《高中化学》2023年高考总复习第23讲 合金

蟹知I识精讲

一、合金的定义、特点、结构

1.合金的定义：由两种或两种以上的金属（或金属和非金属）熔合而成的具有金属特性的物质。

2.合金的特点・

①合金的硬度及机械性能一般优于各成分金属

②合金的熔点一般低于它的各成分金属

3.合金的结构

'・T1

rAAAA-A4

LA，AW▲，A，▲，

纯金属内原子的排列十分规整」合金内原子层之间的相对滑动变得困难

二、铁合金

1.生铁和钢的对比

生铁钢

含碳量2%〜4.3%0.03%〜2%

性能硬度大3、抗压、性脆、可以铸造成型有良好的延展性、机械性能好、可以锻轧和铸造

用途制造机座、管道等制造机械和交通工具等

2.钢的分类

（1）碳素钢

含碳量性能及用途

低碳钢低于0.3%韧性、焊接性好，但强度低，用于制造钢板，钢丝和钢管等

中碳钢0.3%〜0.6%强度高，韧性及加工性好，用于制造钢轨、车轮和建材等

高碳钢高于0.6%硬而脆，热处理后弹性好，用于制造器械、弹簧和刀具等

（2）合金钢

也叫特种钢，是在碳素钢里适量地加入一种或几种合金元素，使钢的组织结构发生变化，从而使钢具有各

种特殊性能，如强度、硬度大，可塑性、韧性好，耐磨，耐腐蚀等。

名称主耍合金元素主要特性主要用途

比较稳定，不易生锈，具有很强的抗腐医疗器材、厨房用具和餐具、地铁列车

不锈钢珞、银

蚀能力」的车体材质等

超级钢Mn、C、Al、V强度很大，能够实现钢板的轻薄化汽车、航空和航天等领域

钢轨、轴承、钢模、挖掘机铲斗、坦克

锦钢锦韧性好，硬度大

装甲

硅钢硅导磁性好变压器、发电机和电动机中的铁芯

鸨钢鸽耐高温、硬度大刀具

三、铝合金

制取向铝中加入少量的Cu、Mg、Si、Mn、Zn及稀土元素等

性能密度小、强度高、塑性好、易于成型、具有较强的抗腐蚀能力等

用途制造炊具、门窗、飞机和宇宙飞船外壳的原料

四、新型合金

1.新型储氢合金材料的研究和开发将为氢气作为能源的实际应，用起到重要的推动作用。

2.钛合金、耐热合金和形状记忆合金等广泛应用于航空航天、生物工程和电子工业等领域。

资料卡片——用途广泛的稀土元素

锢系元素（57〜71号元素）及钮和铳，共17种元素，称为稀土元素。

我国是稀土资源大国。到目前为止，我国的稀土储量、稀土产量、稀土用量和稀土出口量均居世界

i第一位。

稀土金属既可以单独使用，也可用于生产合金o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”。例如，在钢中加入稀土元素，可以增加钢的塑性、

韧性、耐磨性・、耐热性、耐腐蚀性和抗氧化性等。因此，稀土金属广泛应用在冶金、石油化工、材料工

业（电子材料、荧光材料、发光材料、永磁材料、超导材料、染色材料、纳米材料、引火合金和催化剂

等）、医药及农业等领域。

对点训练

【变1-1】（2021.全国•高一课时练习）合金在生产生活中有广」泛的用途，下列所用材料不属于合金的是

A.家用的铝窗B.温度计用的水银

C.铸造用的黄铜D.建筑用的钢筋

【答案】B

【详解】

A.家用的铝窗含有的元素有铝、铜、硅、镁、锌、锦等，所以是合金，故A不选；

B.水银是单质，所以温度计用的水银不是合金，故B选；

C.黄铜中含有铜和锌，所以铸造用的黄铜是合金，故C不选；

D.钢筋中含有铁、碳等元素，所以建筑用的钢筋是合金，故D不选；

故选：Bo

【例2】（2021•广东・珠海市艺术高级中学高一期中）我国最早使用”的合金是

A.钢铁B.黄铜C.白铜D.青铜

【答案】D

【详解】

人类对金属材料的使用、跟金属的活泼性息息相关，金属越不活泼人类越早使用。A.钢铁为铁碳合金、

铁比铜活泼；B.黄铜为铜锌合金：C.白铜中含有锌、铝铁等等；D.青铜为铜锡合金，锌比锡活泼，

则D满足；

答案选D。

【变3】（2021•全国•高一课时练习）铁和铁合金是生活中常见的材料，下列说法正确的是

A.纯铁的熔点低于铁合金B.纯铁和铁合金都能导电、传热

C.纯铁的硬度和强度都高于铁合金D.不锈钢是铁合金，只含金属元素

【答案】B

【详解】

A.合金的熔点比其组成金属的熔点要低，故纯铁的熔点高于铁合金，A错误；

B.纯铁和铁合金中都含有金属，故都能导电、传热，B正确；

C.合金的强度和硬度一般比组成金属的纯金属更高，故纯铁的硬度和强度都低于铁合金，C错误；

D.不锈钢是铁合金，里面还有碳元素，D错误；

故选B。

【变4】（2019•全国•高一课时练习）下列适合制作不,锈钢用具的铁合金是（）

A.低碳钢B.中碳钢C.高碳钢D.合金钢

【答案】D

【分析】

生铁的含碳量为2%-4.3%,低碳钢的含碳量＜0.3%,中碳钢的含碳量0.3%-0.6%,高碳钢的含碳量＞0.6%,

合金钢是由铁和其他的金属或非金属经过加热熔合而制成的混合物，不锈钢是由铁、铭、锲制成的合金钢，

据此分析解答。

【详解】

不锈钢由于其抗腐蚀性好，在生产和生活中有许多用途，若含有碳元素，易形成电化学腐蚀，低碳钢、中

碳钢、高碳钢都含有碳，属于不适宜于制作不锈钢用具的钢，不锈钢中含有的主要金属是银和铭铁，是这

三种元素为主制成的合金钢，D符合题意。

答案选D。

【变7】（2021•全国•高一课时练习）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

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

【分析】

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。

【详解】

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。

|菽哧训

【题1】（2019•云南•罗平县第二中学高一期中）生产和生活中广泛应用了合金，下列所用的材料不属于合金

的是

A.铁锅（生铁）B.体温・计（水银）C.刀具（不锈钢）D.高压锅（硬铝）

【答案】B

【详解】

A.生铁是铁合金，A不符合；

B.水银是汞的俗称、是纯净物，B符合；

C.不锈钢是铁合金，C不符合；

D.硬铝是铝合金，D不符合；

答案选B。

【题2】（2021•云南玉溪•高一期末）下列关于铁及其化合物的说法不正确的是

A.美丽的丹霞地貌是由于岩层中含Fe?（）3而呈红色，铁在自然界中均以化合态的形式存在

B.钢为铁碳合金，是目前用量最大、用途最广的合金，其硬度比纯铁大

C.实验室保存亚铁盐溶液时，为了防止亚铁盐被氧化为铁盐，常在试剂瓶中加入少量铁粉

D.为避免铁在高温条件下与水蒸气反应产生FeQ4，钢铁■厂中的模具需要充分干燥

【答案】A

【详解】

A.丹霞地貌的岩层中因含FeQ；而呈红色，铁在自然界中以单质的形态存在于陨铁中，故A错误；

B.目前用量最大、用途最广的合金是钢铁，合金的硬度比它的成分金属的硬度大，故B正确；

C.亚铁盐在溶液中易被氧化，实验室中保存亚铁盐溶液时，应该加入铁粉以防止亚铁盐被氧化，其原理

是：Fe+2Fe3+=3Fe2+,故C正确；

高温

D.铁在高温条件下与水蒸气反应：3Fe+4H2O（g）=Fe3O4+4H2,为避免铁在高温条件下与水蒸气反应产

生FeQ」，钢铁厂中的模具需要充分干燥，故D正确；

答案选A。

【题3】（2020.吉林•吉化第一高级中学校高一月考）钢铁是铁碳合金的总称，其强度高、价格便宜、应用广

泛。在以下关于不锈钢和碳素钢的认识中，你认为正确的是

A.它们的组成元素是相同的

B.耐腐蚀的性能不同

C.它们都属于钢，因此物理性质相同

D.碳素钢比生铁易生锈，不锈钢不易生锈

【答案】B

【详解】

A.碳素钢是铁、碳合金，不锈钢是铁铝合金，它们的组成元素不同，故A错误；

B.不锈钢比普通碳素钢耐腐蚀，故B正确；

C.不锈钢和碳素钢，组成元素不同，物理性质不相同，故C错误；

D.生铁中碳含量比碳素钢中的高，生铁比碳素钢易生锈，故D错误；

选B。

【题4】（2021•全国•高三专题练习）指南针是中国古代四大发明之一，它的发明推动了人类的文明与发展,

下列说法错误的是

A.指南针的主要成分是红棕色的四氧化三铁

B.“方家以磁石磨针锋，则能指南''中涉及物理变化

C.指南针又名司南，司南青铜底盘的熔点低于铜

D.沾有油污的指南针可以用碳酸钠溶液洗涤

【答案】A

【详解】

A.指南针的主要成分是黑色的四氧化三铁，A错误；

B.磁石磨针的过程中没有新物质生成，为物理变化，B正确；

C.青铜是铜锡合金，合金的熔点低于各组成成分的熔点，硬度高于各组成成分的硬度，C正确；

D.指南针的主要成分为四氧化三铁，四氧化三铁不溶于水、碱及有机溶剂，碳酸钠溶液水解显碱性，油

污在碱性条件下能被水解为易溶于水的盐和醉，故可用碳酸钠溶液洗涤沾有油污的指南针，D正确。

故选A„

【题5】（2021.全国•高一专题练习）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

【详解】

A.储氢合金是指一类能够大量吸收H2,并与H?结合成金属氢化物的材料，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。

【题6】（2020.河南•新蔡县第一高级中学高一月考）下列关于铁的叙述正确的有几个

①铁能被磁铁吸引，但纯铁易被腐蚀

②铁在潮湿的空气中容易生锈

③铁是用量最大、用途最广的合金

④铁在氯气中燃烧生成FeCh

⑤铁能在氧气中剧烈燃烧生成Fe3O4

⑥不能通过化合反应制得FeCL和Fe（OH）3

A.4B.3C.2D.1

【答案】C

【详解】

①铁能被磁铁吸引，纯铁的抗腐蚀能力较强，故①错误；

②当铁中含有杂质时.，在潮湿的空气中会发生电化学腐蚀，故②正确；

③钢铁是用量最大、用途最广的合金，铁是单质，不是合金，故③错误；

④不论铁是否过量，铁在氯气中燃烧生成FeCb,故④错误；

⑤铁能在纯净的氧气中剧烈燃烧生成Fe3O4,故⑤正确；

⑥FeCb、Fe(0H)3可分别通过化合反应Fe+2FeC13=3FeCb、4Fe(OH)2+C>2+2H2O=4Fe(OH)3制得⑥错误;

叙述正确的有2个，答案选C。

城皿作业

【练1】(2020•湖南・湘南中学高二期中)下列属于合金的是

A.不锈钢B.黄金C.石墨」D.氧化铁

【答案】A

【详解】

A.不锈钢是铁的合金，A项正确；

B.黄金是金单质，不属于合金，B项错误；

C.石墨是碳的单质，不属于合金，C项错误；

D.氧化铁是氧化物，不属于合金，D项错误；

答案选A。

【练2】(2021•安徽宣城•高二月考)下列物质中不属于铁合金的是

A.黄铁矿B.生铁C.碳素钢D.不锈钢

【答案】A

【分析】

合金概念有三个特点：①一定是混合物;②合金中各成分都是以单质形式存在；③合金中至少有一种金属。

【详解】

A.黄铁矿的主要成分是含铁的化合物，不是铁合金，故A符合题意；

B.生铁是含碳量大于2%的铁碳合金，故B不符合题意；

C.碳素钢是碳含量低于2%,并有少量硅、镐以及磷、硫等杂质的铁碳合金，故C不符合题意；

D.不锈钢是含有碳、铭、镶等成分的铁合金，故D不符合题意；

故选A»

【练3】(2021•湖北荆州•高一期末)下列叙述正确的是

A.生铁的含碳量低于钢的B.碳素钢不含非金属元素

C.钢的强度比纯铁的高D.锌铜合金不与稀盐酸反应

【答案】C

【详解】

A.生铁的含碳量大于钢的，A错误；

B.碳素钢含非金属元素碳，B错误；

C.钢的强度比纯铁的高，C正确；

D.锌铜合金中锌可以与稀盐酸反应，D错误；

答案选C。

【练4】（2021•山西太原•高二期末）不锈钢是太原人的骄傲。下列说法错误的是

A.不锈钢的含碳量比生铁低

B.表面喷涂油漆可以防止钢铁被腐蚀

C.不锈钢的合金元素主•要是Ni和Cr

D.钢铁生锈的主要原因是钢铁与盐酸直接接触

【答案】D

【详解】

A.不锈钢中含碳量约为0.25%,生铁的含碳量为2〜4.3%,因此不锈钢的含碳量比生铁低，A正确；

B.喷涂油漆可以防止金属被潮湿空气中的氧气氧化，因此表面喷涂油漆可以防止钢铁被腐蚀，B正确；

C.不锈钢中除含碳外还含有Ni、Cr,因此不锈钢的合金元素主要是Ni和Cr,C正确；

D.钢铁生锈的主要原因是钢铁在潮湿空气中Fe被空气中的氧气氧化生成疏松氧化物，D错误；

故答案选Do

【练5】（2021•全国•高三专题练习）2019年，我国第一艘国产航空母舰山东舰正式列装。优质钢材是建造航

空母舰的基础材料，钢材中含量最高的元素是

A.碳B.铁C.硅D.氧

【答案】B

【详解】

钢材为铁和碳的合金，在铁中掺杂少量的碳可以增强铁强度、硬度等物理性质，因此，钢材中含量最多的

是铁，答案选B。

【练6】（2021.甘肃张掖.高一期末）2020年12月17日凌晨1点5