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第二节　金属材料
课时1　用途广泛的金属材料
1. 能列举铝合金、钢等合金材料的重要作用。
2. 认识金属与合金在性能上的主要差异。
3. 了解铝及其重要化合物的性质。
4. 了解金属材料在生产和生活中的应用。
1. 金属材料包括纯金属和合金。请你分析判断下列材料或制品中，哪些是金属材料？
2. 合金的许多性能优于纯金属，下表列出生活中一些合金的组成与用途，请你说说分别主要应用了该合金的什么特性？
合金种类 主要组成元素 常用生活器件 合金特性
(1)镁铝合金 Mg、Al 计算机、照相机外壳
(2)武德合金 Pb、Sn、Bi、Cd 保险丝
(3)焊锡 Pb、Sn 焊接材料
(4)钛合金 Ti、Al 人造关节
(5)坚铝 Al、Cu、Mg、Mn 门窗框架
生铁和钢是含碳量不同的两种铁碳合金。生铁的含碳量为2%～4.3%，钢的含碳量为0.03%～2%，钢是使用量最大、用途最广的合金 。
1. 钢的主要元素是什么？举例说明钢在生产和生活中的应用，并与同学分享。
2. 下表列出了一些常见特种钢的性能。
种 类 性 能
钨钢、锰钢 硬度很大
锰硅钢 韧性特别强
镍铬钢 抗腐蚀性能强，不易氧化
钨铬钢 硬度大，韧性很强
工业上制造化工生产上的耐酸塔、医疗器械，应选用哪一种钢？
1. 实验探究铝、氧化铝和铝盐的重要性质。
实验步骤 实验现象 实验原理(离子方程式)
(1) 在一支试管中加入5 mL盐酸，再向试管中放入一小块铝片，观察现象；过一段时间后，将点燃的木条放在试管口
(2) 在两支试管中分别加入少量的NaOH溶液，然后向其中一支试管中放入一小块铝片，向另一支试管中放入用砂纸打磨(除去表面的氧化膜)过的一小块铝片，观察现象；过一段时间后，将点燃的木条放在两支试管口
(3) 在一支试管中加入少量AlCl3溶液，向其中滴加NaOH溶液至过量
(4) 在一支试管中加入少量AlCl3溶液，向其中滴加氨水溶液至过量
2. 两性氧化物和两性氢氧化物均既能跟酸反应生成盐和水，又能跟碱反应生成盐和水。根据以上信息可知，铝的化合物中，什么物质是两性氧化物、什么物质是两性氢氧化物？
3. 在下图所示的价类二维图中，填充合适的物质及条件。
阅读教材中有关新型合金的内容，说说你了解的新型合金及其应用。
1. 下列物质不属于合金的是(　　)
A. 硬铝 B. 白铜 C. 钢铁 D. 水银
2. 保险丝的原理是应用了合金一般比各成分金属具有更低的(　　)
A. 强度 B. 硬度 C. 密度 D. 熔点
3. 既能与盐酸反应又能与氢氧化钠溶液反应的物质是(　　)
①铝　②氧化铁　③氧化铝　④碳酸氢钠　⑤碳酸钠　⑥氢氧化铝
A. ①③⑥ B. ①③④⑤ C. ①②③ D. ①③④⑥
4. (苏教版教材习题)下列有关金属的应用与相应性质不对应的是(　　)
选项 金属 应用 相应性质
A 铝 包装用的铝箔 延展性好，易被空气中的O2氧化，表面形成致密的氧化膜
B 镁 镁合金做汽车部件 密度小，化学性质活泼
C 钨 白炽灯灯丝 熔点高，导电性好
D 锌 锌锰干电池 还原性强，导电性好
5. 下列有关Al2O3的叙述正确的是(　　)
A. Al2O3的熔点高，常用作耐火材料
B. Al2O3溶于水并与水反应生成Al(OH)3
C. Al2O3在高温下受热易分解
D. 用稀盐酸溶液可除去CuO中的Al2O3
6. 性质活泼的金属铝成为应用广泛的金属材料，其原因是________________
___________，该物质的主要成分是__________；用砂纸将铝制品打磨后，铝制品仍具有较强的耐腐蚀性，原因是__________________________________________。
7. 易拉罐是常见的铝合金。实验室中采用废易拉罐(主要成分为Al，含有少量的Fe、Mg杂质)制备明矾[KAl(SO4)2·12H2O]的过程如下图所示。
(1) 为尽量少引入杂质，试剂①应选用________(填字母)。
a. HCl溶液 b. H2SO4溶液 c. 氨水　　d. NaOH溶液
(2) 易拉罐溶解过程中主要反应的化学方程式为________________________
_______________________。
(3) 沉淀B的化学式为________；沉淀B与H2SO4、K2SO4发生反应生成明矾，该反应中沉淀B、H2SO4、K2SO4的物质的量之比为________。
8. 合金是建造航空母舰的主体材料。
(1) 航母升降机可由铝合金制造。Al-Mg合金焊接前用NaOH溶液处理Al2O3膜，其离子方程式为________________________________________________。焊接过程中使用的保护气为________(填化学式)。
(2) 航母螺旋桨主要是用铜合金制造的。80.0 g Cu-Al合金加酸完全溶解后，加入过量氨水，过滤得白色沉淀39.0 g，合金中Cu的质量分数为________(用百分数表示，保留1位小数)。
课时2　物质的量在化学方程式计算中的应用
1. 能熟练掌握以物质的量为中心的不同物理量之间的计算。
2. 能选择应用不同的方法进行物质的量在化学方程式中的应用计算。
3. 掌握常见守恒法在计算中的应用。
4. 体会定量研究的方法对研究和学习化学的重要作用。
物质的量(n)与其他物理量之间的关系(如右图所示)将贯穿整个高中化学的学习，完成下列问题，体会这些物理量之间的相互转化。
1. 下列说法正确的有____________(填序号)。
(1) 28 g N2中的N原子的物质的量：n(N)＝1 mol。
(2) 标准状况下，22.4 L O3中所含氧元素的质量：m(O)＝48 g。
(3) 7.4 g Ca(OH)2溶于水，所得OH－的物质的量浓度： c(OH－)＝0.2 mol/L。
(4) 配制1 L 0.5 mol/L的盐酸，需要HCl(g)的质量：m(HCl)＝18.25 g。
(5) 标准状况下，11.2 L H2中的电子数：N(e－)＝6.02×1023。
2. 若血浆中K＋的质量浓度是0.195 g/L，则K＋的物质的量浓度是多少？
1. 学习利用化学方程式进行化学反应中的计算。
(1) 向500 mL NaOH溶液中投入10.8 g Al，二者恰好完全反应，计算：
①NaOH溶液的物质的量浓度。
②生成H2在标准状况下的体积。
(2) 高锰酸钾纯度的测定的一种方法如下：称取1.580 g 样品，溶解后定容于100 mL的容量瓶中，摇匀。取浓度为0.200 0 mol/L H2C2O4标准溶液 25.00 mL，加入稀硫酸酸化，滴加20.00 mL上述配制的高锰酸钾溶液，恰好完全反应。
计算容量瓶中高锰酸钾的物质的量浓度(写出计算过程)。
已知：5H2C2O4＋2MnO＋6H＋===10CO2 ↑＋2Mn2+＋8H2O。
2. 探究运用各种守恒关系在化学计算中的应用。
(1) 应用原子守恒计算。
工业上用CaCO3质量分数为90%的石灰石生产纯净的生石灰(杂质不参与反应)。
①该石灰石100 kg 完全分解产生V(CO2)＝________L(标准状况下)。
②石灰窑中，该石灰石100 kg 与焦炭混合焙烧，产生CO2 29 120 L(标准状况下)，如果石灰石完全分解，且焦炭完全燃烧，不产生CO，则焦炭中含碳元素的物质的量n(C) ＝________mol。
(提示：通过分析碳原子的“来龙去脉”，根据碳原子守恒解题)
(2) 应用电荷守恒计算。
将一定量硫酸铝和硫酸铵的固体混合物配成100 mL溶液并加入0.1 mol氯化钡，恰好使溶液中的硫酸根离子完全沉淀，若加入足量强碱并加热可得到0.02 mol氨气。
①原溶液中的n(SO)、n(NH)分别为________、________。
②根据化合物中正、负电荷总和绝对值相等的原则，写出固体混合物中n(Al3+)、n(NH)、n(SO)之间的等量关系式：______________________________。
③原溶液中Al3+的物质的量浓度为______________。
(3) 应用得失电子守恒计算。
用滴定法测定摩尔盐(NH4)2Fe(SO4)2产品中Fe2+的含量：称取4.0 g样品，溶于水，加入适量稀硫酸，用0.2 mol/L KMnO4溶液滴定，达到终点时，消耗10.00 mL KMnO4溶液。
已知：Fe2+＋MnO＋H＋——Fe3+＋Mn2+＋H2O (未配平)。
①应用得失电子守恒写出n(MnO)与n(Fe2+)的定量关系式：_______________
_________________________。
②该产品中铁元素的质量分数为________。
活动三：选择合适的策略定量解决有关实际问题
独立完成下列问题，将你的独特解法与大家分享。
1. 过氧化钠能与水发生反应：2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑，该反应也可以用于实验室制取氧气。某同学用该反应制取标准状况下1.12 L 氧气。
(1) 至少需要称取过氧化钠的质量m(Na2O2)＝________。
(2) 若反应所得氢氧化钠溶液的体积是200 mL，该溶液中c(NaOH)＝________。
2. 某复盐[KxFey(SO4)m](铁元素的化合价为＋3)其组成可用如下方法测定：
准确称取1.148 g样品配成100 mL溶液A，加入盐酸酸化的BaCl2溶液至沉淀完全，过滤、洗涤、干燥至恒重，得到白色固体1.864 g。滤液以淀粉为指示剂，用0.125 0 mol/L KI溶液滴定，消耗32.00 mL KI溶液，至终点。请计算(写出计算过程)：
已知：Fe3+＋I－——Fe2+＋I2(未配平)。
(1) 100 mL溶液中的n(SO)、n(Fe3+)。
(2) 消耗的KI溶液中的n(K＋)。
(3) 确定该复盐的化学式。
1. 下列金属在适当条件下与水作用均能生成气体。当它们分别与足量水作用消耗等物质的量的物质时，生成的气体在标准状况下所占体积最大的是(　　)
A. 钠 B. 钾 C. 镁 D. 铁
2. 下列各物质中，含HCl物质的量最多的是(　　)
A. 标准状况下0.224 L HCl气体 B. 0.036 5 g HCl气体
C. 0.002 mol HCl气体 D. 10 mL 0.5 mol/L HCl溶液
3. 在实验室中，可用二氧化锰和浓盐酸反应制取Cl2，当有36.5 g HCl被氧化时，可生成Cl2的质量是(　　)
A. 35.5 g B. 36.5 g C. 71 g D. 73 g
4. 20 mL 0.05 mol/L某金属氯化物(RClx)恰好与20 mL 0.1 mol/L AgNO3溶液完全反应。则该氯化物的化学式为(　　)
A. RCl B. RCl2 C. RCl3 D. RCl4
5. 32 g Cu与足量稀硝酸完全反应，产物有Cu(NO3)2、NO、H2O，则生成NO的物质的量为(　　)
A. mol B. 0.5 mol
C. 1 mol D. 0.64 mol
6. 用0.1 mol/L的Na2SO3溶液30 mL，恰好将2×10-3 mol的XO还原，则元素X在还原产物中的化合价是(　　)
A. ＋4 B. ＋3 C. ＋2 D. ＋1
7. 为测定某铜器表面Cux(OH)yClz(Cu元素为＋2价，x、y、z为正整数)的组成，现进行如下实验：取少量Cux(OH)yClz，将其完全溶解于稀硝酸中，将所得溶液分成两等份。向其中一份滴加足量AgNO3溶液，将所得沉淀过滤、洗涤、干燥，得到固体0.143 5 g(Ag—108)；向另一份中加入0.100 0 mol/L EDTA(已知Cu2+与EDTA反应的化学计量数比为1∶1)，恰好完全反应时消耗EDTA 20 mL。则Cux(OH)yClz的化学式中y的值为(　　)
A. 1 B. 2 C. 3 D. 4
8. 实验室测定水泥样品中钙含量的过程如下图所示。
先将水泥中的钙全部转化为草酸钙(CaC2O4)沉淀，所得草酸钙经稀硫酸处理后，再用KMnO4标准溶液滴定，通过测定草酸的量可间接获知钙的含量，滴定反应为MnO＋H＋＋H2C2O4―→Mn2+＋CO2＋H2O(未配平)。实验中称取0.400 g水泥样品，滴定时消耗了36.00 mL 0.050 0 mol/L KMnO4溶液，则该水泥样品中钙的质量分数为________(保留1位小数)。
9. (苏教版教材习题)实验室常用加热高锰酸钾的方法制取少量氧气。
(1) 请写出该反应的化学方程式。
(2) 现欲制取1.12 L(标准状况)氧气，理论上需要消耗多少克高锰酸钾(Mn—55，写出计算过程)
第二节　金属材料
课时1　用途广泛的金属材料
【活动方案】
活动一：了解金属材料，认识金属与合金在性能上的主要差异
1. (2)(3)(4)(5)(7)(8)为金属材料。
2. (1) 密度小、硬度大
(2) 熔点低
(3) 熔点低
(4) 耐腐蚀性、生物亲和性
(5) 密度小、硬度大
活动二：了解铁合金的重要作用
1. Fe。如铁路、铁桥、刃具、建筑中的钢结构等。
2. 应选用镍铬钢。
活动三：了解铝及其化合物的重要性质
1. (1) 实验现象：铝片溶解，试管中开始没有气泡，一段时间后有气泡产生。将点燃的木条放在试管口，听到轻微的爆鸣声
实验原理：Al2O3＋6H＋===2Al3+＋3H2O，2Al＋6H＋===2Al3+＋3H2↑
(2) 实验现象：放入打磨过铝片的试管中立即产生气泡，而放入未打磨过铝片的试管中开始没有气泡，一段时间后产生气泡。过一段时间后，将点燃的木条放在两支试管口，都能听到轻微的爆鸣声
实验原理：
2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑，
Al2O3＋2OH－＋3H2O===2[Al(OH)4]－
(3) 实验现象：产生白色沉淀，继续滴加NaOH溶液，沉淀溶解
实验原理：
Al3+＋3OH－===Al(OH)3↓，
Al(OH)3＋OH－===[Al(OH)4]－
(4) 实验现象：产生白色沉淀
实验原理：
Al3+＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH
2. Al2O3是两性氧化物，Al(OH)3是两性氢氧化物。
3.
活动四：了解新型合金及应用
新型储氢合金的研究和开发将为氢气能源的实际应用起到重要的推动作用；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。
【课堂反馈】
1. D　2. D　3. D　4. B　5. A
6. 铝表面有一层致密的氧化膜　Al2O3　铝很活泼，在空气中迅速与氧气反应生成一层新的氧化膜
7. (1) d
(2) 2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑
(3) Al(OH)3　2∶3∶1
8. (1) Al2O3＋2OH－＋3H2O===2[Al(OH)4]－
Ar(答案合理即可)
(2) 83.1%
课时2　物质的量在化学方程式
计算中的应用
【活动方案】
活动一：熟练进行以物质的量为中心的物理量之间的计算
1. (2)(4)(5)
2. 5×10-3 mol/L
活动二：寻找反应体系中反应物与生成物之间的定量关系
1. (1) ①c(NaOH)＝0.8 mol/L
②V(H2)＝13.44 L
(2) n(H2C2O4)＝0.200 0 mol/L×25.00×10-3 L＝5.000×10-3 mol
n(KMnO4)＝5.000×10-3 mol×＝2.000×10-3 mol
c(KMnO4)＝＝0.100 0 mol/L
2. (1) ①20 160　②400
(2) ①0.1 mol　0.02 mol
②3n(Al3+)＋n(NH)＝2n(SO)
③0.6 mol/L
(3) ①n(Fe2+)×1＝n(Mn2+)×5
②14%
活动三：选择合适的策略定量解决有关实际问题
1. (1) 7.8 g　(2) 1 mol/L
2. (1) n(SO)＝0.008 mol　n(Fe3+)＝0.004 mol
(2) n(K＋)＝0.004 mol
(3) KFe(SO4)2
【课堂反馈】
1. D　2. A　3. A　4. B　5. A　6. A　7. C
8. 45.0%
9. (1) 2KMnO4K2MnO4＋MnO2＋O2↑
(2) n(O2)＝＝0.05 mol，由反应可知消耗高锰酸钾为0.05 mol×2＝0.1 mol，其质量为 0.1 mol×158 g/mol＝15.8 g，
答：需要消耗15.8 g高锰酸钾。

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