2019年高中化學(xué) 第三章 金屬及其化合物 第三節(jié)用途廣泛的金屬材料知識(shí)點(diǎn)歸納及例題解析 新人教版必修1學(xué)習(xí)目標(biāo)定位認(rèn)識(shí)合金的特征性質(zhì)，了解常見合金的分類、組成和用途，會(huì)合理選用金屬材料。 1.合金的定義合金是指由兩種或兩種以上的金屬與金屬(或非金屬)熔合而成的具有金屬特性的物質(zhì)。2.合金與純金屬的性能差異(1)合金具有各成分金屬的優(yōu)良性能。合金一定是混合物。(2)合金的硬度及機(jī)械性能一般大于它的各成分金屬。(3)合金的熔點(diǎn)一般低于它的各成分金屬。3.常見的合金(1)銅合金(2)鋼歸納總結(jié)合金的種類與性能(1)合金的種類和性能與成分有關(guān)。不同的原料，不同的原料配比，不同的制造工藝，得到不同性能的合金。(2)由于合金的形成改變了金屬的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，所以對(duì)金屬的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)都有影響。如不銹鋼的抗腐蝕性比純鐵強(qiáng)得多。(3)常見合金的比較銅合金合金主要成分主要性能主要用途青銅銅、錫強(qiáng)度高、可塑性好、耐磨、耐腐蝕機(jī)械零件，如軸承、齒輪等黃銅銅、鋅強(qiáng)度高、可塑性好、易加工、耐腐蝕機(jī)械零件、儀表、日用品白銅銅、鎳、鋅光澤好、耐磨、耐腐蝕、易加工錢幣、代替銀做飾品合金鋼名稱主要合金元素主要特性主要用途錳鋼錳韌性好，硬度大鋼軌、軸承、鋼模、挖掘機(jī)鏟斗、坦克裝甲不銹鋼鉻、鎳抗腐蝕性好醫(yī)療器械、容器、反應(yīng)釜、炊具硅鋼硅導(dǎo)磁性好變壓器、發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)中的鐵芯鎢鋼鎢耐高溫、硬度大刀具鋁合金成分元素主要特性主要用途Al、Mg、Cu、Si等密度小，強(qiáng)度大用于汽車、飛機(jī)、火箭、船舶制造等鈦合金鈦的合金具有密度小、強(qiáng)度高、耐腐蝕、耐高溫等優(yōu)點(diǎn)，主要用于飛機(jī)、火箭、導(dǎo)彈、人造衛(wèi)星、宇宙飛船等領(lǐng)域。1.下列對(duì)合金的說(shuō)法正確的是()A.合金中至少含有兩種金屬元素B.合金中的金屬元素以化合物的形式存在C.黃銅是純凈物D.合金中也可含非金屬元素答案D解析掌握合金的概念要把握幾個(gè)重點(diǎn)：組成元素：金屬與金屬或金屬與非金屬，一定含有金屬元素，可能含有非金屬元素；特性：具有金屬特性；合金為混合物。A項(xiàng)錯(cuò)，合金未必含有兩種或兩種以上的金屬元素；B項(xiàng)合金是熔合而成的，保持著金屬特性，金屬元素一般以單質(zhì)形式存在；C項(xiàng)中的黃銅是一種銅合金，是混合物。2.合金相對(duì)于純金屬制成的金屬材料來(lái)說(shuō)優(yōu)點(diǎn)是()合金的硬度一般比它的各成分金屬的大一般合金的熔點(diǎn)比它的各成分金屬的更低改變?cè)系呐浔?，改變生成合金的條件，可得到具有不同性能的合金合金比純金屬的導(dǎo)電性更強(qiáng)合金比純金屬的應(yīng)用范圍更廣泛A. B. C. D.答案A解析合金具有許多優(yōu)良的物理、化學(xué)或機(jī)械性能，在許多方面優(yōu)于它的各成分金屬。例如，合金的硬度一般比各成分金屬的硬度大，多數(shù)合金的熔點(diǎn)比各成分金屬的熔點(diǎn)低，但合金的導(dǎo)電性比純金屬弱。二正確選用金屬材料1.金屬材料的分類：若根據(jù)組成，金屬材料可分為純金屬和合金；若根據(jù)性能特點(diǎn)，可分為黑色金屬(包括鐵、鉻、錳以及它們的合金)和有色金屬(除黑色金屬以外的其他金屬及合金)。2.根據(jù)你的生活經(jīng)驗(yàn)和下表所提供的信息，分析并回答下列問(wèn)題。物理性質(zhì)銀銅金鋁鐵鉛鎢錫導(dǎo)電性(以銀的導(dǎo)電性為100作標(biāo)準(zhǔn))100997461177.9密度(gcm3)10.58.9219.32.77.8611.319.355.757.28熔點(diǎn)()9621 0831 0646601 5353 410232硬度(以金剛石的硬度為10作標(biāo)準(zhǔn))2.542.532.5322.9451.5(1)為什么菜刀、錘子等通常用鐵制而不用鉛制？(2)銀的導(dǎo)電性比銅好，為什么導(dǎo)線一般用銅制而不用銀制？(3)為什么燈泡里的燈絲用鎢制而不用錫制？答案(1)因?yàn)殍F的硬度比鉛大，且鉛有毒，故常用鐵而不用鉛制菜刀、錘子等。(2)銀和銅的導(dǎo)電性相近，但銀比銅貴得多，且電線用量大，所以用銅不用銀。(3)因?yàn)殒u的熔點(diǎn)高(3 410 )，而錫的熔點(diǎn)(232 )太低，通電時(shí)錫制的燈絲就熔斷了，所以用鎢絲而不用錫絲作燈泡的燈絲。歸納總結(jié)正確選用金屬材料(1)金屬的分類標(biāo)準(zhǔn)有組成元素、密度大小、性能特點(diǎn)等。(2)選用金屬材料的基本依據(jù)：金屬的用途、外觀、價(jià)格等；物理性質(zhì)(密度、硬度、強(qiáng)度、導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性等)決定金屬材料的加工難易程度；化學(xué)性質(zhì)(對(duì)水的作用、耐腐蝕性等)決定金屬材料的日常維護(hù)和對(duì)環(huán)境的影響。3.用于火箭發(fā)動(dòng)機(jī)、航天飛機(jī)制動(dòng)閘的金屬，要有良好的熱學(xué)性能，如熔點(diǎn)高、比熱高、熱導(dǎo)率高、適宜的熱膨脹率等優(yōu)異性能。根據(jù)下表數(shù)據(jù)，用于制造制動(dòng)閘的最佳金屬材料為()金屬熔點(diǎn)()比熱(Jg1K1)熱導(dǎo)率(Wm1K1)熱膨脹率(25 ) (106)A4180.10675.3711.76B9230.243153.6624.3C9330.215221.9123.6D1 5500.436146.511.6答案D4.(1)選擇填空，將鋁的用途與性質(zhì)對(duì)應(yīng)起來(lái)(每個(gè)選項(xiàng)只能用一次)。A.質(zhì)輕B.延展性好C.易傳熱D.易導(dǎo)電E.氧化時(shí)放熱太陽(yáng)能熱水器：_；飛機(jī)：_；焊接鐵軌：_；電纜：_；鋁箔：_。(2)佛山是有色金屬之鄉(xiāng)，其中鋁合金材料的產(chǎn)量約占全國(guó)的一半。鋁合金材料屬于_(填“純凈物”、“混合物”或“單質(zhì)”)。答案(1)CAEDB(2)混合物解析(1)鋁在太陽(yáng)能熱水器上的應(yīng)用是由于它的導(dǎo)熱性好。鋁合金硬度大質(zhì)量輕，是制造飛機(jī)的良好材料，鋁被氧化時(shí)放熱可作鋁熱劑，因而可用來(lái)焊接鐵軌。鋁用作電纜和鋁箔則分別是由于其導(dǎo)電性和延展性。(2)合金是由一種金屬跟其他一種或幾種金屬(或非金屬)一起熔合而成的具有金屬特性的物質(zhì)，因此肯定是混合物。合金是由兩種或兩種以上的金屬(或非金屬)熔合而成的，具有金屬特性的物質(zhì)。合金的熔點(diǎn)比成分金屬熔點(diǎn)低，具有更大的硬度、強(qiáng)度和良好的機(jī)械性能，種類繁多，應(yīng)用極其廣泛。1.純鐵的熔點(diǎn)為1 535 ，而高爐中煉鐵時(shí)生鐵(含碳量較高的鐵的合金)在1 200 左右就熔化了，這是因?yàn)?)A.鐵的純度越高，熔點(diǎn)越低B.合金的熔點(diǎn)一般比其成分物質(zhì)的熔點(diǎn)低C.因?yàn)樾纬闪髓F碳合金，所以熔點(diǎn)變高D.在高爐內(nèi)熔化的過(guò)程中發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)答案B解析多數(shù)合金的熔點(diǎn)比其各成分金屬的熔點(diǎn)低。2.下列說(shuō)法中不正確的是()A.人類歷史上使用最早的合金是青銅B.鋼屬于鐵合金C.目前世界上使用量最大的合金是鋁合金D.目前世界上用途最廣的是合金鋼答案C解析目前世界上使用量最大的合金是鐵合金。3.用于制造飛機(jī)的材料應(yīng)具備高比強(qiáng)度(斷裂強(qiáng)度/密度)，還應(yīng)具備密度小、質(zhì)地輕的特點(diǎn)。以波音747為例，機(jī)身每減輕1 kg，因耗油減少，一年可獲利2 000美元。你認(rèn)為下列材料中可用于飛機(jī)制造業(yè)的是()A.MgAl合金 B.黃銅(CuZn合金)C.NaK合金 D.生鐵(FeC合金)答案A解析黃銅、生鐵密度較大，且生鐵易斷裂；NaK合金熔點(diǎn)低，常溫下為液體，選項(xiàng)B、C、D不正確。4.不銹鋼通常不與酸、堿、鹽反應(yīng)，是因?yàn)榧尤肓?)A.Ni和Cr B.Ni和Au C.Cr和Au D.Cr和Pt答案A解析不銹鋼中添加的合金元素主要是Ni和Cr，Ni、Cr元素的加入使不銹鋼在多種酸、堿、鹽溶液中也能具有很好的化學(xué)穩(wěn)定性和耐腐蝕性。5.根據(jù)你學(xué)過(guò)的有關(guān)金屬的知識(shí)，回答下列問(wèn)題：(1)銅錢在我國(guó)歷史上曾經(jīng)是一種廣泛流通的貨幣，銅常用于制造貨幣的原因可能是_(填序號(hào))。A.銅的熔點(diǎn)不是太高，易于冶煉，易于鑄造成型B.銅的性質(zhì)不活潑，不易被腐蝕C.我國(guó)較早的掌握了濕法冶煉銅的技術(shù)D.自然界有大量的游離態(tài)的銅(2)鋼鐵制品的使用更為廣泛，但是鐵制品易生銹，鐵銹的主要成分是_(填名稱)，鐵的氧化物常見的還有_、_。(填化學(xué)式)(3)鋁制品因?yàn)楸砻嬉仔纬芍旅艿难趸X薄膜而經(jīng)久耐用，但是該氧化膜易被酸、堿破壞，若使氧化鋁與氫氧化鈉溶液作用，反應(yīng)的化學(xué)方程式為_。(4)一位收藏者有一枚表面是黑色，且有少量綠色銹狀物的貨幣，這肯定是_幣，黑色物質(zhì)是_(填名稱)，形成這種物質(zhì)的化學(xué)方程式為_，綠色物質(zhì)是_(填化學(xué)式)，這枚金屬幣的真面目為_色。另外一枚是閃閃發(fā)光的黃色金屬幣，它肯定是_幣，表面一直未被氧化的原因是_。(5)不法分子有時(shí)用銅鋅合金制成假金幣行騙。下列方法中能有效鑒別其真假的是_(填序號(hào))。A.觀察顏色B.查看圖案C.用手掂量輕重D.滴一滴硝酸在幣的表面，觀察現(xiàn)象答案(1)ABC(2)氧化鐵FeOFe3O4(3)Al2O32NaOH=2NaAlO2H2O(4)銅氧化銅2CuO2=2CuOCu2(OH)2CO3紫紅金金不活潑，不易被氧化(5)D解析(1)銅錢作為貨幣，首先應(yīng)易得，再者不容易被腐蝕。(2)鐵銹主要成分為Fe2O3，常見鐵的氧化物還有FeO和Fe3O4。(3)Al2O32NaOH=2NaAlO2H2O。(4)銅與氧氣反應(yīng)生成黑色CuO，銅在空氣中“生銹”的反應(yīng)為2CuO2CO2H2O=Cu2(OH)2CO3(綠色)；金的化學(xué)性質(zhì)不活潑，空氣中不與O2反應(yīng)。(5)有些假金幣外形圖案、顏色與金相近，密度與真金幣相當(dāng)，用手掂量不出來(lái)，假金幣中的Zn、Cu均可與HNO3反應(yīng)產(chǎn)生大量氣泡，而Au不與HNO3反應(yīng)。6.已知合金A由兩種常見金屬組成。為測(cè)定其組成，某同學(xué)的實(shí)驗(yàn)流程如圖所示：請(qǐng)回答：(1)過(guò)程中分離C和E的化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本操作是_。(2)溶液H中所含的陽(yáng)離子有_(用離子符號(hào)表示)。(3)為測(cè)定合金的組成，需要稱量沉淀F的質(zhì)量，則F需要洗滌，如何證明沉淀F是否洗滌干凈？(4)根據(jù)實(shí)驗(yàn)流程圖中的數(shù)據(jù)計(jì)算合金A中兩種金屬的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別是_、_。答案(1)過(guò)濾(2)Al3、H(3)取最后一次洗滌液，加入少量AgNO3溶液，若產(chǎn)生白色沉淀，則沉淀沒(méi)有洗滌干凈，若無(wú)沉淀產(chǎn)生，則表明沉淀已經(jīng)洗滌干凈。(4)Al：30%Fe：70%解析(1)分離固體與溶液采用過(guò)濾的方法。(2)溶液H中加入過(guò)量氨水生成沉淀F，說(shuō)明F是氫氧化物沉淀，再由E加適量鹽酸生成F，F(xiàn)在過(guò)量鹽酸中不沉淀而生成溶液H，說(shuō)明F是Al(OH)3，F(xiàn)溶于過(guò)量鹽酸，所得溶液中的陽(yáng)離子是Al3和H。(3)若沉淀F未洗滌干凈，則表明會(huì)有沾附的氯離子，可向最后一次洗滌液中加入少量硝酸銀溶液進(jìn)行檢驗(yàn)。(4)兩種金屬分別為Fe和Al