第三章第二节金属材料专项训练题（含解析）2023-2024学年高一化学人教版（2019）必修第一册

金属材料专项训练
一、单选题（12题）
1．“神八”与“天宫一号”的成功对接，标志着中国的航空铝材处于世界领先的行列。下列关于铝合金的说法中错误的是
A．铝合金是一种混合物，它比纯铝的硬度大
B．高温铝液易被氧化，铝合金应在熔剂层覆盖下熔炼
C．镁铝合金耐腐蚀，但能被烧碱(NaOH)腐蚀
D．镁铝合金在盐酸中无法溶解
2．将Cu片放入0.1mol/LFeCl3溶液中，反应一定时间后取出Cu片，溶液中c(Fe3＋)：c(Fe2＋)=2：3，则Cu2＋与Fe3＋的物质的量之比为
A．3：2 B．3：5 C．4：3 D．3：4
3．在2.8gFe中加入100mL3mol/LHCl，Fe完全溶解。NA代表阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是
A．反应转移电子为0.1mol B．HCl溶液中数为3NA
C．含有的中子数为1.3NA D．反应生成标准状况下气体3.36L
4．等体积的NaOH和AlCl3两种溶液混合后，溶液中铝元素的质量是沉淀物中铝元素的质量的一半，则AlCl3和NaOH两种溶液物质的量浓度之比是
①1:1　②1:2　③3:10　④3:11
A．①② B．②③ C．①④ D．③④
5．下列变化不可能通过一步实验直接完成的是
A．Al(OH)3 → Al2O3 B．Al2O3 → Al(OH)3
C．Al → AlO D．Al3+ → Al(OH)3
6．称取两份铝粉，第一份加入足量的稀盐酸，第二份加入足量的氢氧化钠溶液。若同温同压下产生了相同体积的气体。则两份铝粉的质量之比是
A．1：1 B．2：3 C．3：2 D．1：6
7．由两种金属组成的混合物共20g，与足量的盐酸完全反应后，共放出1g氢气，则原混合物的组成不可能是
A．Zn 和Mg B．Fe和Mg C．Zn 和Fe D．Fe和Al
8．Mg、Al组成的混合物与足量盐酸反应，产生标准状况下的氢气4.48 L，下列推断中不正确的是
A．参加反应的Mg、Al共0.2 mol
B．参加反应的HCl为0.4 mol
C．Mg、Al在反应中共失去0.4 mol电子
D．若与足量的稀硫酸反应能产生0.2 mol H2
9．某无色溶液放入铝片后有氢气产生，则在该溶液中下列离子一定可以大量存在的是(　　)
A．Na＋ B．Mg2＋
C．H＋ D．CO
10．有和的混合溶液，其中的浓度为，的浓度为。若仅使全部转化为沉淀，则至少需要的NaOH溶液的体积为
A． B． C． D．
11．将铁加入到100 mL某浓度的盐酸中恰好完全反应，反应后生成的气体为V L(标准状况下)，将铝加入到100 mL 2 mol·L-1 NaOH溶液中恰好完全反应，充分反应后生成的气体为3V L。下列说法正确的是(　　)
A．铁和铝的物质的量相等
B．原盐酸的浓度为2 mol·L-1
C．铁加入盐酸中的离子方程式为2Fe+6H+=2Fe3++3H2↑
D．盐酸与NaOH溶液中溶质的物质的量浓度之比为1∶3
12．甲、乙两烧杯中各盛有100mL1.5mol·L-1的盐酸和氢氧化钠溶液，向两烧杯中分别加入2.7g的铝粉，计算反应结束后生成的气体的体积比是（ ）
A．1：1 B．1：2 C．2：1 D．3：2
二、填空题（4大题）
13．在标准状况下进行甲、乙、丙三组实验，三组各取30mL同浓度的盐酸溶液，加入同一种镁铝合金粉末，产生气体，有关数据如表：
实验序号 甲 乙 丙
合金质量(mg) 255 385 459
生成气体体积(mL) 280 336 336
(1)乙组实验中，盐酸 (填“过量”“适量”或“不足量”)，理由是 。
(2)要算出盐酸的物质的量浓度，题中可作计算依据的数据是 (填“甲”、“乙”、“丙”)，求得的盐酸的物质的量浓度为 。
(3)求合金中Mg、Al的物质的量之比，题中可作计算依据的数据是 (填“甲”、“乙”、“丙”)，求得的Mg、A1的物质的量之比为 。
14．如图所示为一定量AlCl3溶液中加入NaOH溶液后，产生Al(OH)3白色沉淀的质量与NaOH的物质的量之间的关系曲线。
请回答下列问题：
(1)A点时已参加反应的AlCl3和NaOH的物质的量之比为 。
(2)AB段曲线所表示的反应的离子方程式为 。
(3)向B处生成的溶液中通入二氧化碳，可观察到的现象是 。
(4)向含有0.1 mol NH4Al(SO4)2的溶液中逐滴加入5 mol·L 1 NaOH溶液，开始发现溶液中出现白色沉淀并逐渐增多；一段时间后有刺激性气味的气体逸出；最后白色沉淀逐渐减少并最终消失。请在下图中画出生成沉淀的物质的量与加入NaOH溶液体积的关系示意图 。
15．现有金属单质A、B、C和气体甲、乙、丙以及物质D、E、F、G、H，它们之间的相互转化关系如图所示图中有些反应的生成物和反应的条件没有标出。
请根据以上信息完成下列各题：
(1)写出下列物质的化学式：B 、丙 。
(2)写出黄绿色气体乙的一种用途 ，反应过程⑦可能观察到的实验现象是 。对应的化学方程式是 。
(3)反应③中的离子方程式是 。
16．铝镁合金是飞机制造、建筑等行业的重要材料。为测定某铝镁合金(不含其他元素)中铝的质量分数，将一定量铝镁合金与足量稀硫酸溶液反应，设计了下列实验方案进行探究。填写下列空白：
(1)同学们拟选用下列实验装置完成实验：
你认为最简易的装置其连接顺序是 → → ；连接好装置首先应进行的操作是 。
(2)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所示的实验装置。
①装置中导管的作用除了平衡气体压强，使分液漏斗中的稀硫酸能顺利滴下以外，从精确测量氢气体积的角度分析，还有一个作用是 。
②已知金属与酸的反应是放热反应，为了较准确测量室温、一个标准大气压下氢气的体积，在读反应前后量气管乙中液面的读数求氢气体积的过程中，除视线平视外还应注意 (填字母)。
A．冷却至室温再读数
B．乙管中液面不再上升时应该及时读数
C．读数时应上下移动量气管乙，使甲、乙中液面左右相平
D．读数时不必使甲、乙中液面左右相平
③若实验用铝镁合金的质量为，测得氢气体积为(已转换成标准状况)，则合金中铝的质量分数为 (保留两位小数)。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．D
【详解】A．合金是混合物，合金要比组成其纯金属的熔点低、硬度大，铝合金是一种混合物，它比纯铝的硬度大，A正确；
B．铝易被氧化，铝合金应在溶剂层覆盖下熔炼，可隔绝空气，防止高温铝液被氧化，B正确；
C．镁铝合金中的铝能与氢氧化钠溶液反应，C正确；
D．镁、铝都能与盐酸反应，镁铝合金在盐酸中能溶解，D错误；
答案选D。
2．D
【详解】设原溶液的体积为vL，设取出Cu后溶液中c(Fe3＋)：c(Fe2＋)=2：3=k，则有：c(Fe3＋)=2kmol／L，c(Fe2＋)=3kmol／L，原溶液中n(Fe3＋)=0.1mol／L×vL=0.1vmol，取出Cu后，n(Fe3＋)1=2kmol／L×vL=2kvmol，n(Fe2＋)=3kmol／L×VL=3kvmol，根据化学方程式列方程：2Fe3＋＋Cu═Cu2＋＋2Fe2＋、n(Fe3＋)=n(Fe3＋)1＋n(Fe2＋)，0.1vmol=2kvmol＋3kvmol，得：k=0.02vmol，则反应后溶液中n(Fe3＋)1=0.04vmol，反应前n(Fe3＋)=0.1vmol，再根据方程式得n(Cu2＋)=0.03vmol，所以n(Cu2＋)：n(Fe3＋)1=0.03vmol：0.04vmol=3：4。
故选D。
3．A
【分析】2.8gFe的物质的量为0.05mol；100mL 3mol·L-1HCl中H+和Cl-的物质的量均为0.3mol，两者发生反应后，Fe完全溶解，而盐酸过量。
【详解】A．Fe完全溶解生成Fe2+，该反应转移电子0.1mol，A正确；
B．HCl溶液中Cl-的物质的量为0.3mol，因此，Cl-数为0.3NA，B不正确；
C．56Fe 的质子数为26、中子数为30，2.8g56Fe的物质的量为0.05mol，因此，2.8g56Fe含有的中子数为1.5NA，C不正确；
D．反应生成H2的物质的量为0.05mol，在标准状况下的体积为1.12L ，D不正确；
综上所述，本题A。
4．B
【详解】NaOH和AlCl3两种溶液混合，生成的沉淀为Al(OH)3，溶液中含铝元素的物质，可能为AlCl3，可能为NaAlO2；溶液中铝元素的质量是沉淀物中铝元素的质量的一半，则表明沉淀中所含Al原子的物质的量的是溶液中所含Al原子的物质的量是2倍；
当溶液中的铝以AlCl3存在时，可用方程式表示为：3AlCl3(溶液中的总加入量)+6NaOH=2Al(OH)3↓+6NaCl+AlCl3(反应后剩余)，从而得出AlCl3和NaOH的物质的量之比为1:2，两溶液的体积相同，则二者的物质的量浓度之比为1:2；
当溶液中的铝以NaAlO2存在时，可用方程式表示为：3AlCl3+10NaOH=2Al(OH)3↓+NaAlO2+2H2O+9NaCl，从而得出AlCl3和NaOH的物质的量之比为3:10，两溶液的体积相同，则二者的物质的量浓度之比为3:10；
综合以上分析，②③正确；
故选B。
5．B
【详解】A．氢氧化铝受热分解生成氧化铝和水，可以一步完成，故A错误；
B．Al2O3不溶于水，不能直接与水反应生成Al(OH)3，应先将Al2O3变成Al3+或AlO2-后，然后加入弱碱或弱酸反应生成Al(OH)3，不可以一步完成，故B正确；
C．铝可以和强碱溶液反应生成偏铝酸盐和氢气，可以一步完成，故C错误；
D．铝盐可以和碱反应可以直接反应生成氢氧化铝沉淀，可以一步完成，故D错误；
故选：B。
6．A
【详解】铝和氢氧化钠溶液的反应为2Al＋2NaOH＋2H2O=2NaAlO2＋3H2↑，与盐酸的反应为2Al＋6HCl=2AlCl3＋3H2↑，由化学方程式可知，反应生成相同体积的氢气，消耗掉铝的质量相同，则两份铝粉的质量之比为1：1，故选A。
7．C
【分析】利用一定质量金属完全反应放出氢气质量=×金属质量，计算生成1g氢气消耗选项所涉及金属铁、锌、镁、铝的质量；然后根据题设的条件：两种金属混合物20g，与足量稀盐酸反应后生成了l g氢气，推断出两种金属混合物的可能组成。
【详解】根据与硫酸反应时铁、锌、镁、铝分别呈+2、+2、+2、+3价，与足量稀盐酸反应后生成了l g氢气，所需要消耗金属的质量分别为：需要金属铁的质量=1g÷=28g；需要金属锌的质量1g÷=32.5g；需要金属镁的质量=1g÷=12g；需要金属铝的质量=1g÷=9g；根据金属混合物与酸反应产生气体质量为两种金属反应产生氢气质量和，由实际实验中两种金属混合物20g与足量稀盐酸反应后生成了l g氢气，可判断混合物中两种金属可能为金属铁、锌两种金属其中之一与金属镁、铝两种金属其中之一所组成的混合物，如Zn和Mg、Fe和Mg等的组合，而Zn和Fe所组成的混合物不能满足条件，原混合物的组成不可能是这C组合。故选：C。
8．A
【解析】Mg、Al组成的混合物与足量盐酸反应的离子方程式为：Mg＋2H＋=Mg2＋＋H2↑，2Al＋6H＋=2Al3＋＋3H2↑，反应后，金属完全反应，结合生成氢气的量分析判断。
【详解】Mg、Al组成的混合物与足量盐酸反应，产生标准状况下的氢气4.48L，n(H2)==0.2mol。
A．因为反应后Mg、Al化合价不同，且金属混合物的质量未知，所以无法计算参加反应的Mg、Al的物质的量，故A错误；
B．根据H原子守恒得n(HCl)=2n(H2)=0.4mol，故B正确；
C．根据转移电子相等可知，Mg、Al在反应中共失去电子的物质的量=0.2mol×2=0.4 mol，故C正确；
D．因为金属混合物不足量，且Mg、Al与足量的盐酸或稀硫酸反应的离子方程式完全相同，则与足量的稀硫酸反应生成的氢气和与足量的盐酸生成的氢气的量相同，也为0.2 mol H2，故D正确；
故选A。
9．A
【分析】该溶液能与铝反应放出氢气，说明该溶液可能呈酸性，也可能呈碱性。
【详解】A. Na＋与氢离子或氢氧根离子均无反应，能大量共存，A正确；
B. Mg2＋与氢氧根离子生成沉淀，B错误；
C. H＋在碱性环境下不能大量存在，C错误；
D. CO在酸性环境下与氢离子反应，生成二氧化碳，不能大量存在，D错误。
答案为A。
10．C
【详解】若仅使恰好全部转化为沉淀，则应向溶液中加入过量的NaOH溶液，即恰好转化为，转化为，此时溶液中的溶质是NaCl和设原混合溶液中，根据电荷守恒，得，，解得。在反应后的溶液中，，根据原子守恒，得，则，则需要NaOH溶液的体积为，故答案为：C。
11．B
【详解】根据题意，Al与NaOH溶液的反应为:
列比例式 解得n(H2)=0.3 mol，，解得n(Al)=0.2 mol，由Al与NaOH溶液反应生成的气体为3V L，得=0.3 mol 则V=2.24L，即0.1mol。根据反应Fe+2HCl=FeCl2+H2↑可知，反应的Fe的物质的量为0.1 mol，HCl的物质的量为0.2 mol，则c(HCl)==2mol·L-1；
A．根据上述计算分析，铁的物质的量为0.1mol，铝的物质的量为0.2mol，二者的物质的量不相等，故A错误；
B．根据分析计算，原盐酸的浓度为2 mol·L-1，故B正确；
C．铁加入盐酸反应生成氯化亚铁和氢气，离子方程式为Fe+2H+=Fe2++H2↑，故C错误；
D．根据分析和题设条件，c(HCl)=2 mol·L-1，c(NaOH)=2mol·L-1盐酸与NaOH溶液中溶质的物质的量浓度之比为1∶1，故D错误；
答案选B。
12．B
【分析】甲、乙两烧杯中各盛有100mL 1.5mol L 1的盐酸和氢氧化钠溶液，可知HCl和NaOH的物质的量均为1.5mol L 1×0.1L=0.15mol，加入的Al粉质量为2.7g，其物质的量为=0.1mol，再结合2Al+6HCl═2AlCl3+3H2↑、2Al+2NaOH+2H2O═2NaAlO2+3H2↑分析，甲、乙烧杯中生成的氢气的物质的量，再推断体积比即可。
【详解】甲、乙两烧杯中各盛有100mL 1.5mol L 1的盐酸和氢氧化钠溶液，可知HCl和NaOH的物质的量均为1.5mol L 1×0.1L=0.15mol，加入的Al粉质量为2.7g，其物质的量为=0.1mol，在甲烧杯2Al+6HCl═2AlCl3+3H2↑中Al粉过量，生成氢气的物质的量为0.15mol×=0.075mol，在乙烧杯2Al+2NaOH+2H2O═2NaAlO2+3H2↑中，NaOH过量，生成氢气的物质的量为0.1mol×=0.15mol，则甲、乙两烧杯中生成气体在相同条件下的体积比等于气体的物质的量之比，即为0.075mol：0.15mol=1：2，答案选B。
13．(1) 不足量 255g合金生成280mL气体，若盐酸适量，385g合金应生成426mL气体，但仅生成336mL，说明盐酸不足
(2) 乙、丙 1mol/L
(3) 甲 1：1
【分析】根据表格中数据，甲、乙两组随着合金质量的增大，生成气体体积增大，即甲组中合金不足，盐酸过量，乙、丙两组中随着合金质量增大，气体体积不变，说明丙组中合金过量，盐酸过量，n(HCl)=n(H2)×2==3×10－2mol，c(HCl)==1mol·L－1，根据甲组计算合金物质的量，利用24n(Mg)＋27n(Al)=255×10－3，2n(Mg)＋3n(Al)=，n(Al)=n(Mg)=0.005mol。
(1)
合金中n(Al)和n(Mg)物质的量之比为1：1，则乙组中n(Al)=n(Mg)≈7.6×10－3mol，根据2Al＋6H＋=2Al3＋＋3H2↑、Mg＋2H＋=Mg2＋＋H2↑，生成氢气的体积为n(Al)×22.4L/mol＋n(Mg)×22.4L/mol=×7.6×10－3mol×22.4L/mol＋7.6×10－3mol×22.4L/mol≈426mL，但仅生成336mL，说明盐酸不足；
(2)
根据上述分析，计算盐酸物质的量浓度，利用丙组数据进行计算，根据元素守恒，利用气体体积为336mL进行计算，题中可作计算依据的数据是乙、丙。n(HCl)=n(H2)×2==3×10－2mol，c(HCl)==1mol·L－1，计算得出c(HCl)=1mol·L－1；
(3)
）计算合金物质的量之比，利用甲组数值，，即255mg，利用24n(Mg)＋27n(Al)=255×10－3，2n(Mg)＋3n(Al)=，计算得出n(Al)=n(Mg)=0.005mol，n(Mg):n(Al)=1:1。
14． 1∶3 Al(OH)3+OH ===AlO2 +2H2O 生成白色沉淀
【详解】(1)分析图象可知，A点是氯化铝和氢氧化钠反应生成氢氧化铝和氯化钠的反应，反应的化学方程式为：AlCl3+3NaOH=Al(OH)3↓+3NaCl，A点时已参加反应的AlCl3和NaOH的物质的量之比为1：3，故答案为1：3；
(2)AB段是氢氧化铝沉淀溶解的过程，反应生成偏铝酸钠和水，反应的离子方程式为：Al(OH)3+OH-═AlO2-+2H2O，故答案为Al(OH)3+OH-═AlO2-+2H2O；
(3)向B处生成的溶液中通入二氧化碳，可发生反应2AlO2-+CO2+3H2O=2Al(OH)3↓+CO32-，反应生成白色沉淀，故答案为生成白色沉淀；
(4)含有0.1mol NH4Al(SO4)2溶液中含有NH4+离子0.1mol，Al3+物质的量为0.1mol，逐滴加入5mol L-1 NaOH溶液，发生反应的离子方程式为：Al3++3OH-=Al(OH)3↓，NH4++OH-=NH3 H2O，Al(OH)3+OH-=AlO2-+H2O，先生成氢氧化铝沉淀需要消耗氢氧化钠物质的量为0.3mol，体积==0.060L=60mL，和铵根离子反应消耗氢氧化钠物质的量为0.1mol，氢氧化钠溶液体积==0.020L=20mL，生成氢氧化铝沉淀物质的量量为0.1mol，溶解需要氢氧化钠物质的量为0.1mol，消耗氢氧化钠溶液的体积为20mL，依据沉淀量和消耗氢氧化钠溶液体积描出图象为，故答案为。
15． Al HCl 杀菌消毒、强氧化剂、漂白 白色沉淀迅速变成灰绿色，最终变成红褐色 4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3 2Al+2OH- +2H2O=2AlO2-+3H2↑
【分析】金属A颜色反应为黄色证明A为金属Na，Na与水反应生成气体甲为H2，D为NaOH；金属B和氢氧化钠溶液反应产生H2，说明B为金属Al，黄绿色气体乙为Cl2，气体甲是H2，H2和Cl2反应生成丙为HCl，HCl溶于水得到的物质E为盐酸溶液，盐酸与金属C反应产生F溶液是金属氯化物，该氯化物与Cl2还可以反应产生G，G与NaOH溶液反应生成红褐色沉淀H为Fe(OH)3，则G为FeCl3，推断物质F为FeCl2；判断C为Fe，以此解答该题。
【详解】根据上述分析可知A是Na，B是Al，C为Fe，气体甲是H2，气体乙是Cl2，气体丙是HCl；D是NaOH，E是盐酸，F是FeCl2，G是FeCl3，H是Fe(OH)3。
(1)根据上述分析可知，物质B是Al，丙是HCl；
(2)黄绿色气体乙是Cl2，该物质可以与水反应产生HCl和HClO，HClO具有强氧化性，可作氧化剂，氧化一些具有还原性的物质，也用于杀菌消毒或用于物质的漂白；
(3)FeCl2与NaOH溶液发生反应：FeCl2+2NaOH=Fe(OH)2↓+2NaCl，Fe(OH)2具有还原性，容易被溶解在溶液中的氧气氧化，发生反应：4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3，固体由白色迅速变为灰绿色，最后变为红褐色，因此可观察到的实验现象是白色沉淀迅速变成灰绿色，最终变成红褐色；
(4)反应③是Al与NaOH溶液发生反应产生NaAlO2和H2，反应的离子方程式为：2Al+2OH- +2H2O=2AlO2-+3H2↑。
【点睛】本题是无机物推断，物质的颜色及转化关系中特殊反应是物质推断的突破口，再结合转化关系推断，需要学生熟练掌握元素化合物知识，试题培养了学生的分析能力及逻辑推理能力。
16．(1) E D F 检查装置气密性
(2) 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 AC 53%
【分析】装置的组装顺序：合金与酸反应，用排水量气法测定氢气的体积，其中盛水的试剂瓶导管一定要短进长出，增大压强原理将水排出，量筒中水的体积就是生成氢气的体积，量筒内导管应伸入量筒底部；反应放热导致氢气的温度偏高，故应冷却后再进行读取氢气的体积，读取实验中生成氢气的体积时上下移动量筒，使其中液面与广口瓶中液面相平，视线与凹液面的最低点水平读取氢气的体积。
【详解】（1）装置的组装顺序：合金与水反应，用排水量气法测定氢气的体积，其中盛水的试剂瓶导管一定要短进长出，利用增大压强原理将水排出，量筒中水的体积就是生成氢气的体积，量筒内导管应伸入量筒底部，故连接顺序为:(A)接(E)(D)接(F)，故答案为：E、D、F；一套装置组装好后，都要检查装置是否漏气，故答案为：检查装置气密性；
（2）①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，故答案为：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；
②A．反应放热导致温度升高，气压增大，故应冷却后再读取氢气的体积，故A正确；
B．反应放热导致温度升高，所以不能在乙管中液面不再上升时就读数，应冷却到室温后再读取氢气的体积，故B错误；
C．读取实验中生成氢气的体积时应上下移动量气管乙，使甲、乙中液面左右相平，以保证甲中气体压强与大气压相等，故C正确；
D．读取实验中生成氢气的体积时应上下移动量气管乙，使甲、乙中液面左右相平，以保证甲中气体压强与大气压相等，故D错误；
故选AC；
③设5.1g镁铝合金中铝的质量为x，则产生的气体由Mg、Al与稀硫酸反应产生，则由关系式：解得：
解得：，解得x=2.7g，则合金中铝的质量分数为。
答案第1页，共2页
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