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人教版（2019）高一必修第一册 第三章 铁 金属材料 第二
节 金属材料
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．下列有关叙述正确的是( )
A．铝和铁在常温下遇硫酸或硝酸发生钝化现象
B．金属钠除保存在煤油中，也可以保存在汽油中
C．湿法治炼就是指金属在溶液中的置换反应，如金属钠置换硫酸铜溶液中的铜
D．涂油层、电镀金属层、制合金等都是保护金属的措施
2．下列说法错误的是
A．不锈钢属于合金 B．14C的中子数为8
C．氯气常用于自来水杀菌消毒 D．铝热反应属于吸热反应
3．下列说法不正确的是
A．二氧化氯可用于自来水消毒
B．硬铝是铝合金的一种，是制造飞机和宇宙飞船的理想材料
C．工业上常利用钠与氯气来制氯化钠
D．铜能与氯化铁溶液反应，该反应可用于印刷电路板的制作
4．下列说法错误的是
A．KAl(SO ) ·12H O溶于水可形成 Al(OH) 胶体
4 2 2 3
B．0.1 mol·L-1 NaOH溶液:Na+、K+、CO 、AlO 能大量共存
C．室温下，Al与4.0 mol﹒L-1NaOH溶液反应生成NaAlO
2
D．因为Al O 具有两性，所以可用于电解冶炼铝
2 3
5．将总物质的量为amol的钠和铝的混合物投入到水中，若两者的物质的量之比
n(Na):n(Al)＝2:3，则生成的氢气在标准状况下的体积为
A．11.24a L B．36.6a L C．17.92a L D．44.82a L
6．下列关于金属的说法正确的是
A．铝箔在空气中受热可以熔化且会发生剧烈燃挠
B．Na在空气中燃烧，发出黄色火焰，生成白色固体
C．合金的熔点一定低于成分金属，硬度一定大于成分金属
D．铝制餐具不宜用来蒸煮或者长时间存放酸性或碱性食物
7．常温下，3.0molNa、Fe、Al分别与1.0mol盐酸反应，生成最多氢气的是
A．Na B．Fe C．Al D．Na、Fe一样多
8．从金属利用的历史来看，先是青铜器时代，而后是铁器时代，铝的利用是200来年
的事。下列金属的性质和特点跟这个先后顺序有关的是（ ）
①地壳中的含量 ②活动性顺序 ③导电性 ④冶炼的难易程度 ⑤延展性
A．①③ B．②⑤ C．③⑤ D．②④
9．由CO、H、CO组成的混合气在同温同压下与氮气的密度相同，则该混合气中
2 2
CO、H、CO的体积比是
2 2
A．26:8:1 B．22:1:14 C．13:8:7 D．26:6:17
二、多选题
10．钛合金广泛应用于航空航海领域。钛铁矿(其中Ti为+4价)在高温下经氯化得到四
氯化钛，再制取金属钛的流程如图所示。下列说法正确的是
A．钛合金比纯钛硬度大是因为钛合金中金属原子的层状排列更规则
B．氯化过程中FeCl ，既是氧化产物又是还原产物
3
C．制取金属钛时，可用CO 替代Ar气以隔绝空气
2
D．若制取1mol金属钛，则氯化过程中转移电子的物质的量至少为7mol
三、计算题
11．用久的热水瓶内胆有一层水垢【主要成分是CaCO 和Mg(OH) 】。兴趣小组为了
3 2
解具体成分进行了实验。他们取样品25克放入质量为100克的锥形瓶中，置于电子天
平上，往瓶内加入150克稀盐酸时，恰好完全反应（样品中的杂质不与稀盐酸反应），
此时天平示数如图。对所得混合物进行过滤、洗涤、干燥、称量，得到固体4.2克。请
回答下列问题：
试卷第2页，共3页(1)恰好完全反应时，溶液中的溶质为______________（填化学式）。
(2)样品中CaCO 的质量分数是______________？
3
(3)反应结束时溶液中MgCl 的质量分数是______________？（精确到0.1%）。
2
12．按要求做答
(1)甲烷(CH)的摩尔质量为_________。
4
(2)0.5mol H 的质量为______，标准状况下该气体的体积为_________。
2
(3)5molCO 所含氧原子的数目为__________个。
2
(4)100mL0.25mol/L Na SO 溶液中Na+的物质的量浓度是__________mol/L。
2 4
(5)有200mL氯化镁和氯化铝的混合溶液，其中c(Mg2+)为0.2mol/L，c(Cl﹣)为
1.6mol/L，则Al3+的物质的量浓度为______________mol/L。
13．（1）有镁和铁的混合物共4.0克，与200毫升盐酸恰好完全反应，在标准状况下
共收集到2.24L气体。假设反应后溶液体积不变，则铁的质量为_____g；反应后溶液
中Mg2+的物质的量浓度为_______。
（2）一定量氢气在氯气中燃烧，所得混合气体用 100 mL、2.00 moL·L-1NaOH 溶液恰
好完全吸收，测得溶液中含有 NaClO 的物质的量为 0.05mol。试计算下列问题： 所
得溶液中 Cl-的物质的量为_______ ；所用氯气和参加反应的氢气的物质的量之比n
（C1 ）：n（H）为 _______ 。
2 2
四、工业流程题
14．铝的单质及其化合物在生产、生活、科研等领域应用广泛。
I．工业上用铝土矿(主要成分为Al O，还含有Fe O、FeO、SiO)制备铝的某种化合物
2 3 2 3 2
的工艺流程如图：
(1)加入盐酸时，氧化铝发生反应的离子方程式为___________。
(2)在滤液A中加入漂白液，目的是氧化除铁，所得滤液B显酸性，该过程中涉及某氧
化还原反成如下，请完成___________Fe2++___________ClO-+___________—
Fe(OH) ↓+___________Cl-+___________，__________。
3
II．明矾在日常生活、生产中也占有一席之地。
(3)明矾是净水明星，明矾化学式：___________，用离子方程式表示其净水原理___________。
(4)向0.02 mol的明矾溶液中逐滴加入150 mL0.2 mol/LBa(OH) 溶液生成沉淀的质量为
2
___________克。
15．某铝土矿中主要含有Al O、Al(OH) 还含有Fe O 等杂质。利用拜耳法生产氧化铝
2 3 3 2 3
的流程如图所示：
请回答下列问题：
(1)粉碎后的铝土矿碱浸时应在较高温度下进行，其目的是_______。滤渣1的主要成分
为_______。
(2)AlO 与NaOH溶液反应的离子方程式为_______。
2 3
(3)加Al(OH) 晶核的目的是促进Al(OH) 的析出。上述“稀释、结晶”工艺，也可用通
3 3
入足量的CO 气体的方法来代替，通入足量CO 气体的化学方程式为_______。(已知：
2 2
通入该气体后，其产物之一可用来做发酵粉)。
(4)焙烧过程中发生的化学方程式为_______。
(5)浓缩所得的NaOH溶液由于吸收了空气中的CO 而含有杂质，该杂质可通过苛化(即
2
与少量熟石灰反应)反应除去，写出苛化反应的化学方程式：_______。
(6)该生产流程能实现_______(填化学式)的循环利用。
试卷第4页，共3页参考答案：
1．D
【详解】试题分析：铝和铁在常温下遇浓硫酸或浓硝酸发生钝化现象，A不正确；汽油中
的烃的C原子数比煤油中的少，所以汽油的熔沸点比煤油低，即挥发性比煤油强，易挥发，
所以不用于保存Na，B不正确；钠是活泼的金属，极易和水反应，所以钠一旦投入到水中，
立即和水反应生成氢氧化钠和氢气，然后生成的氢氧化钠再和盐反应，C不正确，答案选
D。
考点：考查钝化、钠的保存、金属的冶炼以及金属的腐蚀与防护
点评：该题是高考中的常见题型和考点，属于基础性试题的考查。该题考查的知识点比较
分散，但很基础，难度不大，主要是对学生基础性知识的巩固训练，学生记住即可。
2．D
【详解】A．不锈钢是Fe、Cr、Ni、Ti、Mn、N、Nb、Mo、Si、Cu等的合金，A正确；
B．14C的质子数为6，质量数为14，中子数为14-6=8，B正确；
C．氯气与水反应产生的HClO有强氧化性，可用于消毒杀菌，因此氯气常用于自来水杀菌
消毒，C正确；
D．铝热反应放出大量的热，属于放热反应，D错误；
答案选D。
3．C
【详解】A．二氧化氯具有强氧化性，可用于自来水消毒，A正确；
B．硬铝的密度小、强度高、具有较强的抗腐蚀能力，是制造飞机和宇宙、飞船的理想材
料，B正确；
C．工业上利用海水晒盐制氯化钠，C不正确；
D．印刷电路板的制作的原理是：Cu+2FeCl =CuCl +2FeCl ，D正确；
3 2 2
故选C。
4．D
【详解】A．KAl(SO )·12H O溶于水电离出的Al3+会发生水解形成Al(OH) 胶体，故A正
4 2 2 3
确；
B．碱性溶液中，Na+、K+、CO 、AlO 之间不会发生反应，且与OH-不会反应，因此能
够大量共存，故B正确；
C．室温下，铝与NaOH溶液反应生成偏铝酸钠和氢气，故C正确；
D．Al O 和酸、碱都反应可以体现 Al O 具有两性，电解冶炼铝，只能说明熔融氧化铝能
2 3 2 3导电，二者没有必然联系，故D 错误；
综上所述，说法错误的是D项，故答案为：D。
5．C
【详解】钠和铝的混合物的总物质的量为amol，且n(Na):n(Al)= 2:3，则n(Na)= mol，
n(Al)= ，根据钠和水的反应列出关系式2Na～2HO～2OH-～H 可知，n(OH-)=n(Na)=
2 2
mol，生气氢气n(H )= n(Na)= mol；根据铝和氢氧化钠的反应列出关系式2Al～
2
2OH-～3H 可知，氢氧根不足，所以n(H )= n(OH-)= mol，共生成氢气 mol+
2 2
mol=0.8amol，准状况下的体积为0.8amol×22.4L/mol=17.92a L，故选C。
6．D
【详解】A．铝和氧气反应生成氧化铝，因氧化铝的熔点高于铝的熔点，而氧化铝在铝的
表面，所以加热铝箔的时候不会剧烈燃烧，故A错误；
B．钠在空气中燃烧，火焰为黄色，生成过氧化钠固体，固体为淡黄色，故B错误；
C．多数合金硬度大于组成它的成分金属；多数合金的熔点低于组成它的成分金属的熔点，
故C错误；
D．铝制餐具表面的氧化铝是两性氧化物，易与强酸、强碱反应，表面腐蚀后金属铝会继
续和酸、强碱反应，所以不宜用来盛装酸性、碱性较强的食物，故D正确；
答案选D。
7．A
【详解】根据2Na + 2HCl = 2NaCl + H ↑，反应后钠剩余，剩余的钠继续与水反应，2Na +
2
2HO=2NaOH + H ↑，则3.0molNa与1.0mol盐酸反应，生成1.5mol氢气；根据Fe + 2HCl =
2 2
FeCl + H ↑，3.0molFe与1.0mol盐酸反应后铁有剩余，放出0.5mol氢气；根据2Al + 6
2 2
HCl 2 AlCl + 3H ↑，反应后，铝剩余，放出0.5mol氢气；因此生成氢气最多的是钠，故
3 2
选A。
【点睛】本题的易错点为A，要注意钠除了与盐酸反应，还能与水反应，两个反应过程中
都能放出氢气。
8．D
【分析】金属的活泼性越强，金属越容易被氧化，越不稳定，在自然界中越容易以化合态
答案第2页，共2页存在，金属的冶炼越难，据此分析解答。
【详解】铜、铁、铝三种金属活动性由强到弱的顺序为：铝>铁>铜，金属的活泼性越强，
金属越容易被氧化、越不稳定，在自然界中越容易以化合态存在，金属的冶炼越难，所以
金属的使用早晚与金属的活动性强弱、金属的冶炼难易程度有关，序号为②④，故合理选
项是D。
【点睛】本题考查了金属活泼性与使用早晚的关系，明确金属活泼性与金属冶炼难易之间
的关系是解题关键。
9．C
【分析】根据CO、H 和CO碳组成的混合气体在同温、同压下与氮气的密度相同，可知
2 2
混合气体的平均相对分子质量等于氮气的相对分子质量，即为28，而CO的相对分子质量
也为28，则二氧化碳与氢气的平均相对分子质量必须为28，据此进行解答。
【详解】CO、H 和CO组成的混合气体在同温、同压下与N 的密度相同，则混合气体的
2 2 2
平均相对分子质量等于氮气的相对分子质量，即为28，由于CO的相对分子质量为28，则
CO 和H 的平均相对分子质量为28即可，CO的体积不受限制，利用十字相乘法得二氧化
2 2
碳和氢气的体积之比： ，则CO 和H 的体积之比为26：16=13：8，CO的体
2 2
积为任意体积，所以只有选项C符合条件，答案选C。
【点睛】本题考查混合气体的计算，难度不大，明确相同条件下气体的密度之比等于相对
分子质量之比计算即可，试题侧重于学生的分析能力和计算能力的考查，注意把握十字交
叉法的运用。
10．BD
【分析】根据得失电子守恒知，氯化过程中发生反应的化学方程式为2FeTiO + 6C+ 7Cl
3 2
2FeCl + 6CO+ 2TiCl ，制取金属钛的化学方程式为：Mg+ TiCl Ti+MgCl ，
3 4 4 2
以此来解析。
【详解】A．合金内加入了其他元素或大或小的原子，改变了金属原子有规则的层状排列，
使原子层之间的相对滑动变得困难，A错误；B．根据得失电子守恒知，氯化过程中发生反应的化学方程式为2FeTiO + 6C+ 7Cl
3 2
2FeCl + 6CO+ 2TiCl ，Fe化合价由+2升高为+3，而Cl的化合价由0价降低为-1价，
3 4
FeCl ，既是氧化产物又是还原产物，B正确；
3
C．制取金属钛时，选用氩气的目的是隔绝空气，防止Ti、Mg与空气中的成分发生，而镁
与二氧化碳反应，不能用CO 替代Ar气以隔绝空气，C错误；
2
D．根据氯化过程中发生反应2FeTiO + 6C+ 7Cl 2FeCl + 6CO+ 2TiCl 和根据化合价
3 2 3 4
升降守恒和原子守恒，可知TiCl ～7mole-～Ti，可知若制取1mol金属钛，氯化过程中转移
4
电子的物质的量至少为7mol，D正确；
故选BD。
11． CaCl 和MgCl 60% 5.8%
2 2
【分析】根据质量守恒定律可知，过程中质量的减少是因为生成了二氧化碳，所以可以求
算二氧化碳的质量，根据二氧化碳的质量和对应的化学方程式求算碳酸钙的质量，进而确
定氢氧化镁的质量，然后结合对应的化学方程式求算氯化镁质量，进而求算其质量分数。
【详解】(1)恰好完全反应时,碳酸钙转化为氯化钙,氢氧化镁转化为氯化镁,所以对应的溶质
的化学式为CaCl 和MgCl ；
2 2
(2)根据质量守恒定律可得，生成的二氧化碳的质量为25g+100g+150g−268.4g=6.6g，设碳
酸钙的质量为x，
列关系式： = ，解得：x=15g，样品中CaCO 的质量分数为 ×100%=60%；
3
(3)样品中氢氧化镁的质量为25g−15g−4.2g=5.8g，设生成的氯化镁的质量为y，
列关系式： = ，解得：y=9.5g，反应结束时溶液中MgCl 的质量分数为
2
答案第4页，共2页×100%=5.8%。
12． 16 g/mol 1 g 11.2 L 10N （或6.02×1024） 0.5 0.4
A
【详解】(1) 摩尔质量以g/mol为单位，数值上等于相对分子质量，所以甲烷(CH)的摩尔
4
质量为16 g/mol。答案：16 g/mol。
(2)根据m=n M=0.5mol 2 g/mol =1g，所以0.5molH 的质量为1g，标准状况下该气体的体
2
积为V=nVm=0.5mol L/mol=11.2 L。答案：1 g 、11.2 L。
(3)根据N=nN =5mol 2 6.02×1023mol-1=6.02×1024，5molCO 所含氧原子的数目为10N 或
A 2 A
6.02×1024。答案：10N 或6.02×1024。
A
(4)根据NaSO 2 Na+，所以0.25mol/L Na SO 溶液中Na+的物质的量浓度是0.5mol/L 。答
2 4 2 4
案：0.5。
(5)设Al3+的物质的量浓度为x mol/L，根据电荷守恒有c(Mg2+) 2+c(Al3+) 3= c(Cl﹣)，即为：
0.2 2+3xmol/L=1.6mol/L ，x=0.4 ，所以Al3+的物质的量浓度为0×.4mol/L。答案：
0.4
【点睛】本题考查摩尔质量、物质的量、气体摩尔体积等知识。以物质的量为中心进行的
有关计算。根据公式:m/M=n=V/Vm N/N =n=cV进行相关计算即可。
A
13． 2.8 0.25mol· L－1 0.15 mol 2:1
【详解】试题分析：本题考查混合物的计算，涉及Mg、Fe与酸的反应，Cl 与H、NaOH
2 2
的反应。
（1）根据反应的化学方程式：Mg+2HCl=MgCl +H ↑、Fe+2HCl=FeCl +H ↑可列式：n
2 2 2 2
（Mg）+n（Fe）= ，24g/moln（Mg）+56g/moln（Fe）=4.0g，解得n（Mg）
=0.05mol，n（Fe）=0.05mol；则铁的质量m（Fe）=0.05mol 56g/mol=2.8g；根据Mg守恒，
n（Mg2+）=n（Mg）=0.05mol，c（Mg2+）= =0.25mol/L。
（2）H 在Cl 中燃烧生成HCl，HCl与NaOH溶液的反应为：HCl+NaOH=NaCl+H O；用
2 2 2
NaOH溶液吸收后所得溶液中含NaClO，说明H 在Cl 中燃烧后Cl 过量，过量Cl 与
2 2 2 2
NaOH溶液发生的反应为：Cl+2NaOH=NaCl+NaClO+H O。根据Na和Cl守恒，反应后溶
2 2
液中n（NaCl）+n（NaClO）=n（NaOH）=2mol/L 0.1L=0.2mol，n（NaClO）=0.05mol，
则n（NaCl）=0.2mol-0.05mol=0.15mol，所得溶液中Cl-物质的量为0.15mol。根据Cl守恒，所用Cl 物质的量为（0.15mol+0.05mol） 2=0.1mol；生成0.05molNaClO的同时生成
2
0.05molNaCl，则由HCl与NaOH反应生成的NaCl为0.15mol-0.05mol=0.1mol，HCl物质的
量为0.1mol，根据反应H+Cl 2HCl，参加反应的H 物质的量为0.05mol，所用Cl 与参
2 2 2 2
加反应的H 物质的量之比n（Cl）：n（H）=0.1mol：0.05mol=2:1。
2 2 2
14． Al O+6H+=2Al3++3H O 2Fe2++C1O-+5H O=2Fe(OH) ↓+C1-+4H+
2 3 2 2 3
KAl (SO )·12H O A13++3H O Al(OH) (胶体)+3H+ 8.55
4 2 2 2 3
【分析】I．铝土矿(主要成分为Al O，还含有Fe O、FeO、SiO )加入盐酸，过滤得SiO
2 3 2 3 2 2
沉淀， 滤液A为到氯化铝、氯化铁、氯化亚铁混合溶液，向滤液中加入适量的漂白粉氧
化除铁，得沉淀为氢氧化铁，滤液B为氯化铝溶液；SiO 与NaOH混合加热发生反应产生
2
硅酸钠和水；
II．明矾化学式是KAl (SO )·12H O，该物质为强酸弱碱盐，可水解生成具有吸附性的氢氧
4 2 2
化铝胶体，可用于净水；将明矾与Ba(OH) 混合，根据各种离子的物质的量关系计算沉淀
2
的质量。
【详解】I．(1) 铝土矿中含有的金属氧化物能够与酸发生反应，变为可溶性盐进入溶液，
其中Al O 与HCl反应产生AlCl 、HO，反应的离子方程式为：Al O+6H+=2Al3++3H O；
2 3 3 2 2 3 2
(2)向滤液A中加入漂白液，溶液中的Fe2+被氧化为Fe3+，并Fe3+在溶液中形成Fe(OH) 沉淀，
3
ClO-被还原为Cl-，根据电子守恒、电荷守恒、原子守恒，可得该反应的离子方程式为：
2Fe2++C1O-+5H O=2Fe(OH) ↓+C1-+4H+；
2 3
II．(3)明矾化学式是KAl (SO )·12H O，该物质是强酸弱碱盐，Al3+发生水解反应生成具有
4 2 2
吸附性的氢氧化铝胶体，吸附水中悬浮的固体小颗粒，使之形成沉淀，因而明矾可用于净
水，水解反应的离子方程式为：A13++3H O Al(OH) (胶体)+3H+；
2 3
(4)0.02 mol的明矾会电离产生0.02 mol Al3+、0.04 mol ，向其中加入150 mL0.2
mol/LBa(OH) 溶液，n[Ba(OH) ]=0.2 mol/L×0.15 L=0.03 mol，则n(Ba2+)=n[Ba(OH) ]=0.03
2 2 2
mol，n(OH-)=2n[Ba(OH) ]=0.06 mol，n(Al3+)：n(OH-)=1：3，二者恰好反应产生Al(OH) 沉
2 3
淀，n[Al(OH) ]=n(Al3+)=0.02 mol，m[Al(OH) ]=0.02 mol×78 g/mol=1.56 g；n(Ba2+)=0.03 mol
3 3
＜n( )=0.04 mol，则反应产生0.03 mol BaSO 沉淀，m(BaSO)=0.03 mol×233 g/mol=6.99
4 4
答案第6页，共2页g，故生成沉淀的质量为m(总)=m[Al(OH) ]+m(BaSO)=1.56 g+6.99 g=8.55 g。
3 4
15．(1) 加快反应速率 Fe O
2 3
(2)AlO+2OH-=2 +H O
2 3 2
(3)NaAlO +CO +2H O= NaHCO+Al(OH) ↓
2 2 2 3 3
(4)2Al(OH) Al O+3H O
3 2 3 2
(5)Ca(OH) +Na CO=CaCO ↓+2NaOH
2 2 3 3
(6)NaOH
【分析】利用铝土矿制取Al O，并循环利用NaOH。先将铝土矿溶于NaOH溶液中，
2 3
Fe O 不溶而成为滤渣；往滤液中加入水和Al(OH) 晶核，此时生成Al(OH) 沉淀，焙烧可
2 3 3 3
制得Al O。浓缩滤液并加入少量熟石灰，可生成CaCO 沉淀和NaOH溶液。
2 3 3
（1）
碱浸时，为加快浸取速率，应在较高温度下进行，其目的是：加快反应速率。由分析可知，
滤渣1的主要成分为Fe O。答案为：加快反应速率；Fe O；
2 3 2 3
（2）
Al O 与NaOH溶液反应，生成偏铝酸钠和水，离子方程式为Al O+2OH-=2 +H O。答
2 3 2 3 2
案为：Al O+2OH-=2 +H O；
2 3 2
（3）
偏铝酸钠溶液中通入足量CO 气体，生成氢氧化铝沉淀和碳酸氢钠，化学方程式为
2
NaAlO +CO +2H O= NaHCO+Al(OH) ↓。答案为：NaAlO +CO +2H O=
2 2 2 3 3 2 2 2
NaHCO +Al(OH) ↓；
3 3
（4）
焙烧过程中，氢氧化铝分解生成氧化铝等，化学方程式为2Al(OH) Al O+3H O。答案为：
3 2 3 2
2Al(OH) Al O+3H O；
3 2 3 2（5）
苛化时，碳酸钠与氢氧化钙发生复分解反应，反应的化学方程式：Ca(OH)
2
+Na CO=CaCO ↓+2NaOH。答案为：Ca(OH) +Na CO=CaCO ↓+2NaOH；
2 3 3 2 2 3 3
（6）
由分析可知，该生产流程能实现NaOH的循环利用。答案为：NaOH。
【点睛】偏铝酸钠溶液中通入足量二氧化碳，起初生成的碳酸钠能与二氧化碳在水溶液中
继续反应生成碳酸氢钠。
答案第8页，共2页
