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第三節(jié) 用途廣泛的金屬材料

5分鐘訓(xùn)練(類訓(xùn)練，可用于課前)

1.下列物質(zhì)中，不屬于合金的是( )

A.硬鋁 B.黃銅 C.鋼鐵 D.水銀

思路解析：硬鋁是鎂鋁合金、黃銅是銅鋅合金、鋼鐵可認(rèn)為是鐵碳合金，只有水銀是汞單質(zhì)。

答案：D

2.下圖是金屬材料用于日常生活與生產(chǎn)的示例，請指出它們主要使用的是什么金屬材料。

思路解析：飛機對材料的要求較高，其中密度小是主要特性，所以選鋁合金;手術(shù)刀具要耐腐蝕、強度要大，所以通常選用不銹鋼;自行車是普通老百姓出行的工具，用普通鋼材就足夠了，但現(xiàn)在隨著人們生活水平的提高，對自行車的要求也不斷提高，所以新式自行車也不斷采用一些質(zhì)輕、強度大、色彩艷麗的合金材料;獎杯根據(jù)比賽的重要性，可以是塑料、鋁合金、銅及銀甚至金等各種材料;鉗工工具對強度和耐腐蝕性、耐磨性能及韌性都有較高要求，所以通常用特種鋼材或不銹鋼;殘疾人使用的助步車一方面要輕便，同時也要有較高的安全性，所以用的是合金鋼。

答案：飛機用鋁合金、手術(shù)刀用不銹鋼、自行車用普通鋼材、鉗工工具用特種鋼或不銹鋼、助步車用合金鋼、獎杯則視需要可采用價值不等的各種材料。

3.銅的合金是我國古代勞動人民最早使用的金屬合金，根據(jù)其組成的不同，人們又常常將它們稱為青銅、黃銅、白銅。請寫出它們的組成成分。

思路解析：關(guān)于銅合金的材料很多，本題只要求寫出其組成成分，查閱教材即可得出答案。

答案：見下表。

名稱 青銅 黃銅 白銅

成分 銅、錫及少量的鉛 銅、鋅及少量錫、鉛、鋁等 銅、鋅、鎳及少量錳

10分鐘訓(xùn)練(強化類訓(xùn)練，可用于課中)

1.人體內(nèi)所必需的下列元素中，因攝入量不足而導(dǎo)致骨質(zhì)疏松的是( )

A.K B.Ca C.Na D.Fe

思路解析：此題是生活常識，缺鈣可導(dǎo)致骨質(zhì)疏松。

答案：B

2.隨著人們生活質(zhì)量的不斷提高，廢電池必須進行集中處理的問題被提到議事日程，其首要原因是( )

A.利用電池外殼的金屬材料

B.防止電池中汞、鎘和鉛等重金屬離子對土壤和水源的污染

C.不使電池中滲泄的電解液腐蝕其他物品

D.回收其中石墨電極

思路解析：重金屬中毒是非常嚴(yán)重的環(huán)境污染問題，與其他選項進行比較后可以發(fā)現(xiàn)，其他原因都是比較次要的原因。

答案：B

3.我國悠久，文化燦爛，文物眾多。由于的原因，造成眾多文物流失。2000年5月，在香港拍賣會上，保利集團花費3 000多萬港幣購回火燒圓明園時流失的國寶——銅鑄的牛首、猴首和虎首。普通銅器放置時間較長，容易出現(xiàn)銅綠，其主要成分是Cu2(OH)2CO3。這三件1760年銅鑄的國寶在240年后看上去依然熠熠生輝，不生銹，下列對其原因的分析，最可能的是( )

A.它們的表面都鍍上了一層耐腐蝕的黃金

B.環(huán)境污染日趨嚴(yán)重，它們表面的銅綠被酸雨溶解洗去

C.銅的金屬活動性比氫小，因此不易被氧化

D.鑄造這些國寶用的銅不是純銅，是銅的合金，成分不同，性質(zhì)不同造成的

思路解析：鑄造這些國寶用的銅不是純銅，是銀、銅、鋅等金屬的合金，使得其中的銅不易生銹。

答案：D

4.鋼和鐵都是含有多種元素的合金，除了鐵之外，碳是最主要的合金元素之一，它對鋼和鐵的性質(zhì)有何影響?

思路解析：根據(jù)含碳量的不同區(qū)分鋼和鐵，含碳量較少的是鋼，含碳量較高的是鐵;而鋼又可以根據(jù)其中碳的含量分為高碳鋼、中碳鋼和低碳鋼。它們主要影響到合金的硬度、強度、韌性和加工性能、耐磨性能等。

答案：要影響到合金的硬度、強度、韌性和加工性能、耐磨性能等。

5.哥倫比亞號航天飛機曾用金屬鋁粉和高氯酸銨混合物作為固體燃料。加熱鋁粉使其氧化并放出大量熱量，促使混合物中另一種燃料分解。m摩爾高氯酸銨分解時除產(chǎn)生2m摩爾水蒸氣和m摩爾氧氣外，其他組成元素均以單質(zhì)形式放出，因而產(chǎn)生巨大的推動力。試寫出其中涉及的方程式：

(1)__________________________________________________________________________。

(2)__________________________________________________________________________ 高考。

根據(jù)此反應(yīng)原理，1摩爾高氯酸銨分解所產(chǎn)生的氣體有_______________摩爾。

思路解析：鋁粉燃燒反應(yīng)是同學(xué)們熟悉的反應(yīng)，它不是本題的難點，高氯酸銨的分解才是本題的關(guān)鍵。高氯酸銨分解，反應(yīng)物就是本身，產(chǎn)物已知有水蒸氣和氧氣，根據(jù)元素守恒，產(chǎn)物中還缺少氮元素和氯元素，根據(jù)已知信息，它們是氮氣和氯氣。高氯酸銨的配平，可首先暫定高氯酸銨、水蒸氣和氧氣的化學(xué)計量數(shù)為1、2、1，再根據(jù)氧化還原守恒規(guī)律或氮、氯原子守恒來配平氮氣和氯氣的化學(xué)計量數(shù)，最后同時擴大2倍即得答案。

答案：(1)4Al+3O2====2Al2O3，ΔH<0

(2)2NH4ClO4(s)====N2(g)+Cl2(g)+2O2(g)+4H2O(g) 4

快樂時光

畢業(yè)

偵探學(xué)校舉行畢業(yè)考試，有一個問題是：“公路上有一輛汽車飛馳，沒有開燈。突然之間，有一個穿黑衣服的醉鬼走到路中間。這時沒有路燈，也沒有月亮。眼看那個人就要被汽車撞倒，但汽車忽然剎住了，是什么原因?”

有人答：“因為醉鬼的眼睛發(fā)光。”還有人答：“因為醉鬼大聲叫喊。”都不對。正確的答案是：當(dāng)時是白天。

30分鐘訓(xùn)練(鞏固類訓(xùn)練，可用于課后)

1.鋁硅合金(Si 13.5%)在凝固時收縮率很小，因而這種合金適合鑄造。有下列三種晶體：①鋁，②硅，③鋁硅合金，它們的熔點由低到高的順序是( )

A.①③② B.③①② C.③②① D.②①③

思路解析：合金的熔點一般比其組成金屬的熔點都要低，所以最低的是鋁硅合金。硅晶體是熔點極高的晶體。

答案：B

2.根據(jù)金屬的不同分類可知鎂、鋁都屬于( )

A.黑色金屬 B.輕金屬 C.稀有金屬 D.有色金屬

思路解析：鎂和鋁的密度都很小，所以都是輕金屬;鎂和鋁都不是黑色金屬而是有色金屬。

答案：BD

3.合金在現(xiàn)代生產(chǎn)、生活中應(yīng)用非常廣泛，因為它有許多優(yōu)良的特性。下列關(guān)于合金性質(zhì)的說法錯誤的是( )

A.多數(shù)合金的硬度一般比其各成分金屬的硬度高

B.多數(shù)合金的熔點一般比其各成分金屬的熔點低

C.合金的密度一般比其各成分金屬的密度小

D.合金的化學(xué)性質(zhì)一般與其各成分金屬的化學(xué)性質(zhì)不同

思路解析：合金與其成分金屬相比，表現(xiàn)出“一高兩低”，即“硬度高、密度低、熔點低”，但化學(xué)性質(zhì)與其成分金屬的差別不大。

答案：D

4.對物質(zhì)性質(zhì)進行研究的基本程序是：觀察物質(zhì)的外觀性質(zhì)→預(yù)測物質(zhì)性質(zhì)→設(shè)計實驗→觀察實驗現(xiàn)象→對實驗現(xiàn)象進行分析、解釋→得出結(jié)論。其中預(yù)測物質(zhì)的性質(zhì)在整個程序中起著重要的作用。

K與Na在性質(zhì)上具有很大的相似性，但K比Na的活潑性強。下面是根據(jù)Na的性質(zhì)對K的性質(zhì)的預(yù)測，其中正確的是( )

A.因為K的活潑性強，比鈉更容易與空氣中的氧氣和水蒸氣反應(yīng)，所以鉀也應(yīng)該保存在煤油中

B.K在空氣中可以被空氣中的氧氣氧化，且產(chǎn)物是K2O

C.K與水能夠反應(yīng)，但不如Na與水的反應(yīng)劇烈，但產(chǎn)物都有氫氣

D.K可以與水劇烈反應(yīng)，生成氧氣

思路解析：K的活潑性比鈉的強，K更容易與空氣中的氧氣和水蒸氣反應(yīng)，所以鉀也應(yīng)該保存在煤油中。K在空氣中可以被空氣中的氧氣氧化，但產(chǎn)物不是K2O，而是復(fù)雜的氧化物。K與水比Na與水的反應(yīng)更劇烈，產(chǎn)物是氫氣而不是氧氣。

答案：A

5.近期《美國化學(xué)會志》報道，中國科學(xué)家以二氧化碳為碳源，金屬鈉為還原劑，在470 ℃、80 MPa下合成出了金剛石，具有深遠(yuǎn)的意義。下列說法錯誤的是( )

A.由二氧化碳合成金剛石是氧化還原反應(yīng)

B.該反應(yīng)中二氧化碳完全被還原為金剛石

C.鈉被氧化最終生成碳酸鈉

D.通常情況下，二氧化碳不可能轉(zhuǎn)化為金剛石

思路解析：二氧化碳轉(zhuǎn)化成金剛石的過程中，有一部分碳原子轉(zhuǎn)化成了金剛石，另一部分變成了碳酸鈉。

答案：B

6.實驗室中，要使AlCl3溶液中的Al3+全部沉淀出來，適宜用的試劑是( )

A.NaOH溶液 B.Ba(OH)2溶液 C.鹽酸 D.氨水

思路解析：因為Al(OH)3溶于強酸、強堿，而不溶于弱堿，所以選D。

答案：D

7.可用作磁性材料的物質(zhì)是( )

A.FeO B.Fe2O3 C.Fe3O4 D.FeS

思路解析：四種鐵的化合物中，只有Fe3O4具有磁性。

答案：C

8.一般來說，多數(shù)合金(以硬鋁為例)與其各成分金屬相比較，合金的熔點____________，合金的強度和硬度都比純鋁_______________，其密度_______________。

思路解析：一般來說，多數(shù)合金與其各成分金屬相比較，合金的熔點低于其成分金屬的熔點;強度和硬度則比其成分金屬大。

答案：較低 較大 較小

9.用鎂鋁合金的廢料頭、稀硫酸、氫氧化鈉溶液制取MgCl2溶液和Al2(SO3)3溶液，只需通過四步反應(yīng)完成，請依次寫出其化學(xué)方程式：

(1)____________________________________。(2)________________________________。

(3)____________________________________。(4)________________________________。

思路解析：首先要利用鎂和鋁的性質(zhì)不同，將鎂和鋁分離開，然后再按照要求通過一定化學(xué)反應(yīng)制備目標(biāo)產(chǎn)物。所利用的反應(yīng)規(guī)律在化學(xué)里同學(xué)們已經(jīng)學(xué)過了，此處實際也是一個過程。

答案：(1)2Al+2NaOH+2H2O====2NaAlO2+3H2↑

(2)2NaAlO2+H2SO4+2H2O====Na2SO4+2Al(OH)3↓

(3)2Al(OH)3+3H2SO4====Al2(SO4)3+6H2O

(4)Mg+2HCl====MgCl2+H2↑

10.有五種黑色粉末：鐵粉、炭粉、氧化銅、硫化亞鐵、二氧化錳，用一種試劑即能將它們鑒別開，這種試劑是_______________。

思路解析：選用一種試劑即能與這些物質(zhì)分別反應(yīng)，又能產(chǎn)生不同的現(xiàn)象，才宜于鑒別�？蛇x與其他物質(zhì)反應(yīng)較少的二氧化錳作為切入口，里學(xué)到的二氧化錳的反應(yīng)是它與濃鹽酸反應(yīng)生成氯氣。濃鹽酸分別與其他物質(zhì)反應(yīng)也有不同的現(xiàn)象產(chǎn)生。濃鹽酸與鐵粉反應(yīng)，有氣體放出，溶液顏色變淺綠。氧化銅與濃鹽酸反應(yīng)，溶液顏色變藍(lán)。硫化亞鐵與濃鹽酸反應(yīng)，溶液顏色變淺綠，同時有臭雞蛋氣味的氣體放出。二氧化錳與濃鹽酸反應(yīng)，有刺激性氣味的氣體放出。炭粉與濃鹽酸不反應(yīng)。

答案：濃鹽酸

11.鈦(Ti)因為具有神奇的性能越來越引起人們的關(guān)注，常溫下鈦不和非金屬、強酸反應(yīng)，紅熱時，卻可與常見的非金屬單質(zhì)反應(yīng)，鈦是航空、軍事、電力等方面的必需原料。地殼中含鈦鐵礦石之一是金紅石(TiO2)，目前大規(guī)模生產(chǎn)鈦的方法是：

第一步：金紅石、炭粉混合，在高溫條件下，通入Cl2制得TiCl4和一種可燃?xì)怏w，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為__________________________________________________________，該反應(yīng)的還原劑是____________________________________。

第二步：在氬氣的氣氛中，用過量的鎂在加熱條件下與TiCl4反應(yīng)制得金屬鈦。

(1)寫出此反應(yīng)的化學(xué)方程式____________________________________________________。

(2)簡述從上述所得產(chǎn)物中獲得金屬鈦的步驟。

思路解析：(1)第一步反應(yīng)的反應(yīng)物有TiO2、Cl2和C，產(chǎn)物有TiCl4和另一種可燃?xì)怏w，從元素守恒來看，可燃?xì)怏w中只能有C和O，那么它是CO還是CO2呢?在高溫條件下，CO2的穩(wěn)定性不如CO，即在高溫條件下應(yīng)為CO。第二步反應(yīng)是置換反應(yīng)，比較容易給出方程式。

(2)反應(yīng)中可能用到過量的金屬鎂，因鈦不溶于強酸，所以可以用強酸將鎂與鈦分離開。

答案：第一步：TiO2+2C+2Cl2 TiCl4+2CO C 第二步：(1)2Mg+TiCl4 2MgCl2+Ti

(2)因鈦不與強酸反應(yīng)，所以可將上述產(chǎn)物溶于過量的鹽酸中，然后過濾洗滌，即可得到純凈的鈦。

12.在鋁質(zhì)易拉罐中收集滿CO2氣體，然后在其中倒入10 mL濃NaOH溶液，并迅速用膠帶將易拉罐口封住，發(fā)現(xiàn)易拉罐突然變癟了。

(1)試解釋易拉罐變癟的原因。

(2)經(jīng)過一段時間之后，又可以觀察到的現(xiàn)象是什么。

(3)解釋后一現(xiàn)象的原因。

(4)寫出反應(yīng)過程中的兩個離子方程式：

答案：(1)易拉罐中的CO2與濃NaOH反應(yīng)，致使易拉罐內(nèi)氣壓降低，從而使易拉罐被大氣壓壓癟。

(2)易拉罐又鼓起來。

(3)濃NaOH與易拉罐(Al)反應(yīng)產(chǎn)生H2，隨著易拉罐內(nèi)H2量的增多，易拉罐內(nèi)氣壓增大。

(4)CO2+2OH-==== +H2O?

2Al+2OH-+2H2O====2 +3H2↑

13.(2010全國理綜Ⅰ，28)

在呼吸面具和潛水艇中可用過氧化鈉作為供氧劑。請選用適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)試劑和實驗用品，用上圖中的實驗裝置進行實驗，證明過氧化鈉可作供氧劑。

(1)A是制取CO2的裝置。寫出A中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：_______________________。

(2)填寫表中空格：

儀 器 加入試劑 加入該試劑的目的

B 飽和NaHCO3溶液

C

D

(3)寫出過氧化鈉與二氧化碳反應(yīng)的化學(xué)方程式：__________________________________。

(4)試管F中收集滿氣體后，下一步實驗操作是：_________________________________。

思路解析：由裝置圖可以看到A為CO2發(fā)生裝置，B、D為洗氣裝置，C中產(chǎn)生O2，E為收集O2的裝置。實驗室中使用大理石(CaCO3)和HCl反應(yīng)制取CO2，會混有少量HCl雜質(zhì)，可以用NaHCO3飽和溶液除去，反應(yīng)方程式：NaHCO3+HCl====NaCl+H2O+CO2↑。生成的O2可以用帶火星的木條檢驗。

答案：(1)CaCO3+2HCl====CaCl2+H2O+CO2↑

(2)

儀器 加入試劑 加入該試劑的目的

B 飽和NaHCO3溶液 除去CO2中混有的HCl

C Na2O2 反應(yīng)生成O2

D NaOH 吸收沒有反應(yīng)的CO2

(3)2Na2O2+2CO2====2Na2CO3+O2

(4)把E中的導(dǎo)管移出水面，關(guān)閉分液漏斗活塞，用拇指堵住試管口，取出試管。把帶火星的木條伸入試管口內(nèi)，木條復(fù)燃，證明管中收集的是O2

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