资源简介

第二节　金属材料
基础课时20　常见的合金及应用金属材料
学习目标　1.了解合金的概念并能联系纯金属与合金的微观结构解释二者性能的差异。2.能列举常见合金的组成和性能，认识铝及氧化铝与酸、碱的反应，能科学、合理的选择和使用金属材料，培养学生的科学态度和社会责任感。
一、铁合金
(一)知识梳理
1.合金
(1)合金的概念
合金是指由两种或两种以上的金属(或金属与非金属)熔合而成的具有金属特性的物质。属于混合物。
(2)合金的性质
合金具有许多优良的物理、化学或机械性能。合金的性能可以通过所添加的合金元素的种类、含量和生成合金的条件等来加以调节。
①硬度：合金的硬度一般比其成分金属的硬度大。
②熔点：合金的熔点一般比其成分金属的熔点低。
2.铁合金
(1)生铁
①生铁的含碳量为2%～4.3%。
②性能及用途：
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。
(2)钢
①钢的含碳量为0.03%～2%。
②钢有良好的延展性，机械性能好，可以锻轧和铸造，广泛用于制造机械和交通工具等。
③钢是用量最大，用途最广的合金，钢的分类如下：
合金钢具有：强度、硬度大，可塑性、韧性好，耐磨，耐腐蚀的特殊性能。
(3)不锈钢
①合金元素：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。
②性能：大气中比较稳定，不容易生锈，具有很强的抗腐蚀能力。
③用途：医疗器材、厨房用具和餐具、地铁列车的车体材质等。
(4)超级钢
①合金元素：Mn、C、Al、V。
②性能：强度很大，在应用时能够实现钢板的轻薄化。
③用途：汽车、航空和航天等领域。
(二)互动探究
“灌钢法”是我国古代劳动人民对钢铁冶炼技术的重大贡献，陶弘景在其《本草经集注》中提到“钢铁是杂炼生鍒作刀镰者”。“灌钢法”主要是将生铁和熟铁(含碳量约0.1%)混合加热，生铁熔化灌入熟铁，再锻打成钢。
【问题讨论】
问题1　生铁和熟铁中含碳量高的是________。
提示　生铁
问题2　钢的含碳量________，硬度和脆性________。
提示　越高(或越低)　越大(或越小)
问题3　炼铁的原料之一赤铁矿主要成分是________。
提示　Fe2O3
【探究归纳】
1.铁合金
(1)分类
(2)钢
2.合金的特性
3.合金中的“四最”
(1)使用“最早”的合金是青铜；
(2)用量“最大”、用途“最广”的合金是钢；
(3)航空、航天“最理想”的材料是铝合金；
(4)未来能源“最前沿”的材料是储氢合金。
1.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.减少生铁中的碳、硅、锰等元素可得到钢
D.铁的应用，经历了“铁—普通钢—不锈钢等特种钢”的演变过程
答案　D
解析　生铁和钢都是合金；生铁的硬度比纯铁的硬度大；炼钢可减少生铁中的碳元素，不能减少硅、锰等元素；随着文明和技术的进步，铁的应用，经历了“铁—普通钢—不锈钢等特种钢”的演变过程，故D正确。
2.我国短道速滑队所用冰刀材料是特殊的钢材料。下列说法中正确的是(　　)
A.该合金熔点比纯铁熔点高
B.该合金硬度比纯铁高
C.该合金碳含量比生铁高
D.该合金属于纯净物
答案　B
解析　合金的熔点低于成分金属；合金的硬度比成分金属大，该合金硬度比纯铁高，适合用于制造冰刀；钢的含碳量低于生铁；合金属于混合物。
3.下列关于铁和铁合金的有关说法错误的是(　　)
A.工业上用一氧化碳将铁矿石中的铁还原出来
B.不锈钢抗腐蚀性能好，长期使用绝对不会生锈
C.制造铁轨、船舶、桥梁的碳素钢是铁和碳的合金
D.使用铁锅烧饭菜能为人体提供微量的铁元素
答案　B
解析　一氧化碳具有还原性，可以将铁矿石中的铁还原出来，A正确；在相同条件和环境下，不锈钢较碳素钢而言不易生锈，但不是绝对不会生锈，B错误；碳素钢是铁和碳的合金，C正确；铁是人体必需的微量元素，使用铁锅烧饭菜能为人体提供微量的铁元素，D正确。
二、铝和铝合金　新型合金
(一)知识梳理
1.铝和铝合金
(1)铝是地壳中含量最多的金属元素，是银白色金属，常温下就能与空气中的氧气发生反应，表面生成一层致密的氧化铝薄膜，保护内部金属，反应的化学方程式为4Al＋3O2===2Al2O3。
(2)铝合金
铝合金是目前用途广泛的合金之一，硬铝是在铝中添加了一定比例的Cu、Mg、Mn、Si，它的密度小，强度高，具有较强抗腐蚀能力，是制造飞机和宇宙飞船的理想材料。
2.铝、氧化铝的性质
(1)铝、氧化铝的化学性质
①与稀盐酸反应
实验操作
实验现象 铝片逐渐溶解，有无色气泡冒出，将点燃的木条放在试管口有爆鸣声
化学方程式 Al2O3＋6HCl===2AlCl3＋3H2O、2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑
对应的离子方程式 Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O、2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑
②与NaOH溶液反应
实验1 实验2
实验 操作
实验 现象 试管①中一开始无气泡产生，一段时间后，铝片溶解，产生气泡，将点燃的木条放在试管口，有爆鸣声 ②中铝片溶解，立即产生无色气泡，将点燃的木条放在试管口，有爆鸣声
化学 方程式 Al2O3＋2NaOH＋3H2O=== 2Na[Al(OH)4]、2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑ 2Al＋2NaOH＋6H2O=== 2Na[Al(OH)4]＋3H2↑
对应 的离子 方程式 Al2O3＋2OH－＋3H2O===2[Al(OH)4]－、2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑ 2Al＋2OH－＋6H2O=== 2[Al(OH)4]－＋3H2↑
结论 铝、氧化铝都能与NaOH溶液反应
(2)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，如Al2O3等，其与强酸、强碱反应的离子方程式为Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O、Al2O3＋2OH－＋3H2O===2[Al(OH)4]－。
3.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。
(二)互动探究
铝是一种金属元素，质地坚韧而轻，有延展性，容易导电。纯铝可做超高电压的电缆。1919年，用铝合金造出了第一架飞机，铝被誉为“带翼的金属”。而在生活中，我们到处都可以看到铝的“影子”，如铝合金门窗、铝锅、铝勺等等。
【问题讨论】
问题1　电解氧化铝的化学方程式为__________________________。
提示　2Al2O34Al＋3O2↑
问题2　下列物质中既能跟稀盐酸反应， 又能跟氢氧化钠溶液反应的是________。
①NaHCO3　②FeS　③Al2O3　④Al(OH)3
⑤Al
提示　①③④⑤
问题3　请阐释航空航天领域中铝合金比铁合金用途更广泛的理由___________________________________________________________________
__________________________________________________________________。
提示　①铝合金比铁合金质地轻、强度大，更适用于航空航天领域；②铝合金表面易形成致密的氧化膜，此氧化膜耐高温、防腐蚀，而铁合金的氧化膜易脱落，起不到防腐蚀的作用(或其他合理答案)。
【探究归纳】　铝及其化合物的转化关系归纳
易错提醒：铝与氢氧化钠溶液反应的实质是铝先与强碱溶液中的水反应生成H2和Al(OH)3，然后Al(OH)3再与NaOH反应生成Na[Al(OH)4]，反应中铝做还原剂，水做氧化剂，NaOH无电子得失。
1.铝合金在生活中有着广泛的应用，下列有关铝合金说法错误的是(　　)
A.密度小 B.耐腐蚀
C.熔点比纯铝高 D.硬度大于纯铝
答案　C
解析　铝合金密度小，质量轻；铝表面能形成致密的氧化膜，耐腐蚀能力强；合金的熔点比任一种组成的纯金属低，则铝合金熔点比纯铝低；硬度大于纯铝。
2.称取两份铝粉，第一份加入足量的盐酸，第二份中加入足量的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∶1 B.1∶6
C.3∶2 D.2∶3
答案　A
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＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋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，需要铝的质量相等。
3.下列不属于新型合金材料的是(　　)
A.储氢合金 B.形状记忆合金
C.不锈钢 D.镍钴耐热合金
答案　C
解析　不锈钢是传统铁合金。
A级　合格过关练
选择题只有1个选项符合题意
(一)合金与铁合金
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改变原料的配比、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.①②⑤ B.①②③⑤
C.②③④ D.①②④
答案　B
解析　①合金的硬度一般大于其成分金属的硬度，故正确；②合金的熔点一般低于其成分金属的熔点，故正确；③合金的性质与合金的原料配比以及制造工艺有关，所以改变原料的配比、变更制造合金的工艺，可以制得具有不同性能的合金，故正确；④合金的导电性不一定比纯金属更强，比如铝合金的导电性比纯铝要差，故错误；⑤合金一般比其成分金属熔点低，硬度大，具有更好的机械加工性能，故应用更广泛，故正确。
2.关于生铁和钢的区别正确的是(　　)
A.生铁属于纯净物，钢属于混合物
B.生铁比钢的含碳量更高
C.生铁比钢弹性更好
D.生铁属于铁－碳合金，钢也是合金但不含碳
答案　B
解析　A.生铁也是混合物，且含碳量更高，A错误；B.生铁比钢的含碳量更高(生铁：>2%，钢：0.03～2%)，B正确；C.钢弹性更好，C错误；D.钢中含碳，D错误。
3.将10 g铁碳合金放入O2中高温灼烧，反应后的气体通入到过量石灰水中得沉淀1.4 g。则此铁碳合金是(　　)
A.生铁 B.高碳钢
C.中碳钢 D.低碳钢
答案　B
解析　利用沉淀的质量可得二氧化碳的质量，利用二氧化碳可计算与氧气反应的碳的质量，进一步求得碳的质量分数，再根据钢和生铁中的含碳量判断。根据C～CO2～CaCO3可知碳原子的物质的量等于碳酸钙的物质的量。沉淀1.4 g为碳酸钙质量，物质的量为＝0.014 mol，碳原子的质量为0.014 mol×12 g/mol＝0.168 g，碳元素的含量为×100%＝1.68%，高碳钢含碳量在0.60%～2%之间，根据钢的含碳量可知，属于高碳钢。
4.北宋沈括对生铁炼钢有这么一段评价：“世间锻铁所谓钢铁者，用柔铁屈盘之，乃以生铁陷其间，泥封炼之，锻令相入，谓之‘团钢’，亦谓之‘灌钢’。此乃伪钢耳……”，下列说法正确的是(　　)
A.生铁和钢都是关于铁的含碳合金，钢中碳的含量较高
B.通过炼制和锻打，可以调节铁中元素的组成、元素的含量等来改变铁的性能
C.高碳钢的韧性较好，低碳钢的硬度较大
D.不锈钢是一种常见的合金钢，它的合金元素主要是钨(W)和硅(Si)
答案　B
解析　A.生铁和钢都是铁的含碳合金，钢中碳的含量在0.03%～2.0%之间，生铁中碳的含量在2.0%～4.3%之间，所以生铁的碳含量高于钢的碳含量，故A错误；B.通过炼制和锻打，可以降低生铁中含碳量，除去生铁中有害元素P、S，调整生铁中Si、Mn的含量，这样的铁有韧性、可锻轧、可延压，故B正确；C.根据含碳量的不同，碳素钢可分为高碳钢、中碳钢、低碳钢，其中高碳钢硬度较大，韧性较差，低碳钢，硬度较小，韧性较强，故C错误；D.不锈钢是一种常见的合金钢，它的合金元素主要是铬(Cr)、镍(Ni)，常用来制造医疗器械、餐具等，故D错误。
(二)铝和铝合金、新型合金
5.铝是地壳中含量最高的金属元素，下列关于铝及其化合物的性质、用途的说法错误的是(　　)
A.纯铝的硬度和强度较小，不适合用于制造机器零部件
B.可用NaOH溶液除去Fe2O3粉末中少量的Al2O3
C.铝合金是用来制造飞机和宇宙飞船的理想材料
D.铝制品廉价易得，适用于厨房蒸煮和长期存放碱性食物
答案　D
解析　制造机器零部件要求材料硬度高、强度大，而纯铝硬度、强度较小，不适合；氧化铁不与氢氧化钠溶液反应，氧化铝为两性氧化物，与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和水；铝合金硬度高、质量轻，是用来制造飞机和宇宙飞船的理想材料；铝能与酸、碱发生反应，铝制品不能长期存放酸性或碱性较强的食物。
6.宏观辨识与微观探析是重要的学科素养，下列有关氧化铝的说法正确的是(　　)
A.Al2O3难溶于水，不跟水反应，所以它不是Al(OH)3对应的氧化物
B.因为Al2O3是金属氧化物，所以它是碱性氧化物
C.Al2O3能跟所有的酸碱溶液反应
D.Al2O3能跟强的酸碱溶液反应
答案　D
解析　Al2O3虽然难溶于水，但是2Al(OH)3Al2O3＋3H2O，Al2O3和Al(OH)3中Al的化合价相同，所以Al2O3是Al(OH)3对应的氧化物；金属氧化物与碱性氧化物是两个不同的概念，二者没有必然的联系；Al2O3是两性氧化物，与强酸、强碱反应，与弱碱不反应。
7.下列关于新型合金材料说法不正确的是(　　)
A.镧镍合金能大量吸收H2形成金属氢化物，可作储氢材料
B.钛合金生物相容性好，强度大，可作人造骨骼
C.形状记忆合金可在使合金发生形变的作用力消失后恢复原状
D.利用合金的熔点低于成分金属这一特点可制得耐热合金
答案　D
解析　耐热合金的熔点很高，与合金的特征无关。
8.探究铝的性质实验
Ⅰ Ⅱ
现象：立即产生气泡 现象：开始没气泡，一段 时间后产生气泡
下列说法不正确的是(　　)
A.从元素化合价角度看，产生的气体只能是H2
B.实验Ⅰ证明NaOH是氧化剂
C.实验Ⅱ说明Al2O3具有酸性氧化物的性质
D.实验Ⅰ和Ⅱ反应后的溶液中微粒种类完全相同
答案　B
解析　由图可知，实验Ⅰ和Ⅱ生成气泡的反应都为铝与氢氧化钠溶液反应生成Na[Al(OH)4]和氢气，则从元素化合价角度看，产生的气体只能是氢气，A正确；实验Ⅰ中发生的反应为铝和氢氧化钠溶液反应生成Na[Al(OH)4]和氢气，氢氧化钠既不是反应的氧化剂也不是还原剂，B错误；实验Ⅱ中氧化铝与氢氧化钠溶液反应生成Na[Al(OH)4]，反应中氧化铝表现酸性氧化物的性质，C正确；实验Ⅰ中发生的反应为铝和氢氧化钠溶液反应生成Na[Al(OH)4]和氢气，实验Ⅱ中氧化铝与氢氧化钠溶液反应生成Na[Al(OH)4]、铝和氢氧化钠溶液反应生成Na[Al(OH)4]和氢气，则实验Ⅰ和Ⅱ反应后所得溶液都是Na[Al(OH)4]，溶液中微粒种类完全相同，D正确。
9.铁、铝的混合物进行如下实验：
(1)操作X的名称是________。
(2)气体A是________。
(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”)。
(4)溶液B中阴离子除OH－外还有________，溶液D中存在的金属离子为________。
答案　(1)过滤　(2)H2　(3)HCl　还原剂
(4)[Al(OH)4]－　Fe2＋
解析　(1)加入足量NaOH溶液，Al溶解，Fe不溶解，操作X为过滤。(2)Al与氢氧化钠溶液反应产生氢气，气体A为H2。(3)H2与Cl2反应生成HCl，H2失电子，做还原剂。(4)溶液B中阴离子有OH－、[Al(OH)4]－，溶液D中金属离子为Fe2＋。
B级　素养培优练
10.随着气温下降病毒的活性增加，通过戴口罩可以有效阻止病毒传播。如图，为增强口罩的密封性，均放了鼻梁条，有的鼻梁条是铝合金做的。下列说法正确的是(　　)
A.铝合金属于纯净物
B.铝合金的熔点比金属铝高
C.铝合金可以跟强酸强碱溶液反应
D.鼻梁条使用铝合金，利用其密度大、抗腐蚀性好的优点
答案　C
解析　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合成的具有金属特性的混合物，铝合金属于混合物，A错误； 合金的优点之一是合金的熔点比组分金属的低，因此铝合金的熔点比铝低，B错误； 铝具有两性，能与强酸、强碱溶液反应，铝合金亦然，C正确； 鼻梁条使用铝合金，利用其可塑性好的优点，D错误。
11.我国“蛟龙”号载人潜水器已成功下潜至海中7 062.68米处。“蛟龙”号载人潜水器的外壳是耐超高压的钛合金，下面有关合金的说法正确的是(　　)
A.钛合金是一种新型金属单质
B.钛合金熔点比钛金属高
C.钛合金的硬度与钛单质相同
D.青铜、合金钢和硬铝都是合金
答案　D
解析　合金含有两种或者两种以上元素，不是单质，故A错误；合金熔点一般比其组分中任一金属的熔点低，故B错误；合金硬度一般比其组分中任一金属的硬度大，故C错误；青铜、合金钢和硬铝都是合金，故D正确。
12.下列反应的离子方程式书写不正确的是(　　)
A.氧化铝溶于盐酸：Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O
B.铝溶于NaOH溶液：Al＋2OH－===[Al(OH)4]－＋H2↑
C.铝溶于盐酸：2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑
D.氧化铝溶于NaOH溶液：Al2O3＋2OH－＋3H2O===2[Al(OH)4]－
答案　B
解析　B项原子或电荷均不守恒，正确的离子方程式为2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑。
13.用除去表面氧化膜的铝箔包装0.1 mol金属钠，用针扎出一些小孔，放入水中，完全反应后，用排水集气法收集反应产生的气体，则收集到的气体为(标准状况)(　　)
A.O2和H2的混合气体
B.1.12 L H2
C.大于1.12 L H2
D.小于1.12 L H2
答案　C
解析　首先钠与水反应生成NaOH和H2，铝再与NaOH溶液反应生成Na[Al(OH)4]和H2，收集到的气体为两者产生的氢气之和，0.1 mol钠与水反应产生标准状况下气体1.12 L，再加上铝与NaOH溶液反应放出的H2，最终收集到的H2大于1.12 L。
14.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∶1 B.1∶3
C.3∶1 D.4∶1
答案　C
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＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋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。
15.铝、氧化铝的性质与其他常见金属及氧化物相比，有一定的特殊性。
(1)可用NaOH溶液除去铁粉中的铝粉，反应原理是(用离子方程式表示)_____________________________________________________________
________________________________________________________________，
将2.7 g Al分别置于足量的NaOH溶液、稀硫酸中，生成H2的体积之比(同温同压)为________。
(2)证明Al2O3是两性氧化物的常用试剂是________(填名称)，将a g废铝片置于100 mL盐酸中，测得反应过程中生成氢气体积(标准状况)与时间的关系如图所示：0～t1时间段无气体生成的原因是________________________，
若反应后所得溶液中n(Al3＋)＝0.102 mol且盐酸恰好完全反应，则原溶液中c(HCl)＝________。
答案　(1) 2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑　1∶1
(2)盐酸和氢氧化钠溶液　开始时铝表面的Al2O3与盐酸反应　 3.06 mol/L
解析　(1)铁粉和铝粉的混合物中加入NaOH溶液，只有Al与NaOH溶液反应，生成Na[Al(OH)4]和H2，从而除去Fe中混有的Al，反应原理是2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑；Al与足量的NaOH溶液、稀硫酸反应时都表现＋3价，所以都存在关系式：2Al～3H2，则2.7 g Al的物质的量为0.1 mol，生成H2的物质的量都为0.15 mol，体积之比(同温同压)为1∶1。(2)依据两性氧化物的定义，两性氧化物既能与强酸反应，又能与强碱反应，且都生成盐和水，所以证明Al2O3是两性氧化物的常用试剂是盐酸和氢氧化钠溶液；将a g废铝片置于100 mL盐酸中，由于铝表面形成氧化膜，所以0～t1时间段氧化膜与盐酸反应，无气体生成；若反应后所得溶液中n(Al3＋)＝0.102 mol且盐酸恰好完全反应，则依据元素守恒，n(HCl)＝n(Cl－)＝3n(Al3＋)＝0.306 mol，原溶液中c(HCl)＝＝3.06 mol/L。
16.合金可由两种或两种以上的金属(或金属与非金属)熔合而成。一般来说，合金的熔点低于其中任何一种成分金属的熔点。下表是一些金属熔点的数据。
金属 铜 锌 锡 铅 铋 镉
熔点/℃ 1 083 419.6 231.9 327.5 271.3 320.9
(1)铅锡合金中某种金属的质量分数与合金的熔点有如图所示的关系，其中横坐标表示的是________的质量分数；当合金熔点最低时，合金中铅与锡的质量比为________。
(2)保险丝由铋、铅、锡、镉等金属组成，其熔点约为________(填序号)。
A.20～40 ℃ B.60～80 ℃
C.230～250 ℃ D.300～320 ℃
(3)青铜器的主要成分是铜锡合金。崭新的青铜器呈土黄色。当青铜器长期埋于地下，逐渐形成了铜绿[主要成分为Cu2(OH)2CO3]，从其化学式可知铜绿的形成是铜与________(填物质的化学式)长期作用的结果。
答案　(1)锡　2∶3　(2)B　(3)O2、H2O和CO2
解析　(1)根据题图及题表中数据可知，当质量分数为0时的熔点比质量分数为1时的熔点高，铅的熔点高于锡的熔点，所以质量分数为0时对应的金属是铅，质量分数为1时对应的金属是锡，所以横坐标表示的是锡的质量分数；当合金熔点最低时，锡的质量分数是0.6，此时合金中铅与锡的质量比为0.4∶0.6＝2∶3。(2)一般来说合金的熔点低于其中任何一种成分金属的熔点。铋、铅、锡、镉中熔点最低的是锡(231.9 ℃)，则合金的熔点低于231.9 ℃，排除C、D选项；A选项的温度太低，与室温接近，保险丝起不到保护作用，所以答案选B选项。(3)铜绿中除铜元素外，还有H、C、O元素，所以铜绿的形成是铜与空气中的O2、H2O和CO2长期作用的结果。第二节　金属材料
基础课时20　常见的合金及应用金属材料
学习目标　1.了解合金的概念并能联系纯金属与合金的微观结构解释二者性能的差异。2.能列举常见合金的组成和性能,认识铝及氧化铝与酸、碱的反应,能科学、合理的选择和使用金属材料,培养学生的科学态度和社会责任感。
一、铁合金
　　　　　　　　　　　　　　　　
(一)知识梳理
1.合金
(1)合金的概念
合金是指由两种或两种以上的　　　　　　　(或金属与非金属)熔合而成的具有金属特性的物质。属于　　　　　　物。
(2)合金的性质
合金具有许多优良的物理、化学或机械性能。合金的性能可以通过所添加的合金元素的种类、含量和生成合金的条件等来加以调节。
①硬度:合金的硬度一般比其成分金属的硬度　　　　　　。
②熔点:合金的熔点一般比其成分金属的熔点　　　　　　。
2.铁合金
(1)生铁
①生铁的含碳量为2%~4.3%。
②性能及用途:
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。
(2)钢
①钢的含碳量为　　　　　　　　。
②钢有良好的延展性,机械性能好,可以锻轧和铸造,广泛用于制造机械和交通工具等。
③钢是用量最大,用途最广的合金,钢的分类如下:
合金钢具有:强度、　　　　　　大,可塑性、韧性好,　　　　　　,　　　　　　的特殊性能。
(3)不锈钢
①合金元素:不锈钢是最常见的一种合金钢,它的合金元素主要是　　　　　　。
②性能:大气中比较稳定,不容易生锈,具有很强的抗腐蚀能力。
③用途:医疗器材、厨房用具和餐具、地铁列车的车体材质等。
(4)超级钢
①合金元素:Mn、C、Al、V。
②性能:强度很大,在应用时能够实现钢板的轻薄化。
③用途:汽车、航空和航天等领域。
(二)互动探究
“灌钢法”是我国古代劳动人民对钢铁冶炼技术的重大贡献,陶弘景在其《本草经集注》中提到“钢铁是杂炼生鍒作刀镰者”。“灌钢法”主要是将生铁和熟铁(含碳量约0.1%)混合加热,生铁熔化灌入熟铁,再锻打成钢。
【问题讨论】
问题1　生铁和熟铁中含碳量高的是　　　　。
问题2　钢的含碳量　　　　　　,硬度和脆性　　　　。
问题3　炼铁的原料之一赤铁矿主要成分是　　　　。
【探究归纳】
1.铁合金
(1)分类
(2)钢
2.合金的特性
3.合金中的“四最”
(1)使用“最早”的合金是青铜;
(2)用量“最大”、用途“最广”的合金是钢;
(3)航空、航天“最理想”的材料是铝合金;
(4)未来能源“最前沿”的材料是储氢合金。
1.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.减少生铁中的碳、硅、锰等元素可得到钢
D.铁的应用,经历了“铁—普通钢—不锈钢等特种钢”的演变过程
2.我国短道速滑队所用冰刀材料是特殊的钢材料。下列说法中正确的是 (　　)
A.该合金熔点比纯铁熔点高
B.该合金硬度比纯铁高
C.该合金碳含量比生铁高
D.该合金属于纯净物
3.下列关于铁和铁合金的有关说法错误的是 (　　)
A.工业上用一氧化碳将铁矿石中的铁还原出来
B.不锈钢抗腐蚀性能好,长期使用绝对不会生锈
C.制造铁轨、船舶、桥梁的碳素钢是铁和碳的合金
D.使用铁锅烧饭菜能为人体提供微量的铁元素
二、铝和铝合金　新型合金
　　　　　　　　　　　　　　　　
(一)知识梳理
1.铝和铝合金
(1)铝是地壳中含量　　　　　　的金属元素,是银白色金属,常温下就能与空气中的　　　　发生反应,表面生成一层致密的　　　　　　　薄膜,保护内部金属,反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)铝合金
铝合金是目前用途广泛的合金之一,硬铝是在铝中添加了一定比例的　　　　　　、Mg、Mn、Si,它的密度　　　　　　,强度　　　　　　,具有较强抗腐蚀能力,是制造飞机和宇宙飞船的理想材料。
2.铝、氧化铝的性质
(1)铝、氧化铝的化学性质
①与稀盐酸反应
实验 操作
实验 现象 铝片　　　　　　,有无色气泡冒出,将点燃的木条放在试管口有　　　　　　
化学 方程式 Al2O3+6HCl===2AlCl3+3H2O、2Al+6HCl===2AlCl3+3H2↑
对应 的离子 方程式 　　　　　　　　　　　　　　、 　　　　　　　　　　　　　
②与NaOH溶液反应
实验1 实验2
实验 操作
实验 现象 试管①中一开始无气泡产生,一段时间后,铝片　　　　　　　,产生气泡,将点燃的木条放在试管口,有　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　 ②中铝片溶解,立即产生无色气泡,将点燃的木条放在试管口,有　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　
化学 方程式 Al2O3+2NaOH+3H2O=== 2Na[Al(OH)4]、2Al+2NaOH+6H2O===2Na[Al(OH)4]+3H2↑ 2Al+2NaOH+6H2O=== 2Na[Al(OH)4]+3H2↑
对应 的离子 方程式 Al2O3+2OH-+3H2O===2[Al(OH)4]-、 　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　 2Al+2OH-+6H2O=== 2[Al(OH)4]-+3H2↑
结论 铝、氧化铝都能与NaOH溶液反应
(2)两性氧化物
既能与　　　　　　反应生成盐和水,又能与　　　　　　反应生成盐和水的氧化物,如Al2O3等,其与强酸、强碱反应的离子方程式为
　　　　　　　　　　　　　　、
Al2O3+2OH-+3H2O===2[Al(OH)4]-。
3.新型合金
(1)　　　　　　　　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)　　　　　　、　　　　　　和　　　　　　　　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。
(二)互动探究
铝是一种金属元素,质地坚韧而轻,有延展性,容易导电。纯铝可做超高电压的电缆。1919年,用铝合金造出了第一架飞机,铝被誉为“带翼的金属”。而在生活中,我们到处都可以看到铝的“影子”,如铝合金门窗、铝锅、铝勺等等。
【问题讨论】
问题1　电解氧化铝的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　。
问题2　下列物质中既能跟稀盐酸反应, 又能跟氢氧化钠溶液反应的是　　　　。
①NaHCO3　②FeS　③Al2O3　④Al(OH)3
⑤Al
问题3　请阐释航空航天领域中铝合金比铁合金用途更广泛的理由　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　。
【探究归纳】　铝及其化合物的转化关系归纳
易错提醒:铝与氢氧化钠溶液反应的实质是铝先与强碱溶液中的水反应生成H2和Al(OH)3,然后Al(OH)3再与NaOH反应生成Na[Al(OH)4],反应中铝做还原剂,水做氧化剂,NaOH无电子得失。
1.铝合金在生活中有着广泛的应用,下列有关铝合金说法错误的是 (　　)
A.密度小 B.耐腐蚀
C.熔点比纯铝高 D.硬度大于纯铝
2.称取两份铝粉,第一份加入足量的盐酸,第二份中加入足量的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∶1 B.1∶6
C.3∶2 D.2∶3
3.下列不属于新型合金材料的是 (　　)
A.储氢合金 B.形状记忆合金
C.不锈钢 D.镍钴耐热合金
:课后完成　第三章　基础课时20(共56张PPT)
第二节　金属材料
第三章　铁 金属材料
基础课时 　常见的合金及应用金属材料
20
1.了解合金的概念并能联系纯金属与合金的微观结构解释二者性能的差异。2.能列举常见合金的组成和性能，认识铝及氧化铝与酸、碱的反应，能科学、合理的选择和使用金属材料，培养学生的科学态度和社会责任感。
学习目标
一、铁合金
二、铝和铝合金　新型合金
目
录
CONTENTS
课后巩固训练
一、铁合金
对点训练
(一)知识梳理
1.合金
(1)合金的概念
合金是指由两种或两种以上的______ (或金属与非金属)熔合而成的具有金属特性的物质。属于______物。
(2)合金的性质
合金具有许多优良的物理、化学或机械性能。合金的性能可以通过所添加的合金元素的种类、含量和生成合金的条件等来加以调节。
①硬度：合金的硬度一般比其成分金属的硬度____。
②熔点：合金的熔点一般比其成分金属的熔点____。
金属
混合
大
低
2.铁合金
(1)生铁
①生铁的含碳量为2%～4.3%。
②性能及用途：
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。
(2)钢
①钢的含碳量为__________________。
②钢有良好的延展性，机械性能好，可以锻轧和铸造，广泛用于制造机械和交通工具等。
0.03%～2%
③钢是用量最大，用途最广的合金，钢的分类如下：
合金钢具有：强度、______大，可塑性、韧性好，______，________的特殊性能。
低
中
高
特种
硬度
耐磨
耐腐蚀
(3)不锈钢
①合金元素：不锈钢是最常见的一种合金钢，它的合金元素主要是________。
②性能：大气中比较稳定，不容易生锈，具有很强的抗腐蚀能力。
③用途：医疗器材、厨房用具和餐具、地铁列车的车体材质等。
(4)超级钢
①合金元素：Mn、C、Al、V。
②性能：强度很大，在应用时能够实现钢板的轻薄化。
③用途：汽车、航空和航天等领域。
铬和镍
(二)互动探究
“灌钢法”是我国古代劳动人民对钢铁冶炼技术的重大贡献，陶弘景在其《本草经集注》中提到“钢铁是杂炼生鍒作刀镰者”。“灌钢法”主要是将生铁和熟铁(含碳量约0.1%)混合加热，生铁熔化灌入熟铁，再锻打成钢。
【问题讨论】
问题1　生铁和熟铁中含碳量高的是________。
问题2　钢的含碳量______________，硬度和脆性_____________。
问题3　炼铁的原料之一赤铁矿主要成分是________。
生铁
越高(或越低)
越大(或越小)
Fe2O3
【探究归纳】
1.铁合金
(1)分类
(2)钢
2.合金的特性
3.合金中的“四最”
(1)使用“最早”的合金是青铜；
(2)用量“最大”、用途“最广”的合金是钢；
(3)航空、航天“最理想”的材料是铝合金；
(4)未来能源“最前沿”的材料是储氢合金。
1.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.减少生铁中的碳、硅、锰等元素可得到钢
D.铁的应用，经历了“铁—普通钢—不锈钢等特种钢”的演变过程
解析　生铁和钢都是合金；生铁的硬度比纯铁的硬度大；炼钢可减少生铁中的碳元素，不能减少硅、锰等元素；随着文明和技术的进步，铁的应用，经历了“铁—普通钢—不锈钢等特种钢”的演变过程，故D正确。
D
2.我国短道速滑队所用冰刀材料是特殊的钢材料。下列说法中正确的是(　　)
A.该合金熔点比纯铁熔点高
B.该合金硬度比纯铁高
C.该合金碳含量比生铁高
D.该合金属于纯净物
解析　合金的熔点低于成分金属；合金的硬度比成分金属大，该合金硬度比纯铁高，适合用于制造冰刀；钢的含碳量低于生铁；合金属于混合物。
B
3.下列关于铁和铁合金的有关说法错误的是(　　)
A.工业上用一氧化碳将铁矿石中的铁还原出来
B.不锈钢抗腐蚀性能好，长期使用绝对不会生锈
C.制造铁轨、船舶、桥梁的碳素钢是铁和碳的合金
D.使用铁锅烧饭菜能为人体提供微量的铁元素
解析　一氧化碳具有还原性，可以将铁矿石中的铁还原出来，A正确；在相同条件和环境下，不锈钢较碳素钢而言不易生锈，但不是绝对不会生锈，B错误；碳素钢是铁和碳的合金，C正确；铁是人体必需的微量元素，使用铁锅烧饭菜能为人体提供微量的铁元素，D正确。
B
二、铝和铝合金　新型合金
对点训练
(一)知识梳理
1.铝和铝合金
(1)铝是地壳中含量______的金属元素，是银白色金属，常温下就能与空气中的______发生反应，表面生成一层致密的________薄膜，保护内部金属，反应的化学方程式为__________________________________。
(2)铝合金
铝合金是目前用途广泛的合金之一，硬铝是在铝中添加了一定比例的______、Mg、Mn、Si，它的密度____，强度____，具有较强抗腐蚀能力，是制造飞机和宇宙飞船的理想材料。
最多
氧气
氧化铝
4Al＋3O2===2Al2O3
Cu
小
高
2.铝、氧化铝的性质
(1)铝、氧化铝的化学性质
①与稀盐酸反应
实验操作
实验现象 铝片__________，有无色气泡冒出，将点燃的木条放在试管口有________
化学方程式 Al2O3＋6HCl===2AlCl3＋3H2O、2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑
对应的离子方程式 ___________________________、_________________________
逐渐溶解
爆鸣声
Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O
2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑
②与NaOH溶液反应
实验1 实验2
实验 操作
实验 现象 试管①中一开始无气泡产生，一段时间后，铝片______，产生气泡，将点燃的木条放在试管口，有________ ②中铝片溶解，立即产生无色气泡，将点燃的木条放在试管口，有________
溶解
爆鸣声
爆鸣声
实验1 实验2
化学 方程式 Al2O3＋2NaOH＋3H2O=== 2Na[Al(OH)4]、2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑ 2Al＋2NaOH＋6H2O===
2Na[Al(OH)4]＋3H2↑
对应 的离子 方程式 Al2O3＋2OH－＋3H2O===2[Al(OH)4]－、_______________________________________ 2Al＋2OH－＋6H2O===
2[Al(OH)4]－＋3H2↑
结论 铝、氧化铝都能与NaOH溶液反应
2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑
(2)两性氧化物
既能与____反应生成盐和水，又能与____反应生成盐和水的氧化物，如Al2O3等，其与强酸、强碱反应的离子方程式为__________________________________、Al2O3＋2OH－＋3H2O===2[Al(OH)4]－。
酸
碱
Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O
3.新型合金
(1)______________ 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)________ 、__________和______________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。
新型储氢合金
钛合金
耐热合金
形状记忆合金
(二)互动探究
铝是一种金属元素，质地坚韧而轻，有延展性，容易导电。纯铝可做超高电压的电缆。1919年，用铝合金造出了第一架飞机，铝被誉为“带翼的金属”。而在生活中，我们到处都可以看到铝的“影子”，如铝合金门窗、铝锅、铝勺等等。
【问题讨论】
问题1　电解氧化铝的化学方程式为__________________________。
问题2　下列物质中既能跟稀盐酸反应， 又能跟氢氧化钠溶液反应的是________。
①NaHCO3　②FeS　③Al2O3　④Al(OH)3 ⑤Al
问题3　请阐释航空航天领域中铝合金比铁合金用途更广泛的理由___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
①③④⑤
①铝合金比铁合金质地轻、强度大，更适用于航空航天领域；②铝合金表面易形成致密的氧化膜，此氧化膜耐高温、防腐蚀，而铁合金的氧化膜易脱落，起不到防腐蚀的作用(或其他合理答案)
【探究归纳】　铝及其化合物的转化关系归纳
易错提醒：铝与氢氧化钠溶液反应的实质是铝先与强碱溶液中的水反应生成H2和Al(OH)3，然后Al(OH)3再与NaOH反应生成Na[Al(OH)4]，反应中铝做还原剂，水做氧化剂，NaOH无电子得失。
1.铝合金在生活中有着广泛的应用，下列有关铝合金说法错误的是(　　)
A.密度小 B.耐腐蚀
C.熔点比纯铝高 D.硬度大于纯铝
解析　铝合金密度小，质量轻；铝表面能形成致密的氧化膜，耐腐蚀能力强；合金的熔点比任一种组成的纯金属低，则铝合金熔点比纯铝低；硬度大于纯铝。
C
2.称取两份铝粉，第一份加入足量的盐酸，第二份中加入足量的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∶1 B.1∶6 C.3∶2 D.2∶3
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＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋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，需要铝的质量相等。
A
3.下列不属于新型合金材料的是(　　)
A.储氢合金 B.形状记忆合金 C.不锈钢 D.镍钴耐热合金
解析　不锈钢是传统铁合金。
C
课后巩固训练
A级　合格过关练
选择题只有1个选项符合题意
(一)合金与铁合金
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改变原料的配比、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.①②⑤ B.①②③⑤ C.②③④ D.①②④
B
解析　①合金的硬度一般大于其成分金属的硬度，故正确；②合金的熔点一般低于其成分金属的熔点，故正确；③合金的性质与合金的原料配比以及制造工艺有关，所以改变原料的配比、变更制造合金的工艺，可以制得具有不同性能的合金，故正确；④合金的导电性不一定比纯金属更强，比如铝合金的导电性比纯铝要差，故错误；⑤合金一般比其成分金属熔点低，硬度大，具有更好的机械加工性能，故应用更广泛，故正确。
2.关于生铁和钢的区别正确的是(　　)
A.生铁属于纯净物，钢属于混合物
B.生铁比钢的含碳量更高
C.生铁比钢弹性更好
D.生铁属于铁－碳合金，钢也是合金但不含碳
解析　A.生铁也是混合物，且含碳量更高，A错误；B.生铁比钢的含碳量更高(生铁：>2%，钢：0.03～2%)，B正确；C.钢弹性更好，C错误；D.钢中含碳，D错误。
B
3.将10 g铁碳合金放入O2中高温灼烧，反应后的气体通入到过量石灰水中得沉淀1.4 g。则此铁碳合金是(　　)
A.生铁 B.高碳钢 C.中碳钢 D.低碳钢
B
4.北宋沈括对生铁炼钢有这么一段评价：“世间锻铁所谓钢铁者，用柔铁屈盘之，乃以生铁陷其间，泥封炼之，锻令相入，谓之‘团钢’，亦谓之‘灌钢’。此乃伪钢耳……”，下列说法正确的是(　　)
A.生铁和钢都是关于铁的含碳合金，钢中碳的含量较高
B.通过炼制和锻打，可以调节铁中元素的组成、元素的含量等来改变铁的性能
C.高碳钢的韧性较好，低碳钢的硬度较大
D.不锈钢是一种常见的合金钢，它的合金元素主要是钨(W)和硅(Si)
B
解析　A.生铁和钢都是铁的含碳合金，钢中碳的含量在0.03%～2.0%之间，生铁中碳的含量在2.0%～4.3%之间，所以生铁的碳含量高于钢的碳含量，故A错误；B.通过炼制和锻打，可以降低生铁中含碳量，除去生铁中有害元素P、S，调整生铁中Si、Mn的含量，这样的铁有韧性、可锻轧、可延压，故B正确；C.根据含碳量的不同，碳素钢可分为高碳钢、中碳钢、低碳钢，其中高碳钢硬度较大，韧性较差，低碳钢，硬度较小，韧性较强，故C错误；D.不锈钢是一种常见的合金钢，它的合金元素主要是铬(Cr)、镍(Ni)，常用来制造医疗器械、餐具等，故D错误。
(二)铝和铝合金、新型合金
5.铝是地壳中含量最高的金属元素，下列关于铝及其化合物的性质、用途的说法错误的是(　　)
A.纯铝的硬度和强度较小，不适合用于制造机器零部件
B.可用NaOH溶液除去Fe2O3粉末中少量的Al2O3
C.铝合金是用来制造飞机和宇宙飞船的理想材料
D.铝制品廉价易得，适用于厨房蒸煮和长期存放碱性食物
D
解析　制造机器零部件要求材料硬度高、强度大，而纯铝硬度、强度较小，不适合；氧化铁不与氢氧化钠溶液反应，氧化铝为两性氧化物，与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和水；铝合金硬度高、质量轻，是用来制造飞机和宇宙飞船的理想材料；铝能与酸、碱发生反应，铝制品不能长期存放酸性或碱性较强的食物。
6.宏观辨识与微观探析是重要的学科素养，下列有关氧化铝的说法正确的是(　　)
A.Al2O3难溶于水，不跟水反应，所以它不是Al(OH)3对应的氧化物
B.因为Al2O3是金属氧化物，所以它是碱性氧化物
C.Al2O3能跟所有的酸碱溶液反应
D.Al2O3能跟强的酸碱溶液反应
D
7.下列关于新型合金材料说法不正确的是(　　)
A.镧镍合金能大量吸收H2形成金属氢化物，可作储氢材料
B.钛合金生物相容性好，强度大，可作人造骨骼
C.形状记忆合金可在使合金发生形变的作用力消失后恢复原状
D.利用合金的熔点低于成分金属这一特点可制得耐热合金
解析　耐热合金的熔点很高，与合金的特征无关。
D
8.探究铝的性质实验
下列说法不正确的是(　　)
A.从元素化合价角度看，产生的气体只能是H2
B.实验Ⅰ证明NaOH是氧化剂
C.实验Ⅱ说明Al2O3具有酸性氧化物的性质
D.实验Ⅰ和Ⅱ反应后的溶液中微粒种类完全相同
B
Ⅰ Ⅱ
现象：立即产生气泡 现象：开始没气泡，一段时间后产生气泡
解析　由图可知，实验Ⅰ和Ⅱ生成气泡的反应都为铝与氢氧化钠溶液反应生成Na[Al(OH)4]和氢气，则从元素化合价角度看，产生的气体只能是氢气，A正确；实验Ⅰ中发生的反应为铝和氢氧化钠溶液反应生成Na[Al(OH)4]和氢气，氢氧化钠既不是反应的氧化剂也不是还原剂，B错误；实验Ⅱ中氧化铝与氢氧化钠溶液反应生成Na[Al(OH)4]，反应中氧化铝表现酸性氧化物的性质，C正确；实验Ⅰ中发生的反应为铝和氢氧化钠溶液反应生成Na[Al(OH)4]和氢气，实验Ⅱ中氧化铝与氢氧化钠溶液反应生成Na[Al(OH)4]、铝和氢氧化钠溶液反应生成Na[Al(OH)4]和氢气，则实验Ⅰ和Ⅱ反应后所得溶液都是Na[Al(OH)4]，溶液中微粒种类完全相同，D正确。
9.铁、铝的混合物进行如下实验：
(1)操作X的名称是________。
(2)气体A是________。
(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”)。
(4)溶液B中阴离子除OH－外还有________，溶液D中存在的金属离子为________。
过滤
H2
HCl
还原剂
[Al(OH)4]－
Fe2＋
解析　(1)加入足量NaOH溶液，Al溶解，Fe不溶解，操作X为过滤。(2)Al与氢氧化钠溶液反应产生氢气，气体A为H2。(3)H2与Cl2反应生成HCl，H2失电子，做还原剂。(4)溶液B中阴离子有OH－、[Al(OH)4]－，溶液D中金属离子为Fe2＋。
B级　素养培优练
10.随着气温下降病毒的活性增加，通过戴口罩可以有效阻止病毒传播。如图，为增强口罩的密封性，均放了鼻梁条，有的鼻梁条是铝合金做的。下列说法正确的是(　　)
A.铝合金属于纯净物
B.铝合金的熔点比金属铝高
C.铝合金可以跟强酸强碱溶液反应
D.鼻梁条使用铝合金，利用其密度大、抗腐蚀性好的优点
C
解析　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合成的具有金属特性的混合物，铝合金属于混合物，A错误； 合金的优点之一是合金的熔点比组分金属的低，因此铝合金的熔点比铝低，B错误； 铝具有两性，能与强酸、强碱溶液反应，铝合金亦然，C正确； 鼻梁条使用铝合金，利用其可塑性好的优点，D错误。
11.我国“蛟龙”号载人潜水器已成功下潜至海中7 062.68米处。“蛟龙”号载人潜水器的外壳是耐超高压的钛合金，下面有关合金的说法正确的是(　　)
A.钛合金是一种新型金属单质 B.钛合金熔点比钛金属高
C.钛合金的硬度与钛单质相同 D.青铜、合金钢和硬铝都是合金
解析　合金含有两种或者两种以上元素，不是单质，故A错误；合金熔点一般比其组分中任一金属的熔点低，故B错误；合金硬度一般比其组分中任一金属的硬度大，故C错误；青铜、合金钢和硬铝都是合金，故D正确。
D
12.下列反应的离子方程式书写不正确的是(　　)
A.氧化铝溶于盐酸：Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O
B.铝溶于NaOH溶液：Al＋2OH－===[Al(OH)4]－＋H2↑
C.铝溶于盐酸：2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑
D.氧化铝溶于NaOH溶液：Al2O3＋2OH－＋3H2O===2[Al(OH)4]－
解析　B项原子或电荷均不守恒，正确的离子方程式为2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑。
B
13.用除去表面氧化膜的铝箔包装0.1 mol金属钠，用针扎出一些小孔，放入水中，完全反应后，用排水集气法收集反应产生的气体，则收集到的气体为(标准状况)(　　)
A.O2和H2的混合气体 B.1.12 L H2
C.大于1.12 L H2 D.小于1.12 L H2
解析　首先钠与水反应生成NaOH和H2，铝再与NaOH溶液反应生成Na[Al(OH)4]和H2，收集到的气体为两者产生的氢气之和，0.1 mol钠与水反应产生标准状况下气体1.12 L，再加上铝与NaOH溶液反应放出的H2，最终收集到的H2大于1.12 L。
C
14.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∶1 B.1∶3 C.3∶1 D.4∶1
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＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋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。
C
15.铝、氧化铝的性质与其他常见金属及氧化物相比，有一定的特殊性。
(1)可用NaOH溶液除去铁粉中的铝粉，反应原理是(用离子方程式表示)_____________________________________________________________，
将2.7 g Al分别置于足量的NaOH溶液、稀硫酸中，生成H2的体积之比(同温同压)为________。
2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑
1∶1
解析　(1)铁粉和铝粉的混合物中加入NaOH溶液，只有Al与NaOH溶液反应，生成Na[Al(OH)4]和H2，从而除去Fe中混有的Al，反应原理是2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑；Al与足量的NaOH溶液、稀硫酸反应时都表现＋3价，所以都存在关系式：2Al～3H2，则2.7 g Al的物质的量为0.1 mol，生成H2的物质的量都为0.15 mol，体积之比(同温同压)为1∶1。
(2)证明Al2O3是两性氧化物的常用试剂是____________________(填名称)，将a g废铝片置于100 mL盐酸中，测得反应过程中生成氢气体积(标准状况)与时间的关系如图所示：0～t1时间段无气体生成的原因是__________________________，
若反应后所得溶液中n(Al3＋)＝0.102 mol且盐酸恰好完全反应，则原溶液中c(HCl)＝__________。
盐酸和氢氧化钠溶液
开始时铝表面的Al2O3与盐酸反应
3.06 mol/L
16.合金可由两种或两种以上的金属(或金属与非金属)熔合而成。一般来说，合金的熔点低于其中任何一种成分金属的熔点。下表是一些金属熔点的数据。
(1)铅锡合金中某种金属的质量分数与合金的熔点有如图所示的关系，其中横坐标表示的是________的质量分数；当合金熔点最低时，合金中铅与锡的质量比为________。
金属 铜 锌 锡 铅 铋 镉
熔点/℃ 1 083 419.6 231.9 327.5 271.3 320.9
锡
2∶3
(2)保险丝由铋、铅、锡、镉等金属组成，其熔点约为________(填序号)。
A.20～40 ℃ B.60～80 ℃
C.230～250 ℃ D.300～320 ℃
(3)青铜器的主要成分是铜锡合金。崭新的青铜器呈土黄色。当青铜器长期埋于地下，逐渐形成了铜绿[主要成分为Cu2(OH)2CO3]，从其化学式可知铜绿的形成是铜与_______________(填物质的化学式)长期作用的结果。
B
O2、H2O和CO2
解析　(1)根据题图及题表中数据可知，当质量分数为0时的熔点比质量分数为1时的熔点高，铅的熔点高于锡的熔点，所以质量分数为0时对应的金属是铅，质量分数为1时对应的金属是锡，所以横坐标表示的是锡的质量分数；当合金熔点最低时，锡的质量分数是0.6，此时合金中铅与锡的质量比为0.4∶0.6＝2∶3。(2)一般来说合金的熔点低于其中任何一种成分金属的熔点。铋、铅、锡、镉中熔点最低的是锡(231.9 ℃)，则合金的熔点低于231.9 ℃，排除C、D选项；A选项的温度太低，与室温接近，保险丝起不到保护作用，所以答案选B选项。(3)铜绿中除铜元素外，还有H、C、O元素，所以铜绿的形成是铜与空气中的O2、H2O和CO2长期作用的结果。

展开更多......

收起↑