第3章 第2节 第1课时 常见的合金及其应用(Word教参)-【精讲精练】2025-2026学年高中化学必修第一册（人教版2019 单选）

第二节　金属材料 第1课时　常见的合金及其应用 [素养目标]　1.能从合金结构与组成的角度理解合金的特殊性能，培养宏观辨识与微观探析的能力。2.了解铁合金、铝合金的分类、组成和用途，了解新型合金的应用和开发前景，感受化学学科对人类生活和科技发展的重要作用，培养学生的科学态度和社会责任感。3.能从原子结构、物质分类、价态变化角度掌握铝、氧化铝的性质。 知识点一　合金　铁合金 1．合金 (1)合金的概念 合金是指由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。属于混合物。 (2)合金的特点 ①合金具有许多优良的物理、化学或机械性能，如合金的硬度、熔点不同于其成分金属。 ②合金的性能可以通过所添加的合金元素的种类、含量和生成合金的条件等加以调节。 (3)合金的结构 纯金属所有原子的大小和形状相同，原子排列十分规整；加入或大或小的其他元素的原子后，硬度变大的原因为改变了金属原子有规则的层状排列，使原子层之间的相对滑动变得困难。 2．铁合金 铁和碳形成的合金，因含碳量不同分为生铁(含碳量一般为2%～4.3%)和钢(含碳量为0.03%～2%)。钢是用量最大、用途最广的合金。 不锈钢是最常见的一种合金钢，合金元素主要是铬和镍，在大气中比较稳定，不易生锈，抗腐蚀能力强。 古代的“药金”外观与金相似，常被误认为金子。将炉甘石(ZnCO3)、赤铜(Cu2O)和木炭混合加热至800 ℃，就可得金光闪闪的“药金”。 (1)则“药金”的主要成分是 。 提示：Cu、Zn (2)写出生成“药金”的化学方程式： 。 提示：C＋2Cu2O4Cu＋CO2↑、C＋2ZnO2Zn＋CO2↑ (3)“药金”是否属于合金？ 提示：“药金”属于合金 (4)“药金”加入足量稀硫酸中，是否会完全溶解？ 提示：不会。“药金”中的Cu与稀硫酸不反应。 (5)已知铜的熔点为1 083 ℃，钠的沸点为883 ℃，试问铜与钠能否形成合金？ 提示：不能。因为当铜开始熔化时，钠已经气化，所以二者不能形成合金。 合金的组成及性能 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，不是化合物。 3．合金具有金属特性，如导电、传热等。 4．合金形成后会影响各成分金属的物理性质，如合金的熔点一般比各成分金属低，而硬度、机械强度一般比各成分金属高；但一般来说各成分金属均保持了其原有的化学性质。 1．合金是一类用途广泛的金属材料，下列关于合金的说法正确的是(　　) A．铜铝合金的硬度比铜和铝的都大，熔点比铜和铝的都低 B．合金只能由两种或两种以上的金属组成 C．合金的制备过程发生的是化学变化 D．铁合金不能与酸反应 解析　合金是一种金属熔合其他金属或非金属形成的具有金属特性的混合物，合金中可以含有非金属元素，如生铁为铁与碳的合金，故B不符合题意；合金的制备过程没有新物质生成，是物理变化，故C不符合题意；铁合金中含有铁，能够与盐酸等反应生成盐和氢气，故D不符合题意。 答案　A 2．下列关于铁和铁合金的说法错误的是(　　) A．工业上用一氧化碳将铁矿石中的铁还原出来 B．不锈钢抗腐蚀性能好，长期使用绝对不会生锈 C．制造铁轨、船舶、桥梁的碳素钢是铁和碳的合金 D．使用铁锅炒菜能为人体提供微量的铁元素 解析　一氧化碳具有还原性，可以将铁矿石中的铁还原出来；在相同条件和环境下，不锈钢较碳素钢而言不易生锈，但长期使用也会生锈；碳素钢是铁和碳的合金；铁是人体需要的微量元素，使用铁锅炒菜能为人体提供微量的铁元素。 答案　B 3．(2021·河北卷)“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 解析　钢是含碳量低的铁合金，故A正确；钢的硬度和脆性与含碳量有关，随着含碳量的增大而增大，故B正确；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，故C错误；赤铁矿的主要成分是Fe2O3，可用于冶炼铁，故D正确。 答案　C 知识点二　铝和铝合金　新型合金 1．铝和铝合金 (1)铝是地壳中含量最多的金属元素，常温下就能与空气中的氧气发生反应，表面生成一层致密的氧化铝薄膜，保护内部金属。 特别提醒　在常温下形成致密保护膜的金属，如铝、镁等金属。铁在高温下形成致密保护膜，俗称“烤蓝”，铁或铝遇到浓H2SO4或浓HNO3时，迅速反应生成致密氧化膜，称为钝化。 (2)铝合金 铝合金是目前用途广泛的合金之一，硬铝是在铝中添加了一定比例的Cu、Mg、Mn、Si，它的密度小，强度高，具有较强抗腐蚀能力，是制造飞机和宇宙飞船的理想材料。 2．铝、氧化铝的性质 (1)①铝、氧化铝与稀盐酸反应 实验 操作 实验现象 铝片逐渐溶解，有无色气泡冒出，将点燃的木条放在试管口有爆鸣声 化学方程式 Al2O3＋6HCl===2AlCl3＋3H2O、2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑ 离子方程式 Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O、2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑ ②铝、氧化铝与NaOH溶液反应 实验 操作 实验现象 试管①中一开始无气泡产生，一段时间后，铝片溶解，有无色气泡冒出，试管②中铝片溶解，立即产生无色气泡，将点燃的木条放在试管口，都有爆鸣声 化学方程式 Al2O3＋2NaOH＋3H2O===2Na[Al(OH)4] 2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑ 离子方程式 Al2O3＋2OH－＋3H2O===2[Al(OH)4]－ 2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑ (2)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，如Al2O3等，其与强酸、强碱反应的离子方程式为： Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O Al2O3＋2OH－＋3H2O===2[Al(OH)4]－ 3．新型合金 (1)储氢金属：储氢金属是一类能够大量吸收H2，并和H2结合成金属氢化物的材料。 特点：储氢量大，金属氢化物容易形成且稍加热时又容易分解，室温下吸、放氢的速率快。 (2)其他新型合金：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。 4．稀土金属 元素周期表中原子序数从57～71(镧系元素)的15种元素以及钪和钇，共17种元素。稀土元素被称为“冶金工业的维生素”。 1．将一铝片放入NaOH溶液中，开始没有气泡，一段时间后才有气泡，开始时没有气泡的原因是 。 提示：铝表面易形成一层致密的氧化物薄膜，开始时氧化膜(Al2O3)先与NaOH反应，没有气泡生成 2．向集满CO2的铝制易拉罐中加入过量NaOH浓溶液，立即封闭罐口，易拉罐渐渐凹瘪；再过一段时间，罐壁又重新凸起。上述实验过程中发生的离子反应有 。 提示：CO2＋2OH－===CO＋H2O、Al2O3＋2OH－＋3H2O===2[Al(OH)4]－、2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑ 3．铝与酸、碱溶液反应生成H2的量的关系为 (1)等量的铝分别与足量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，消耗HCl和NaOH的物质的量之比为 。 (2)等量的铝分别与足量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生H2的体积比为 。 (3)足量的铝分别与等物质的量浓度、等体积的盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生H2的体积比为 。 提示：(1)3∶1　(2)1∶1　(3)1∶3 1．Al、Al2O3的主要反应及转化 2．Al与NaOH溶液反应 铝与氢氧化钠溶液反应中铝作还原剂，水作氧化剂，NaOH无电子得失。用双线桥法和单线桥法分别表示为 1．(2025·江苏盐城月考)关于铝及其合金的说法正确的是(　　) A．常温下铝具有较强的抗腐蚀性主要原因是铝不活泼 B．镁铝合金的密度大、强度高，是制造飞机和宇宙飞船的理想材料 C．铝单质在化学反应中容易失去电子，表现出还原性 D．向装有氢氧化钠溶液的试管中放入未打磨的铝片，一直观察不到气泡 解析　铝在空气中表面被氧化生成致密的氧化物保护膜，故常温下铝具有较强的抗腐蚀性，A错误；合金的密度一般比成分金属的小，B错误；由反应方程式：Al2O3＋2NaOH＋3H2O===2Na[Al(OH)4]、2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑，故NaOH溶液中放入未打磨的铝片，一段时间后可以观察到气泡，D错误。 答案　C 2．下列关于新型合金材料说法不正确的是(　　) A．镧镍合金能大量吸收H2形成金属氢化物，可作储氢材料 B．钛合金生物相容性好，强度大，可作人造骨骼 C．形状记忆合金可在使合金发生形变的作用力消失后恢复原状 D．利用合金的熔点低于成分金属这一特点可制得耐热合金 解析　耐热合金的熔点很高，与合金的特性无关，故D错误。 答案　D 3．向某溶液中加入铝粉能放出H2，下列各组离子一定不能在该溶液中大量共存的是(　　) A．Na＋、Fe3＋、SO、Cl－ B．Ba2＋、Mg2＋、HCO、NO C．Na＋、K＋、NO、CO D．K＋、NO、Na＋、SO 解析　加入铝粉能放出H2，说明该溶液可能呈酸性，也可能呈碱性。A中的4种离子可在酸性溶液中大量共存；B中的Mg2＋在碱性溶液中生成Mg(OH)2沉淀，HCO在碱性溶液中生成CO，Ba2＋与CO会生成BaCO3沉淀，HCO在酸性溶液中生成CO2；C中的离子在碱性溶液中可以大量共存；D中的离子在酸性溶液、碱性溶液中都可以大量共存。 答案　B 4．等体积的盐酸和苛性钠溶液，分别与两份足量的铝粉反应，在相同条件下产生氢气的体积比为1∶3，则盐酸和苛性钠溶液的物质的量浓度之比为(　　) A．1∶1　　　　　　　 B．2∶1 C．3∶1 D．2∶3 解析　由2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑，2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑可知，产生氢气的体积比为1∶3，需要盐酸和氢氧化钠的物质的量之比为1∶1，溶液的体积相同，故盐酸和苛性钠溶液的物质的量浓度之比也为1∶1。 答案　A 1．化学与生产、生活密切相关，下列生活中常见物品的主要成分属于金属材料的是(　　) A．电源插座盒 B．和谐号列车的车厢 C．家用实木筷子 D．汽车轮胎 解析　电源插座盒主要成分是塑料，和谐号列车的车厢主要成分是合金材料，实木筷子主要成分是木材，汽车轮胎主要成分是橡胶，故选B。 答案　B 2．下列关于铝合金的说法错误的是(　　) A．铝合金是一种混合物，它比纯铝的熔点低 B．高温铝液易被氧化，铝合金应在熔剂层覆盖下熔炼 C．镁铝合金耐腐蚀，但能被烧碱(NaOH)腐蚀 D．镁铝合金在盐酸中无法溶解 解析　A项，合金均为混合物，一般来说，合金的熔点比成分金属的熔点低；B项，在熔剂层覆盖下熔炼，可隔绝空气，防止高温铝液被O2氧化；C项，镁铝合金中的铝能与NaOH溶液反应；D项，合金中的Mg、Al均能与盐酸反应。 答案　D 3．形状记忆合金是一种在加热升温后能完全消除其在较低的温度下发生的变形，恢复其变形前原始形状的合金材料，即拥有“记忆”效应的合金。下列变化不是利用合金记忆效应的是(　　) A．脊柱侧弯矫形采用的哈伦顿棒，如果矫形棒的矫正力有变化，把温度升高到比体温约高5 ℃，就能恢复足够的矫正力 B．合金在高温环境下制作好天线，再在低温下把它压缩成一个小铁球，运上太空中，太阳的强烈的辐射使它恢复原来的形状 C．用合金制造的精密仪器或精密车床，一旦由于震动、碰撞等原因变形，只需加热即可排除故障 D．汽车受损变形后，利用钣金喷漆整形 解析　汽车受损变形后，利用钣金喷漆整形，不是利用了记忆合金的记忆效应，A、B、C项均是利用了记忆合金的记忆效应。 答案　D 4．下列变化不能通过一步实验直接完成的是(　　) A．Al(OH)3→Al2O3　 B．Al2O3→Al(OH)3 C．Al→[Al(OH)4]－ D．AlCl3→Al(OH)3 解析　Al(OH)3→Al2O3，氢氧化铝受热反应生成氧化铝和水，可以一步完成，A不符合题意；Al2O3→Al(OH)3，Al2O3难溶于水，应先将Al2O3与酸反应变成Al3＋或与强碱溶液反应生成[Al(OH)4]－后，然后加入弱碱或弱酸反应生成Al(OH)3，不可以一步完成，B符合题意；Al和NaOH溶液反应生成Na[Al(OH)4]和H2，可以一步完成，C不符合题意；AlCl3→Al(OH)3，氯化铝和氨水反应生成氢氧化铝和氯化铵，可以一步完成，D不符合题意。 答案　B 5．合金是重要的金属材料。 (1)下列物品所使用的主要材料属于合金的是 (填字母)。 A．青花瓷瓶 B．橡胶充气艇 C．不锈钢锅 (2)生铁是常用的合金，生铁属于 (填“纯净物”或“混合物”)。 (3)黄铜是铜锌合金，将纯铜片和黄铜片互相刻划(如图所示)，纯铜片上留下明显的划痕，说明 。 (4)黄铜渣中约含Zn 7%、ZnO 31%、Cu 50%、CuO 5%，其余为不溶性杂质。处理黄铜渣可得到硫酸锌，其主要流程如下(杂质不溶于水、不参与反应)： ①Ⅱ中反应的化学方程式为 。 ②下列说法正确的是 (填字母)。 a．Ⅰ、Ⅱ中的操作均包含过滤 b．溶液A中ZnSO4的质量大于CuSO4 c．溶液A的质量小于溶液B d．溶液C中溶质的质量分数小于溶液B 解析　(4)①Ⅱ中，加入的Zn与过量的稀硫酸和生成的CuSO4反应，化学方程式分别为Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑、Zn＋CuSO4===ZnSO4＋Cu。②由题中流程可知，操作Ⅰ中过滤是为了除去铜和其余杂质，操作Ⅱ中过滤是为了除去锌和置换出的铜。因氧化锌的质量大于氧化铜，且锌也能和稀硫酸反应生成硫酸锌，而铜和稀硫酸不反应，故溶液A中硫酸锌的质量大于硫酸铜。溶液A中加入锌后，反应的化学方程式分别为Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑、Zn＋CuSO4===ZnSO4＋Cu；对反应Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑分析可知，每65份质量的锌进入溶液，从溶液中逸出2份质量的氢气，使得溶液质量增加；对于反应Zn＋CuSO4===ZnSO4＋Cu来说，每65份质量的锌进入溶液，从溶液中析出64份质量的铜，也使得溶液质量增加；故溶液A的质量小于溶液B。溶液C为ZnSO4的饱和溶液，溶质质量分数达到同温度下的最大值。 答案　(1)C　(2)混合物 (3)黄铜的硬度比纯铜的硬度大 (4)①Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑、Zn＋CuSO4===ZnSO4＋Cu　②abc [基础训练] 1．(2024·甘肃卷)下列成语涉及金属材料的是(　　) A．洛阳纸贵　　　　　 B．聚沙成塔 C．金戈铁马 D．甘之若饴 解析　A．纸的主要成分是纤维素，B.沙的主要成分是硅酸盐，D.饴是糖类，糖类是有机物，都不是金属材料，故选C。 答案　C 2．(2025·云南玉溪一中月考)化学在生产和日常生活中有重要的应用。下列说法不正确的是(　　) A．目前我国流通的硬币是由合金材料制造的 B．合金的熔点一般比其成分金属的熔点高 C．青铜是我国使用最早的合金材料，目前世界上使用量最大的合金材料是钢 D．铝比铁活泼，但在空气中铝制品比铁制品耐腐蚀 解析　合金的熔点一般比其成分金属的熔点低，硬度大，故选B。 答案　B 3．下列成语或谚语中蕴含着一定的化学知识或原理，下列有关说法错误的是(　　) A．百炼成钢——通过反复锤炼，除去铁中部分杂质，使其转化为钢 B．水滴石穿——CO2＋H2O＋CaCO3===Ca(HCO3)2(以大理石为例) C．恨铁不成钢——钢的性能远优于铁 D．真金不怕火炼——单质金的熔点很高 解析　锤炼过程中可除去一部分碳等杂质，A正确；空气中的CO2可与CaCO3在水中缓慢反应，B正确；钢的性能比铁好，C正确；真金不怕火炼是指在高温下金也很难发生反应，D错误。 答案　D 4．(2024·黑龙江哈尔滨高一检测)下列说法不正确的是(　　) A．氧化铝是两性氧化物 B．铝制品耐腐蚀是因为铝不活泼 C．纯铝的硬度和强度较小，不适合制造高强度机器零件 D．铝与NaOH溶液产生大量气体，且NaOH有腐蚀性，铝粉和NaOH可做管道疏通剂 解析　铝是活泼金属，但铝制品表面形成致密的氧化物保护膜(氧化铝)，从而阻止铝与氧气的进一步反应，B不正确。 答案　B 5．下列说法正确的是(　　) A．Al2O3难溶于水，不与水反应，所以它不是Al(OH)3对应的氧化物 B．因为Al2O3是金属氧化物，所以它是碱性氧化物 C．Al2O3能跟所有的酸、碱溶液反应 D．Al2O3能跟强酸、强碱溶液反应 解析　Al2O3虽然难溶于水，但是2Al(OH)3Al2O3＋3H2O，Al2O3和Al(OH)3中Al的化合价相同，所以Al2O3是Al(OH)3对应的氧化物；Al2O3是两性氧化物；Al2O3与强酸、强碱反应，与弱碱不反应。 答案　D 6．《天工开物·五金》中记载：“若造熟铁，则生铁流出时，相连数尺内，低下数寸，筑一方塘，短墙抵之。其铁流入塘内……众人柳棍疾搅，即时炒成熟铁。”以下说法不正确的是(　　) A．碳素钢与生铁的组成元素相同 B．生铁比熟铁质地更硬，延展性稍差 C．炒铁是为了提高铁水中的碳含量 D．该法与近代往生铁水中吹空气炼钢异曲同工 解析　碳素钢与生铁都是铁碳合金，组成元素相同，故A正确；熟铁比生铁质地更软，且延展性好，生铁比熟铁质地更硬，延展性稍差，故B正确；炒铁过程中降低了铁水中的碳含量，从而将生铁转化成熟铁，故C错误；该冶炼方法和近代往生铁水吹空气炼钢，都是利用空气中氧气氧化C元素，其原理基本相同，故D正确。 答案　C 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低，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 解析　记忆合金的形状变化没有生成新物质，属于物理变化，A不正确；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，B不正确；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，D不正确。 答案　C 8．铁和铝是生产、生活中应用最广泛的金属材料。 现有铁、铝的混合物进行如下实验： (1)操作X的名称是 。 (2)气体A是 。 (3)A与Cl2混合光照可能发生爆炸，生成 (填化学式)，A在该反应中作为 (填“氧化剂”或“还原剂”)。 (4)溶液B中阴离子除OH－外还有 ，溶液D中存在的金属离子为 。 解析　金属混合物中Fe与NaOH溶液不反应，而Al可以与NaOH溶液反应产生[NaAl(OH)4]、H2，Na[Al(OH)4]易溶于水，所以气体A是H2，溶液B是Na[Al(OH)4]与NaOH的混合溶液，固体C是Fe，Fe是比较活泼的金属，与HCl发生置换反应产生FeCl2和氢气，因此溶液D为FeCl2。 答案　(1)过滤　(2)H2(或氢气)　(3)HCl 还原剂　(4)[Al(OH)4]－　Fe2＋ [能力提升] 9．(2025·石家庄月考)取两块大小一样的铝片，进行如图实验： 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：2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑ D．铝制餐具不宜长时间存放碱性食物 解析　NaOH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，故选A。 答案　A 10．(2024·福建龙岩高一检测)据报道，某核潜艇上的核反应堆内使用了液体铝钠合金(单质钠和单质铝熔合而成)作载热介质。下列有关说法中不正确的是(　　) A．铝钠合金是混合物 B．若将适量铝钠合金投入一定量水中得到无色澄清溶液，则合金中n(Al)≤n(Na) C．若将m g组成不同的铝钠合金分别投入足量盐酸中，放出H2越多，则合金中铝的质量分数越小 D．将铝钠合金投入足量氯化铜溶液中，一定有氢氧化铜沉淀析出，可能有铜析出 解析　该铝钠合金是混合物，A正确；将铝钠合金投入一定量水中发生反应：2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑，2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑，得到无色澄清溶液，则溶液中溶质为Na[Al(OH)4]或Na[Al(OH)4]与NaOH，结合反应方程式可知，合金中n(Al)≤n(Na)，B正确；由关系式2Na～H2、2Al～3H2可知，与盐酸反应产生1 mol H2需要18 g Al或46 g Na，则铝钠合金质量一定时，Al的质量分数越大，与盐酸反应产生的H2越多，C错误；钠溶于水生成NaOH和氢气，因此将铝钠合金投入足量氯化铜溶液中可以生成Cu(OH)2沉淀，如果n(Al)>n(Na)，铝还可能和氯化铜发生置换反应生成铜，D正确。 答案　C 11．将等物质的量的金属Na、Mg、Al分别与100 mL 2 mol·L－1的盐酸反应，实验测得生成气体的体积V(已折合为标准状况)与时间t的关系如图所示，则下列说法错误的是(　　) A．x＝2.24 B．曲线b为Mg与盐酸反应的图像 C．反应后，Na、Mg、Al均有剩余 D．钠的物质的量为0.2 mol 解析　金属活动性强弱：Na＞Mg＞Al反应速率快慢顺序是Na＞Mg＞Al，因此a表示Na与盐酸的反应，b表示Mg与盐酸的反应，c表示Al与盐酸的反应。根据图像可知，反应中生成氢气的体积相同，又Mg、Al的物质的量相同，说明与Mg、Al反应的HCl的量相同，即盐酸完全反应，则V(H2)＝＝2.24 L，A正确；曲线b为Mg与盐酸反应的图像，B正确；Na可与水和HCl反应，则Na无剩余，根据得失电子守恒得2Na～H2，依据生成0.1 mol H2，求出Na的物质的量为0.2 mol，即Mg、Al的物质的量也为0.2 mol，Mg、Al过量，C错误，D正确。 答案　C 12．钛(Ti)常温下与酸、碱均不反应，但高温下能被空气氧化，由钛铁矿(主要成分是FeO和TiO2)提取金属钛的主要工艺流程如图所示。下列说法错误的是(　　) A．步骤Ⅰ、Ⅱ中均发生氧化还原反应 B．步骤Ⅰ、Ⅱ中碳元素的化合价均降低 C．步骤Ⅲ中反应可在氩气环境中进行 D．可用稀硫酸除去金属钛中的少量镁杂质 解析　步骤Ⅰ为钛铁矿(主要成分是FeO和TiO2)和碳在高温下发生氧化还原反应，生成铁、二氧化钛和一氧化碳，步骤Ⅱ为二氧化钛与碳、氯气在高温下反应生成四氯化钛和一氧化碳，步骤Ⅰ、Ⅱ中均发生氧化还原反应，碳元素的化合价均升高，故A正确，B错误；步骤Ⅲ为四氯化钛和过量镁粉在高温下发生置换反应生成氯化镁和钛，镁是活泼的金属，钛在高温下能被空气氧化，所以步骤Ⅲ需在氩气环境中进行，防止金属被空气氧化，故C正确；钛在常温下与酸、碱均不反应，镁与稀硫酸反应，可用稀硫酸除去金属钛中的少量镁杂质，故D正确。 答案　C 13．明矾晶体[KAl(SO4)2·12H2O]在生产、生活中有广泛用途，如饮用水的净化、造纸工业的施胶剂、食品工业的发酵剂等。利用炼铝厂的废料——铝灰(含Al、Al2O3及少量SiO2和FeO·xFe2O3)可制备明矾，工艺流程如图： 回答下列问题： (1)“滤渣①”的主要成分是 (填化学式)。 (2)加入稀硫酸酸化后，再经“一系列操作”可得到明矾晶体[KAl(SO4)2·12H2O]，则“一系列操作”是 、 、 、洗涤、干燥。 (3)流程中加入H2O2的作用是 ， 写出反应的离子方程式： 。 (4)若将铝灰投入过量的氢氧化钠溶液中，所得溶液的溶质除NaOH和Na2SiO3外，还含有 (填化学式)。写出生成气体的反应的化学方程式： 。 解析　(1)二氧化硅不溶于稀硫酸，可知“滤渣①”的主要成分是SiO2。(2)加入稀硫酸酸化后，再经“一系列操作”可得到明矾晶体[KAl(SO4)2·12H2O]，由于明矾来自无色滤液B，滤液主要是Na[Al(OH)4]溶液，加入硫酸钾和稀硫酸酸化后经蒸发浓缩，冷却结晶，过滤，洗涤得到明矾晶体。(3)溶液中含有亚铁离子，由于氢氧化铁更难溶，则流程中加入H2O2的作用是将Fe2＋氧化为Fe3＋，该反应的离子方程式为2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O。 答案　(1)SiO2 (2)蒸发浓缩　冷却结晶　过滤 (3)将Fe2＋氧化为Fe3＋　2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O (4)Na[Al(OH)4]　2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑ 14．铝镁合金已成为轮船制造、化工生产等行业的重要材料。某研究性学习小组的三位同学为测定某含镁3%～5%的铝镁合金(不含其他元素)中镁的质量分数，设计下列三种不同实验方案进行探究。填写下列空白： 探究一 实验方案：铝镁合金测定剩余固体质量。实验中发生反应的化学方程式是 。 实验步骤： (1)称取5.4 g铝镁合金粉末样品，投入体积为V、浓度为2.0 mol·L－1的NaOH溶液中，充分反应。为保证合金充分反应，NaOH溶液的体积V≥ 。 (2)过滤、洗涤、干燥、称量固体。该步骤中若未洗涤固体，测得镁的质量分数将 (填“偏大”或“偏小”)。 探究二 实验方案：铝镁合金测定生成气体的体积(实验装置如图所示)。 (1)某同学提出该实验装置不够完善，应在A、B之间添加一个除酸雾的装置。你的意见是 (填“需要”或“不需要”)。 (2)为使测定结果尽可能精确，实验中应注意的问题有(写出两点)： ① ， ② 。 探究三 实验方案：称量x g铝镁合金粉末，放入装有足量氧气的容器中使其充分灼烧。 (1)欲计算镁的质量分数，该实验中还需要测定的数据是 。 (2)若用空气代替O2进行实验，对测定结果是否有影响？ (填“是”或“否”)。 解析　探究一　(1)铝镁合金中镁的质量分数为3%时，5.4 g铝镁合金粉末样品中铝的质量为5.4 g×(1－3%)＝5.4 g×97%，则： 2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑ 2　 　2 n(NaOH) 所以n(NaOH)＝0.194 mol，需要NaOH溶液的体积V＝＝0.097 L＝97 mL；为保证合金充分反应，NaOH溶液的体积V≥97 mL。(2)镁上会附着Na[Al(OH)4]等物质，未洗涤固体会导致测定的镁的质量偏大，镁的质量分数将偏大。 探究二　(1)因为氯化氢极易溶于水，挥发的氯化氢不影响氢气体积的测定结果，所以不需要加除酸雾装置。(2)反应中装置的气密性、合金是否完全溶解、量气装置的使用都会影响测定结果。因此为使测定结果尽可能精确，实验中应注意的问题有：检查装置的气密性，加入足量盐酸，调整量气管C的高度，使C中液面与B中液面相平，待冷却至室温再读取体积等。 探究三　(1)Mg、Al均与氧气反应生成金属氧化物，则还需测定生成物的质量，才能计算出Mg的质量分数。(2)若用空气代替O2进行实验，会发生反应：3Mg＋N2Mg3N2,2Mg＋CO22MgO＋C，对测定结果有影响。 答案　探究一　6H2O＋2Al＋2NaOH===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑　(1)97 mL　(2)偏大 探究二　(1)不需要　(2)①冷却至室温再读数　②读数时，使B与C液面相平 探究三　(1)充分灼烧后固体粉末的质量　(2)是 15．(2024·山西长治期末)铁和铝是两种重要的金属，它们的单质及其化合物有着各自的用途。用工业烧渣(主要成分为Al2O3、Fe2O3，含少量FeO等)回收并分离Al2O3和Fe2O3，工艺流程图如下所示： 已知：Na[Al(OH)4]＋CO2(过量)===Al(OH)3↓＋NaHCO3。 回答下列问题： (1)“烧渣”中加入NaOH溶液发生反应的化学方程式为 。 (2)“物质X”的俗称为 。物质X也可以通过向饱和氯化钠溶液中先后通入足量的氨气和二氧化碳制得，写出反应的化学方程式： 。 (3)向“滤渣Ⅰ”中加入盐酸溶解后，再加入双氧水的目的是 ，发生反应的离子方程式为 。 (4)若将“滤渣Ⅰ”用适量硫酸恰好完全溶解后，进行过滤得到FeSO4和Fe2(SO4)3的混合溶液。通过元素分析测得其中Fe和S的物质的量之比n(Fe)∶n(S)＝4∶5，则此溶液中FeSO4和Fe2(SO4)3的物质的量之比为 。 解析　(1)“烧渣”中加入NaOH溶液Al2O3反应生成Na[Al(OH)4]，化学方程式为：Al2O3＋2NaOH＋3H2O===2Na[Al(OH)4]。(2)“物质X”为NaHCO3，向饱和氯化钠溶液中先后通入足量的氨气和二氧化碳可制得NaHCO3沉淀，化学方程式为：NaCl＋CO2＋NH3＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl。(3)滤渣Ⅰ为Fe2O3和FeO，加入盐酸溶解再加入双氧水的目的是将Fe2＋氧化为Fe3＋，离子方程式为2H＋＋2Fe2＋＋H2O2===2Fe3＋＋2H2O。(4)设溶液中FeSO4和Fe2(SO4)3的物质的量分别为x mol和y mol，其中Fe和S的物质的量之比n(Fe)∶n(S)＝4∶5，则＝，解得x∶y＝2∶1。 答案　(1)Al2O3＋2NaOH＋3H2O===2Na[Al(OH)4] (2)小苏打　NaCl＋CO2＋NH3＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl (3)将Fe2＋氧化为Fe3＋　2H＋＋2Fe2＋＋H2O2===2Fe3＋＋2H2O (4)2∶1(或2) 学科网（北京）股份有限公司 $