复习巩固：（7）金属材料——2023-2024学年高一化学人教版（2019）寒假轻松衔接
1.我国“蛟龙”号载人潜水器已成功下潜至海中7020米处。“蛟龙”号载人潜水器的外壳是耐超高压的钛合金。下面有关合金的说法中正确的是( )
A.钛合金是一种新型金属单质 B.Ti-Fe合金是新型储氢合金
C.钛合金的性质与钛单质相同 D.钢和硬铝中都没有非金属元素
2.中国空间站建造成功、神舟系列飞船顺利往返，均展示了我国科技发展的巨大成就。下列相关叙述正确的是( )
A.核心舱太阳能电池采用砷化镓（GaAs）材料，GaAs属于金属材料
B.空间站太阳翼伸展关键部件采用碳化硅材料，SiC属于无机非金属材料
C.飞船返回舱使用氮化硅耐高温结构材料，属于传统无机非金属材料
D.飞船火箭使用偏二甲肼作燃料，属于烃类
3.类比法是研究物质性质的常用方法之一，可预测许多物质的性质。但类比是相对的，不能违背客观事实。下列有关类比推测的说法正确的是( )
A.已知Fe与S能直接化合生成FeS，推测Cu和S可直接化合生成CuS
B.已知Fe与溶液反应，推测Fe与溶液也能反应
C.已知Cu与能直接化合生成，推测Fe与可直接化合生成
D.已知Al能与生成致密氧化膜保护金属，推测Fe也与生成氧化膜保护金属
4.下列有关反应的离子方程式正确的是( )
A.将铁粉加入溶液中：
B.将氧化亚铁加入稀盐酸中：
C.四氧化三铁与稀硫酸反应：
D.向氢氧化铁中加入足量稀盐酸：
5.以下金属的冶炼方法错误的是( )
A.用铝热法冶炼铬
B.用电解熔融的方法冶炼Al
C.
D.
6.某地区已探明蕴藏着丰富的赤铁矿（主要成分为，还含有等杂质）、煤、石灰石和黏土。现拟在该地区建设大型炼铁厂，随着铁矿的开发和炼铁厂的建立，需要在该地区相应建立焦化厂、发电厂、水泥厂等，形成一定规模的工业体系。下列说法错误的是( )
A.甲、乙、丙、丁相应工厂的名称依次为焦化厂、发电厂、炼铁厂、水泥厂
B.以赤铁矿为原料，高炉炼铁过程中得到铁单质的化学方程式为
C.利用生石灰吸收燃煤产生的酸性气体，可以减少酸雨的形成
D.炼铁厂的炉渣可作为水泥厂的原料
7.现有一块已知质量的镁铝合金，欲测定其中镁的质量分数，几位同学设计了以下三种不同的实验方案：
①镁铝合金测定生成的气体在标准状况下的体积；
②镁铝合金测定生成的气体在标准状况下的体积；
③镁铝合金溶液过滤，洗涤、干燥后测定得到沉淀的质量。
其中能测定出镁的质量分数的是( )
A.①②③ B.都不能 C.②③ D.仅①
8.以下七种化合物中，能通过化合反应直接生成的有( )
①
②
③
④
⑤
⑥
⑦
A.仅①③ B.仅②⑥⑦ C.仅③⑤ D.全部
9.铝热反应有广泛的用途，实验装置如图所示。下列说法不正确的是( )
A.铝热反应的能量变化可用如图表示
B.工业上可以利用铝热反应冶炼金属镁
C.该实验的现象为火星四溅，漏斗下方有红热熔融物流出
D.铝热反应可用于焊接铁轨，反应的化学方程式为
10.工业上用铝上矿（主要成分为，杂质为等）提取，并用其冶炼铝，操作过程如图：
下列说法错误的是( )
A.操作1、2、3均为过滤，固体1的主要成分为
B.固体2为红褐色固体
C.步骤③反应的离子方程式为
D.用冶炼Al的化学方程式为
11.有关如下流程的判断中正确的是( )
A.流程中涉及的反应均为非氧化还原反应
B.反应②产生的阴离子主要为
C.实验室中完成反应③应在蒸发皿中进行
D.反应①的离子方程式为
12.将一小块在空气中久置的Al片置于过量NaOH溶液中，生成的物质的量与时间的关系如图所示。下列叙述中正确的是( )
A.若，生成时被氧化的Al为0.5 mol
B.N点以后溶液中的溶质为
C.：发生反应的类型为氧化还原反应
D.：溶液的质量逐渐增加
13.除金、铂等极少数金属外，大多数金属元素以化合态形式存在于自然界中，利用化学反应使金属元素从化合态变为游离态的过程称为金属的冶炼。下列材料描述了部分常见金属的冶炼方法。
①工业上冶炼镁的方法有两种：电解法和皮江法。电解法是电解熔融的氯化镁；皮江法是硅在高温下还原氧化镁。
②霍尔一埃鲁铝电解法是以氧化铝为原料、冰晶石（）为助熔剂组成的电解质，在950～970℃的条件下通过电解的方法使电解质熔体中的氧化铝分解为铝和氧气。
③冶炼锰一般用铝热法，即在高温下用铝还原二氧化锰。
④相关物质熔点见下表：
物质
熔点/℃ 2054 190 2800 712 660 1244 649 535
1.根据上述信息回答下列问题：
（1）冶炼镁时电解熔融而不电解熔融MgO的原因是_______。
（2）将铝和镁作电极插入稀硫酸中，镁、铝分别作_______极、_______极；写出正极的电极反应式：_______。
Ⅱ.下面是皮江法冶炼镁的工业流程示意图：
（3）气体a是_______。
（4）已知：Mg的沸点为1090℃，Si的沸点为2355℃，的沸点为2230℃。还原炉需控制温度为1200℃左右，并抽空气到近似真空。还原炉中发生的主要反应有_______、_______。
（5）还原炉中抽空气到近似真空的原因是_______。
14.某合金废料主要含铁、铜、铝，为从合金废料中得到和金属Cu等，某化学兴趣小组按如图工艺流程进行实验（杂质不与稀硫酸反应）。
（1）固体A主要含有的物质是_______。
（2）B→C发生反应的离子方程式为______________，溶液C中的阳离子主要有_______。
（3）若D为NaOH，则溶液E中铝元素的存在形式是_______（填化学式）。
（4）灼烧沉淀F时所用主要仪器之一是_______（填字母）。
A.蒸发皿 B.烧杯 C.坩埚 D.试管
（5）工业上可通过、碳和在高温条件下反应得到氮化铝（AlN），同时生成一种常见气体G，若该反应每转移个电子，有0.25 mol气体G生成，则该反应的化学方程式为________。
（6）下表是一些金属熔点的数据。
金属 铝 锌 锡 铅 铋 镉
熔点/℃ 660 419.6 231.9 327.5 271.3 320.9
铝锡合金中某种金属的质量分数与合金的熔点有如图所示的关系，其中横坐标表示的是_______的质量分数；当合金熔点最低时，合金中铝与锡的质量比为_______。
15.合金已成为飞机制造、化工生产等行业的重要材料。某研究性学习小组的同学，为测定某含镁6%~9%的铝镁合金（不含其他元素）中铝的质量分数，设计下列两种不同的实验方案进行探究。填写下列空白。
方案一：
（1）称取8.1 g铝镁合金粉末样品，溶于溶液中，充分反应。则V_________（填范围）。
（2）过滤、洗涤、干燥、称量固体。该步骤中若未洗涤固体，测得铝的质量分数将________（选填“偏高”“偏低”或“不受影响”）。
方案二：
将5.88 g铝镁合金与足量稀硫酸反应，测定生成气体的体积。
（3）同学们拟选用图甲实验装置完成实验：
①你认为最简易的装置的连接顺序是：A接( )( )接( )( )接( )（填接口字母，可不填满）。
②实验结束时，在测量实验中生成氢气的体积时，你认为合理的是_______（填字母）。
A.待实验装置冷却后再读数
B.上下移动量筒H，使其中液面与广口瓶中液面相平
C.上下移动量筒K，使其中液面与广口瓶中液面相平
D.视线与凹液面的最低点相切，读取量筒中水的体积
（4）仔细分析实验装置后，同学们经讨论认为以下两点会引起较大误差：稀硫酸滴入锥形瓶中，即使不生成氢气，也会将瓶内空气排出，使所测氢气体积偏大；实验结束时，连接广口瓶和量筒的导管中有少量水存在，使所测氢气体积偏小。于是他们设计了如图乙所示的实验装置。
①装置中导管a的作用是__________。
②实验后测得生成的氢气在标准状况下的体积为7.168 L，则铝的质量分数为__________。
1复习巩固：（7）金属材料答案以及解析
1.答案：B
解析：合金是由金属与金属或金属与非金属融合而成的具有金属特性的物质,合金不是单质,A 错误；
Ti-Fe 合金能在一定条件下吸、放大量的氢气,是新型储氢合金,B 正确；
合金比它的组分金属具有更多优良的物理、化学或机械加工性能,C 错误；
钢中含有非金属 C,D错误。
2.答案：B
解析：A.金属材料包括纯金属和它们的合金，砷化属于无机化合物，不属于金属材料，是新型无机非金属材料，故A错误；B.属于原子晶体，熔点高、硬度大，不是传统的硅酸盐材料，是新型无机非金属材料，故B正确；C.属于新型无机非金属材料，故C错误； D.烃类物质只含有C、H两种元素，含有C、H、N三种元素，不属于烃，故D错误。
3.答案：B
解析：Cu与S反应生成；Fe与化合生成；Fe在潮湿空气中生成，比较疏松，不能保护内部金属。
4.答案：A
解析：氧化亚铁与稀盐酸反应的离子方程式为，所给方程式不符合客观事实，B项错误；四氧化三铁与稀硫酸反应的离子方程式为，C项错误；正确的离子方程式应为，D项错误。
5.答案：B
解析：是共价化合物，在熔融状态下不能发生电离，应该采用电解熔融的方法冶炼铝，反应的化学方程式为，B错误。
6.答案：A
解析：煤炭可用于发电、制取焦炭，甲是发电厂、乙是焦化厂；焦化厂的焦炭可用于炼铁，丙是炼铁厂，炼铁厂的炉渣可作为水泥厂的原料，丁是水泥厂，A项错误，D项正确；以赤铁矿为原料，高炉炼铁过程中是CO还原氧化铁得到铁单质，化学方程式为，B项正确；生石灰、和反应生成硫酸钙，生石灰吸收燃煤产生的酸性气体，可以减少酸雨的形成，C项正确。
7.答案：A
解析：已知镁铝合金的质量，①中依据氢气的体积可列方程组计算出镁的质量、铝的质量，从而计算出镁的质量分数；②中依据氢气的体积可计算出铝的质量，从而计算出镁的质量，进而计算出镁的质量分数；③中沉淀为氢氧化镁，由元素质量守恒可计算出镁的质量，由此计算出镁的质量分数。因此三个实验方案均可测定出Mg的质量分数。
8.答案：D
解析：①铁在氧气中燃烧的反应为，属于化合反应；②氢氧化亚铁、氧气和水的反应为，属于化合反应；③与Fe的反应为，属于化合反应；④铜在潮湿的空气中与二氧化碳、氧气和水反应生成，属于化合反应；⑤氧化钠和二氧化碳的反应为，属于化合反应；⑥、二氧化碳和水的反应为，属于化合反应；⑦钠与氧气在加热条件下的反应为，属于化合反应。综上分析，D项符合题意。
9.答案：B
解析：铝热反应是放热反应，反应物的总能量大于生成物的总能量，则铝热反应的能量变化可用选项中的图表示，A项正确；镁的金属活动性强于铝，则工业上不能利用铝热反应冶炼金属镁，B项错误；铝热反应是放热反应，放出的热量能使反应生成的铁熔化，实验时可观察到火星四溅，漏斗下方有红热熔融物流出，C项正确；氧化铁与铝在高温条件下能发生反应生成铁和氧化铝，常用于焊接铁轨，反应的化学方程式为，D项正确。
10.答案：C
解析：根据题图可知，操作1、2、3之后均得到溶液和固体，而分离不溶性固体和溶液的方法称为过滤；由于和能够与盐酸反应而不与盐酸反应，故固体1的主要成分为，A项正确。加入过量的NaOH溶液，转化为，转化为沉淀，通过过滤得到的固体2为红褐色的，B项正确。步骤③中通入过量的，反应的离子方程式为，C项错误。电解熔融可冶炼Al，D项正确。
11.答案：D
解析：反应④（由氧化铝生成铝）是氧化还原反应，A项错误；反应②中过量，则产生的阴离子不可能主要为，B项错误；反应③为灼烧氢氧化铝固体使其分解，实验室中完成该反应应在坩埚中进行，C项错误；反应①为铝土矿中的氧化铝溶于强碱溶液生成的反应，D项正确。
12.答案：BD
解析：将久置的Al片置于过量NaOH溶液中，首先是表面的氧化铝溶解生成偏铝酸钠和水，然后是铝与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和氢气，结合图像分析解答。若，由化学方程式可知，生成时被氧化的Al为，A错误；N点开始氢气的物质的量不再发生变化，则N点以后溶液中的溶质为，B正确；是氧化铝溶解，发生反应的类型不是氧化还原反应，C错误；发生的反应是，溶液的质量逐渐增加，D正确。
13.答案：（1）MgO的熔点比高，电解时需要消耗更多的能量
（2）负；正；
（3）
（4）；
（5）防止Mg在高温条件下被氧化
解析：（1）冶炼镁时通常电解熔融而不是电解熔融MgO，是由于MgO的熔点比高，电解时消耗的能量更多。
（2）Mg、Al都是比较活泼的金属，Mg比Al活泼，所以若将铝和镁作电极插入稀硫酸中，镁为负极，铝为正极，在正极上，溶液中的得到电子生成，故正极的电极反应式为。
（3）白云石在高温下煅烧，反应产生CaO、MgO和，所以气体a是。
（5）Mg是活泼金属，在高温下能够与反应产生MgO，还原炉中抽空气到近似真空，就可以防止Mg在高温条件下被氧化。
14.答案：（1）Cu（或铜）
（2）；和
（3）
（4）C
（5）
（6）锡；2:3
解析：（5）工业上可通过、碳和在高温条件下反应得到AlN，同时生成一种常见气体G，若该反应每转移个电子，有0.25 mol气体G生成，说明碳的化合价升高为+2，G是CO，则该反应的化学方程式为。
（6）根据图及表中数据可知，当质量分数为0时的熔点比质量分数是1时的熔点高，铝的熔点高于锡的熔点，所以质量分数为0的熔点对应的金属是铝，质量分数为1的熔点对应的金属是锡，所以横坐标表示的是锡的质量分数；当合金的熔点最低时，锡的质量分数是0.6，所以合金中铝与锡的质量比为。
15.答案：（1）
（2）偏低
（3）①C；B；F
②ABD
（4）①使分液漏斗内气体压强与锥形瓶内气体压强相等，打开分液漏斗活塞时稀硫酸能顺利滴下；滴入锥形瓶的稀硫酸体积等于进入分液漏斗的气体体积，从而消除由于加入稀硫酸引起的氢气体积误差
②91.84%
解析：（1）8.1 g合金中含铝量最多为。而铝与氢氧化钠反应的化学方程式为。故消耗NaOH的物质的量与Al的物质的量相等，由知，若要Al完全溶解，则。
（2）未洗涤固体，则部分偏铝酸盐附着在固体上，导致测得铝的质量分数偏低。
（3）合金与酸反应制备的氢气无须干燥，可直接通过排出的水的体积来测量产生的氢气的体积，故装置的正确连接顺序是A→C→B→F。
（4）设合金中铝为，则有，解得，故合金中铝的质量分数为。
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