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习第三节 用途广泛的金属材料
课时作业——金属材料撷取百家精妙·荟萃时代品牌 谢谢观赏！
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限时：45分钟 满分：100分
一、选择题(每小题3分，共39分。)
1. 有关合金的叙述正确的是( )
A. 合金的密度比各成分金属小
B. 合金的抗腐蚀性能都很好
C. 合金的导电性能比成分金属强
D. 多数合金比成分金属熔点低，硬度大
2. 下列说法正确的是( )
A. 青铜是我国使用最早的合金，也是目前使用最广泛的合金
B. 不管哪种铜合金都含有铜元素，所以它们的性质也和金属铜一样
C. 我们日常生活中用到的铜合金制品主要是黄铜制的
D. 各种铜合金都有良好的导电、导热性
3. 下列物质中，不属于合金的是( )
A. 硬铝 B. 黄铜
C. 钢铁 D. 水银
4. 用于飞机制造业的重要材料是( )
A. Mg－Al合金 B. Cu－Sn合金
C. Al－Si合金 D. 不锈钢
5. 选用金属材料时，以下方面需要考虑的是( )
①主要用途 ②物理性质、化学性质 ③价格 ④加工难度 ⑤日常维护 ⑥环境保护
A. ①②③ B. ③④⑤
C. ①⑤⑥ D. ①②③④⑤⑥
6. (双选)根据下列金属的熔沸点：
金属
Na
Cu
Al
Fe
熔点(℃)
97.5
1 083
660
1 535
沸点(℃)
883
2 595
2 200
3 000
其中不能形成合金的是( )
A. Cu与Na B. Fe与Cu
C. Fe与Na D. Al与Na
7. 我国在春秋战国时期，就懂得将白铁退火处理得到相当于铸钢的武器(如锋利的宝剑)，这一技术要比欧洲早近两千年，那么白铁退火处理的主要作用是( )
A. 除硫、磷杂质 B. 适当降低了含碳量
C. 掺进合金元素 D. 改善表面的结构性质
8．合金与纯金属制成的金属材料相比，优点是( )
①合金的硬度一般比它的各成分金属的大
②一般地，合金的熔点比它的各成分金属的更低
③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
④合金比纯金属的导电性能更强
⑤合金比纯金属的应用范围更广泛
A．①②③⑤ B．②③④
C．①②④ D．①②④⑤
9．(双选)某金属与盐酸反应时，生成H2的质量与消耗金属质量的关系如下图所示，此金属可能是( )
A．纯锌 B．纯铁
C．镁锌合金 D．铜铁合金
10．碲锌镉(Te－Zn－Cd)晶体可以用于制造红外探测器的基础材料，下列有关它的叙述中不正确的是( )
A．它是由Te、Zn、Cd按一定比例混合而成的，无固定的熔、沸点
B．它易导电、导热，具有延展性
C．它的熔沸点比Zn的低
D．它的硬度和强度比Cd的大
11. 铝镁合金因坚硬、轻巧、美观、洁净、易于加工而成为新型建筑、装潢材料，主要用于制作窗框、卷帘门、防护栏等，下列与这些用途无关的性质是( )
A. 不易生锈 B. 导电性好
C. 密度小 D. 强度高
12．被视为中国艺术品之极品的近百件中国古代青铜器和玉器，于2010年11月20日在美国华盛顿著名的国家级亚洲主题艺术博物馆——弗利尔美术馆面向公众开放。这些国宝级青铜器中有些至今看上去仍然熠熠生辉。下列对其原因的分析中最可能的是( )
课后作业
1. D。合金的密度介于各金属成分中密度最大和最小的之间，A错。生铁极易生锈，B错。白铜的导电性极差，C错。
2. C。我们目前使用最广泛的合金是铁合金，A错。合金因其构成元素及其配比的不同，性质各异，B错。黄铜的性质使其适于制造日用品，C对。白铜的导电、导热性很差，D错。
点评：熟练掌握各种常见铜合金的成分、性能和应用，是解答本题的关键。可结合现实生活中的亲身体验去掌握课本知识点。
3. D。硬铝为Al－Cu－Mg－Mn－Si合金；黄铜为Cu－Zn合金；钢铁主要成分是铁，杂质主要是碳，是铁的合金。水银即单质汞，是纯净物，不是合金。
4. A。飞机制造所用材料强度越高、密度越小越好。
点评：铝密度只有2.7 g·cm－3，是典型的轻金属。铝合金轻而坚韧，可作汽车、飞机、火箭的材料。
5. D。在选用材料时，要综合考虑所选材料的性能、价格、制造或安装成本等，从众多材料中选取最合适者。
6. AC。合金是金属在熔化状态时相互溶解或相互混合形成的，熔化时的温度需达到两种金属中最高的金属的熔点，但又不能超出成分金属中的最低沸点温度。选项中的Cu－Na，Fe－Na不符合合金要求。
7．B。高温下铁中的杂质碳的一部分与空气中氧气反应生成二氧化碳气体，从而降低含碳量。
8．A。一般情况下纯金属的导电性比合金的导电性好，①②③⑤正确。
9．CD。金属 ～ H2↑ ～ e－
30 g 0.5 mol 1 mol
可得出金属平均每失去1 mol e－需金属30 g，纯锌需要32.5 g，纯铁需要28 g，纯镁需要12 g，铜不反应，所以镁锌合金、铜铁合金都符合。
10．A。碲锌镉晶体是由Te、Zn、Cd按一定比例熔合而成的具有金属特性的合金，只要比例确定、其组成就固定，因而有固定的熔、沸点；合金具有比成分金属低的熔、沸点，高的硬度和强度。
11. B。题目中所提到的用途与导电性无关。
点评：理清物质的性质与其用途的关系，将其因果关系前后对应起来，理解物质的某一用途是由哪些方面的性质决定的。提高学生分析解答问题以及从本质上认识问题的能力。
A．它们的表面电镀上了一层耐磨的黄金
B．环境污染日趋严重，它们表面的铜绿被酸雨溶解洗去
C．铜属于金属活动性较弱的金属，因此不被氧化
D．它们是含有一定比例金、银、锡、锌的合金
13．将一定量的钠铝合金置于水中，合金全部溶解，得到20 mL浓度为1 mol·L－1的NaOH溶液，然后用1 mol·L－1的盐酸滴定，至沉淀量最大时消耗盐酸40 mL，原合金中钠的质量( )
A．0.92 g B．0.69 g
C．0.46 g D．0.23 g
二、填空题(共61分)
14．(16分)金币、银币、铜币等金属货币在我国历史上曾发挥过重要的作用，其中的一些被收藏爱好者珍藏着，在一位收藏家的家中，陈列了很多金属货币。
(1)其中有些货币表面是黑色，且有少量的绿色锈状物，则这肯定是__________币，黑色物质是________，形成这种物质的化学方程式为________________。绿色物质是________，形成这种物质的化学方程式是________。若要除去这些物质应选用__________，发生反应的离子方程式为________________，________________。充分反应后，这枚金属币的真面目为________色。
(2)其中有一枚是闪闪发光的黄色金属币，它肯定是__________币，表面一直未被氧化的原因是________________________。
15.(12分)某课外活动小组，收集了一种合金进行探究。
(1)外观暗灰色，表皮光滑；
(2)在酒精灯上灼烧，火焰绿色，合金片熔化，但不滴落；
(3)取刮去表皮的金属10.0 g，放入足量H2SO4，收集到标准状况下的H2 8.96 L；
(4)另取刮去表皮的金属10.0 g，放入足量NaOH(aq)中，也收集到标准状况下的H2 8.96 L。
试据此判断，合金中一定含有的元素是________(写元素符号)；下列元素可能含有的是________(填选项编号)。
a．Ag b．Mg c．Na d．Fe
如果该合金中，只含2种元素，它们的质量比是________。
16．(18分)某铝合金中含有元素铝、镁、铜、硅，为了测定该合金中铝的含量，设计了如下实验，请回答有关问题：
(1)称取样品a g(精确到0.1 g)，称量时通常使用的主要仪器的名称是________。
(2)将样品溶解于足量的稀盐酸，过滤并洗涤滤渣。滤液中主要含有________，滤渣为______，溶解、过滤用到的玻璃仪器是____________________________________。
(3)向滤液中加过量的氢氧化钠溶液，过滤并洗涤滤渣。有关的离子方程式是____________________________________。
(4)向步骤(3)的滤液中通入足量的二氧化碳气体，过滤并洗涤滤渣。有关的离子方程式是____________________________。
(5)将步骤(4)中所得的滤渣烘干并灼烧至恒重、冷却后称量，其质量为b g。有关反应的化学方程式是________________，原样品中铝的质量分数是________。
17．(15分)钛因为具有神奇的性能越来越引起人们的关注，常温下钛不与非金属、强酸反应，红热时却可与常见非金属单质反应。钛是航空、军工、电力等方面的必需原料。地壳中含钛矿石之一为金红石( TiO2)，目前大规模生产Ti的方法如下：
第一步：金红石、炭粉混合物在高温条件下通入Cl2制得TiCl4和一种可燃性气体。该反应的化学方程式为______________________，该反应的还原剂为______________。
第二步：在氩气的气氛中，用过量的Mg在加热条件下与TiCl4反应制得金属钛。
(1)写出此反应的化学方程式：_________________________________________________________。
(2)如何由上述所得的产物中获取金属钛？简述实验步骤并写出有关的化学方程式。
课后作业
12.D。古代没有电镀技术，且由题给信息可知铜铸国宝的耐腐蚀性很强，其材料应是抗腐蚀性强的铜合金。
13．A。由题意知发生的反应有：2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑，2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，NaAlO2＋HCl＋H2O===Al(OH)3↓＋NaCl。用HCl滴定时HCl先与NaOH反应，消耗HCl 0.02 mol，则与NaAlO2反应的HCl为0.02 mol，n(NaAlO2)＝0.02 mol，由Na原子守恒n(Na)＝n(NaOH)＋n(NaAlO2)＝0.02 mol＋0.02 mol＝0.04 mol，m(Na)＝0.92 g。
14．解析：铜在铜、银、金中比较活泼，能与空气中氧气发生反应生成氧化铜，也能与空气中氧气、水及CO2一起发生反应而得到铜锈；氧化铜和碱式碳酸铜都可溶于强酸，所以将其放入到稀酸，如稀盐酸或硫酸中即可恢复原貌；而银和金都不活泼很难与空气中氧气等反应，所以保持原样。
答案：(1)铜 氧化铜 2Cu＋O2===2CuO Cu2(OH)2CO3 2Cu＋O2＋CO2＋H2O===Cu2(OH)2CO3 稀酸 CuO＋2H＋===Cu2＋＋H2O Cu2(OH)2CO3＋4H＋===2Cu2＋＋CO2↑＋3H2O 红
(2)金 金不活泼，不易与空气中O2反应
15．解析：(1)火焰呈绿色，说明有Cu元素。
(2)等质量的金属与足量H2SO4或NaOH反应放出H2的体积相同，说明一定含有铝，且不能再含有其他的活泼金属Mg、Fe。
(3)Na的熔、沸点太低，不能与Cu熔合。
(4)该合金至少含有Cu、Al。
2Al ～ 3H2
2 mol 3 mol
mol
m(Al)＝mol×27 g·mol－1＝7.2 g，
m(Cu)＝10.0 g－7.2 g＝2.8 g，
m(Al)∶m(Cu)＝7.2∶2.8＝18∶7。
答案：Cu、Al a 18∶7
16．解析：(1)称取a g样品使用的主要仪器为托盘天平。
(2)合金中Al、Mg可与盐酸反应生成AlCl3、MgCl2和H2，而Cu、Si不溶于盐酸，故样品溶于盐酸后过滤可得Cu、Si，滤液中主要含AlCl3和MgCl2。
(3)向(2)的滤液中加过量NaOH溶液，发生的反应为Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓、Al3＋＋4OH－===AlO＋2H2O，过滤后滤液中含AlO、OH－。
(4)向含AlO、OH－的滤液中通入足量CO2，发生的反应为OH－＋CO2===HCO、AlO＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO，过滤可得Al(OH)3。
(5)所得b g固体为Al2O3，故合金中含Al的质量分数为×100%＝%。
答案：(1)托盘天平
(2)MgCl2、AlCl3 Cu、Si 烧杯、玻璃棒、漏斗
(3)Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓，
Al3＋＋4OH－===AlO＋2H2O
(4)OH－＋CO2===HCO，
AlO＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO
(5)2Al(OH)3灼烧,Al2O3＋3H2O %
17．解析：由反应物金红石、炭粉及Cl2和产物之一的TiCl4，可知另一产物为碳的氧化物，又知该气体可燃，故为CO。显然Ti元素的化合价不变，而Cl元素的化合价降低，化合价升高的元素为碳元素，因而反应物炭粉为还原剂。利用上述思路可得镁与TiCl4反应的产物为Ti和MgCl2。因反应中镁是过量的，故在反应所得的混合物中提取钛必须除去镁粉和MgCl2，加足量的盐酸可除去镁，之后过滤，将滤渣用水洗涤可得钛。
答案：TiO2＋2C＋2Cl2高温,TiCl4＋2CO 炭粉
(1)TiCl4＋2MgTi＋2MgCl2
(2)实验步骤：在反应后的混合物中加入足量的盐酸除去剩余的镁，过滤，并用蒸馏水洗涤固体，即得金属钛。
Mg＋2HCl===MgCl2＋H2↑
课 堂 练 习
1. 所谓合金必须是( )
①通过熔合而成；
②由两种或两种以上金属或金属与非金属组成；
③耐腐蚀；
④耐高温；
⑤具有金属的特征；
⑥铸造性能良好
A. ①②④ B. ②①③
C. ①②⑤ D. ③②④
2．下列说法正确的是( )
A．所有的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．广东打捞出的明代沉船上存在大量铝质餐具
D．镁合金的硬度和强度均高于纯镁
3. 合金有许多特点，如Na—K合金为液体，而Na和K的单质均为固体。据此，试推测：生铁、纯铁、碳三种物质中，熔点最低的是( )
A. 纯铁 B. 生铁
C. 碳 D. 无法确定
4. 现代建筑的门窗框架常用电解加工成的古铜色硬铝制造。取硬铝样品进行如下所示的实验(各步试剂均过量)：
课前预习
一、纯金属 合金 铁、铬、锰 合金 黑色金属
二、1.一种金属 非金属 金属特性 混合物
2．导电 导热 金属 延展 机械 大于 低
3．(1)青铜 铜 锡 铅 司母戊鼎 黄铜 白铜
(2)生铁 钢 钢 生铁 0.3% 钢 Fe、C 0.3% 0.3%～0.6% 0.6% Cr Mn 不锈钢
三、1.主要用途 外观 物理性质 化学性质
2．57～71 钇 钪 新材料
课堂练习
1. C。合金是指一种金属跟另一种或几种金属或非金属所组成的具有金属特性的物质。合金一般由各组分熔合成均匀的液体，再经冷凝而制得。合金的基本元素是金属，故具有金属的特征。不同的合金其性能也不相同，用途也不一样。
2．D。不锈钢是在普通钢的基础上，加入铬、镍等多种元素炼成的钢材，其中还含有碳、硅等非金属元素，A项错误；我国流通的硬币材质是合金，B项错误；广东打捞出的明代沉船上大量存在的是陶瓷餐具，C项错误；合金的性能(如硬度和强度等)均高于其成分金属，故D项正确。
3. B。
由此可推知，硬铝的组成可能为( )
(提示：Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑ Si与HCl不反应)
A. Al、Fe、Cu、C
B. Al、Mg、Si、Zn
C. Al、Cu、Mg、Si、Mn
D. Al、Si、Zn、Na、Mg
5．纯铁的熔点为1 535 ℃，而高炉中炼铁时生铁(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．合金的熔点比其成分物质的熔点高
C．形成了铁碳合金，所以熔点变低
D．在高炉中熔化的过程发生了化学反应
6.某合金与铁的物理性质的比较如下表所示：
还知该合金耐腐蚀、强度大。从以上性能看，该合金不适合做( )
A．导线 B．门窗框
C．炉具 D．飞机外壳
7．铁是人类较早使用的金属之一。据有关报道，目前已能冶炼出纯度高达99.999 9%的铁。纯铁的实际使用范围有限，人们大量使用的是铁的合金。钢铁是铁碳合金的总称，其强度高、价格便宜、应用广泛。以下关于不锈钢和普通钢的认识中，你认为正确的是( )
A．它们的组成元素是相同的
B．耐腐蚀的性能不同
C．它们都属于钢，因此物理性质是一样的
D．构成普通钢和不锈钢的主要元素都是铁，因此它们的化学性质完全相同
8．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”。关于钛和钛的合金的用途中，不切合实际的是( )
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，作钛合金装饰门
9．(1)选择填空：将铝的用途与性质搭配起来(每个选项只选用一次)。
A．质轻 B．延展性好 C．易传热
D．易导电 E．氧化时放热
①太阳能热水器：________；
②飞机：________；
③焊接铁轨：________；
④电缆：________；
⑤铝箔________。
(2)佛山是有色金属之乡，其中铝合金材料的产量约占全国的一半。铝合金材料属于________(填“纯净物”、“混合物”或“单质”)。
10．根据生活经验和下表所提供的信息，分析并回答下列问题。
(1)为什么菜刀、锤子等通常用铁制而不用铅制？
(2)银的导电性比铜好，为什么电线一般用铜制而不用银制？
(3)为什么灯泡里的灯丝用钨制而不用锡制？
课堂练习
4. C。A项：样品先加HCl后，余下的Cu、C不与NaOH反应；B项：Al、Mg、Zn与HCl反应后，不溶物Si与NaOH反应，最后样品全部溶解，无不溶物剩余；C项：Al、Mg溶于HCl后，Si与NaOH反应，产生气体，Cu、Mn不与NaOH反应；D项：Al、Zn、Na、Mg均与HCl反应，Si与NaOH反应后，无不溶物。
5．C。合金的熔点比各成分金属的熔点低。生铁是铁合金，铁的纯度越高，熔点越高。A项、B项错误；合金的熔化过程没有发生化学反应，D项错。
6．A。该合金与银、铁相比较导电性差，不适合作导线；作门窗主要是利用合金的硬度和耐腐蚀性；作炉具主要利用其熔点高和耐腐蚀性强；作飞机外壳则是利用硬度大和密度小的性质，B、C、D与合金性质相符。
7．B。不锈钢是在普通钢的基础上，加入Ni、Cr等多种元素炼制成的钢材，它在空气中能保持金属光泽，也就是具有不生锈的特性。铬元素的加入使不锈钢表面形成致密且坚固的氧化膜，防止内部铁与外部物质接触。镍元素的加入，使不锈钢在多种酸、碱、盐的水溶液中也能具有很好的化学稳定性和耐腐蚀性。综上所述，不锈钢具有优良的性能，在很多方面不同于普通钢，故B项正确。
8．A。根据题给信息，钛和钛的合金熔点高，故不能作保险丝；密度小、可塑性好、易加工，故为制造飞机及家庭装饰的好材料；钛的“生物相容性”说明人体对钛排异性小，是制造人造骨的好材料。
9．解析：(1)铝在太阳能热水器上的应用是由于它的导热性好。铝合金硬度大、质轻，是制造飞机的良好材料。铝被氧化时放热可作铝热剂，因而可用来焊接铁轨。铝用作电缆和铝箔，则分别是由于其具有导电性和延展性。
(2)合金是由一种金属跟其他一种或几种金属(或非金属)熔合而成的具有金属特性的物质，因此肯定是混合物。
答案：(1)①C ②A ③E ④D ⑤B
(2)混合物
10．解析：在确定金属的用途时，要考虑其硬度、熔点、导电性等多种性质，有时还要考虑价格、资源、是否便利、是否有毒、是否利于回收等多种因素。
答案：(1)因为铁的硬度比铅大，且铅有毒，故菜刀、锤子常用铁制而不用铅制。
(2)银和铜的导电性相近，但银比铜贵得多，且电线用量大，所以电线用铜制而不用银制。
(3)因为钨的熔点高(3 410 ℃)，而锡的熔点(232 ℃)太低，通电时锡就熔化了，所以用钨丝而不用锡丝作灯泡的灯丝。
