第3節 用途廣泛的金屬材料一、選擇題1下列有關金屬及其合金的說法不正確的是()a目前我國流通的硬幣是由合金材料制造的b生鐵、普通鋼和不銹鋼中的碳含量依次增加c鎂在空氣中燃燒發出耀眼的白光，可用于制作照明彈d日用鋁制品表面覆蓋著氧化膜，對內部金屬起保護作用【答案】 b【解析】 普通鋼的含碳量比生鐵要低，而合金鋼是在普通鋼中摻入其他金屬，故其含碳量比普通鋼更低。2下列說法正確的是()a青銅是我國使用最早的合金，也是目前使用最廣泛的合金b不管哪種銅合金都含有銅元素，所以它們的性質也和金屬銅一樣c我們日常生活中用到的銅合金制品主要是黃銅制的d各種銅合金都有良好的導電、導熱性【答案】 c【解析】 我們目前使用最廣泛的合金是鐵合金，a錯。合金因其構成元素及配比的不同，性質各異，b錯。黃銅的性質使其宜于制造日用品，c對。白銅的導電、導熱性很差，d錯。3鋁鎂合金因堅硬、輕巧、美觀、潔凈、易于加工而成為新型建筑、裝潢材料，主要用于制作窗框、卷簾門、防護欄等，下列與這些用途無關的性質是()a不易生銹b導電導熱性好c密度小 d強度高【答案】 b【解析】 題目中所提到的用途與導電導熱性無關。鎂鋁合金具有性質穩定、質地輕、硬度大等特點，且外觀漂亮，適合于作裝潢材料，而金屬的導電性用于制作電線電纜。4鋼筆的筆頭是合金鋼，其筆頭尖端是用機器軋出的便于使用的圓珠體。為了改變筆頭的耐磨性能，在筆頭尖端點上銥金粒，為區別鋼筆而叫銥金筆，銥金筆是筆頭用黃金的合金、筆尖用銥的合金制成的高級自來水筆。下列說法中錯誤的是(c)a鋼筆的筆頭不易被氧化，抗腐蝕性能好b銥金筆的耐磨性能比鋼筆要好c銥金筆的筆頭和筆尖都是用純金屬制成的d銥金筆經久耐磨，書寫時彈性特別好，是一種理想的硬筆【答案】 c【解析】 鋼筆的筆頭是合金鋼，不易被氧化，抗腐蝕性能好，a正確；為了改變筆頭的耐磨性，在筆頭尖端點上銥金粒的銥金筆更耐磨，b、d正確；銥金筆筆尖上的銥金粒和筆頭上的黃金合金都不是純金屬，c錯誤。5我國人民早在商代就已掌握青銅(銅、錫、鉛合金)冶鑄技術。在商代首都河南安陽，曾經出土多處煉銅遺址和大量青銅器件，其中有一件司母戊大鼎，高133 cm、長110 cm、寬78 cm，重875 kg，是迄今為止被發現的我國古代青銅器中最壯觀的一件珍品。下列有關說法不正確的是()a銅是人類歷史上使用最早的金屬材料b青銅合金具有比銅單質更好的機械性能c青銅不易生銹是因為銅的性質不活潑d銅被最早使用是因為銅的性質不活潑，易冶煉【答案】 c【解析】 銅的化學性質不活潑，易于冶煉為單質，故a、d正確；合金比純金屬具有更優良的物理、化學和機械性能，故青銅比銅單質的機械性能好，且提高了其抗腐蝕性能，故b項正確，c項錯誤。6現代建筑的門窗框架常用電鍍加工成的古銅色硬鋁制造。取硬鋁樣品進行如下圖所示的實驗(每一步試劑均過量)，由此可推知，硬鋁的組成為(已知si與naoh溶液反應產生h2)()樣品aal，cu，mg，si bal，mg，si，zncal，fe，c，cu dal，si，zn，na【答案】 a【解析】 根據硬鋁樣品反應圖示，硬鋁中存在與稀鹽酸反應的成分(al，mg)，反應不溶物能與naoh溶液反應生成h2(si)，還有不溶物(cu)。答案：a7將10 g鐵碳合金放入氧氣中高溫灼燒，反應后的氣體通入過量石灰水中得到沉淀1.4 g，則此鐵碳合金是()a生鐵 b高碳鋼c中碳鋼 d低碳鋼【答案】 b【解析】 沉淀為caco3,1.4 g為1.4102 mol。根據碳原子守恒，合金中含c也為1.4102 mol。w(c)100%1.68%，所以為高碳鋼。8.用于制造飛機的材料應具備高比強度(斷裂強度/密度)，還應具備密度小、質地輕的特點。以波音747為例，機身每減輕1 kg，因耗油減少，一年可獲利2 000美元。你認為下列材料中可用于飛機制造業的是()a.mgal合金 b.黃銅(cuzn合金)c.nak合金 d.生鐵(fec合金)答案a解析黃銅、生鐵密度較大，且生鐵易斷裂；nak合金熔點低，常溫下為液體，選項b、c、d不正確。9鋼鐵、鋁合金、銅合金三種合金具有廣泛的用途，下列說法正確的是()a碳鋼與生鐵的主要成分相同，所以性能相同b鎂鋁合金可用于制造飛機、汽車等部件c銅合金具有優良的導電、導熱性能，但耐腐蝕能力較差d鋁鐵合金具有很高的熔點，能用于制造火箭外層材料【答案】 b【解析】 碳鋼和生鐵都是鐵碳合金，二者含碳量不同，所以性能差異很大，a錯誤；鎂鋁合金具有質地輕、硬度大、耐腐蝕等性能，決定了其能用于制造飛機、汽車等部件，b正確；銅是不活潑金屬，其合金性質穩定、耐腐蝕能力很強，c錯誤；一般合金的熔點比成分金屬的低，鋁鐵合金的熔點低于單質鐵的熔點，不能用于制造火箭外層材料，d錯誤。10制取合金常用的方法是將兩種或多種金屬(或金屬與非金屬)加熱到某一溫度，使其全部熔化，再冷卻得到合金。根據下表中數據判斷(其他條件均滿足)，下列合金不易采取這種方法制取的是()金屬namgalfe熔點/c97.56496601 535沸點/c8831 0902 4672 750a.feal合金 bnaal合金cnafe合金 dmgal合金【答案】 c【解析】 要形成合金，必須滿足各成分都要有共同的液態溫度范圍，即合金中一種金屬的熔點要高于另一種金屬的熔點而低于它的沸點，這樣才能熔合在一起。當鐵熔化時，鈉已變為氣態，所以鐵和鈉用加熱熔化的方法不能形成合金。11.汞合金是目前使用較多的補牙材料。英國新科學家雜志最近發表了一篇文章，對汞合金補牙材料的安全性提出了質疑。汞合金補牙材料中除了水銀外，還含有鋅、錫、銅等金屬。下列有關汞合金的說法不正確的是()a.汞合金是一種具有金屬特性的物質，易導熱導電b.汞合金的強度和硬度比錫的大c.汞合金的熔點比汞的低d.汞合金的毒性遠低于汞的毒性【答案】 c【解析】 合金是金屬與金屬或金屬與非金屬熔合成的具有金屬特性的物質，所以a正確；合金一般比成分金屬的強度和硬度都大，所以b正確；長期使用中未見中毒現象，說明它比汞的毒性要低，所以d項正確；只有c不正確，補牙的結果是得到強度較大的固體，所以汞合金應不是呈液態，即其熔點不會比汞的低。12現有一塊鋁鐵合金，欲測定其鋁的質量分數，切下w g合金，溶于鹽酸中，再加入過量naoh溶液，濾出沉淀，將沉淀在空氣中充分灼燒，最后得到w g紅棕色粉末。則此合金中鋁的質量分數約為()a20% b30%c70% d80%【答案】 b【解析】 將鋁鐵合金粉末溶于足量鹽酸中，加入過量naoh溶液，沉淀為氫氧化鐵，灼燒后得到的紅棕色固體為氧化鐵，氧化鐵質量等于合金的質量，利用組成可知fe2o3中o元素的質量等于合金中al的質量，則合金中al的質量分數氧化鐵中氧的質量分數100%30%。二、填空題13為探索工業含鋁、鐵、銅合金廢料的再利用，某同學設計的回收利用方案如下：(1)操作的名稱是_，濾渣b含有_(填化學式)。(2)反應的離子方程式是_。(3)若要從濾液d得到綠礬晶體，必須進行的實驗操作步驟：_、冷卻結晶、過濾、自然干燥，在這一系列操作中沒有用到的儀器有_(填序號)。a漏斗 b坩堝c燒杯 d玻璃棒(4)試劑y應該是一種_(填“氧化劑”或“還原劑”)，它不可能是_(填序號)。ah2o2 bh2co2 dfe【解析】：合金中fe、cu不能與naoh溶液反應，al可發生反應2al2naoh2h2o=2naalo23h2，則a為naalo2和naoh的混合液，b為fe、cu混合物；濾液a中通入過量氣體x生成沉淀c，則x為co2，c為al(oh)3，發生反應為co2alo2h2o=hcoal(oh)3，fe、cu混合物b中加稀硫酸，fe溶解，則濾液d為feso4溶液，經蒸發濃縮、冷卻結晶等操作可得綠礬；濾渣e為cu，cu與稀硫酸不反應，若使cu溶解，試劑y應為氧化劑，可以是h2o2或o2。【答案】：(1)過濾 fe、cu(2)co2alo2h2o=hcoal(oh)3(3)蒸發濃縮 b (4)氧化劑b、d14.根據你學過的有關金屬的知識，回答下列問題：(1)銅錢在我國歷史上曾經是一種廣泛流通的貨幣，銅常用于制造貨幣的原因可能是_(填序號)。a.銅的熔點不是太高，易于冶煉，易于鑄造成型b.銅的性質不活潑，不易被腐蝕c.我國較早的掌握了濕法冶煉銅的技術d.自然界有大量的游離態的銅(2)鋼鐵制品的使用更為廣泛，但是鐵制品易生銹，鐵銹的主要成分是_(填名稱)，鐵的氧化物常見的還有_、_。(填化學式)(3)鋁制品因為表面易形成致密的氧化鋁薄膜而經久耐用，但是該氧化膜易被酸、堿破壞，若使氧化鋁與氫氧化鈉溶液作用，反應的化學方程式為_。(4)一位收藏者有一枚表面是黑色，且有少量綠色銹狀物的貨幣，這肯定是_幣，黑色物質是_(填名稱)，形成這種物質的化學方程式為_，綠色物質是_(填化學式)，這枚金屬幣的真面目為_色。另外一枚是閃閃發光的黃色金屬幣，它肯定是_幣，表面一直未被氧化的原因是_。(5)不法分子有時用銅鋅合金制成假金幣行騙。下列方法中能有效鑒別其真假的是_(填序號)。a.觀察顏色 b.查看圖案c.用手掂量輕重 d.滴一滴硝酸在幣的表面，觀察現象【解析】：(1)銅錢作為貨幣，首先應易得，再者不容易被腐蝕。(2)鐵銹主要成分為fe2o3，常見鐵的氧化物還有feo和fe3o4。(3)al2o32naoh=2naalo2h2o。(4)銅與氧氣反應生成黑色cuo，銅在空氣中“生銹”的反應為2cuo2co2h2o=cu2(oh)2co3(綠色)；金的化學性質不活潑，空氣中不與o2反應。(5)有些假金幣外形圖案、顏色與金相近，密度與真金幣相當，用手掂量不出來，假金幣中的zn、cu均可與hno3反應產生大量氣泡，而au不與hno3反應。【答案】：(1)abc (2)氧化鐵 feo fe3o4(3)al2o32naoh=2naalo2h2o(4)銅氧化銅2cuo2=2cuocu2(oh)2co3紫紅金金不活潑，不易被氧化 (5)d15（15分）某鋁合金中含有元素鋁、鎂、銅、硅，為了測定該合金中鋁的含量，設計了如下實驗，請回答有關問題：(1)稱取樣品a g(精確到0.1 g)，稱量時通常使用的主要儀器的名稱是_。(2)將樣品溶解于足量的稀鹽酸，過濾并洗滌濾渣。濾液中主要含有_，濾渣為_，溶解、過濾用到的玻璃儀器是_。(3)向濾液中加過量的氫氧化鈉溶液，過濾并洗滌濾渣。有關的離子方程式是_。(4)向步驟(3)的濾液中通入足量的二氧化碳氣體，過濾并洗滌濾渣。有關的離子方程式是_。(5)將步驟(4)中所得的濾渣烘干并灼燒至恒重、冷卻后稱量，其質量為b g。有關反應的化學方程式是_，原樣品中鋁的質量分數是_。【解析】：(1)稱取a g樣品使用的主要儀器為托盤天平。(2)合金中al、mg可與鹽酸反應生成alcl3、mgcl2和h2，而cu、si不溶于鹽酸，故樣品溶于鹽酸后過濾可得cu、si，濾液中主要含alcl3和mgcl2。(3)向(2)的濾液中加過量naoh溶液，發生的反應為mg22oh=mg(oh)2、al34oh=alo2h2o，過濾后濾液中含al