2024-2025学年新教材高中化学第三章铁金属材料2.1合金学案新人教版必修1

PAGE1-合金【学法指导】1.了解金属材料组成、性能及应用。2.相识铁合金的类型、常见铁合金的组成、性能及用途。3.相识铝及氧化铝的化学性质，了解铝合金的特性、用途。4.了解新型合金的类型及性能。【基础梳理】合金的定义及性能1、合金的含义合金是由两种或两种以上的结合而成的具有的物质。2.纯金属与合金的结构比较3.合金的特性(1)一般状况下，合金比各成分金属的硬度，机械性能一般各成分金属。(2)多数合金的熔点一般比各成分的金属的。(3)合金具有各成分金属的。【典型例题1】下列对合金的说法正确的是（）A.黄铜是纯净物B.合金中也可能含非金属元素C.合金中至少含有两种金属元素D.合金中的金属元素以化合物的形式存在答案：B解析：黄铜是铜锌合金，属于混合物，A错误;合金中确定含有金属，也可能含有非金属元素，如生铁中含碳，B正确；合金中对金属种数没有要求，但至少是一种，C错误；合金中的金属元素是以单质形式存在的，D错误。【典型例题2】下列对合金的说法正确的是（）A.合金的机械强度比各成分金属的小B.合金的抗腐蚀性能都很好C.合金没有固定的熔点D.多数合金比各成分金属的熔点低，硬度大答案：D解析：合金一般比各成分金属的机械强度大，A项错误；部分合金的抗腐蚀性能较差，B项错误；合金有固定的熔点，C项错误；合金的熔点比各成分金属的低，硬度比各成分金属的大，D项正确。名师点拨合金确定是混合物，且通过熔合而成。合金中确定含有金属元素，可能含有非金属元素。合金中各成分的含量影响合金的性能。合金不同于一般混合物,它有固定的熔点,缘由是合金有固定的组成合金的种类远远多于纯金属的种类。合金的用途比纯金属更广泛。二、铁合金1.铁合金和是含碳量不同的两种铁碳合金。生铁的含碳量为，钢的含碳量为。由于含碳量不同，钢和生铁在性能上有很大差异。例如，生铁硬度大、抗压，性脆、可以铸造成型，是制造机座、管道的重要材料;钢有良好的，，可以锻轧和铸造，广泛用于制造机械和交通工具等。是用量最大、用途最广的合金，依据其化学成分，可分为两大类:和。依据含碳量不同，碳素钢可分为碳钢、碳钢和碳钢。合金钢也叫钢，是在碳索钢里适量地加人一种或几种元素，使钢的组织结构发生变更，从而使钢具有各种特别性能，如强度、硬度大，可塑性、韧性好，耐磨，耐腐蚀等。是最常见的一种合金钢，它的合金元素主要是和。不锈钢在大气中比较稳定，不简洁生锈，具有很强的抗腐蚀实力。归纳总结三、铝和铝合金1.铝单质铝是地壳中含量最多的金属。铝性质活泼,铝和铝合金制品比较稳定的缘由是表面覆盖着致密的_______薄膜,爱护内部金属。(1)物理性质颜色状态硬度密度熔点沸点金属性质银白色，金属光泽固体较小2.7g/cm3660℃2467℃良好的导电性、导热性、延展性(2)化学性质①与O2的反应：【微点拨】用坩埚钳夹住一小块刚用酸处理过的铝箔,在酒精灯上加热至熔化,发觉熔化的铝并不滴落。这是为什么？②.铝与酸、碱的反应铝与盐酸反应铝与氢氧化钠溶液反应试验操作

试验现象铝片_________,有无色气泡冒出,将点燃的木条放在试管口有_______试验结论铝既能与盐酸反应,又能与氢氧化钠溶液反应,都产生_____(1)金属铝溶于盐酸的化学方程式：_______________________；离子方程式：_________________________________。(2)铝与氢氧化钠溶液反应的化学方程式：，离子方程式：________________________________。☑思索探讨(1)如何除去镁粉中的铝粉?___________________________________________________(2)等量的铝分别与足量的稀盐酸、氢氧化钠溶液反应,生成氢气的量有什么关系?______________________________________________(3)等浓度、等体积的NaOH溶液和稀盐酸与足量铝反应,生成H2的质量有什么关系?________________________________________________(4)Al与等浓度的NaOH溶液、稀盐酸反应生成等质量的H2,所需NaOH溶液、稀盐酸的体积比为多少?________________________________________________2.氧化铝(1)与酸(盐酸)反应:。(2)与强碱(NaOH)溶液反应:。两性氧化物:既能与反应生成,又能与反应生成盐和水的氧化物,如Al2O3。严格地说，NaAlO2应为Na[Al(OH)4]（四羟基合铝酸钠），为书写便利，简化为NaAlO2。【微点拨】在日常生活中，能否用铝制餐具蒸煮或长时间存放酸性或碱性食物？为什么？3.铝合金(1)铝合金中的合金元素有、、Si、Mn、Zn及等。(2)硬铝：密度小、强度高,具有较强的抗腐蚀实力,是制造飞机和宇宙飞船的志向材料。(3)稀土元素包含元素:镧系元素(从镧到镥,原子序数从57~71的15种元素)及、共17种元素。在合金中加入少量的稀土金属，能大大改善合金的性能，因而，稀土元素又被称为“”。四、新型合金▶重难点剖析1合金的性质及用途合金主要元素性质用途青铜铜、锡强度高、可塑性好、耐磨、耐腐蚀机械零件,如轴承、齿轮等不锈钢铬、镍抗腐蚀性好医疗器械、容器、反应釜、炊具铝合金铝、镁密度小、强度高、塑性好、易于成型、制造工艺简洁,成本低廉建筑业、容器和包装业、交通运输业、电子行业等钛合金性能:密度小、强度高、耐腐蚀、耐高温等

飞机、火箭、导弹、人造卫星、宇宙飞船等领域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,这些性质确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,这些性质确定金属材料的日常维护和环境对其的影响。【强化训练1】下列说法错误的是（）A.铝合金大量用于高铁建设B.铁管上镶嵌锌块可形成合金C.镧镍合金能大量汲取H2形成金属氢化物，可作储氢材料D.商代后期铸造出工艺精湛的后（司）母戊鼎，该鼎属于铜合金制品答案：D解析：铝合金具有质地轻、强度高、抗腐蚀实力强等特点，可用于制造高铁车厢等,A项正确;铁管上镶嵌锌块,不是熔合而成，不行形成合金,B项错误;镧镍合金可作储氢材料,C项正确;后(司)母戊鼎为商代后期的青铜器，属于铜合金制品,D项正确。重难点剖析2铝与盐酸或氢氧化钠溶液反应中四种“量”的关系反应物的量产生H2的体积的关系等量的铝分别与足量的盐酸和氢氧化钠溶液反应VHCl(H2)∶VNaOH(H2)＝1∶1足量的铝分别与等物质的量的盐酸和氢氧化钠溶液反应VHCl(H2)∶VNaOH(H2)＝1∶3确定量的铝分别与确定量的盐酸和氢氧化钠溶液反应1∶3<VHCl(H2)∶VNaOH(H2)<1∶1敏捷利用数轴正确分析量的关系【强化训练2】铝分别与足量的稀盐酸和NaOH溶液反应，当两个反应放出的气体在相同状况下的体积相等时，反应中消耗的HCl与NaOH的物质的量之比为（）A.1:1B.1:3C.3:1D.4:1答案：D解析：铝与稀盐酸反应的化学方程式为2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑,与NaOH溶液反应的化学方程式为2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑。由化学方程式可知，当两个反应放出气体在相同状况下的体积相等时，由2Al~2NaOH~6HCl~3H2可知，反应中消耗的HCl和NaOH的物质的量之比为6:2=3:1。【强化训练3】称取两份铝粉，第一份加入足量的盐酸，其次份中加入足量的NaOH溶液反应，若同温同压下放出相同体积的气体，则两份铝粉的质量之比为（）A.1:1B.1:6C.3:2D.2:3答案：D解析：铝与稀盐酸反应的化学方程式为2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑,与NaOH溶液反应的化学方程式为2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑。由化学方程式可知，铝与H2的关系式为2Al~3H2可知，同温同压下放出相同体积的气体，须要铝的质量相等。【强化训练3】等质量的两份铝分别与足量稀硫酸和足量NaOH溶液反应，若消耗的两溶液的体积相等，则两溶液的物质的量浓度之比为()A.3∶2 B．2∶3C.1∶1 D．1∶2答案：A解析：依题意，两份铝的物质的量相等，设n(Al)＝1mol。得：n(NaOH)＝1mol。两溶液体积相等，故c(H2SO4)∶c(NaOH)＝n(H2SO4)∶n(NaOH)＝1.5∶1＝3∶2。【课后练习】1.下列与合金相关的叙述正确的有()①合金的硬度一般比它的成分金属的硬度都大②合金的熔点一般比它的成分金属的熔点都低③变更原料的配比、变更制造合金的工艺，可得到不同性能的合金④合金的导电性比纯金属的更强⑤合金的应用范围比纯金属更广A.仅①②⑤ B.仅①②③⑤ C.仅②③④ D.仅①②④2.下列有关金属及其合金的说法错误的是()A.目前我国流通的硬币是由合金材料制成的B.低碳钢硬而脆，处理后弹性好，可用于制器械、弹簧、刀具等C.镁在空气中燃烧发出刺眼的白光，可用于制作照明弹D.日用铝制品表面覆盖着氧化膜，对内部金属起爱护作用3.下列关于金属的说法中正确的是（ ）A.各种金属都能与盐酸发生置换反应B.依据金属与酸反应置换氢的难易可比较金属的活泼性C.金属都是银白色D.金属都具有较高的熔点4.下列有关铁及铁合金的说法正确的是()A.生铁是铁碳合金,而钢则为纯铁

B.生铁的硬度比纯铁的硬度小

C.削减生铁中的碳、硅、锰等元素可得到钢

D.铁的应用,经验了“铁一一般钢一不锈钢等特种钢”的演化过程5.下列有关金属的说法中，不正确的是（ ）A.青铜、不锈钢、硬铝都是合金B.金属元素的单质只有还原性，其离子只有氧化性C.合金的硬度一般比它的各成分金属的大D.某些金属单质灼烧时火焰有颜色6.小明家保藏了一尊铝制佛像,至今保存完好。其未被腐蚀的主要缘由是()A.铝不易发生化学反应 B.铝的氧化物易发生还原反应

C.铝不易被氧化 D.铝易被氧化,且氧化铝膜具有爱护内部铝的作用7.下列说法中正确的是（ ）A.由于铝在常温下不能与氧气反应，所以铝制品具有确定的抗腐蚀性能，是一种应用广泛的金属材料B.装修门窗运用的铝合金材料的硬度比铝小，熔点比铝低C.目前世界上运用量最大的合金是铝合金D.目前世界上用途最广的合金是钢8.等体积、等物质的量浓度的硫酸、氢氧化钠溶液分别放在甲、乙两烧杯中,各加等质量的铝,生成氢气的体积比为5:6,则甲、乙两烧杯中的反应状况可能分别是(

)A.甲、乙中都是铝过量 B.甲中铝过量,乙中碱过量

C.甲中酸过量,乙中铝过量 D.甲中酸过量,乙中碱过量9.铝分别与足量的稀盐酸和氢氧化钠溶液反应，当两个反应放出的气体在相同状况下体积相等时，反应中消耗的HCl和NaOH的物质的量之比为（）A.1：1B.2：1C.3：1D.1：310.铝镁合金已成为轮船制造、化工生产等行业的重要材料。某探讨性学习小组的三位同学为测定某含镁3%~5%的铝镁合金(不含其他元素)中镁的质量分数，设计下列三种不同试验方案进行探究。填写下列空白。探究一试验方案:铝镁合金测定剩余固体质量。试验中发生反应的化学方程式是_______________________________。试验步骤:(1)称取5.4g铝镁合金粉末样品，投入体积为V浓度为2.0的NaOH溶液中，充分反应。为保证合金充分反应,NaOH溶液的体积_________。(2)过滤、洗涤、干燥、称量固体。该步骤中若未洗涤固体，测得镁的质量分数将_______(填“偏探究二试验方案:铝镁合金测定生成气体的体积(试验装置如图所示)。(1)某同学提出该试验装置不够完善，应在A、B之间添加一个除酸雾的装置。你的看法是_______为使测定结果尽可能精确，试验中应留意的问①________________________________，②________________________________。探究三试验方案:称量xg铝镁合金粉末，放入装有足量氧气的容器中使其充分灼烧。(1)欲计算镁的质量分数，该试验中还需测定的数据是______________________________。(2)若用空气代替进行试验，对测定结果是否有影响？__________答案及解析1.答案：B解析：合金的硬度一般比其各成分金属的硬度大，①正确;合金的熔点一般低于各成分金属的熔点，合金的导电性一般比纯金属的弱，故②正确，④错误;变更原料的配比和工艺，可以得到不同性能的合金，③正确;合金的应用更广泛,⑤正确。2.答案：B解析：高碳钢硬而脆，热处理后弹性好，可用于制器械、弹簧、刀具等，B项错误。3.答案：B解析：在金属活动性依次中，只有排在氢之前的金属可与盐酸发生置换反应，A项错误；依据金属与酸反应置换出氢的难易可比较金属的活泼性，B项正确；大多数金属为银白色，但铜为紫红色，金为黄色，C项错误；金属的熔点有的较高，有的较低，如Na、K、Hg等都是熔点较低的金属。4.答案：D解析：A项,钢也是合金,A项错误。B项,生铁的硬度比纯铁的硬度高,B项错误。C项,炼钢是削减生铁中的碳元素,增加硅、锰等元素,C项错误。5.答案：B解析：青铜、不锈钢、硬铝都是合金，A项正确；金属元素的单质只有还原性，其离子不确定只有氧化性，如亚铁离子还具有还原性，B项错误；合金的硬度一般比它的各成分金属的大，C项正确；某些金属单质灼烧时火焰有颜色，即某些金属元素可以产生焰色反应，D项正确。6.答案：D解析：铝是活泼金属.易与空气中的氧气反应,在铝制品表面形成一层致密的氧化铝膜,可阻挡内部的铝进一步被氧化。7.答案：D解析：铝在常温下能与氧气反应，并在铝的表面形成一层致密的氧化膜，所以铝制品具有确定的抗腐蚀性能，A项错误;铝合金材料的硬度比铝大，B项错误；目前世界上运用量最大的合金是钢而不是铝合金,C项错误，D项正确。8.答案：B解析