专题9 第三单元　金属材料的性能及应用 课后巩固练习(含答案）

第三单元　金属材料的性能及应用
题组一　合金及其应用
1．(2022·上海市嘉定区第一中学高一期中)下列不属于合金的是(　　)
A．奥运金牌 B．青铜器 C．水银 D．生铁
2．在日常生活中人们经常使用的金属材料大多数属于合金，下列关于合金的叙述正确的是(　　)
①青铜是中国历史上使用最早的合金　②合金的熔点一般比各组分金属熔点高　③合金往往比各组分金属的物理、化学或机械性能好　④合金的性质是各成分金属性质之和
A．①③④ B．①③
C．①② D．①②③④
3．钛和钛的合金被誉为“21世纪最有发展前景的金属材料”，它们具有很多优良的性能，如熔点高、密度小、可塑性好、易于加工，尤其是钛合金与人体器官具有很好的“生物相容性”。根据它们的主要性能，下列用途不切实际的是(　　)
A．用来作保险丝
B．用于制造航天飞机
C．用来制造人造骨
D．用于家庭装修，制作钛合金装饰门
4．(2022·湖北恩施高一期末)2022年世界冬奥会和冬残奥会在北京举行，其中短道速滑项目队员所穿的速滑冰刀可用不锈钢制成，下列叙述错误的是(　　)
A．不锈钢是最常见的一种合金钢
B．不锈钢在大气中比较稳定，不容易生锈，具有很强的抗腐蚀能力
C．不锈钢中常添加一种或几种合金元素，从而使其具有各种特殊性能
D．不锈钢中只含有金属元素，不含有非金属元素
5．纯铁的熔点为1 535 ℃，而高炉炼铁时生铁(含碳量较高的铁合金)在1 200 ℃左右就熔化了，这是因为(　　)
A．铁的纯度越高熔点越低
B．合金的熔点比其各组分金属的熔点高
C．生铁是铁碳合金，熔点比纯铁低
D．生铁在高炉中熔化时发生了化学反应
6．嫦娥三号是中国国家航天局嫦娥工程第二阶段的登月探测器，它携带中国第一艘月球车，实现了中国首次月面软着陆。嫦娥三号中使用了大量合金。下列有关金属或合金的说法不正确的是(　　)
A．生铁属于合金
B．一般地，合金的熔点比它的各组分金属的低
C．合金的化学性质与其组分金属的化学性质不同
D．改变原料的配比、改变生成合金的条件，可以得到具有不同性能的合金
题组二　无机非金属材料
7．2019年2月，某品牌发布了制造出首款5G折叠屏手机的消息。下列说法错误的是(　　)
A．制造手机芯片的关键材料是二氧化硅
B．用铜制作手机线路板利用了铜优良的导电性
C．镁铝合金制成的手机外壳具有轻便抗压的特点
D．手机电池电极材料碳纳米管是新型无机非金属材料
8．硅是构成无机非金属材料的一种主要元素，下列有关硅的化合物的叙述错误的是(　　)
A．氮化硅陶瓷是一种新型无机非金属材料，其化学式为Si3N4
B．碳化硅(SiC)的硬度大、熔点高，可用于制作高温结构陶瓷和轴承
C．光导纤维是一种新型无机非金属材料，其主要成分为SiO2
D．二氧化硅为立体网状结构，其晶体中硅原子和硅氧单键个数之比为1∶2
9．我国已跨入“互联网＋”时代，而“互联网＋”的建设离不开无机非金属材料硅。下列物品中用到硅单质的是(　　)
A．陶瓷餐具 B．石英钟表
C．计算机芯片 D．光导纤维
10．改革开放以来，我国取得了很多世界瞩目的科技成果，下列说法不正确的是(　　)
A．蛟龙号潜水器用到钛合金，22号钛元素属于过渡元素
B．港珠澳大桥用到的合金材料，具有强度大、密度小、耐腐蚀等性能
C．国产C919用到的氮化硅陶瓷是新型无机非金属材料
D．中国天眼传输信息用的光纤材料是高纯硅
11．易拉罐主要为铝合金，其中以铝铁合金和铝镁合金最为常见。现取几小块易拉罐碎片进行下列实验，其中实验方案与现象、结论正确的是(　　)
A．加入盐酸产生无色气体，含铝、铁、镁三种元素
B．加入氢氧化钠溶液有无色气体产生，含有铝元素
C．加入盐酸后，所得溶液中再加入少量氢氧化钠溶液产生白色沉淀，含有镁元素
D．加入盐酸后，所得溶液中再加入少量硫氰化钾溶液呈血红色，含有铁元素
12．下列说法正确的是(　　)
A．所有不锈钢都只含有金属元素
B．我国流通的硬币材质是金属单质
C．广东打捞的明代沉船上存在大量铝制餐具
D．镁合金的硬度和强度均高于纯镁
13．(2022·湖南邵阳高一阶段练习)北京冬奥会上科技元素“星光熠熠”，向世界展现了一个现代化的中国。212项技术在冬奥会上得以应用，如含有石墨烯的智能服饰、铝合金管材、碳纤维和光导纤维等。下列有关说法中，不正确的是(　　)
A．石墨烯是热导率高的碳纳米材料
B．铝合金是密度较小的金属材料
C．碳纤维的主要成分是耐低温的无机非金属材料
D．光导纤维是硅酸盐材料
14．高纯度晶体硅是典型的无机非金属材料，又称“半导体”材料，它的发现和使用曾引起计算机的一场“革命”。它可以按下列方法制备：
SiO2Si(粗)SiHCl3Si(纯)
下列说法正确的是(　　)
A．步骤①的化学方程式为SiO2＋CSi＋CO2↑
B．步骤①②③中每生成或反应1 mol Si，均转移2 mol电子
C．SiHCl3(沸点33.0 ℃)中含有少量的SiCl4(沸点57.6 ℃)，通过蒸馏(或分馏)可提纯SiHCl3
D．二氧化硅能与氢氟酸反应，而硅不能与氢氟酸反应
15．根据不同部位工作条件的不同，航天飞机使用了多种防热材料。例如，机身和机翼下表面使用高温陶瓷瓦。下列对新型陶瓷材料的有关叙述中，错误的是(　　)
A．高温结构陶瓷属于新型无机非金属材料，可以作为高级耐火材料
B．氧化铝陶瓷属于新型无机非金属材料，它是结构陶瓷
C．氮化硅陶瓷属于新型无机非金属材料，可用于制造陶瓷发动机的受热面
D．新型无机非金属材料克服了传统无机非金属材料的缺点，但是强度比较差
16．阅读下列材料回答问题。
材料一　考古出土的吴王夫差剑为春秋末期制造的青铜剑，历经2 500余年，剑的表面虽有一层蓝色薄锈，但仍寒光逼人，剑刃锋利。
材料二　我国高铁、航空航天、手机制造等都已经跻身世界一流水平。
应用 “复兴号”高铁车轮 “鲲龙”水陆两栖飞机零部件 折叠手机屏幕
用到的材料 高速钢 钛合金、铝合金 聚酰亚胺塑料
(1)根据材料一回答：
①青铜是一种金属材料，该合金的主要成分是____________(填元素符号)。
②从上述信息可以看出，青铜具有的性质有____________(填字母)。
A．强度高 B．可塑性好 C．耐腐蚀 D．易加工
③青铜剑表面的蓝色薄锈，其主要成分为碱式碳酸铜[Cu2(OH)2CO3]，这层蓝色薄锈形成的可能原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
(用文字和化学方程式说明)。
(2)根据材料二回答：
①材料中属于有机合成材料的是____________，属于金属材料的是__________(写一种即可)。
②飞机外壳用钛合金、铝合金的优点是_______________________________。
③在对高铁钢轨中的缝隙进行焊接时，常用铝和氧化铁在高温条件下反应生成熔融状态的铁和另一种氧化物。该反应的化学方程式为__________________，反应类型是____________。
17．Fe2O3、Cu2O都是红色粉末，常用作颜料。某校化学实验小组通过实验来探究一红色粉末是Fe2O3、Cu2O或二者混合物。探究过程如下：
查阅资料：Cu2O溶于稀硫酸生成Cu和CuSO4；在空气中加热生成CuO。
提出假设：
假设1：红色粉末是Fe2O3
假设2：________________________________________________________________________
假设3：红色粉末是Cu2O和Fe2O3
(1)设计探究实验：取少量粉末放入足量稀硫酸中，向所得溶液中滴加KSCN溶液。
(2)若假设1成立，则实验现象是_________________________________________________。
(3)若滴加KSCN试剂后溶液不变血红色，则证明原固体粉末中一定不含三氧化二铁。你认为这种说法合理吗？____________________________________________。简述你的理由：
________________________________________________________________________。
(4)若固体粉末完全溶解无固体存在，滴加KSCN试剂时溶液不变血红色，则证明假设________成立。
(5)实验小组欲用加热法测定Cu2O的质量分数。取a g固体粉末在空气中充分加热，待质量不再变化时，称其质量为b g(b>a)，则混合物中Cu2O的质量分数为________________。
第三单元　金属材料的性能及应用
1．C　2.B　3.A　4.D
5．C　[合金的熔点一般低于其成分金属的熔点，生铁的熔点比纯铁低是因为生铁是铁碳合金，C项正确。]
6．C　[生铁是铁和碳的合金，合金的熔点比其组分金属的低。合金的化学性质和其组分金属的化学性质相同。]
7．A　[硅是制造手机芯片的材料，故A错误；铜具有良好的导电性，常用于制作导线，所以用铜制作手机线路板利用了铜优良的导电性，故B正确；合金的硬度比各组分金属的硬度大，所以镁铝合金制成的手机外壳具有轻便抗压的特点，故C正确；用作手机电池电极材料的碳纳米管是新型无机非金属材料，故D正确。]
8．D　[A项，在氮化硅中N元素为－3价，Si元素为＋4价则化学式为Si3N4，正确；D项，在SiO2晶体中，一个硅原子与周围4个氧原子形成4个硅氧单键，错误。]
9．C　[陶瓷餐具是硅酸盐产品，石英钟表和光导纤维用到SiO2，计算机芯片用到单质硅。]
10．D　[A对，蛟龙号潜水器用到钛合金，22号钛元素位于第四周期ⅣB族，属于过渡元素；B对，合金材料一般具有强度大、密度小、耐腐蚀等性能；C对，氮化硅陶瓷是新型无机非金属材料；D错，中国天眼传输信息用的光纤材料是二氧化硅。]
11．B　[铝、铁、镁都能与盐酸反应产生氢气，所得的溶液中加入少量氢氧化钠溶液，能产生白色沉淀的可能是氯化镁溶液，也可能是氯化铝溶液；铝能与氢氧化钠溶液反应产生氢气；铁单质与酸反应产生Fe2＋，不能使硫氰化钾溶液变血红色。]
12．D　[不锈钢中含有非金属元素碳，A项不正确；我国流通的硬币材质是合金，B项不正确；铝的冶炼方法在十九世纪才被发现，明朝时不可能有大量铝制餐具，C项不正确；合金的机械加工性能一般优于其组分金属，D项正确。]
13．D　[光导纤维的主要成分是SiO2，D项错误。]
14．C　[二氧化硅在高温下与C反应生成CO气体，即步骤①的化学方程式为SiO2＋2CSi＋2CO↑，故A错误；步骤①中Si的化合价降低4，每生成1 mol Si转移的电子数为4 mol，步骤②中生成SiHCl3，化合价升高2，步骤③中每生成1 mol Si，转移2 mol电子，故B错误；沸点相差较大的两种液体可以采用蒸馏的方法分离，故C正确；硅能与氢氟酸反应生成氢气和SiF4，故D错误。]
15．D　[高温结构陶瓷包括Si3N4陶瓷、SiC陶瓷等，属于新型无机非金属材料，可以作为高级耐火材料，A正确；氧化铝陶瓷属于新型无机非金属材料，是结构陶瓷，B正确；氮化硅陶瓷属于新型无机非金属材料，可用于制造陶瓷发动机的受热面，C正确；新型无机非金属材料具有耐高温、耐冲击、电学特性、光学特性、生物功能等优点，克服了传统无机非金属材料的缺点，具有较高的强度和耐磨性，D错误。]
16．(1)①Cu、Sn　②AC　③铜与空气中的氧气、二氧化碳和水等物质发生反应：2Cu＋H2O＋O2＋CO2===Cu2(OH)2CO3
(2)①聚酰亚胺塑料　高速钢(或钛合金或铝合金)
②密度小、耐腐蚀、硬度大等　③2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3　置换反应
解析　(1)①青铜是铜锡合金，主要成分是Cu、Sn。②时隔2 500余年，青铜剑表面只有一层蓝色薄锈，说明耐腐蚀，但仍寒光逼人，剑刃锋利，说明强度高。③青铜剑表面的蓝色薄锈的主要成分是Cu2(OH)2CO3，形成的可能原因是铜与空气中的氧气、二氧化碳和水等物质发生反应：2Cu＋H2O＋O2＋CO2===Cu2(OH)2CO3。(2)①聚酰亚胺塑料是一种有机合成材料。②合金相对于其组分金属往往硬度更大，更耐腐蚀。
17．红色粉末是Cu2O　(2)溶液变为血红色　(3)不合理　Cu能将Fe3＋还原为Fe2＋　(4)3　(5)×100%
解析　根据题目信息可知，Fe2O3、Cu2O都是红色粉末，所以红色物质可以是纯净物，也可以是二者的混合物，则假设2为红色粉末是Cu2O。(2)若假设1成立，取少量粉末放入足量稀硫酸中，向所得溶液中滴加KSCN溶液，若溶液中含有Fe3＋，则遇到KSCN溶液呈血红色。(3)如果混合物中含有Cu2O，Cu2O溶于酸生成Cu2＋和Cu，Cu能与Fe3＋反应：2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋，则加入KSCN溶液也不变色，所以此种说法不正确。(4)固体粉末全部溶解，则一定存在Fe2O3和Cu2O，因为Cu2O溶于硫酸生成Cu和CuSO4，而H2SO4不能溶解Cu，所以混合物中必须有Fe2O3存在，使其生成的Fe3＋溶解产生的Cu，反应的有关离子方程式为Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O、Cu2O＋2H＋===Cu＋Cu2＋＋H2O、2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋，故假设3成立。(5)Cu2O加热变成了氧化铜，根据铜原子守恒，加热后质量增加的是氧元素的质量，根据关系式：Cu2O～2CuO～O，增加的氧原子的物质的量就是Cu2O的物质的量，n(O)＝ mol＝n(Cu2O)，Cu2O的质量分数是×100%＝×100%。