第9讲 用途广泛的金属材料1．合金与纯金属制成的金属材料相比，合金的优点是( )①合金的硬度一般比它的各成分金属的硬度大②一般地，合金的熔点比它的各成分金属的熔点更低③改变原料的配比、改变生成合金的条件，得到有不同性能的合金④合金比纯金属的导电性更强⑤合金比纯金属的应用范围更广泛A．①②③⑤ B．②③④C．①②④D．①②④⑤2．合金具有优良的机械性能，用途广泛。下列物质属于合金的是( )A．铜 B．钢C．金刚石 D．石英3．下列物质不属于合金的是( )A．生铁 B．金属铝C．不锈钢 D．青铜4．[2022·威海一模]下列关于铜的说法正确的是( )A．铜在干燥的空气中和在潮湿的空气中存在的形态相同B．相同质量的铜分别与足量的氯气、硫完全反应，失去的电子数相同C．相同物质的量的浓硫酸分别与足量的铜和氧化铜反应，生成硫酸铜的量相同D．相同质量的铜分别与足量的稀硝酸、浓硝酸完全反应，生成气体的物质的量不同5．[2022·江西九校联考]“十二五”(2022～2022年)末期，随着铁路的建设发展，一票难求的情况将从根本上得到改观，或者说将成为历史。下列有关说法中正确的是( )A．铁路建设所需的大量水泥属于新型无机非金属材料B．铁路勘探时常用太阳能电池提供能量，太阳能电池是原电池C．铁轨焊接时常用到铝热反应，铝热反应中放出大量的热足以使铁熔化D．工业上铁、金的冶炼均采用热还原法6．制印刷电路时常用氯化铁溶液作为“腐蚀液”，发生的反应为2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2。向盛有氯化铁溶液的烧杯中同时加入铁粉和铜粉，反应结束后，下列结果不可能出现的是( )A．烧杯中有铜无铁B．烧杯中有铁无铜C．烧杯中铁、铜都有D．烧杯中铁、铜都无7．(双选)下列关于金属的叙述中正确的是( )A．常温下所有的金属都是固态B．金属具有导电、导热和延展性C．金属元素的原子只有还原性，离子只有氧化性D．金属元素大多数以化合态存在于自然界8．(双选)下列说法不正确的是( )A．青铜是我国使用最早的合金B．生铁是合金，钢是纯铁7\nC．生铁的熔点比纯铁高D．合金的硬度一般比它各成分金属大9．纯铁的熔点为1535℃，而在高炉中炼铁时生铁(含碳量较高的铁的合金)在1200℃左右就熔化了，这是因为( )A．铁的纯度高，所以熔点变低B．形成了铁碳合金，所以熔点变低C．合金的熔点高于它的成分金属D．生铁在高炉内熔化的过程中发生了化学变化10．把ag铁铝合金粉末溶于足量盐酸中，再加入过量NaOH溶液。过滤析出沉淀，经洗涤、干燥、灼烧，得到红棕色的粉末的质量仍为ag，则原合金中铁的质量分数为( )A．70% B．52.4%C．47.6% D．30%11．按要求完成下列反应的化学方程式：(1)铜和浓硫酸在加热条件下的反应：________________________________________________________________________；(2)将氯气通入冷的消石灰中制取漂白粉：________________________________________________________________________；(3)铝与NaOH溶液反应：________________________________________________________________________；(4)在FeSO4溶液中加入NaOH溶液时，产生的白色絮状沉淀迅速变成灰绿色，最后变为红褐色。试写出上述变化的化学方程式：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。12．(1)除去下表各溶液中含有的少量杂质(括号内)，填写下表：各物质的溶液(杂质)除去杂质所需试剂离子方程式Na2CO3(NaHCO3)FeCl2(FeCl3)Fe(Al)SiO2(CaCO3)(2)向FeCl3溶液中加入ag铜粉，搅拌使之全部溶解，再向其中加入bg铁粉，充分反应后过滤得滤渣cg，若已知a＞b＞c，则cg滤渣是________。溶液中存在的主要阳离子是______________。13．某校化学研究性学习小组在学习了金属的知识后，探究Cu的常见化合物性质。过程如下：(常见含铜元素物质及颜色：铜——红色；氧化铜——黑色；氧化亚铜——红色)[提出问题]①在周期表中，Cu、Al位置接近。Cu不如Al活泼，Al(OH)3具有两性，Cu(OH)2也具有两性吗？②通常情况下，＋2价Fe的稳定性小于＋3价Fe，＋1价Cu的稳定性也小于＋2价Cu吗？[实验方案](1)解决问题①需用到的药品有CuSO4溶液、____________________(填试剂)，同时进行相关实验。7\n(2)解决问题②的实验步骤和现象如下：取98gCu(OH)2固体，加热至80～100℃时，得到黑色固体粉末，继续加热到1000℃以上，黑色粉末全部变成红色粉末A。冷却后称量，A的质量为72g，A的化学式为__________。向A中加入过量的稀硫酸，得到蓝色溶液，同时观察到容器中还有红色固体存在。[实验结论](1)Cu(OH)2具有两性。证明Cu(OH)2具有两性的实验现象是__________________________。(2)根据实验方案(2)，得出的＋1价Cu和＋2价Cu稳定性大小的结论是：高温时________________________________________________________________________________________________________________________________________________；在酸性溶液中________________________________________________________________________。14．某些铁、铝制品的表面常生成一层氧化物，其主要成分分别是氧化铁、氧化铝。请回答：(1)两种氧化物均能与盐酸反应，生成的两种盐的化学式分别为________、________。向这两种盐的溶液中分别滴加足量氢氧化钠溶液，可观察到：其中一种溶液中的现象是先产生白色沉淀，然后白色沉淀逐渐消失；另一种溶液中的现象是________(填序号)。①产生白色沉淀②产生红褐色沉淀③产生白色沉淀，迅速变成灰绿色，最后变成红褐色(2)铝与氧化铁的反应可用于焊接钢轨，其反应的化学方程式为________________________________________________________________________。15．A是一种红棕色金属氧化物，B、D是金属单质，J是一种难溶于水的白色化合物，受热后容易发生分解。图K9－1(1)写出下列物质的化学式：A________，H________，E________，J________________________________________________________________________。(2)按要求写方程式：①C转化为I的离子方程式：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。②B也可以直接转化为I，写出此转化的离子方程式：________________________________________________________________________________。③F在空气中转化为G的化学方程式：__________________________________。7\n④D可以与水蒸气在高温条件下反应，写出此反应的化学方程式：________________________________________________________________________。16．蓝铜矿又名石青，可作为铜矿石来提炼铜，也用作蓝颜料，质优的还可制作成工艺品。某同学为探究其组成和提炼铜设计了以下实验：Ⅰ 将一定质量的蓝铜矿加热，使其分解，待其完全分解后，观察到反应过程中有无色液滴生成，并收集到2.24L(标准状况)干燥无色、无味气体A，该气体能使澄清的石灰水变浑浊。Ⅱ 将Ⅰ中分解后所得固体加入稀盐酸，得到蓝色溶液。Ⅲ 在蓝色溶液中加入过量的某金属粉末B，待反应完全后，过滤，得到固体和浅绿色滤液。Ⅳ 将Ⅱ中过滤所得固体加过量的稀盐酸溶解，过滤，洗涤，干燥，得到固体9.6g。Ⅴ 为回收并保存试剂，该同学将步骤Ⅲ和步骤Ⅳ中滤液合并，并向其中加入少量B。(1)步骤Ⅰ中气体A的电子式为________。(2)某同学为检验步骤Ⅲ所得滤液中的金属离子是否被氧化，可选用的最佳试剂为________。(3)实验中多次加入稀盐酸，步骤Ⅱ和步骤Ⅳ中需加入过量稀盐酸，其目的是________________。(4)写出步骤Ⅳ中检验固体是否洗涤干净的方法________________________________________________________________________________。(5)步骤Ⅴ中加入B的目的是(用离子方程式表示)________________________________________________________________________________；合并后的滤液中还含有少量的盐酸，也有利于试剂的保存，其原因是(用离子方程式表示和文字说明)________________________________________________________________________________。(6)蓝铜矿的化学式为________。7\n1．A2．B [解析]铜是金属单质、金刚石是非金属单质，石英(SiO2)是氧化物，而钢是碳与铁的合金，故选B。3．B [解析]生铁是由铁、碳等元素组成的合金，不锈钢是由铁、铬等元素组成的合金，青铜是由铜、锡等元素组成的合金。4．D5．C [解析]A项，铁路建设所需的大量水泥属于传统无机非金属材料；B项，太阳能电池是把光能转化为电能，而原电池是把化学能转化为电能；D项，工业上铁的冶炼采用热还原法，金的冶炼采用富集法，属于物理方法。6．B [解析]铁的还原性比铜强，FeCl3首先氧化Fe；只有Fe反应完后，剩余的FeCl3才能再氧化Cu。故烧杯中有铁无铜是不可能的。7．BD [解析]水银是液体，故A错；亚铁离子既有氧化性又有还原性，故C错。8．BC [解析]钢也是合金，故B错；合金的熔点一般比它各成分金属低，故C错。9．B [解析]铁的纯度越高，熔点越高，故A错；合金的熔点一般低于它的成分金属，故C错；铁熔化是物理变化，故D错。10．A [解析]以合金为研究对象，m(Fe)＋m(Al)＝ag，以红棕色Fe2O3粉末为研究对象，m(Fe)＋m(O)＝ag，根据铁元素守恒、等效替换原则可知，原合金中铁的质量分数等于Fe2O3中铁的质量分数，即w(Fe)＝×100%＝70%，故选A。11．(1)Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O(2)2Cl2＋2Ca(OH)2===CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O(3)2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑(4)FeSO4＋2NaOH===Fe(OH)2↓＋Na2SO4，4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)312．(1)除去杂质所需试剂离子方程式氢氧化钠溶液HCO＋OH－===CO＋H2O铁粉2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋氢氧化钠溶液2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑盐酸CaCO3＋2H＋===Ca2＋＋CO2↑＋H2O(2)Cu Fe2＋、Cu2＋[解析](1)根据除杂不引入新杂质等原则，碳酸氢钠与适量氢氧化钠中和可得碳酸钠溶液，FeCl3与过量铁粉反应后过滤可得氯化亚铁溶液，杂质Al与过量氢氧化钠溶液反应后过滤可得铁单质，杂质CaCO3与过量盐酸或硝酸反应后过滤可得二氧化硅固体；(2)铜粉与过量的氯化铁溶液反应生成氯化铜和氯化亚铁溶液，铁粉与氯化铁溶液反应生成氯化亚铁溶液，过量铁粉与氯化铜溶液反应生成铜单质和氯化亚铁溶液，则滤渣是Cu，溶液中存在的阳离子是Fe2＋、Cu2＋。13．[实验方案](1)盐酸和NaOH溶液 (2)Cu2O[实验结论](1)Cu(OH)2既能溶于盐酸又能溶于氢氧化钠溶液(2)＋1价Cu比＋2价Cu稳定 ＋2价Cu比＋1价Cu稳定[解析][实验方案](1)盐酸和氢氧化钠溶液是检验氢氧化铝具有两性的试剂，由此类推，先向硫酸铜溶液中加入适量氢氧化钠溶液，得到的悬浊液一分为二，向其中一份滴入足量盐酸，另一份滴入足量氢氧化钠溶液，观察沉淀是否都溶解，即可解决问题；(2)氢氧化铜热分解为氧化铜和水，氧化铜热分解为氧化亚铜和氧气，根据铜守恒可知A为氧化亚铜。[实验结论](1)氢氧化铝既能溶于盐酸又能溶于氢氧化钠溶液，说明氢氧化铝具有两性，7\n则证明Cu(OH)2具有两性的实验现象是Cu(OH)2既能溶于盐酸又能溶于氢氧化钠溶液；(2)高温时氧化铜分解为氧化亚铜，说明＋1价Cu比＋2价Cu稳定；氧化亚铜在酸性溶液中转化为铜离子、铜和水，说明＋2价Cu比＋1价Cu稳定。14．(1)FeCl3 AlCl3 ②(2)2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3[解析](1)氧化铁是碱性氧化物，能溶于盐酸生成氯化铁和水，氧化铝是两性氧化物，也能溶于盐酸生成氯化铝和水；氯化铝溶液中滴加氢氧化钠溶液时先生成氢氧化铝沉淀，由于该沉淀是两性氢氧化物，能溶于过量氢氧化钠溶液中，所以白色沉淀逐渐溶解；氯化铁溶液中滴加足量氢氧化钠溶液时生成红褐色沉淀，且不溶于过量氢氧化钠溶液中，故选②；(2)铝热反应适合焊接钢轨。15．(1)Fe2O3 AlCl3 FeCl2 Al(OH)3(2)①Al2O3＋2OH－===2AlO＋H2O②2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑③4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3④3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2[解析](1)联系铝热反应及题中信息可推断，A、B、C、D、E、F、G、H、I、J分别是氧化铁、铝、氧化铝、铁、氯化亚铁、氢氧化亚铁、氢氧化铁、氯化铝、偏铝酸钠、氢氧化铝。16．(1)∶O∶∶C∶∶O∶ (2)KSCN溶液(3)保证固体全部溶解(4)向洗涤后的滤液中滴加硝酸酸化的硝酸银溶液，若没有白色沉淀生成，说明已经洗涤干净。或向洗涤后的滤液中滴加NaOH溶液，若无沉淀生成，说明洗涤干净。或向洗涤后的滤液中通入氯气，再滴加KSCN溶液，无现象，说明洗涤干净。或向洗涤后的滤液中滴加KSCN溶液，再通入氯气，无现象，说明洗涤干净(5)2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋ Fe2＋＋2H2OFe(OH)2＋2H＋，盐酸电离出的H＋能抑制Fe2＋的水解(6)Cu3(CO3)2(OH)2[解析](1)能使石灰水变浑浊的无色、无味气体只有CO2，气体A为CO2，其电子式为∶O∶∶C∶∶O∶。(2)步骤Ⅲ实验：含Cu2＋的溶液加入B能生成固体和浅绿色溶液，浅绿色是Fe2＋的性质，故B为Fe，发生的反应为：CuCl2＋Fe===Cu＋FeCl2，Fe2＋被氧化将生成Fe3＋，故检验滤液中是否存在Fe3＋即可判断Fe2＋是否被氧化，检验Fe3＋的最佳试剂为KSCN。Fe3＋与SCN－作用得到红色溶液。(3)步骤Ⅱ是利用盐酸溶解步骤Ⅰ所得的固体，步骤Ⅳ是将步骤Ⅲ中过量的B(Fe)溶解，得到纯铜。故步骤Ⅱ和步骤Ⅳ加入过量盐酸的目的是保证固体全部溶解。(4)步骤Ⅳ所得固体表面附着的杂质是FeCl2，因此检验洗涤液中的Fe2＋或Cl－均可以判断沉淀是否洗净。(5)步骤Ⅴ保存的溶液为FeCl2，含Fe2＋的溶液被空气中的O2氧化成Fe3＋，加入铁，可以将生成的Fe3＋还原成Fe2＋，2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋；Fe2＋在溶液中发生水解Fe2＋＋2H2OFe(OH)2＋2H＋，由此可以看出，剩余的HCl可以抑制Fe2＋的水解。(6)蓝铜矿加热分解有无色液滴生成，可以判断该液滴为H2O。放出CO2的物质的量为：n(CO2)＝＝0.1mol矿石中Cu的物质的量为：n(Cu)＝＝0.15moln(Cu)∶n(CO2)＝3∶27\n在矿石中，CO2应来源于CO，根据化合价关系Cu应为＋2价，结合有水生成和化合价关系，可以判断矿石中还含有OH－，根据化合价的代数和为0，得出n(Cu2＋)∶n(CO)∶n(OH－)＝3∶2∶2，矿石的化学式为：Cu3(CO3)2(OH)2或写成Cu3(OH)2(CO3)2。7
