《金属和金属材料》单元测试
一、单选题
1.天平两边各放同质量分数、同质量、足量的盐酸，在左边烧杯中放3.6 g铝粉，为了使天平保持平衡，右边烧杯应放锌粉的质量是( )
A． 3.6 gB． 3.92 gC． 3.49 gD． 3.3 g
2.目前，南宁市正在进行地铁建设，修建地铁广泛使用金属材料，下列不属于合金的是( )
A． 锰钢B． 生铁C． 硬铝D． 合成材料
3.实验室里，用如图所示装置还原氧化铁的过程中，可能生成四氧化三铁、氧化亚铁或铁等固体物质。关于该实验，下列说法错误的是( )
A． 实验时，试管中澄清的石灰水变浑浊，证明该反应有二氧化碳生成
B． 实验结束时，玻璃管中红色的氧化铁粉末变成黑色，该产物不一定是铁
C． 反应后，玻璃管中的固体物质的质量比反应前减少了，证明一定有铁生成
D． 为了减少空气污染，应增加尾气处理装置
4.天平两端托盘上各放一只质量相等的烧杯，烧杯中盛放着等质量、等质量分数的足量稀盐酸，调节天平平衡后，向天平左侧烧杯中放入4.4 g氧化镁，欲保持天平平衡，在天平的右侧烧杯中应放入( )
A． 4.8 g镁B． 5.4 g铝C． 4.3 g锌D． 4.5 g银
5.下列实验设计不是利用控制变量法的是( )
A． 探究铁生锈的条件B． 探究溶质在水中的溶解速率
C． 探究条形磁铁周围磁场的分布D． 探究液体压强特点
6.下列各组物质恰好完全反应，所得溶液的颜色是无色的是( )
A． 铁和稀盐酸B． 铁和稀硫酸C． 铁和硫酸铜D． 锌和稀硫酸
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7.保护资源、合理利用资源是每个公民的责任，下列做法不利于保护金属资源的是
( )
A． 铸铁暖气片金属表面刷银粉形成保护层
B． 国家加大开采矿物的力度，并鼓励私人到处开采
C． 及时除去铁制品表面的铁锈
D． 回收废旧易拉罐
8.通常情况下，铁丝在氧气中燃烧的产物是( )
A． Fe3O4B． FeOC． Fe2O3D． Fe(OH)3
9.纳米技术是各国竞相发展的一项技术。用纳米材料制成的用品有很多奇特的性质，例如纳米铜在室温下可拉长50多倍而不出现裂纹．那么纳米铜具有的性质是( )
A． 超塑延展性B． 颜色为红色C． 导热性D． 导电性
10.奥林匹克火炬是经国际奥委会批准的、用于奥林匹克圣火燃烧的、可手持的火炬。2008年北京奥运会火炬在工艺上采用轻薄高品质铝合金和中空塑件设计，十分轻盈，外形制作材料为可回收的环保材料，火炬造型的设计灵感来自中国传统的纸卷轴，燃料为丙烷(C3H8)，符合环保要求，在燃烧稳定性与外界环境适应性方面达到了新的技术高度，能在每小时65公里的强风和每小时50毫米的大雨情况下保持燃烧。其中锥体曲面的铝合金属于
( )
A． 金属材料B． 无机非金属材料C． 合成材料D． 复合材料
11.在已调平的托盘天平两边的等质量烧杯中各倒入质量相等、溶质质量分数相同的稀硫酸。再向两烧杯中分别放入质量相等的铝和镁，反应完毕后，若天平失去平衡，则下列情况可能的是：①铝、镁均有剩余；②铝、镁均耗尽；③镁耗尽，而铝有剩余( )
A． 仅②B． ①②C． ①③D． ②③
12.炼铁时用到的一些铁矿石(括号内为主要成分的化学式)如图所示。若测得其中杂质的百分含量均相同。从环保和产率看，你选择的优良矿石是( )
A．B．C．D．
13.有一不纯的铁5.60 g与足量的稀硫酸反应，放出0.21 g氢气，则铁片中可能含有一种金属杂质为( )
A． 镁B． 锌C． 铜D． 金
14.将质量相等的A、B、C三种金属，同时分别放入三份溶质质量分数相同且足量的稀盐酸中，反
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应生成H2的质量与反应时间的关系如图所示，根据图中所提供的信息，得出的结论正确的是( )
A． 放出的H2的质量是A>B>CB． 金属活动性顺序A>B>C
C． 相对原子质量是A>B>CD． 反应速率最大的是A
15.控制变量法是实验探究的重要方法，利用下图实验不能实现的探究目的是( )
A． 甲中①③对比，可探究铁生锈是否与水有关
B． 甲中①②对比，可探究铁生锈是否与植物油有关
C． 乙可探究燃烧是否与氧气有关
D． 乙可探究燃烧是否需要达到一定温度
16.(双选)某金属加工厂生产过程中的废液中含有少量的硝酸银和硝酸铜，为回收利用资源和和防止污染，该厂向废液中加入一定量的铁粉，反应停止后过滤，向滤液中加入少量稀盐酸，无沉淀生成，下列说法正确的是( )
A． 滤出的固体中一定含有银，可能含有铜
B． 滤出的固体中一定含有银和铜，一定不含有铁
C． 滤液中一定含有硝酸亚铁，一定没有硝酸银
D． 滤液中一定含有硝酸亚铁，可能含有硝酸银和硝酸铜
17.工业上将赤铁矿炼成铁是一个复杂的过程，炼铁高炉中主要发生了下列反应(反应条件均已省略)：
①C＋O2===CO2 ②CO2＋C===2CO ③CaCO3===CaO＋CO2↑ ④Fe2O3＋3CO===2Fe＋3CO2
其中属于化合反应的是( )
A． ①和②B． ②和③C． ③和④D． ①和④
18.以下用品中，主要利用金属导热性的是( )
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A．B．
C．D．
19.关于金属物品的使用正确的是( )
A． 铝合金门窗变旧变暗后可用砂纸或钢丝球打磨
B． 铝壶内的水垢可用溶质质量分数为18%的盐酸长时间浸泡
C． 校内用钢架制作的自行车防雨棚应定期喷涂油漆防锈
D． 铁桶可以长时间保存波尔多液
二、填空题
20.某化学兴趣小组的同学在探究Mg、Cu、Fe三种金属的有关性质时进行了如下实验：
(1)实验一：发生反应的化学方程式________________________________________________，
该实验可得出三种金属的活动性由强到弱的顺序为______________________。
(2)实验二：将实验一后①、②试管内的物质倒入烧杯中，发现烧杯内的红色固体明显增多，一段时间后过滤。滤渣中一定含有的物质是________________，可能含有的物质是________________，为了进一步确定可能有的物质是否存在，同学们设计了如下方案：
滤液中含有的金属离子可能是____________。
①Mg2＋ ②Mg2＋、Fe2＋ ③Mg2＋、Fe3＋ ④Cu2＋、Fe2＋ ⑤Mg2＋、Fe2＋、Cu2＋
21.(1)归纳与比较，是学习化学的重要方法之一。对比CO和CO2，它们的组成元素________，但它们的化学性质_______。工业上CO可用来冶炼金属，是利用它的________ 性。
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(2)铝具有良好的抗腐蚀性，是由于铝在空气中与氧气反应，在其表面生成一层致密的氧化铝薄膜，从而阻止铝进一步氧化，铝与氧气反应的化学方程式为__________________________
________________________________________________________________________。
(3)进人森林，注意防火。通常状况下燃烧需要三个条件：①可燃物，②氧气(或空气)，③__________________；当森林发生火灾时，将大火蔓延路线前的一片树木砍掉，形成隔离带，其灭火原理是____________________________________________________________。
三、实验与探究
22.某化学小组利用下图所示装置测定铜锌合金样品中锌的质量分数(图中固定装置已略去)。
探究过程如下：
Ⅰ.连接实验装置并检查装置气密性；
Ⅱ.向B中加入质量为m的铜锌合金粉末，由注射器A向B缓缓加入稀硫酸，待B中不再有气体产生气体时，夹紧弹簧夹，立即移出D中导管，准确读取并记录量筒内水的体积；
Ⅲ.经过滤等操作，准确称量并记录B中剩余固体物质的质量；
Ⅳ.该小组的甲同学根据反应前后B中固体物质的质量计算样品中锌的质量分数；乙同学认定量筒内测得水的体积即为反应生成气体的体积，并利用该气体在常温下的密度，根据化学方程式进行相关计算，得到样品中锌的质量分数。
请回答下列问题：
(1)B中发生反应的化学方程式为________________________________________________。
(2)Ⅲ中，正确的操作顺序是：过滤、________、________、称量。
(3)通过误差分析，化学小组发现乙同学所用数据不可靠。造成该数据不可靠的原因及其对计算结果的影响是：_____________________________________________________________。
①Ⅱ中，移出D中的导管内留存有水，导致计算结果偏________(填“大”或“小”或“无法确定”)。
②________________________________________________________________________
_____________________________________________________________导致计算结果偏大。
23.某课外活动小组同学用图中装置(固定装置未画出)测定含有杂质的镁带中镁单质的质量分数
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(杂质与酸接触不产生气体)。实验过程如下：
①取一段镁带样品，准确称得其质量为0.030 g；
②往量气管内装水至低于刻度“0”的位置，如图所示，(未装药品)装配好仪器；
③________________________________________________________________________；
④在试管中加入足量的稀硫酸，稍倾斜试管，将用水湿润的镁带小心贴在试管壁上，塞紧橡皮塞；
⑤调整量气管液面，使两边的液面保持同一水平，记录量气管中液面位置；
⑥把试管底部略为抬高，使镁带与稀硫酸接触完全反应；
⑦待冷却至室温后，再次记录量气管中液面位置；
⑧算出量气管中增加的气体体积为23.96 mL；
已知：同温同压下，不同气体混合后体积等于混合前各气体体积之和。
请回答下列问题：
(1)写出镁与稀硫酸反应的化学方程式：___________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)能否用托盘天平称量0.030 g镁带样品________(填“能”或“不能”)。
(3)操作③是___________________________________________________________________。
(4)实验过程⑦中再次记录量气管的液面位置时，试管中留有氢气，是否会影响实验最终结果________(填“是”或“否”)，理由是____________________________________________。
(5)若实际测得氢气的体积与理论值相比偏大，则可能的原因是________________________。
四、计算题
24.我市东部山区盛产石灰石，某校课外活动小组为了解石灰石资源的品质，采用两种方案对当地石材进行化学分析：
方案一： 取10 g石灰石粉末样品置于上图所示装置，充分加热至质量恒定，冷却后称得固体质
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量为8.12 g；
方案二：另取10 g同质地石灰石颗粒样品，置于烧杯中加足量稀盐酸，充分反应后称得混合物的总质量减少了4.27 g。
相关资料：
当地石灰石含有的主要杂质为二氧化硅，其化学性质稳定，加热不易分解且不与盐酸发生化学反应。
计算出两种方案测得的石灰石中碳酸钙的质量分数：
(1)方案一中碳酸钙的质量分数是______________________ 。
(2)方案二中碳酸钙的质量分数是______________________。(精确到0.1%)
(3)比较两方案测量的结果，分析两方案误差较大的可能原因？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
25.钢铁厂购进含氧化铁80%的赤铁矿1 000 t，可以炼取含杂质4%的生铁多少？
26.某工厂要用赤铁矿石(主要成分是氧化铁，假设杂质不含铁元素)来炼制生铁。若要炼制含铁96%的生铁63 t，假设在炼制过程中损失10%铁元素，则理论上需要含杂质20%的赤铁矿石的质量是多少？
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答案解析
1.【答案】D
【解析】根据化学方程式计算可知，3.6 g铝与足量的盐酸反应，生成0.4 g氢气，所以左盘实际增重3.2 g。只要右盘实际增重3.2 g即可，根据化学方程式计算可得，加入3.3 g锌粉可增重3.2 g。故选D。
2.【答案】D
【解析】A项，锰钢是钢的一种，是铁的合金；B项，生铁是铁的合金；C项，硬铝是铝合金；D项，合成材料是有机高分子材料，不是合金，故选D。
3.【答案】C
【解析】反应后，玻璃管中固体质量比反应前减少，是因为氧化铁中的氧被一氧化碳夺走，并不能证明就一定有铁生成。故选C。
4.【答案】A
【解析】氧化镁能与稀盐酸反应，但不产生气体，加入4.4 g，左侧实际增重4.4 g，只要右侧实际增重4.4 g，天平就能保持平衡。4.8 g镁完全参加反应，生成0.4 g氢气，右侧实际增重4.8 g－0.4 g＝4.4 g，保持平衡。5.4 g铝完全参加反应，生成0.6 g氢气，右侧实际增重5.4 g－0.6 g＝4.8 g，天平不平衡。4.3 g锌本身就比4.4 g小，更何况还要放出氢气，右侧实际增重更小于4.4 g，天平不平衡。银与盐酸不反应，加入4.5 g，右侧实际增重4.5 g，天平不平衡。选A。
5.【答案】C
【解析】A项，探究铁生锈的条件，设计铁钉只和水接触，铁钉与氧气和水接触，故利用了控制变量法；B项，探究溶质在水中的溶解速率时。设计相同溶质放入冷水，相同溶质放入热水等，通过对比说明影响溶质溶解的速率，故利用了控制变量法；C项，探究条形磁铁周围磁场的分布的实验中，采用等效替代的方法，用铁屑取代小磁针，通过观察铁屑的分布得到磁场的情况，故没有利用控制变量法；D项，探究液体压强特点，需要保持两个物理量不变，研究另一个物理量对液体压强的影响，采用的是控制变量法。故选C。
6.【答案】D
【解析】A项，铁和盐酸反应生成氯化亚铁，浅绿色；B项，铁和硫酸反应生成硫酸亚铁，浅绿色；C项，铁和硫酸铜反应生成硫酸亚铁，浅绿色；D项，锌和硫酸反应生成硫酸锌，无色。故选D。
7.【答案】B
【解析】不利于保护金属资源的是加大开采矿物的力度，并鼓励私人到处开采。故选B。
8.【答案】A
【解析】通常情况下，铁丝在氧气中燃烧的产物是四氧化三铁，化学式为Fe3O4。故选A。
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9.【答案】A
【解析】纳米铜在室温下可拉长50多倍而不出现裂纹，说明纳米铜具有超塑延展性。故选A。
10.【答案】A
【解析】金属材料包括金属和合金，合金是指由一种金属与其他金属或非金属熔合而成的具有金属特性的混合物，像焊锡、生铁、钛合金、铝合金等都是常见的金属材料。故选A。
11.【答案】D
【解析】①两种金属剩余，表明酸完全反应，等量的酸会生成等量的氢气，天平仍然平衡；②两种金属耗尽，根据化学方程式计算可知，等量的铝和镁完全反应，生成氢气的质量关系为：铝>镁，天平不平衡；③镁耗尽铝有剩余分两种情况：当镁和硫酸恰好完全反应时，二者生成的氢气一样多，天平保持平衡；当镁过量硫酸有剩余时，铝产生的氢气多，天平不平衡。根据题意可知天平失去平衡，所以可能的情况是②③。选D。
12.【答案】D
【解析】A项，赤铁矿的主要成分是Fe2O3，矿石中含铁元素，冶炼时产生的大气污染物相对较少，但氧化铁中铁元素的质量分数为70%含铁量小于四氧化三铁，所以错误；B项，菱铁矿的主要成分是FeCO3，铁元素质量分数为48.3%，含铁量较少，所以错误；C项，黄铁矿的主要成分是FeS2，冶炼时会产生大量的二氧化硫，造成空气污染和酸雨，所以错误；D项，磁铁矿的主要成分是Fe3O4，矿石中含铁元素，冶炼时产生的大气污染物相对较少，四氧化三铁中铁元素的质量分数为72.4%，含铁量最高，所以正确。选D。
13.【答案】A
【解析】根据化学方程式计算可知，5.6 g纯铁与足量稀硫酸反应，会生成0.2 g氢气，现在却放出0.21 g氢气，说明等质量的这种金属比纯铁产生的氢气质量大。所以杂质金属是镁。故选A。
14.【答案】A
【解析】A项，根据反应生成H2的质量与反应时间的关系图所示，在三种金属完全反应后，放出H2的质量是A＞B＞C，故正确；B项，根据反应生成H2的质量与反应时间的关系图所示，当三种金属都在发生反应时，相同时间内B放出氢气的质量大于A也大于C，故可判断三种金属中B的活动性最强，顺序为B＞A＞C，故错误；C项，根据反应生成H2的质量与反应时间的关系图所示，在三种金属完全反应后，放出H2的质量是A＞B＞C，相同质量的金属(＋2价金属)与酸反应，金属的相对原子质量越小，产生的气体越多，因此产生气体越多，相对原子质量就越小，故相对原子质量的关系是C＞B＞A，故错误；D项，根据反应生成H2的质量与反应时间的关系图所示，等质量的三种金属B最先完全反应，因此反应速度最大的是B，故错误。故选A。
15.【答案】B
【解析】甲中①②对比，可探究铁生锈是否与氧气有关。故选B。
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16.【答案】AC
【解析】在金属活动性顺序中，铁>铜>银。根据金属活动性差别大的金属优先反应，加入的铁粉优先和硝酸银反应，生成银和硝酸亚铁，所以滤出的固体中一定有银，滤液中一定有硝酸亚铁。如果铁过量，才会发生铁和硝酸铜的反应。根据题意，向滤液中加入少量稀盐酸，无沉淀生成，可知溶液中一定没有硝酸银，第一个反应中硝酸银无剩余，至于第二个反应是否发生，由于不确定铁的用量，所以无法判断，故溶液中可能有硫酸铜，滤渣中也可能有铜。故选AC。
17.【答案】A
【解析】化合反应是指两种或两种以上物质相互化合，生成一种物质的化学反应。观察只有①②符合，故选A。
18.【答案】D
【解析】A项，利用了金属的延展性；B项，利用了金属的导电性；C项，利用了金属的延展性；D项，利用了金属的导热性。故选D。
19.【答案】C
【解析】A项，铝合金门窗变旧变暗是铝被空气中的氧气氧化成氧化铝的结果，氧化铝致密而坚固，可以阻止内部的铝进一步被氧化，若用砂纸或钢丝球打磨会去掉其中氧化铝，失去保护膜，加速铝的锈蚀；B项，若用18%的盐酸长时间浸泡覆有水垢的铝壶，盐酸不仅会溶解水垢，也会和铝反应，使铝壶被腐蚀；C项，校内用钢架制作的自行车防雨棚应定期喷涂油漆隔绝空气中的氧气和水蒸气，防锈；D项，波尔多液是由硫酸铜溶液和石灰乳配制的，要现配现用，更不能用铁桶盛放，因为铁会和其中的硫酸铜反应。故选C。
20.【答案】(1)Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu Mg、Fe、Cu (2)Cu Fe 稀盐酸 滤渣中没有铁 ②⑤
【解析】(1)实验一中铁只能与硫酸铜反应，反应的化学方程式为Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu；铁能与硫酸铜反应说明铁排在了铜的前面，铁不能与硫酸镁反应，说明铁排在了镁的后面，故三种金属的活动性顺序为Mg、Fe、Cu。(2)将实验一后①、②试管内的物质倒入烧杯中，发现烧杯内的红色固体明显增多，说明铁能继续和硫酸铜反应，即②中铁粉有剩余，至于混合之后能否完全反应，无法确定。所以滤渣中一定含有的物质是铜，可能有的物质就是铁；由于铁能与盐酸反应生成氢气，所以取少量滤渣于试管中，向其中滴加稀盐酸，有气泡说明含有铁，否则没有铁；由于铁与硫酸镁不反应，所以滤液中一定含有镁离子，又因为通过检验发现铁没有剩余，说明铁参加了反应，在溶液中以亚铁离子的形式存在，铜离子有没有不能确定，可能有也可能没有，所以滤液中含有的金属离子可能是Mg2＋、Fe2＋或Mg2＋、Fe2＋、Cu2＋。
21.【答案】(1)相同 不同 还原 (2)4Al＋3O2===2Al2O3 (3)温度达到可燃物的着火点 移走可燃物
【解析】归纳和比较是学习化学的重要方法。对待同一问题，从不同角度我们可以找到不同的规
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律，从而得出不同的答案。(1)CO和CO2，它们的组成元素相同，但它们的化学性质不同。工业上CO可用来冶炼金属，是利用它的还原性。(2)铝与氧气反应的化学方程式为4Al＋3O2===2Al2O3。(3)森林发生火灾时，砍掉周围一圈树木，形成隔离带，目的是为了移走可燃物。
22.【答案】(1)Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑(2)洗涤 干燥 (3)小 未冷却到室温就夹紧弹簧夹
【解析】(1)由于铜排在了氢的后面，所以与酸不反应，反应物是锌和硫酸，反应的化学方程式为Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑。(2)从铜和硫酸锌溶液的混合物中得到铜，先进行过滤，得到带有硫酸锌溶液的铜，进行洗涤除去表面的硫酸锌，再进行干燥除去水即可称量。(3)移出D中的导管内留存有水，那么从量筒中读出的示数就应该是由于生成氢气而排出的水再减去导管中留存的水，所以会误认为得到的氢气少，导致计算结果偏小；由于锌与硫酸反应生成硫酸锌和氢气时，放出热量，如果没等冷却到室温，根据热涨冷缩的原理可知进入量筒中水偏多，所以误认为得到的氢气多，计算的结果就偏大。
23.【答案】(1)Mg＋H2SO4===MgSO4＋H2↑ (2)不能 (3)检查装置的气密性 (4)否 因为残留的氢气体积等于从试管中排出的空气体积，对实验结果无影响 (5)未冷却至室温就记录量气管中液面位置
【解析】(1)镁和硫酸反应的化学方程式为 Mg＋H2SO4===MgSO4＋H2↑。
(2)因为托盘天平只能精确到0.1 g，所以不能称量0.030 g镁带样品。
(3)涉及气体的实验体系，在装药品进行实验之前，一定要检查装置的气密性。
(4)在同温同压下，不同气体混合后体积等于混合前各气体体积之和，所以反应前试管内是空气，反应后是氢气，体积是相等的，所以不影响实验结果。
(5)根据第⑦步中待冷却至室温后，再次记录量气管中液面位置，如果不冷却到室温，就会产生误差，因为镁与硫酸反应时会放出热量。
24.【答案】(1)42.7% (2)97% (3)①中石灰石可能没有反应完全；②石灰石中可能含有少量耐高温但能和稀盐酸反应的物质
【解析】(1)高温加热碳酸钙的化学方程式为CaCO3CaO＋CO2↑，物质减少的质量为CO2，根据题意和提供的化学方程式找到CO2的质量(10－8.12)和CaCO3的质量关系求解得CaCO3为4.27 g，其质量分数为42.7%。(2)同理根据CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑求得方案二中CaCO3为9.7 g，其质量分数为97%。(3)两个方案存在较大误差的原因可能是：①中石灰石可能没有反应完全；②石灰石中可能含有少量耐高温但能和稀盐酸反应的物质。
25.【答案】解：氧化铁的质量为1 000 t×80%＝800 t
设炼出纯铁的质量为x
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＝
解得x＝560 t
生铁的质量为560 t÷(1－4%)≈583 t
答：理论上可以冶炼出含铁96%的生铁583 t。
【解析】根据化学方程式求解，要注意用的是纯净物的质量。
26.【答案】解：生铁中铁的质量为63 t×96%＝60.48 t
炼出的铁的质量为60.48 t÷(1－10%)＝67.2 t
设需要氧化铁的质量为x
＝
解得x＝96 t
铁矿石的质量为96 t÷(1－20%)＝120 t
答：需要含杂质20%的赤铁矿石的质量是120 t。
【解析】根据化学方程式求解，要注意用的是纯净物的质量。
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