1、高考资源网（） 您身边的高考专家第二节 金属材料基础课时16 金属材料与合金学 习 任 务1结合生活了解合金的构成和优良性能。了解铁合金、铝合金的分类和性能，强化性能决定用途的观念。培养学生“科学精神与社会责任”的核心素养。2通过实验探究铝和氧化铝的性质，认识两性氧化物的性质。培养学生“变化观念与科学探究”的核心素养。3了解储氢合金、钛合金等新型合金，感受化学科学对新材料的创新。培养学生“创新意识与社会责任”的核心素养。一、合金与铁合金1合金的定义与性质(1)定义：由两种或两种以上的金属与金属(或非金属)熔合而成的具有金属特性的物质。属于混合物。(2)性能合金具有许多优良的物理、化学或机械性能
2、，在许多方面不同于各成分金属。合金的性能可通过所添加的合金元素的种类、含量和生成合金的条件等加以调节。(3)纯金属与合金结构的差异纯金属内，所有原子的大小和形状都是相同的，原子的排列十分规整；纯金属形成合金后，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，导致合金的硬度变大。2铁合金(1)生铁和钢是含碳量不同的两种铁碳合金。(2)生铁的含碳量比钢的高。生铁的硬度大，钢具有良好的延展性。(3)钢是用量最大，用途最广的合金，钢的分类如下： (4)不锈钢是最常见的一种合金钢，它的合金元素主要是铬和镍。不易生锈，具有很强的抗腐蚀能力。 (正确的打“”，错误的打“”)(1)人类历史上使
3、用最早的合金是青铜。( )(2)铁合金包括生铁和钢，二者均含碳元素。( )(3)合金的熔点和硬度均比其成分金属的高或大。( )(4)合金一定是不同金属熔合而成的具有金属特性的化合物。( )答案 (1) (2) (3) (4) 汽车电池中的铅蓄电池的铅板，一般也不是纯铅做的，而是用铅和锑的合金做成，除了考虑电极导电性的因素外，还是主要考虑了哪些因素？提示 纯铅太软，放在车辆上一震动，就容易变形，所以采用合金，因为合金的硬度大，不容易变形。(合理即可)二、铝合金与新型合金1铝及其氧化物铝是地壳中含量最多的金属元素。(1)Al与O2反应：常温下能与空气中的O2发生反应，表面形成一层致密的氧化铝薄膜。
4、其反应方程式为4Al3O2=2Al2O3。(2)Al、Al2O3与酸反应将一铝片放入盐酸中，开始没有气泡，一段时间后才产生气泡，有关反应的化学方程式为Al2O36HCl=2AlCl33H2O、2Al6HCl=2AlCl33H2。(3)Al、Al2O3与强碱的反应将一铝片放入NaOH溶液中，开始没有气泡，一段时间后才产生气泡，有关的化学方程式为Al2O32NaOH=2NaAlO2H2O、2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2。(4)两性氧化物：既能与酸反应生成盐和水，又能与碱反应生成盐和水的氧化物叫做两性氧化物，如Al2O3。2铝合金目前用途广泛的合金之一硬铝：一种铝合金，含Cu、Mg、
5、Mn、Si等合金元素。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。3新型合金(1)储氢合金储氢方法含义储氢合金是一类能够大量吸收H2，并与H2结合成金属氢化物的材料。要求：具有实用价值的储氢合金要求储氢量大，金属氢化物既容易形成，稍稍加热又容易分解，室温下吸、放氢的速率快。实例：TiFe合金、LaNi合金。(2)其他新型合金钛合金、耐热合金和形状记忆合金等新型合金广泛应用于航空航天、生物工程和电子工业等领域。喷气式飞机的发动机叶片是由镍、铁、碳和钴组成的镍钴合金制造的，能承受1 100 的高温。我国“蛟龙”号载人潜水器最关键的部件供人活动的耐压球壳是由钛合金制造的。
6、(正确的打“”，错误的打“”)(1)Al与强酸、强碱溶液均反应生成相同的盐。( )(2)Al2O3与盐酸和NaOH溶液反应均生成盐和水。( )(3)铝在空气中易钝化生成致密的氧化膜。( )(4)储氢合金很好地解决了H2的储存问题。( )(5)氢能利用的两大难题是制取和储存。( )答案 (1) (2) (3) (4) (5)理解合成的性能与应用1列举生活中的合金材料，并简述选择该材料时利用了该合金的哪些优异性能。提示 (1)铝合金门窗：质轻、耐腐蚀；(2)易拉罐：质轻、易回收利用等。2为什么航空工业中铝合金比铁合金应用更广泛？提示 铝合金比铁合金密度小且耐高温、耐腐蚀。3英国皇家航空学会2019
7、年度颁奖典礼于2019年11月25日晚在伦敦举行，嫦娥四号任务团队获得团队金奖，成为2019年度全球唯一获此殊荣的团队。这是英国皇家航空学会成立以来首次向中国项目颁发奖项。中国嫦娥四号探测器于2019年1月3日上午10点26分成功在月球背面软着陆，成为人类首次在月球背面软着陆的探测器。玉兔二号月球车实现了对月球背面的巡视。月球白天地面温度高达150度，而到了夜晚，温度又跌落到零下180度。嫦娥四号探测器、玉兔二号月球车均使用了大量合金材料，这些合金材料应具有哪些性质？形状记忆合金是一种在加热升温后能完全消除其在较低的温度下发生的变形，恢复其变形前原始形状的合金材料。中国嫦娥四号探测器，使用了记
8、忆合金制作天线，试分析其好处。提示 密度小、强度大、既耐高温又耐低温等。嫦娥四号探测器使用记忆合金制作天线折叠起来装进探测器内，工作时只需加热升温，折叠的卫星天线因具有“记忆”功能而自然展开，恢复设计形状。4储氢合金应具备哪些优势？提示 储氢量大；金属氢化物易形成，稍稍加热又易分解，室温下吸、放氢的速率快。1合金的组成及性能(1)合金中一定含有金属元素，可能含有非金属元素。(2)合金是混合物，没有固定的熔点。(3)合金具有金属特性，如导电、传热等。(4)合金形成后会影响各成分金属的物理性质，如合金的熔点一般比其成分金属低，而硬度、机械强度一般比其成分金属高；但一般来说各成分金属均保持了其原有的
9、化学性质。2合金的形成条件(1)金属与金属形成合金时：合金是金属在熔化状态时相互混合形成的，熔化时的温度需达到成分金属中熔点最高的金属的熔点，但又不能超出成分金属中沸点最低的金属的沸点。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。(2)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。3金属材料选择的依据某种金属能不能成为一种应用广泛的材料主要取决于该金属的储量、冶炼成本、市场价格以及所具有的性能和是否易于加工等。(1)物理性质：密度、硬度、强度、导电性和导热性等，这些性质决定金属材料的加工难易程度。(2)化学性质：对水的作用、耐腐蚀性等，这
10、些性质决定金属材料的日常维护和环境对其的影响。4新型合金1中国国产大型客机C919机身部分采用第三代新型铝锂合金材料。下列关于铝锂合金的认识不正确的是( )A铝锂合金密度较小，强度较大，硬度大于纯铝，熔点低于锂单质B改变原料的配比，可以制得性能不同的铝锂合金C铝锂合金具有金属光泽，可导电导热D铝锂合金的性质与各成分金属的性质完全相同D 铝锂密度较小，其合金密度较小；合金是不同金属熔合而成的具有金属特性的物质，改变原料的配比，可以制得性能不同的铝锂合金；合金一般比其组分金属的颜色更鲜艳，可导电；合金的熔点比它的各成分金属的熔点低，硬度大于其成分金属，铝锂合金的性质与各成分金属的性质不完全相同。2
11、下表中四种金属的熔、沸点：金属NaCuAlFe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 BCDB 当一种金属的熔点超过另一种金属的沸点时，它们就不可能熔合在一起形成合金。理解Al、Al2O3的主要性质探究铝片与NaOH溶液反应实验操作实验现象开始没有气泡，一段时间后才产生气泡，铝片逐渐溶解，将点燃的木条放在试管口有爆鸣声立即产生气泡，铝片逐渐溶解，将点燃的木条放在试管口有爆鸣声实验结论两支试管均放出H2，铝、氧化铝均能与NaOH溶液反应离子方程式Al2O32OH=2AlOH2O、
12、2Al2OH2H2O=2AlO3H21Al、Al2O3的主要反应及转化2铝与盐酸、NaOH溶液反应的应用与定量关系2Al6H=2Al33H2 2Al2OH2H2O=2AlO3H2(1)等量的铝分别与足量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，消耗HCl和NaOH的物质的量之比为31。(2)等量的铝分别与足量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生氢气的体积比为VHCl(H2)VNaOH(H2)11。(3)足量的铝分别与等物质的量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生氢气的体积比为VHCl(H2)VNaOH(H2)13。3下列物质中，既能与盐酸反应，又能与NaOH溶液反应的是( )NaHCO3 Al Al2O3 Na2CO3
13、(NH4)2SO3ABC DA NaHCO3与NaOH溶液反应生成Na2CO3和H2O，与盐酸反应生成NaCl、H2O和CO2，正确；Al与NaOH溶液反应生成NaAlO2和H2，与盐酸反应生成AlCl3和H2，正确；Al2O3与NaOH溶液反应生成NaAlO2和H2O，与盐酸反应生成AlCl3和H2O，正确；Na2CO3与NaOH溶液不发生反应，错误；(NH4)2SO3与NaOH溶液反应生成NH3H2O和Na2SO3，与盐酸反应生成NH4Cl、H2O和SO2，正确，故选A。4在天平的左右两个托盘上放有两个烧杯，两个烧杯中分别盛有盐酸和氢氧化钠溶液，天平处于平衡状态，当分别向两烧杯中加入等质量
14、的铝(酸和碱都是足量的)充分反应后( )A天平保持平衡B左高右低C左低右高D无法确定A 等质量的Al与足量的盐酸、NaOH溶液完全反应生成的H2质量相同，两烧杯减少的质量相同。1沈括根据变法需要，悉心总结了兵器制作技术。梦溪笔谈器用中记载：“古人以剂钢为刃，柔铁为茎干，不尔则多断折。剑之钢者，刃多毁缺，巨阙是也，故不可纯用剂钢。”以所学合金的知识，分析古人铸剑时剑身的材料为( )A钢B生铁C青铜D白铜答案 A 2下列说法不正确的是( )A目前我国流通的硬币是由合金材料制造的B铝制品在生活中非常普遍，这是因为表面覆盖着氧化膜，对内部金属起保护作用C镁在空气中燃烧发出耀眼的白光，可用于制作照明弹D
15、组成元素相同的合金性能相同D 合金性能受合金元素的种类、含量、生产条件影响。组成元素相同的合金性能不一定相同，如钢和生铁。3将一个预先做好的“ICE”形状的镍钛合金，破坏形状后，只要在热水中浸泡，其便会恢复原来形状。下列说法正确的是( )A记忆合金的形状变化属于化学变化B合金的熔点一般比各组分金属高，硬度比各组分金属小C形状记忆合金在医疗上可用来接断骨等，在日常生活中可制眼镜框架等D钛合金的化学性质与钛单质完全相同C 记忆合金的形状变化没有生成新物质，属于物理变化，A不正确；合金的熔点一般比组分金属的低，但硬度要比组分金属的大，B不正确；形状记忆合金在医疗上可用来接断骨等，在日常生活中可制眼镜
16、框架等，C正确；钛合金中因为加入了其他金属，化学性质与钛单质不完全相同，D不正确。4为了除去MgO中混有的少量杂质Al2O3，可选用的试剂是( )AKOH溶液B氨水C稀盐酸 D稀醋酸A 要除去MgO中混有的少量杂质Al2O3，所加试剂只能与Al2O3反应而不能与MgO反应，反应完全后过滤即可。氨水与Al2O3不反应，稀盐酸、稀醋酸均能与MgO反应，只有KOH溶液能与Al2O3反应而与MgO不反应。5用铁、铝的混合物进行如下实验： (1)操作X的名称是_。(2)、两步反应的离子方程式为_，_。(3)A与Cl2混合光照可能发生爆炸，生成_(填化学式)，A在该反应中作为_(填“氧化剂”或“还原剂”)。答案 (1)过滤(2)2Al2OH2H2O=2AlO3H2 Fe2H=Fe2H2(3)HCl 还原剂- 9 - 版权所有高考资源网