1、PAGE 金屬材料 【學習目標】1、認識合金的含義及常見合金2、認識鐵合金的組成、性能與應用的聯系3、認識鋁合金的組成、性能與應用的聯系，掌握鋁及其氧化鋁的性質【主干知識梳理】一、合金的定義及優點1、合金的定義：合金是由兩種或兩種以上的金屬(或金屬和非金屬)熔合而成的具有金屬特性的物質2、合金與純金屬的性能差異(1)合金的硬度及機械性能一般優于各成分金屬(2)合金的熔點一般低于它的各成分金屬(3)合金具有各成分金屬的化學性質，合金一定是混合物【微點撥】構成合金的成分不一定是兩種或兩種以上的金屬，也可以是金屬與非金屬，合金中一定含金屬元素合金的性質不是各成分金屬的性質之和。合金具有許多良好的物理

2、、化學和機械性能，在許多方面不同于各成分金屬，不是簡單加合；但在化學性質上，一般認為合金體現的是各成分金屬的化學性質并非所有的金屬都能形成合金，兩種金屬形成合金，其前提是兩種金屬在同一溫度范圍內都能熔化，若一種金屬的熔點大于另一種金屬的沸點，則二者不能形成合金合金一定是混合物，沒有固定的熔點常溫下，多數合金是固體，但鈉鉀合金是液體【即學即練1】1、C919大型飛機采用了大量新型材料鋁鋰合金。下列關于鋁鋰合金的說法不正確的是()A鋁鋰合金是鋁與鋰形成的混合物 B鋁鋰合金的硬度比鋰大C鋁鋰合金的熔、沸點比鋁低 D鋁鋰合金耐酸堿腐蝕2、某合金與鐵的物理性質的比較如下表所示，還知該合金耐腐蝕、強度大，

3、從以上性能看，該合金不適合做()熔點/密度(g/cm3)硬度(金剛石為10)導電性(銀為100)某合金2 5003.007.42.3鐵1 5357.864.517A導線 B門窗框 C爐具 D飛機外殼3、所謂合金，就是不同種金屬(也包括一些金屬和非金屬)在熔融狀態下形成的一種熔合物。根據下列四種金屬的熔、沸點，判斷其中不能形成合金的是()NaCuAlFe熔點/97.51 0836601 535沸點/8832 5952 2003 000ACu和AlBFe和Cu CFe和Na DAl和Na二、鐵合金：生鐵和鋼是含碳量不同的兩種鐵碳合金1、生鐵(1)生鐵的含碳量：2%4.3%(2)性能及用途：生鐵硬度

4、大、抗壓，性脆、可以鑄造成型，是制造機座、管道的重要材料2、鋼：鋼是用量最大，用途最廣的合金(1)鋼的含碳量：0.03%2%(2)性能及用途：鋼有良好的延展性，機械性能好，可以鍛軋和鑄造，廣泛用于制造機械和交通工具等(3)鋼根據化學成分，可分為兩大類：碳素鋼和合金鋼碳素鋼根據含碳量不同可分為高碳鋼、中碳鋼和低碳鋼，其性能和用途如下含碳量性能及用途低碳鋼低于0.3%韌性、焊接性好，但強度低，用于制造鋼板，鋼絲和鋼管等中碳鋼0.3%0.6%強度高，韌性及加工性好，用于制造鋼軌、車輪和建材等高碳鋼高于0.6%硬而脆，熱處理后彈性好，用于制造器械、彈簧和刀具等合金鋼也叫特種鋼，是在碳素鋼里適量地加入一

5、種或幾種合金元素，使鋼的組織結構發生變化，從而使鋼具有各種特殊性能，如強度、硬度大，可塑性、韌性好，耐磨，耐腐蝕等名稱主要合金元素主要特性主要用途不銹鋼鉻、鎳大氣中比較穩定，不容易生銹，具有很強的抗腐蝕能力醫療器材、廚房用具和餐具、地鐵列車的車體材質等超級鋼Mn、C、Al、V強度很大，在應用時能夠實現鋼板的輕薄化汽車、航空和航天等領域錳鋼錳韌性好，硬度大鋼軌、軸承、鋼模、挖掘機鏟斗、坦克裝甲硅鋼硅導磁性好變壓器、發電機和電動機中的鐵芯鎢鋼鎢耐高溫、硬度大刀具【即學即練2】1、下列有關鐵和鐵合金的說法錯誤的是()A生鐵比鐵軟 B鐵有良好的導熱性C鋼是鐵的合金 D生鐵在潮濕的空氣中容易生銹2、鋼材

6、可以用作橋梁的結構材料是因為它()A有良好的導熱性 B有一定的機械強度C不易受空氣和水的作用 D有良好的導電性3、鋼筆的筆頭是合金鋼，其筆頭尖端是用機器軋出的便于使用的圓珠體。為了改變筆頭的耐磨性能，在筆頭尖端點上銥金粒，為區別鋼筆而叫銥金筆，銥金筆是筆頭用黃金的合金、筆尖用銥的合金制成的高級自來水筆。下列說法中錯誤的是()A鋼筆的筆頭不易被氧化，抗腐蝕性能好 B銥金筆的耐磨性能比鋼筆要好C銥金筆的筆頭和筆尖都是用純金屬制成的 D銥金筆經久耐磨，書寫時彈性特別好，是一種理想的硬筆三、鋁和鋁合金1、鋁(1)存在：鋁是地殼中含量最多的金屬元素(2)化學性質與O2反應a、鋁是一種活潑金屬，在常溫下就

7、能與空氣中的氧氣發生反應，表面生成一層致密的氧化鋁薄膜并牢固地覆蓋在鋁表面，防止鋁進一步被氧化，因此鋁在空氣中表現出良好的抗腐蝕性b、熱時，鋁粉可在空氣中燃燒，放出大量熱，化學方程式：4Al3O2eq o(=,sup7()2Al2O3鋁與酸的反應a、與鹽酸、稀H2SO4反應的離子方程式：2Al6H=2Al33H2b、常溫下，遇濃硝酸、濃H2SO4時，在表面生成致密的氧化膜而發生鈍化鋁與強堿(NaOH)溶液的反應：2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2 2Al2OH2H2O=2AlOeq oal(,2)3H22、氧化鋁的化學性質(1)與H2SO4反應的化學方程式：Al2O33H2SO4=

8、Al2(SO4)33H2O(2)與NaOH反應的化學方程式：Al2O32NaOH=2NaAlO2H2O(3)兩性氧化物：既可以與酸反應又可以與堿反應生成鹽和水的氧化物3、鋁及其合金的用途(1)與其他金屬(或非金屬)熔合形成鋁合金，鋁的合金具有密度小、強度高、塑性好、制造工藝簡單、成本低、抗腐蝕能力強等特點，主要用于建筑業、交通運輸業以及電子行業。鋁合金可做建筑外墻材料及房屋的門窗，可制成汽車車輪骨架和飛機構件，還可用于制造電子元件等(2)利用其導電性，制造電線、電器元件等(3)利用其強的還原性，冶煉熔點高的金屬、焊接鋼軌等4、使用鋁制品應注意的問題(1)鋁制品耐用是因為表面有致密的氧化鋁保護膜

9、，Al2O3是兩性氧化物，既可以與酸反應又可以與堿反應，所以鋁制品不宜盛放顯酸性或堿性的物質(2)含氯化鈉的物質不能用鋁制品盛放。這是因為鋁制品表面雖然有致密的氧化膜保護層，但若遇到氯化鈉溶液，其中的氯離子會破壞氧化膜的結構，加速鋁制品的腐蝕。因此，鋁制品不宜用來長時間盛放咸菜等腌制食品【即學即練3】1、稱取兩份鋁粉，第一份加入足量的NaOH溶液，第二份加入足量的鹽酸，若放出的氫氣的體積相等(同溫同壓)。則兩份鋁粉的質量比為()A12B13 C32 D112、“神八”與“天宮一號”的成功對接，標志著中國的航空鋁材處于世界領先的行列。下列關于鋁合金的說法中錯誤的是()A鋁合金是一種混合物，它比純

10、鋁的熔點低 B高溫鋁液易被氧化，鋁合金應在熔劑層覆蓋下熔煉C鎂鋁合金耐腐蝕，但能被燒堿(NaOH)腐蝕 D鎂鋁合金在鹽酸中無法溶解3、下列關于Al2O3的說法正確的是()AAl2O3是金屬氧化物，也是兩性氧化物BAl2O3加熱分解為鋁和氧氣CAl2O3結構致密，所以可用鋁制容器盛鹽酸和NaOH溶液等D擦去表面氧化鋁的鋁條，在酒精燈上灼燒時，熔化的鋁滴落下來四、新型合金：新型儲氫合金材料的研究和開發將為氫氣作為能源的實際應用起到重要的推動作用。此外，鈦合金、耐熱合金和形狀記憶合金等新型合金廣泛應用于航空航天、生物工程和電子工業等領域五、用途廣泛的稀土元素(1)稀土元素鑭系元素(5771號元素)及

11、釔和鈧，共17種元素為稀土元素我國擁有豐富的稀土資源，現已查明的世界稀土資源中，80%分布在我國，并且品種齊全(2)用途稀土金屬有著廣泛的用途，它既可以單獨使用，也可用于生產合金。在合金中加入適量稀土金屬，能大大改善合金的性能。因而，稀土元素又被稱為冶金工業的維生素稀土金屬可用于制造引火合金、永磁材料、超導材料和發光材料等。稀土金屬除廣泛應用在冶金、石油化工、材料工業、醫藥及農業領域外，還逐漸深入到許多現代科技領域【課后作業】1、鈦和鈦的合金被譽為“21世紀最有發展前景的金屬材料”，它們具有很多優良的性能，如熔點高、密度小、可塑性好、易于加工，尤其是鈦合金與人體器官具有很好的生物相容性。根據它

12、們的主要性能，下列用途中不符合實際的是()A用作保險絲 B用于制造航天飛機C用于制造人造骨 D用于家庭裝修，作鈦合金裝飾門2、純鐵的熔點為1535 ，而高爐中煉鐵時生鐵(含碳量較高的鐵的合金)在1200 左右就熔化了，這是因為()A鐵的純度越高，熔點越低 B合金的熔點一般比其成分物質的熔點低C因為形成了鐵碳合金，所以熔點變高 D在高爐內熔化的過程中發生了化學反應3、中國短道速滑隊在索契冬奧會取得了驕人的成績。速滑冰刀可用不銹鋼制成，不銹鋼含有的主要元素是()A鐵 B碳 C銅 D鋁4、下列說法不正確的是()A目前我國流通的硬幣是由合金材料制造的B鋁制品在生活中非常普遍，這是因為表面覆蓋著氧化膜，

13、對內部金屬起保護作用C鎂在空氣中燃燒發出耀眼的白光，可用于制作照明彈D赤鐵礦的主要成分是Fe3O45、中國最新戰機殲31使用了高強度、耐高溫的鈦合金材料。工業上冶煉鈦的反應如下：TiCl42Mgeq o(=,sup7(高溫)Ti2MgCl2。下列有關該反應的說法正確的是()ATiCl4是還原劑 BMg被氧化 CTiCl4發生氧化反應 DMg得到電子6、聯合國世界衛生組織經過嚴密的科學分析，認為我國的鐵鍋是最理想的炊具，并向全世界大力推廣，其主要原因是()A鐵鍋價格便宜 B鑄鐵鍋的鐵熔點高C使用鐵鍋烹飪的食物中留有鐵元素 D鐵鍋含有有機物必含的碳元素7、下列成語或諺語中蘊含著一定的化學知識或原理

14、，下列有關說法錯誤的是()A百煉成鋼通過反復錘煉，除去鐵中部分雜質，使其轉化為鋼B水滴石穿CO2H2OCaCO3=Ca(HCO3)2(以大理石為例)C恨鐵不成鋼鋼的性能遠優于鐵D真金不怕火煉單質金的熔點很高8、下列說法正確的是()AAl2O3難溶于水，不跟水反應，所以它不是Al(OH)3對應的氧化物B因為Al2O3是金屬氧化物，所以它是堿性氧化物CAl2O3能跟所有的酸堿溶液反應DAl2O3能跟強的酸堿溶液反應9、氧化鋁的熔點很高，常用于制造耐火材料，例如制作耐火坩堝。下列操作不能在氧化鋁坩堝中進行的是()A加熱使CuSO45H2O失水 B加熱使KMnO4分解C加熱熔化燒堿 D加熱分解堿式碳酸

15、銅10、碲鋅鎘(Te-Zn-Cd)晶體可以用作制造紅外探測器的基礎材料,下列有關它的敘述中錯誤的是()A它是由Te、Zn、Cd按一定比例混合而成的,無固定的熔、沸點B它易導電、導熱,具有延展性C它的熔、沸點比Zn的低D它的硬度和強度比Cd的大11、某金屬與鹽酸反應時，生成H2的質量與消耗金屬質量的關系如圖所示，此金屬可能是()A純鋅 B純鐵 C鎂鋁合金 D銅鐵合金12、在天平的左右兩個托盤上放有兩個燒杯，兩個燒杯中分別盛有鹽酸和氫氧化鈉溶液，天平處于平衡狀態，當分別向兩燒杯中加入等質量的鋁(酸和堿都是足量的)充分反應后()A天平保持平衡 B左高右低 C左低右高 D無法確定13、用鋁箔包裝0.1

16、mol金屬鈉，用針扎出一些小孔，放入水中，用排水集氣法收集產生的氣體，完全反應后，則收集到的氣體為(標準狀況下)()AO2與H2的混合氣體 B1.12 L H2 C大于1.12 L H2 D小于1.12 L氣體14、等體積、等物質的量濃度的鹽酸、氫氧化鈉溶液分別放在甲、乙兩燒杯中，各加等質量的鋁，生成氫氣的體積之比為57，則甲、乙兩燒杯中的反應情況可能分別是()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15、現代建筑的門窗框架，常用電解加工成古銅色的硬鋁。取硬鋁樣品進行如下實驗，由此推知硬鋁的組成是() (硅可與氫氧化鈉溶液反應：Si2Na

17、OHH2O=Na2SiO32H2)AAl、Mg、Si、Zn BAl、Cu、Mg、SiCAl、Fe、C、Cu DAl、Si、Zn、Na16、用一張已除去表面氧化膜的鋁箔緊緊包裹在試管外壁(如圖所示)，將試管浸入硝酸汞溶液中，片刻取出，然后置于空氣中，不久鋁箔表面生出“白毛”，紅墨水柱右端上升，根據實驗現象判斷下列說法錯誤的是()A實驗中發生的反應都是氧化還原反應 B鋁是一種較活潑的金屬C鋁與氧氣反應放出大量的熱量 D鋁片上生成的白毛是氧化鋁和氧化汞的化合物17、已知X是某金屬單質，X、A、B、C含同一種元素，可發生如下轉化：(1)寫出下列物質的化學式：X_，A_，B_，C_(2)寫出以下反應的離

18、子方程式：_18、用鐵、鋁的混合物進行如下實驗：(1)操作X的名稱是_(2)氣體A是_(3)加入足量NaOH溶液時發生反應的離子方程式為_；加入稀鹽酸發生反應的離 子方程式為_(4)溶液B中陰離子除OH外還有_，溶液D中存在的金屬離子為_19、歷史上金、銀、銅主要是作為貨幣金屬或裝飾品被應用。(1)金、銀、銅常被作為錢幣流通，從化學角度來看，主要是利用它們的_(填字母)A硬度適中 B密度適中C在自然界里都可得到純凈的單質 D不活潑性(2)試樣X由氧化亞鐵和氧化銅組成，取質量相等的兩份試樣，按下圖所示進行實驗：請寫出步驟中所發生的全部反應的離子方程式：_若全部的溶液Y和全部的粉末Z充分反應后，生

19、成的不溶物W的質量是m，則每份試樣X中氧化銅的質量為_(用m表示)20、鋁鎂合金已成為輪船制造、化工生產等行業的重要材料。某研究性學習小組的三位同學為測定某含鎂3%5%的鋁鎂合金(不含其他元素)中鎂的質量分數，設計下列三種不同實驗方案進行探究。填寫下列空白：【探究一】實驗方案：鋁鎂合金eq o(,sup15(NaOH溶液)測定剩余固體質量實驗中發生反應的化學方程式是_實驗步驟：(1)稱取5.4 g鋁鎂合金粉末樣品，投入體積為V的2.0 molL1NaOH溶液中，充分反應。則取用NaOH溶液的體積V不小于_(2)過濾、洗滌、干燥、稱量固體。該步驟中若未洗滌固體，測得鎂的質量分數將_(填“偏高”或

20、“偏低”)【探究二】實驗方案：鋁鎂合金eq o(,sup15(鹽酸)測定生成氣體的體積(實驗裝置如圖所示)問題討論：(1)某同學提出該實驗裝置不夠完善，應在A、B之間添加一個干燥、除酸霧的裝置。你的意見是_(填“需要”或“不需要”)(2)為使測定結果盡可能精確，實驗中應注意的問題是(寫出兩點)：_【金屬材料】答案 【即學即練1】1、D解析鋁鋰合金中的鋁能與酸和堿反應，鋰能與酸反應，故鋁鋰合金不耐酸堿腐蝕。2、A。該合金與鐵的性質比較可知，其導電性比Fe差很多，不適合做導線。3、C。分析數據得出，鐵的熔點(1 535 )高于Na的沸點(883 )，無法制得合金。【即學即練2】1、A。解析：生鐵為

21、鐵的合金，其硬度比鐵的大。2、B。解析：鋼材具有一定的機械強度，可用作橋梁的結構材料。3、C。解析：鋼筆的筆頭是合金鋼，不易被氧化，抗腐蝕性能好，A正確；為了改變筆頭的耐磨性，在筆頭尖端點上銥金粒的銥金筆更耐磨，B、D正確；銥金筆筆尖上的銥金粒和筆頭上的黃金合金都不是純金屬，C錯誤。【即學即練3】1、D。解析審題可知，酸、堿均為足量，則Al和H2的關系均為2Al3H2，生成H2的量相等，則兩份鋁粉的量也相等。2、D。解析：鎂鋁合金可溶于鹽酸、NaOH溶液，所以D項錯誤。3、A。解析：Al2O3屬于兩性氧化物，A正確；Al2O3熔點高，加熱也不分解，B錯誤；Al2O3既可以與鹽酸反應，又能和Na

22、OH反應，C項錯誤；鋁與O2反應生成Al2O3，熔點高，熔化的鋁不會滴落下來，D項錯誤。【課后作業】1、A。解析：由于鈦和鈦的合金密度小、可塑性好，因此可用于航天領域，B正確；由于鈦和鈦的合金與人體器官具有很好的生物相容性，和人體的組織相容，不引起排異反應，可以用于制造人造骨，C正確；由于其密度小、可塑性好、易于加工，用于家庭裝修，作鈦合金裝飾門，推拉輕便，D正確；只有A錯誤，由于其熔點高，因此不適合作保險絲。2、B3、A。解析：鋼的含碳量是0.03%2%，不銹鋼含有鐵、碳、鉻、鎳等，故不銹鋼含有的主要元素是鐵元素。故A正確。4、D。解析：赤鐵礦的主要成分是Fe2O3。5、B。解析：分析方程式

23、中元素化合價的變化。Ti元素化合價由4降低到0價被還原作氧化劑，Mg元素化合價由0價升高到2價，失去電子被氧化作還原劑，故B項正確。6、C。解析：使用鐵鍋烹飪的食物中留有人體需要的鐵，可以預防缺鐵性貧血。7、D。解析：百煉成鋼的原理是生鐵中的碳在高溫下與氧氣反應生成二氧化碳，使生鐵中的含碳量降低，除去鐵中部分雜質，使其轉化為鋼，故A說法正確；水滴石穿是因為水、二氧化碳和大理石的主要成分碳酸鈣反應生成易溶于水的碳酸氫鈣CO2H2OCaCO3=Ca(HCO3)2，故B說法正確；恨鐵不成鋼鋼的性能遠優于鐵，故C說法正確；真金不怕火煉這句話的意思是：因為金元素的化學性質穩定，在通常的高溫下不易與其他物

24、質發生化學反應，且單質金的熔點不是很高，低于鐵或銅的熔點，故D說法錯誤。8、D。解析：Al2O3雖然難溶于水，但是2Al(OH)3eq o(=,sup7()Al2O33H2O，Al2O3和Al(OH)3中Al的化合價相同，所以Al2O3是Al(OH)3對應的氧化物；金屬氧化物與堿性氧化物是兩個不同的概念，二者沒有必然的聯系；Al2O3是兩性氧化物；Al2O3與強酸、強堿反應，與弱酸、弱堿不反應。9、C。解析：氧化鋁能與強酸、強堿反應，所以用氧化鋁材料制作的坩堝不能在強堿或強酸性條件下使用。A、B、D選項均為加熱鹽類操作，且在操作過程中都沒有強堿性、強酸性物質生成。10、A。解析：碲鋅鎘晶體是由

25、Te、Zn、Cd按一定比例熔合而成的具有金屬特性的合金,只要Te、Zn、Cd的比例確定,其組成就固定,因而有固定的熔、沸點;合金的熔、沸點一般比各成分金屬的熔、沸點低,硬度和強度一般比各成分金屬的大。11、D。解析：首先由圖可知，消耗金屬質量為30 g時，產生氫氣的質量為1 g，即0.5 mol。用極值法：假設每一種金屬都與酸反應產生0.5 mol H2，然后分別計算出消耗金屬的質量。A項需32.5 g，B項需28 g，C項需要的質量范圍是大于9 g，小于12 g，D項大于28 g。故選D12、A。解析：由化學方程式2Al2H2O2NaOH=2NaAlO23H2及2Al6HCl=2AlCl33

26、H2可知，當酸和堿過量時，等量的鋁反應能產生等量的氫氣，所以天平依然保持平衡。13、C。解析：在題中隱藏著一個至關重要的條件“鋁箔”，Na與水反應放出H2，并且生成NaOH，鋁能與NaOH溶液反應，也生成H2，故最后收集到的氣體是這兩部分H2的總和，顯然要比Na單獨反應產生的H2多。14、B。解析：因為等量的鋁分別與足量的鹽酸和氫氧化鈉溶液反應，產生H2的體積比為11，足量的鋁分別與等物質的量濃度、等體積的鹽酸和氫氧化鈉溶液反應，產生H2的體積比為13，本題產生H2的體積比為eq f(1,3)eq f(VHClH2,VNaOHH2)eq f(1,1)，所以反應的情況為甲中鋁過量，鹽酸不足；乙中

27、鋁不足，氫氧化鈉過量。15、B。解析：樣品加入過量鹽酸，比氫活潑的金屬(如Al、Mg、Zn、Na)全部溶解。向不溶物中加入過量的NaOH溶液，有氣體生成，說明樣品中含有Si，再向不溶物中加入過量鹽酸，仍有不溶物，說明含有Cu或C等。16、D。解析：整個過程中發生兩個反應，首先Al與Hg(NO3)2發生置換反應：2Al3Hg2=2Al33Hg，之后將鋁置于空氣中發生：4Al3O2=2Al2O3。A中，兩個反應中Al元素化合價均發生變化，屬于氧化還原反應，故A正確；B中，鋁的化學性質較活潑，不久鋁箔表面生出“白毛”，可知Al易被氧化，可以說明鋁是一種活潑金屬，故B正確；C中，紅墨水柱右端上升說明裝置內氣體膨脹，說明鋁與氧氣反應過程中放熱，故C項正確；D中，汞的化學性質不活潑，以單質的形式存在，鋁片上生成的白毛是Al2O3，故D項錯誤。17、(1)AlAl2O3NaA