第17講金屬材料高一化學(xué)講與練

第三章鐵金屬材料第二節(jié)金屬材料第1課時(shí)金屬材料[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1.以鐵合金、鋁合金為例，能從元素組成上對(duì)合金進(jìn)行分類(lèi)，并認(rèn)識(shí)不同類(lèi)型金屬材料組成、性能與應(yīng)用的聯(lián)系，強(qiáng)化性能決定用途的觀念，培養(yǎng)“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”的學(xué)科核心素養(yǎng)。2．通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究鋁和氧化鋁的性質(zhì)及轉(zhuǎn)化，認(rèn)識(shí)兩性氧化物，體會(huì)實(shí)驗(yàn)對(duì)認(rèn)識(shí)和研究物質(zhì)性質(zhì)的重要作用，發(fā)展“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)”的學(xué)科核心素養(yǎng)。[核心知識(shí)梳理]一、合金金屬材料包括純金屬和它們的合金，日常使用的金屬材料，大多數(shù)屬于合金。1.合金的概念：由純金屬(或金屬與非金屬)制得的金屬材料。（1）硬度：合金的硬度及機(jī)械加工性能一般高于各成分金屬。（2）熔點(diǎn)：合金的熔點(diǎn)一般低于各成分金屬。二、鐵合金不銹鋼是一種最常見(jiàn)的合金鋼，合金元素主要是鉻和鎳。三、鋁和鋁合金1．鋁與氧化鋁(鋁是地殼中含量最多的金屬元素)(1)Al與O2反應(yīng)：常溫下能與空氣中的O2發(fā)生反應(yīng)，表面形成一層致密的氧化鋁薄膜。其反應(yīng)方程式為：4Al＋3O2=2Al2O3。(2)Al、Al2O3與酸反應(yīng)將一鋁片放入鹽酸中，開(kāi)始沒(méi)有氣泡，后來(lái)又放出氣體，有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Al2O3＋6HCl=2AlCl3＋3H2O,2Al＋6HCl=2AlCl3＋3H2↑。(3)Al、Al2O3與強(qiáng)堿的反應(yīng)(4)兩性氧化物：既能與酸反應(yīng)生成鹽和水，又能與堿反應(yīng)生成鹽和水的氧化物叫做兩性氧化物，如Al2O3。2．氫氧化鋁（1）物理性質(zhì)Al(OH)3是白色固體，幾乎不溶于水，但能凝聚水中的懸浮物，并能吸附色素。（2）化學(xué)性質(zhì)①兩性氫氧化物：像Al(OH)3這樣既能與酸反應(yīng)生成鹽和水，又能與堿反應(yīng)生成鹽和水的氫氧化物，稱(chēng)為兩性氫氧化物。②Al(OH)3是典型兩性氫氧化物，在強(qiáng)酸與強(qiáng)堿溶液里都能溶解。a．與強(qiáng)酸反應(yīng)：Al(OH)3＋3H＋=Al3＋＋3H2Ob．與強(qiáng)堿反應(yīng)：Al(OH)3＋OH－=AlOeq\o\al(－,2)＋2H2O③氫氧化鋁的熱穩(wěn)定性Al(OH)3的熱穩(wěn)定性較差，將Al(OH)3加熱后，可分解為Al2O3和H2O。2Al(OH)3eq\o(=,\s\up7(△))Al2O3＋3H2O3．鋁合金——目前用途廣泛的合金之一（1）成分元素：除鋁外，主要合金元素有銅、硅、鎂、鋅、錳，次要合金元素有鎳、鐵、鈦、鉻、鋰等。（2）主要特性：鋁合金密度低，但強(qiáng)度比較高，接近或超過(guò)優(yōu)質(zhì)鋼，塑性好，可加工成各種型材，具有優(yōu)良的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和抗蝕性（3）主要用途：用于汽車(chē)、飛機(jī)、火箭、船舶制造及建筑用門(mén)窗，工業(yè)上廣泛使用，使用量?jī)H次于鋼。4.新型合金合金名稱(chēng)主要要求或性質(zhì)主要用途儲(chǔ)氫合金Ti－Fe合金儲(chǔ)氫量大，金屬氫化物既容易形成，稍稍加熱又容易分解，室溫下吸、放氫的速率快儲(chǔ)存氫氣時(shí)，比將氫氣壓縮成液態(tài)更便于儲(chǔ)存，且便于運(yùn)輸，安全性好La－Ni合金鈦合金、耐熱合金、形狀記憶合金密度小，強(qiáng)度高，耐腐蝕，耐高溫航空航天、生物工程和電子工業(yè)等稀土金屬包括鑭系元素(57～71號(hào)元素)15種元素以及釔和鈧，共17種元素。(1)稀土金屬有著廣泛的用途，它既可單獨(dú)使用，也可用于生產(chǎn)合金。在合金中加入適量稀土金屬，能大大改善合金的性能。因而，稀土元素又被稱(chēng)為“冶金工業(yè)的維生素”。(2)稀土金屬可用于制造引火合金、永磁材料、超導(dǎo)材料和發(fā)光材料等。稀土金屬除廣泛應(yīng)用在冶金、石油化工、材料工業(yè)、醫(yī)藥及農(nóng)業(yè)領(lǐng)域外，還逐漸深入到許多現(xiàn)代科技領(lǐng)域。[典例分析]知識(shí)點(diǎn)一合金及其特點(diǎn)、用途[典例1]合金具有許多優(yōu)良的物理、化學(xué)或機(jī)械性能，廣泛應(yīng)用于交通工具、航空航天等領(lǐng)域。下列有關(guān)合金的說(shuō)法不正確的是A．硬鋁可用于制造飛機(jī)的外殼B．鈦合金可用于制造“蛟龍”號(hào)的耐壓球殼C．不銹鋼可用于制造地鐵列車(chē)的車(chē)體D．鈉鉀合金可用于制造飛機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)葉片【答案】D【詳解】A．硬鋁為鋁合金，密度小，硬度大，可用于制造飛機(jī)的外殼，A正確；B．鈦合金硬度大，我國(guó)“蛟龍”號(hào)載人潛水器的耐壓球殼是用鈦合金制造的，B正確；C．不銹鋼硬度大，耐腐蝕，可用于制造地鐵列車(chē)的車(chē)體，C正確；D．鈉鉀合金常溫下液體，不能用于制造飛機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)葉片，D錯(cuò)誤；綜上所述答案為D。[典例2]下列說(shuō)法不正確的是A．鋁合金的硬度和強(qiáng)度均比鋁單質(zhì)的大B．鋁制器皿可長(zhǎng)期盛放酸梅湯和堿水等C．鋁合金可用于制造汽車(chē)車(chē)輪的骨架等D．硬鋁是含有Al、Cu、Mg、Si、Mn等元素的鋁合金【答案】B【詳解】A．根據(jù)合金的特性可知，鋁合金的硬度和強(qiáng)度均比純鋁的大，故A正確；B．因鋁和氧化鋁均能與酸或堿發(fā)生反應(yīng)，若用鋁制器皿長(zhǎng)期盛放酸梅湯和堿水等會(huì)因發(fā)生反應(yīng)而使其腐蝕，故B錯(cuò)誤；C．鋁合金質(zhì)輕，強(qiáng)度大且熱變形小，可廣泛用于制造汽車(chē)車(chē)輪的骨架和飛機(jī)骨架等，故C正確；D．硬鋁是含有Al、Cu、Mg、Si、Mn等元素的鋁合金，故D正確；答案選B。知識(shí)點(diǎn)二鋁及其重要化合物[典例3]相同質(zhì)量的兩份鋁，分別放入足量的鹽酸和氫氧化鈉溶液中，放出的氫氣在同溫同壓下體積之比為A．1：1 B．1：2 C．1：3 D．2：1【答案】A【詳解】由反應(yīng)2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2和2Al+6HCl=2AlCl3+3H2知，相同質(zhì)量的鋁即鋁的物質(zhì)的量相同，所以與足量的鹽酸和氫氧化鈉溶液反應(yīng)放出的氫氣物質(zhì)的量相同，則在同溫同壓下體積相同，即1：1；故選A。[典例4]用打磨后的鋁箔包裹著2.3g金屬鈉，用針扎若干小孔，然后投入足量水中，理論上可以收集到氫氣的物質(zhì)的量為A．0.05molB．0.2molC．大于0.05mol小于或等于0.2molD．無(wú)法判斷【答案】C【詳解】鋁箔包裹著2.3g金屬鈉投入足量水中，鈉首先與水反應(yīng)：2Na＋2H2O=2NaOH＋H2↑，然后生成的NaOH再和Al發(fā)生反應(yīng)：2NaOH＋2Al＋2H2O=2NaAlO2＋3H2↑，利用題中數(shù)據(jù)知：2.3g鈉可產(chǎn)生0.05molH2，生成的0.1molNaOH與足量鋁作用可生成0.15molH2，因此產(chǎn)生的氫氣的物質(zhì)的量一定大于0.05mol，而小于或等于0.2mol。[典例5]向MgSO4和Al2(SO4)3的混合溶液中，逐滴加入NaOH溶液。下列圖像中，能正確表示上述反應(yīng)的是(橫坐標(biāo)表示加入NaOH溶液的體積，縱坐標(biāo)表示反應(yīng)生成沉淀的質(zhì)量)【答案】A【詳解】向混合溶液中逐滴加入NaOH溶液，NaOH溶液先后與Al2(SO4)3溶液、MgSO4溶液反應(yīng)生成氫氧化鋁、氫氧化鎂沉淀，當(dāng)沉淀達(dá)到最多時(shí)，繼續(xù)加入的NaOH溶液將氫氧化鋁沉淀溶解，但氫氧化鎂不能與過(guò)量的NaOH溶液反應(yīng)。[同步練習(xí)]一、單選題1．2022年北京冬奧會(huì)上，我國(guó)短道速滑隊(duì)所用冰刀材料是特殊的鋼材料。下列說(shuō)法中正確的是A．該合金熔點(diǎn)比純鐵熔點(diǎn)高 B．該合金硬度比純鐵高C．該合金碳含量比生鐵高 D．該合金屬于共價(jià)晶體【答案】B【詳解】A．合金的熔點(diǎn)低于成分金屬，A錯(cuò)誤；B．合金的硬度比成分金屬大，該合金硬度比純鐵高，適合用于制造冰刀，B正確；C．鋼的含碳量低于生鐵，C錯(cuò)誤；D．合金屬于金屬晶體，D錯(cuò)誤；故答案選B。2．下列關(guān)于合金的說(shuō)法正確的是①合金只能由兩種或兩種以上的金屬組成

②合金具有金屬特性

③碳鋼和生鐵的主要成分相同，故性能相同

④改變?cè)系呐浔燃吧珊辖鸬臈l件，可得到具有不同性能的合金A．②③ B．②④ C．①② D．①④【答案】B【詳解】①合金可由兩種或兩種以上的金屬或者金屬與非金屬熔合而成，故錯(cuò)誤；②合金是指在一種金屬中加熱熔合其他金屬或非金屬而形成的具有金屬特性的物質(zhì)，故正確；③碳鋼和生鐵含碳量不同，含碳量越高，硬度越大，因此兩者的性能不同，故錯(cuò)誤；④合金的性質(zhì)與合金的原料配比以及制造工藝有關(guān)，所以改變?cè)系呐浔?、變更制造合金的工藝，可以制得具有不同性能的合金，故正確；故選：B；3．常溫下，下列物質(zhì)既能與NaOH溶液又能與稀硫酸反應(yīng)，并有氣體放出的是A．鎂 B．鋁 C．鐵 D．鉛【答案】B【詳解】A．鎂不能與氫氧化鈉溶液反應(yīng)，故A不符合題意；B．鋁與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成偏鋁酸鈉和氫氣，鋁與稀硫酸反應(yīng)生成硫酸鋁和氫氣，故B符合題意；C．鐵不能與氫氧化鈉溶液反應(yīng)，故C不符合題意；D．鉛不能與氫氧化鈉溶液反應(yīng)，故D不符合題意；故選B。4．除去鎂粉中的少量鋁粉，可選用的是A．稀硫酸 B．氫氧化鈉溶液 C．水 D．稀鹽酸【答案】B【詳解】常溫下，稀硫酸、稀鹽酸與鎂、鋁都能發(fā)生反應(yīng)，水與鎂、鋁都不發(fā)生反應(yīng)，鋁與氫氧化鈉溶液反應(yīng)而鎂不與氫氧化鈉溶液反應(yīng)，用氫氧化鈉溶液可以除去鎂粉中的少量鋁粉，故選B。5．化學(xué)科學(xué)在“國(guó)之重器”的打造中發(fā)揮著重要作用。下列有關(guān)敘述正確的是A．“天問(wèn)一號(hào)”探測(cè)器車(chē)身是新型鋁基碳化硅復(fù)合材料，該材料的熔點(diǎn)很低B．在海上首飛“鯤龍”水陸兩棲飛機(jī)的燃料為航空煤油，其組成元素與生物柴油相同C．長(zhǎng)征五號(hào)火箭的箭體蒙皮材料2219鋁合金，可一定程度上減輕火箭的質(zhì)量D．“奮斗者”載人潛水器成功坐底，深度10909m，所用的合金潛孔鉆頭屬于復(fù)合材料【答案】C【詳解】A．新型鋁基碳化硅復(fù)合材料耐高溫、熔點(diǎn)高，不易變形，故A錯(cuò)誤；B．航空煤油屬于混合物，是由不同餾分的烴組成的，組成元素是碳和氫，而生物柴油的成分是油脂，組成元素為碳、氫、氧，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；C．鋁是密度較小的金屬，使用鋁合金可以減輕火箭質(zhì)量，選項(xiàng)C正確；D．金屬單質(zhì)或合金均屬于金屬材料，即本項(xiàng)中的硬質(zhì)合金應(yīng)該屬于金屬材料，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；故選C。6．下列關(guān)于鋁及其化合物的說(shuō)法中，正確的是A．鋁的化學(xué)性質(zhì)不活潑 B．氫氧化鋁是一種強(qiáng)堿C．氧化鋁可與水反應(yīng)生成氫氧化鋁 D．鋁表面容易生成一層致密的氧化鋁保護(hù)膜【答案】D【詳解】A．鋁的金屬性較強(qiáng)，化學(xué)性質(zhì)較活潑，A錯(cuò)誤；B．氫氧化鋁是兩性氫氧化物，不是強(qiáng)堿，B錯(cuò)誤；C．氧化鋁難溶于水，C錯(cuò)誤；D．鋁易與空氣中的氧氣反應(yīng)生成氧化鋁，是一層致密的保護(hù)膜，D正確；故選D。7．下列有關(guān)物質(zhì)的性質(zhì)與用途的描述錯(cuò)誤的是A．鎂鋁合金能全部溶解于稀鹽酸中B．鎂鋁合金的密度大、強(qiáng)度高，是制造飛機(jī)和宇宙飛船的理想材料C．均能與酸、堿反應(yīng)，因此鋁制炊具不宜用來(lái)蒸煮酸性或堿性食物D．硬鋁具有較強(qiáng)的抗腐蝕能力【答案】B【詳解】A．鎂、鋁活潑性較強(qiáng)，都能與稀鹽酸反應(yīng)，A正確；B．合金要比組成其純金屬的熔點(diǎn)低、硬度大、強(qiáng)度高，鎂鋁合金的密度小、強(qiáng)度高，是制造飛機(jī)和宇宙飛船的理想材料，B錯(cuò)誤；C．鋁為兩性金屬、氧化鋁為兩性氧化物，均能與酸、堿反應(yīng)，因此鋁制炊具不宜用來(lái)蒸煮酸性或堿性食物，C正確；D．合金要比組成其純金屬的硬度大、強(qiáng)度高、耐腐蝕性好，硬鋁為鋁合金，具有較強(qiáng)的抗腐蝕能力，D正確；答案選B。8．在加入Al粉產(chǎn)生的溶液中，一定能大量共存的離子組是A．、HCO、、 B．CO、、、C．、NH、SO、 D．、、SO、【答案】D【分析】加入Al粉產(chǎn)生的溶液中可能含有大量或?！驹斀狻緼．與或均不能大量共存，故A不符合題意；B．、與都不能大量共存，故B不符合題意；C．、與都不能大量共存，故C不符合題意；D．、、SO、與或都能大量共存，故D符合題意；故選D。9．在杠桿的兩端分別掛著質(zhì)量相同的鋁球和鐵球，此時(shí)杠桿平衡，將兩球分別浸沒(méi)在溶液質(zhì)量相等的稀溶液和溶液中一段時(shí)間，如圖所示。下列說(shuō)法正確的是A．鋁球表面有氣泡產(chǎn)生，且有白色沉淀生成，杠桿不平衡B．鋁球表面有氣泡產(chǎn)生，盛有稀溶液的燒杯中溶液澄清C．反應(yīng)后去掉兩燒杯，杠桿仍平衡D．鐵球表面有紅色物質(zhì)析出，盛有溶液的燒杯中溶液藍(lán)色變淺，杠桿右邊上升【答案】B【分析】左側(cè)燒杯中Al和溶液反應(yīng)生成H2使鋁球質(zhì)量減小，右側(cè)燒杯中Fe與CuSO4溶液反應(yīng)，鐵球表面析出銅，即鐵球質(zhì)量增加，反應(yīng)一段時(shí)間后杠桿不再平衡。【詳解】A．左側(cè)燒杯中Al和溶液反應(yīng)生成偏鋁酸鈉和H2使鋁球質(zhì)量減小，但不會(huì)生成沉淀，A錯(cuò)誤；B．左側(cè)燒杯中Al和溶液反應(yīng)生成偏鋁酸鈉和H2，溶液澄清，B正確；C．根據(jù)分析，左側(cè)鋁球質(zhì)量減少，右側(cè)鐵球質(zhì)量增加，C錯(cuò)誤；D．右側(cè)鐵球質(zhì)量增加，而使杠桿左邊上升，D錯(cuò)誤；故選B。10．下列有關(guān)鋁及其氧化物與強(qiáng)堿溶液反應(yīng)的說(shuō)法中，正確的是A．都有氫氣生成 B．都生成鹽和H2OC．反應(yīng)后鋁元素主要以AlO形式存在 D．反應(yīng)后鋁元素主要以Al3+的形式存在【答案】C【詳解】A．Al2O3與強(qiáng)堿溶液反應(yīng)沒(méi)有H2生成，故A錯(cuò)誤；B．Al與強(qiáng)堿溶液反應(yīng)沒(méi)有H2O生成，故B錯(cuò)誤；C．強(qiáng)堿性條件下，反應(yīng)后鋁元素主要以AlO形式存在，故C正確；D．Al、Al2O3與強(qiáng)堿反應(yīng)生成偏鋁酸鹽，故D錯(cuò)誤；故選C。11．鋁合金是目前用途最廣泛的合金之一，下列關(guān)于鋁及其化合物說(shuō)法錯(cuò)誤的是A．在我國(guó)使用最早的合金是銅B．常溫下，鋁不與氧氣反應(yīng)C．Al2O3是兩性氧化物，所以鋁制品不宜用來(lái)蒸煮堿性食物D．偏鋁酸鈉的化學(xué)式可表示為：NaAlO2【答案】B【詳解】A．青銅是銅錫鉛等合金，是我國(guó)使用最早的合金，故A正確；B．Al是活潑金屬，常溫下，鋁與氧氣能反應(yīng)生成氧化鋁，故B錯(cuò)誤；C．Al2O3是兩性氧化物，能與酸或堿反應(yīng)，所以鋁制品不宜用來(lái)蒸煮堿性食物，故C正確；D．偏鋁酸鈉的化學(xué)式可表示為：NaAlO2，故D正確；故選B。12．等物質(zhì)的量的Na和Al兩種金屬加入足量的水中，生成26.88L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)的氣體，下列敘述錯(cuò)誤的是A．金屬Na無(wú)剩余 B．金屬Al有剩余C．所得溶液溶質(zhì)為Na[Al(OH)4] D．Na的物質(zhì)的量是0.6mol【答案】B【詳解】Na能與冷水發(fā)生反應(yīng)2Na+2H2O=2NaOH+H2↑，Al能與NaOH溶液發(fā)生反應(yīng)2Al+2NaOH+6H2O=2Na[Al(OH)4]+3H2↑，由于水足量，Na和Al的物質(zhì)的量相等，根據(jù)以上反應(yīng)的化學(xué)計(jì)量數(shù)關(guān)系可知，Na與水反應(yīng)生成的NaOH恰好與Al完全反應(yīng)，所得溶液溶質(zhì)為Na[Al(OH)4]。設(shè)Na和Al均為xmol，反應(yīng)產(chǎn)生的氣體是H2，根據(jù)題給信息可得mol+mol==1.2mol，解得x=0.6，可見(jiàn)加入的Na、Al的物質(zhì)的量都是0.6mol，故合理選項(xiàng)是B。13．北宋沈括對(duì)生鐵煉鋼有這么一段評(píng)價(jià)：“世間鍛鐵所謂鋼鐵者，用柔鐵屈盤(pán)之，乃以生鐵陷其間，泥封煉之，鍛令相入，謂之“團(tuán)鋼”，亦謂之“灌鋼”。此乃偽鋼耳……”，下列說(shuō)法正確的是A．生鐵和鋼都是關(guān)于鐵的含碳合金，鋼中碳的含量較高B．通過(guò)煉制和鍛打，可以調(diào)節(jié)生鐵中元素的組成、元素的含量等來(lái)改變生鐵的性能C．高碳鋼的韌性較好，低碳鋼的硬度較大D．不銹鋼是一種常見(jiàn)的合金鋼，它的合金元素主要是鎢(W)和硅(Si)【答案】B【詳解】A．生鐵和鋼都是鐵的含碳合金，鋼中碳的含量在0.03%～2.0%之間，生鐵中碳的含量在2.0%～4.3%之間，所以生鐵的碳含量高于鋼的碳含量，故A錯(cuò)誤；B．通過(guò)煉制和鍛打，可以降低生鐵中含碳量，除去生鐵中有害元素P、S，調(diào)整生鐵中Si、Mn的含量，這樣的鐵有韌性、可鍛軋、可延壓，故B正確；C．根據(jù)含碳量的不同，碳素鋼可分為高碳鋼、中碳鋼、低碳鋼，其中高碳鋼硬度較大，韌性較差，低碳鋼，硬度較小，韌性較強(qiáng)，故C錯(cuò)誤；D．不銹鋼是一種常見(jiàn)的合金鋼，它的合金元素主要是鉻(Cr)、鎳(Ni)，常用來(lái)制造醫(yī)療器械、餐具等，故D錯(cuò)誤；答案為B。14．類(lèi)比和推理是化學(xué)研究的重要方法。下列類(lèi)比或推理正確的是A．鐵單質(zhì)在潮濕的空氣中容易生銹，則鋁在潮濕的空氣中也易生銹B．Al2O3是兩性氧化物，則Fe2O3也是兩性氧化物C．Fe(OH)3能與酸反應(yīng)，則Al(OH)3也能與酸反應(yīng)D．將金屬鈉投入水中，放出H2，則將鋁投入水中也會(huì)產(chǎn)生H2【答案】C【詳解】A．鐵銹疏松多孔，不能阻止內(nèi)層金屬繼續(xù)被氧化，故鐵單質(zhì)在潮濕的空氣中容易生銹，但是鋁表面生成的氧化鋁是致密的，能阻止內(nèi)層金屬繼續(xù)被氧化，故鋁在潮濕的空氣中不易生銹，A錯(cuò)誤；B．Al2O3是兩性氧化物，但是Fe2O3只能與強(qiáng)酸反應(yīng)，不能與強(qiáng)堿反應(yīng)，不是兩性氧化物，B錯(cuò)誤；C．Fe(OH)3屬于堿，可以與酸反應(yīng)，Al(OH)3屬于堿，與酸反應(yīng)，C正確；D．將金屬鈉投入水中，放出H2，鋁不如鈉活潑，不能與水反應(yīng)產(chǎn)生H2，D錯(cuò)誤；故答案為：C。15．將某份鐵鋁合金均分為兩份，一份加入足量鹽酸，另一份加入足量NaOH溶液，同溫同壓下產(chǎn)生的氣體體積比為3∶2，則樣品中鐵、鋁物質(zhì)的量之比為A．3∶2 B．2∶1 C．3：4 D．4：3【答案】C【詳解】根據(jù)同溫同壓下氣體的體積之比等于物質(zhì)的量之比，故設(shè)加入氫氧化鈉溶液產(chǎn)生的H2為2mol，則加入鹽酸產(chǎn)生的H2為3mol，根據(jù)反應(yīng)2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑可知生成2molH2，需要Al的物質(zhì)的量為：mol，由于2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑可知，等質(zhì)量的Al與鹽酸和NaOH反應(yīng)放出的H2一樣多，故說(shuō)明Fe與鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生的H2為1mol，根據(jù)反應(yīng)方程式Fe+2HCl=FeCl2+H2↑可知，生成1molH2需消耗1mol的Fe，故樣品中鐵、鋁物質(zhì)的量之比為1：=3:4，故答案為：C。二、填空題16．合金是重要的金屬材料。(1)下列物品所使用的主要材料屬于合金的是(填字母)。A．青花瓷瓶B．橡膠充氣艇C．不銹鋼鍋(2)生鐵是常用的合金，生鐵屬于(填“純凈物”或“混合物”)。(3)黃銅是銅鋅合金，將純銅片和黃銅片互相刻劃(如圖所示)，純銅片上留下明顯的劃痕，說(shuō)明。(4)黃銅渣中約含Zn7%、ZnO31%、Cu50%、CuO5%，其余為不溶性雜質(zhì)。處理黃銅渣可得到硫酸鋅，其主要流程如下(雜質(zhì)不溶于水、不參與反應(yīng))：①Ⅱ中反應(yīng)的化學(xué)方程式為。②下列說(shuō)法正確的是(填字母)。a．Ⅰ、Ⅱ中的操作均包含過(guò)濾b．溶液A中ZnSO4的質(zhì)量大于CuSO4c．溶液A的質(zhì)量小于溶液Bd．溶液C中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于溶液B【答案】(1)C(2)混合物(3)黃銅的硬度比純銅的硬度大(4)Zn＋H2SO4=ZnSO4＋H2↑、Zn＋CuSO4=ZnSO4＋Cuabc【分析】(4)黃銅渣(約含Zn7%、ZnO31%、Cu50%、CuO5%，其余為不溶性雜質(zhì))中加過(guò)量稀硫酸酸浸，經(jīng)操作Ⅰ過(guò)濾后所得溶液A中溶質(zhì)為ZnSO4、CuSO4和過(guò)量的H2SO4，濾渣為銅和其余不溶性雜質(zhì)。溶液A中加過(guò)量Zn，Zn與過(guò)量的稀硫酸和生成的CuSO4反應(yīng)，化學(xué)方程式分別為Zn＋H2SO4=ZnSO4＋H2↑、Zn＋CuSO4=ZnSO4＋Cu，經(jīng)操作Ⅱ過(guò)濾除去鋅和置換出的銅，將溶液B加熱蒸發(fā)，過(guò)濾得到硫酸鋅晶體和溶液C，其中溶液C為ZnSO4的飽和溶液?！驹斀狻浚?）青花瓷瓶屬于陶瓷，橡膠屬于有機(jī)物，不銹鋼屬于鐵、碳合金，故選C。（2）生鐵為鐵、碳合金，含碳量較高，屬于混合物。（3）將純銅片和黃銅片互相刻劃，純銅片上留下明顯的劃痕，說(shuō)明黃銅的硬度比純銅的硬度大。（4）①Ⅱ中，加入的Zn與過(guò)量的稀硫酸和生成的CuSO4反應(yīng)，化學(xué)方程式分別為Zn＋H2SO4=ZnSO4＋H2↑、Zn＋CuSO4=ZnSO4＋Cu。②a．由題中流程可知，操作Ⅰ中過(guò)濾是為了除去銅和其余雜質(zhì)，操作Ⅱ中過(guò)濾是為了除去鋅和置換出的銅，a正確；b．因氧化鋅的質(zhì)量大于氧化銅，且鋅也能和稀硫酸反應(yīng)生成硫酸鋅，而銅和稀硫酸不反應(yīng)，故溶液A中硫酸鋅的質(zhì)量大于硫酸銅，b正確；c．溶液A中加入鋅后，反應(yīng)的化學(xué)方程式分別為Zn＋H2SO4=ZnSO4＋H2↑、Zn＋CuSO4=ZnSO4＋Cu；對(duì)反應(yīng)Zn＋H2SO4=ZnSO4＋H2↑分析可知，每65份質(zhì)量的鋅進(jìn)入溶液，從溶液中逸出2份質(zhì)量的氫氣，使得溶液質(zhì)量增加；對(duì)于反應(yīng)Zn＋CuSO4=ZnSO4＋Cu來(lái)說(shuō)，每65份質(zhì)量的鋅進(jìn)入溶液，從溶液中析出64份質(zhì)量的銅，也使得溶液質(zhì)量增加；故溶液A的質(zhì)量小于溶液B，c正確；d．溶液C為ZnSO4的飽和溶液，溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到同溫度下的最大值，d錯(cuò)誤；故選abc。17．鈉、鋁和鐵是三種重要的金屬，回答問(wèn)題：（1）三種金屬中，既能與鹽酸反應(yīng)又能與溶液反應(yīng)（填化學(xué)式），寫(xiě)出它與溶液反應(yīng)的離子方程式。（2）三種金屬在一定條件下均能與水發(fā)生反應(yīng)。寫(xiě)出鐵與水蒸氣反應(yīng)的化學(xué)方程式。取一小塊金屬鈉放入滴有酚酞的水中，可觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是。（填字母序號(hào)）。①鈉浮在水面迅速反應(yīng)

②鈉沉在水底迅速反應(yīng)

③鈉熔成小球并迅速游動(dòng)④反應(yīng)中可以聽(tīng)到嘶嘶的響聲

⑤反應(yīng)后的溶液變?yōu)榧t色A．①④⑤

B．②③④⑤

C．①③④⑤【答案】C【分析】(1)根據(jù)鋁能和強(qiáng)酸、強(qiáng)堿反應(yīng)；金屬鋁與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成了偏鋁酸鈉和氫氣，據(jù)此寫(xiě)出反應(yīng)的離子方程式；(2)鐵和水蒸氣在高溫下反應(yīng)生成四氧化三鐵和氫氣；鈉的密度小于水的密度，鈉的熔點(diǎn)較低，鈉和水反應(yīng)生成氫氣和氫氧化鈉，同時(shí)有大量熱量放出?！驹斀狻?1)鋁和強(qiáng)酸、強(qiáng)堿反應(yīng)生成可溶性鹽和氫氣；鋁與氫氧化鈉溶液反應(yīng)，反應(yīng)生成偏鋁酸鈉和氫氣，該離子反應(yīng)為；答案為：Al；；(2)高溫下，鐵和水蒸氣反應(yīng)生成四氧化三鐵和氫氣，反應(yīng)方程式為；鈉的密度小于水的密度，反應(yīng)時(shí)，鈉浮在水面上，鈉的熔點(diǎn)小于100℃，鈉和水反應(yīng)生成氫氣和氫氧化鈉，反應(yīng)后的溶液遇到酚酞會(huì)使酚酞變紅，同時(shí)放出的大量熱量使鈉熔成小球，生成的氣體使鈉受力不均，從而鈉四處游動(dòng)，并聽(tīng)到嘶嘶的響聲；答案選C。18．將一定質(zhì)量的Mg和Al混合物投入400mL稀硫酸中，固體全部溶解并產(chǎn)生氣體。待反應(yīng)完全后，向所得溶液中加入NaOH溶液，生成沉淀的物質(zhì)的量與加入NaOH溶液的體積關(guān)系如圖所示。（1）原混合物中Mg和Al的質(zhì)量之比為。（2）生成的H2在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為。（3）加入NaOH溶液的物質(zhì)的量濃度為。（4）稀硫酸的物質(zhì)的量濃度為。（5）寫(xiě)出NaOH體積在200240mL之間所發(fā)生的離子反應(yīng)方程式?！敬鸢浮?∶310.08L5mol/L1.25mol