9.3金属材料的性能及应用 同步练习 2024-2025学年高一下学期化学苏教版（2019）必修第二册

9.3金属材料的性能及应用 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．为探究某食品包装袋内一小包脱氧剂中的还原铁粉是否变质，分别取少量样品溶于盐酸，再进行下列实验，其中结论正确的是 A．若样品溶于盐酸有气泡产生，则铁粉未变质 B．若滴加KSCN溶液，溶液未变红，则铁粉可能变质 C．若依次滴加氯水、KSCN溶液，溶液变红，则铁粉全部变质 D．若滴加KSCN溶液，溶液未变红，再滴加氯水，溶液变红，则铁粉全部变质 2．下列有关硅及其化合物的说法正确的是 A．工业上用焦炭还原石英砂制得粗硅： B．特殊的硅氧四面体结构不仅存在于晶体中，而且存在于硅酸盐矿石中 C．实验室盛放碱溶液的试剂瓶应使用玻璃塞，以免发生黏连 D．因为高温时与反应放出，所以酸性比强 3．下列有关金属及其合金的说法不正确的是 A．合金的熔点一般比各组分金属的熔点低 B．钢是我国用量最大且使用最早的合金 C．在合金中加入稀土金属，能大大改善合金的性能 D．某些储氢合金能大量吸收H2形成金属氢化物，稍稍加热又容易分解放出H2 4．硅在自然界只以化合态形式存在，如铁矿石中的硅主要以脉石(SiO2)的形式存在。炼铁时为了除去脉石，向炼铁高炉中加入石灰石。该过程不可能涉及的化学反应是 A．CaCO3CaO＋CO2↑ B．2FeO＋Si2Fe＋SiO2 C．C＋CO22CO D．CaO＋SiO2CaSiO3 5．下列有关氧化铝的说法错误的是 A．可用材料制成的坩埚熔融烧碱 B．铝能在空气中稳定存在是因为其表面覆盖着一层氧化铝保护膜，能防止内部金属被氧化 C．氧化铝是一种高熔点物质，是一种较好的耐火材料 D．氧化铝是一种两性氧化物，既能与强酸反应，也能与强碱反应 6．单晶硅是制作电子集成电路的基础材料。用化学方法可制得高纯度硅，其化学方程式为①；②；③。 下列有关上述三个反应的叙述，不正确的是 A．①②③为置换反应 B．①②③均为氧化还原反应 C．反应①③中硅元素均被还原 D．由反应①可知，非金属性 7．将一个预先做好的“ICE”形状的镍钛合金，破坏形状后，只要在热水中浸泡，其便会恢复原来形状。下列说法正确的是 A．记忆合金的形状变化属于化学变化 B．合金的熔点一般比各组分金属高，硬度比各组分金属小 C．形状记忆合金在医疗上可用来接断骨等，在日常生活中可制眼镜框架等 D．钛合金的化学性质与钛单质完全相同 8．下列物质中既能与稀H2SO4反应, 又能与NaOH溶液反应的是 ①NaHCO3 ②Al2O3 ③Al(OH)3 ④Al     ⑤Na2CO3 A．①③④ B．①②③④ C．③④ D．全部 二、填空题 9．传统无机非金属材料与新型无机非金属材料的区别 类别 传统无机非金属材料 新型无机非金属材料 主要成分 不一定是硅酸盐 主要特性 抗腐蚀、耐高温、质脆、经不起热冲击 大都强度高、硬度大，耐高温，另外还具有一定的 特性、 特性和 功能等 10．为什么航空工业中铝合金比铁合金应用更广泛 ？ 11．常见的硅酸盐材料——水泥、玻璃、陶瓷等硅酸盐材料 水泥 玻璃 陶瓷 主要原料 主要设备 水泥回转窑 玻璃窑 陶瓷窑 制备过程 原料与其他辅料经混合、研磨后在水泥回转窑中煅烧，发生复杂的物理和化学变化，加入适量石膏调节水泥硬化速率，再磨成细粉即得 原料经混合、粉碎，在玻璃窑中熔融，发生复杂的物理和化学变化而制得 原料经高温烧结而成 变化 复杂的 变化过程 复杂的 变化过程 组成 硅酸三钙(3CaO·SiO2) 硅酸二钙(2CaO·SiO2) 铝酸三钙3CaO·Al2O3) 硅酸盐 用途 重要的建筑材料，制作混凝土，用于建筑和水利工程 建筑材料、化学实验用的玻璃仪器、光学仪器、各种器皿、玻璃纤维、窗玻璃等 在工农业、科技、生活、实验室中使用广泛，如建筑材料、绝缘材料、日用器皿、卫生洁具等 12．其他新型合金： 、 和 等新型合金广泛应用于航空航天、生物工程和电子工业等领域。 三、计算题 13．某研究小组通过以下方法测定某铁矿石样品(主要成分为)中铁元素的质量分数：取20.0g铁矿石样品，粉碎后加入足量盐酸，充分反应后过滤，向滤液中加入足量氢氧化钠溶液，过滤、洗涤，将所得的沉淀灼烧，冷却后称得固体质量为16.0g。请根据以上信息计算该铁矿石样品中铁元素的质量分数 。(假设杂质不与盐酸反应) 四、解答题 14．铝土矿是工业上制备金属铝的主要原料，其主要成分是，同时还含有。工业上可使用碱浸法提取铝土矿中的，其工业流程如图所示。根据图示信息，请回答下列问题(提示：不与稀盐酸反应)。 (1)操作I的名称是 ，写出溶液A中加入过量溶液生成溶液B的离子方程式： ，滤渣B的主要成分是 (填化学式)。 (2)写出溶液B中通入过量产生沉淀的离子方程式： ，该步骤中 (填“能”或“不能”)改用盐酸代替通入的，原因是 。 (3)实验室中进行煅烧时最适合用来盛放固体的实验仪器名称是 。 (4)用与C、在高温条件下反应可制取，每消耗碳单质，转移，反应的化学方程式是 。 15．某无色透明溶液A，是由H＋、Ba2＋、Mg2＋、SO32－、OH－、Cl－、CO32－、NO3－中的若干离子组合而成的，该溶液与铝作用只放出氢气。则其组成为： （1）A溶液若呈明显的酸性，则除H+外，溶液中还可能有显著量的 离子。 （2）A溶液若呈明显的碱性，则除OH－外，溶液中还可能有显著量的 离子。 16．分析下列实验操作引起的误差并填空： (1) 实验操作 产生的误差 m(CuSO4) m(H2O) x值 加热时晶体没有完全变白 加热后在空气中冷却 没有进行恒重操作 (2) 实验操作 产生的误差 m(CuSO4) m(H2O) x值 坩埚不干燥 —— 晶体表面有水 —— 加热时发生暴溅 加热时间过长，部分变黑 (3) 实验操作 产生的误差 m(CuSO4) m(H2O) x值 晶体中含有不挥发的杂质 晶体中含易分解成气体的杂质 《9.3金属材料的性能及应用》参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 答案 B B B B A D C B 1．B 【详解】A．若样品溶于盐酸有气泡产生，说明还有铁单质，不能说明铁粉未变质，A错误； B．滴加KSCN溶液，溶液未变红，说明溶液中不含Fe3+，但溶液中可能含Fe2+，不能说明铁粉未变质，B正确； C．滴加氯水时可能把溶液中存在的Fe2+氧化成了Fe3+，再滴加硫氰化钾溶液，溶液变红，则说明铁粉变质了，但不能说明铁粉全部变质，，C错误； D．若先滴加KSCN溶液，溶液未变红，说明溶液中不含Fe3+，再滴加氯水，溶液变红说明溶液中存在Fe2+，被氯水氧化成了Fe3+，则说明铁粉变质了，但不能说明铁粉全部变质，D错误； 故选B。 2．B 【详解】A．工业上用焦炭还原石英砂制得粗硅：，故A错误； B．晶体中Si与O通过共价键连接成四面体结构的空间网状结构，硅酸盐中也存在Si与O构成的四面体结构，故B正确； C．实验室盛放碱溶液的试剂瓶不能使用玻璃塞玻璃，玻璃塞中有二氧化硅，二氧化硅可以与碱液反应生成硅酸盐，故C错误； D．酸性强弱的比较只有在没有外界条件干扰化学反应时才能比较，与反应放出反应条件为高温干扰化学反应，所以不能说明硅酸酸性比碳酸酸性强，一般在溶液中强酸可制得弱酸，即硅酸钠溶液中通入CO2，制得硅酸说明碳酸酸性强于硅酸，故D错误； 故选B； 3．B 【详解】A．合金的熔点一般比各成分金属的低，如钠钾合金常温下呈液态，A正确； B．钢是用量最大、用途最广的合金，我国最早使用的合金是青铜，不是钢，B错误； C．在合金中加入适量的稀土金属，能大大改善合金的性能，因此稀土元素被称为冶金工业的维生素，C正确； D．实用储氢合金能够吸收大量氢气后形成金属氢化物，稍稍加热又容易分解释放氢气，是一类能可逆地吸收和释放氢气的材料，D正确； 故选：B。 4．B 【详解】A．向炼铁高炉中加入石灰石，高温下石灰石首先分解产生CaO和CO2，A不符合题意； B．反应过程中没有硅，B符合题意； C．生成的CO2可与碳反应提供一部分还原剂CO，C不符合题意； D．生成的生石灰(碱性氧化物)可与SiO2(酸性氧化物)反应实现高炉造渣，D不符合题意； 故选B。 5．A 【详解】A．氧化铝与烧碱在加热时会发生反应，故不能用氧化铝材料制成的坩埚熔融烧碱，否则会损坏坩埚，A错误； B．铝能在空气中稳定存在是因为其表面覆盖着一层氧化铝保护膜，氧化膜比较致密，能防止内部金属被氧化，B正确； C．氧化铝熔点高达2000°C以上，是一种高熔点物质，可以作较好的耐火材料使用，C正确； D．氧化铝属于两性氧化物，既能与强酸反应，也能与强碱反应，D正确； 故选A。 6．D 【详解】A．由方程式可知，反应①②③都是有单质参加有单质生成的置换反应，故A正确； B．由方程式可知，反应①②③都有元素发生化合价变化，均为氧化还原反应，故B正确； C．由方程式可知，反应①③中硅元素的化合价均降低被还原，二氧化硅和三氯硅烷是反应的氧化剂，故C正确； D．同主族元素，从上到下非金属性依次减弱，则碳元素的非金属性强于硅元素，故D错误； 故选D。 7．C 【详解】A. 记忆合金的形状变化没有生成新物质，属于物理变化，故A错误； B. 合金的熔点一般比组分金属的低，但硬度要比组分金属的大，故B错误； C. 形状记忆合金在医疗上可用来接断骨等，在日常生活中可制眼镜框架等，故C正确； D. 钛合金中因为加入了其他金属，化学性质与钛单质不完全相同，故D错误； 故选C。 8．B 【详解】既能与稀H2SO4反应，又能与NaOH溶液反应的物质有铝、氧化铝、氢氧化铝、弱酸的酸式盐、弱酸的铵盐、氨基酸等，碳酸钠能与酸反应，与氢氧化钠不反应，答案选B。 9． 硅酸盐 电学 光学 生物 【详解】硅酸盐是传统无机非金属材料，但新型无机非金属材料不一定是硅酸盐；传统无机非金属材料具有抗腐蚀、耐高温、质脆、经不起热冲击的特性，而新型无机非金属材料大都强度高、硬度大，耐高温，另外还具有一定的电学、光学特性和生物功能，故答案为：硅酸盐；电学；光学；生物。 10．铝合金比铁合金密度小且耐高温、耐腐蚀 【解析】略 11． 黏土、石灰石、石膏 石灰石、石英砂、纯碱 黏土 物理、化学 Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑、CaCO3＋SiO2CaSiO3＋CO2↑ 物理、化学 硅酸钠、硅酸钙和二氧化硅 【详解】水泥的主要原料是黏土、石灰石、石膏，水泥的生产过程是：原料与其他辅料经混合、研磨后在水泥回转窑中煅烧，发生复杂的物理和化学变化。玻璃的主要原料是石灰石、石英砂、纯碱，玻璃的生产原理是：、，因此玻璃的组成是硅酸钠、硅酸钙和二氧化硅。陶瓷的主要原料是黏土，陶瓷的生产过程是：原料在高温烧结过程中，发生复杂的物理、化学变化。 12． 钛合金 耐热合金 形状记忆合金 【详解】除了储氢合金，此外，钛合金、耐热合金和形状记忆合金等新型合金广泛应用于航空航天、生物工程和电子工业等领域。 13．56.0% 【详解】由题意可知，铁矿石样品中的氧化铁与足量盐酸充分反应得到氯化铁溶液，氯化铁溶液与足量氢氧化钠溶液反应得到氢氧化铁沉淀，氢氧化铁灼烧得到氧化铁，由铁原子个数守恒可知，铁矿石样品中铁元素的质量分数为×100%=56.0 %，故答案为：56.0%。 14．(1) 过滤 (2) 不能 若盐酸过量，沉淀会溶解 (3)坩埚 (4) 【详解】向铝土矿中加入足量稀盐酸，是两性氧化物，既溶于强酸又溶于强碱，溶于盐酸，不与稀盐酸反应，则在操作I后得到的溶液A中含有、，滤渣A为，操作Ⅱ加入过量溶液，转化为沉淀，转化为，过滤除去，溶液B中通入过量，将转化为沉淀，加热分解得到。 (1)操作I用于分离固体和液体，故操作I是过滤：溶液A中和过量溶液反应生成，离子方程式为；滤渣B的主要成分是。 (2)和过量反应生成沉淀和，离子方程式为；该步骤不能改用盐酸代替通入的，因为盐酸过量，沉淀会与盐酸反应生成。 (3)实验室中煅烧固体时用的实验仪器为坩埚。 (4)具有强氧化性，C具有还原性，每消耗碳单质，转移，说明反应中C失去2个电子，氧化产物是，故反应的化学方程式为。 15． Ba2+、Mg2+、Cl－ Ba2+、Cl－、NO3－ 【详解】（1）若原溶液呈明显的酸性，则和氢离子反应的离子：OH-、SO32-、CO32-不能大量共存，它能与铝作用，且生成的气体中只有氢气，所以NO3-不能存在，溶液中可能大量存在的离子有：Ba2+、Mg2+、Cl-； （2）原溶液呈明显的碱性，则一定含有氢氧根离子，和氢氧根离子反应的离子：H+、Mg2+，不能大量共存，一定存在阳离子Ba2+，一定不存在SO32-、CO32-，所以可能大量存在的离子有Ba2+、Cl-、NO3-。 16．(1) 偏大 偏小 偏小 偏大 偏小 偏小 可能正确、可能偏大 可能正确、可能偏小 可能正确、可能偏小 (2) 偏大 偏大 偏大 偏大 偏小 偏大 偏大 偏小 偏大 偏大 (3) 偏大 不变 偏小 都有可能 都有可能 都有可能 【分析】硫酸铜晶体中结晶水含量的测定的实验步骤如下：(a)研磨：在研钵中将硫酸铜晶体研碎，(防止加热时可能发生迸溅)；(b)称量：准确称量一干燥洁净的瓷坩埚质量；(c)再称：称量瓷坩埚+硫酸铜晶体的质量；(d)加热：小火缓慢加热至蓝色晶体全部变为白色粉末，并放入干燥器中冷却；(e)再称：在干燥器内冷却后，称量瓷坩埚+硫酸铜粉末的质量；(f)再加热：把盛有硫酸铜的瓷坩埚再加热，再冷却；(g)再称量：将冷却后的盛有硫酸铜的瓷坩埚再次称量，并再次重复加热和称量步骤，直至两次称量误差小于0.1g为止；(h)计算：根据实验测得的结果计算硫酸铜晶体中结晶水的质量分数；根据步骤分析实验误差，据此分析解题。 【详解】（1）在测量硫酸铜晶体的结晶水的实验中，加热时晶体没有完全变白即没有完全失去结晶水，故导致m(CuSO4)偏大， m(H2O)偏小， x值偏小；加热后在空气中冷却，由于空气中有水蒸气，无水硫酸铜易吸水，故导致m(CuSO4)偏大， m(H2O)偏小， x值偏小；没有进行恒重操作即没有进行连续两次称量质量相差小于0.1g，如果结晶水已经完全失去，此时已经是恒重，对结果没有影响，若此时没有完全失去结晶水，则导致m(CuSO4)偏大， m(H2O)偏小， x值偏小；故答案为：偏大；偏小；偏小；偏大；偏小；偏小；可能正确、可能偏大；可能正确、可能偏小；可能正确、可能偏小； （2）在测量硫酸铜晶体的结晶水的实验中，如果坩埚不干燥，即坩埚中的水也算作硫酸铜晶体中的结晶水，故将导致m(H2O)偏大，x值偏大；若晶体表面有水，这部分水并不是结晶水，实验中也将挥发除去，故导致m(H2O)偏大，x值偏大；若加热时发生暴溅，即有部分CuSO4和结晶水一起飞溅出坩埚外面，故最后固体的质量即CuSO4的质量偏小，这部分质量均算作结晶水的质量，故导致m(CuSO4)偏小， m(H2O)偏大， x值偏大；若加热时间过长，部分变黑，则有部分CuSO4进一步分解了，固体质量进一步减小，故导致m(CuSO4)偏小， m(H2O)偏大， x值偏大，故答案为：偏大；偏大；偏大；偏大；偏小；偏大；偏大；偏小；偏大；偏大； （3）在测量硫酸铜晶体的结晶水的实验中，若晶体中含有不挥发的杂质，则最后的固体质量偏大即m(CuSO4)偏大，结晶水的质量不变，x值偏小，若晶体中含易分解成气体的杂质，由于杂质的成分不清楚，故导致的结果偏大、偏小或不变均有可能，故答案为：偏大；不变；偏小；均有可能；均有可能；均有可能。 学科网（北京）股份有限公司 $$