1、第三講 金屬材料 復合材料一、選擇題1所謂合金，就是不同種金屬(也包括一些非金屬)在熔融狀態下形成的一種熔合物。根據下列四種金屬的熔、沸點，判斷其中不能形成合金的是 ()。NaCuAlFe熔點/97.51 0836601 535沸點/8832 5952 2003 000ACu和Al BFe和CuCFe和Na DAl和Na解析分析數據得出，鐵的熔點(1 535 )高于Na的沸點(883 )，無法制得合金。答案C2下列有關金屬的工業制法中正確的是()A制鈦：用金屬鈉置換氯化鈦(TiCl4)水溶液中的鈦B煉鐵：用焦炭和空氣反應產生的CO在高溫下還原鐵礦石中的鐵C制鈉：以海水為原料制得精鹽，再電解純凈

2、的NaCl溶液D煉銅：用黃銅礦經電解精煉得到純度為99.9%的銅解析 鈉與四氯化鈦水溶液中的水優先發生反應，無法得到鈦，應該用鈉置換熔融狀態下四氯化鈦中的鈦，A選項錯誤；工業上電解熔融氯化鈉制鈉，電解氯化鈉水溶液得到的是氫氧化鈉、氯氣和氫氣，C選項錯誤。答案 B3合金比純金屬制成的金屬材料的優點是 ()。合金的硬度一般比它的各成分金屬的大一般地，合金的熔點比它的各成分金屬的更低改變原料的配比、改變生成合金的條件，得到有不同性能的合金合金比純金屬的導電性更強合金比純金屬的應用范圍更廣泛A B C D解析合金的機械性能比各成分金屬的大，故正確；根據教材知識，是正確的；合金的電阻率比純金屬要大，故是

3、錯誤的；合金由于性能好而應用更廣泛，是正確的。答案A4銅銹是一種綠色化合物，它的成分為堿式碳酸銅，兼有氫氧化銅和碳酸銅的性質。試推測：銅銹在高溫灼燒條件下充分反應后的固體物質是()A黑色的氧化銅B紅色的氧化亞銅C藍色的氫氧化銅和碳酸銅D黑色的氧化亞銅解析 Cu2(OH)2CO3受熱分解：Cu2(OH)2CO22CuOCO2H2O，而CuO在高溫下分解：4CuO2Cu2OO2答案 B5某研究小組通過實驗探究Cu及其化合物的性質，操作正確且能達到目的的是 ()。A將銅絲插入濃硫酸中加熱，反應后把水加入反應器中，觀察硫酸銅溶液的顏色B常溫下將銅絲伸入盛滿氯氣的集氣瓶中，觀察CuCl2的生成C將CuC

4、l2溶液在蒸發皿中加熱蒸干，得到無水CuCl2固體D將表面有銅綠Cu2(OH)2CO3的銅器放入鹽酸中浸泡，除去銅綠解析A項反應后應將反應后液體倒入盛水的燒杯中；B項應將銅絲在空氣中加熱到紅熱后伸入盛裝氯氣的集氣瓶中；CuCl2水解生成的鹽酸易揮發，加熱蒸干CuCl2溶液得不到無水CuCl2固體。答案D6硝酸銅是一種重要的工業產品，化學上有很多方法可以制取硝酸銅：將銅溶于硝酸中、先將銅與O2反應生成CuO，再溶于硝酸中、將銅溶于N2O4的乙酸乙酯(溶劑，不參加反應)溶液中生成硝酸銅和一氧化氮。下列認識或判斷錯誤的是 ()。A方法是最經濟和環保的B方法中，若從經濟和環保的角度考慮，用稀硝酸比用濃

5、硝酸好C方法需要消耗能源，對環境不產生污染D方法中N2O4既是氧化劑又是還原劑解析、都生成污染性氣體，不生成污染性氣體且HNO3全部轉化為Cu(NO3)2。答案A7為了比較鐵和銅金屬活動性強弱，某研究小組的同學設計了如下一些方案，并將實驗結果記錄如下：方案現象或產物將鐵片置于CuSO4溶液中鐵片上有亮紅色物質析出將鐵絲和銅絲分別在氯氣中燃燒產物分別為FeCl3和CuCl2將鐵片和銅片分別放入熱濃硫酸中產物分別為Fe2(SO4)3和CuSO4將鐵片和銅片分別置于稀硫酸溶液中鐵片上有氣泡，銅片上不產生氣泡將鐵片和銅片同時插入盛有稀硫酸的燒杯中，并用導線連接鐵片溶解，銅片上有氣泡產生能根據以上各種現

6、象或產物證明鐵的金屬活動性比銅強的方案一共有 ()。A2種 B3種 C4種 D5種解析鐵能置換出銅，證明鐵比銅活潑；不能證明；不能證明；鐵能置換出稀硫酸中的氫，銅不能，證明鐵比銅活潑；鐵與銅形成原電池，鐵作負極，銅作正極，證明鐵比銅活潑，共有3種方案，選項B正確。答案B二、非選擇題8美國航天飛機“哥倫比亞號”爆炸，是震驚世界的航天慘案。專家推測“哥倫比亞”航天飛機的失事原因之一是覆蓋在航天飛機外層的一片微不足道的隔熱瓦脫離，引起飛機外表金屬溫度迅速升高而熔化解體。(1)其中照片顯示，在“哥倫比亞號”機翼下方有幾片小瓷片脫落，引起了科學家的注意，這是一種覆蓋在航天飛機表面的特殊的陶瓷片，其主要作

7、用是_。A增加航天飛機的強度，防止流星和太空垃圾撞擊而損壞航天飛機B將太陽能轉化為電能供航天飛機使用C便于雷達跟蹤，接受地面指揮中心的指令D在返回大氣層時，陶瓷耐高溫隔熱，有效地保護航天飛機平安返回地面(2)隔熱瓦是一種金屬陶瓷，金屬陶瓷是由陶瓷和黏結金屬組成的非勻質的復合材料。陶瓷主要是Al2O3、ZrO2等耐高溫氧化物，黏結金屬主要是Cr、Mo、W、Ti等高熔點金屬。下列關于復合材料的說法不正確的是_。A由兩種或兩種以上金屬(或金屬與非金屬)熔合而成的物質叫復合材料B復合材料一般具有強度高、質量輕、耐高溫、耐腐蝕等優異性能，在綜合 性能上超過了單一材料C玻璃鋼是以玻璃纖維和樹脂組成的復合材

8、料，它可做船體、汽車車身等，也可做印刷電路板D復合材料的熔、沸點一般比它的各組成成分的熔、沸點低(3)將陶瓷和黏結金屬研磨，混合均勻，成型后在不活潑氣氛中燒結，就可制得金屬陶瓷。金屬陶瓷兼有金屬和陶瓷的優點，其密度小、硬度高、耐磨、導熱性好，不會因為驟冷或驟熱而脆裂。實驗室有一金屬陶瓷制成的容器，可用來盛放下列哪些物質_。ANaOH溶液 BKNO3溶液C氫氟酸 D鹽酸解析(1)從題干信息看出，特殊陶瓷片的主要作用是隔熱、防止機體與空氣摩擦產生高溫而熔化。故D正確。(2)復合材料是由基體和增強體組合而成。A項敘述的物質是合金而不是復合材料。復合材料一般具有各成分的性質，又比各成分的性能優良，強度

9、高、密度小、耐高溫、耐腐蝕等。故A、D錯。(3)金屬陶瓷具有金屬的性質和硅酸鹽的性質，所以不能用來盛放酸性或堿性物質。答案(1)D(2)AD(3)B9氯化亞銅(CuCl)是白色粉末，不溶于水、乙醇及稀硫酸，熔點422 ，沸點1366 ，在空氣中迅速被氧化成綠色，常用作有機合成工業中的催化劑。以粗鹽水(含Ca2、Mg2、SO等雜質)、Cu、稀硫酸、SO2等為原料合成CuCl的工藝流程如下：(1)A的化學式為_。(2)寫出反應的化學方程式_。(3)寫出反應的離子方程式_。(4)本工藝中可以循環利用的物質是(用化學式表示)_。(5)反應后，過濾得到CuCl沉淀，用無水乙醇洗滌沉淀，在真空干燥機內于7

10、0 干燥2小時，冷卻，密封包裝即得產品。于70 真空干燥的目的是_。解析 制備過程會涉及到分離提純的實驗，要注意結合流程綜合考慮。為了使雜質盡量除盡，一般加入的除雜試劑需要過量，過量的除雜試劑在后邊的操作中被除去。答案 (1)Na2CO3(2)2CuO22H2SO4=2CuSO42H2O(3)2Cu22ClSO22H2O=2CuCl4HSO(4)NaOH、H2SO4(5)加快乙醇和水的蒸發，防止CuCl被空氣氧化10隨著材料科學的發展，金屬釩及其化合物得到了越來越廣泛的應用，并被譽為“合金的維生素”。為回收利用含釩催化劑(含有V2O5、VOSO4及不溶性殘渣)，科研人員最新研制了一種離子交換法

11、回收釩的新工藝，回收率達91.7%以上。部分含釩物質在水中的溶解性如表所示：物質VOSO4V2O5NH4VO3(VO2)2SO4溶解性可溶難溶難溶易溶該工藝的主要流程如下。請回答下列問題：(1)請寫出加入Na2SO3溶液發生反應的離子方程式_。(2)催化氧化所使用的催化劑釩觸媒(V2O5)能加快二氧化硫的氧化速率，此過程中產生了一連串的中間體(如圖1)。其中a、c兩步的化學方程式可表示為_，_。(3)該工藝中沉釩率是回收釩的關鍵之一，沉釩率的高低除受溶液pH影響外，還需要控制氯化銨的系數(NH4Cl加入質量與料液中V2O5的質量比)和溫度。根據圖2和圖3，試建議控制氯化銨系數和溫度的適宜值分別

12、為_、_。解析(1)根據表格信息，V2O5難溶于水，被亞硫酸鈉還原成可溶于水的VOSO4，離子方程式為V2O5SO324H=2VO2SO422H2O。(2)V2O5是催化劑，反應前后質量和化學性質不變。依題意和物質轉化圖知，a反應：五氧化二釩與二氧化硫反應生成三氧化硫和四氧化二釩；c反應：VOSO4在氧氣作用下生成V2O5和SO3。(3)根據圖像知，加氯化銨系數為4、溫度為80 時沉釩率最大。答案(1)V2O5SO324H=2VO2SO422H2O(2)SO2V2O5SO3V2O44VOSO4O22V2O54SO3(3)480 11埋藏在地下的青銅器銹蝕過程可以表示為：CuCuClCu2OX，

13、X由兩種物質X1和X2組成，且都由四種元素構成，定性實驗表明：X1熱分解的產物能使澄清石灰水變渾濁，而X2熱分解的產物不能使澄清石灰水變渾濁，但兩者均有水珠產生。為了定量測定X1和X2組成，某興趣小組用如圖實驗裝置對X1和X2分別做熱分解實驗(夾持裝置已省去)，實驗結束后，硬質玻璃管內均殘留黑色固體，分別稱重，裝置B和C中的質量均增加。試回答下列問題：(1)青銅器出土后防止青銅器繼續銹蝕的關鍵是_。(2)利用上述裝置進行熱分解實驗時，對判斷A裝置中反應是否完全進行帶來困難，為解決此問題，要對B裝置進行改裝。B應改為內裝有_(填試劑名稱)的洗氣瓶，判斷反應完全的現象為_。用經改裝的裝置，某同學進

14、行正確操作，最終得出的測定結果仍有誤差，原因是_(回答一點即可)。(3)在實驗裝置和實驗操作正確的前提下，重做X1的熱分解實驗，測得裝置B和C中質量增重之比m(B)m(C)922，_(填“能”或“否”)求出X1的化學式，若能求出X1的化學式，則化學式為_(若不能求出X1的化學式，此空不填)。(4)若測得X2中銅元素的質量分數為59.5%(銅元素的相對原子質量為63.5)，則X2的化學式為_。X2熱分解的化學方程式為_。解析先通過定性實驗判斷X1和X2的元素組成，加熱分解均有水珠生成，說明都是堿式鹽，X1受熱分解產生CO2氣體，說明X1中含有CO32，因此X1的組成可表示為Cuz(OH)x(CO3)y，X2(由4種元素構成)受熱分解無CO2氣體生成，根據題中銅腐蝕過程變化示意圖，可推測X2中含有的另一元素為Cl，X2的組成可表示為Cum(OH)nClp。(3)根據m(B)m(C)922m(H2O)m(CO2)，推出n(OH)n(CO32)21，根據化合價代數和等于0可得出X1的化學式為Cu2(OH)2CO3。(4)X2的組成為Cu