初中课题 1 金属材料达标测试

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第八单元   金属和金属材料（B卷·能力提升练）

（共21小题    时间：60分    满分：80分）

可能用到的相对原子质量：H-1   C-12   O-16   S-32  

一、选择题：本大题共15小题，每小题2分，共30分，在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。

1．下列物质中不属于合金的是（    ）

A．玻璃钢 B．黄铜

C．生铁 D．硬铝

【答案】A

【解析】A、玻璃钢是玻璃纤维与合成材料复合而成的一种特殊材料，属于复合材料，不属于合金。B、黄铜属于铜的合金。C、生铁属于铁的合金。D、硬铝是铝的合金。故选A。

2．近日狡猾的新冠病毒再次砸向我国部分省市，随着气温下降新冠病毒的活性会有所增加，大家一定要少聚集、勤洗手、戴口罩！防疫不松懈！为增强口罩的密封性，均放了鼻梁条，有的鼻梁条是铝合金的，关于铝合金的说法正确的是（    ）

A．铝合金属于纯净物      B．鼻梁条使用铝合金，利用其密度大、抗腐蚀性好的优点

C．铝合金属于金属材料     D．铝合金的熔点比金属铝高

【答案】C

【解析】A、铝合金是一种合金，属于混合物。错误。B、铝合金的密度较小，错误。C、铝合金是一种合金，属于金属材料。正确。D、合金的熔点一般比组成它的金属的熔点低，错误。故选C。

3．下列有关金属资源的利用与防护解释不合理的是（    ）

A．在001A型国产航母金属外壳覆盖涂料，主要是为了美观

B．用“烤蓝”的方法处理钢铁表面，可减缓钢铁的腐蚀

C．用铝合金制造国产大飞机C919机壳，是利用铝合金强度大、质量轻、抗腐蚀

D．切菜后的菜刀用清水洗净擦干，可减缓菜刀生锈

【答案】A

【解析】A、在001A型国产航母金属外壳覆盖涂料，除了美观，更重要的是可以隔绝氧气和水，起到防锈的目的，符合题意；B、用“烤蓝”的方法处理钢铁表面，可以隔绝氧气和水，减缓钢铁的腐蚀，不符合题意；

C、铝合金是铝的合金，具有质轻、硬度大，耐腐蚀等特点，故可用铝合金制造国产大飞机C919机壳，不符合题意；D、铁生锈的条件是铁与氧气和水接触，切菜后的菜刀用清水洗净擦干，保持菜刀表面干燥，可减缓菜刀生锈，不符合题意。故选A。

4．下列关于金属材料的说法，正确的是（    ）

A．黄铜的硬度比铜的小 B．铝的导电性比铜的好

C．钛合金的抗腐蚀性能比不锈钢强 D．锡铅合金的熔点比锡的高

【答案】C

【解析】A、合金的硬度大于纯金属的硬度，所以黄铜的硬度比铜的大，选项错误；B、铝的导电性比铜的差，选项错误；C、钛合金的抗腐蚀性能比不锈钢强，选项正确；D、合金的熔点低于纯金属的熔点，即锡铅合金的熔点比锡的低，选项错误，故选C。

5．将足量X、Y、Z、M四种金属分别投入等质量、等质量分数的稀盐酸中(反应关系如图甲)，把金属Y、Z分别投入硝酸银溶液中(反应关系如图乙)，据此判断X、Y、Z、M的金属活动性顺序是（    ）

A．M>X>Y>Z  B．M>X>Z>Y 

C．X>M>Z>Y  D．X>M>Y>Z

【答案】A

【解析】M、X能和稀盐酸反应，并且M和稀盐酸反应时间短，说明M比X活泼，Y、Z不能和稀盐酸反应，说明Y、Z不如M、X活泼，Y能和硝酸银反应，说明Y比Z活泼，因此四种金属的活动性顺序为M>X>Y>Z。

故选：A。

6．用3000t含氧化铁80%的赤铁矿，理论上可以炼出含铁96%的生铁的质量是（    ）

A．1166t       B．1750t

C．1810t       D．1944t

【答案】B

【解析】设理论上可以炼出含铁96%的生铁的质量是x

x=1750t。故选B。

7．合金和金属在生活中广泛应用，下列说法不正确的是（    ）

A．硬币镀镍或镀铜能提高耐腐蚀性

B．铝常常用于户外输电线，是因为铝的化学性质不活泼

C．不锈钢是通过改变金属内部结构来提高抗腐蚀和抗氧化能力

D．钛合金与人体有良好的“相容性”在医疗上可用于制造人骨替代品

【答案】B

【解析】A、合金具有良好的抗腐蚀性，所以硬币镀镍或镀铜能提高耐腐蚀性，故 A正确； B、铝常常用于户外输电线，是因为铝具有良好的导电性，且密度小，故 B 错误； C、在金属中熔合某些金属，改变了金属的内部结构，提高了抗腐蚀和抗氧化能力，故 C正确；D、钛合金与人体有很好的相容性，是指它很少会被人体所排斥，同时它又具有很高的强度，因此适合制造人工骨骼，故 D 正确。 故选B。

8．下列关于资源、能源的叙述正确的是（     ）

A．金属的回收利用，不仅可以节约金属资源，还可以节约95%的能源

B．废旧电池随意丢弃会带来对环境的污染，但不会危害人体健康

C．地球上的金属资源中金、银等以单质形式存在外，其余都以化合物形式存在

D．防止金属腐蚀是保护金属资源的有效途径

【答案】D

【解析】A、金属的回收利用，可以节约金属资源和能源，但不是都会节约95%的能源，错误；B、废旧电池随意丢弃会带来对环境的污染，会危害人体健康，错误；C、地球上的金属资源中除金、银等少数不活泼金属有单质形式存在外，其余大部分以化合物形式存在，错误；D、防止金属腐蚀是保护金属资源的有效途径，正确。故选D。

9．下图是探究铁钉锈蚀条件的4个实验，一段时间后观察现象。下列说法不正确的是（    ）

A．①中甲、乙、丙三处比较，生锈最明显的地方是甲

B．①②对比说明铁生锈需要空气，①③对比说明铁生锈需要水

C．③中附着在棉花上的氯化钙的作用是作干燥剂

D．四个实验中，生锈最快的是④中的铁钉

【答案】A

【解析】A、铁与氧气、水接触充分时最易生锈，所以①中甲、乙、丙三处比较，生锈最明显的地方是乙，说法错误，符合题意；B、 ①铁与空气和水接触铁锈蚀，②中铁只与水接触，铁不锈蚀，①②对比说明铁生锈需要空气；①铁与空气和水接触铁锈蚀，③铁只与空气接触，铁不锈蚀，①③对比说明铁生锈需要水，说法正确，不符合题意；C、 ③中附着在棉花上的氯化钙的作用是作干燥剂，说法正确，不符合题意；D、四个实验中，④中的铁钉与氧气、水接触最充分，生锈最快，说法正确，不符合题意，故选A。

10．X、Y、Z三种金属及其化合物间可发生如下化学反应：Y+ZCl2=Z+YCl2　X+ZCl2=Z+XCl2　Y+2HCl=YCl2+H2↑　X+HCl不反应则X、Y、Z三种金属的活动性由强到弱的顺序是（　　）

A．Z＞Y＞X  B．X＞Y＞Z 

C．Y＞X＞Z  D．Y＞Z＞X

【答案】C

【解析】由方程式可知，X、Y可以和Z的氯化物溶液反应，说明X、Y的活动性都比Z强，而Y可以和盐酸反应，说明Y在氢前，而X不能和盐酸反应，说明X在氢后，所以X、Y、Z的活动性顺序为：Y＞X＞Z。故选C。

11．某学生为了验证铁、锌、铜三种金属的活动性顺序，设计了四种方案：①将Zn、Cu分别加入到FeSO4溶液中；②将Zn、Cu分别加入到ZnSO4溶液中；③将Zn分别加入到FeSO4、CuSO4溶液中；④将Fe 分别加入到ZnSO4、CuSO4溶液中。其中可行的是（    ）

A．①④  B．①② 

C．②③  D．③④

【答案】A

【解析】①将Zn、Cu分别加入到FeSO4溶液中，Zn与FeSO4溶液反应置换出铁，说明了活动性锌＞铁；铜与FeSO4溶液不反应，说明了活动性铁＞铜；由此可得出三种金属活动性锌＞铁＞铜；故该方案合理。

②将Zn、Cu分别加入到ZnSO4溶液中，均不反应，说明了活动性锌＞铜，但无法确定铁和铜、锌的活动性强弱，故该方案不合理。③将Zn分别加入到H2SO4、CuSO4溶液中，锌能与稀盐酸反应生成氢气，说明了金属活动性锌＞H；Zn与CuSO4溶液反应置换出铜，说明了活动性锌＞铜；但无法确定铁和铜、锌的活动性强弱，故该方案不合理。④将Fe 分别加入到ZnSO4、CuSO4溶液中，Fe与CuSO4溶液反应置换出铜，说明了活动性铁＞铜；Fe与ZnSO4溶液不反应，说明了活动性锌＞铁；由此可得出三种金属活动性锌＞铁＞铜；故该方案合理。故①④方案可行。故选A。

12．某合金6g与足量的稀硫酸充分反应后，如果生成0.2g氢气，该合金中的元素可能是（    ）

A．Zn和Fe  B．Cu和Au 

C．Zn和Cu  D．Mg和Al

【答案】A

【解析】根据， ， ， 可知。每24份镁生成2份氢气，每65份锌生成2份氢气，每56份铁生成2份氢气，每54份铝生成6份氢气。金、铜不和稀硫酸反应生成氢气。所以如果含有2种金属一共6g与稀硫酸放出0.2g氢气。则这两种金属一定是锌、铜、金中的一种与镁、铝、铁中的一种才能符合要求。故选A。

13．下列措施中，不能防止铁制品锈蚀的是(　　)

A．喷漆        B．镀一层耐腐蚀的金属

C．制成不锈钢      D．存放在潮湿的空气中

【答案】D

【解析】A、喷漆，防止与空气中的氧气和水蒸气接触生锈；故选项正确，但不符题意；B、镀一层耐腐蚀的金属，防止与空气中的氧气和水蒸气接触生锈；故选项正确，但不符题意；C、制成不锈钢，防止生锈；故选项正确，但不符题意；D、存放在潮湿的空气中，铁制品会生锈；故选项错误，但符合题意；故选：D。

14．下列有关金属和金属材料的说法正确的是（    ）

A．铁有良好的导热性，常用来制作炊具

B．铜的化学性质不活泼，在潮湿的空气中也不会生锈

C．不锈钢的抗腐蚀性强于纯铁，硬度小于纯铁

D．铁制品易被腐蚀，铝制品不易被腐蚀，说明铁的金属活动性比铝强

【答案】A

【解析】A．铁有良好的导热性，常用来制作炊具，此项正确；B．铜的化学性质不活泼，但是在潮湿的空气中会与氧气、水和二氧化碳反应生成铜绿而生锈，故错误；C．合金的抗腐蚀性能优于纯金属，硬度大于纯金属，故错误；D．铝的金属活动性比铁强，铝制品不易被腐蚀是因为铝与空气中的氧气反应在其表面生成一层致密的氧化铝薄膜，阻止了铝的进一步氧化；而铁锈质地疏松，不能隔离氧气和水，故容易生锈，故错误。

15．现有一包金属粉末，可能是由A1、Mg、Zn、Fe、Ag中的一种或几种组成。取该样品2．4g，向其加入100g一定溶质质量分数的稀硫酸，恰好完全反应，产生0．2g H2，溶液呈无色，无固体剩余。则下列结论正确的是（    ）

A．该样品的组成仅有两种可能 B．所用稀硫酸的溶质质量分数为19．6%

C．该样品中一定含有Mg D．所得溶液中溶质的总质量为12g

【答案】D

【解析】设生成0．2g氢气，需要镁、锌和铝的质量分别为、、

A、金属粉末与稀硫酸反应，得到无色溶液，固体无剩余，说明粉末中一定不包括铁和银，通过上面计算可知，金属粉末可能组成为镁、铝和锌、铝、镁和锌，组成有三种可能，说法错误；B、由质量守恒定律可知：生成的氢气中氢元素都来源于硫酸中的氢元素，生成0．2g氢气，100g一定溶质质量分数的稀硫酸中氢元素的质量=0．2g，则硫酸溶液中硫酸的质量=，稀硫酸的溶质质量分数=，说法错误；C、由A可知，该样品中不一定含有镁，说法错误；D、反应后所得溶液中溶质的为金属硫酸盐，金属的质量=2．4g，硫酸根的质量=，所得溶液中溶质的质量=9．6g+2．4g=12g；故选D。

二、非选择题：本大题共6小题，共50分。

16．人类文明进步与金属材料的发展关系十分密切，金属在生活生产中有着非常广泛的应用。请回答下列问题：

（1）根据如图金属应用实例推断，金属具有的物理性质有_____（至少答两点）。

（2）生铁和钢都是铁的合金，二者性能不同的原因是_____。

（3）厨房中的下列物品所使用的主要材料属于金属材料的是_____。

A.陶瓷碗             B.不锈钢炊具

C.橡胶手套            D.铜质水龙头。

【答案】（1）导电性、导热性、延展性；（2）含碳量不同  ；（3）BD

【解析】（1）物理性质：物质不需要发生化学变化就表现出来的性质。如：颜色、状态、气味、硬度、熔点、沸点、密度等，金属可以制作电线说明金属具有良好的导电性；可以制作热水壶说明金属具有良好的导热性；可以拉成丝说明金属具有良好的延展性；（2）生铁和钢的含碳量不同，生铁的含碳量是2%至4.3%，钢的含碳量是0.03%至2%之间；（3）A、陶瓷碗属于无机非金属材料，故选项错误；B、不锈钢炊具是铁的合金，属于金属材料，故选项正确；C、橡胶手套属于有机合成材料，不是金属材料，故选项错误；D、铜质水龙头属于金属材料，故选项正确。故选BD。

17．钢铁是应用最普遍的金属材料，也是最容易发生锈蚀的金属材料之一、人类为金属的锈蚀付出了巨大的代价，所以金属的防腐和废旧金属的回收有着十分重要的意义。

(1)工业上用赤铁矿(主要成分Fe2O3)炼铁的原理：_______(用化学方程式表示)。

(2)钢铁生锈是铁与空气中_______发生化学反应的结果。

(3)处理某废旧金属后的溶液中含有Cu(NO3)2和AgNO3两种溶质，为回收其中的金属，向该溶液中加入一定量的铁粉，充分反应后过滤，再向滤渣中加入稀盐酸，无气泡产生。则滤液中一定含有的金属离子是_______；滤渣中可能含有_______。

【答案】(1)；(2)水、氧气；(3) Fe2+##亚铁离子 ；Cu##铜

【解析】（1）工业上用赤铁矿和一氧化碳反应生成铁和二氧化碳，化学方程式为

（2）钢铁容易在潮湿的空气中生锈，是铁与空气中水、氧气共同作用的结果。（3）金属的活动性：铁大于氢大于铜大于银，铁先和硝酸银反应产生银和硝酸亚铁，铁剩余才和硝酸铜反应产生铜和硝酸亚铁；在滤渣中加入盐酸无气泡产生，则没有铁，铁不过量，铁一定和硝酸银反应，铁可能和硝酸铜反应，则滤液中一定含有亚铁离子，滤渣中一定有银，可能有铜。

18．炼铁的主要原料是赤铁矿石（主要成分为Fe2O3）、焦炭、石灰石等，转化过程如下：

（1）上述转化过程中涉及的物质属于金属材料的是 _____ 。

A.赤铁矿       B.焦炭

C.石灰石       D.生铁       E.钢

（2）高铁刹车制动盘使用合金锻钢制作，主要利用该合金耐高温、 _____ 等特性。

（3）以赤铁矿石为原料在高温下与一氧化碳反应的化学方程式是 _____ 。

（4）厨房中铁锅容易生锈，写出一种防止铁锅生锈的具体方法 _____ 。

（5）向硝酸银和硝酸铝的混合溶液中加入一定量的铁粉，观察到溶液由无色变为浅绿色后，对混合物进行过滤，则滤液中溶质的组成最多有 _____ 种情况。

【答案】（1）DE ；（2）硬度大（合理即可）；（3）；（4）洗净擦干放在干燥处 ；（5）2

【解析】（1）金属材料包括纯金属和合金，生铁和钢是铁的合金，都属于金属材料；（2）高铁刹车制动盘使用合金锻钢制作，刹车需要摩擦，说明该合金具有耐高温，硬度大等特性；（3）工业上用赤铁矿（主要成分是氧化铁）和一氧化碳反应冶炼铁，该反应的化学方程式为：；（4）铁与水、氧气充分接触时容易生锈，使铁制品与氧气和水隔绝可以防止生锈，防止铁锅生锈，可采用将铁锅擦干，放置在干燥处的方法（合理即可）；（5）因为硝酸铝与铁不反应，所以反应后的溶液中一定含有硝酸铝；向含有硝酸铝、硝酸银的混合溶液中加入一定量的铁粉，铁粉会置换硝酸银中的银，同时生成浅绿色的硝酸亚铁，不知道所加铁的质量，不能确定硝酸银是否完全反应，所以滤液中一定含有硝酸亚铁、硝酸铝，还可能含有硝酸银，滤液中溶质的组成情况有2种：①硝酸铝和硝酸亚铁；②硝酸铝、硝酸亚铁和硝酸银。

19．在钢铁工业推进碳减排、碳捕集的过程中，化学发挥了重要作用。

(1)“焦炭炼钢”是先将铁精矿(Fe2O3)和焦炭同时加入高炉，鼓入热空气，充分反应后得生铁，再将生铁转移至炼钢炉中炼制得钢。

①高炉炼铁的主要反应原理是在高温下，_______夺取了Fe2O3里的氧，将铁还原出来。

②某钢铁厂每年需要向高炉中加入120万吨的焦炭，若加入的焦炭全部转化为CO2，则该钢铁厂每年排放CO2的质量为_______万吨。

(2)为了实现CO2的捕集利用，我国研制出一种多功能复合催化剂(含NaFe3O4)，能将CO2转化为汽油，转化步骤如下：

①步骤Ⅰ除生成CO外，还生成另一种氧化物。该氧化物的化学式是_______。

②下列说法错误的是_______(填字母)。

a 所得汽油中含有C、H两种元素 b NaFe3O4中O为-2价，Fe为+3价

c 上述转化不仅有利于CO2减排，还可以减轻人类对化石能源的需求

(3)一种以“氢能炼钢”替代“焦炭炼钢”的工艺流程如图所示。

①高温下，用H2炼铁时反应的化学方程式为_______。

②跟“焦炭炼钢”工艺相比，“氢能炼钢”的主要优点有_______。

③从物质组成的角度，说明向炼钢炉中加入废钢的目的：_______。

【答案】CO ；440； H2O； b； ；不排放CO2、无污染 ；调节钢中的含碳量   

【解析】（1）①高炉炼铁的主要反应原理是在高温下，CO夺取了Fe2O3里的氧，将铁还原出来；（2）②设每年排放CO2的质量为x，

解得x=440万吨；（2）①步骤Ⅰ是二氧化碳和氢气反应生成一氧化碳和水，故氧化物的化学式为：H2O；

②a、根据质量守恒定律，反应物中只有C、H两种元素，所以所得汽油中含有C、H两种元素，正确；b、 四氧化三铁中氧为-2价，两个铁为+3价，另外一个铁为+2价，错误；c、上述转化不仅有利于CO2减排，还可以减轻人类对化石能源的需求，正确。故选b；（3）氢气和二氧化三铁在高温下反应生成铁和水，反应的化学方程式为：；②“焦炭炼钢”有二氧化碳产生，“氢能炼钢”的产物为水，优点是不排放CO2、无污染；③从物质组成的角度，说明向炼钢炉中加入废钢的目的调节钢中的含碳量。

故答案为：①CO；②440；③H2O；④b；⑤；⑥不排放CO2、无污染；⑦调节钢中的含碳量。

20．某校兴趣小组在进行金属性质的探究时，做了如下实验：

探究活动（一）

第一小组同学将大小形状相同的铝片、锌片打磨后，在相同温度下，分别投入盛有等体积、等浓度的稀盐酸中，观察到铝与稀盐酸反应较锌与稀盐酸反应快。

【提出问题】金属与盐酸反应快慢，除了与金属的种类有关外，还受哪些因素的影响呢？

【猜想与假设】

（1）除等体积外，a．可能与盐酸的浓度有关；b．可能与金属的形状有关；c．你的猜想是______。

【设计并实验】小组同学利用如图甲所示装置，用不同质量分数的盐酸和相同形状的锌片进行如下实验。

【交流讨论】

（2）请写出一种检查甲装置气密性的方法______（写明方法、现象、结论）；该装置内锌与盐酸反应的化学方程式为______。

【分析数据】

（3）下表为不同温度、不同质量分数的盐酸与相同形状锌片的反应实验。对比实验______（填编号）可知盐酸浓度对金属与酸反应有影响。

【拓展延伸1】

（4）小组同学进行铝与稀盐酸反应时，测得实验过程中生成氢气的体积随时间变化的曲线如图乙所示，根据曲线归纳铝与稀盐酸反应速率的变化规律是______。

【拓展延伸2】

（5）图乙中t1～t2时间段内产生氢气的速率变化明显，其主要影响因素是______（填“温度”或“盐酸浓度”）。

探究活动（二）

将传感器用于数字化实验也是一种重要手段，能对实验过程进行量化测定，为实验分析提供数据支持。第二小组在做铝与酸反应的实验探究时，分别用气压和温度传感器测定实验室铝片与稀盐酸反应过程的图像如下：

分析上述图表中的信息，回答下列问题：

（6）0～50 s时，变化不明显，是因为铝表面有一层______，写出铝在空气中反应生成这种物质的化学方程式______。

（7）从50～100 s温度变化可得出结论：该反应是______（填“放热”或者“吸热”）反应。

（8）60～100 s气体压强升高，是由于______和______共同作用导致的。

（9）图中B、C、D三点中能表示铝片与稀盐酸的反应已进行完全的点是______（填字母）。

【答案】 可能与温度有关；连接好装置，关闭分液漏斗活塞，将注射器活塞向右拉出一定刻度（或者向左压缩），放手一段时间后，活塞自动回到原位置，则证明装置气密性良好；Zn+2HCl＝ZnCl2+H2↑  ；②③或者①④；开始反应较慢，随后逐渐加快，最后再变慢至停止； 温度 ；氧化膜（或氧化铝）；4Al+3O2＝Al2O3  ；放热 ；反应体系温度升高；生成的氢气逐渐增多（以上两空可调换顺序）；  C

【解析】（1）金属与盐酸反应快慢，除等体积外，可能与盐酸的浓度有关；可能与金属的形状有关；还可能与温度有关等，故填：可能与温度有关。（2）检查甲装置气密性的方法：连接好装置，关闭分液漏斗活塞，将注射器活塞向右拉出一定刻度（或者向左压缩），放手一段时间后，活塞自动回到原位置，则证明装置气密性良好；锌与盐酸反应生成氯化锌和氢气，反应的化学方程式为：Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑，故填：连接好装置，关闭分液漏斗活塞，将注射器活塞向右拉出一定刻度（或者向左压缩），放手一段时间后，活塞自动回到原位置，则证明装置气密性良好；Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑；（3）对比实验②③或者①④可知盐酸浓度对金属与酸反应有影响，是因为这两组实验中，除去盐酸的质量分数不同外，其它条件相同，故填：②③或者①④；（4）根据曲线归纳，铝与稀盐酸反应速率的变化规律是开始反应较慢，随后逐渐加快，最后再变慢至停止，故填：开始反应较慢，随后逐渐加快，最后再变慢至停止；（5）图乙中t1~t2时间段内产生氢气的速率变化明显，其主要影响因素是温度，是因为随着反应进行，盐酸质量分数减小，反应放热，导致温度升高，反应速率加快，故填：温度；（6）铝表面容易形成氧化铝保护膜，阻止铝直接与酸接触，故无法产生气体，压强变化不明显；铝和氧气反应生成氧化铝，反应的化学方程式为4Al+3O2=2Al2O3，故填：氧化膜（或氧化铝）；4Al+3O2=2Al2O3；（7）从50～100 s温度变化曲线可以看出，该时间段内温度升高，说明反应放热，故填：放热；（8）由于反应放热，气体受热膨胀，压强会增大，另外，随着反应进行，气体生成增多，也会使压强增大，所以两个因素共同造成压强增大，故填：反应体系温度升高；生成的氢气逐渐增多（以上两空可调换顺序）；（9）反应完毕后，气体体积不再增多，所以C点表示反应完毕，已反应完全，故填：C。

21．我国高铁创造的中国速度令世界瞩目，到 2050 年，我国将全面建成更高水平的现代化铁路强国。某兴趣小组的同学对高铁建设中使用的金属材料开展了一系列的探究。

【探究一】轨道材料

(1)高铁铁轨多使用铁合金而不用纯铁，是因为铁合金比纯铁______（填“软”或“硬”）。

工业采用融合法制合金，合金的形成需先熔化，金属必须都是液态才能制成合金，也称为共熔。一种液态，一种气态的两种金属不能共熔，不能转化成合金。铁和其他 3 种金属的熔沸点见下表，据此判断，铁与______（填“Cu”或“Mn”或“Na”）能形成合金。

(2)兴趣小组的同学利用下图所示实验装置模拟工业炼铁。

①如果实验成功，装置 A 中玻璃管内反应的实验现象是______。

②装置 B 的作用是______（填字母）。

a．吸收 CO2    b．检验 CO2    c．收集 CO

【探究二】车体材料

(3)工业铝型材是高铁产业的重要组成部分，也就是高铁车体的主要材料。工业上常用铝土矿（主要成分为Al2O3，含Fe2O3杂质）为原料冶炼铝，工艺流程如图。铝是两性氧化物，与酸、碱都能发生反应，。请回答以下问题：

①试剂 X 是______（选填“氢氧化钠溶液”或“盐酸”）。

②写出反应②的化学方程式______。

(4)兴趣小组的同学运用手持技术探究铝等金属与酸的反应。如图，向250mL的烧瓶内注入25mL 溶质质量分数8.8%的稀盐酸，分别剪取长约0.4cm、宽约 0.4cm的镁、铝、锌、铁、铜金属条，打磨后投入烧瓶中，迅速塞紧带有压强传感器的橡皮塞，点击采集得到如图所示的气压变化曲线。回答下列问题：

①曲线a对应的金属是______。

②曲线c在18s左右达到最高点后又略微下降的原因是______。

③下列说法错误的是______。

A．d对应的反应速率适中，适合实验室制取气体

B．如延长反应时间，可得到d的图像是一条直线

C．从0~100s图像可推测e对应的金属打磨不彻底

【答案】(1)  硬  ；Cu和Mn；(2) 红色粉末变成黑色；ac；(3) 氢氧化钠溶液  ；；(4) 铜##Cu； 镁与稀盐酸反应放热，反应结束，温度降低； B

【解析】(1)合金的硬度比纯金属的硬度大，因此高铁铁轨多使用铁合金而不用纯铁，是因为铁合金比纯铁硬，故填：硬；铁的熔点1535℃，低于铜、锰的沸点，因此铁与Cu和Mn能形成合金，而金属钠的沸点较低，在铁熔化时温度达1535℃，此时金属钠已变成气态，无法完成液态时混合，故填：Cu和Mn；(2)①A装置中一氧化碳与氧化铁反应生成铁和二氧化碳，A装置中可观察到红色粉末变成黑色，故填：红色粉末变成黑色；②B装置中二氧化碳先与氢氧化钠反应生成碳酸钠和水，能除去二氧化碳，一氧化碳难溶于水，也不能排出，收集在B装置中，所以B装置的作用是吸收二氧化碳，并收集未反应完全的CO，故选ac；

(3)①加入盐酸，氧化铝和氧化铁都会与盐酸反应被溶解，而氢氧化钠只与氧化铝反应，但是不与氧化铁反应，所以加入试剂X为氢氧化钠溶液，故填：氢氧化钠溶液；②反应②中偏铝酸钠与通入的Y（二氧化碳）可生成氢氧化铝，即偏铝酸钠和二氧化碳、水反应生成氢氧化铝沉淀和碳酸氢钠，反应的化学方程式为，故填：；

(4)由金属活动性顺序表可知，金属的活动性强弱是：镁＞铝＞锌＞铁＞铜；①曲线a不变，也就是压强不变，没有气体放出，铜与稀盐酸不反应，对应的金属是铜，故填：铜或Cu；②曲线c是压强变化最快的，镁与稀盐酸反应比较剧烈，对应的金属应是镁，在18s左右达到最高点后又略微下降的原因是：镁与稀盐酸反应放热，在18s反应结束，温度降低，故填：镁与稀盐酸反应放热，反应结束，温度降低；③A、d对应的反应速率适中，应是锌，适合实验室制取气体，故选项说法正确；B、如延长反应时间，得到d的图像不是一条直线，是因为完全反应后温度降低，气压减小，故选项说法不正确；C、从0～100s图像可推测e对应的金属打磨不彻底，是因为酸与金属氧化物反应不放出氢气，虽然开始盐酸浓度大，但是反应速率却较慢，故选项说法正确；故选B。