《金属和金属材料》单元测试
一、单选题
1.木炭、氧化铜、铁粉都是黑色粉末，鉴别它们最理想的的试剂是下列物质中的( )
A． 硫酸铜溶液B． 水C． 稀硫酸D． 氢氧化钠溶液
2.金属、金属材料的性质在很大程度上决定了它们的用途。下列说法中不正确的是
( )
A． 不锈钢抗腐蚀性好，常用于制造医疗器械
B． 铁具有良好的导热性，可以用于制造炊具
C． 铝合金轻而坚韧，可作汽车、飞机和火箭的材料
D． 铅锑合金的熔点较低、电阻率较大，常用于制成发热体
3.绿色化学要求从根本上减少或杜绝污染，下列做法符合绿色化学理念的是( )
A． 实验中未说明药品用量时，越多越好
B． 实验后的废液直接倒入下水道
C． 废旧电池深埋处理，以消除污染
D． 实验室模拟工业炼铁要进行尾气处理
4.下列有关“一定”的说法中，正确的是 ( )
A． 单质和化合物发生的反应一定是置换反应
B． 混合物一定是由不同种元素组成的
C． 由同种元素组成的物质一定是单质
D． 能分解出氧气的化合物一定是含氧化合物
5.将过量的铁粉放入含Zn(NO3)2和AgNO3的混合溶液中，搅拌，使其充分反应后，过滤，滤纸上留下的金属是( )
A． AgB． Fe、AgC． Zn、FeD． Fe、Zn、Ag
6.某不纯的锌块6.5 克，与足量稀盐酸反应，放出氢气0.18 克，则锌块中含有的杂质可能是( )
A． 镁B． 铜C． 铝D． 铁
7.向下表的甲物质中逐滴加入相应的乙溶液至过量，反应过程中生成气体或沉淀的质量与加入乙的质量关系，能用下图曲线表示的是( )
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A． ②⑤B． ①③④C． ①②④D． ①③⑤
8.令人瞩目的中国第一艘航空母舰“辽宁号”在2012年9月25日正式交接入役，编入中国海军服役，航母在制造过程中用的材料要求很高，特别是飞行甲板用的钢要求极高，强度甚至高于核潜艇。下列关于上述材料的叙述正确的是( )
A． 它是一种非金属材料
B． 它是一种合金，其硬度比其该合金中金属成分单质的硬度更小
C． 它与其他金属材料一样都具有导热性
D． 它是由两种或两种以上的金属经一定方法合成的具有金属特性的物质
9.世界卫生组织把铝确定为食品的污染源之一而加以控制使用。铝在下列应用时应加以控制的是( )
①制铝合金门窗 ②制炊具 ③制成易拉罐 ④包装糖果和小食品 ⑤制电线 ⑥用氢氧化铝凝胶制胃舒平药品 ⑦银色漆颜料 ⑧用明矾净水 ⑨用明矾及小苏打做食物膨化剂
⑩制桌椅
A． ②③④⑤⑧⑩B． ③④⑤⑤⑦⑧C． ②③④⑥⑧⑨D． ①③⑤⑦⑧⑨
10.等臂杠杆两端各系一只质量相等的铁球，将杠杆调节平衡后，将球分别浸没在等质量、等密度的稀硫酸和硫酸铜溶液里，如图所示，一段时间后杠杆将会( )
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A． 左端上翘B． 右端上翘C． 仍然平衡D． 无法确定
11.下列各组物质不能发生置换反应的是( )
A． 汞＋硝酸银B． 铜＋硝酸镁C． 锌＋硫酸亚铁D． 铁＋硫酸铜
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.请将符合图示装置设计意图的序号选出( )
①证明一氧化碳有还原性；②证明一氧化碳有可燃性；③证明产物中有二氧化碳；④能有效防止一氧化碳污染空气；⑤该实验充分利用了能源。
A． ①②③④⑤B． ②③C． ①③④⑤D． ①②④⑤
14.人类使用材料的历史就是人类的进步史，下列物品的主要材质在自然界中以单质形式存在的的是( )
A． 青铜器B． 铸铁宝剑C． 黄金首饰D． 塑料制品
15.下列物质中，可用金属跟盐酸直接反应制得得的是( )
A． FeCl3B． CuCl2C． AlCl3D． AgCl
二、填空题
16.某化学小组用一定量AgNO3和Al(NO3)3的混合溶液进行了下图实验，已知溶液甲呈蓝色。
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(1)向固体乙上滴加盐酸时________(填“有”或“没有”)气泡产生。
(2)溶液甲中一定含有哪些溶质？______________________________________________。
(3)请写出该实验过程中所发生反应的化学方程式_________________________________
________________________________________________________________________。
17.铁在点燃的条件下，能在纯氧中燃烧，________四射，生成一种________色固体，请写出该反应的化学方程式______________________________________________________。
18.(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。
(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
19.小明对铁的锈蚀进行如下探究，室温时，将包有样品的滤纸包用大头针固定在橡胶塞上，迅速塞紧，装置如图，观察到量筒内水沿导管慢慢进入广口瓶(净容积为146 mL)。当温度恢复至室温，且量筒内水面高度不变时读数(此时瓶内氧气含量近似为零)。记录起始和最终量筒的读数以及所需时间如表
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(1)实验①和②说明NaCl可以________铁锈蚀的速率。
(2)实验开始后，广口瓶内温度有所上升，说明铁的锈蚀过程是________(填“放热”或“吸热”)过程。
(3)实验结束后取出滤纸包，观察到有红棕色物质生成，该物质的化学式是__________。
(4)已知碳能够加快铁的生锈速度，小明想通过实验①和③是探究碳对铁锈蚀速率的影响，请在表格空白处填写实验③的样品组成。
(5)该装置还可用于测量空气中氧气的含量，根据上述数据计算氧气的体积含量是________(小数点后保留1位)。
20.为探究铁生锈的条件，某化学社团设计了如下实验：取3段光亮无锈的细铁丝，绕成螺旋状，放入3支干燥洁净的试管底部，装置如图所示，进行下列实验，实验要保证有足够长的时间来观察现象
(1)铁生锈实际上是铁与空气中的________(填名称)发生反应的结果。
(2)当铁丝足量，时间足够长，实验③进入试管内的水的体积约占试管体积的______________。
(3)该实验创新之处在于：可根据铁丝表面的铁锈和________两种现象来判断铁丝反应进行的情况。
21.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)。
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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。
四、计算题
22.某同学模拟工业炼铁原理，用如图所示装置进行实验。取8 g氧化铁，通入足量一氧化碳，充分反应后，冷却，将玻璃管中的固体移入盛有49 g硫酸溶液的烧杯中，恰好完全反应。
(1)该同学首先按如图所示装配好仪器，检查了气密性并装好仪器，接下来的操作是________________________________________________________________________(只写一步即
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可)。
(2)计算硫酸溶液的溶质质量分数(要求写出计算推理过程)。
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
23.欲测定Cu—Zn合金及Cu—Ag合金中铜的质量分数，实验室只提供一瓶未标明质量分数的稀硫酸和必要的仪器。
(1)你认为能测出铜的质量分数的是__________合金。
(2)取该合金的粉末26 g加入该硫酸充分反应，所加稀硫酸与生成气体的质量关系如图所示。
①生成气体的质量为__________g。
②请计算该合金中铜的质量分数。
24.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】C
【解析】A项，硫酸铜溶液只与铁粉反应，与木炭、氧化铜都不反应，所以只能鉴别出铁粉，而不能区分木炭和氧化铜；B项，木炭、氧化铜、铁粉都不溶于水，所以用水无法鉴别这三种物质；C项，稀硫酸不与木炭反应，无现象，稀硫酸与氧化铜反应，我们会看到黑色粉末溶解，溶液由无色变为蓝色，稀硫酸与铁粉反应，我们会看到黑色粉末逐渐溶解，并且产生气泡，溶液由无色变为浅绿色，出现三种不同的实验现象，可以用来区分这三种黑色粉末；D项，木炭、氧化铜、铁粉都不与氢氧化钠溶液反应，所以用氢氧化钠溶液无法鉴别这三种物质。故选C。
2.【答案】D
【解析】根据合金和金属的特性来分析。A项，不锈钢是一种特殊的合金，由于其抗腐蚀性好，所以常用来制造医疗器械，正确；B项，金属铁具有导热性，可用来制造加热容器，正确；C项，铝合金具有，硬度大、密度小等优点，故铝合金可作汽车、飞机和火箭的材料，正确；D项，由于铅锑合金熔点低，所以不适合制造发热体，错误。故选D。
3.【答案】D
【解析】A项，实验中未说明药品用量时，要遵循节约原则；B项，实验后的废液要倒入指定容器；C项，废旧电池深埋处理，会污染土壤；D项，实验室模拟工业炼铁要进行尾气处理。故选D。
4.【答案】D
【解析】A项，置换反应是指一种单质与一种化合物反应生成另一种单质与另一种化合物的反应，该选项中只确定了反应物的类别，却没有确定生成物的类别，故不一定是置换反应；B项，混合物是由不同种物质组成的，而非不同种元素组成的，例如金刚石和石墨都是由碳元素组成的，虽然它们混合只有一种元素，但依然是混合物；C项，同种元素组成的纯净物才是单质；D项，能分解产生氧气，根据化学反应前后元素种类守恒，可知该物质中一定含有氧元素。故选D。
5.【答案】B
【解析】在金属活动性顺序中，位置靠前的金属能把位于其后的金属从它的盐溶液中置换出来。金属活动性强弱Zn>Fe>Ag，所以加入的铁粉只能与硝酸银反应，置换出其中的银，而不能与硝酸锌反应，故固体中只有反应生成的银和过量的铁。故选B。
6.【答案】B
【解析】如果是纯净的锌块6.5 克，与足量的稀盐酸反应，会产生氢气0.2 克，但现在因为混有杂质只产生0.18 克，可以知道混有的杂质应该是相同质量产生氢气比锌要少。根据计算，可以知道金属与足量酸反应，产生的氢气与成正比，其中镁－，铝－，铁－，都比锌－要大，即相同质量的镁、铝、铁比相同质量的锌产生的氢气要多，所以如果锌中混有这三种金属中的一种，产生的氢气都要比0.2 克多，故A、C、D三项都错。铜与稀盐酸不反应，即不产生氢
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气，所以如果是锌中混有铜，则产生的氢气会少于0.2 克，故选B。
7.【答案】B
【解析】①向混合液中加入氢氧化钾溶液后，氢氧化钾优先和硝酸反应，此时无现象，待硝酸反应完后，硝酸镁会和氢氧化钾反应，此时就会看到有白色沉淀生产，与图示曲线符合；②锌与稀硫酸反应，银不反应，产生的气体从开始就会出现，与图示曲线不符；③久置的铝片表面会形成一层致密的氧化膜，加入稀盐酸后，盐酸先和表面的氧化铝反应，没有明显实验现象，继续反应，才会接触到内层的铝，产生氢气，与图示曲线相符；④向混合液中加入稀硝酸，硝酸先和氢氧化钠反应，此时无现象，待氢氧化钠反应完后，硝酸会和碳酸钠反应，，冒出气泡，与图示曲线相符；⑤向混合液中加入硝酸钡，硝酸钡会和硫酸反应生成不溶于酸的硫酸钡沉淀，从一开始就会看到，与图示曲线不服。故正确的是①③④，选B。
8.【答案】C
【解析】根据题意，航母在制造过程中用的材料要求很高，特别是飞行甲板用的钢要求极高，强度甚至高于核潜艇，结合钢是含碳量为0.03%～2%的铁合金，合金是指在一种金属中加热熔合其他金属或非金属而形成的具有金属特性的物质，进行分析。A项，飞行甲板用的钢是铁的合金，属于金属材料，错误；B项，钢是含碳量为0.03%～2%的铁合金，其硬度比该合金中成分金属单质的硬度更大，错误；C项，钢是铁的合金，具有金属特性，与其他金属材料一样都具有导热性，正确；D项，合金是一种金属中加热熔合其他金属或非金属而形成的具有金属特性的物质，不一定是两种或两种以上的金属，错误。故选C。
9.【答案】C
【解析】把铝确定为食品的污染源之一，那么凡是与我们的饮食有关的途径都应加以控制。②铝制炊具在烹制食物时铝可能随食物进入人体，③铝制易拉罐中的铝可能随饮料进入人体，④包装糖果和小食品的铝可能进入人体，⑥胃舒平药剂中的铝对人体有危害，⑧明矾是十二水硫酸铝钾，用明矾净化水的过程中铝可能随水进入人体，⑨用明矾及及小苏打做食物膨化剂也可能随食品进入人体，所以答案选C。
10.【答案】A
【解析】铁能与硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，使金属球质量减小；能与硫酸铜反应，生成铜和硫酸亚铁，生成的铜附着在铁球表面，每56份质量的铁参加反应，就会生成64份质量的铜，使金属球质量增加。故左端上翘，选A。
11.【答案】B
【解析】在金属活动性顺序中，位于前边的金属能把位于其后的金属从他的盐溶液中置换出来。A项，汞>银，可发生置换反应；B项，铜铁，可发生置换反应；D项，铁>铜，可发生置换反应。故选B。
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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】C
【解析】该实验不能证明一氧化碳的可燃性。故选C。
14.【答案】C
【解析】在自然界中以单质形式存在的物质，化学性质都是很稳定的。A项，铜的化学性质比较稳定，但在一定条件下，也能和多种物质发生反应，主要是以化合物的形式存在；B项，铁的化学性质比较活泼，以化合物的形式存在；C项，在金属活动性顺序中，金位于最后，化学性质非常稳定，以单质形式存在；D项，塑料属于有机合成材料。故选C。
15.【答案】C
【解析】铁与盐酸反应制得FeCl2，铜与银不与盐酸反应，铝与盐酸反应制得AlCl3，故选项C正确。
16.【答案】(1)没有 (2)Al(NO3)3、Zn(NO3)2、Cu(NO3)2
(3)Zn＋2AgNO3===Zn(NO3)2＋2Ag、Cu＋2AgNO3===Cu(NO3)2＋2Ag
【解析】(1)在金属活动性顺序中，铝>锌>铜>银，根据位置靠前的金属能把位于其后的金属从它的盐溶液中置换出来，可知锌和铜只能与硝酸银反应，所以硝酸铝只能留在溶液中，又根据活动性差别大的先反应，可知硝酸银和锌先反应，若硝酸银还有剩余，才会和铜反应。根据题意甲溶液呈蓝色，可知铜已参加反应，即锌已被完全消耗，所以固体乙中，没有氢之前的金属，滴加稀盐酸时，没有气泡产生。(2)由于Al(NO3)3没有参加反应，故一直留在溶液中。根据题意溶液甲呈蓝色可知，铜与硝酸银发生了反应，会生成蓝色的Cu(NO3)2，而在铜之前参加反应锌，会完全反应生成Zn(NO3)2，由于不知硝酸银的量，所以无法判断溶液中是否含有AgNO3。(3)该过程发生了两个化学反应：Zn＋2AgNO3===Zn(NO3)2＋2Ag、Cu＋2AgNO3===Cu(NO3)2＋2Ag。
17.【答案】火星 黑 3Fe＋2O2Fe3O4
【解析】铁丝在纯氧中燃烧，可观察到剧烈燃烧，火星四射，放热，生成黑色固体。该反应的化学方程式3Fe＋2O2Fe3O4。
18.【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
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【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。
19.【答案】(1)加快 (2)放热 (3)Fe2O3·xH2O (4)1 g铁粉、10滴水 (5)20.5%
【解析】(1)实验①和②之间唯一的变量为是否有NaCl，根据含有NaCl的②组实验，反应所需的时间较短，得到NaCl能加快铁锈蚀的速率。(2)通过温度升高，可以直接得出铁锈蚀的过程是放热的过程。(3)根据题干“小明对铁的锈蚀进行如下探究”及“红棕色物质生成”，我们可以判定此物质为铁锈，主要成分为Fe2O3·xH2O。(4)“实验①和③是探究碳对铁锈蚀速率的影响”，所以该对照组间唯一的变量应为是否含有碳，因为实验①含有碳，则实验③不含碳，而其他的因素应完全相同，所以实验③的样品组成为1 g铁粉、10滴水。(5)因为量筒内液体减少的体积即为广口瓶内所含有的全部氧气的体积，所以氧气的体积含量：30 mL/146 mL×100%≈20.5%。
20.【答案】(1)水、氧气 (2)五分之一 (3)试管内液面上升
【解析】(1)对比实验①②③，可知铁生锈实际上是铁与空气中的水、氧气发生反应的结果。(2)因为氧气约占空气总体积的五分之一，因此足够长时间后，实验③进入试管内的水的体积约占试管体积的五分之一。(3)该实验创新之处在于：可根据铁丝表面的铁锈和进入试管中水的体积两种现象来判断铁丝反应进行的情况。
21.【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。
22.【答案】(1)先通CO
(2)设8 g氧化铁完全反应后生成铁的质量为x。
＝
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x＝5.6 g
设5.6 g铁消耗硫酸的质量为y。
＝
y＝9.8 g
硫酸溶液的溶质质量分数为(9.8 g/49 g)×100%＝20%
答：硫酸溶液的溶质质量分数为20%。
【解析】(1)一氧化碳具有可燃性，不纯时加热会发生爆炸，先通CO的目的就是排出试管内的空气。(2)据题意可知需要两个反应的化学方程式：Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2，Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑根据提供氧化铁的质量，找到氧化铁与铁、铁与硫酸的质量关系来求算。
23.【答案】(1)Cu—Zn (2)①0.2 g
②设：合金中锌的质量为x
＝
x＝6.5 g
合金中铜的质量为：26 g－6.5 g＝19.5 g
合金中铜的质量分数＝×100%＝75%
答：合金中铜的质量分数为75%。
【解析】(1)铜的活动性比氢弱，不与稀硫酸发生反应，锌的活动性比氢强，能与稀硫酸发生反应，因而铜锌合金能根据剩余金属的质量测定出铜的质量分数；而银的活动性比氢弱，也不与稀硫酸发生反应，因而铜银合金不能测定出铜的质量分数。(2)从图像中可知生成氢气的质量为0.2 g；根据产生的氢气的质量可利用化学方程式计算出锌的质量，进而算出铜的质量分数。
24.【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
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＝
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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