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2024-2025年高中化学必修1第3章铁金属材料第2节金属材料课时练习
1．2023年10月26日，神舟十七号载人飞船发射取得圆满成功，我国载人航天工程发射任务实现30战30捷。飞船的蒙皮使用了我国自主研制的超宽铝合金薄板。铝合金材料属于( )
A．金属材料B．无机非金属材料
C．天然有机高分子材料D．合成有机高分子材料
【答案】A
【详解】金属材料包括纯金属和合金。铝合金材料属于金属材料，故合理选项是A。
2．第19届亚运会主场馆“大莲花”的建设使用了多种金属材料，下列关于金属材料的说法中正确的是( )
A．钢是含碳量比生铁高的铁碳合金
B．不锈钢是一种合金钢
C．纯铝抗腐蚀，常用于制造机器零件
D．储氢合金的主要用途是与酸反应制备氢气
【答案】B
【详解】A．钢的含碳量比生铁低，故A项错误；
B．不锈钢中的合金元素主要是铬和镍，故B项正确；
C．纯铝的质地较软，硬度和强度较小，不适合制造高强度机器零件，故C项错误；
D．储氢合金是一种新型合金材料，能吸收大量氢气，并与氢气结合成金属氢化物，主要用途是储存氢气便于氢气运输、保存，故D项错误；
故本题选B。
3．化学与社会、生活密切相关。下列有关说法正确的是( )
A．使用溶液比使用洗涤剂清洗餐具更环保
B．钾、钙、铁、锌、铜是人体必需的微量金属元素
C．由于铝的导电性比铜、银都强，所以常用来制造电线、电缆
D．铝制品表面覆盖着致密的氧化铝薄膜，可以耐酸碱、抗腐蚀
【答案】A
【详解】A．洗涤剂中含有有毒物质，长期使用产生的生活污水对环境有污染，碳酸钠无毒，油脂在碱性条件下水解生成可溶性物质，可去除油污，故A正确；
B．根据常量元素与微量元素的区别和种类进行分析，常量元素包括氧、碳、氢、氮、钙、磷、钾、硫、钠、氯、镁；微量元素包括铁、钴、铜、锌、铬、锰、钼、氟、碘、硒。则钾、钙属于常量元素，故B错误；
C．导电性银＞铜＞铝，故C错误；
D．铝制品表面覆盖着致密的氧化铝薄膜，但氧化铝是两性氧化物，所以不耐酸碱，故D错误；
答案为A。
4．我国南北朝梁代陶弘景在其《本草经集注》条目的“灌钢法”中，记载我国古代冶炼钢铁的方法，将生铁(含碳量约2%)和熟铁(含碳量约0.1%)混合加热，生铁熔化灌入熟铁，再锻打成钢。下列说法正确的是( )
A．生铁的熔点比纯铁高
B．在我国使用最早的合金是生铁
C．“灌钢法”冶炼制得钢过程中提高了生铁中的含碳量
D．钢的硬度比铁大的原因是钢含碳原子，使铁原子层之间的相对滑动变得困难
【答案】D
【详解】A．合金的熔点低于成分金属，生铁的熔点比纯铁低，故A错误；
B．在我国使用最早的合金是青铜，故B错误；
C．钢的含碳量比生铁中的含碳量低，故C错误；
D．钢的硬度比铁大的原因是钢含碳原子，使铁原子层之间的相对滑动变得困难，故D正确；
选D。
5．化学与生产、生活、科技、环境等关系密切。下列说法错误的是( )
A．我国成功研制出纳米片，该化合物属于碱式盐
B．为增强口罩的密封性，在口罩上放了鼻梁条，可用铝合金制备鼻梁条
C．量子通信材料螺旋碳纳米管与石墨烯互为同位素
D．“碳中和”最新成果是将合成淀粉，该过程是化学变化
【答案】C
【详解】A．属于盐类，但是一定条件下可电离出氢氧根离子，属于碱式盐，A正确；
B．铝合金具有密度小、抗腐蚀性强的优良性能，可用于制备口罩的鼻梁条，B正确；
C．纳米管与石墨烯是碳元素组成的不同单质，互为同素异形体，C错误；
D．和淀粉属于不同物质，则将合成淀粉的过程是化学变化，D正确；
故选C。
6．科技是第一生产力，化学与科技息息相关，下列说法正确的是( )
A．高压钠灯工作时发出黄色光是因为钠的金属性很强
B．AlN是新型耐高温材料，属于合金
C．高铁车厢使用了镁铝合金，镁铝合金属于金属材料
D．高铁车顶的受电弓含有石墨，石墨与活性炭的性质完全相同
【答案】C
【详解】A．金属性很强代表还原性强，高压钠灯可以发出透雾性强的黄光，但在发光过程中钠没有表现出强还原性，二者没有因果关系，故A错误；
B．氮化铝陶瓷是具有耐腐蚀、耐高温的新型陶瓷，属于新型无机非金属材料，不是合金，故B错误；
C．镁铝合金属于金属材料，是金属镁与金属铝的合金，故C正确；
D．碳系新材料是利用了石墨具有导电性、自润滑性较好的性能，但石墨与活性炭的性质并不完全相同，石墨与活性炭虽然都是由碳元素组成，具有相似的化学性质，但它们的物理性质存在显著差异，故D错误；
故答案选C。
7．下列反应的离子方程式书写正确的是( )
A．与水反应：
B．少量通入溶液中：
C．与过量的氢氧化钠溶液反应：
D．少量澄清石灰水与溶液反应：
【答案】D
【详解】A．与水反应，不能拆，离子方程式为：，A错误；
B．少量通入溶液中生成碳酸钠，离子方程式为：，B错误；
C．与过量的氢氧化钠溶液反应，离子方程式为：，C错误；
D．少量澄清石灰水与溶液反应，以氢氧化钙为基准，离子方程式为，D正确；
故选D。
8．甲、乙两个烧杯各盛有l00 mL 1 mol/L的盐酸和硫酸溶液，向两个烧杯中分别加入等质量的铁粉，反应后测得生成的气体体积比为2∶3(均为相同状况下数据)，则所加入的铁粉的质量为( )
A．2.8gB．3.36gC．4.2gD．5.6g
【答案】C
【详解】由题意可知： mol，两种酸溶液中物质的量比值为1∶2，当铁完全反应时，生成氢气的体积比为1∶1，当酸完全反应时，生成氢气的体积为1∶2，往两个烧杯中分别加入等质量的铁粉，充分反应后生成氢气的体积比为2∶3，介于1∶1和1∶2之间，则说明盐酸不足，硫酸过量，，则铁与硫酸反应生成氢气的物质的量为0.075 mol，
，mol，g。
故选C。
9．某溶液可能含有Na＋、NH、Ca2+、Cl–、SO、CO中的若干种。为了确定该溶液的组成，取100mL上述溶液进行了如下实验：(所加试剂均过量)
下列说法不正确的是( )
A．原溶液中一定存在SO、CO和NH
B．原溶液中一定不存在Ca2+
C．要确定Na+是否存在，可取少许溶液1做焰色试验
D．要确定Cl–是否存在，可取少许溶液2加入硝酸银和稀硝酸检验
【答案】D
【分析】由流程图信息可知，沉淀1质量为4.30g，加入盐酸溶解后，沉淀2质量为2.33g，则m(BaSO4)= 2.33g，m(BaCO3)= 4.30g-2.33g=1.97g，则原溶液中n=，，溶液1中加入足量NaOH溶液后，生成的气体为氨气，一定含有，据此回答。
【详解】A．由以上分析知，原溶液中一定存在、和，A正确；
B．因为原溶液中一定含有、，所以一定不存在Ca2+，B正确；
C．要确定Na+是否存在，可取少许溶液1做焰色试验，若火焰为黄色，则含有Na+，C正确；
D．由于在原溶液中加入了BaCl2，在溶液2加入硝酸银和稀硝酸产生AgCl白色沉淀，不能证明原溶液中是否有Cl-，D错误；
故选D。
10．工业上以钛铁矿(FeTiO3，其中Fe为+2价)为主要原料制备金属钛的工艺流程如图所示，下列说法正确的是( )
A．“氯化”过程中，每生成0.1 mol CO气体，转移电子0.2 mol
B．由TiCl4制备Ti的过程中，Ar的作用是防止Ti被氧化，因此也可用N2代替
C．理论上，每制得1 mol Ti，需要48 g Mg
D．用于还原的Mg工业上可以采用电解熔融MgO的方法制取
【答案】C
【分析】在氯化时发生反应：2FeTiO3+7Cl2+6C2FeCl3+2TiCl4+6CO，反应得到TiCl4，然后Mg与TiCl4在Ar气中加热800℃，反应产生Ti，反应的化学方程式为：2Mg+TiCl4Ti+2MgCl2。
【详解】A．“氯化”过程中，发生反应：2FeTiO3+7Cl2+6C2FeCl3+2TiCl4+6CO，根据反应方程式可知：每反应产生6 mol CO，反应过程中会转移14 mol电子，则反应生成0.1 mol CO气体，转移电子的物质的量是n(e-)=×0.1 mol≈0.23 mol，A错误；
B．由TiCl4制备Ti的过程中，Ar的作用是防止Ti被氧化，但由于N2在高温下能够与Mg发生反应，因此不可用N2代替，B错误；
C．根据反应方程式2Mg+TiCl4Ti+MgCl2可知：每反应产生1 mol Ti，反应会消耗2 mol Mg，故理论上，每制得1 mol Ti，需要48 g Mg，C正确；
D．在用于还原的Mg工业上，是用电解熔融MgCl2的方法冶炼Mg，而不是采用电解熔融MgO的方法制取，D错误；
故合理选项是C。
11．CuH是为数不多常温下存在的氢化物，能与盐酸反应放出气体。将次磷酸加入溶液中，加热到50℃，制备出红棕色的难溶物CuH，反应后的溶液是磷酸和硫酸的混合物。下列说法正确的是( )
A．上述制备反应中CuH是氧化产物
B．参加反应的与的物质的量之比为
C．还原性：
D．CuH只具有还原性
【答案】B
【分析】次磷酸与溶液发生反应的化学方程式为。
【详解】A．上述制备反应中铜元素和氢元素的化合价均降低，CuH是还原产物，A错误；
B．参加反应的与的物质的量之比为3∶4，B正确；
C．还原性：还原剂＞还原产物，故还原性：，C错误；
D．CuH中含有价的H，价的Cu，既具有还原性，又具有氧化性，D错误；
答案选B。
12．设为阿伏加德罗常数，现向的溶液中通入一定量的，使溶液的紫色恰好褪尽，若反应前后溶液的体积不变，则下列说法不正确的是( )
A．通入的在标准状况下的体积为
B．反应后溶液中的数目为
C．该反应中转移的电子数为
D．反应后的溶液中
【答案】C
【详解】A．通过反应可知，的溶液中，因此可吸收0.005mol二氧化硫，通入的在标准状况下的体积为，A正确；
B．因为完全反应生成，所以溶液中，数目为，B正确；
C．该反应中转移的电子数为，C错误；
D．根据反应方程式可知，反应后的溶液中氢离子的物质的量是0.004mol，，D正确；
所以答案选C。
13．将20.0 g铜镁合金完全溶解于140mL某浓度的硝酸中，得到NO2和NO的混合气体8.96 L(标准状况)，当向反应后的溶液中加入320 mL4.0 mol/LNaOH溶液时，金属离子全部转化为沉淀，测得沉淀的质量为37 g。下列说法不正确的是
A．该合金中铜与镁的物质的量之比是2：3
B．该硝酸中HNO3的物质的量浓度12 mol/L
C．NO2和NO的混合气体中，NO2的体积分数25％
D．若将混合气体与水混合完全转化为硝酸，则需要通入的氧气(标准状况)的体积为11.2 L
【答案】D
【分析】根据题意可知，铜失去2个电子生成铜离子，铜离子与2个氢氧根离子反应生成氢氧化铜沉淀；镁失去2个电子生成镁离子，镁离子与2个氢氧根离子反应生成氢氧化镁沉淀，据此分析。
【详解】A．根据上述分析：金属阳离子得到氢氧根物质的量等于金属失去电子物质的量，依据质量守恒，得到氢氧根物质的量为n(OH-)==l mol，即得失电子物质的量为l mol，因此有2n(Cu)+2n(Mg)=l mol，根据二者质量和为20.0 g可得关系式64n(Cu)+24n(Mg) =20.0 g，两式联立解得n(Cu)=0.2 mol，n(Mg)=0.3 mol，因此合金中铜和镁的物质的量之比为2 ：3，A正确；
B．金属阳离子Cu2+、Mg2+全部沉淀后，溶液中溶质为NaNO3，根据氮原子守恒可得n(HNO3)=n(NaNO3)+n(NO)+n(NO2)=0.32L×4.0 mol/L+=l.68 mol，溶液的体积是140 mL，则硝酸的浓度为c(HNO3)=mol/L=12 mol/L，B正确；
C．根据得失电子数目守恒，3n(NO)+n(NO2)=l mol，n(NO)+n(NO2)==0.4 mol，两式联立解得n(NO)=0.3 mol，n(NO2)=0.1 mol，则相同条件下，二者的体积分数等于物质的量分数，故NO2的体积分数为×100%=25%，C正确；
D．根据上述分析可知：反应过程中转移电子的物质的量等于沉淀中OH-的物质的量，n(e-)= n(OH-)=1 mol，若将混合气体与水混合完全转化为硝酸，则O2得到电子的物质的量与HNO3变为NO、NO2时失去电子的物质的量相等，4n(O2)=1 mol，n(O2)=0.25 mol，其在标准状况下的体积为V(O2)=0.25 mol×22.4 L/mol=5.6 L，D错误；
故选D。
14．一定量浓硝酸与38．4g Cu恰好完全反应生成氮的氧化物，这些氧化物恰好溶解在NaOH溶液中得到和的混合溶液，反应过程及有关数据如图所示：
下列说法正确的是( )
A．硝酸在反应中只体现氧化性
B．氮的氧化物与NaOH溶液反应时，NO作氧化剂
C．若浓硝酸体积为200mL，则其物质的量浓度为11mol/L
D．混合气体中的物质的量是0.2mol
【答案】C
【详解】A．铜和硝酸反应生成硝酸铜和氮的化合物，硝酸部分被还原，作氧化剂，有部分生成盐，表现出酸性，A错误；
B．氮的氧化物与NaOH溶液反应时，生成NaNO3和NaNO2，NO作还原剂，B错误；
C．铜和硝酸反应生成硝酸铜和氮的化合物，，所以生成硝酸铜0.6mol，含有硝酸根离子1.2mol，氮的化合物为0.9 mol，与氢氧化钠恰好完全反应生成NaNO3和 NaNO2，根据原子守恒可知：，所以硝酸的总量为，若浓硝酸体积为200mL，则其物质的量浓度为，C正确；
D．由题意可知0.9 mol氮的化合物转化为钠盐的量为：，所以混合气体中的物质的量是，D错误；
故选C。
15．向溶液中逐滴滴加溶液，产生沉淀的质量m与加入的的物质的量n之间的关系如图所示，下列说法错误的是( )
A．a点溶液中离子浓度：
B．b点溶液为中性，c点恰好沉淀完全
C．段发生反应
D．原溶液的浓度为
【答案】C
【分析】向10mL NaHSO4溶液中逐滴滴加溶液，先发生反应：2NaHSO4+=BaSO4↓+Na2SO4+2H2O，然后发生反应Na2SO4+=BaSO4↓+2NaOH，结合图象分析。
【详解】A．a点溶液中，部分NaHSO4发生2NaHSO4+=BaSO4↓+Na2SO4+2H2O，而且溶液中有NaHSO4剩余，所以a点溶液中溶质为Na2SO4和NaHSO4，则离子浓度：，故A正确；
B．b点溶液为发生反应：2NaHSO4+Ba(OH)2=BaSO4↓+Na2SO4+2H2O，为中性溶液，c点沉淀值最大，即恰好沉淀完全，故B正确；
C．b→c段发生反应为Na2SO4+Ba(OH)2=BaSO4↓+2NaOH，故C错误；
D．b点溶液发生反应：2NaHSO4+Ba(OH)2=BaSO4↓+Na2SO4+2H2O，消耗Ba(OH)2为0.01mol，则NaHSO4为0.02mol,所以原NaHSO4溶液的浓度为=2.0mol L-1，故D正确。
答案选C。
16．明矾是一种常用的净水剂，以废易拉罐(主要成分为铝和少量不溶于碱性溶液的物质)为原料制取明矾的实验流程如图。
已知：“沉铝”步骤在煮沸条件下进行，生成、和。
下列说法错误的是( )
A．“碱溶”步骤中发生反应的离子方程式为2Al+2OH-+6H2O=2[Al(OH)4]-+3H2↑
B．可通过焰色试验检验“沉铝"所得滤液中的主要阳离子
C．用浓硫酸配制9mol/L H2SO4溶液，需要将水缓慢加入到浓硫酸中
D．“一系列操作”中还需要加入的试剂是K2SO4
【答案】C
【分析】易拉罐的主要成分为Al，含有少量的不溶于碱的杂质，可选择浓NaOH溶解，得到偏铝酸钠溶液，并通过过滤除去不溶于碱的杂质，滤液中加入NH4HCO3溶液后，促进[Al(OH)4]-水解生成Al(OH)3沉淀，过滤后将沉淀溶解在稀硫酸中，得到硫酸铝溶液，添加K2SO4溶液后蒸发浓缩并冷却结晶得到晶体明矾，据此分析回答问题。
【详解】A．根据题目流程可得出，碱溶过程中发生的是NaOH和Al的反应，即：2Al+2NaOH+6H2O=2Na[Al(OH)4]+3H2↑，故“碱溶”步骤中发生反应的离子方程式为2Al+2OH-+6H2O=2[Al(OH)4]-+3H2↑，A正确；
B．由分析可知，“沉铝”之后所得滤液中主要含有阳离子为Na+，故可通过焰色试验检验“沉铝"所得滤液中的主要阳离子，B正确；
C．浓硫酸稀释时需要酸入水，并用玻璃棒不断搅拌，故用浓硫酸配制9mol/L H2SO4溶液，需要将浓硫酸缓慢加入水中，并用玻璃棒不断搅拌，C错误；
D．由分析可知，“一系列操作”中还需要加入的试剂是K2SO4，D正确；
故答案为：C。
17．将总物质的量为0.1mol的Fe、Fe2O3和Al2O3的混合物放入500mL H2SO4溶液中，完全溶解后，生成气体896mL(标准状况)，向溶液中通入Cl2，恰好完全反应时消耗氯气0.035mol，此时向溶液中加入过量NaOH，溶液析出沉淀。则下列说法正确的是( )
A．原混合物中的Al2O3质量为4.08g
B．析出的沉淀为氢氧化铁与氢氧化铝混合物
C．原混合物中铁单质的物质的量为0.04mol
D．所用硫酸浓度为1.5mol/L
【答案】A
【分析】由题干信息可知，生成气体896mL(标准状况)可知氢气为=0.04mol，所以与酸反应生成的Fe2+有0.04mol，消耗的氯气是将所有的Fe2+全部氧化，一共氧化的是0.035mol×2=0.07mol，说明铁单质与反应共得到0.03molFe2+，，所以原混合物中，铁有0.04+0.01=0.05mol，氧化铁0.01mol，氧化铝0.04mol，据此分析解题。
【详解】A．由分析可知，原混合物中的Al2O3的物质的量为0.04mol，其质量为0.04mol×102g/mol=4.08g，A正确；
B．过量氢氧化钠，生成的氢氧化铝沉淀会继续溶解，即析出的沉淀为氢氧化铁，B错误；
C．由分析可知，原混合物中铁单质的物质的量为0.05mol，C错误；
D．由题干信息可知，未告知所加硫酸是否完全反应，故无法计算所用硫酸浓度，D错误；
故答案为：A。
18．室温下，向盛有H2SO4和Fe2(SO4)3混合溶液的烧杯中滴入Ba(OH)2溶液，生成沉淀的质量与加入的Ba(OH)2溶液中溶质质量的关系如图所示。下列有关说法不正确的是( )
A．a→b段发生的是H2SO4和Ba(OH)2的反应
B．c点溶液中的溶质为Fe2(SO4)3
C．d点对应纵坐标的数值为114.6g
D．b点溶液的pH等于e点的pH
【答案】D
【分析】向盛有H2SO4和Fe2(SO4)3混合溶液的烧杯中滴入Ba(OH)2溶液过程中，首先发生的是酸碱中和反应，即Ba(OH)2溶液先与H2SO4反应，a→b段发生的反应为：，随着Ba(OH)2溶液的增多，继续与Fe2(SO4)3溶液反应，b→d段发生的反应为：，据此作答。
【详解】A．根据分析可知，a→b段发生的是H2SO4和Ba(OH)2的反应，故A正确；
B．根据各段的反应可知，d点时反应中沉淀达到最大值，则c点时溶液中还有与Fe2(SO4)3未反应，因此c点溶液中的溶质为Fe2(SO4)3，故B正确；
C．根据图像可知，a→b段消耗的，则产生的，b→d段消耗的，则产生的，根据可得， ，则共产生沉淀的质量为：，故C正确；
D．b点溶液中溶质为Fe2(SO4)3，Fe3+发生水解，溶液为酸性，e点溶液中溶质为过量的Ba(OH)2，溶液为碱性，因此两点的pH不相等，故D错误；
故答案选D。
19．有一包粉末可能含Na+、Fe3+、Al3+、Cl-、SO、CO中的若干种，现进行以下实验：
①取少量固体，加入稀硝酸搅拌，固体全部溶解，没有气体放出；
②向①溶液中加入足量Ba(OH)2溶液，生成有色沉淀，过滤后在滤液中用HNO3酸化后再滴入AgNO3溶液，有白色沉淀生成；
③取②中的有色沉淀加入足量的稀盐酸后，沉淀全部溶解；
④重新取少量固体加入适量蒸馏水搅拌后，固体全部溶解，得到澄清溶液；
⑤向④的溶液中加入氨水使溶液呈碱性，有沉淀生成，过滤。往得到的沉淀中加入过量的NaOH溶液，沉淀减少。
(1)根据上述实验，这包粉末中一定不含有的离子是 ，肯定含有的离子是 ，不能确定是否含有的离子是 ，可通过 来进一步确定该离子。
(2)写出③中发生反应的离子方程式 。
(3)写出⑤中发生沉淀减少反应的离子方程式 。
【答案】(1) 、 Fe3+、Al3+、Cl- K+ 焰色反应
(2)Fe3++3NH3 H2O=Fe(OH)3↓+3
(3)Al(OH)3+OH-=
【分析】①取少量固体，加入稀硝酸搅拌，固体全部溶解，没有气体放出，则溶液中一定不含；②向①溶液中加入一定量Ba(OH)2溶液，生成有色沉淀，则溶液中含有Fe3+或Al3+或或三者都有；过滤后，滤液呈中性，在滤液中滴入AgNO3溶液，有白色沉淀生成，则溶液中含有Cl-；③取②中的有色沉淀加入足量的稀盐酸后，沉淀全部溶解，则溶液中一定不含；④重新取少量固体加入适量蒸馏水搅拌后，固体全部溶解，得到澄清溶液；⑤向④的溶液中加入氨水使溶液呈碱性，有沉淀生成，过滤，往得到的沉淀中加入过量的NaOH溶液，沉淀减少，说明溶液中含有Fe3+、Al3+；不能确定溶液中是否含有K+；
【详解】（1）通过以上分析知，该溶液中一定不含的离子是、，一定含有的离子是Fe3+、Al3+、Cl-，不能确定是否含有的离子是K+，要检验K元素需要通过焰色反应，故答案为、；Fe3+、Al3+、Cl-；K+；焰色反应；
（2）铁离子和一水合氨反应生成氢氧化铁红褐色沉淀，离子方程式为Fe3++3NH3 H2O=Fe(OH)3↓+3，故答案为Fe3++3NH3 H2O=Fe(OH)3↓+3；
（3）氢氧化铝沉淀和氢氧化钠反应生成可溶性四羟基合铝酸钠而导致沉淀减少，离子方程式为Al(OH)3+OH-=，故答案为Al(OH)3+OH-=。
20．二氧化碳、甲烷的捕集与利用对环境和能源具有重要意义。
(1)一种捕集烟气中的过程如图所示。
①“吸收”时将溶液喷成等状的目的是 。
②若完全转化为，则“转化”的化学反应方程式为 。
③图示的“吸收”、“转化”过程中，溶液的温度变化为 。
(2)一种将甲 转化为合成气和的原理如图所示。
①反应器I、Ⅱ中元素化合价一直未发生变化的是 （填元素符号）
②反应器Ⅱ中的化学反应方程式为 。
③理论上转化得到的的物质的量为 。实际得到的物质的量超过此值的原因是 。
【答案】(1) 增大和二氧化碳的接触面积，充分反应 （或） 均上升
(2) （总反应方程式） 该温度下会继续还原而释放
【详解】（1）①“吸收”时将KOH溶液喷成等状的目的是增大与二氧化碳的接触面积，使充分反应；
②由图可知“吸收”后所得的KHCO3溶液与生石灰或石灰乳反应生成碳酸钙用于煅烧产生二氧化碳，产物KOH可循环利用，故化学方程式为或；
③图示的“吸收”、“转化”过程中，二氧化碳与足量NaOH溶液反应生成碳酸盐，该反应是放热反应，溶液温度上升；碳酸氢钾溶液与氧化钙反应也放热，故溶液的温度变化均为上升；
（2）①由图可知，反应I为锌和水在300℃条件下反应生成氧化锌和氢气，该反应前后氧元素的化合价没有变，均为-2价，反应Ⅱ为甲烷和氧化锌在500℃条件下生成锌、氢气和一氧化碳，该反应前后氧元素化合价也没有变，均为-2价；
②反应Ⅱ为甲烷和氧化锌在500℃条件下生成锌、氢气和一氧化碳，化学方程式为；
③根据反应I、Ⅱ得总反应为，故理论上1mol甲烷转化得到的氢气的物质的量为3mol，但是该温度下会继续还原而释放，使实际得到氢气的物质的量超过3mol。
21．铝和铝合金是一类重要的金属材料。回答下列问题：
(1)除去镁粉中混有少量铝粉，应加入的试剂为 ，发生反应的离子方程式为 ，然后经过滤、洗涤、干燥。
(2)等质量的两份铝分别与足量的盐酸、氢氧化钠溶液反应，所得在同温同压下的体积之比是 。
(3)氢氧化亚铁在空气中会逐渐被氧化为氢氧化铁，其化学方程式为 。
(4)某同学在实验室用铝土矿(含有和，不考虑其他杂质)制取金属铝的流程如下：
①操作I为 。
②与稀硫酸反应的离子方程式为 。
③滤液II中溶质的用途之一是 。
【答案】(1) NaOH溶液
(2)1：1
(3)
(4) 过滤 作氮肥
【分析】铝土矿(含有Al2O3和SiO2，不考虑其他杂质)用硫酸溶解，二氧化硅不反应，过滤分离，滤液主要含有硫酸铝，向滤液中加入氨水，反应生成氢氧化铝沉淀，过滤分离，滤液Ⅱ中主要含有硫酸铵，氢氧化铝烘干、灼烧分解生成氧化铝，电解熔融氧化铝生成铝单质与氧气，据此解答。
【详解】（1）铝和氢氧化钠溶液反应，镁不与氢氧化钠溶液反应，除去镁粉中混有的少量铝粉，应加入的试剂是NaOH溶液，发生的反应为：；
（2）2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑，2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑，通过化学方程式可以看出，等质量的两份铝分别与足量的盐酸、氢氧化钠溶液反应，金属是不足的，所以生成氢气的物质的量相等，所得H2的体积之比是：1：1；
（3）氢氧化亚铁在空气中会逐渐被氧化为氢氧化铁，其化学方程式为：；
（4）①根据分析，操作I为过滤；
②与稀硫酸反应的离子方程式为：；
③滤液II中溶质主要为硫酸铵，用途之一是作氮肥。
22．金属具有良好的导电、导热及延展性等，因此被广泛应用于制造各种材料。
(1)金条能制成金箔是利用了金的 性。
(2)金属钛(Ti)的合金具有耐高温、耐腐蚀、强度高等性能，被广泛用于航空、航天工业及化学工业。工业上冶炼金属钛的过程包括反应。
①中金属钛的化合价为 价。
②反应中作氧化剂的是 (填化学式)。
(3)镁铝合金被广泛用于制造山地自行车。将0.1mol镁和铝的混合物溶于100mL 稀硫酸中，然后滴加的NaOH溶液。
已知：
①若在滴加NaOH溶液的过程中，沉淀质量随加入NaOH溶液体积的变化如图所示。
则当时，合金中 mol， 。
②在滴加NaOH溶液的过程中，欲使、刚好沉淀完全，则滴入NaOH溶液的体积 。
③若混合物仍为0.1mol，其中镁粉的物质的量分数为，用100mL 稀硫酸溶解此混合物后，再加入450mL NaOH溶液，所得沉淀中无。写出满足此条件的的取值范围： 。
【答案】(1)延展
(2) +4
(3) 0.06 440 400mL (或)
【详解】（1）黄金具有良好的延展性，所以金条能制成金箔是利用了金的延展性；
（2）①中Cl为-1价，根据化合物中各元素化合价代数和为0可得，金属钛的化合价为+4价；
②反应中中Cl元素由0价降为-1价，化合价升高，作氧化剂，答案为；
（3）①由图象可知，在滴加NaOH溶液到体积V1=160mL的过程中，没有沉淀生成，说明硫酸有剩余，滴加的NaOH用于中和剩余硫酸，V1=160mL时，剩余的H2SO4与滴加的NaOH恰好完全反应，溶液是MgSO4、Al2(SO4)3和Na2SO4的混合液；由Na+离子守恒可知，n(Na2SO4)=n(Na+)=n(NaOH)= ×0.16L×1mol·L-1=0.08mol；设MgSO4的物质的量为x，Al2(SO4)3的物质的量为y，则：根据Mg原子、Al原子守恒有：x+2y=0.1mol根据守恒有：x+3y=(0.1L×2mol·L-1)-0.08mol=0.12mol联立方程，解得x=0.06mol，y=0.02mol；所以金属粉末中n(Mg)=0.06mol，n(Al)=2y=2×0.02mol=0.04mol；滴加NaOH溶液到体积V2时，溶液是Na2SO4和NaAlO2的混合液，根据Al原子守恒可得n(NaAlO2)=n(Al)=0.04mol，根据守恒可得n(Na2SO4)=n(H2SO4)=0.1L×2mol·L-1=0.2mol，根据钠原子守恒可得n(NaOH)=2n(Na2SO4)+n(NaAlO2)=0.2mol×2+0.04mol=0.44mol，所以V2= =0.44L=440mL；
②当溶液中Mg2+、Al3+恰好沉淀完全时，此时，溶液是Na2SO4溶液，根据和Na+守恒有：n(Na+)=2n(Na2SO4)=2(H2SO4)=2×0.1L×2mol·L-1=0.4mol，所以V(NaOH)= =0.4L=400mL；
③根据信息可知，Mg的物质的量是0.1amol，Al的物质的量是0.1(1-a)mol，氢离子的物质的量=0.1L×2mol·L-1×2=0.4mol，氢氧根离子的物质的量=0.45L×1mol·L-1=0.45mol；固体需要全部溶解，则0.1amol×2+0.1(1-a)mol×3≤0.4mol；若无氢氧化铝沉淀生成，则0.4mol-[0.1amol×2+0.1(1-a)mol×3]+0.1amol×2+0.1(1-a)mol×4≤0.45mol；解得≤a＜1，答案为(或)。
23．现有下列10种物质：①溶液；②石墨；③；④；⑤熔融；⑥溶液；⑦蛋白质胶体；⑧溶液；⑨乙醇；⑩固体。
(1)属于电解质且能导电的是 （填序号，下同），属于非电解质的是 .
(2)⑥和⑦的本质区别是 .
(3)将⑩加到①中，发生反应的离子方程式为 .
(4)含有相同物质的量溶质的⑥和⑩的水溶液混合后，再加入发生反应的离子方程式为 .
(5)向⑤和⑥制成得混合溶液中通入足量的④气体，生成沉淀的物质的量（n）和通入气体体积（V）的关系如图所示，则c点的气体体积是 mL；写出ab段发生的离子方程式： .
【答案】(1) ⑤ ④⑨
(2)分散质微粒直径大小
(3)
(4)
(5) 60
【详解】（1）电解质是指在水溶液或熔融状态下能导电的化合物，属于电解质且能导电的是⑤熔融，在水溶液和熔融状态下不能导电的化合物属于非电解质，则属于非电解质的是④、⑨乙醇；
（2）溶液和胶体的本质区别是分散质微粒直径大小；
（3）将加到中，发生反应的离子方程式为；
（4）等物质的量和反应：，此时再加入，发生反应的离子方程式为；
（5）熔融和混合形成和的混合稀溶液，向其中通入，开始产生沉淀，故a点之前发生反应：，a～b之间发生的反应为：，b～c之间发生反应：，由方程式可知生成碳酸钡沉淀与碳酸钡溶解消耗二氧化碳的体积相等，可知c点二氧化碳的体积为；氢氧化钡、氢氧化钠消耗二氧化碳体积分别为20mL、；ab段发生的化学方程式为，离子方程式；
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2024-2025年高中化学必修1第3章铁金属材料第2节金属材料课时练习
1．2023年10月26日，神舟十七号载人飞船发射取得圆满成功，我国载人航天工程发射任务实现30战30捷。飞船的蒙皮使用了我国自主研制的超宽铝合金薄板。铝合金材料属于( )
A．金属材料 B．无机非金属材料
C．天然有机高分子材料 D．合成有机高分子材料
2．第19届亚运会主场馆“大莲花”的建设使用了多种金属材料，下列关于金属材料的说法中正确的是( )
A．钢是含碳量比生铁高的铁碳合金
B．不锈钢是一种合金钢
C．纯铝抗腐蚀，常用于制造机器零件
D．储氢合金的主要用途是与酸反应制备氢气
3．化学与社会、生活密切相关。下列有关说法正确的是( )
A．使用溶液比使用洗涤剂清洗餐具更环保
B．钾、钙、铁、锌、铜是人体必需的微量金属元素
C．由于铝的导电性比铜、银都强，所以常用来制造电线、电缆
D．铝制品表面覆盖着致密的氧化铝薄膜，可以耐酸碱、抗腐蚀
4．我国南北朝梁代陶弘景在其《本草经集注》条目的“灌钢法”中，记载我国古代冶炼钢铁的方法，将生铁(含碳量约2%)和熟铁(含碳量约0.1%)混合加热，生铁熔化灌入熟铁，再锻打成钢。下列说法正确的是( )
A．生铁的熔点比纯铁高
B．在我国使用最早的合金是生铁
C．“灌钢法”冶炼制得钢过程中提高了生铁中的含碳量
D．钢的硬度比铁大的原因是钢含碳原子，使铁原子层之间的相对滑动变得困难
5．化学与生产、生活、科技、环境等关系密切。下列说法错误的是( )
A．我国成功研制出纳米片，该化合物属于碱式盐
B．为增强口罩的密封性，在口罩上放了鼻梁条，可用铝合金制备鼻梁条
C．量子通信材料螺旋碳纳米管与石墨烯互为同位素
D．“碳中和”最新成果是将合成淀粉，该过程是化学变化
6．科技是第一生产力，化学与科技息息相关，下列说法正确的是( )
A．高压钠灯工作时发出黄色光是因为钠的金属性很强
B．AlN是新型耐高温材料，属于合金
C．高铁车厢使用了镁铝合金，镁铝合金属于金属材料
D．高铁车顶的受电弓含有石墨，石墨与活性炭的性质完全相同
7．下列反应的离子方程式书写正确的是( )
A．与水反应：
B．少量通入溶液中：
C．与过量的氢氧化钠溶液反应：
D．少量澄清石灰水与溶液反应：
8．甲、乙两个烧杯各盛有l00 mL 1 mol/L的盐酸和硫酸溶液，向两个烧杯中分别加入等质量的铁粉，反应后测得生成的气体体积比为2∶3(均为相同状况下数据)，则所加入的铁粉的质量为( )
A．2.8g B．3.36g C．4.2g D．5.6g
9．某溶液可能含有Na＋、NH、Ca2+、Cl–、SO、CO中的若干种。为了确定该溶液的组成，取100mL上述溶液进行了如下实验：(所加试剂均过量)
下列说法不正确的是( )
A．原溶液中一定存在SO、CO和NH
B．原溶液中一定不存在Ca2+
C．要确定Na+是否存在，可取少许溶液1做焰色试验
D．要确定Cl–是否存在，可取少许溶液2加入硝酸银和稀硝酸检验
10．工业上以钛铁矿(FeTiO3，其中Fe为+2价)为主要原料制备金属钛的工艺流程如图所示，下列说法正确的是( )
A．“氯化”过程中，每生成0.1 mol CO气体，转移电子0.2 mol
B．由TiCl4制备Ti的过程中，Ar的作用是防止Ti被氧化，因此也可用N2代替
C．理论上，每制得1 mol Ti，需要48 g Mg
D．用于还原的Mg工业上可以采用电解熔融MgO的方法制取
11．CuH是为数不多常温下存在的氢化物，能与盐酸反应放出气体。将次磷酸加入溶液中，加热到50℃，制备出红棕色的难溶物CuH，反应后的溶液是磷酸和硫酸的混合物。下列说法正确的是( )
A．上述制备反应中CuH是氧化产物
B．参加反应的与的物质的量之比为
C．还原性：
D．CuH只具有还原性
12．设为阿伏加德罗常数，现向的溶液中通入一定量的，使溶液的紫色恰好褪尽，若反应前后溶液的体积不变，则下列说法不正确的是( )
A．通入的在标准状况下的体积为
B．反应后溶液中的数目为
C．该反应中转移的电子数为
D．反应后的溶液中
13．将20.0 g铜镁合金完全溶解于140mL某浓度的硝酸中，得到NO2和NO的混合气体8.96 L(标准状况)，当向反应后的溶液中加入320 mL4.0 mol/LNaOH溶液时，金属离子全部转化为沉淀，测得沉淀的质量为37 g。下列说法不正确的是
A．该合金中铜与镁的物质的量之比是2：3
B．该硝酸中HNO3的物质的量浓度12 mol/L
C．NO2和NO的混合气体中，NO2的体积分数25％
D．若将混合气体与水混合完全转化为硝酸，则需要通入的氧气(标准状况)的体积为11.2 L
14．一定量浓硝酸与38．4g Cu恰好完全反应生成氮的氧化物，这些氧化物恰好溶解在NaOH溶液中得到和的混合溶液，反应过程及有关数据如图所示：
下列说法正确的是( )
A．硝酸在反应中只体现氧化性
B．氮的氧化物与NaOH溶液反应时，NO作氧化剂
C．若浓硝酸体积为200mL，则其物质的量浓度为11mol/L
D．混合气体中的物质的量是0.2mol
15．向溶液中逐滴滴加溶液，产生沉淀的质量m与加入的的物质的量n之间的关系如图所示，下列说法错误的是( )
A．a点溶液中离子浓度：
B．b点溶液为中性，c点恰好沉淀完全
C．段发生反应
D．原溶液的浓度为
16．明矾是一种常用的净水剂，以废易拉罐(主要成分为铝和少量不溶于碱性溶液的物质)为原料制取明矾的实验流程如图。
已知：“沉铝”步骤在煮沸条件下进行，生成、和。
下列说法错误的是( )
A．“碱溶”步骤中发生反应的离子方程式为2Al+2OH-+6H2O=2[Al(OH)4]-+3H2↑
B．可通过焰色试验检验“沉铝"所得滤液中的主要阳离子
C．用浓硫酸配制9mol/L H2SO4溶液，需要将水缓慢加入到浓硫酸中
D．“一系列操作”中还需要加入的试剂是K2SO4
17．将总物质的量为0.1mol的Fe、Fe2O3和Al2O3的混合物放入500mL H2SO4溶液中，完全溶解后，生成气体896mL(标准状况)，向溶液中通入Cl2，恰好完全反应时消耗氯气0.035mol，此时向溶液中加入过量NaOH，溶液析出沉淀。则下列说法正确的是( )
A．原混合物中的Al2O3质量为4.08g
B．析出的沉淀为氢氧化铁与氢氧化铝混合物
C．原混合物中铁单质的物质的量为0.04mol
D．所用硫酸浓度为1.5mol/L
18．室温下，向盛有H2SO4和Fe2(SO4)3混合溶液的烧杯中滴入Ba(OH)2溶液，生成沉淀的质量与加入的Ba(OH)2溶液中溶质质量的关系如图所示。下列有关说法不正确的是( )
A．a→b段发生的是H2SO4和Ba(OH)2的反应
B．c点溶液中的溶质为Fe2(SO4)3
C．d点对应纵坐标的数值为114.6g
D．b点溶液的pH等于e点的pH
19．有一包粉末可能含Na+、Fe3+、Al3+、Cl-、SO、CO中的若干种，现进行以下实验：
①取少量固体，加入稀硝酸搅拌，固体全部溶解，没有气体放出；
②向①溶液中加入足量Ba(OH)2溶液，生成有色沉淀，过滤后在滤液中用HNO3酸化后再滴入AgNO3溶液，有白色沉淀生成；
③取②中的有色沉淀加入足量的稀盐酸后，沉淀全部溶解；
④重新取少量固体加入适量蒸馏水搅拌后，固体全部溶解，得到澄清溶液；
⑤向④的溶液中加入氨水使溶液呈碱性，有沉淀生成，过滤。往得到的沉淀中加入过量的NaOH溶液，沉淀减少。
(1)根据上述实验，这包粉末中一定不含有的离子是 ，肯定含有的离子是 ，不能确定是否含有的离子是 ，可通过 来进一步确定该离子。
(2)写出③中发生反应的离子方程式 。
(3)写出⑤中发生沉淀减少反应的离子方程式 。
20．二氧化碳、甲烷的捕集与利用对环境和能源具有重要意义。
(1)一种捕集烟气中的过程如图所示。
①“吸收”时将溶液喷成等状的目的是 。
②若完全转化为，则“转化”的化学反应方程式为 。
③图示的“吸收”、“转化”过程中，溶液的温度变化为 。
(2)一种将甲 转化为合成气和的原理如图所示。
①反应器I、Ⅱ中元素化合价一直未发生变化的是 （填元素符号）
②反应器Ⅱ中的化学反应方程式为 。
③理论上转化得到的的物质的量为 。实际得到的物质的量超过此值的原因是 。
21．铝和铝合金是一类重要的金属材料。回答下列问题：
(1)除去镁粉中混有少量铝粉，应加入的试剂为 ，发生反应的离子方程式为 ，然后经过滤、洗涤、干燥。
(2)等质量的两份铝分别与足量的盐酸、氢氧化钠溶液反应，所得在同温同压下的体积之比是 。
(3)氢氧化亚铁在空气中会逐渐被氧化为氢氧化铁，其化学方程式为 。
(4)某同学在实验室用铝土矿(含有和，不考虑其他杂质)制取金属铝的流程如下：
①操作I为 。
②与稀硫酸反应的离子方程式为 。
③滤液II中溶质的用途之一是 。
22．金属具有良好的导电、导热及延展性等，因此被广泛应用于制造各种材料。
(1)金条能制成金箔是利用了金的 性。
(2)金属钛(Ti)的合金具有耐高温、耐腐蚀、强度高等性能，被广泛用于航空、航天工业及化学工业。工业上冶炼金属钛的过程包括反应。
①中金属钛的化合价为 价。
②反应中作氧化剂的是 (填化学式)。
(3)镁铝合金被广泛用于制造山地自行车。将0.1mol镁和铝的混合物溶于100mL 稀硫酸中，然后滴加的NaOH溶液。
已知：
①若在滴加NaOH溶液的过程中，沉淀质量随加入NaOH溶液体积的变化如图所示。
则当时，合金中 mol， 。
②在滴加NaOH溶液的过程中，欲使、刚好沉淀完全，则滴入NaOH溶液的体积 。
③若混合物仍为0.1mol，其中镁粉的物质的量分数为，用100mL 稀硫酸溶解此混合物后，再加入450mL NaOH溶液，所得沉淀中无。写出满足此条件的的取值范围： 。
23．现有下列10种物质：①溶液；②石墨；③；④；⑤熔融；⑥溶液；⑦蛋白质胶体；⑧溶液；⑨乙醇；⑩固体。
(1)属于电解质且能导电的是 （填序号，下同），属于非电解质的是 .
(2)⑥和⑦的本质区别是 .
(3)将⑩加到①中，发生反应的离子方程式为 .
(4)含有相同物质的量溶质的⑥和⑩的水溶液混合后，再加入发生反应的离子方程式为 .
(5)向⑤和⑥制成得混合溶液中通入足量的④气体，生成沉淀的物质的量（n）和通入气体体积（V）的关系如图所示，则c点的气体体积是 mL；写出ab段发生的离子方程式： .
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