1、第二节 金属材料 核心微网络 素养新目标1.了解金属及其性能，认识金属材料的分类。2认识铁合金的类型、性能及用途。3学会铝和氧化铝的性质，认识两性氧化物的特性。4了解铝合金、新型合金的用途，理解金属材料的重要性。学 业 基 础预习新知一、合金1定义：由两种或两种以上的与或熔合而成的具有的物质。2性质：合金具有许多优良的物理、化学或机械性能，在许多方面不同于各成分金属。(1)硬度：合金的硬度一般成分金属。(2)熔点：合金的熔点多数成分金属。金属金属非金属金属特性 大于低于二、铁合金 2%4.3%低 0.3%中0.3%0.6%高0.6%合金钢铬(Cr)和镍(Ni)三、铝和铝合金1铝的性质(1)和氧
2、气反应：_，常温下生成氧化铝保护膜。(2)和盐酸反应：2Al6HCl=_。(3)铝和氢氧化钠溶液反应：2Al2NaOH2H2O=_4Al3O2=2Al2O32AlCl33H22NaAlO23H22氧化铝(1)和盐酸反应：19_。(2)和氢氧化钠溶液反应：Al2O32NaOH=2NaAlO2H2O。结论：像 Al2O3 这类既能与酸反应生成20_，又能与碱反应生成21_的氧化物，叫做两性氧化物。3常见的铝合金(1)铝合金中，常含有的合金元素：_及稀土元素等。(2)硬铝中含有的合金元素：23_。Al2O36HCl=2AlCl33H2O盐和水 盐和水 Cu、Mg、Si、Mn、ZnCu、Mg、Mn、S
3、i四、新型合金 Ti-Fe 合金、La-Ni 合金五、物质的量在化学方程式计算中的应用化学方程式 2Na 2H2O=2NaOH H2化学计量数之比 25 _扩大NA倍 26 _物质的量之比 27 _结论：物质的量可以把摩尔质量、物质的量浓度、气体摩尔体积联系起来，使计算更方便。2:2:2:1 2NA:2NA:2NA:NA2 mol:2 mol:2 mol:1 mol即学即练1判断正误，正确的打“”，错误的打“”。(1)合金中不可能含有非金属元素。()(2)合金中的金属元素以化合物的形式存在。()(3)合金中各元素的含量一定，所以合金是纯净物。()(4)生铁的熔点比铁低，但机械强度和硬度比铁高。
4、()(5)铝合金的熔点比纯铝的高。()(6)两性氧化物是既有酸性又有碱性的氧化物。()(7)等质量的Al与足量的盐酸、NaOH溶液充分反应，生成的H2的物质的量相同。()(8)同浓度同体积的盐酸、NaOH溶液与足量Al充分反应，生成的H2的物质的量相同。()(9)化学反应前后物质的质量和物质的量均不变。()2不锈钢通常不与酸、碱、盐反应，是因为加入了()ANi 和 Cr BNi 和 AuCCr 和 Au DCr 和 Pt解析：不锈钢中添加的合金元素主要是 Ni 和 Cr，Ni、Cr 元素的加入使不锈钢在多种酸、碱、盐溶液中也能具有很好的化学稳定性和耐腐蚀性。答案：A3下列有关厨房铝制品的使用中
5、，你认为合理的是()A盛放食醋 B烧煮开水C用金属丝擦洗表面的污垢 D用碱水洗涤解析：食醋中含有的醋酸呈酸性，能与铝发生反应而腐蚀；用金属丝擦洗时会破坏铝表面覆盖的氧化铝层，使铝裸露在外继续被腐蚀；而用碱水洗涤也同样不行，因为铝能跟碱反应而被腐蚀。答案：B4将铝投入到一定量的 NaOH 溶液中，充分反应后，有 2 mol 的电子发生转移，则参加反应的铝的物质的量为()A.13 mol B1 molC2 mol D.23 mol解析：铝在参加反应时 1 mol Al 可失去 3 mol 电子，因此有 2 mol 电子转移时需 Al 的物质的量为23 mol。答案：D技 能 素 养目标一 合金的性
6、质与金属材料例1 合金相对于纯金属制成的金属材料来说优点是()合金的硬度一般比它的各成分金属的大一般合金的熔点比它的各成分金属的更低改变原料的配比，改变生成合金的条件，可得到具有不同性能的合金合金比纯金属的应用范围更广泛A B C D【解析】合金具有许多优良的物理、化学或机械性能，在许多方面优于它的各成分金属。例如，合金的硬度一般比各成分金属的硬度大，多数合金的熔点比各成分金属的熔点低。【答案】A提升1 合金是两种或两种以上的金属(或金属跟非金属)熔合而成的具有金属特性的物质。(1)下列物质不属于合金的是()A明矾 B硬铝 C生铁 D青铜(2)根据下表中四种金属的熔、沸点：金属NaCuAlFe
7、熔点/97.81 0836601 535沸点/8832 5672 4672 750其中不能形成合金的是()Cu与Na Fe与Cu Fe与Na Al与NaA B C DAB(3)某合金与铁的物理性质的比较如下表所示：已知该合金耐腐蚀，强度大。从以上性能看，该合金不适合作()A导线 B门窗框C炉具 D飞机外壳A解析：根据题给合金的概念，不难判断出问题(1)的答案；对于问题(2)，要在充分理解合金概念中的“熔合”二字的基础上，认真分析表中的数据，从而得出正确的答案。(1)A 属于化合物；硬铝中含铝、镁、硅等，生铁中主要含铁、碳，青铜中含有铜、锡，它们都属于合金。(2)当一种金属的熔点超过另一种金属的
8、沸点时，它们就不可能熔合在一起而形成合金。(3)从表格中总结，该合金具有密度小、机械性能好的特点，所以适合作飞机外壳、门窗框。由于熔点较高，所以适合作炉具。但是导电性不好，所以不适宜作导线。(1)合金的熔点低于成分金属的熔点。(2)一种金属的熔点高于另一种金属的沸点时则不能形成合金。(3)金属与非金属形成合金时：部分不活泼非金属与金属可形成合金，活泼非金属与活泼金属则不能形成合金。提升 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解析：储氢合金是指一类能够大量吸收 H2，
9、并与 H2 结合成金属氢化物的材料，A 项错误；不锈钢属于铁合金，B 项错误；碳是非金属元素，碳纤维主要由碳元素组成，不属于合金，D 项错误。答案：C核心能力1几种新型合金合金名称主要性质主要用途 钛合金熔点高、密度小、可塑性好、易于加工、机械性能好、抗腐蚀性能好等广泛用于火箭、导弹、航天飞机、船舶、化工和通信设备等耐热合金高温下具有高的抗氧化性、抗蠕变性与持久强度主要应用于航空、舰艇、火箭等领域形状记忆合金在加热升温后能完全消除其在较低的温度下发生的变形，恢复其变形前的原始形状在航空航天领域、临床医疗领域等有着广泛的应用，如宇宙飞船的天线、人造骨骼、心脏修补器、手术缝合线等用途广泛的稀土金属
10、(1)稀土金属有着广泛的用途，它既可单独使用，也可用于生产合金。在合金中加入适量稀土金属，能大大改善合金的性能。因而，稀土元素又被称为“冶金工业的维生素”。(2)稀土金属可用于制造引火合金、永磁材料、超导材料和发光材料等。稀土金属除广泛应用在冶金、石油化工、材料工业、医药及农业领域外，还逐渐深入到许多现代科技领域。目标二 铝与酸、碱的反应1.通常情况下，金属元素原子在化学反应中易失去电子，表现出较强的还原性。2.金属元素只表现出正化合价，故金属单质不表现氧化性。例 2 有关 Al 与 NaOH 溶液反应的说法中，正确的是()A铝是还原剂，其氧化产物是 H2BNaOH 是氧化剂，其还原产物是 H
11、2C铝是还原剂，H2O 和 NaOH 都是氧化剂DH2O 是氧化剂，Al 被氧化【解析】Al 与 NaOH 溶液的反应过程如下：2Al6H2O=2Al(OH)33H2，Al(OH)3NaOH=NaAlO22H2O。H2O 中的氢元素由1 价变为 0 价，H2O 得电子，是氧化剂，H2 是还原产物；Al 元素的化合价由0 价变为3 价，化合价升高被氧化，Al 是还原剂，NaAlO2 是氧化产物。【答案】D提升 3 称取两份铝粉，第一份加入足量的浓 NaOH 溶液，第二份加入足量的盐酸，如果放出等体积的气体(在同温、同压下)，则两份铝粉的质量之比为()A1:2 B1:3 C3:2 D1:1【解析】
12、不论是与 NaOH 溶液反应，还是与盐酸反应，均是 Al 失去电子，还原产物都是 H2，且都有如下关系：2Al6e3H2，由化学方程式可知，2 mol Al 生成 3 mol H2，只要有酸碱足量的情况下，生成 H2的多少取决于参加反应的铝的多少。生成相同质量的 H2，消耗铝的质量相同。【答案】D核心能力铝与酸、碱反应生成H2的量的关系1反应原理 2铝与盐酸或氢氧化钠溶液反应中四种“量”的关系(1)等量的铝分别与足量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，消耗盐酸和氢氧化钠的物质的量之比为3:1。(2)等量的铝分别与足量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生H2的体积比为1:1。(3)足量的铝分别与等物质的量浓度、
13、等体积的盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生H2的体积比为1:3。(4)若产生的氢气的体积比：13 VHClH2VNaOHH2 1，则必定是铝与盐酸反应时，铝过量而盐酸不足；铝与氢氧化钠溶液反应时，铝不足而氢氧化钠过量。铝与氢氧化钠溶液反应的实质：由以上分析可知，铝与氢氧化钠溶液反应的实质是铝与水的反应，其生成物再与氢氧化钠反应。目标三 物质的量在化学方程式计算中的应用例 3 标准状况下，3.25 g 锌与足量的盐酸反应生成 x L 氢气，下列比例式正确的是()AZn2HCl=ZnCl2H21 mol 1 mol325 g x LBZn2HCl=ZnCl2H265 g 22.4 L325 g x LC
14、Zn2HCl=ZnCl2H21 mol 2 g005 mol x LDZn2HCl=ZnCl2H265 g 2 g325 g x L【解析】比例式应注意单位要“上下一致，左右相当”。【答案】B注意：化学方程式所表示的是纯净物质之间量的关系。单位问题：上下一致，左右相当。即“纵向一定同，横向可不同”。提升 4 10 g Mg、Al 合金与足量 100 mL NaOH 溶液反应产生H2 的体积为 6.72 L(标准状况下)，求：(1)合金中 Al 的质量分数；(2)生成物 NaAlO2 的物质的量浓度(假设溶液体积不变)。解析：n(H2)VH2Vm 6.72 L22.4 L/mol0.3 mol2
15、Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H22 2 3n(Al)n(NaAlO2)0.3 mol(1)n(Al)20.3 mol30.2 molm(Al)0.2 mol27 gmol15.4 g铝的质量分数5.4 g10 g100%54%。(2)n(NaAlO2)20.3 mol30.2 mol，c(NaAlO2)nV0.2 mol0.1 L 2 mol/L。答案：(1)54%(2)2 mol/L核心能力根据化学方程式计算的基本步骤(1)化学方程式中各物质的化学计量数之比等于各物质的物质的量之比，而非质量之比。(2)单位运用对应化：根据化学方程式计算时，已知物理量和被求物理量的单位只要满足“上
16、下一致，左右相当”即可进行求算，如 Na与水反应时，46 g Na 与 22.4 L H2(标准状况)是相当的。学考评价1下列对合金的说法正确的是()A合金中至少含有两种金属元素B合金中的金属元素以化合物的形式存在C生铁是纯净物D合金中也可含非金属元素解析：掌握合金的概念要把握几个重点：组成元素：金属与金属或金属与非金属，一定含有金属元素，可能含有非金属元素；特性：具有金属特性；合金为混合物。A 项错，合金未必含有两种或两种以上的金属元素；B 项合金是熔合而成的，保持着金属特性，金属元素一般以单质形式存在；C 项中的生铁是一种铁合金，是混合物。答案：D2镁铝合金因坚硬、轻巧、美观、洁净、易于加
17、工而成为新型建筑装潢材料，主要用于制作窗框、卷帘门、防护栏等。下列与这些用途无关的性质是()A.不易生锈 B导电性好C密度小D强度高答案：B3把下列金属投入 0.1 molL1 盐酸中，反应最剧烈的是()ACu BFeCMg DAl答案：C4对于铝和烧碱溶液的反应，下列说法不正确的是()A铝是还原剂BH2O 是氧化剂C该反应说明所有金属都能与碱反应D铝与碱或酸反应都能产生氢气答案：C5物质在发生化学反应时()A它们的质量一定相等B它们的物质的量一定相等C它们的质量比等于化学方程式中化学计量数之比D它们的物质的量之比等于化学方程式中化学计量数之比解析：发生化学反应时各物质的物质的量之比等于化学方
18、程式中的化学计量数之比。答案：D6阅读材料，回答下列问题。近年来，科研人员研究得到一种新型材料泡沫铝。它是把发泡剂加到熔融铝合金中制成的，其优点是硬度大，密度小(为 0.160.5 g/cm3)，比木材还轻，可浮于水面，又有很大刚性，且隔音、保温，是一种良好的建筑材料和轻质材料，近几年可大批量投放市场。(1)下列关于泡沫铝的说法中错误的是_(填字母序号，下同)。A泡末铝是铝单质泡沫B泡沫铝是一种合金C泡末铝是一种优质的建筑材料和轻质材料D泡沫铝可用于飞机制造A(2)铝制成铝箔用于食品包装，是利用它的_。A金属光泽 B延展性C导电性 D导热性B(3)铝在空气中会被氧化生成一层致密的氧化膜而对内部
19、铝起保护作用，但这层氧化膜遇到强酸或强碱溶液都会溶解，请写出：氧化膜与盐酸反应的离子方程式：_。氧化膜与氢氧化钠溶液反应的离子方程式：_。Al2O36H=2Al33H2O Al2O32OH=2AlO2 H2O解析：(1)根据信息可知，泡沫铝是一种合金，是混合物；泡沫铝是一种优质的建筑材料和轻质材料；由于泡沫铝有很大刚性，密度小，且隔音、保温，故泡沫铝可用于飞机制造。(2)铝制成铝箔用于食品包装，利用的是铝的延展性。(3)Al2O3 与盐酸、氢氧化钠溶液反应的离子方程式分别为 Al2O36H=2Al33H2O、Al2O32OH=2AlO2 H2O。7向 500 mL NaOH 溶液中投入 10.
20、8 g Al，两者恰好完全反应，计算：(1)Al 的物质的量；(2)参加反应的 NaOH 的物质的量和 NaOH 溶液中溶质的物质的量浓度；(3)生成的 H2 在标准状况下的体积。解析：(1)Al 的摩尔质量是 27 gmol1，n(Al)10.8 g27 gmol10.4 mol。(2)2Al 2NaOH2H2O=2NaAlO23H22 2 0.4 mol n(NaOH)20.4 mol2nNaOH，n(NaOH)0.4 mol，c(NaOH)0.4 mol0.5 L 0.8 molL1。(3)2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2 2 mol 322.4 L 0.4 mol V(H2)V(H2)0.4 mol322.4 L2 mol13.44 L。答案：(1)0.4 mol(2)0.4 mol 0.8 molL1(3)13.44 L练后感悟铝与盐酸、氢氧化钠溶液反应定量分析反应物的量产生 H2 的体积关系 等量铝分别与足量盐酸和氢氧化钠溶液反应VHClH2VNaOHH21足量的铝分别与等物质的量的盐酸和氢氧化钠溶液反应VHClH2VNaOHH213一定量的铝分别与不足量的盐酸和过量的氢氧化钠溶液反应(盐酸、氢氧化钠的物质的量相等)13 VHClH2VNaOHH21
