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第三章 铁 金属材料
第二节 金属材料 课时作业
第二课时 新型合金 物质的量在化学方程式计算中的应用
基础达标
1．下列不属于新型合金的是（ ）
A．储氢合金 B．钛合金
C．铁合金 D．形状记忆合金
【答案】C
【解析】A．为了满足某些尖端技术发展的需要，新型合金材料储氢合金是一类能够
大量吸收H，并与H 结合成金属氢化物的材料，A不符合题意；B．由于钛合金的硬度
2 2
大、耐酸碱的腐蚀，因此可用于发展航空飞机的机体材料等，属于新型合金，B不符合题
意；C．铁合金是一种由铁和其它元素形成的传统合金，不属于新型合金，C符合题意；
D．形状记忆合金是一种由两种以上金属元素构成、能够在温度和应力作用下发生相变的
新型合金，广泛应用于航空航天、生物医疗、机械电子、汽车工业、建筑工程等领域，D
不符合题意； 故本题选C。
2.下列说法正确的是（ ）
A．用来制造储存氢气所用钢瓶的合金是储氢合金
B．不锈钢是最常见的新型合金
C．新型合金主要应用于航天航空﹑生物工程等领域
D．碳纤维复合材料属于新型合金材料
【答案】C
【解析】A．储氢合金是指一类能够大量吸收H，并与H 结合成金属氢化物的材料，
2 2
故A错误；B．不锈钢属于铁合金，故B错误；C．新型合金有质量轻、耐腐蚀、强度高等
优点，是用于航空和舰艇的理想材料主要应用于航天航空﹑生物工程等领域，故C正确；
D．合金是由两种或两种以上的金属与金属或非金属经一定方法所合成的具有金属特性的
混合物，碳是非金属元素，碳纤维主要由碳元素组成，不属于合金，故D错误；答案选
C。
3．科学技术的迅猛发展促进了社会的进步。下列科技成果涉及的材料中，主要成分不属于金属材料的是（ ）
选项 A B C D
科技
成果
“蛟龙”号耐压球
C919飞机外壳 宇航服 地铁列车车体
壳
成分 铝锂合金 钛合金 聚酯纤维 不锈钢
【答案】C
【解析】A项，铝锂合金是由Al、Li等金属混合而成，属于金属材料，不符合题意；
B项，钛合金是以钛为基体、加入其它合金元素组成的合金，属于金属材料，不符合题
意；C项，聚酯纤维是由二元有机物与二元醇缩聚而成的聚酯经纺织所得的合成纤维，属
于有机高分子材料，符合题意；D项，不锈钢是由钢与镍制成的合金，属于金属材料，不
符合题意。
4．2019年12月17日，我国国产航母——山东舰正式列装服役。下列用于制造该舰的
材料属于无机非金属材料的是（ ）
A．舰身无磁镍铬钛合金钢 B．甲板耐磨SiC涂层
C．舰载机起飞挡焰板铝合金 D．舰底含硅有机涂层
【答案】B
【解析】无机非金属材料，是除金属材料、高分子材料以外的所有材料的总称。它是
由硅酸盐、铝酸盐、硼酸盐、磷酸盐、锗酸盐等原料和(或)氧化物、氮化物、碳化物、硼
化物、硫化物、硅化物、卤化物等原料经一定的工艺制备而成的材料，由此判断。A项，
舰身无磁镍铬钛合金钢属于金属材料中的合金，错误；B项，甲板耐磨SiC涂层属于无机
非金属材料，正确；C项，舰载机起飞挡焰板铝合金属于金属材料中的合金，错误；D
项，有机硅，即有机硅化合物，是指含有Si－C键、且至少有一个有机基是直接与硅原子
相连的化合物，习惯上也常把那些通过氧、硫、氮等使有机基与硅原子相连接的化合物也
当作有机硅化合物，不属于无机非金属材料，属于有机材料，错误。
5.钛和钛的合金具有很多优良的性能，如熔点高、密度小、可塑性好、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
合实际的是（ ）
A．用来做保险丝 B．用于制造航天飞机杨sir化学，侵权必
究C．用来制造人造骨 D．用于家庭装修，做钛合金装饰门
【答案】A
【解析】物质的性质决定用途，钛和钛的合金有很多优良的性能，也有很多重要的用
途。
A．保险丝应该用熔点比较低的金属材料做，而钛及其合金熔点高，不适合做保险丝，故
A错误；B．因为钛和钛的合金密度小、可塑性好、易于加工，所以可用于制造航天飞
机，故B正确；C．因为钛合金与人体有很好的“相容性”，所以可用来制造人造骨，故
C正确；D．因为钛和钛的合金密度小、可塑性好、易于加工，所以可用于家庭装修，做
钛合金装饰门，故D正确；答案选A。
6.下列关于金属材料的说法不正确的是（ ）
A．镧镍合金能大量吸收H 形成金属氢化物，可作储氢材料杨sir化学，侵权必究
2
B．任何两种金属都能形成合金
C．金属材料中可能含有非金属元素
D．不锈钢中的主要合金元素为Cr和Ni
【答案】B
【解析】A．镧镍合金能大量吸收H 形成金属氢化物，能可逆地吸收和释放氢气，可
2
作储氢材料，故A正确；B．两种金属形成合金的条件是低熔点金属的沸点要超过高熔点
金属的熔点，所以不是任何两种金属都能形成合金，故B错误；C．金属材料中可能含有
非金属元素，如生铁中含有碳元素，故C正确；D．当Cr含量达到一定值时，钢才有耐蚀
性，不锈钢中的主要合金元素为Cr和Ni，故D正确；选B。
7.已知30 mL浓度为0.5 mol·L－1的NaSO 溶液恰好与50 mL浓度为0.1 mol·L－1的KRO
2 3 4
溶液完全反应转化为NaSO 。则R元素在产物中的化合价是（ ）
2 4
A．＋1 B．＋2 C．＋3 D．＋4
【答案】A
【解析】设R元素在产物中的化合价为x价；S元素化合价从＋4升高到＋6价，R元
素化合价从＋7 价降到 x 价，根据氧化还原反应得失电子数相等列等式：(0.5 mol·L－
1×30×10－3 L)×2＝(0.1 mol·L－1×50×10－3 L)×(7－x)，得x＝1；选A项。
8.等质量的两份铝分别与适量的稀HSO 和NaOH溶液完全反应，若消耗两溶液的体
2 4
积相同，则稀HSO 与NaOH溶液的物质的量浓度之比为( )
2 4
A．3∶2 B．2∶3 C．2∶1 D．1∶2
【答案】A【解析】 2Al～3HSO 2Al～2NaOH
2 4
2 3 2 2
等量的Al消耗HSO 和NaOH的物质的量之比是3∶2。又因它们体积相同，则物质的
2 4
量浓度之比等于物质的量之比。
9.若加热5.00 g的碳酸钠和碳酸氢钠的混合物，使碳酸氢钠完全分解，混合物质量减
少了0.31 g，则原混合物中碳酸钠的质量为
A．1.68 g B．3.32 g C．4.16 g D．4.38 g
【答案】C
【解析】碳酸氢钠受热容易分解为碳酸钠，从反应方程分析可知，固体质量减少的部
分就是二氧化碳和水蒸气的质量，设碳酸氢钠的质量为x，
2NaHCO ====NaCO＋CO↑＋HO Δm
3 2 3 2 2
168 62
x 0.31 g
＝，解得x＝0.84g
则m(Na CO)＝5.00 g－0.84 g＝4.16 g。
2 3
10． 甲、乙两烧杯中各盛有100 mL 3 mol·L－1的盐酸和氢氧化钠溶液中，向两烧杯中
分别加入等质量的铝粉，反应结束后测得生成的气体体积比为甲∶乙＝1∶2，则加入的铝粉
质量为( )
A．5.4 g B．3.6 g C．2.7 g D．1.8 g
【答案】A
【解析】由6HCl＋2Al===2AlCl ＋3H↑，2NaOH＋2Al＋6HO===2Na[Al(OH) ]＋3H↑
3 2 2 4 2
可知，两份等质量的Al都完全反应时，生成的H 等量，消耗的HCl与NaOH不等量。实
2
际上HCl、NaOH同为0.3 mol，且已知生成H 的体积比为1∶2，所以发生反应时分别为HCl
2
不足Al过量，NaOH过量Al不足。由生成H 的体积比为1∶2可知，反应的Al的量之比也
2
为1∶2，则与0.3 mol盐酸反应的Al为2.7 g，与NaOH溶液反应的Al为5.4 g。
能力提升
11．28 g铁粉溶于稀盐酸中，然后加入足量的NaO 固体，充分反应后过滤，将滤渣
2 2
加强热，最终得到的固体质量为( )
A．36 g B．40 g C．80 g D．160 g
【答案】B
【解析】铁粉溶于稀盐酸中生成氯化亚铁，然后加入足量的NaO 固体，由于NaO 固
2 2 2 2
体溶于水后生成氢氧化钠和氧气，充分反应后生成氢氧化铁沉淀，过滤，将滤渣加强热，
最终得到的固体为Fe O ，根据铁原子守恒，n(Fe O)＝n(Fe)＝×＝0.25 mol，所得Fe O 固
2 3 2 3 2 3体的质量为0.25 mol×160 g·mol－1＝40 g。
12．16.3 g由NaO、NaO、NaCO、NaOH组成的混合物与200 g质量分数为7.3%的
2 2 2 2 3
盐酸恰好反应，蒸干反应后的溶液，最终得到的固体的质量为（ ）
A．8 g B．15.5 g C．11.7 g D．23.4 g
【答案】D
【解析】盐酸中氯离子的物质的量n＝＝0.4 mol，NaO 、NaO、NaCO 、NaOH与盐
2 2 2 2 3
酸反应生成的产物蒸干得到固体都是NaCl，NaCl的摩尔质量为58.5 g·mol－1，由氯原子守
恒知生成NaCl的质量为：m＝0.4mol×58.5 g·mol－1＝23.4 g，故选D项。
13．某同学研究铝及其化合物 性的质时设计了如下两个实验方案。
方案①：2.7 g Al\s\up 2(100 mL HCl)\s\up 4()X溶液N H— a — O\s\up 4()Al(OH) 3 沉淀
方案②：2.7 g Al\s\up 2(100 mLNaOH)\s\up 4()Y溶液H —— C → l\s\up 4()Al(OH) 3 沉淀
NaOH和HCl的浓度均是3 mol·L－1，如图是向X溶液和Y溶液中分别加入NaOH和
HCl时产生沉淀的物质的量与加入盐酸和氢氧化钠溶液体积之间的关系，下列说法不正确
的是
A．b曲线表示的是向X溶液中加入NaOH溶液
B．在O点时两方案中所得溶液浓度相等
C．a、b曲线表示的反应都是非氧化还原反应
D．X溶液是ACl 溶液，Y溶液显碱性
3
【答案】A
【解析】n(HCl)＝3 mol·L－1×0.1 L＝0.3 mol，n(NaOH)＝3 mol·L－1×0.1 L＝0.3 mol，
n(Al)＝2.7 g÷27 g·mol－1＝0.1 mol，2Al＋6H＋＝2Al3＋＋3H↑、2Al＋2OH－＋6HO＝
2 2
2[Al(OH) ]-＋3H↑，根据方程式知，Al和HCl完全反应需要n(HCl)＝3n(Al)＝0.3 mol，所
4 2
以 Al 和 HCl 恰好完全反应生成氯化铝；根据方程式知，Al 和 NaOH 完全反应需要
n(NaOH)＝n(Al)＝0.1 mol＜0.3 mol，所以NaOH有剩余。A项，加入溶液后先没有生成沉
淀，则溶液中还发生其它反应，则该溶液应该是 Y溶液，先发生酸碱中和反应，所以b曲
线表示的是向Y溶液中加入HCl溶液，错误；B项，在O点时沉淀的物质的量相等，溶液
中的溶质都是NaCl，根据最初的钠原子和Cl原子守恒知，两方案中所得溶液浓度相等，正确；C项，a、b曲线中没有电子转移，不属于氧化还原反应，正确；D项，根据以上分
析知，X溶液中溶质是AlCl ，Y溶液溶质为Na[Al(OH) ]、NaOH，溶液显碱性，正确。
3 4
14．取27.4 g由NaCO 和NaHCO 组成的固体混合物，加热至质量不再减少，冷却后
2 3 3
称得剩余固体质量为21.2 g；再将该剩余固体加入到 500 mL足量稀盐酸中，充分反应。
(忽略溶液体积变化)
（1）加热时，生成HO的质量是___________g。
2
（2）原混合物中NaCO 的物质的量是___________mol。
2 3
（3）所得溶液中Na＋的物质的量浓度是___________mol·L－1。
（4）整个过程中，生成CO 的总体积是___________L(标准状况)。
2
【答案】（1）1.8 （2）0.1 （3）0.8 （4）6.72
【解析】（1）设NaHCO 的质量为x，HO的质量为y；
3 2
2NaHCO ====NaCO＋HO＋CO↑ Δm
3 2 3 2 2
168 106 18 44 62
x y 27.4 g－21.2 g
＝，解得x＝16.8 g；＝，解得y＝1.8 g；故答案为1.8 g；（2）原混合物中碳酸钠的质
量为27.4 g－16.8 g＝10.6 g，n＝＝＝0.1 mol；故答案为0.1 mol；（3）n(Na＋)＝
n(Na CO)×2＋n(NaHCO )＝0.1 mol×2＋＝0.4 mol，c(Na＋)＝＝＝0.8 mol·L－1；（4）
2 3 3
NaCO～CO，n(CO)＝n(NaCO)＝0.1 mol，V＝0.1 mol×22.4 L·mol－1＝2.24 L；NaHCO
2 3 2 2 2 3 1 3
～CO，n(CO)＝n(NaHCO )＝＝0.2 mol，V＝0.2 mol×22.4 L·mol－1＝4.48 L；V总＝V＋V
2 2 3 2 1 2
＝6.72 L。
直击高考
15．取A、B两份等物质的量浓度的NaOH溶液，每份100 mL，先分别向A、B中通
入不等量的CO，再继续向两溶液中逐滴加入0.l mol·L－1的盐酸，产生如图所示关系。下
2
列说法不正确的是（ ）
A．A曲线中的P点发生的离子反应为H＋＋CO2－＝HCO －
3 3B．加盐酸之前B溶液中的溶质是氢氧化钠和碳酸钠
C．B曲线最终产生的CO 体积为33.6 mL
2
D．原NaOH溶液的物质的量浓度为0.075 mol·L－1
【答案】C
【解析】A项，由曲线可知A先放出气体，A为碳酸钠与碳酸氢钠的混合液，A曲线
中的P点发生的离子反应为H＋＋CO2－＝HCO －，正确；B项，加入60 mL还没有气体产
3 3
生，假设原溶液中只有碳酸钠，生成碳酸氢钠需要盐酸的体积和碳酸氢钠生成氯化钠需要
盐酸的体积相等，实际上需要盐酸的体积远远大于碳酸氢钠生成氯化钠需要盐酸的体积，
说明原溶液中的溶质是氢氧化钠和碳酸钠，正确；C项，曲线B，n(CO)＝n(HCl)＝(0.75 L
2
－0.06 L)×0.1 mol·L－1＝0.0015 mol，B曲线最终产生的CO 在标准状况下体积为0.0015
2
mol×22.4 L·mol－1＝0.0336 L＝33.6 mL，错误；D项，加入75 mL盐酸时溶质为氯化钠，根
据离子守恒，n(NaOH)＝n(NaCl)＝n(HCl)＝0.075L×0. l mol·L－1＝0.0075 mol，c(NaOH)＝＝
0.075 mol·L－1，正确。
16.明矾[KAl(SO)·12H O]在造纸等方面应用广泛。工业上以废易拉罐(主要成分为Al
4 2 2
和Fe)为原料制备明矾的工艺流程如图：
已知：不同温度KAl(SO )·12H O的溶解度：
4 2 2
温度/℃ 0 10 20 30 40 60 80 90
KAl(SO )·12H O/g 3.00 3.99 5.90 8.39 11.7 24.8 71.0 109
4 2 2
回答下列问题：
（1）“酸溶”中溶液中主要的金属离子有______、Fe2＋、Fe3＋。
（2）“转化”中Fe2＋转化为Fe3＋，反应的离子方程式为
______________________________。
（3）“调pH”约为3.7，滤渣②的主要成分是Fe(OH) ，“调pH”的目的是
3
_____________________。
（4）“沉铝”中加入NaHCO 目的是将Al3＋转化为Al(OH) ，补全该反应的离子方程
3 3
式。Al3＋＋ HCO －＝ Al(OH) ↓＋ CO↑
3 3 2
（5）“操作”包括___________________、__________________、过滤、洗涤、干燥
可得到明矾晶体。
（6）某工厂用m kg废易拉罐(含Al5.4%)制备KAl(SO )·12H O(相对分子质量为
1 4 2 2
474)，最终得到产品m kg，产率为_____________。
2
【答案】（1）Al3＋ （2）2Fe2＋＋HO ＋2H＋＝2Fe3＋＋2HO （3）将溶液中的Fe3
2 2 2
＋转化为Fe(OH) 除去 （4）Al3＋＋3HCO －＝Al(OH) ↓＋3CO↑ （5）①蒸发浓缩 冷
3 3 3 2
却结晶 （6）%
【解析】（1）“酸溶”时，铝与硫酸反应生成硫酸铝，因此还有Al3＋；（2）过氧化
氢有氧化性，亚铁离子有还原性，两者发生氧化还原反应，离子方程式为：2Fe2＋＋HO＋
2 2
2H＋＝2Fe3＋＋2HO；（3）滤渣②的主要成分是Fe(OH) ，因此“调pH”的目的是：将溶
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液中的Fe3＋转化为Fe(OH) 除去；（4）铝离子与碳酸氢根离子发生双水解生成氢氧化铝和
3
二氧化碳，离子方程式为Al3＋＋3HCO －＝Al(OH) ↓＋3CO↑；（5）将溶液经过蒸发浓
3 3 2
缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到明矾晶体；（6）m kg废易拉罐中含铝m kg×0.054
1 1
＝0.054m kg，所以理论上应该产生明矾×474 g·mol－1＝0.948 m kg，而实际产生m kg，
1 1 2
因此明矾的产率为×100%＝%。
