2023級化學必修(第一冊)第三章

鐵

金屬材料§3-2金屬材料第02課時

常見的合金及應用

授課人：譚玲萍上課時間：2023年12月14日壹貳叁常見的合金鋁的單質及其化合物制備氫氧化鋁本節重點本節難點知識導航：一、常見的合金生活中常見的合金錳鋼制成的鋼軌不銹鋼的醫療器材含鋁合金材料的飛機外殼1.金屬材料:①指金屬元素或以金屬元素為主構成的具有

的材料的統稱。一、常見的合金②金屬材料包括

和它們的

。80多種幾千種我國使用最早的合金2.合金:①合金是由兩種或兩種以上的金屬(或金屬與非金屬)

的具有金屬特性的物質。②特點：合金具有優良的

、

或

性能；一般來說，合金的硬度

各成分金屬，熔點

各成分金屬。金屬特性純金屬

合金熔合而成物理化學機械大于低于【思考】根據純金屬與合金的結構比較，說明合金的硬度比其成分金屬大的原因。提示純金屬內所有原子的大小和形狀相同，原子排列十分規整；加入或大或小的其他元素的原子后，改變了金屬原子有規則的層狀排列，使原子層之間的相對滑動變得困難，導致合金的硬度變大。由于含碳量不同，鋼和生鐵在性能上有很大的差異。3.鐵合金:生鐵鋼含碳量性能用途2%～4.3%0.03%～2%硬度大、抗壓、性脆、可以鑄造成型;有良好的延展性、機械性能好、可以鍛軋和鑄造;制造機座、管道等；制造機械和交通工具等。鋼碳素鋼合金鋼（特種鋼）化學成分含碳量不同低碳鋼含碳量低于0.3%中碳鋼含碳量為0.3%~0.6%高碳鋼含碳量高于0.6%鋼是用量最大、用途最廣的合金3.鐵合金:韌性、焊接性好，但強度低，用于制造鋼板，鋼絲和鋼管等。強度高，韌性及加工性好，用于制造鋼軌、車輪和建材等。硬而脆，熱處理后彈性好，用于制造器械、彈簧和刀具等。不銹鋼：是一種重要的合金鋼，合金元素主要是____和_____，（在碳素鋼中加入鉻、錳、鎢、鎳、鉬、鈷、硅等合金元素）鉻鎳教材80頁

資料卡片(1)合金一定是不同金屬熔合而成的具有金屬特性的化合物(

)(2)生鐵的熔點比純鐵低，但機械強度和硬度比純鐵高(

)(3)鐵、鉻、鎳熔合成不銹鋼是化學變化(

)(4)生鐵中的鐵與純鐵的化學性質不同(

)(5)地震災區重建要使用大量鋼材，鋼材是合金(

)(6)銅的熔點為1083℃，鈉的沸點為883℃，所以銅與鈉不能形成合金()(7)碳素鋼含碳量越低，韌性越好，硬度越低；含碳量越高，韌性越差，硬度越高()(8)不銹鋼是一種常見的合金鋼，合金元素主要是鎢(W)和硅(Si)()×√××√【例1】判斷正誤非金屬與金屬也可以混合物√√×【例2】(雙選)合金是不同種金屬(也包括非金屬)在熔化狀態下形成的一種具有金屬特性的熔合物，下表中金屬很難與表中其他金屬形成二元合金的元素是()FeCuZnAgAuW熔點/5960.810633380沸點/℃30002595907221227075627BA.FeB．ZnC．AgD．WD二、鋁的單質及其化合物1.鋁的單質(1)鋁的物理性質鋁是銀白色的輕金屬，較軟，有良好的導電、導熱和延展性。密度:2.7g/cm3熔點:660.4℃沸點:2467℃

鋁是非常活潑，可生活中我們卻可見到很多鋁制品，這是為什么？鋁表面會與空氣中氧氣生成一層致密的氧化鋁薄膜，保護內部金屬。Al易失去3個電子還原性Al3+(2)鋁的化學性質①與非金屬單質的反應：②與鹽酸的反應：③與硫酸銅溶液的反應：4Al+3O2=

Al2O32Al+3Cu2+=3Cu+2Al3+2Al+6H+=2Al3++3H2↑金屬通性Cl2、S稀硫酸【實驗3-4】

鋁片與鹽酸的反應實驗操作：實驗現象：實驗結論：剛開始沒有氣泡，一段時間后，鋁片逐漸溶解，有氣泡冒出，將點燃的木條放在試管口有_______聲。爆鳴Al2O3＋6HCl==2AlCl3＋3H2O2Al＋6HCl==2AlCl3＋3H2↑鋁和鋁表面的氧化膜（氧化鋁）都能與鹽酸反應。

打磨過鋁片的試管中立即產生氣泡；而未打磨的鋁片的試管中開始沒有氣泡，一段時間后才產生氣泡。將燃著的木條分別放在兩支試管口，均發出爆鳴聲（說明均有H2生成）。【實驗3-5】

鋁片與氫氧化鈉溶液的反應實驗操作：實驗現象：實驗結論：鋁和鋁表面的氧化膜（氧化鋁）都能與堿反應。四羥基合鋁酸鈉2Al＋2NaOH＋6H2O==2Na[Al(OH)4]＋3H2↑Al2O3＋2NaOH＋3H2O==2Na[Al(OH)4](2)鋁的化學性質①與非金屬單質的反應：②與鹽酸的反應：③與硫酸銅溶液的反應：4Al＋3O2=

Al2O32Al＋3Cu2+=3Cu＋2Al3+2Al＋

6H+=2Al3+＋3H2↑金屬通性Cl2、S※④特殊的反應：與氫氧化鈉溶液的反應；偏鋁酸鈉2Al＋2NaOH＋6H2O==2Na[Al(OH)4]＋3H2↑另外一個種寫法：2Al＋2NaOH＋2H2O==2NaAlO2＋3H2↑2Al＋2OH-＋6H2O==2[Al(OH)4]-＋3H2↑2Al＋2OH-＋2H2O==2AlO2-＋3H2↑鋁在冷的濃硫酸、濃硝酸中會鈍化(1)氧化鋁(Al2O3)的化學性質2.氧化鋁的性質

既能與酸反應生成鹽和水，又能與堿反應生成鹽和水的氧化物。Al2O3＋6HCl==2AlCl3＋3H2OAl2O3＋6H＋==2Al3＋＋3H2OAl2O3＋2NaOH＋3H2O==2Na[Al(OH)4]另外一個種寫法：

；Al2O3＋2NaOH==2NaAlO2＋H2OAl2O3＋3H2O＋2OH-==2[Al(OH)4]-Al2O3＋2OH-==2AlO2-＋H2O兩性氧化物★注意：Al2O3一般與強酸、強堿反應。(2)氧化鋁(Al2O3)的物理性質白色固體，難溶于水，沸點高（2980℃）。熔點高（2050℃）——用于制造耐火材料：耐火坩堝、耐高溫的儀器。硬度大——純凈的氧化鋁俗稱剛玉。硬度僅次于金剛石【例3】向一個鋁制易拉罐中充滿CO2，然后往罐中注入足量的NaOH溶液，立即用膠布封住罐口，一會兒就聽到罐內“咔咔”地響，發現易拉罐變癟，再過一會兒易拉罐又鼓起了。上述實驗過程中發生的離子反應有：

、

、

。CO2+2OH-=CO32-+H2O2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑Al2O3＋2OH－＋3H2O===2[Al(OH)4]－【例4】下列除雜試劑的選擇不正確的是()(括號中的物質為雜質)

A.Fe2O3(Al2O3)：NaOH溶液 B.Cl2(HCl)：飽和食鹽水

C.NaHCO3(Na2CO3)：澄清石灰水

D.FeCl3(FeCl2)：Cl2C

與堿反應的特殊性用于除雜！【例5】下列關于鋁單質的敘述中，正確的是()

A.鋁和NaOH溶液反應：Al＋2OH-＋2H2O=[Al(OH)4]-＋H2↑

B.鋁制品在空氣中有很強的抗腐蝕性是因為鋁的化學性質很穩定

C.不能用鋁制的器皿來盛放酸梅湯或堿水是因為鋁會和酸或堿反應

D.用坩堝鉗夾住一小塊用砂紙仔細打磨過的鋁箔在酒精燈上加熱，

熔化后的液態鋁會滴落下來，是因為金屬鋁的熔點較低C

Al2O3熔點高（2050℃）Al熔點低:（660.4℃）【例6】下列關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，又存在化合態的鋁

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

保護內部金屬的作用

D.純鋁硬度和強度小，硬鋁(含Cu、Mg、Mn、Si等)密度小、強度高，

是制造航天設備的理想材料B【例7】下列物質中，既能與鹽酸反應，又能與NaOH溶液反應的是(

)

①NaHCO3②Al③Al2O3④Na2CO3⑤(NH4)2SO3

A．①②③⑤

B．②③④

C．①③④⑤

D．①②④A(1)儲氫合金：一類能夠大量吸收H2，并與H2結合成金屬氫化物的材料。如Ti-Fe合金、La--Ni合金等，為氫氣作為能源的實際應用起到重要的推動作用。(2)其他新型合金：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。儲氫合金鈦合金記憶合金耐熱合金任務：了解新型合金活動：【概念學習】2.下列關于新型合金材料說法不正確的是()A.鑭鎳合金能大量吸收H2形成金屬氫化物，可作儲氫材料B.鈦合金生物相容性好，強度大，可作人造骨骼C.形狀記憶合金可在使合金發生形變的作用力消失后恢復原狀D.利用合金的熔點低于成分金屬這一特點可制得耐熱合金D大本子79頁3.向某溶液中加入鋁粉能放出H2，下列各組離子一定不能在該溶液中大量共存的是()A.Na＋、Fe3＋、SO42－、Cl－B.Ba2＋、Mg2＋、HCO3－、NO3－C.Na＋、K＋、NO3－、CO32－D.K＋、NO3－、Na＋、SO42－B一定能D3.氫氧化鋁的性質氫氧化鋁可以用作胃酸中和劑。(1)物理性質：白色膠狀不溶于水的固體，有較強的吸附性。氫氧化鋁膠體有較強吸附性，可用于凈水。補充內容(2)化學性質：①Al(OH)3是既能與酸反應，又能與堿反應的氫氧化物，稱為兩性氫氧化物。Al(OH)3+3HCl=AlCl3+3H2OAl(OH)3+3H+

=Al3++3H2OAl(OH)3+OH-

=[Al(OH)4]-

Al(OH)3+NaOH=Na[Al(OH)4]

另外一個種寫法：

；Al(OH)3+OH-

=AlO2-+2H2OAl(OH)3+NaOH=NaAlO2

+2H2O★注意：Al(OH)3易溶于強酸、強堿，不溶于弱酸（碳酸）弱堿（氨水）。NH3·H2O②熱穩定性Al(OH)3不穩定，受熱易分解：_________________________________。2Al(OH)3Al2O3+3H2O

◆討論：制備氫氧化鋁你有哪些方法？酸或堿的選擇應注意什么？方法一：鋁鹽和弱堿反應。方法二：四羥基合鋁酸鈉(或偏鋁酸鹽)和弱酸的反應(3)氫氧化鋁的制備：AlCl3