资源简介

(共24张PPT)
二、 金属材料
导学1　常见的合金及应用
铁　金属材料
第三章
高中化学 必修 第一册
知 识 点 一
知识一　铁合金
1. 合金
(1)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__________的物质。
(2)合金具有优良的__________、__________或__________性
能；一般来说，合金的硬度__________各成分金属，熔点__________各成分金属。
金属特性
物理
化学
机械
大于
低于
2. 铁合金
(1)铁合金的分类：
铁和碳形成的合金，因含碳量不同分为__________(含碳量为
2%~4.3%)和__________(含碳量为0.03%~2%)，__________是用量最大、用途最广的合金。
生铁
钢
钢
(2)合金钢：
合金钢也叫特种钢，不锈钢是最常见的一种合金钢，它的合金元素主要是__________和__________，在大气中比较稳定，不容易生锈，抗腐蚀能力强，常用于制造医疗器材、厨房用具和餐具，以及地铁列车的车体等。
铬(Cr)
镍(Ni)
[判断正误]
(1)合金一定是不同金属熔合而成的具有金属特性的化合物。
(　　)
(2)合金中只存在金属元素，不可能有非金属元素。(　　)
(3)生铁的熔点比铁低，但机械强度和硬度比铁大。(　　)
(4)楼房建设要使用大量钢材，钢材是合金。(　　)
×
×
√
√
例1　(2024·湖州中学高一检测)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，谓入‘团钢’，亦谓之‘灌
钢’。此乃伪钢耳……”，下列说法中，正确的是(　　)
A. 生铁和钢都是铁的含碳合金，生铁中碳的含量较低
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】 生铁中碳的含量高于钢，A错误；通过炼制和锻打，可以降低生铁中的含碳量，除去生铁中有害元素P、S等，调整生铁中Si、Mn等的含量，改变铁的性能，B正确；高碳钢硬度较大，韧性较差，低碳钢硬度较小，韧性较强，C错误；不锈钢的合金元素主要是铬(Cr)、镍(Ni)，常用来制造医疗器械、餐具等，D错误。
知 识 点 二
知识点二　铝和铝合金、新型合金
1. 铝和铝合金
(1)铝是地壳中含量__________的金属元素，常温下就能与空气
中的__________发生反应。
(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________，强度______，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。
最多
氧气
小
高
2. 铝和氧化铝的化学性质
(1)实验探究：
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__________ 试管①中一开始无气泡产生，一段时间
后，铝片_______，有无色气泡冒出；试管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，都有__________
逐渐溶解
爆鸣声
溶解
爆鸣声
化学方程式 ________________________________、______________ _____________________ _________________________________________________、___________________
________________________________　
离子方程式 ________________________ __________、____________ _____________________　 ________________________________________________、____________________
________________________　
Al2O3＋6HCl====2AlCl3
＋3H2O
2Al＋6HCl
====2AlCl3＋3H2↑
Al2O3＋2NaOH＋3H2O====
2Na[Al(OH)4]
2Al＋2NaOH＋
6H2O====2Na[Al(OH)4]＋3H2↑
Al2O3＋6H＋====2Al3＋
＋3H2O
2Al＋6H＋
====2Al3＋＋3H2↑
Al2O3＋2OH－＋3H2O====
2[Al(OH)4]－
2Al＋2OH－＋6H2O
====2[Al(OH)4]－＋3H2↑
(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。
3. 新型合金
(1)储氢合金：一类能够大量吸收H2，并与H2结合成___________的材料。如Ti－Fe合金、La－Ni 合金等，为氢气作为能源的实际应用起到重要的推动作用。
(2)其他新型合金：__________、__________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。
金属氧化物
钛合金
耐热合金
形状记忆合金
[判断正误]
(1)铝合金具有硬度大、密度小、机械强度高等优点，可用于制造飞机。(　　)
(2)熔化烧碱可在氧化铝坩埚中进行。(　　)
(3)铝制餐具可以长期存放酸性或碱性食物。(　　)
(4)生铁中主要含铁、碳元素，根据含碳量可分为低碳钢、中碳钢和高碳钢。(　　)
√
×
×
×
例2　甲、乙两只烧杯中各盛有3 mol·L－1的盐酸和氢氧化钠溶液100 mL，向两只烧杯中分别加入等质量的铝粉，反应结束后测得生成的气体体积比V(甲)∶V(乙)=1∶2，则加入铝粉的质
量为(　　)
A. 5.4 g B. 3.6 g
C. 2.7 g D. 1.8 g
A
【解析】 由2Al＋6HCl====2AlCl3＋3H2↑、2Al＋2NaOH＋6H2O====2Na[Al(OH)4]＋3H2↑可知，若铝完全反应，则生成氢气的体积比为1∶1，若盐酸和氢氧化钠完全反应，则生成氢气的体积比为1∶3，现生成氢气的体积比为1∶2，说明甲中HCl不足，乙中NaOH过量，则参加反应的盐酸中HCl的物质的量n(HCl)=3 mol·L－1×0.1 L=0.3 mol，根据2Al＋6HCl==== 2AlCl3＋3H2↑可知，n甲(H2)=0.15 mol，则Al与NaOH反应生成的氢气的物质的量n乙(H2)=0.15 mol×2=0.3 mol，根据反应2Al＋2NaOH＋6H2O====2Na[Al(OH)4]＋3H2↑可知，消耗铝粉的物质的量n(Al)=n乙(H2)=×0.3 mol=0.2 mol，则m(Al)=0.2 mol ×27 g·mol－1=5.4 g。
随 堂 检 测
1. (2024·丽水中学高一检测)下列关于金属或合金的说法，错
误的是(　　)
A. 生铁属于合金
B. 通常合金的硬度比成分金属的大
C. 碳素钢中含碳量越高，其硬度越大、韧性越好
D. 合金的制备过程大多发生的是物理变化
C
2. 金属铝应用广泛。下列关于铝的说法，正确的是(　　)
A. 它置于空气中不会变化，常温下不与氧气反应
B. 它是一种活泼的金属，能与盐酸反应产生H2
C. 它有致密的氧化物保护膜，能耐酸碱腐蚀
D. 它易与镁形成合金，是人类最早使用的合金
B
3. 航空航天领域成果的取得离不开金属材料的贡献。下列关于
金属材料的说法，错误的是(　　)
A. 金属材料包括纯金属和它们的合金
B. 合金的硬度一般比其成分金属大，但熔点一般比其成分金属低
C. 合金的性质与成分金属的性质完全不同
D. 新型钛合金强度高、质量轻、耐高温，广泛用于航空航天领域，如制造飞机发动机零件和火箭结构件
C
4. 在500 mL NaOH溶液中加入足量铝粉，反应完全后共收集到标准状况下的气体6.72 L，生成物Na[Al(OH)4]的物质的量浓度为(假定反应前后溶液体积不变)(　　)
A. 1 mol·L－1 B. 0.4 mol·L－1
C. 1.5 mol·L－1 D. 2 mol·L－1
B
5. 铁和铝是科技、生产、生活中应用最广泛的金属材料。现用铁、铝的混合物进行如下实验：
(1)操作X的名称是__________。
(2)气体A是__________。
过滤
H2
(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__________。　
HCl
还原剂
[Al(OH)4]－
Fe2＋二、导学1　常见的合金及应用
知识一　铁合金
1. 合金
(1)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。
(2)合金具有优良的　物理　、　化学　或　机械　性能；一般来说，合金的硬度　大于　各成分金属，熔点　低于　各成分金属。
2. 铁合金
(1)铁合金的分类：
铁和碳形成的合金，因含碳量不同分为　生铁　(含碳量为2%~4.3%)和　钢　(含碳量为0.03%~2%)，　钢　是用量最大、用途最广的合金。
(2)合金钢：
合金钢也叫特种钢，不锈钢是最常见的一种合金钢，它的合金元素主要是　铬(Cr)　和　镍(Ni)　，在大气中比较稳定，不容易生锈，抗腐蚀能力强，常用于制造医疗器材、厨房用具和餐具，以及地铁列车的车体等。
[判断正误]
(1)合金一定是不同金属熔合而成的具有金属特性的化合物。(　×　)
(2)合金中只存在金属元素，不可能有非金属元素。(　×　)
(3)生铁的熔点比铁低，但机械强度和硬度比铁大。(　√　)
(4)楼房建设要使用大量钢材，钢材是合金。(　√　)
例1　(2024·湖州中学高一检测)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，谓入‘团钢’，亦谓之‘灌钢’。此乃伪钢耳……”，下列说法中，正确的是(　B　)
A. 生铁和钢都是铁的含碳合金，生铁中碳的含量较低
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)
【解析】 生铁中碳的含量高于钢，A错误；通过炼制和锻打，可以降低生铁中的含碳量，除去生铁中有害元素P、S等，调整生铁中Si、Mn等的含量，改变铁的性能，B正确；高碳钢硬度较大，韧性较差，低碳钢硬度较小，韧性较强，C错误；不锈钢的合金元素主要是铬(Cr)、镍(Ni)，常用来制造医疗器械、餐具等，D错误。
知识点二　铝和铝合金、新型合金
1. 铝和铝合金
(1)铝是地壳中含量　最多　的金属元素，常温下就能与空气中的　氧气　发生反应。
(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　，具有较强的抗腐蚀能力，是制造飞机和宇宙飞船的理想材料。
2. 铝和氧化铝的化学性质
(1)实验探究：
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　 试管①中一开始无气泡产生，一段时间后，铝片　溶解　，有无色气泡冒出；试管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，都有　爆鸣声　
化学方程式 　Al2O3＋6HCl====2AlCl3＋3H2O　、　2Al＋6HCl====2AlCl3＋3H2↑　 　Al2O3＋2NaOH＋3H2O====2Na[Al(OH)4]　、　2Al＋2NaOH＋6H2O====2Na[Al(OH)4]＋3H2↑　　
离子方程式 　Al2O3＋6H＋====2Al3＋＋3H2O　、　2Al＋6H＋====2Al3＋＋3H2↑　　 　Al2O3＋2OH－＋3H2O====2[Al(OH)4]－　、　2Al＋2OH－＋6H2O====2[Al(OH)4]－＋3H2↑　　
(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。
3. 新型合金
(1)储氢合金：一类能够大量吸收H2，并与H2结合成　金属氧化物　的材料。如Ti－Fe合金、La－Ni 合金等，为氢气作为能源的实际应用起到重要的推动作用。
(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。
[判断正误]
(1)铝合金具有硬度大、密度小、机械强度高等优点，可用于制造飞机。(　√　)
(2)熔化烧碱可在氧化铝坩埚中进行。(　×　)
(3)铝制餐具可以长期存放酸性或碱性食物。(　×　)
(4)生铁中主要含铁、碳元素，根据含碳量可分为低碳钢、中碳钢和高碳钢。(　×　)
例2　甲、乙两只烧杯中各盛有3 mol·L－1的盐酸和氢氧化钠溶液100 mL，向两只烧杯中分别加入等质量的铝粉，反应结束后测得生成的气体体积比V(甲)∶V(乙)=1∶2，则加入铝粉的质量为(　A　)
A. 5.4 g B. 3.6 g
C. 2.7 g D. 1.8 g
【解析】 由2Al＋6HCl====2AlCl3＋3H2↑、2Al＋2NaOH＋6H2O====2Na[Al(OH)4]＋3H2↑可知，若铝完全反应，则生成氢气的体积比为1∶1，若盐酸和氢氧化钠完全反应，则生成氢气的体积比为1∶3，现生成氢气的体积比为1∶2，说明甲中HCl不足，乙中NaOH过量，则参加反应的盐酸中HCl的物质的量n(HCl)=3 mol·L－1×0.1 L=0.3 mol，根据2Al＋6HCl====2AlCl3＋3H2↑可知，n甲(H2)=0.15 mol，则Al与NaOH反应生成的氢气的物质的量n乙(H2)=0.15 mol×2=0.3 mol，根据反应2Al＋2NaOH＋6H2O====2Na[Al(OH)4]＋3H2↑可知，消耗铝粉的物质的量n(Al)=n乙(H2)=×0.3 mol=0.2 mol，则m(Al)=0.2 mol×27 g·mol－1=5.4 g。
　 随堂检测
　　　　　　　　　　　　　　　　
1. (2024·丽水中学高一检测)下列关于金属或合金的说法，错误的是(　C　)
A. 生铁属于合金
B. 通常合金的硬度比成分金属的大
C. 碳素钢中含碳量越高，其硬度越大、韧性越好
D. 合金的制备过程大多发生的是物理变化
2. 金属铝应用广泛。下列关于铝的说法，正确的是(　B　)
A. 它置于空气中不会变化，常温下不与氧气反应
B. 它是一种活泼的金属，能与盐酸反应产生H2
C. 它有致密的氧化物保护膜，能耐酸碱腐蚀
D. 它易与镁形成合金，是人类最早使用的合金
3. 航空航天领域成果的取得离不开金属材料的贡献。下列关于金属材料的说法，错误的是(　C　)
A. 金属材料包括纯金属和它们的合金
B. 合金的硬度一般比其成分金属大，但熔点一般比其成分金属低
C. 合金的性质与成分金属的性质完全不同
D. 新型钛合金强度高、质量轻、耐高温，广泛用于航空航天领域，如制造飞机发动机零件和火箭结构件
4. 在500 mL NaOH溶液中加入足量铝粉，反应完全后共收集到标准状况下的气体6.72 L，生成物Na[Al(OH)4]的物质的量浓度为(假定反应前后溶液体积不变)(　B　)
A. 1 mol·L－1 B. 0.4 mol·L－1
C. 1.5 mol·L－1 D. 2 mol·L－1
5. 铁和铝是科技、生产、生活中应用最广泛的金属材料。现用铁、铝的混合物进行如下实验：
(1)操作X的名称是　过滤　。
(2)气体A是　H2　。
(3)A与Cl2混合光照可能发生爆炸，生成　HCl　(填化学式)，A在该反应中作为　还原剂　(填“氧化剂”或“还原剂”)。
(4)溶液B中阴离子除OH－外还有　[Al(OH)4]－　，溶液D中存在的金属离子为　Fe2＋　。

展开更多......

收起↑