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2026人教版高中化学必修第一册
第三章　铁　金属材料
第二节　金属材料
第1课时　合金
基础过关练
题组一　合金的性质及用途
1.(2025广西名校期末联考)我国某研究团队研发的“高亮不锈镁”荣获国际镁协2024年度“优秀变形镁合金产品奖”。下列说法正确的是　 (　　)
A.Mg3N2是一种新型合金
B.镁合金的硬度比纯镁的小
C.“高亮不锈镁”具有良好的耐腐蚀性
D.合金中只含有金属元素,不含非金属元素
2.(2025海南海口月考)某合金与铁的物理性质比较如下:
熔点/℃ 密度/g·cm-3 硬度 导电性 (银为100) 其他 性质
某合金 2 500 3.00 7.4 2.3 耐腐蚀
铁 1 535 7.86 4.5 17 纯铁 耐腐蚀
从以上性能看,该合金不适合制成 (　　)
A.导线　　　　B.门窗　　　　　　C.炉具　　　　D.飞机外壳
3.(教材习题改编)下列有关合金的说法中,正确的是(　　)
①合金材料中不可能含有非金属元素
②铝合金的熔点比纯铝的低
③我国最早使用的合金是钢
④改变原料的配比及生成合金的条件,可得到具有不同性能的合金
⑤合金中金属元素都以化合态存在
⑥碳素钢和生铁的含碳量不同,二者性能也不同
A.②③⑥　　　　B.②④⑥　　　　C.①②⑤　　　　D.①③④
题组二　铁合金
4.(2025江苏无锡阶段检测)我国南北朝梁代陶弘景在其《本草经集注》条目的“灌钢法”中,记载我国古代冶炼钢的方法:将生铁(含碳量约2%)和熟铁(含碳量约0.1%)混合加热,生铁熔化灌入熟铁,再锻打成钢。下列说法正确的是 (　　)
A.生铁的熔点比纯铁高
B.在我国使用最早的合金是生铁
C.“灌钢法”冶炼制得的钢中含碳量高于生铁
D.钢的硬度比纯铁大的原因是钢中含碳原子,使铁原子层之间的相对滑动变得困难
5.(2025云南开远一中开学考试)《天工开物·五金》中记载:“若造熟铁,则生铁流出时,相连数尺内,低下数寸,筑一方塘,短墙抵之。其铁流入塘内……众人柳棍疾搅,即时炒成熟铁。”以下说法不正确的是 (　　)
A.碳素钢与生铁都是铁碳合金
B.生铁比熟铁质地更硬,延展性稍差
C.炒铁是为了提高铁水中碳的含量
D.该法与近代往生铁水中吹空气炼钢异曲同工
题组三　铝和氧化铝的性质
6.(2025天津西青段考)下列关于金属铝的说法正确的是 (　　)
A.Al2O3坩埚可用于熔化烧碱
B.氧化铝既能与强酸反应,也能与强碱反应,所以是两性氧化物
C.铝可以制作容器,具有抗腐蚀性能,故铝制容器可以盛放酸性食物
D.关于金属铝的以下变化都可以一步完成:Al→Al2O3→Al(OH)3
7.(2025山东烟台联考)关于下列实验现象的描述或判断不正确的是 (　　)
甲　乙
A.甲、乙中均立即产生无色气泡
B.乙中发生反应的化学方程式为2Al+2NaOH+6H2O 2Na[Al(OH)4]+3H2↑
C.根据甲中的现象可以判断Al2O3与Al均能与NaOH溶液反应
D.一段时间后将点燃的木条放在两试管口,均能听到爆鸣声
8.根据如图所示的转化关系判断(反应条件已略去),下列说法正确的是 (　　)
A.生成等质量H2时,反应①和②消耗n(HCl)=n(NaOH)
B.反应③中氧化剂与还原剂的物质的量之比为2∶3
C.反应③和④消耗等量的Al时,生成的n(Cu)∶n(Fe)=3∶2
D.反应⑤的离子方程式为Al3++3OH- Al(OH)3↓
题组四　铝合金
9.(2025甘肃白银月考)飞船轨道舱壳体结构使用了大量的铝合金材料。铝合金材料能担此大任,与下列性质无关的是 (　　)
A.质量轻　　　B.耐腐蚀　　　　C.可塑性好　　　　D.导热性好
10.(经典真题)(2012江苏高考节选改编)镁铝合金(Mg17Al12)是一种潜在的贮氢材料,可在氩气保护下,将一定化学计量比的Mg、Al 单质在一定温度下熔炼获得。该合金在一定条件下完全吸氢的反应方程式为Mg17Al12+17H2 17MgH2+12Al 。得到的混合物Y在一定条件下可释放出氢气。
(1)熔炼制备镁铝合金(Mg17Al12)时通入氩气的目的是　　　　　　　　　　 　　　。
(2)在6.0 mol·L-1 HCl 溶液中,混合物Y 能完全释放出H2。1 mol Mg17Al12完全吸氢后得到的混合物Y与上述盐酸完全反应,释放出H2的物质的量为　　　　mol。(已知:MgH2+2HCl MgCl2+2H2↑)
题组五　新型合金
11.(2025山西大学附中月考)将一个预先做好的“ICE”形状的镍钛合金,破坏形状后,只要在热水中浸泡,其便会恢复原来形状。下列说法正确的是 (　　)
A.记忆合金的形状变化属于化学变化
B.合金的熔点一般比各组分金属高,硬度比各组分金属小
C.形状记忆合金等新型合金广泛应用于航空航天、生物工程等领域
D.钛合金的化学性质与钛单质完全相同
12.(2024辽宁沈阳期末)金属材料对于促进生产发展、改善人类生活具有重要作用。下列说法中错误的是 (　　)
A.通过增加合金内原子层之间的相对滑动难度,使合金的硬度大于纯金属
B.储氢合金属于新型合金,可用于制造以氢气为燃料的汽车
C.纯铝具有强度高、密度小、抗腐蚀能力强等优点,常用于制造飞机外壳
D.稀土元素被称为“冶金工业的维生素”,其加入钢中后可增加钢的韧性、抗氧化性
能力提升练
题组一　新情境下合金知识的考查
1.(2025天津耀华中学月考)下列成语或谚语中蕴含着一定的化学知识或原理,下列有关说法错误的是 (　　)
A.百炼成钢——通过反复锤炼,改变铁中碳元素的含量,使其转化为钢
B.水滴石穿——CO2+H2O+CaCO3 Ca(HCO3)2(以大理石为例)
C.恨铁不成钢——钢的性能优于铁,用途更广泛
D.真金不怕火炼——单质金的熔点很高
2.(2025湖北云学名校联盟联考)文物是传承中华优秀传统文化的血脉,关于下列文物的说法中不正确的是 (　　)
A.铸造于春秋时期的“越王勾践剑”是含铜(80%~83%)、锡(16%~17%)、铁、铅、硫等元素的铁合金
B.战国“曾侯乙编钟”代表了中国先秦礼乐文明与青铜器铸造技术的最高成就,通过控制编钟中铜、锡、铅的比例可调节不同的音色
C.“玫瑰紫釉葵花式花盆”是中国瓷器的代表样式,“入窑一色,出窑万彩”,“窑变”导致的颜色变化与高温下釉料中添加的金属化合物发生氧化还原反应有关
D.出土漆器中大量使用的“蓝铜矿”是一种天然颜料,古籍记载“以火烧之,有异色显”,上述过程火焰呈现异色是发生了物理变化
题组二　铝及其化合物
3.(2025河南九师联盟联考)明矾[KAl(SO4)2·12H2O]可用作净水剂,某同学设计利用废铝箔(主要成分为Al,含少量Mg、Fe)制备明矾的流程如图所示。下列说法错误的是 (　　)
A.试剂X为NaOH溶液
B.滤渣为Mg、Fe
C.试剂Y选用盐酸比用硫酸更合适
D.相同温度下,明矾溶解度小于硫酸钾
4.(2025广东实验中学期中)溶液的电导率可以表示溶液的导电能力,电导率越大,溶液的导电能力越强。向150 mL 0.05 mol·L-1的Na[Al(OH)4]溶液中缓慢通入CO2气体,在反应初期生成氢氧化铝、水和碳酸钠。
溶液的电导率随通入CO2气体时间的变化如图所示。下列说法正确的是(　　)
A.溶液的电导率大小仅与溶液中离子的浓度有关
B.b点对应溶液中溶质的主要成分为Na2CO3
C.a→b段发生反应的离子方程式为[Al(OH)4]-+CO2 Al(OH)3↓+HC
D.b→c段电导率上升的原因是Al(OH3)与CO2和H2O发生反应生成Al3+
5.(2025广东江门月考)把一小块镁铝合金溶于100 mL盐酸中,然后向其中滴入1 mol·L-1NaOH溶液,生成沉淀的质量和加入NaOH溶液体积的关系如图所示。已知:Al(OH)3+NaOH Na[Al(OH)4]。下列说法错误的是 (　　)
A.标准状况下,镁铝合金溶于盐酸时一共产生224 mL H2
B.盐酸的浓度为0.5 mol·L-1
C.反应至B点时,所得溶液中溶质仅有一种
D.A点之前未产生沉淀,说明镁铝合金已经完全溶解于盐酸中
答案与分层梯度式解析
基础过关练
1.C　Mg3N2是化合物,不是合金,A错误;合金的硬度一般大于各成分金属,镁合金的硬度比纯镁的大,B错误;合金一般具有良好的耐腐蚀性,C正确;合金中也可能含非金属元素,比如生铁和钢都含有碳元素,D错误。
2.A　根据题表数据分析可知:该合金的熔点高、硬度大、密度小、导电性差,不适合制成导线。
3.B　合金材料中可以含有非金属元素,如生铁为铁碳合金,①错误;我国最早使用的合金是青铜,不是钢,③错误;合金中金属元素以单质或化合物的形式存在,⑤错误。
归纳总结　(1)合金中一定含有金属元素,可能含有非金属元素;(2)合金是混合物;(3)合金具有金属特性,如导电、导热等;(4)一般来说各成分金属均保持了其原有的化学性质。
4.D　合金的熔点一般低于各成分金属,生铁的熔点比纯铁低,A错误;在我国使用最早的合金是青铜,B错误;钢的含碳量比生铁中的含碳量低,C错误。
5.C　碳素钢与生铁都是铁碳合金,二者碳的含量不同,A正确;熟铁比生铁质地更软,且延展性好,B正确;炒铁过程中降低了铁水中碳的含量,从而将生铁转化成熟铁,C不正确;题中冶炼方法和近代往生铁水中吹空气炼钢,都是利用空气中的氧气氧化碳元素,其原理基本相同,D正确。
6.B　Al2O3能与氢氧化钠反应,不能用Al2O3坩埚熔化烧碱,可用铁坩埚,A错误;氧化铝是两性氧化物,B正确;铝在空气中易被氧化,形成一层致密的氧化膜,起到保护内部金属的作用,但生成的氧化铝能与酸、碱发生反应,因此铝制容器不能长期盛放酸性或碱性食物,C错误;Al和氧气反应生成氧化铝,氧化铝不能一步生成氢氧化铝,D错误。
7.A　Al易被O2氧化生成Al2O3,甲中铝片表面的Al2O3先与NaOH溶液反应,无气体生成,Al2O3反应完后,Al再与NaOH溶液反应生成H2;乙中铝片被砂纸打磨过,因此铝片表面没有Al2O3,Al直接与NaOH溶液反应生成H2,A错误;乙中Al与NaOH溶液反应生成Na[Al(OH)4]和H2,反应的化学方程式为2Al+2NaOH+6H2O 2Na[Al(OH)4]+3H2↑,B正确;甲中开始无气泡,一段时间后产生气泡,可以判断Al2O3与Al均能与NaOH溶液反应,C正确;氢气点燃会有爆鸣声,一段时间后将点燃的木条放在两试管口,均能听到爆鸣声,D正确。
8.C　生成氢气的物质的量相等,根据得失电子守恒,可知消耗铝的物质的量相等,根据原子守恒,设1 mol铝参加反应,则与NaOH反应生成1 mol Na[Al(OH)4],消耗1 mol NaOH,与盐酸反应生成1 mol AlCl3,消耗3 mol HCl,所以生成等质量H2时,反应①和②消耗的n(HCl)=3n(NaOH),A错误;铝与硫酸铜反应时,铝为还原剂,硫酸铜为氧化剂,根据得失电子守恒可知,硫酸铜与铝的物质的量之比为3∶2,B错误;反应③和④消耗等量的Al时,Al失电子的物质的量相等,设2 mol铝参加反应,由得失电子守恒可知,生成铜的物质的量为3 mol,生成铁的物质的量为2 mol,所以生成的n(Cu)∶n(Fe)=3∶2,C正确;一水合氨是弱碱,氯化铝与氨水反应的离子方程式为Al3++3NH3·H2O Al(OH)3↓+3N,D错误。
9.D　飞船轨道舱壳体结构使用了大量的铝合金材料,是因为铝合金具有密度小、硬度大、耐腐蚀、良好的可塑性等性能,与其导热性无关。
10.答案　(1)防止镁、铝被空气中的氧气氧化　(2)52
解析　(1)镁、铝都是活泼的金属单质,易被空气中的氧气氧化,通入氩气作保护气,以防止二者被氧化。
(2)根据反应Mg17Al12+17H2 17MgH2+12Al可知,1 mol Mg17Al12完全吸氢后得到的混合物Y为17 mol MgH2和12 mol Al ,根据反应MgH2+2HCl MgCl2+2H2↑可知,17 mol MgH2与盐酸反应放出34 mol H2,12 mol Al与盐酸反应放出18 mol H2,则共释放出(18+34) mol=52 mol H2。
11.C　记忆合金的形状变化过程中没有新物质生成,属于物理变化,A错误;合金的熔点一般比各组分金属低,硬度比各组分金属大,B错误;形状记忆合金等新型合金具有独特的性能,如在一定条件下能恢复形状等,广泛应用于航空航天、生物工程等领域,C正确;钛合金中因为加入了其他元素,化学性质与钛单质不完全相同,D错误。
12.C　合金的硬度一般大于各组分金属的硬度,合金通过增加原子层之间的相对滑动难度,使合金的硬度变大,A正确;储氢合金属于新型合金,B正确;纯铝质软,不能用于制造飞机外壳,硬铝具有强度高、密度小、抗腐蚀能力强等优点,常用于制造飞机外壳,C错误;稀土元素被称为“冶金工业的维生素”,其加入钢中后可增加钢的韧性、耐磨性、耐热性、抗氧化性和耐腐蚀性等,D正确。
能力提升练
1.D　生铁炼成钢的过程中碳元素的含量降低,A正确;水滴石穿的过程中,二氧化碳和水、碳酸钙反应生成可溶于水的碳酸氢钙:CO2+H2O+CaCO3 Ca(HCO3)2,B正确;钢是铁的合金,性能优于铁,用途更广泛,C正确;真金不怕火炼是指金的化学性质不活泼,D错误。
2.A　“越王勾践剑”是春秋时期的青铜器,主要成分为铜,属于铜合金,A错误。
3.C　向废铝箔(主要成分为Al,含少量Mg、Fe)中加入试剂X,反应生成Na[Al(OH)4],可知试剂X为NaOH溶液,Mg、Fe不与NaOH反应,则滤渣为Mg、Fe,A、B正确;试剂Y选用盐酸会引入杂质Cl-,C错误;向Al(OH)3固体中加入H2SO4溶液得到Al2(SO4)3溶液,向Al2(SO4)3溶液中加入K2SO4饱和溶液,得到明矾[KAl(SO4)2·12H2O],由过程④推测,明矾溶解度小于硫酸钾,D正确。
4.B　向150 mL 0.05 mol·L-1的Na[Al(OH)4]溶液中缓慢通入CO2气体,a→b段先发生反应2Na[Al(OH)4]+CO2 Na2CO3+2Al(OH)3↓+H2O,反应前Na[Al(OH)4]完全电离生成Na+和[Al(OH)4]-,反应后Na2CO3完全电离生成Na+和C,由于反应生成水且离子数目减少,溶液电导率降低;继续通CO2,b→c段发生反应Na2CO3+CO2+H2O 2NaHCO3,反应消耗水且离子数目增多,溶液电导率升高。溶液的电导率大小和离子浓度、离子所带电荷数、溶液温度等因素有关,A错误;由上述分析可知,b点对应溶液中溶质的主要成分为Na2CO3,B正确;a→b段反应的离子方程式为2[Al(OH)4]-+CO2 C+2Al(OH)3↓+H2O,C错误;CO2通入水中生成碳酸,碳酸是弱酸,不能与氢氧化铝沉淀反应生成铝离子,D错误。
5.A　加入NaOH溶液为50 mL时,沉淀量最大,该阶段消耗NaOH溶液40 mL,则根据原子守恒,Mg、Al消耗的n(HCl)=1 mol·L-1×0.04 L=0.04 mol,则产生氢气的物质的量为0.02 mol,标准状况下体积为448 mL,A错误;加入NaOH溶液50 mL时,沉淀为Mg(OH)2和Al(OH)3,溶液溶质为NaCl,则根据原子守恒,盐酸中含n(HCl)=n(NaCl)=1 mol·L-1×0.05 L=0.05 mol,因此盐酸的浓度为0.5 mol·L-1,B、C正确;A点之前未产生沉淀,则原溶液中盐酸有剩余,镁铝合金已经完全溶解于盐酸中,D正确。
看图说“化”　由题图可知,从开始至加入NaOH溶液10 mL,没有沉淀生成,说明原溶液中盐酸有剩余,此时发生的反应为HCl+NaOH NaCl+H2O;继续滴加NaOH溶液至50 mL时,沉淀量最大,此时沉淀为Mg(OH)2和Al(OH)3,溶液溶质为NaCl;再继续滴加NaOH溶液,发生反应:Al(OH)3+NaOH Na[Al(OH)4],Al(OH)3溶解。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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