高中化学3.3用途广泛的金属材料练习新人教版必修1

1 用途广泛的金属材料

1．常见合金的重要应用

(1)合金：

①定义：由两种或两种以上的金属(或金属与非金属)熔合而成的具有金属特性的物质。

②性质：合金具有许多优良的物理、化学或机械性能，在许多方面不同于各成分金属。

硬度：合金的硬度及机械加工性能一般大于成分金属。

熔点：合金的熔点多数低于成分金属。

(2)常见的合金：

①铜合金。

青铜：主要含锡；

黄铜：主要含铅、锌等；

白铜：主要含镍、锌等。

②钢——用量最大、用途最广的合金。

钢按化学成分碳素钢按碳的百分含量低碳钢：含碳量低于0.3%中碳钢：含碳量为

0．3%～0.6%高碳钢：含碳量高于0.6%合金钢在碳素钢中加入铬锰钨镍钼钴硅等元素。

2．正确选用金属材料

(1)金属材料的分类：

金属材料 按组成分 ①纯金属②合金

按性能特点分 ①黑色金属：包括铁、铬、锰以

及它们的合金②有色金属：除黑色金属以外 的其他金属及合金

(2)金属材料的正确选用

在进行金属材料选择时，常常要考虑以下几个方面：

(3)稀土元素包括原子序数从57至71的15种元素以及钪钇，共有17种元素。如在合金中加入适量的稀土金属，就会大大改善合金的性能。因而稀土元素又被称为冶金工业的维生素。稀土元素可以制造引火合金、永磁材料、超导材料、纳米材料和催化剂等。而被称为“神奇的新材料宝库”。

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(时间20分钟，满分30分)

合金的概念和性质

1．下列金属材料不属于合金的是 ( )

A．硬铝 B．黄铜

C．碳素钢 D．水银

答案：D

解析：A项，硬铝为铝和铜等的合金；B项，黄铜为铜和锌等的合金；C项，碳素钢为铁和碳的合金；D项，水银为单质汞，不属于合金。

2．下列关于合金的说法正确的是( )

①合金至少含有两种金属 ②合金中元素以化合物形式存在 ③合金的熔点比其各成分金属低 ④合金一定是混合物 ⑤铁锈是一种铁合金

A．①② B．②③⑤

C．③④ D．③

答案：C

解析：①合金可以由金属单质和非金属单质制得，如碳素钢为铁和碳的合金，①错误；②合金中元素以单质形式存在，②错误；⑤铁锈的主要成分是Fe2O3，⑤错误。

3．下列关于合金性质的说法错误的是( )

A．合金的硬度一般比其各成分金属的硬度高

B．合金的熔点一般比其各成分金属的熔点低

C．合金的物理性质一般与其各成分金属的物理性质不同

D．合金的化学性质一般与其各成分金属的化学性质不同

答案：D

解析：合金的硬度一般比其各成分金属的硬度高，熔点一般比其各成分金属的熔点低，A、B、C项正确；合金的化学性质一般与其各成分金属的化学性质相同，D项错误。

4．纯铁的熔点为1 535℃，而高炉炼铁时生铁(含碳量较高的铁合金)在1 200℃左右就熔化了，这是因为( )

A．铁的纯度越高熔点越低

B．合金的熔点比其各成分金属的熔点高

C．生铁是铁碳合金，熔点比纯铁低

D．生铁在高炉中熔化时发生了化学反应

答案：C

解析：合金的熔点一般低于其成分金属的熔点，生铁的熔点比纯铁低是因为生铁是铁碳合金，C项正确。

5．用铝合金代替铝制作钥匙是因为铝合金的( )

A．熔点低 B．耐腐蚀

C．硬度大 D．密度小

答案：C

解析：用铝合金代替铝制作钥匙是因为铝合金的硬度大。 3 6．中国是世界上最早研究和生产合金的国家之一，合金是被广泛使用的金属材料，合金的熔点一般比它的成分金属熔点________(填“高”或“低”)，合金的硬度一般比它的成分金属硬度________(填“大”或“小”)，________和________是含碳量不同的两种铁碳合金。

答案：低 大 生铁 钢

解析：合金比它的成分金属具有许多良好的物理的、化学的或机械的等方面的性能，一般地说，合金的熔点比它的各成分金属的熔点都低，硬度比它的各成分金属的大，合金的性能可以通过所添加的元素的种类、含量和生成合金的条件等来加以控制。根据含碳量不同，把铁合金分为生铁和钢，

7．铜是生命必需的元素，也是人类最早使用的金属之一，铜的生产和使用对国计民生各个方面产生了深远的影响。在化学反应中，铜元素可表现为0、＋1、＋2几种化合价。

(1)在西汉古籍中曾有记载：曾青得铁则化为铜[即曾青(CuSO4)跟铁反应生成铜]，试写出该反应的离子方程式：________________________________________________________________________。

(2)虽然铜比铁稳定，但铜器表面经常会生成铜锈[即铜绿，化学式为Cu2(OH)2CO3]，其中生成铜绿的反应物除铜外还有O2、CO2和H2O。试写出保护铜制品的方法：________________________________________________________________________。

(3)铜钱在历史上曾经是一种广泛流通的货币，试从物理性质和化学性质的角度分析为什么铜常用于制造货币(铜的熔点是1 183.4℃，铁的熔点是1 534.8 ℃)：________________________________________________________________________。

答案：(1)Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu

(2)在干燥空气中保存

(3)铜的熔点比较低，容易冶炼铸造成型；铜的化学性质比较稳定，不易被腐蚀

解析：(1)铁跟硫酸铜发生置换反应。(2)铜生锈的反应物有好几种，缺一不可，所以保持空气干燥，可以减缓铜的锈蚀。(3)从物理性质上看，铜比铁熔点低，易于铸造，从化学性质上看，铜在金属活动性顺序中位于氢之后，比较稳定，不易锈蚀。

知识点二 有关合金的计算

8．某化学兴趣小组为探究某镁铝合金的组成，取15 g该镁铝合金的样品加入到足量稀硫酸中，充分反应后产生标准状况下15.68 L的H2，则该合金中Al的质量分数为( )

A．28% B．36%

C．64% D．72%

答案：B

解析：设该合金样品中Mg、Al的物质的量分别为x mol、y mol，则24x＋27y＝15 ①。根据Mg＋H2SO4===MgSO4＋H2↑、2Al＋3H2SO4===Al2(SO4)3＋3H2↑，可知x＋32y＝15.6822.4 ②，联立①、②，解得x＝0.4，y＝0.2。则合金中Al的质量分数为0.2 mol×27 g·mol－115 g×l00%＝36%。

9．为了测定某黄铜(铜锌合金)的组成，某研究性学习小组称取该黄铜样品10 g于某反应容器中，向其中逐滴加入H2SO4的质量分数为9.8%的稀硫酸至刚好不再产生气体，反应过程中生成的氢气与所用稀硫酸的质量关系如图所示。 4

试计算：

(1)样品中铜的质量分数。

(2)反应所消耗的稀硫酸的质量。

(3)反应后所得溶液的质量。

答案：(1)67.5% (2)50 g (3)53.15 g

解析：由图象可知，10 g该黄铜样品中锌与稀硫酸反应产生的氢气的质量为0.10 g，根据Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑，可知反应的锌的质量为3.25 g，消耗的H2SO4的质量为4.9 g。故样品中铜的质量分数为10 g－3.25 g10 g×100%＝67.5%，消耗的稀硫酸的质量为4.9 g9.8%＝50 g，反应后所得溶液的质量为3. 25 g＋50 g－0.10 g＝53.15 g。

10．将一块质量为8.5 g的铁合金(成分为铁和碳)放入烧杯中，再向烧杯中加入91.9 g稀硫酸，恰好与铁合金中的铁完全反应(碳不溶于稀硫酸)，所得氢气的质量为0.3 g。已知含碳量高于2%的铁合金为生铁，含碳量低于2%的铁合金为钢，试根据计算回答：

(1)该铁合金是生铁还是钢。

(2)反应后所得溶液中溶质的质量分数。

答案：(1)钢 (2)22.8%

解析：设该铁合金与稀硫酸反应所消耗的Fe的质量为x，生成的FeSO4的质量为y。根据Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑，有56∶2＝x∶0.3 g,152∶2＝y∶0.3 g，解得x＝8.4 g，y＝22.8 g。(1)该铁合金中碳的质量分数为8.5 g－8.4 g8.5 g×100%＝1.2%<2%，故该铁合金是钢。(2)反应后所得溶液中溶质的质量分数为22.8 g91.9＋8.4－0.3 g×100%＝22.8%。

知识点三 金属材料的选用

11．金属在日常生活中用途广泛，如熔点最低的金属a常用作温度计的材料，而熔点最高的金属b常用来作白炽灯的灯丝，则a、b分别是( )

A．Ag、Pt B．Hg、Pt

C．Hg、W D．Hg、Fe

答案：C

解析：Hg常温下为液体，用作温度计的材料；W为熔点最高的金属，用作白炽灯的灯丝。

12．下列适合制作不锈钢用具的铁合金是( )

A．低碳钢 B．中碳钢

C．高碳钢 D．合金钢

答案：D

解析：低碳钢、中碳钢和高碳钢都属于碳素钢，是普通钢。合金钢具有各种不同的特殊性能，可用于制作不锈钢用具。

13．物质的性质决定了物质的用途，下面列出了金属的几种性质：

①导热性 ②导电性 ③还原性 ④延展性 ⑤具有金属光泽 5 请在横线上填上与金属的用途对应的金属性质的序号。

(1)用铝锭制作包装用的铝箔________________________________________________________________________。

(2)用铝制作高压铝锅________________________________________________________________________。

(3)用铁粉回收含银废液中的银________________________________________________________________________。

(4)电信行业大量使用铜丝和金属电缆________________________________________________________________________。

答案：(1)④ (2)① (3)③ (4)②

解析：(1)将铝锭制成包装用的铝箔，利用铝的延展性。(2)用铝制作高压铝锅，利用铝的导热性。(3)用铁粉回收含银废液中的银，利用铁的还原性。(4)电信行业大量使用铜丝作金属电缆，利用金属的导电性。

课后作业·速达标

时间：30分钟 满分100分

一、选择题(本题包括10小题，每小题5分，共50分)

1．用于飞机制造业的重要合金是( )

A．Mg－Al合金 B．Cu－Sn合金

C．Al－Si合金 D．不锈钢

答案：A

解析：镁铝合金强度和硬度大，密度小，被广泛应用于飞机制造业。

2．联合国世界卫生组织经过严密的科学分析，认为我国的铁锅是最理想的炊具，并向全世界大力推广，其主要原因是( )

A．铁锅价格便宜

B．铸铁锅的铁熔点高

C．使用铁锅烹饪的食物中留有铁元素

D．铁锅含有有机物必含的碳元素

答案：C

解析：使用铁锅烹饪的食物中留有人体需要的铁元素，可以预防缺铁性贫血。

3．汞合金是目前使用较广泛的补牙材料，汞合金除含有汞外，还含有锌、锡、铜等金属。下列有关汞合金的说法不正确的是( )