.第八单元 金属和金属材料课题1 金属材料【培优训练题】1. （泉州初赛）不久前，日本某一材料研究所的科学家发明了一种“碳纳米管温度计”，这种温度计被认定是目前世界上最小的温度计。研究人员在长约106 m，直径为107 m的碳纳米管中充入液态的金属镓。当温度升高时，管中的镓就会膨胀，通过电子显微镜就能读取温度值。这种温度计测量的范围可从30 到490 ，并且精确度较高，可用于检查电子线路是否异常、测量毛细血管的温度等许多方面。根据以上信息判断下列推测中正确的是（ ）A碳纳米管的体积在10 至500之间随温度变化很小，可忽略不计B金属镓的熔点、沸点都很低C在30 到490 之间金属镓的体积与温度变化成正比D金属镓的体积在30 到490 之间随温度变化很小，可忽略不计2. （江西初赛）所谓合金，就是不同种金属（或金属与非金属）在熔化状态下形成的一种熔合物。根据下列四种金属的熔、沸点判断，其中不能形成合金的是（ ）NaCuAlFe熔点（）97.510836601535沸点（）883259522003000 ACu和Al BFe和Cu CFe和Na DAl和Na3. （江苏初赛）钨（W）是我国丰产元素，广泛用作灯泡的灯丝，有“光明使者”的美誉。（1）钨用作灯丝，主要利用它的 （填物理性质）；（2）钨的原子结构示意图如右图所示，则钨原子的核外电子总数为 ；（3）冶炼钨的一个阶段是用碳、氢气等还原剂在高温条件下把氧化钨 (WO3）还原为金属钨。为了获得纯度较高的钨，应选择 （填“氢气”或“碳”）作还原剂，写出所选物质还原氧化钨的化学方程式： 。【情景创新题】 4物质的性质决定物质的用途，物质的用途反映了物质的性质，但物质的性质不一定决定其必有具备该性质的用途。在考虑物质的用途时，还要考虑原料是否易得、价格、美观以及废物是否利于回收以及对环境影响等因素。阅读表格，综合考虑下表各方面的因素，回答以下问题。金属全球产量(104t)密度(103m-3)熔点()导热性能导电性能市场价格(元/t)(大约)铝150002.76604416000铜80008.910832217700铁3014307.91540872200银810.59611113650000注：导热性能18表示导热性由强到弱；导电性能18表示导电性由强到弱。（1）导电性能好的两种金属是 ，其中更适宜做导线的是 ，理由是 。（2）用铝锅炒菜时锅底易变形，而用铁锅则不会，主要原因是 。参考答案1AC 【解析】根据题给信息“这种温度计测量的范围可从30 到490 ”推知，碳纳米管在这个温度范围内体积随温度变化很小；同时也说明金属镓在30 到490 范围内体积与温度变化成正比，故选AC。2C 【解析】Fe的熔点是1535 ，而Na的沸点是883 ，两者无法熔合成合金，故选C。3（1）熔点高 （2）74 （3）氢气 3H2+ WO33H2O + W【解析】氢气是一种气体还原剂，还原WO3不会引入固体杂质，使得金属钨纯度高。4. （1）银和铜 铜 铜的产量比银的产量高，且铜的价格比银的价格低 （2）因为铝锅的熔点低，故炒菜时容易软化，而铁锅的熔点高（从硬度角度解释也可）【解析】联系生活实际并结合表格信息解答。考虑物质的用途时除考虑物质的性质外，还要考虑到价格、金属的其他性质，不能以偏盖全，盲目解答。课题2 金属的化学性质【培优训练题】1（多选）（全国复赛）质量相等的锌和铁分别与质量相等、浓度也相等的稀盐酸反应，反应情况如右图所示。则下列叙述中正确的是（ ）A图线a、b分别表示锌、铁的反应情况 B锌、铁均反应完，盐酸有剩余C盐酸均反应完，定有锌剩余 D盐酸均反应完，定有铁剩余2（多选）（湖北初赛）有一包固体混合物，其中含有硝酸银、硝酸铜、硝酸镁及铁粉,加入足量的水过滤。下列描述的情形不可能存在的是（ ）A滤纸上有Ag、Cu、Fe，滤液中有Fe2+、Cu2+、Mg2+ B滤纸上有Ag、Cu，滤液中有Fe2+、Cu2+、Mg2+、Ag+C滤纸上有Ag，滤液中有Fe2+、Cu2+、Mg2+、Ag+D滤纸上有Ag、Cu，滤液中有Fe2+、Cu2+、Mg2+3（双阳区初赛） 下列事实不能说明Zn比Ag活泼的是（ ）AZn能与AgNO3溶液反应，置换出AgBZn能与稀硫酸反应，Ag则不能C自然界没有以单质形式存在的Zn，而有以单质形式存在的AgDZn的熔点为420 ，Ag的熔点为962 【情景创新题】4（原创题） 航空母舰是人类历史上最具威胁的武器之一，是可以为国家利益做出特殊贡献的“海上霸王”。曾有人说：“一个没有航母和远洋海军的国家就不能称为伟大的国家”。拥有航母，这个让中国人魂牵梦绕了70年的梦想，这个让几代中国海军军人执着的夙愿终于实现了。2012年7月中国 “瓦良格”号航母先后三次出海试航，同年11月正式交付海军服役。据报道，特种钢、镍铁合金以及钛合金是制造航母的重要合金材料，这些合金的优点是强度高、耐腐蚀强。结合上述材料回答下列问题：（1）制造航母所用特种钢中有一种锰钢，其主要性能是韧性好、硬度大。若金属锰(Mn)在金属活动性顺序中位于铝和锌之间，则下列反应不正确的是（ ） AMn+2HCl=MnCl2H2 BMg +MnSO4=MgSO4MnCMnCu(NO3)2=Mn(NO3)2+Cu DFeMnSO4=FeSO4Mn（2）航母制造时使用量较多的金属材料是铁合金和钛合金。某校化学兴趣小组想知道铁和钛的金属活动性谁更强些进行了如下探究：实验设计相同温度下，取大小相同的两种金属薄片，用砂纸将表面磨光，分别放入等体积、等浓度且足量的稀盐酸中反应，观察现象。请分析回答下列问题：两种金属投入盐酸前用砂纸将表面擦光亮，其目的是 。制造航母使用钛合金的理由是 。根据下表中的现象填写结论。金属钛铁与盐酸反应现象放出气泡速率很慢放出气泡速率较慢结论已知钛盐中钛元素显+4价。写出钛和稀盐酸反应的化学方程式 。参考答案1AD 【解析】在金属活动性顺序表中，锌的比铁活泼，故锌反应速率较快，最先反应完，则A正确；观察图像可知，反应完毕后生成氢气的质量相等，说明盐酸被完全消耗，锌可能剩余，而金属铁一定有剩余，故选AD。2AB 【解析】铁粉不能置换出硝酸镁中的镁（镁比铁活泼）；铁先置换出硝酸银中的银，当硝酸银完全反应后，铁才与硝酸铜反应，置换出金属铜。选项A中铁过量，滤液中一定没有Cu2+，则A错误；选项B中金属Cu析出，说明硝酸银完全反应，滤液中不可能有Ag+，故B错误。3D 【解析】熔点属于金属的物理性质，而活动性属于金属的化学性质，根据金属的熔点无法确定金属的活动性。4（1）D （2）除去氧化膜，便于直接反应 抗腐蚀性强 铁比钛活泼 Ti+4HCl=TiCl4+2H2【解析】因“金属锰（Mn）在金属活动性顺序中位于铝和锌之间”，说明Mn比锌活泼，而铁在锌后面，所以铁不能将Mn从其盐溶液中置换出来；金属的活动性越强，在酸溶液中越容易发生置换反应，与酸反应生成氢气的速率越快，我们可以根据金属与酸反应的速率快慢来确定金属活动性大小。课题3 金属资源的利用和保护【培优训练题】1（全国复赛）在a、b两支试管中加入体积相同的同种生铁块。在a中加入食盐水，塞上橡皮塞，如右图。U形玻璃管内为红墨水（开始时两端液面等高）。放置一段时间后，下列有关叙述错误的是（ ）A生铁块中的主要成分是铁，也含有少量的碳B红墨水柱两边的液面变为左低右高C两试管中铁均被锈蚀Da试管中发生的反应是2C+2Fe+3O2=2FeCO32. （佛山初赛）钢铁是重要的金属材料。（1）下列铁制品的用途中，利用金属导热性的是 （填字母，下同）。（2）目前世界上已有50%以上的废钢铁得到回收利用，其目的是 。A. 节约金属资源 B. 合理开采矿物 C. 防止钢铁生锈（3）为防止水龙头生锈，其表面镀有一层铬。铁生锈的条件是 。（4）将生锈的铁制品放入盛有过量稀盐酸的洗槽中，观察到溶液变黄，有无色气泡逸出。写出其中一个反应的化学方程式 。【情景创新题】3. （原创题）2012年4月21日22日，中国腐蚀与防护学会联合北京科技大学新材料技术研究院在北京科技大学举办了第二届“世界腐蚀日”中国区宣传活动。活动以“材料延寿绿色防腐蚀产品与先进技术”为主题，举办了材料延寿科技展览和企业新技术展览等活动。活动旨在通过展览等形式，向社会各界展示腐蚀的危害及腐蚀防护的重要性。金属锈蚀是一个长期困扰人们的难题，金属锈蚀造成的损失极其重大，据美国金属学会统计，全球每年因金属锈蚀造成的经济损失占生产总值的4，因锈蚀而报废的金属占总产量的30；我国每年因金属锈蚀造成的经济损失达3000多亿元。铁制品的防锈原理是隔绝空气或水，使铁失去生锈的条件。常见防锈方法有以下几类：第一类：表面保护法（隔绝氧气、酸雨等物质）。（1）外加防护漆或塑料。例如：汽车的外表面等；（2）覆盖活泼性较弱的金属。如：装饰品镀金，镀铜等；（3）定期外加润滑油。如：轴承中的润滑油不光有减少阻力的作用还能防止氧化。第二类：牺牲阳极的阴极保护法（提供电子）。表面覆盖活泼性较主体金属强的金属。如在海轮的船体上钉上锌块、镀锌铁。第三类：改变金属的组成（合金）。请根据上述材料回答下列问题：（1）2012年4月21日22日，中国腐蚀与防护学会联合北京科技大学新材料技术研究院在北京科技大学举办了第二届“世界腐蚀日”中国区宣传活动。活动以“材料延寿绿色防腐蚀产品与先进技