，能被压成片或拉成丝，A正确； B．常温下除了金属汞，金属都是固体，熔点和沸点较高，B错误； C．金属原子最外层电子一般小于4，容易失去电子，容易被空气中的氧气氧化，C错误； D．金属原子最外层电子一般小于4，容易失去电子，在反应中作还原剂，D错误； 答案选A。 【变式1-2】下列物质的性质与用途具有对应关系的是 A．铁粉可与氧气反应，可用作食品脱氧剂 B．碳酸氢钠呈碱性，可用于焙制糕点 C．氧化铝能溶于酸，可用于制作耐磨材料 D．氧化铁熔点高，可用于制红色颜料 【答案】A 【解析】A．铁粉可与氧气反应，可用作食品脱氧剂，性质和用途相匹配，A正确； B．碳酸氢钠受热易分解生成气体二氧化碳，可用于焙制糕点，性质与用途不匹配，B错误； C．氧化铝用于制作耐磨材料与其溶于酸不相关，性质与用途不匹配，C错误； D．氧化铁为红棕色粉末，可用于制红色颜料，与熔点无关，D错误； 故选A。 ◆题型02 合金的组成与性能 ▲知识积累 合金 （1）概念：合金是指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）性能：合金具有不同于各成分金属的物理、化学性能或机械性能。 ①熔点：一般比它的各成分金属的低； ②硬度和强度：一般比它的各成分金属的大。 【特别提醒】①构成合金的成分不一定是两种或两种以上的金属，也可以是金属与非金属，合金中一定含金属元素。合金一定是混合物。 ②常温下，多数合金是固态，但钾、钠合金呈液态。 ③合金的性质不是各成分金属的性质之和。合金具有许多良好的物理、化学和机械性能，在许多方面不同于各成分金属，不是简单加和；但在化学性质上，一般认为合金体现的是各成分金属的化学性质。 【典例3】镁铝合金质优体轻，又不易锈蚀，大量用于航空工业、造船工业、日用化工等领域。下列关于镁铝合金性质的叙述中，不正确的是 A．此合金熔点比镁和铝的熔点都低 B．此合金能全部溶解于足量稀盐酸中 C．此合金能全部溶解于足量氢氧化钠溶液中 D．此合金的硬度比镁和铝的硬度都大 【答案】C 【解析】根据合金是指一种或几种金属或金属与非金属加热熔合而成的具有金属特性的物质。合金的硬度比组成它的纯金属的硬度大，合金的熔点比组成它的纯金属的熔点低，结合金属的化学性质，进行分析判断。A项，合金的熔点比各成分金属的低，正确；B项，此合金的主要成分是镁和铝，均能与稀盐酸反应，能全部溶解于稀盐酸中，正确；C项，此合金属于镁和铝的混合物，铝能与氢氧化钠反应，但镁不能与氢氧化钠反应，此合金不能全部溶解于氢氧化钠溶液中，错误；D项，根据合金的特点：合金的硬度比组成它的纯金属的硬度大，可知此合金的硬度比镁和铝的硬度都大，正确，答案选C。 【典例4】日常使用的金属材料，大多数属于合金。下列关于合金的说法不正确的是 A．钛合金的熔点高于单质钛 B．钢是用量最大、用途最广的合金 C．储氢合金是一类能够吸收，并与结合成金属氢化物的材料 D．硬铝具有强度高、密度小、抗腐蚀能力强等优点，常用于制造飞机外壳 【答案】A 【解析】A．合金的熔点一般低于它的各成分金属，钛合金的熔点低于单质钛，故A错误；B．是铁和碳的合金，是目前用量最大、用途最广的合金，故B正确；C．储氢合金能够大量吸收氢气，并与氢气结合成金属氢化物，故C正确；D．合金的硬度大、抗腐蚀性强，硬铝具有强度大、质量轻、抗腐蚀能力强等优点，常用于制造飞机外壳，故D正确；答案选A。 【变式2-1】中华文明源远流长，化学与文化传承密不可分。大禾方鼎是商代晚期的铜器，是中国铜器制作史上的杰作之一，代表了商代晚期青铜器的高度艺术水平。下列有关大禾方鼎的说法错误的是 A．大禾方鼎是混合物 B．熔点比纯铜低 C．硬度比纯铜大 D．潮湿空气中易被还原为铜绿 【答案】D 【解析】A．大禾方鼎是青铜器，青铜是合金，是混合物，故A正确；B．青铜是铜的合金，熔点比纯铜低，故B正确；C．青铜是铜的合金，硬度比纯铜大，故C正确；D．铜绿中铜元素是+2价，青铜变为铜绿是被氧化，故D错误；答案选D。 【变式2-2】“灌钢法”是我国古代劳动人民对钢铁冶炼技术的重大贡献，陶弘景在其《本草经集注》中提到“钢铁是杂炼生鍒作刀镰者”。“灌钢法”主要是将生铁和熟铁(含碳量约0.1%)混合加热，生铁熔化灌入熟铁，再锻打成钢。下列说法错误的是( ) A．钢是以铁为主的含碳合金 B．钢的含碳量越高，硬度和脆性越大 C．生铁由于含碳量高，熔点比熟铁高 D．冶炼铁的原料之一赤铁矿的主要成分为Fe2O3 【答案】C 【解析】A项，钢是含碳量低的铁合金， A正确；B项，钢的硬度和脆性与含碳量有关，随着含碳量的增大而增大，B正确；C项，由题意可知，生铁熔化灌入熟铁，再锻打成钢，说明生铁的熔点低于熟铁，C错误；D项，赤铁矿的主要成分是Fe2O3，可用于冶炼铁，D正确；故选C。 【变式2-3】由中国自主研发的C919大型客机开启常态化商业运行。飞机上广泛应用了各种铝合金材料。 （1）合金具有许多优良的性能，下列物质属于合金的是___________。 A．水银 B．青铜 C．生铁 D．黄金 （2）铝的金属活动性比铁强，空气中铝却比铁具有更好的抗腐蚀性，原因是 。 （3）C919大型飞机上使用了大量新型材料铝锂合金，说出铝锂合金材料的主要优点是： 、 。 （4）起落架可用铝镁合金制造。合金焊接前需用碱洗，即用NaOH溶液除去铝镁合金表面的自然氧化膜。碱洗时常有气泡冒出，其原因是 (用化学方程式表示)。 【答案】（1）BC （2）铝与空气中氧气反应生成致密的氧化铝薄膜，可阻止内部铝继续反应 （3）低密度、高强度 更强的抗腐蚀性 （4）2Al+2OH-+6H2O=2+3H2↑ 【解析】（1）水银为Hg单质，黄金为Au单质，青铜和生铁均为合金，故BC正确； （2）铝较活泼，可与空气中氧气反应生成致密的氧化铝薄膜，可阻止内部铝继续反应，从而起到防腐作用； （3）铝锂合金材料低密度、高强度、更强的抗腐蚀性等优点； （4）镁铝合金中的铝可用氢氧化钠反应生成偏铝酸钠和氢气，反应离子方程式为：2Al+2OH-+6H2O=2+3H2↑。 ◆题型03 常见的非金属材料 ▲知识积累 1．无机非金属材料 从组成上看，许多无机非金属材料多含硅、氧等元素，具有耐高温、抗腐蚀、硬度高等特点，以及特殊的光学、电学等性能。 2．硅的用途：半导体材料、太阳能电池、计算机芯片和耐酸设备等。 3．二氧化硅的主要应用 ①水晶可用于电子工业的部件、光学仪器、工艺品。 ②SiO2是制光导纤维的重要原料。 ③较纯的石英用于制造石英玻璃，石英玻璃常用来制造耐高温的化学仪器。 ④石英砂用于制玻璃的原料及建筑材料。 【典例5】中国芯是由中国自主研发并生产制造的计算机处理芯片。下列制造中国芯的主要元素硅的有关说法错误的是 A．位于第三周期 B．属于传统无机非金属材料 C．属于半导体材料 D．有＋4、-4等多种价态 【答案】B 【解析】A．硅有三个电子层，位于第三周期，A项正确； B．硅和SiO2等属于新型无机非金属材料，B项错误； C．在元素周期表中硅元素位于金属和非金属分界线附近，属于半导体材料，C项正确； D．硅在SiO2中为＋4价，在Mg2Si中为-4价，故硅有＋4、-4等多种价态，D项正确； 答案选B。 【典例6】科技的发展离不开化学材料。下列应用的材料中主要成分不属于无机非金属材料的是 A．通信中传输信号所用的光导纤维 B．将太阳能转化为电能的硅晶片 C．制造飞机发动机叶片的镍钴合金 D．制作耐高温半导体材料所用的碳化硅 【答案】C 【解析】A．光导纤维的主要成分二氧化硅，属于无机非金属材料，A不符合题意； B．光电池的材料的主要成分晶体硅，属于无机非金属材料，B不符合题意； C．镍钴合金是性能优良的金属材料，不属于无机非金属材料，C符合题意； D．制作耐高温半导体材料所用的碳化硅是性能优良的无机非金属材料，D不符合题意； 故选C。 【变式3-1】我国在材料的开发和应用方面取得了举世瞩目的成就。下列说法错误的是 A．冬奥会“战袍”内层添加的石墨烯片——石墨烯为无机化合物 B．高速列车外壳使用的硬铝——属于金属材料 C．天和核心舱电推进系统中使用的氮化硼陶瓷——属于新型无机非金属材料 D．卫星芯片使用的高纯硅——硅可做半导体材料 【答案】A 【解析】A．石墨烯是由碳元素组成的单质，不是化合物，A错误； B．硬铝属于铝合金，为金属材料，B正确； C．氮化硅为新型无机非金属材料，C正确； D．高纯硅导电性介于导体与绝缘体之间，是良好的半导体材料，D正确； 故选A。 【变式3-2】化学是一门实用性很强的学科。请根据题意填空： （1）我国5G通信技术处于世界领先地位，高速通信离不开光导纤维。用于制造光导纤维的基本原料是 (填“”或“”)。 （2）铵盐是农业上常用的化肥，与碱性物质混用，会导致肥效 (填“增强”或“降低”)。 （3）酸雨有很大的危害，能直接损伤农作物、破坏森林和草原。导致酸雨形成的物质有 (填“”或“”)。 【答案】（1） （2）降低 （3） 【解析】（1）用于制造光导纤维的基本原料是 ； （2）铵态氮肥，能与碱性物质反应释放出氨气，造成肥效降低； （3）导致酸雨形成的物质。 / 学科网（北京）股份有限公司 $$