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第三单元　金属材料的性能及应用
1 [2025南师附中期末]“中国天眼”正式开放，它能探测到宇宙边缘的中性氢。下列有关说法正确的是(　　)
A. 其射电板所用铝合金具有较强的抗腐蚀性
B. 其塔架所用钢材的组成元素都是金属元素
C. 中性氢原子构成的氢气有三种同素异形体
D. 其探测到的中性氢不含电子
2 [2025苏州西交大附中月考]钛和钛的合金被誉为“21世纪最有发展前景的金属材料”，它们具有很多优良的性能，如熔点高、密度小、耐压且强度高、不易腐蚀、易于加工，尤其是钛合金与人体器官具有很好的“生物相容性”。根据它们的主要性能，下列用途不切实际的是(　　)
A. 用来制造人造骨
B. 用于制造潜水艇外壳
C. 用于制造高端自行车车架
D. 用来作保险丝
3 下列说法不正确的是(　　)
A. 晶体硅可用作航天器的太阳能电池板
B. 武德合金的熔点低，可用作电器的保险丝
C. 制造5G芯片的氮化铝属于无机非金属材料
D. “超轻海绵”使用的石墨烯是有机高分子材料
4 下列有关物质的性质与用途具有对应关系的是(　　)
A. Al2O3能与碱反应，可用于电解冶炼铝
B. NH3易溶于水，可用作制冷剂
C. FeCl3溶液呈酸性，可用于刻蚀铜制电路板
D. 浓硫酸具有吸水性，可用于干燥Cl2
5 下列表述正确的是(　　)
①开发使用新型清洁能源，减少化石燃料的燃烧，可从根本上防止酸雨的产生　
②我国用二氧化氯取代氯气对饮用水进行消毒，因为二氧化氯杀菌、消毒能力强，持效长
③氧化镁可用来制造耐火砖和坩埚等
④明矾能使水中的悬浮物凝聚，可作净水剂
⑤建设三峡大坝使用了大量水泥，水泥是硅酸盐材料
A. ①④⑤ B. ①②⑤
C. ②③④ D. ①②③④⑤
6 [2025镇江中学期中]2023年10月31日，“神舟十六号”载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆，“神舟十六号”载人飞行任务取得圆满成功。下列有关说法错误的是(　　)
A. 飞船使用的推进剂N2H4·H2O具有还原性
B. 飞船的主体使用的是铁合金，铁合金的熔点比纯铁的高
C. 飞船返回舱侧壁壳体用的是铝合金，属于金属材料
D. 神舟飞船芯片的主要成分是Si，Si可用于制造半导体材料
7 [2025扬州邗江期中]下列有关材料的说法不正确的是(　　)
A. “奋斗者”号潜水器外壳材料为钛合金，钛合金耐腐蚀，耐高压
B. 武德合金熔点低，用作电器、火灾报警等装置中的保险丝
C. 北斗卫星导航系统由中国自主研发、独立运行，其所用芯片的主要成分为SiO2
D. “神舟十三号”宇宙飞船返回舱所用高温结构陶瓷，属于新型无机非金属材料
8 [2025无锡天一中学期末]《左传》曾记载有“遂赋晋国一鼓铁，以铸刑鼎，铸范宣子所为《刑书》焉”，这是关于“铸铁”（主要由铁、碳和硅等组成的一类合金）的最早记载。下列叙述正确的是(　　)
A. 合金是指含有两种或两种以上金属的混合物
B. “铸鼎”时，盛装炽热铁水的模具须充分干燥
C. 历史上铁的发现、大量冶炼和使用均早于铜
D. 铁的化学性质较稳定，在自然界主要以单质的形式存在
9 [2024扬州高邮月考]工业上用铝土矿（主要成分Al2O3，含SiO2、Fe2O3等杂质）冶炼铝的主要流程如图（注：SiO2碱溶时转变为铝硅酸钠沉淀）。下列叙述错误的是(　　)
A. 操作Ⅰ适当增大NaOH溶液浓度，可提高Al2O3的浸取速率
B. 通入过量CO2的离子方程式为[Al(OH)4]－＋CO2===Al(OH)3↓＋HCO
C. 实验室进行操作Ⅳ的仪器有蒸发皿、酒精灯、铁架台等
D. 加入冰晶石的目的是降低Al2O3的熔融温度
10 [2024宿迁期末]一种利用废铜渣（主要成分CuO，及少量Fe2O3、SiO2杂质）制备超细铜粉流程如图。下列说法正确的是(　　)
A. “酸浸”所得滤渣的主要成分为H2SiO3
B. “沉铁”发生反应的离子方程式为Fe3+＋3OH－===Fe(OH)3↓
C. “沉铜”发生的反应中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为2∶3
D. “转化”后所得滤液中含有的主要阳离子：NH、H＋、Cu2+
11 钛和钛的合金大量用于航空工业。工业上以金红石（主要成分TiO2）为原料生产钛锭的流程如图。下列说法不正确的是(　　)
A. 将金红石粉碎可加快反应速率
B. 步骤①中生成的可燃性气体是CO
C. 步骤②可以在Ar或N2气流中加热
D. 该流程中可以循环利用的物质有Mg和Cl2
12 部分被氧化的FeCu合金样品（氧化产物为Fe2O3、CuO）共5.76 g，经如图处理。下列说法正确的是(　　)
①滤液A中的阳离子为Fe2+、Fe3+、H＋
②样品中氧原子的物质的量为0.02 mol
③溶解样品的过程中消耗H2SO4的总物质的量为0.04 mol
④V＝224
⑤V＝448
A．①③④ B．②③④
C．②③⑤ D．①②⑤
13 工业上以铝土矿（主要成分为Al2O3，含少量Fe2O3、FeO、SiO2等杂质）为主要原料制备氧化铝，流程如下：
(1) 酸浸：用H2SO4溶液浸取铝土矿中的铝元素和铁元素，H2SO4溶液的用量不宜过量太多，其原因是______________________________________________
______________________________________________________________________。
(2) 氧化：用H2O2溶液将Fe2+氧化为Fe3+，反应的离子方程式为___________
___________________________________。
(3) 沉淀：用Na2CO3溶液调节pH，将Al3+、Fe3+转化为沉淀。溶液终点pH对铝、铁沉淀率的影响如图所示。
①为获得较高的铝、铁沉淀率，应控制溶液pH为　　　　　　。
②检验Fe3+沉淀完全的操作为________________________________________
______________________________________________________________________。
(4) 碱溶：用NaOH溶液溶解沉淀，分离出Fe(OH)3。下列措施中能提高单位时间内铝元素浸出率的有　　　　（填字母）。
A. 适当增大NaOH溶液浓度
B. 适当加快搅拌
C. 适当降低温度
(5) 碳分：向“碱溶”后的溶液中通入足量CO2气体，生成Al(OH)3沉淀和NaHCO3，该反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
14 [2024徐州期末]BeO广泛应用于原子能、航天等领域，是重要的战略物资。利用绿柱石（主要化学成分为BeO、Al2O3、SiO2及一定量的FeO、Fe2O3）生产BeO的一种工艺流程如图。
已知：①Be(OH)2性质与Al(OH)3相似，[Be(OH)4]2-的性质与[Al(OH)4]－相似。②几种金属离子的氢氧化物沉淀时pH如表所示。
离子 Be2+ Al3+ Fe3+ Fe2+
开始沉淀时的pH 5.2 3.3 1.5 6.5
沉淀完全时的pH 8.8 5.0 3.7 9.7
(1) 增大绿柱石浸取率的方法有　　　　　　　　　　　　　　　　　（任写两条）。
(2) 写出步骤Ⅰ中发生反应的离子方程式：　　　　　　　　　　　　　　。
(3) 步骤Ⅱ中调节pH的范围为　　　　；步骤Ⅲ中滤液的成分为　　　　　（填化学式）。
(4) 步骤Ⅲ当pH>8.8时，Be(OH)2的质量随溶液pH变化如图所示，原因是_____________________________（用离子方程式表示）。
(5) 步骤Ⅲ中沉淀Be(OH)2的方法分为直接沉淀法和沸腾沉淀法。沉淀方法对沉淀质量的影响如图所示，分别对获得的Be(OH)2进行分析，沉淀形态及纯度的影响如表。使用直接沉淀法沉淀质量较大，但Be(OH)2 的纯度较低的原因是______________________________________________________________________。
沉淀方法 沉淀形态 Be(OH)2的纯度/%
直接沉淀法 胶状无定型 45.77
沸腾沉淀法 大颗粒晶体 60.20
第三单元　金属材料的性能及应用
1. A　铝合金表面有致密的氧化膜，具有较强的抗腐蚀性，A正确； 钢为含碳铁合金，钢材中含碳元素，钢材的组成元素不都是金属元素，B错误；中性氢原子构成的氢气只有一种单质，不存在同素异形体，C错误； 氢原子核外有1个电子，D错误。
2. D　应该用熔点比较低的金属材料制作保险丝，而钛合金熔点高，制成保险丝的用途不切实际，D符合题意。
3. D　晶体硅可用作航天器的太阳能电池板，A正确；武德合金的熔点低，可用作电器的保险丝，B正确；制造5G芯片的氮化铝属于新型无机非金属材料，C正确； “超轻海绵”使用的石墨烯属于无机物，不属于有机高分子材料，D错误。
4. D　Al2O3是离子化合物，熔融状态下能导电，可用于电解冶炼铝，A错误；NH3易液化，液氨汽化时吸收大量的热，能使环境温度降低，工业上常作制冷剂，与NH3易溶于水无关，B错误；FeCl3可用于刻蚀铜制电路板，体现其氧化性，与FeCl3溶液呈酸性无关，C错误；浓硫酸具有吸水性，并且不与氯气反应，可用来干燥氯气，D正确。
5. D　开发使用新型清洁能源，减少化石燃料的燃烧，可从根本上防止酸雨的产生，①正确；二氧化氯杀菌、消毒能力强，持效长，因此二氧化氯常用于自来水的杀菌、消毒，②正确；氧化镁的熔点高，是很好的耐火材料，③正确；明矾溶于水后，电离出的铝离子水解生成氢氧化铝胶体，具有吸附作用，可作净水剂，④正确；玻璃、陶瓷和水泥是三大硅酸盐材料，⑤正确。故选D。
6. B　合金的熔点一般比各组分金属的熔点低，故铁合金的熔点比纯铁的低，B错误。
7. C　芯片的主要成分为Si，C错误。
8. B　合金是指含有两种或两种以上金属与金属或金属与非金属的混合物，A错误；金属活动性Fe>Cu，故历史上铁的发现、大量冶炼和使用均晚于铜，C错误；铁的化学性质较活泼，在自然界主要以化合物的形式存在，D错误。
9. C　操作Ⅳ为灼烧，需要用到坩埚、铁架台、泥三角等，用不到蒸发皿，C错误。
10. D　SiO2不溶于硫酸，滤渣的主要成分为SiO2，A错误；NH3·H2O是弱碱，在离子方程式中不能拆，B错误；CuNH4SO3中Cu显＋1价，“沉铜”时，Cu2+是氧化剂，化合价降1，SO2是还原剂，化合价升2，则氧化剂与还原剂的物质的量之比为2∶1，C错误；“转化”时，CuNH4SO3中Cu＋发生歧化反应得到Cu2+和Cu，故“转化”后所得滤液中含有的主要阳离子：NH、H＋、Cu2+，D正确。
11. C　加热条件下，Mg与N2反应生成Mg3N2，会引入杂质，故步骤②不可以在N2气流中加热，C错误。
12. C　滤液A中不含Cu2+，说明Cu元素以Cu单质的形式存在于滤渣中，由于Fe3+与Cu不能大量共存，故滤液A中不可能含有Fe3+，①错误；稀硫酸是足量的，故3.2 g滤渣全部是金属Cu，则n(Cu)＝＝0.05 mol，在空气中灼烧得到的3.2 g固体为Fe2O3，n(Fe2O3)＝＝0.02 mol，5.76 g部分被氧化的FeCu合金样品中的n(O)＝＝0.02 mol，②正确；溶解样品的过程中消耗H2SO4用于生成FeSO4，滤液A中含有0.04 mol FeSO4，则溶解样品的过程中消耗H2SO4的总物质的量为0.04 mol，③正确；参与反应的0.04 mol H2SO4中的H＋用于生成H2O和H2，样品中氧原子的物质的量为0.02 mol，则可生成0.02 mol H2O和0.02 mol H2，标准状况下，H2的体积为448 mL，④错误，⑤正确。故选C。
13. (1) 防止增大后续步骤中Na2CO3溶液的消耗，造成浪费
(2) 2Fe2+＋H2O2＋2H＋===2Fe3+＋2H2O
(3) ①5.0左右　②静置，取上层清液于试管中，向其中滴加几滴KSCN溶液，若溶液不变红，则说明Fe3+沉淀完全
(4) AB
(5) [Al(OH)4]－＋CO2===Al(OH)3↓＋HCO
14. (1) 适当升高温度、“酸浸”前将绿柱石进行粉碎、适当增大硫酸的浓度等(任写两条)
(2) 2Fe2+＋2H＋＋H2O2===2Fe3+＋2H2O
(3) 5.0≤pH＜5.2　Na2SO4
(4) Be(OH)2＋2OH－===[Be(OH)4]2-
(5) 直接沉淀法生成的Be(OH)2是胶状无定型形态，具有吸附性，易吸附大量杂质

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