9.3 金属材料的性能及应用 练习（含答案） 2024-2025学年高一化学苏教版（2019）必修2

第三单元　金属材料的性能及应用
1 (2023无锡锡山高级中学期中)《流浪地球2》向观众展示了太空电梯、行星发动机、超级计算机550 W等超前的科技幻想，探讨了数字生命、人工智能等科技伦理问题。它们与化学有着密切联系，下列说法不正确的是(　　)
A. 我国“硅石墨烯锗高速晶体管”技术获重大突破，C、Si、Ge都是主族元素
B. 我国提出网络强国战略，光纤线路总长超过三千万公里，光纤的主要成分是SiO2
C. 新型陶瓷碳化硅(SiC)可作耐高温结构材料
D. 富勒烯、石墨烯都是含碳化合物
2 (2023镇江期末)下列成果研究的物质属于无机非金属材料的是(　　)
A. 聚乳酸塑料 B. 钛合金
C. 纳米酶 D. 高温结构陶瓷
3 (2023连云港新海高中、徐州一中学情调研)下列说法不正确的是(　　)
A. 晶体硅可用作航天器的太阳能电池板
B. 武德合金的熔点低，可用作电器的保险丝
C. 制造5G芯片的氮化铝属于无机非金属材料
D. “超轻海绵”使用的石墨烯是有机高分子材料
4 下列有关物质的性质与用途具有对应关系的是(　　)
A. Al2O3能与碱反应，可用于电解冶炼铝
B. NH3易溶于水，可用作制冷剂
C. FeCl3溶液呈酸性，可用于刻蚀铜质电路板
D. 浓硫酸具有吸水性，可用于干燥Cl2
5 下列表述正确的是(　　)
①开发使用新型清洁能源，减少化石燃料的燃烧，可从根本上防止酸雨的产生　
②我国用二氧化氯取代氯气对饮用水进行消毒，是因为二氧化氯杀菌、消毒能力强，持效长　
③氧化镁可用来制造耐火砖和坩埚等　
④明矾能使水中的悬浮物凝聚，可作净水剂　
⑤建设三峡大坝使用了大量水泥，水泥是硅酸盐材料
A. ①④⑤ B. ①②⑤
C. ②③④ D. ①②③④⑤
6 (2024扬州高邮月考)工业上用铝土矿(主要成分Al2O3，含SiO2、Fe2O3等杂质)冶炼铝的主要流程如图(注：SiO2碱溶时转变为铝硅酸钠沉淀)。下列叙述错误的是(　　)
A. 操作Ⅰ适当增大NaOH溶液浓度，可提高Al2O3的浸取速率
B. 通入过量CO2的离子方程式为[Al(OH)4]－＋CO2===Al(OH)3↓＋HCO
C. 实验室进行操作Ⅳ的仪器有蒸发皿、酒精灯、铁架台等
D. 加入冰晶石的目的是降低Al2O3的熔融温度
7 (2024宿迁期末)一种利用废铜渣(主要成分CuO，及少量Fe2O3、SiO2杂质)制备超细铜粉流程如图。下列说法正确的是(　　)
A. “酸浸”所得滤渣的主要成分为H2SiO3
B. “沉铁”发生反应的离子方程式为Fe3+＋3OH－===Fe(OH)3↓
C. “沉铜”发生的反应中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为2∶3
D. “转化”后所得滤液中含有的主要阳离子：NH、H＋、Cu2+
8 钛和钛的合金大量用于航空工业。工业上以金红石(主要成分TiO2)为原料生产钛锭的流程如图。下列说法不正确的是(　　)
A. 将金红石粉碎可加快反应速率
B. 步骤①中生成的可燃性气体是CO
C. 步骤②可以在Ar或N2气流中加热
D. 该流程中可以循环利用的物质有Mg和Cl2
9 部分被氧化的FeCu合金样品(氧化产物为Fe2O3、CuO)共5.76 g，经如图处理。下列说法正确的是(　　)
①滤液A中的阳离子为Fe2+、Fe3+、H＋　②样品中氧原子的物质的量为0.02 mol　③溶解样品的过程中消耗H2SO4的总物质的量为0.04 mol　④V＝224　⑤V＝448
A．①③④ B．②③④ C．②③⑤ D．①②⑤
10 (2023南京期末)工业上以铝土矿(主要成分为Al2O3，含少量Fe2O3、FeO、SiO2等杂质)为主要原料制备氧化铝，流程如下：
(1) 酸浸：用H2SO4溶液浸取铝土矿中的铝元素和铁元素，H2SO4溶液的用量不宜过量太多，其原因是______________________________________________
______________________________________________________________________。
(2) 氧化：用H2O2溶液将Fe2+氧化为Fe3+，反应的离子方程式为___________
_____________________________________________________________。
(3) 沉淀：用Na2CO3溶液调节pH，将Al3+、Fe3+转化为沉淀。溶液终点pH对铝、铁沉淀率的影响如图所示。
①为获得较高的铝、铁沉淀率，应控制溶液pH为____________。
②检验Fe3+沉淀完全的操作为________________________________________
______________________________________________________________________。
(4) 碱溶：用NaOH溶液溶解沉淀，分离出Fe(OH)3。下列措施中能提高单位时间内铝元素浸出率的有________(填字母)。
A. 适当增大NaOH溶液浓度
B. 适当加快搅拌
C. 适当降低温度
(5) 碳分：向“碱溶”后的溶液中通入足量CO2气体，生成Al(OH)3沉淀和NaHCO3，该反应的离子方程式为_________________________________________。
11 (2024徐州期末)BeO广泛应用于原子能、航天等领域，是重要的战略物资。利用绿柱石(主要化学成分为BeO、Al2O3、SiO2及一定量的FeO、Fe2O3)生产BeO的一种工艺流程如图。
已知：①Be(OH)2性质与Al(OH)3相似，[Be(OH)4]2-的性质与[Al(OH)4]－相似。②几种金属离子的氢氧化物沉淀时pH如表所示。
离子 Be2+ Al3+ Fe3+ Fe2+
开始沉淀时的pH 5.2 3.3 1.5 6.5
沉淀完全时的pH 8.8 5.0 3.7 9.7
(1) 增大绿柱石浸取率的方法有____________________________________(任写两条)。
(2) 写出步骤Ⅰ中发生反应的离子方程式：_____________________________。
(3) 步骤Ⅱ中调节pH的范围为__________；步骤Ⅲ中滤液的成分为__________(填化学式)。
(4) 步骤Ⅲ当pH>8.8时，Be(OH)2的质量随溶液pH变化如图所示，原因是__________________________________________________________________________________________________________________(用离子方程式表示)。
(5) 步骤Ⅲ中沉淀Be(OH)2的方法分为直接沉淀法和沸腾沉淀法。沉淀方法对沉淀质量的影响如图所示，分别对获得Be(OH)2进行分析，沉淀形态及纯度的影响如表。使用直接沉淀法沉淀质量较大，但Be(OH)2 的纯度较低的原因是_____
______________________________________________________________________。
沉淀方法 沉淀形态 Be(OH)2的纯度/%
直接沉淀法 胶状无定型 45.77
沸腾沉淀法 大颗粒晶体 60.20
第三单元　金属材料的性能及应用
1. D　C、Si、Ge都是主族元素，A正确；光纤的主要成分是SiO2，B正确；新型陶瓷碳化硅(SiC)可作耐高温结构材料，C正确；富勒烯和石墨烯都是碳元素的单质，D错误。
2. D　聚乳酸塑料属于有机高分子材料，A错误；钛合金属于金属材料，B错误；纳米酶是一类既有纳米材料的独特性能，又有催化功能的模拟酶，C错误；高温结构陶瓷属于无机非金属材料，D正确。
3. D　晶体硅可用作航天器的太阳能电池板，A正确；武德合金的熔点低，可用作电器的保险丝，B正确；制造5G芯片的氮化铝属于新型无机非金属材料，C正确； “超轻海绵”使用的石墨烯属于无机物，不属于有机高分子材料，D错误。
4. D　Al2O3是离子化合物，熔融状态下能导电，可用于电解冶炼铝，A错误；NH3易液化，液氨汽化时吸收大量的热，能使环境温度降低，工业上常作制冷剂，与NH3易溶于水无关，B错误；FeCl3可用于刻蚀铜质电路板，体现其氧化性，与FeCl3溶液呈酸性无关，C错误；浓硫酸具有吸水性，并且不与氯气反应，可用来干燥氯气，D正确。
5. D　开发使用新型清洁能源，减少化石燃料的燃烧，可从根本上防止酸雨的产生，①正确；二氧化氯杀菌、消毒能力强，持效长，因此二氧化氯常用于自来水的杀菌、消毒，②正确；氧化镁的熔点高，是很好的耐火材料，③正确；明矾溶于水后，电离出的铝离子水解生成氢氧化铝胶体，具有吸附作用，可作净水剂，④正确；玻璃、陶瓷和水泥是三大硅酸盐材料，⑤正确。故选D。
6. C　操作Ⅳ为灼烧，需要用到坩埚、铁架台、泥三角等，用不到蒸发皿，C错误。
7. D　SiO2不溶于硫酸，滤渣的主要成分为SiO2，A错误；NH3·H2O是弱碱，在离子方程式中不能拆，B错误；CuNH4SO3中Cu显＋1价，“沉铜”时，Cu2+是氧化剂，化合价降1，SO2是还原剂，化合价升2，则氧化剂与还原剂的物质的量之比为2∶1，C错误；“转化”时，CuNH4SO3中Cu＋发生歧化反应得到Cu2+和Cu，故“转化”后所得滤液中含有的主要阳离子：NH、H＋、Cu2+，D正确。
8. C　加热条件下，Mg与N2反应生成Mg3N2，会引入杂质，故步骤②不可以在N2气流中加热，C错误。
9. C　滤液A中不含Cu2+，说明Cu元素以Cu单质的形式存在于滤渣中，由于Fe3+与Cu不能大量共存，故滤液A中不可能含有Fe3+，①错误；稀硫酸是足量的，故3.2 g滤渣全部是金属Cu，则n(Cu)＝＝0.05 mol，在空气中灼烧得到的3.2 g固体为Fe2O3，n(Fe2O3)＝＝0.02 mol，5.76 g部分被氧化的FeCu合金样品中的n(O)＝＝0.02 mol，②正确；溶解样品的过程中消耗H2SO4用于生成FeSO4，滤液A中含有0.04 mol FeSO4，则溶解样品的过程中消耗H2SO4的总物质的量为0.04 mol，③正确；参与反应的0.04 mol H2SO4中的H＋用于生成H2O和H2，样品中氧原子的物质的量为0.02 mol，则可生成0.02 mol H2O和0.02 mol H2，标准状况下，H2的体积为448 mL，④错误，⑤正确。故选C。
10. (1) 防止增大后续步骤中Na2CO3和NaOH溶液的消耗，造成浪费
(2) 2Fe2+＋H2O2＋2H＋===2Fe3+＋2H2O
(3) ①5.0左右　②静置，取上层清液于试管中，向其中滴加几滴KSCN溶液，若溶液不变红，则说明Fe3+沉淀完全
(4) AB
(5) [Al(OH)4]－＋CO2===Al(OH)3↓＋HCO
11. (1) 适当升高温度、“酸浸”前将绿柱石进行粉碎、适当增大硫酸的浓度等(任写两条)
(2) 2Fe2+＋2H＋＋H2O2===2Fe3+＋2H2O
(3) 5.0≤pH＜5.2　Na2SO4
(4) Be(OH)2＋2OH－===[Be(OH)4]2-
(5) 直接沉淀法生成的Be(OH)2是胶状无定型，具有吸附性，易吸附大量杂质