第二节 金属材料
第1课时 合金 金属材料
课后·训练提升
学考过关检验
1.铝制品不易被腐蚀,其主要原因是( )。
A.铝与O2不反应
B.铝的熔点高
C.铝的化学性质不活泼
D.铝的表面有致密的氧化膜
2.下列关于合金的说法正确的是( )。
A.合金中可能含有非金属元素
B.合金中至少含有两种金属元素
C.铜合金是纯净物
D.合金中的金属元素以化合态的形式存在
3.钛和钛的合金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
4.如图所示的实验中,投入铝片后( )。
A.①中产生气泡,②中不产生气泡
B.①和②中都不产生气泡
C.①和②中都产生气泡,①中是H2,②中是O2
D.①和②中都产生气泡,且都是H2
5.下列关于Al2O3的说法正确的是( )。
A.Al2O3是金属氧化物,也是两性氧化物
B.Al2O3加热分解为铝和氧气
C.Al2O3结构致密,所以可用铝制容器盛盐酸和NaOH溶液等
D.擦去表面氧化铝的铝条,在酒精灯上灼烧时,熔化的铝滴落下来
6.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→[Al(OH)4]-
D.AlCl3→Al(OH)3
7.历史上金、银、铜主要是应用于金属货币或装饰品的制作。
(1)金、银、铜常被制成钱币流通,从化学角度来看,主要是利用它们的 (填字母)。
A.硬度适中
B.密度适中
C.在自然界里都可得到纯净的单质
D.不活泼性
(2)试样X由氧化亚铁和氧化铜组成,取质量相等的两份试样,按下图所示进行实验:
请写出步骤③中所发生的全部反应的离子方程式: 。
若全部的溶液Y和全部的粉末Z充分反应后,生成的不溶物W的质量是m,则每份试样X中氧化铜的质量为 (用m表示)。
选考素养提升
1.要除去Fe2O3中混有的Al2O3,最好的方法是( )。
A.用盐酸洗涤过滤
B.加热用H2还原
C.加热用CO还原
D.用NaOH溶液洗涤、过滤
2.甲、乙两个烧杯中分别盛有100 mL 4.0 mol· L-1的盐酸和100 mL 4.0 mol· L-1的NaOH溶液,向两个烧杯中均加入5.4 g铝粉,在相同状况下产生气体的体积比为( )。
A.1∶1 B.2∶3
C.3∶2 D.3∶1
3.金属Ti(钛)是一种具有许多优良性能的较为昂贵的金属,钛和钛合金被认为是21世纪的重要金属材料。某化学兴趣小组在实验室探究Ti、Mg、Cu的活动性顺序。他们在相同温度下,取大小相同的三种金属薄片,分别投入等体积等浓度的足量稀盐酸中,观察现象如下:
金属 Ti Mg Cu
金属表面现象 放出气泡缓慢 放出气泡快 无明显变化
下列有关三种金属的说法正确的是( )。
A.三种金属的活动性由强到弱的顺序是Ti、Mg、Cu
B.若钛粉中混有Mg,提纯Ti时可用稀盐酸除去Mg
C.用Ti从CuSO4溶液中置换出Cu是工业制取Cu的很好途径
D.Cu与稀盐酸不发生化学反应
4.已知X是某金属单质,X、A、B、C含同一种元素,可发生如下转化:
(1)写出下列物质的化学式:
X ,A ,B ,C 。
(2)写出以下反应的离子方程式:
② 。
④ 。
5.某学习小组用下图装置测定铝镁合金中铝的质量分数和铝的相对原子质量。
(1)A中试剂为 。
(2)B中发生反应的化学方程式为 。
(3)若实验所用铝镁合金的质量为a g,测得氢气体积为b mL(已换算为标准状况),B中剩余固体的质量为c g,则铝的相对原子质量为 。
第二节 金属材料
第1课时 合金 金属材料
课后·训练提升
学考过关检验
1.铝制品不易被腐蚀,其主要原因是( )。
A.铝与O2不反应
B.铝的熔点高
C.铝的化学性质不活泼
D.铝的表面有致密的氧化膜
答案:D
解析:铝表面有致密氧化膜能够起到保护内部金属的作用,故铝制品不易被腐蚀,D符合。
2.下列关于合金的说法正确的是( )。
A.合金中可能含有非金属元素
B.合金中至少含有两种金属元素
C.铜合金是纯净物
D.合金中的金属元素以化合态的形式存在
答案:A
解析:合金可由金属与金属或金属与非金属制得,一定含有金属元素,可能含有非金属元素,A正确;合金未必含有两种或两种以上的金属元素,B不正确;合金属于混合物,金属元素仍以游离态的形式存在,C、D都不正确。
3.钛和钛的合金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
答案:A
解析: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,故为制造飞机及家居装饰的好材料;钛合金具有很好的“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。
4.如图所示的实验中,投入铝片后( )。
A.①中产生气泡,②中不产生气泡
B.①和②中都不产生气泡
C.①和②中都产生气泡,①中是H2,②中是O2
D.①和②中都产生气泡,且都是H2
答案:D
解析:Al与NaOH溶液、盐酸均反应生成H2。
5.下列关于Al2O3的说法正确的是( )。
A.Al2O3是金属氧化物,也是两性氧化物
B.Al2O3加热分解为铝和氧气
C.Al2O3结构致密,所以可用铝制容器盛盐酸和NaOH溶液等
D.擦去表面氧化铝的铝条,在酒精灯上灼烧时,熔化的铝滴落下来
答案:A
解析:Al2O3属于两性氧化物,A项正确。Al2O3性质稳定,加热也不分解,B项错误。Al2O3既可以与盐酸反应,又能与NaOH溶液反应,C项错误。铝会很快与O2反应生成Al2O3,Al2O3熔点很高,使熔化的铝不会滴落下来,D项错误。
6.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→[Al(OH)4]-
D.AlCl3→Al(OH)3
答案:B
解析:Al(OH)3加热分解可直接得Al2O3,Al与强碱溶液反应可得[Al(OH)4]-,AlCl3溶液与NaOH溶液反应可直接得Al(OH)3,Al2O3难溶于水,不能通过一步反应得Al(OH)3。
7.历史上金、银、铜主要是应用于金属货币或装饰品的制作。
(1)金、银、铜常被制成钱币流通,从化学角度来看,主要是利用它们的 (填字母)。
A.硬度适中
B.密度适中
C.在自然界里都可得到纯净的单质
D.不活泼性
(2)试样X由氧化亚铁和氧化铜组成,取质量相等的两份试样,按下图所示进行实验:
请写出步骤③中所发生的全部反应的离子方程式: 。
若全部的溶液Y和全部的粉末Z充分反应后,生成的不溶物W的质量是m,则每份试样X中氧化铜的质量为 (用m表示)。
答案:(1)D (2)Fe+Cu2+Fe2++Cu,Fe+2H+Fe2++H2↑ m
解析:(1)金、银、铜都属于不活泼金属,易加工,因此,在历史上都曾经用作货币。(2)试样与过量盐酸反应所得溶液Y为FeCl2、CuCl2、HCl混合溶液,粉末Z为Fe、Cu混合物,将Y和Z混合,发生反应:Fe+Cu2+Fe2++Cu,Fe+2H+Fe2++H2↑,由生成的溶液呈强酸性且溶液中不含Cu2+表明,不溶物W是金属铜,每份试样中氧化铜的质量为m×m。
选考素养提升
1.要除去Fe2O3中混有的Al2O3,最好的方法是( )。
A.用盐酸洗涤过滤
B.加热用H2还原
C.加热用CO还原
D.用NaOH溶液洗涤、过滤
答案:D
解析:Fe2O3和Al2O3难溶于水,但Fe2O3和Al2O3都能与盐酸反应,反应后不能起到除杂的目的,A项不符合题意;根据Fe2O3和Al2O3的化学性质,氧化铁能被氢气或一氧化碳还原得到铁,故B、C项不符合题意;Fe2O3不与氢氧化钠溶液反应,而Al2O3能与氢氧化钠溶液发生反应Al2O3+2OH-+3H2O2[Al(OH)4]-,过滤得到Fe2O3,D项符合题意。
2.甲、乙两个烧杯中分别盛有100 mL 4.0 mol· L-1的盐酸和100 mL 4.0 mol· L-1的NaOH溶液,向两个烧杯中均加入5.4 g铝粉,在相同状况下产生气体的体积比为( )。
A.1∶1 B.2∶3
C.3∶2 D.3∶1
答案:B
解析:甲、乙两烧杯中含HCl、NaOH的物质的量都为0.4mol,根据化学方程式2Al+6HCl2AlCl3+3H2↑,2Al+2NaOH+6H2O2Na[Al(OH)4]+3H2↑可知,5.4g(即0.2mol)Al分别与盐酸和NaOH溶液反应时,盐酸不足量而NaOH过量,故Al与盐酸反应生成H20.2mol,与NaOH溶液反应生成H20.3mol,其体积比为2∶3。
3.金属Ti(钛)是一种具有许多优良性能的较为昂贵的金属,钛和钛合金被认为是21世纪的重要金属材料。某化学兴趣小组在实验室探究Ti、Mg、Cu的活动性顺序。他们在相同温度下,取大小相同的三种金属薄片,分别投入等体积等浓度的足量稀盐酸中,观察现象如下:
金属 Ti Mg Cu
金属表面现象 放出气泡缓慢 放出气泡快 无明显变化
下列有关三种金属的说法正确的是( )。
A.三种金属的活动性由强到弱的顺序是Ti、Mg、Cu
B.若钛粉中混有Mg,提纯Ti时可用稀盐酸除去Mg
C.用Ti从CuSO4溶液中置换出Cu是工业制取Cu的很好途径
D.Cu与稀盐酸不发生化学反应
答案:D
解析:Ti在盐酸中比Mg放出气泡慢,说明Ti的金属活动性比Mg弱,A项不正确。由于Ti、Mg均能与稀盐酸反应,故不能用此法提纯金属钛,B项不正确。Ti是较为昂贵的金属,用Ti制取Cu成本太高,C项不正确。Cu在金属活动性顺序中排在H的后面,所以Cu不与稀盐酸发生反应,D项正确。
4.已知X是某金属单质,X、A、B、C含同一种元素,可发生如下转化:
(1)写出下列物质的化学式:
X ,A ,B ,C 。
(2)写出以下反应的离子方程式:
② 。
④ 。
答案:(1)Al Al2O3 Na[Al(OH)4] AlCl3
(2)2Al+2OH-+6H2O2[Al(OH)4]-+3H2↑ Al2O3+2OH-+3H2O2[Al(OH)4]-
解析:X可与酸碱反应且其为金属,则X为Al。
5.某学习小组用下图装置测定铝镁合金中铝的质量分数和铝的相对原子质量。
(1)A中试剂为 。
(2)B中发生反应的化学方程式为 。
(3)若实验所用铝镁合金的质量为a g,测得氢气体积为b mL(已换算为标准状况),B中剩余固体的质量为c g,则铝的相对原子质量为 。
答案:(1)NaOH溶液
(2)2Al+2NaOH+6H2O2Na[Al(OH)4]+3H2↑
(3)
解析:(1)Mg、Al均可以与酸反应,因此A中试剂不能为酸溶液,由于Al可以与碱溶液反应而Mg不可以,则可以用NaOH溶液与Al反应制得H2,然后用排水法收集H2,以计算Al的物质的量。(2)B中发生的是Al与碱溶液的反应。(3)(a-c)g即为铝的质量,再除以Al的物质的量即为铝的摩尔质量。而n(Al)可以由产生的H2的量求得。第2课时 物质的量在化学方程式计算中的应用
课后·训练提升
1.把一小块钠放入足量水中,会发生如下反应:2Na+2H2O2NaOH+H2↑。下列有关该反应的说法正确的是( )。
A.反应中Na与NaOH的质量相等
B.反应中H2O与H2的质量相等
C.反应中H2O与H2的质量之比为2∶1
D.反应中Na与NaOH的物质的量之比为1∶1
2.将足量铁粉放入100 mL 0.1 mol·L-1的CuSO4溶液中,充分反应后析出的铜的质量为( )。
A.32 g B.6.4 g
C.0.64 g D.3.2 g
3.将8 g铁片放入100 mL硫酸铜溶液中,溶液中的铜离子全部被还原时,固体质量变为8.2 g,则原溶液中硫酸铜的物质的量浓度为( )。
A.0.5 mol·L-1
B.0.25 mol·L-1
C.0.025 mol·L-1
D.0.125 mol·L-1
4.将一定量的镁和铝分别与足量的盐酸反应,若放出氢气的质量相等,则参加反应的镁和铝的物质的量之比为( )。
A.1∶1 B.2∶3
C.3∶2 D.8∶9
5.一块表面已被氧化为Na2O的钠块10.8 g,将其投入100 g水中,产生H2 0.2 g,则被氧化的钠的质量为( )。
A.9.2 g B.10.6 g
C.6.2 g D.4.6 g
6.为确定某铝热剂(含氧化铁和铝)的组成,分别进行下列实验:
(1)若取a g样品,向其中加入足量的NaOH溶液,测得生成的气体(标准状况,下同)体积为b L。反应的化学方程式是 ;样品中铝的质量为 g。
(2)另取a g样品将其点燃,恰好完全反应,该反应的化学方程式是2Al+Fe2O32Fe+Al2O3,反应中氧化铁与铝的质量比是 。
(3)待(2)中反应产物冷却后,加入足量盐酸,测得生成的气体体积为c L,该气体与(1)中所得气体的体积之比c∶b= 。
7.金属钠1.15 g与水反应,得到100 mL溶液,试计算:
(1)生成的气体在标准状况下的体积;
(2)反应后所得溶液的物质的量浓度(设溶液体积变化忽略不计)。
第2课时 物质的量在化学方程式计算中的应用
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1.把一小块钠放入足量水中,会发生如下反应:2Na+2H2O2NaOH+H2↑。下列有关该反应的说法正确的是( )。
A.反应中Na与NaOH的质量相等
B.反应中H2O与H2的质量相等
C.反应中H2O与H2的质量之比为2∶1
D.反应中Na与NaOH的物质的量之比为1∶1
答案:D
解析:该反应中,Na与NaOH的物质的量之比为1∶1,质量之比为23∶40,A项错误,D项正确。H2O与H2的物质的量之比为2∶1,质量之比为18∶1,所以B项、C项均错误。
2.将足量铁粉放入100 mL 0.1 mol·L-1的CuSO4溶液中,充分反应后析出的铜的质量为( )。
A.32 g B.6.4 g
C.0.64 g D.3.2 g
答案:C
解析:n(CuSO4)=0.100L×0.1mol·L-1=0.01mol,由CuSO4+FeFeSO4+Cu,可知n(Cu)=n(CuSO4)=0.01mol,m(Cu)=0.01mol×64g·mol-1=0.64g。
3.将8 g铁片放入100 mL硫酸铜溶液中,溶液中的铜离子全部被还原时,固体质量变为8.2 g,则原溶液中硫酸铜的物质的量浓度为( )。
A.0.5 mol·L-1
B.0.25 mol·L-1
C.0.025 mol·L-1
D.0.125 mol·L-1
答案:B
解析:Fe+CuSO4FeSO4+Cu Δm
1mol 8g
n(CuSO4) (8.2-8)g
n(CuSO4)==0.025mol,c(CuSO4)==0.25mol·L-1。
4.将一定量的镁和铝分别与足量的盐酸反应,若放出氢气的质量相等,则参加反应的镁和铝的物质的量之比为( )。
A.1∶1 B.2∶3
C.3∶2 D.8∶9
答案:C
解析:由Mg+2HClMgCl2+H2↑和2Al+6HCl2AlCl3+3H2↑可知,若生成1molH2需Mg1mol,需Almol,则放出等质量的H2参加反应的Mg和Al的物质的量之比为1∶,即3∶2。
5.一块表面已被氧化为Na2O的钠块10.8 g,将其投入100 g水中,产生H2 0.2 g,则被氧化的钠的质量为( )。
A.9.2 g B.10.6 g
C.6.2 g D.4.6 g
答案:D
解析:钠块放入水中发生反应:2Na+2H2O2NaOH+H2↑, n(Na)=2n(H2)=2×=0.2mol
m(Na)=0.2mol×23g·mol-1=4.6g
m(Na2O)=10.8g-4.6g=6.2g
则被氧化的钠的质量为6.2g×=4.6g。
6.为确定某铝热剂(含氧化铁和铝)的组成,分别进行下列实验:
(1)若取a g样品,向其中加入足量的NaOH溶液,测得生成的气体(标准状况,下同)体积为b L。反应的化学方程式是 ;样品中铝的质量为 g。
(2)另取a g样品将其点燃,恰好完全反应,该反应的化学方程式是2Al+Fe2O32Fe+Al2O3,反应中氧化铁与铝的质量比是 。
(3)待(2)中反应产物冷却后,加入足量盐酸,测得生成的气体体积为c L,该气体与(1)中所得气体的体积之比c∶b= 。
答案:(1)2Al+2NaOH+6H2O2Na[Al(OH)4]+3H2↑
(2)80∶27
(3)2∶3
解析:(1)铝热剂中的铝与NaOH反应,铝与氢气的关系式为
2Al ~ 3H2
(2×27)g (3×22.4)L
m(Al) bL
所以,m(Al)=g=g。
(2)根据反应:2Al+Fe2O32Fe+Al2O3,氧化铁与铝的质量比为m(Fe2O3)∶m(Al)=160∶54=80∶27。
(3)在铝热反应后的生成物中加入足量盐酸,Al2O3、Fe均与盐酸发生反应,但只有盐酸与Fe反应时才放出气体:Fe+2HClFeCl2+H2↑。
要知道放出多少气体,必须知道铁的质量或Fe2O3的质量,但题目要求的是Al与NaOH溶液、Fe与盐酸产生H2体积比,只要知道铝热剂中Al与反应后生成Fe的物质的量之比即可求出。由2Al~Fe2O3~2Fe可知n(Al)=n(Fe),由2Al~3H2、2Fe~2H2可得c∶b=2∶3。
7.金属钠1.15 g与水反应,得到100 mL溶液,试计算:
(1)生成的气体在标准状况下的体积;
(2)反应后所得溶液的物质的量浓度(设溶液体积变化忽略不计)。
答案:(1)0.56 L (2)0.5 mol·L-1
解析:n(Na)==0.05mol
2Na+2H2O2NaOH + H2↑
2mol 2mol 22.4L
0.05mol n(NaOH) V
(1)V==0.56L。
(2)n(NaOH)=0.05mol,c(NaOH)==0.5mol·L-1。
