第15講金屬材料

1.知道金屬材料的常見類型——純金屬及其合金。

2.認(rèn)識三大合金——鐵合金、鋁合金及新型合金的組成、性能與應(yīng)用。

3.會書寫鋁、氧化鋁及氫氧化鋁與酸、堿反應(yīng)的方程式。

4.結(jié)合化學(xué)方程式了解物質(zhì)的量、摩爾質(zhì)量、氣體摩爾體積、物質(zhì)的量濃度等概念之間的有關(guān)計

算。

5.了解化學(xué)計算中的常見類型，學(xué)會用解題技巧進(jìn)行計算。

［豳基礎(chǔ)知識］i

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一、鐵合金

1?合金

⑴概念：由兩種或兩種以上的與(或)熔合而成的具有特性的物質(zhì)。

注：①合金至少含有一種金屬單質(zhì)；②合金屬于混合物。

⑵性能特征：合金具有許多優(yōu)良的物理、化學(xué)或機(jī)械性能，在許多方面不同于各成分金屬。

物理性能熔點(diǎn)

合金1化學(xué)性能抗腐蝕性

機(jī)械性能硬度

①合金的硬度及機(jī)械性能一般成分金屬。

②合金的熔?點(diǎn)多數(shù)成分金屬。

(3)影響性能的因素

由于所添加合金元素的、和形成合金的不同，則使合金的不同，進(jìn)

而使合金具有的不同。

2.鐵合金

(1)生鐵和鋼的比較

生鐵鋼

含碳量——

性能特征硬度大、抗壓、性脆、可鑄造成型有良好的延展性、機(jī)械性能好、可以鍛

軋和鑄造

主要應(yīng)用制造機(jī)座、管道等制造機(jī)械和交通工具等

生含碳量在2%?4.3%之間

鐵硬度大、抗壓、性脆、可以鑄

造成型，是制作機(jī)座、管道的重

鐵含碳量不同要材料

合----------

川最最大二川途最廣的哈金|

鋼含碳量在0.03%?2%之間

延展性和機(jī)械性能好，可以鍛軋

和鑄造，廣泛用于制造機(jī)械和交

通工具

(2)鋼的分類

低碳鋼筋性好、焊接性好、強(qiáng)度低，

10.3%用于制造鋼板、鋼絲和鋼管等

含碳量

不同中碳鋼強(qiáng)度高、韌性及加工件好,用

「碳素鋼

U.3%?U.6%)十制造鋼軌、車輪和建材等

按其

化學(xué)

.成分高碳鋼硬而脆、熱處理后彈性好，用于

鋼—L>0.6%制造器械、彈簧和刀具等

(朱、利鋼)

?是在碳素鋼也適量地加入一種或幾種介金元素，使鋼的組織

合金鋼結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,從而使鋼具有各種特殊性能,如強(qiáng)度、硬度

大,可塑性、韌性好.耐磨，耐腐蝕等。

其中不銹鋼是一種重要的合金鋼，合金元素主要是______,在大氣中比較穩(wěn)定，不易生銹,

抗蝕能力強(qiáng)，常用于制造醫(yī)療器械、廚房用具和餐具，以及地鐵列車的車體等。

二、鋁和鋁合金

1.鋁的存在及制備

(M3)283

(1)鋁的原子結(jié)構(gòu)示意圖為o

(2)物理性質(zhì)及存在：鋁是_______有金屬光澤的固體，有良好的等，密度較小，質(zhì)地柔軟。

鋁是地殼中最多的金屬元素，主要是以態(tài)存在。

(3)鋁的化學(xué)性質(zhì)

非金屬單質(zhì)反占燃

4A1+302=2A12O3_______

應(yīng)

化學(xué)性質(zhì)通性非氧化性酸反2A1+6H+=2AF++3H2T

應(yīng)

鹽反應(yīng)2A1+3C/+=2AI3++3CU

水反應(yīng)

2AH-6H2O=2A1(OH)34-3H2T

室溫下，鋁在濃硫酸、濃硝酸中，表面形成一層致密的

鈍化

氧化物膜，保護(hù)內(nèi)部的金屬______反應(yīng)

特性2A1+2H2。+2NaOH=2NaAIO2+3H2T

與堿反應(yīng)

2A1+2OH+2H2O=2A1O2+3H2T

鋁熱反應(yīng)鋁與氧化鐵的化學(xué)方程式：_______,可用于焊接鐵軌。

【易錯點(diǎn)撥】鋁與氫氧化鈉溶液反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是鋁先與強(qiáng)堿溶液中的水反應(yīng)生成H2和A1(OH)3,然

后A1(OH)3再與NaOH反應(yīng)生成H2。和NaAlCh，反應(yīng)中鋁做，水做,NaOH無電

子得失。

用雙線橋法和單線橋法分別表示

(4)鋁的制備：工業(yè)上主要從中獲取金屬鋁，鋁土礦主要成分是A12O3O工業(yè)制鋁的反

應(yīng)為：O

三、含鋁化合物的性質(zhì)

1.氧化鋁

氧化鋁是氧化物(既能與酸反應(yīng)生成鹽和水，乂能與堿反應(yīng)生成鹽和水)。

(1)物理性質(zhì)：,是優(yōu)良耐火材料。

(2)化學(xué)性質(zhì)

①與鹽酸溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Al2O3+6HCI=2AICI3+3H2Oo

離子方程式為：。

②與NaOH溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式為：A12O3+2NaOH=2NaAIO2+H2O(>

離子方程式為：。

(3)用途：制造耐火、耐高溫器材、工業(yè)冶煉鋁、可以制作各種寶石。

mu安?燕也

11111I

氯水氨水NaOH

gJNaOH

in

>

IlAlCl,、9嚼JAICI,1?

氯化鋁溶液中滴加氨水產(chǎn)生沉淀，氯化鋁溶液中滴加氫氧化鈉溶液產(chǎn)生沉淀，

再加過量氨水沉淀_______再加過量氫氧化鈉溶液沉淀_______

2.氫氧化鋁

形狀記憶合是通過熱彈性與馬氏體相變及其逆變而具有形狀記憶效應(yīng)的由兩種以上金屬元素

金所構(gòu)成的材料。形狀記憶合金是形狀記憶材料中形狀記憶性能最好的材料。

是在高溫使用環(huán)境條件下，具有組織穩(wěn)定和優(yōu)良力學(xué)、物理、化學(xué)性能的合金。

耐熱合金包括耐熱鋼、耐熱鋁合金、耐熱鈦合金、高溫合金、難熔合金等。耐熱合金在高

溫下具有一定拉伸、蠕變、疲勞性能、物理、化學(xué)性能和工藝性能C

五、物質(zhì)的量在化學(xué)方程式計算中的應(yīng)用

1.物質(zhì)的量在化學(xué)方程式計算中的應(yīng)用

物質(zhì)是由原子、分子、離子等粒子構(gòu)成的，物質(zhì)之間的化學(xué)反應(yīng)也是這些粒子按照一定的數(shù)目

關(guān)系進(jìn)行的，化學(xué)方程式中的化學(xué)計量數(shù)可以明確的表示出化學(xué)反應(yīng)中粒子之間的數(shù)目關(guān)系。例如

2Na+2H2O=2NaOH+H2t

化學(xué)計量數(shù)之比2：2：2：1

擴(kuò)大6X1023倍2X6X1023：2X6X1023：2X6X1023：1X6X1023

物質(zhì)的量之比2mol：2mol：2mol：Imol

由此可以看出，化學(xué)方程式中各物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)之比等于各物質(zhì)的物質(zhì)的量之比。因此物質(zhì)

的量、摩爾質(zhì)量、物質(zhì)的量濃度、氣體摩爾體積英語與化學(xué)方程式進(jìn)行計算時，對于定量研究化學(xué)

反應(yīng)中各物質(zhì)之間最的關(guān)系會更加方便。

①化學(xué)方程式中各物質(zhì)的等于,也等于各物質(zhì)的。

②對于有氣體參與的反應(yīng)，在同溫同壓下各氣體的化學(xué)計量數(shù)之比等于。

2.解題步驟

【易錯點(diǎn)撥】（1）上下單位相同。

（2）o

（3）不純物要化為純物質(zhì)的有關(guān)量代入計算。

3.計算類型

已知一種反應(yīng)物（或生成物）的量求解其他物質(zhì)的有關(guān)量，此時，只要按照化學(xué)

基本計算

方程式中量的關(guān)系，列出已知物質(zhì)和待求______計算便可。

混合物反應(yīng)的計設(shè)混合物中各物質(zhì)的物質(zhì)的量為x、＞，按照______的關(guān)系，并用x、y表示，

算列出方程組解答。

給出了兩種反應(yīng)物的量，求解某產(chǎn)物的量。

過量計算方法：按照化學(xué)方程式中量的關(guān)系進(jìn)行判斷，哪一種物質(zhì)過量，然后根據(jù)不

足的物質(zhì)的量進(jìn)行求解。

Ic考點(diǎn)剖析

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考點(diǎn)一：鐵合金

|【例1】鐵和鐵合金是生活中常見的材料，下列說法正確的是

A.純鐵的熔點(diǎn)低于鐵合金B(yǎng),純鐵和鐵合金都能導(dǎo)電、傳熱

C.純鐵的硬度和強(qiáng)度都高于鐵合金D.不銹鋼是鐵合金，只含金屬元素

考點(diǎn)二：鋁和鋁合金

F【例2】下列說法正確的是

A.AI2O3難溶于水，不跟水反應(yīng)，所以它不是A1（OH）3對應(yīng)的氧化物

B.因?yàn)锳L03是金屬氧化物，所以它是堿性氧化物

C.A12O3能跟所有的酸、堿溶液反應(yīng)

D.AI2O3和NazO按物質(zhì)的量之比1：1投入水中可得到澄清溶液

考點(diǎn)三：氫氧化鋁的性質(zhì)與計算

［、］【例3】在含有H\Mg2+、AU.簡單陽離子的100mL溶液中，逐滴滴加5mol-L1的NaOH

溶液到過量，生成沉淀的質(zhì)量與加入的NaOH溶液的體積關(guān)系如圖所示。由圖中數(shù)據(jù)分析計算：

①沉淀減少時發(fā)生的離子方程式：___________________________________

②a點(diǎn)的數(shù)值為：mLo

考點(diǎn)四：物質(zhì)的量在化學(xué)方程式計算中的應(yīng)用

［A|【例4】250mL2moi/L的硫酸與足量的鐵完全反應(yīng)。計算

（I）參與反應(yīng)鐵的物質(zhì)的量；

（2）生成的H2的體積（標(biāo)準(zhǔn)狀況）。

【注意】物質(zhì)的量在化學(xué)方程式計算中的應(yīng)用基本原則：上下一致，左右相當(dāng)。

基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)1

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1.（2021春?云南曲靖?高?？计谥校┥a(chǎn)和生活中廣泛應(yīng)用了合金，下列所用的材料不屬丁?合金

的是

A.鐵鍋（生鐵）B.體溫計（水銀）C.刀具（不銹鋼）D.高壓鍋（硬鋁）

2.（2022秋?浙江寧波?高一余姚中學(xué)校考期中）下列關(guān)于鋁及鋁合金的敘述中，不正確的是

A.鋁是地殼中含量最多的金屬元素

B.在自然界中，既存在游離態(tài)，又存在化合態(tài)的鋁

C.生活中鋁制品通常是鋁合金制造的，其表面有致密的氧化膜，起保護(hù)內(nèi)部金屬的作用

D.純鋁硬度和強(qiáng)度小，硬鋁（含Cu、Mg、Mn、Si等）密度小、強(qiáng)度高，是制造航天設(shè)備的理想材

料

3.（2022春?湖南邵陽?高一統(tǒng)考期中）鋁是地殼中含量最高的金屬元素，下列關(guān)于鋁及其化合物的

說法錯誤的是

A.可用NaOH溶液除去Fe2O3粉末中少量的AI2O3

B.純鋁的硬度和強(qiáng)度較小，不適合用十制造機(jī)器零件

C.鋁制品廉價易得，適用于廚房蒸煮和長期存放堿性食物

D.鋁在冷的濃硝酸中發(fā)生鈍化，因此可用鋁槽車運(yùn)輸濃硝酸

4.（2023秋?江蘇徐州?高一統(tǒng)考階段練習(xí)）等體積、等物質(zhì)的量濃度的鹽酸、氫氧化鈉溶液分別放

在甲、乙兩燒杯中，各加等質(zhì)量的鋁，生成氫氣的體積比為3：4,則甲、乙兩燒杯中的反應(yīng)情況可

能分別是

A.甲、乙中都是鋁過量B.甲中鋁過量，乙中堿過量

C.甲中酸過量，乙中鋁過量D.甲中酸過量，乙中堿過量

5.（2022春?廣東深圳?高一?？计谥校┫嗤|(zhì)量的兩份鋁，分別放入足量的鹽酸和氫氧化鈉溶液中，

放出的氫氣在同溫同壓下體積之比為

A.1：1B.1：2C.1：3D.2：1

6.（2022秋?江蘇南通?高二統(tǒng)考期中）2022年10月，我國成功發(fā)射夢天實(shí)驗(yàn)艙，夢天實(shí)驗(yàn)艙的制

造大量使用了鋁基復(fù)合材料。下列關(guān)于金屬鋁的說法不正詢的是

A.鋁原子最外層有3個電子B.密度小，耐腐蝕

C.能與鹽酸反應(yīng)D.不能與NaOH溶液反應(yīng)

7.（2021秋?陜西咸陽?高三統(tǒng)考期中）下列有關(guān)金屬及其化合物的應(yīng)用不合理的是

A.五彩繽紛的焰火是金屬元素的焰色反應(yīng)所致

B.鋁中添加適量鋰，制得低密度、高強(qiáng)度的鋁合金，可用于航空工業(yè)

C.鹽堿地（含較多Na2c03等）不利于作物生長，可施加熟石灰進(jìn)行改良

D.無水CoCb呈藍(lán)色，吸水會變?yōu)榉奂t色，可用于判斷變色硅膠是否吸水

8.（2023秋?北京通州?高一統(tǒng)考期末）我國鋁材工業(yè)水平處于世界領(lǐng)先行列。下列說法中，不?正?確?

的是

A.常溫下，鋁制品耐腐蝕是因?yàn)殇X不活潑B.鋁制餐具不宜長時間盛放酸性食物

C.鋁合金密度小、強(qiáng)度高，廣泛應(yīng)用于航空領(lǐng)域D.工業(yè)上可以用鹽酸去除鋁表面的氧化膜

9.（2023春?江蘇泰州?高二泰州中學(xué)?？计谥校┫铝杏嘘P(guān)鋁及其化合物的性質(zhì)與用途具有對應(yīng)關(guān)系

的是

A.鋁的導(dǎo)熱性強(qiáng)，可用作鋁熱劑B.鋁密度小，可制作儲運(yùn)濃硫酸的鋁罐

C.明磯水解生成膠體，可用作凈水劑D.氫氧化鋁具有弱酸性，可用于治療胃酸過多

國過關(guān)檢測I

------------------------IllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllI

一、單選題

1.（2023春?安徽滁州?高一滁州市第二中學(xué)校聯(lián)考期中）下列離子方程式書寫正確的是

2.（2023春?上海奉賢?高一?？计谥校┫铝嘘P(guān)于合金的說法中，正確的是

A.在我國最早使用的合金是鋼B.稀土金屬可以用于生產(chǎn)合金

C.合金的熔點(diǎn)比各成分金屬的高D.鋼是含碳量高于生鐵的鐵碳合金

3.（2023秋?江蘇南京?高一統(tǒng)考期末）下列物質(zhì)的性質(zhì)與用途具有對應(yīng)關(guān)系的是

A.A1的活潑性強(qiáng)，可用于制作鋁制品

B.“本原”時，ImolC發(fā)生反應(yīng)一定轉(zhuǎn)移4moi電子

C.礦渣經(jīng)處理后可加入到“堿溶”操作中

5.（2023秋?陜西寶雞?高一統(tǒng)考期末）將一塊鋁箔用砂紙仔細(xì)打磨后，用用煙鉗夾住放在酒精燈火

焰上加熱至熔化，發(fā)現(xiàn)熔化的鋁并不燃燒，也不滴落，移去酒精燈，待固體冷卻后將其投入氫氧化

鈉溶液，固體最終消失并有氣體生成。關(guān)于這一實(shí)驗(yàn)的下列敘述正確的是

A.該實(shí)驗(yàn)說明金屬鋁密度小、熔點(diǎn)低，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定

B.加熱不燃燒說明鋁制品性質(zhì)穩(wěn)定，可長期存放各種物質(zhì)

C.不滴落是因?yàn)锳1表面生成了AbO3,AI2O3熔點(diǎn)遠(yuǎn)高于金屬鋁，可做耐火材料

D.AI和AI2O3都可以和酸反應(yīng)，也可以和氫氧化鈉溶液反應(yīng)，都具有兩性

6.（2023秋?廣東揭陽?高一統(tǒng)考期末）下列除雜質(zhì)的操作中不正確的是

A.鋁粉中混有鐵粉：用磁鐵吸引除去

B.FeCb溶液中混有FeCh加入過量鐵粉充分反應(yīng)后過濾

C.地2。3中混有AL03：加入足量NaOH溶液后過濾

D.NaHCQ固體中混有少量Na2co3：加入適量稀鹽酸

二、填空題

7.(2023秋?江蘇南京?高一統(tǒng)考期末)工業(yè)上以鋁土礦(主要成分為AbCh,含少量FezCh、FeO、

SiO2等雜質(zhì))為主要原料制備氧化鋁，流程如下。

(1)酸浸：用H2s04溶液浸取鋁土礦中的鋁元素和鐵元素，H2s04溶液的用量不宜過量太多，其原因

是_______o

(3)沉淀：用Na2cCh溶液調(diào)節(jié)pH,將A13+、Fe3+轉(zhuǎn)化為沉淀。溶液終點(diǎn)pH對鋁、鐵沉淀率的影響

如圖所示。

①為獲得較高的鋁、鐵沉淀率，應(yīng)控制溶液pH為o

②檢驗(yàn)Fe3+沉淀完全的操作為。

(4)堿溶：用NaOH溶液溶解沉淀，分離出Fe(0H)3.下列措施中能提高單位時間內(nèi)鋁元素浸出率的有

(填序號)。

A.適當(dāng)增大NaOH溶液濃度B.適當(dāng)加快攪拌速率C.適當(dāng)降低溫度

(5)碳分：向“堿溶”后的溶液中通入足量CO?氣體，生成A1(OH)3沉淀和NaHCCh,該反應(yīng)的離子方

程