2-2金属材料 同步作业 《化学（加工制造类）》同步教学 高教版

专题二 化学与材料 第二节 金属材料 同步作业 一、选择题（每题4分，共60分） 1. 下列材料中，不属于金属材料的是（　　） A. 不锈钢 B. 铝合金 C. 氧化铝陶瓷 D. 青铜 2. 关于合金的叙述，正确的是（　　） A. 合金是两种或两种以上金属的混合物 B. 合金的熔点一定比各成分金属的熔点低 C. 合金的硬度一般比各成分金属的硬度大 D. 合金中不可能含有非金属元素 3. 生铁和钢的主要区别是（　　） A. 生铁是混合物，钢是纯净物 B. 生铁和钢的含碳量不同 C. 生铁比钢的硬度小 D. 钢的性能不如生铁优越 4. 不锈钢中加入的主要合金元素是（　　） A. 铬和镍 B. 铜和锌 C. 锰和硅 D. 钛和铝 5. 下列关于铝及铝合金的说法，错误的是（　　） A. 铝是地壳中含量最多的金属元素 B. 铝表面易形成致密的氧化膜，抗腐蚀性能好 C. 硬铝是铝的纯净物，强度和硬度都很高 D. 铝合金密度小、强度高，广泛用于航空制造业 6. 铜锌合金（黄铜）与稀盐酸反应时，下列现象描述正确的是（　　） A. 不产生气泡，因为铜和锌都不与稀盐酸反应 B. 产生大量气泡，因为锌与稀盐酸反应 C. 产生少量气泡，因为铜与稀盐酸反应 D. 先产生气泡，后停止，因为锌被铜覆盖 7. 下列关于钢铁冶炼的说法，正确的是（　　） A. 炼铁的主要原料是铁矿石、焦炭、石灰石和空气 B. 炼铁的主要设备是转炉 C. 炼钢的主要目的是降低生铁中的含碳量，除去部分硫、磷等杂质 D. 炼铁和炼钢的原理相同，都是利用氧化还原反应 8. 高炉炼铁中，焦炭的主要作用是（　　） A. 提供热量，产生还原剂CO B. 作催化剂 C. 与铁矿石直接反应生成铁 D. 除去铁矿石中的脉石 9. 下列关于金属冶炼的说法，错误的是（　　） A. 活泼金属（如Na、Al）通常采用电解法冶炼 B. 较活泼金属（如Fe、Cu）通常采用热还原法冶炼 C. 不活泼金属（如Hg、Ag）通常采用热分解法冶炼 D. 所有金属都可以通过热还原法从矿石中冶炼得到 10. 炼钢过程中，加入生石灰的主要作用是（　　） A. 降低钢水的温度 B. 作脱氧剂，除去过量的氧 C. 与硫、磷等杂质反应，形成炉渣除去 D. 增加钢的含碳量 11. 下列关于钛及钛合金的说法，正确的是（　　） A. 钛是稀有金属，在地壳中含量极少 B. 钛合金的熔点比纯钛低，但强度和耐腐蚀性能更好 C. 钛合金与人体有很好的相容性，可用于制造人造骨骼 D. 钛合金密度大，不适合用于航空航天领域 12. 下列金属中，通常采用电解法冶炼的是（　　） A. Fe B. Cu C. Al D. Ag 13. 关于金属材料的腐蚀与防护，下列说法正确的是（　　） A. 纯金属比合金更易腐蚀 B. 金属腐蚀都是化学腐蚀 C. 在金属表面涂油漆可以防止金属腐蚀 D. 金属腐蚀对工业生产没有任何益处 14. 下列关于稀土金属的说法，错误的是（　　） A. 稀土金属包括镧系元素和钪、钇共17种元素 B. 稀土金属在冶金工业中可用作脱氧剂、脱硫剂 C. 稀土金属被称为工业维生素，在材料工业中有重要应用 D. 稀土金属在自然界中含量丰富，分布均匀，易于开采 15. 某合金与铁具有相似的物理、化学性质，以此合金为材料制造的工具可用于（　　） A. 储存浓硝酸 B. 制造耐高温坩埚 C. 制造船舶外壳 D. 制造导线 二、填空题（每空3分，共30分） 1. 金属材料包括________金属和________金属两大类。纯金属一般较软，强度和硬度较低，而________的性能通常优于纯金属。 2. 生铁的含碳量为________，钢的含碳量为________。炼钢的主要目的是降低________含量，除去________等有害杂质，并调整________元素的含量。 3. 铝热反应的化学方程式为________________________，该反应可用于________。铝热剂是________和________的混合物。 4. 工业上用电解熔融氧化铝的方法冶炼铝，化学方程式为________________________。为降低氧化铝的熔点，常加入________作助熔剂。电解时，阳极产物是________，阴极产物是________。 5. 钛合金具有________、________、________等优良性能（任写三点），广泛应用于航空航天、化工设备、生物医学等领域。 三、判断题（每题2分，共10分） 1. （　　）合金是纯净物，具有固定的熔点和组成。 2. （　　）炼铁和炼钢的主要原理都是利用氧化还原反应，但炼铁主要是还原过程，炼钢主要是氧化过程。 3. （　　）不锈钢是绝对不会生锈的，可以在任何环境中使用。 4. （　　）金属的冶炼方法主要取决于金属的活泼性，活泼性越强的金属，冶炼难度越大。 5. （　　）稀土金属在自然界中含量很低，属于稀有金属，因此被称为稀土。 四、简答题（每题6分，共18分） 1. 请比较生铁和钢在含碳量、性能及主要用途上的区别。 2. 为什么铝合金在航空制造业中得到广泛应用？请从密度、强度、耐腐蚀性等方面进行分析。 3. 请写出高炉炼铁的主要反应方程式（包括焦炭燃烧、CO生成、铁矿石还原等），并说明石灰石在高炉炼铁中的作用。 五、综合运用题（12分） 某机械加工厂需要选择合适的金属材料制造以下零部件，请根据所学知识回答问题： （1）制造飞机机身框架，应选择________（填铝合金或普通钢），理由是________________________。（3分） （2）制造化工反应釜内衬，要求耐腐蚀、耐高温，应选择________（填不锈钢或钛合金或铜合金），理由是________________________。（3分） （3）制造刀具，要求硬度大、耐磨，应选择________（填高碳钢或低碳钢或纯铁），理由是________________________。（2分） （4）某炼铁厂以赤铁矿（主要成分为Fe₂O₃）为原料冶炼生铁。若生产含杂质4%的生铁1000 t，理论上需要含Fe₂O₃ 80%的赤铁矿多少吨？（4分） 参考答案 一、选择题 1-5：CCBAC 6-10：BCADC 11-15：CCCDC 二、填空题 1. 黑色；有色；合金 1. 2%～4.3%；0.03%～2%；碳；硫、磷；硅、锰 1. 2Al + Fe₂O₃ Al₂O₃ + 2Fe；焊接钢轨（或冶炼难熔金属）；铝粉；金属氧化物（如Fe₂O₃） 1. 2Al₂O₃（熔融） 4Al + 3O₂↑；冰晶石（或Na₃AlF₆）；O₂（或氧气）；Al（或铝） 1. 密度小；强度高；耐腐蚀性好（或耐高温、与人体相容性好等） 三、判断题 1. × 2. √ 3. × 4. √ 5. × 四、简答题 1. 生铁：含碳量2%~4.3%，硬度大、脆性大，可铸不可锻，主要用于铸造机床床身、铁锅、暖气片等。 钢：含碳量0.03%~2%，硬度较大、韧性好，可铸可锻，主要用于制造机械零件、刀具、建筑材料、弹簧等。 1. 铝合金在航空制造业广泛应用的原因： ①密度小：铝合金密度约为2.7 g/cm³，远小于钢（7.8 g/cm³），可减轻飞机重量，提高飞行性能； ②强度高：通过合金化和热处理，铝合金可获得较高的强度，满足结构要求； ③耐腐蚀性好：铝表面易形成致密的氧化膜，抗腐蚀性能优良，适合高空复杂环境； ④加工性能好：易于加工成各种复杂形状的零部件。 1. 主要反应方程式： ①焦炭燃烧：C + O₂ CO₂； ②CO生成：CO₂ + C 2CO； ③铁矿石还原：Fe₂O₃ + 3CO 2Fe + 3CO₂（或Fe₃O₄ + 4CO 3Fe + 4CO₂）。 石灰石的作用：石灰石（CaCO₃）高温分解生成CaO和CO₂，CaO与铁矿石中的脉石（主要成分为SiO₂）反应生成CaSiO₃（炉渣），从而除去杂质：CaCO₃ CaO + CO₂↑，CaO + SiO₂ CaSiO₃。 五、综合运用题 （1）铝合金；铝合金密度小、强度高，可减轻飞机重量，提高燃油效率和飞行性能 （2）钛合金；钛合金具有优异的耐腐蚀性能（耐酸、碱、海水腐蚀），耐高温，强度高，适合化工反应釜的苛刻工作环境 （3）高碳钢；高碳钢含碳量高，硬度大、耐磨性好，适合制造刀具 （4）解：设需要含Fe₂O₃ 80%的赤铁矿质量为x。 纯铁质量：1000 t × (1 − 4%) = 960 t Fe₂O₃ + 3CO 2Fe + 3CO₂ 160　　　　　　112 x × 80%　　　　960 t x = = 1714.3 t 答：理论上需要含Fe₂O₃ 80%的赤铁矿约1714.3 t。 学科网（北京）股份有限公司 $