6.1金属材料的物理特性
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、选择题
1．生活中用到的物质，属于纯净物的是
A．地下水 B．大理石 C．24K黄金 D．食盐
2．区别下列各组物质，试剂或操作选择不当的是
物质 试剂或操作
A 硬水和软水 肥皂水
B NaOH和NH4NO3 水
C 黄铜和铜 相互刻画，比较硬度.
D CO和CH4 点燃，观察火焰颜色
A．A B．B C．C D．D
3．下列涉及化学知识的有关说法中正确的是
A．航母长期航行中船底附着的大量海洋生物和垃圾均不需定期清理
B．北斗三号卫星搭载了精密计时的铷原子钟，铷（37Rb）是金属元素
C．“C919”大飞机使用的机身复合材料碳纤维和环氧树脂等均为纯净物
D．镁合金Mg17Al12具储氢功能，完全吸氢后得到氢化镁和铝，该储氢过程属物理变化
4．下列对有关事实的解释中，错误的是
A．水和过氧化氢的化学性质不同——氧原子个数不同
B．硫和磷的元素种类不同——质子数不同
C．生铁和钢的性能不同——含碳量不同
D．硫在空气和氧气中燃烧的火焰颜色不同——氧气浓度不同
5．分类是学习化学的一种重要科学方法。下列说法正确的是（ ）
A．只含有一种元素的物质一定是单质
B．有机物一定是含有碳元素的物质
C．合金一定是金属与金属的熔合
D．混合物一定是不同分子构成的
6．下列事实不合理的是
A．生铁和钢性能不同的原因——含碳量不同
B．金刚石和石墨物理性质差异较大——碳原子的结构不同
C．硫在空气中和氧气中燃烧的火焰不同——氧气含量不同
D．CO和CO2元素组成相同，但化学性质不同的原因——分子构成不同
7．下列实验现象描述正确的是
A．铁丝在氧气中燃烧生成四氧化三铁
B．铝丝插入硝酸镁溶液中，铝丝表面立即出现银白色固体镁
C．将黄铜片与铜片相互刻画，铜片表面会出现明显的划痕
D．硫在氧气中燃烧，发出淡蓝色火焰
8．“天宫课堂”第三课演示了水球变“懒”实验。用注射器喷出空气冲击紫色水球，水球震动剧烈。在水球中加入一颗空心钢球后，再用同样的力度冲击水球，水球的震动变小。下列有关说法正确的是
A．加入钢球后水球体积变大，说明水分子间隔变大了
B．加入钢球后水球震动变小，说明水分子运动速度减慢
C．钢属于合成材料
D．紫色水与蒸馏水化学性质不完全相同
9．化学与人类的科学技术、生产生活密切相关。下列说法不正确的是（ ）
A．钛合金广泛应用于嫦娥五号探月器
B．具有保存价值的档案资料要用碳素墨水书写
C．化石燃料的直接使用，促进了“低碳”经济的发展
D．煤气中毒是一氧化碳与血红蛋白结合，造成人体缺氧
10．对有关事实的解释中，错误的是
A．生铁和钢的性能不同——含碳量不同
B．硫和磷的元素种类不同——质子数不同
C．一氧化碳和二氧化碳的化学性质不同——氧原子个数不同
D．硫在空气和氧气中燃烧的火焰颜色不同——氧气浓度不同
二、判断题
11．生铁和钢都属于铁合金，含有相同的元素种类( )
12．钛合金可塑性好、易于加工，可用于制造人造骨( )
13．不锈钢制作餐具利用了它的抗腐蚀性( )
14．赤铁矿石是一种重要的金属材料( )
15．多数合金的抗腐蚀性能比组成它们的纯金属更好( )
三、综合应用题
16．“富氧空气”是指氧气含量高于普通空气的气体，可用于航天、医疗炼钢等。在 2019 年年末出现的“新型肺炎”重症患者的治疗上有一个重要环节为“高流氧呼吸”，“高流氧”成分与“富氧空气”相似，某化学兴趣小组欲混制“富氧空气”并开展相关探究，进行以下实验。
实验一：混制“富氧空气”
1．实验室中常用二氧化锰催化过氧化氢分解制取氧气。
(1)该方法制取氧气的化学方程式是 。
(2)现将一定体积 5%过氧化氢溶液加到二氧化锰中，用秒表测量排水法收集 50 mL 氧气的时间。请从图中选择合适的仪器（每种仪器限用一次）完成该实验， 需要用到的仪器是 （填字母）
2．混制“富氧空气”
(3)如图，用纯氮气及上述实验制取的氧气，混制一瓶（集气瓶容积为 300mL）氧气体积分数 40%的“富氧空气”，气体应从装置中的管选 （“a”或“b”） 通入，先通入氮气排出 150mL 水，再通入氧气排出 mL 水。
实验三：研究“富氧空气”的应用
3．氧气可用于炼钢。
炼钢是以生铁为原料，通入“富氧空气”，降低其中的碳元素的含量，以提高其性能，见下图。
Fe C
生铁 95.94% 3.52%
钢 98.97% 0.45%
某炼钢厂中生铁和钢的样品中，主要元素的质量分数如上表所示。
(4)结合数据及炼钢示意图分析，请在“炼钢示意图”右侧圆圈内画出组成气体 a 的微观粒子示意图（粒子数目不作要求；不考虑空气中其他成分）。
(5)鱼浮灵是水产养殖中常见的增氧剂，溶于水后生成Na2CO3和H2O2，能增加水体溶解氧的量。某课外小组用溶解氧传感器探究加入鱼浮灵时，鱼浮灵对不同水体的溶解氧量的影响。实验数据如下：
水质 湖水 蒸馏水 自来水
起始溶解氧量（mg/L） 1.48 1.46 0.85
最终溶解氧量（mg/L） 3.36 3.28 2.79
溶解氧增值（mg/L） 1.88 1.82 1.94
进行实验时，不需要控制的前提条件是______。
A．常温下
B．水的体积相同
C．加入鱼浮灵质量相同
D．实验仪器相同
17．绿色出行，美丽冰城!相信同学们最近在街上一定看到了许多“绿车牌”。这是我市正式启用的新能源汽车专用号牌。几年来。哈尔滨市淘汰“黄标车”，引进“绿牌车”，在生态文明建设的路上，我们决不驰于空想，不骛于虚声!请回答：
(1)特斯拉电动车是—类典型的新能源车，其外部车身体板采用碳纤维材料构造，底盘由模压铝合金构成，铝合金属于① 材料，推测车身体板和底盘共同具有的一个物理性质是 (填字母)。
A．硬度大 B．熔点低 C．密度大
(2)在特斯拉电动车行驶的过程中，储存在锂离子电池中的① 能转化为电能，最终转化为汽车运行时的② 能。
(3)二氧化钛(TiO2)也是制备化学电源不可或缺的重要原料，其工业制法是在一定条件下，利用四氯化钛和一种气体单质反应制得，同时生成氯气(Cl2)，此反应的化学方程式为① ，反应前后氯元素的化合价分别为② 。
18．同学们对三星堆遗址的Ⅱ号青铜神树展开研究性学习。
【查阅资料】科研人员对Ⅱ号青铜神树座进行过如下测定。
①用光谱仪测定金属材料成分，得到如下数据：含Cu75.1%，含Sn5.6%，含Pb16.2%。
②用X衍射仪测定树座外侧铜锈成分为碱式氯化铜【Cu2（OH）3C1】。
【分析研究】
(1)铸造铜树时，在铜中加入锡和铅会使材料的熔点 （选填“降低”、“升高”）。
(2)青铜器中的铜在氯离子等作用下，生成活性很强的氯化亚铜（CuC1）。CuC1易与O2、H2O反应生成氯化氢和碱式氯化铜【Cu2（OH）3C1】，该反应的化学方程式为 。
同学们发现生活中铜制品长期露置在潮湿空气中也会锈蚀生成“铜绿”【Cu2（OH）2CO3】
【实验探究】
为探究生活中某锈蚀铜样品中单质铜的质量分数，并回收铜。
查阅资料：①
②
实验设计：取铜样品（假设除铜和铜绿外，不含其它物质），设计甲、乙两方案。
方案甲：
(3)所得固体经操作Ⅰ、洗涤、干燥，称得质量为6.4g，其中操作I的名称为 ，铜样品中单质铜的质量分数为 （结果保留到0.1%）。
(4)滤液中的阳离子有 （填离子符号）。
方案乙：
(5)步骤Ⅰ中铜绿受热分解生成黑色固体A、CO2和H2O，过程中还有另一个化合反应也生成黑色固体A，黑色固体A的化学式为 。
(6)步骤所得铜中往往含有少量的Cu2O。检验铜中含有Cu2O的实验方法为：取样品于试管中，向其中加入适量的稀硫酸观察到 （填实验现象），证明铜中含有Cu2O。
(7)步骤Ⅱ还原16.0g黑色固体A，得到Cu和Cu2O的混合物共ag。则a的值范围为12.8g
(8)①方案甲中，若所得固体在空气中进行加热干燥，则测得铜样品中单质铜的质量分数将 （填“偏大”“偏小”或“无影响”）；还可能有哪些操作因素也会导致铜样品中单质铜的质量分数产生偏差 （任写一点）
②方案甲中，若需对所得滤液中的铜进行回收，则可以加入一种稍过量的金属，写出该反应的化学方程式 （任写一个）
(9)小组同学针对如何将方案乙中氧化铜全部转化为铜单质展开讨论。查阅资料得知，反应条件是影响转化的重要因素，你认为：实验中可采取的措施有 （任写一点）
参考答案：
1．C
【详解】A、地下水含有无机盐是混合物，不符合题意；
B、大理石是混合物，其主要成分是碳酸钙，不符合题意；
C、24K黄金含有99.99%的黄金，可看做是纯净物，符合题意；
D、为了防止地方性甲状腺肿大疾病的发生，在食盐中一般都加入含碘元素的物质（通常加入碘酸钾），所以食盐是混合物，不符合题意。
故选C。
2．D
【详解】A、硬水是含较多可溶性钙、镁矿物质的水；鉴别硬水和软水可以使用肥皂水，泡沫较少浮渣较多的是硬水，泡沫较多浮渣较少的是软水，故可用肥皂水鉴别硬水和软水；正确；
B、氢氧化钠溶于水放热温度升高，硝酸铵溶于水温度降低，可以鉴别，正确；
C、合金硬度大于成分金属，相互刻画，比较硬度可以区别黄铜和铜，正确；
D、一氧化碳和甲烷燃烧都是蓝色火焰，点燃，观察火焰颜色，不能区分，错误。
故选D。
3．B
【详解】A、航母长期航行中船底附着的大量海洋生物和垃圾均需定期清理，防止影响运行，A错，不符合题意；
B、北斗三号卫星搭载了精密计时的铷原子钟，铷是金属旁，故为金属，B正确，符合题意；
C、“C919”大飞机使用的机身复合材料碳纤维是复合材料，属于混合物，环氧树脂有机合成材料，不能为纯净物，C错，不符合题意；
D、镁合金具储氢功能，完全吸氢后得到氢化镁和铝，产生新物质氢化镁，故为化学变化，D错，不符合题意。
故选B。
4．A
【详解】A、水和过氧化氢的化学性质不同的原因是水和过氧化氢分别是由水分子、双氧水分子构成的，不同种物质的分子性质不同，故A不正确；
B、质子数决定元素的种类，硫和磷的元素种类不同是由于质子数不同，故B正确；
C、生铁和钢的性能不同是由于含碳量不同，故C正确；
D、硫在空气燃烧的火焰颜色是淡蓝色，在氧气中燃烧的火焰颜色是蓝紫色，则硫在空气和氧气中燃烧的火焰颜色不同的原因是氧气浓度不同，故D正确。故选A。
5．B
【详解】A．只含有一种元素的物质不一定是单质，如氧气与臭氧的混合物中也只含一种元素，选项A错误；
B．有机物是含碳元素的一类化合物，所以有机物一定是含有碳元素的物质，选项B正确；
C．合金可以是金属和金属、金属和非金属熔合在一起形成的，选项C错误；
D．混合物不一定是不同分子构成的，如铁粉与铜粉组成的混合物是由铁原子和铜原子构成的，不含分子，选项D错误。故选B。
6．B
【详解】A、生铁和钢性能不同是因为含碳量不同，含碳量越高，硬度越大，生铁含碳量高，表现出硬而脆，正确；
B、金刚石的碳原子呈正八面体结构，因而硬度大；石墨中的碳原子为平面层状结构，因而很软，所以二者的物理性质不同，是由于碳原子的排列方式不同，不是碳原子的结构不同，错误；
C、硫在空气中和氧气中燃烧的火焰不同是因为氧气含量不同，氧气浓度越大，物质燃烧越剧烈，正确；
D、一氧化碳和二氧化碳的化学性质不同，是因为它们的分子构成不同，不同种分子化学性质不同，正确。
故选B。
7．C
【详解】A、铁丝在氧气中燃烧生成四氧化三铁，是实验结论，而不是实验现象，故选项实验现象描述不正确；
B、镁的活动性比铝强，铝丝插入硝酸镁溶液中，无明显现象，故选项实验现象描述不正确；
C、合金的硬度比组成纯金属的硬度大，因此将黄铜片与铜片相互刻画，铜片表面会出现明显的划痕，故选项实验现象描述正确；
D、硫在氧气中燃烧，发出明亮的蓝紫色火焰，故选项实验现象描述不正确。
故选C。
8．D
【详解】A、加入钢球后水球体积变大，是钢球占用了一部分体积，不能说明水分子间隔变大了。不符合题意；
B、加入钢球后水球震动变小，与水分子运动速度减慢无关系。不符合题意；
C、钢是一种铁合金，是金属材料。不符合题意；
D、液态水是无色无味的液体，紫色水球中含有除水以外的物质，则紫色水与蒸馏水化学性质不完全相同。符合题意；
故选D。
9．C
【详解】A、钛合金强度高、耐腐蚀、耐热性好等，可用于航空工业，故A选项正确；
B、碳在常温下化学性质稳定，用碳素墨水书写档案，能长时间保存，故B选项正确；
C、化石燃烧直接燃烧，会产生大量的二氧化碳，加剧温室效应，故C选项错误；
D、一氧化碳与血红蛋白结合，使人体缺氧，造成中毒，故D选项正确；
故答案选C。
10．C
【详解】A、生铁和钢的性能不同是因为含碳量不同，铁的含碳量为2%～4.3%，钢中的含碳量为0.03%～2%，故A选项解释正确，不符合题意；
B、元素的种类是由质子数决定的，硫原子的质子数为16，磷原子的质子数为15，因此二者的元素种类不同，故B选项解释正确，不符合题意；
C、水和过氧化氢的化学性质不同，是由于构成它们的分子不同，不是氧原子个数不同，故C选项解释错误，符合题意；
D、硫在氧气中和在空气中燃烧现象不同是因为氧气含量不同，氧气浓度越大，物质燃烧越剧烈，故D选项解释正确，不符合题意。
故选C。
【点睛】本题知识点较多但难度不大，平时要注意基础知识的积累。
11．正确
【详解】生铁和钢都属于铁和碳合金，含有相同的元素种类，故填：正确。
12．错误
【详解】钛合金与人体有很好的“相容性”，可用于制造人造骨，说法错误。
13．正确
【详解】合金强度大、硬度大、耐腐蚀性好，不锈钢属于合金，不锈钢制作餐具利用了它的抗腐蚀性，故填：正确。
14．错误
【详解】金属材料包括纯金属和合金，赤铁矿石主要成分是氧化铁，氧化铁是铁的氧化物，所以它不是金属材料，错误。
15．正确
【详解】合金强度更大，硬度更大，耐腐蚀性更好，多数合金的抗腐蚀性能比组成它们的纯金属更好，故填：正确。
16．(1)
(2)BCDEG
(3) b 100
(4)
(5)D
【详解】（1）实验室用二氧化锰催化过氧化氢分解，生成水和氧气，反应的化学方程式为：；
（2）将一定体积 5%过氧化氢溶液加到二氧化锰中，反应物为固液混合物，不需要加热，发生装置选固液常温型装置，因此不需要酒精灯加热，发生装置需要仪器BCG；又需要用秒表测量排水法收集50 mL氧气的时间，因此需要排水集气的装置及收集排出水的装置，FH另加集气瓶可组成排水集气装置，但无法测定收集的气体的体积，因此不需要；DE组装出收集排出水的装置，因此需要用到的仪器有BCDEG；
（3）图示装置为排水法，气体应短进长出，从b管通入；先通入氮气排出 150mL 水，再通入氧气排出水的体积为：；
（4）生铁中含碳和铁，炼钢是以生铁为原料，通入“富氧空气”，碳与氧气反应，从而降低其中的碳元素的含量，以提高其性能；因此气体a的成分有氧气和二氧化碳，气体 a的微观粒子示意图为： ；
（5）该实验探究加入鱼浮灵时，鱼浮灵对不同水体的溶解氧量的影响，变量为水体种类，因此温度、水的体积、加入鱼浮灵的质量都要保持一致，但所有的实验仪器可以不同，故选D。
17． 金属 A 化学 机械 TiCl4+O2 =TiO2+2Cl2 -1价、0价
【详解】(1) 铝合金属于金属材料，车身体板和底盘共同具有的一个物理性质是硬度大，不易变形；(2) 在特斯拉电动车行驶的过程中，储存在锂离子电池中的化学能转化为电能，最终转化为汽车运行时的机械能；(3)根据质量守恒定律可知，反应前还应含有氧元素，故该单质为氧气，即四氯化钛和氧气在一定条件下反应生成二氧化钛和氯气，化学反应方程式为：TiCl4+O2 =TiO2+2Cl2，反应前四氯化钛中氯元素显-1价，反应后生成氯气单质，化合价为0价。
18．(1)降低
(2)4CuCl+O2+4H2O=2Cu2(OH)3Cl+2HCl
(3) 过滤 36.6%
(4)Cu2+、H+
(5)CuO
(6)固体的量减少，溶液变成蓝色
(7)解：设16.0g氧化铜完全转化成氧化亚铜的质量为x
=
x=14.4g
答：得到Cu和Cu2O的混合物的质量最多为14.4g。
(8) 偏大 所得固体没有洗涤或转移固体时有洒落
(9)提高反应的温度、增大CO的通入量
【详解】（1）合金的熔点低于纯金属的熔点，在铜中加入锡和铅会使材料的熔点降低，故填降低。
（2）CuC1易与O2、H2O反应生成氯化氢和碱式氯化铜，故反应的化学方程式写为：4CuCl+O2+4H2O=2Cu2(OH)3Cl+2HCl。
（3）操作I将难溶性固体与液体进行了分离，是过滤操作，故填过滤；
铜与稀硫酸不反应，则经操作Ⅰ、洗涤、干燥得到的质量为6.4g的固体是样品中的铜，所以铜样品中单质铜的质量分数=×100%≈36.6%，故填36.6%。
（4）铜绿与硫酸反应生成硫酸铜、水和二氧化碳，硫酸铜溶于水后解离出铜离子与硫酸根离子，且加入的稀硫酸过量，则滤液中的阳离子有铜离子与氢离子，其符号分别为，故填Cu2+、H+。
（5）铜绿受热分解生成黑色固体A、CO2和H2O，由质量守恒定律可知，该黑色固体为氧化铜，其化学式为CuO，故填CuO。
（6）氧化亚铜与稀硫酸反应生成硫酸铜、铜和水，取样品于试管中，向其中加入适量的稀硫酸，如铜中含有Cu2O，则观察到固体的量减少，溶液变成蓝色，故填固体的量减少，溶液变成蓝色。
（7）见答案
（8）①方案甲中，所得固体在空气中进行加热干燥，铜能够与空气中的氧气在加热的条件下反应生成氧化铜，固体的质量增加，则测得铜样品中单质铜的质量分数将偏大，故填偏大；
所得固体没有洗涤，表面有水分，会使得铜样品中单质铜的质量分数偏大，如果转移固体时有洒落，则铜样品中单质铜的质量分数偏小，故填所得固体没有洗涤或转移固体时有洒落；
②方案甲中，滤液中含有硫酸铜，若需对所得滤液中的铜进行回收，可选择铁来回收铜，因为铁能够与硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜，故反应的化学方程式写为：Fe+CuSO4=FeSO4+Cu。
（9）方案乙中通过一氧化碳在加热的条件下还原氧化铜的方法将氧化铜转化为铜，则提高反应的温度、增大CO的通入量都能够增大转化率，故填提高反应的温度、增大CO的通入量。
