2018-2019版化學(xué)新學(xué)案人教通用版講義：第三章 第三節(jié)

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精第三節(jié)用途廣泛的金屬材料[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(jiàn)合金的分類、組成和用途,會(huì)合理選用金屬材料。一、常見(jiàn)合金的重要應(yīng)用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(zhì)。2．合金與純金屬的性能差異(1)合金的硬度及機(jī)械性能一般優(yōu)于各成分金屬。（2)合金的熔點(diǎn)一般低于它的各成分金屬。（3）合金具有各成分金屬的化學(xué)性質(zhì),合金一定是混合物。3．常見(jiàn)的合金（1）銅合金（2)鋼（3)鈦合金鈦合金具有密度小、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）合金的組成①合金中一定有金屬元素,也可能含有非金屬元素。②合金一般是混合物,沒(méi)有固定的熔點(diǎn)。（2）合金的性質(zhì)①合金的熔點(diǎn)一般比成分金屬的低.②合金在硬度、密度、強(qiáng)度以及其他一些機(jī)械性能上要優(yōu)于成分金屬.③合金具有金屬特性，如導(dǎo)熱、導(dǎo)電性。④合金中各成分金屬的化學(xué)性質(zhì)不變。例1合金是兩種或兩種以上的金屬(或金屬與非金屬）熔合而成的具有金屬特性的物質(zhì)。（1）下列物質(zhì)不屬于合金的是________(填字母，下同）。A．明礬B．硬鋁C．生鐵D．青銅（2）根據(jù)下表中四種金屬的熔、沸點(diǎn):金屬NaCuAlFe熔點(diǎn)/℃97。810836601535沸點(diǎn)/℃883256724672750其中不能形成合金的是________。①Cu與Na②Fe與Cu③Fe與Na④Al與NaA．①②B．①③C．①④D．②④(3)鎂鋁合金與鹽酸完全反應(yīng)后，加入過(guò)量的氫氧化鈉溶液，最后的結(jié)果是________。A．沒(méi)有沉淀物生成B．只有氫氧化鋁沉淀生成C．只有氫氧化鎂沉淀生成D．有氫氧化鋁和氫氧化鎂沉淀生成答案(1)A(2）B（3）C解析(1)A屬于化合物；硬鋁中含鋁、銅、鎂等，生鐵中主要含鐵、碳，青銅中含有銅、錫等，它們都屬于合金.（2）當(dāng)一種金屬的熔點(diǎn)超過(guò)另一種金屬的沸點(diǎn)時(shí),它們就不可能熔合在一起而形成合金。(3）Mg、Al都與鹽酸反應(yīng),Mg(OH)2不溶于NaOH溶液；而Al（OH）3溶于NaOH溶液生成NaAlO2和H2O。例2下列有關(guān)鐵和鐵合金的說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．生鐵比鐵軟B．鐵有良好的導(dǎo)熱性C．鋼是鐵的合金D．生鐵在潮濕的空氣中容易生銹答案A解析合金的硬度一般大于各成分金屬，生鐵比鐵的硬度大；鐵具有良好的導(dǎo)熱性；鋼是鐵的合金；生鐵在潮濕的空氣中容易生銹.特別提示（1)含碳量是生鐵和鋼區(qū)別的主要標(biāo)志。(2）生鐵無(wú)塑性,不易變形，無(wú)法進(jìn)行加工。（3)碳素鋼又稱普通鋼,含碳量越低,鋼的韌性越大；含碳量越大，鋼的硬度越大.二、正確選用金屬材料1．金屬材料的分類2．金屬材料正確選用要考慮的因素例3(2017·海南華僑中學(xué)高一期末)化學(xué)行業(yè)把材料分為金屬材料、無(wú)機(jī)非金屬材料、有機(jī)高分子材料等。金屬材料在現(xiàn)實(shí)生活中有極為重要的作用。下列金屬材料的用途與金屬所具有的性質(zhì)不相符的是（）A．制造白熾燈燈絲—-熔點(diǎn)高B．制造飛機(jī)-—硬度大而密度小C．制造保險(xiǎn)絲-—硬度大D．制造盛裝化工原料的容器--耐腐蝕答案C例4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/J·g－1·K－1熱導(dǎo)率/W·m－1·K－1熱膨脹率(25℃）α(×106）A4180.10675.3711.76B9230。243153。6624.3C9330。215221。9123.6D15500。436146.511。6答案D1．判斷正誤（正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×"）(1)人類歷史上使用最早的合金是青銅()(2）合金中只存在金屬元素，不可能有非金屬元素(）（3）生鐵的熔點(diǎn)比鐵低,但機(jī)械強(qiáng)度和硬度比鐵高（）（4）生鐵中的鐵與純鐵的化學(xué)性質(zhì)不同（)(5)鎂鋁熔合成合金的過(guò)程發(fā)生了化學(xué)變化（）（6)銅比黃銅的熔點(diǎn)低（）(7）合金是混合物，具有金屬的特性（)（8)我國(guó)最早使用的合金是生鐵()答案（1)√(2)×（3)√（4）×（5）×（6）×（7）√（8)×2．純鐵的熔點(diǎn)為1535℃，而高爐中煉鐵時(shí)生鐵(含碳量較高的鐵的合金)在1200℃左右就熔化了，這是因?yàn)椋ǎ〢．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。3．下列說(shuō)法不正確的是（）A．目前我國(guó)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?yàn)楸砻娓采w著氧化膜，對(duì)內(nèi)部金屬起保護(hù)作用C．鎂在空氣中燃燒發(fā)出耀眼的白光，可用于制作照明彈D．赤鐵礦的主要成分是Fe3O4答案D解析赤鐵礦的主要成分是Fe2O3.4．鈦和鈦的合金被譽(yù)為“21世紀(jì)最有發(fā)展前景的金屬材料”,它們具有很多優(yōu)良的性能，如熔點(diǎn)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(jù)它們的主要性能,下列用途不切實(shí)際的是(）A．用來(lái)作保險(xiǎn)絲B．用于制造航天飛機(jī)C．用來(lái)制造人造骨D．用于家庭裝修,制作鈦合金裝飾門答案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(lǐng)域,B正確；由于鈦和鈦合金與人體器官具有很好的“生物相容性”，可與人體的組織相容，不引起排斥反應(yīng),因此可以用來(lái)制造人造骨,C正確;由于其密度小、可塑性好、易于加工，因此可用于家庭裝修，作鈦合金裝飾門,D正確；由于其熔點(diǎn)高，不適合作保險(xiǎn)絲,A錯(cuò)誤。5．鋼筆的筆頭是合金鋼，其筆頭尖端是用機(jī)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(diǎn)上銥金粒，為區(qū)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(jí)自來(lái)水筆。下列說(shuō)法中錯(cuò)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(jīng)久耐磨，書(shū)寫(xiě)時(shí)彈性特別好，是一種理想的硬筆答案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(diǎn)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(cuò)誤。6．金幣、銀幣、銅幣等金屬貨幣在我國(guó)歷史上曾發(fā)揮過(guò)重要的作用,其中的一些被收藏愛(ài)好者珍藏著,在一位收藏家的家中，陳列了很多金屬貨幣。（1）①其中有些貨幣表面是黑色的，且有少量的綠色銹狀物，則這肯定是________幣。黑色物質(zhì)是________,形成這種物質(zhì)的化學(xué)方程式為_(kāi)_____________________________,綠色物質(zhì)是__________________,形成這種物質(zhì)的化學(xué)方程式為_(kāi)_________________。②若除去這些物質(zhì)應(yīng)選用________________，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)______，充分反應(yīng)后，這枚金屬幣的真面目為_(kāi)_______色。(2)其中一枚是閃閃發(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__________________________________。答案（1）①銅氧化銅2Cu＋O2=2CuOCu2(OH)2CO32Cu＋O2＋CO2＋H2O=Cu2(OH）2CO3②稀鹽酸CuO＋2H＋=Cu2＋＋H2O，Cu2(OH)2CO3＋4H＋=2Cu2＋＋CO2↑＋3H2O紅(2）金金不活潑,不易與空氣中的O2反應(yīng)［對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練］題組一合金1．“神八”與“天宮一號(hào)”的成功對(duì)接,標(biāo)志著中國(guó)的航空鋁材處于世界領(lǐng)先的行列。下列關(guān)于鋁合金的說(shuō)法中錯(cuò)誤的是()A．鋁合金是一種混合物，它比純鋁的熔點(diǎn)低B．高溫鋁液易被氧化，鋁合金應(yīng)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(wú)法溶解答案D解析A項(xiàng)，合金均為混合物,一般來(lái)說(shuō)，合金的熔點(diǎn)比成分金屬的熔點(diǎn)低；B項(xiàng)，在熔劑層覆蓋下熔煉，可隔絕空氣,防止高溫鋁液被O2氧化；C項(xiàng)，鎂鋁合金中的鋁能與NaOH溶液反應(yīng)；D項(xiàng)，合金中的Mg、Al均能與鹽酸反應(yīng)。2．聯(lián)合國(guó)世界衛(wèi)生組織經(jīng)過(guò)嚴(yán)密的科學(xué)分析，認(rèn)為我國(guó)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(jià)格便宜B．鑄鐵鍋的鐵熔點(diǎn)高C．使用鐵鍋烹飪的食物中留有鐵元素D．鐵鍋含有有機(jī)物必含的碳元素答案C解析使用鐵鍋烹飪的食物中留有人體需要的鐵，可以預(yù)防缺鐵性貧血。3．(2017·牡丹江一中高一檢測(cè))合金是一類用途廣泛的金屬材料,下列物質(zhì)中屬于合金的是（)A．鋼 B．銅C．金剛石 D．四氧化三鐵答案A解析鋼是鐵和碳的混合物，屬于合金，故A符合題意；銅是單質(zhì),不屬于合金，故B不符合題意;金剛石是碳的單質(zhì),不屬于合金，故C不符合題意；四氧化三鐵是純凈物,不屬于合金,故D不符合題意.4．下列關(guān)于鐵和鐵合金的有關(guān)說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．工業(yè)上用一氧化碳將鐵礦石中的鐵還原出來(lái)B．不銹鋼抗腐蝕性能好，長(zhǎng)期使用絕對(duì)不會(huì)生銹C．制造鐵軌、船舶、橋梁的碳素鋼是鐵和碳的合金D．使用鐵鍋燒飯菜能為人體提供微量的鐵元素答案B解析一氧化碳具有還原性,可以將鐵礦石中的鐵還原出來(lái)；在相同條件和環(huán)境下，不銹鋼較碳鋼而言不易生銹；碳素鋼是鐵和碳的合金；鐵是人體需要的微量元素,使用鐵鍋燒飯菜能為人體提供微量的鐵元素.5．(2017·長(zhǎng)春外國(guó)語(yǔ)學(xué)校高一期末）某合金與鐵的物理性質(zhì)的比較如下表所示：熔點(diǎn)/℃密度/g·cm－3硬度(金剛石為10）導(dǎo)電性（銀為100）某合金25003。007。42.3鐵15357。864。517還知該合金耐腐蝕、強(qiáng)度大.從以上性能看，該合金不適合作（）A．導(dǎo)線 B．門窗框C．爐具 D．飛機(jī)外殼答案A解析該合金與鐵相比較導(dǎo)電性差，不適合作導(dǎo)線；作門窗框主要是利用該合金的硬度大和耐腐蝕性強(qiáng)；作爐具主要利用其熔點(diǎn)高和耐腐蝕性強(qiáng);作飛機(jī)外殼則是利用硬度大和密度小的性質(zhì).6．兩種＋1價(jià)金屬元素形成的合金7。8g,與足量水反應(yīng)生成0.2g氫氣，此合金可能是（)A．Li－Na合金 B．Na－K合金C．Li－K合金 D．Li－Rb合金答案D解析設(shè)此合金為R，其相對(duì)原子質(zhì)量為Ar,2R＋2H2O=2ROH＋H2↑2Ar27.8g0。2gAr＝39，所以此合金中一種成分的相對(duì)原子質(zhì)量大于39，另一種成分的相對(duì)原子質(zhì)量小于39。題組二金屬材料7．下列關(guān)于金屬材料的說(shuō)法，正確的是（）A．導(dǎo)電性最好的金屬是銅B．鋼的性能比生鐵的好，所以鋼是很純的鐵C．合金的抗腐蝕性能不如成分金屬好D．焊錫（錫鉛合金)的熔點(diǎn)比錫、鉛的熔點(diǎn)都低答案D解析銀的導(dǎo)電性能比銅好，A錯(cuò)誤；鋼是含碳量0.03%～2％的鐵合金，B錯(cuò)誤；合金的機(jī)械性能比成分金屬好，多數(shù)合金的抗腐蝕性比成分金屬好，C錯(cuò)誤；合金的熔點(diǎn)一般比成分金屬低，焊錫熔點(diǎn)比成分金屬錫、鉛的熔點(diǎn)低，D正確.8．圖示材料中，屬于金屬材料的是（)答案B解析鉛筆芯(石墨和粘土構(gòu)成)、青花瓷器(硅酸鹽)、漢白玉華表(大理石)，它們都屬于無(wú)機(jī)非金屬材料；青銅器為銅合金,屬于金屬材料。9．（2017·安徽六安一中高一下學(xué)期開(kāi)學(xué)考)哈大齊高鐵的通車，標(biāo)志我國(guó)高寒地區(qū)高鐵技術(shù)領(lǐng)先世界，車廂大部分采用鋁合金材料制造，這是因?yàn)殇X合金（）A．質(zhì)地輕，強(qiáng)度大，抗腐蝕能力比較強(qiáng)B．具有比較活潑的化學(xué)性質(zhì)C．各種成分在自然界中含量豐富，容易獲取D．比純鋁熔點(diǎn)高，耐高溫答案A解析車廂大部分采用鋁合金材料制造，這是因?yàn)殇X合金具有質(zhì)地輕、強(qiáng)度大、抗腐蝕能力比較強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，A正確；鋁合金的化學(xué)性質(zhì)的確比較活潑，但與被用于制造車廂沒(méi)有必然聯(lián)系,B錯(cuò)誤；鋁元素在地殼中含量居第三位,含量比較豐富，但因鋁性質(zhì)活潑,只能采用電解法制取，成本較高，并不容易獲得,C錯(cuò)誤；鋁合金的熔點(diǎn)比純鋁的低，D錯(cuò)誤。10．下列關(guān)于金屬材料用途的說(shuō)法中正確的是（）A．鉛的密度比鐵大，用鉛做菜刀、錘子會(huì)比鐵好B．銀的導(dǎo)電性比銅好，所以通常用銀做電線C．鈦合金與人體有很好的“相容性"，可用來(lái)制造人造骨等D．焊錫和鋁熔點(diǎn)較低，都可用于焊接各種金屬答案C解析鉛是重金屬,有毒，不能用做菜刀，硬度小，不適合做錘子；銀的導(dǎo)電性雖好但價(jià)格高,從資源和價(jià)格考慮不用銀做電線;鋁熔點(diǎn)高，不能用于焊接金屬；鈦合金的熔點(diǎn)高、可塑性好、抗腐蝕性強(qiáng)、與人體有很好的“相容性”，可用來(lái)制造“人造骨"等.11．汞合金是目前使用較多的補(bǔ)牙材料,汞合金補(bǔ)牙材料中除了水銀外，還含有鋅、錫、銅等金屬。下列有關(guān)汞合金的說(shuō)法不正確的是（)A．汞合金是一種具有金屬特性的物質(zhì)B．汞合金的強(qiáng)度和硬度比錫的大C．汞合金的熔點(diǎn)比汞的低D．汞合金的毒性遠(yuǎn)低于汞的毒性答案C解析合金是指由兩種或兩種以上的金屬(或金屬與非金屬）熔合而成的具有金屬特性的物質(zhì)，所以A正確；合金一般比各成分金屬的強(qiáng)度和硬度都大，所以B正確;補(bǔ)牙的結(jié)果是得到強(qiáng)度較大的固體，所以汞合金不是液態(tài)，即其熔點(diǎn)不會(huì)比汞的低，所以C不正確；長(zhǎng)期使用汞合金補(bǔ)牙未見(jiàn)中毒現(xiàn)象，說(shuō)明它比汞的毒性要低，所以D正確。12．(2017·云南高一檢測(cè)）某金屬與鹽酸反應(yīng)時(shí)，生成H2的質(zhì)量與消耗金屬質(zhì)量的關(guān)系如圖所示,此金屬可能是（)A．純鋅 B．純鐵C．鎂鋁合金 D．銅鐵合金答案D［綜合強(qiáng)化]13．銅是生命必需的元素，也是人類最早使用的金屬之一，銅的生產(chǎn)和使用對(duì)國(guó)計(jì)民生各個(gè)方面產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響,請(qǐng)完成（1)～（3)題.(1）在化學(xué)反應(yīng)中，銅元素可表現(xiàn)為0、＋1、＋2價(jià)。在西漢古籍中曾有記載：曾青得鐵則化為銅[即：曾青（CuSO4）跟鐵反應(yīng)就生成銅]。試寫(xiě)出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：________________________________________________。（2)銅器表面有時(shí)會(huì)生成銅綠[Cu2(OH）2CO3］,這層銅綠可用化學(xué)方法除去.試寫(xiě)出除去銅綠而不損傷器物反應(yīng)的化學(xué)方程式：_____________________________________________。(3）銅錢在歷史上曾經(jīng)是一種廣泛流通的貨幣。試從物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)的角度分析銅為什么常用于制造貨幣（銅的熔點(diǎn)是1183。4℃,鐵的熔點(diǎn)是1534。8℃)________________________________________________________________________。答案(1)CuSO4＋Fe=FeSO4＋Cu（2）Cu2(OH）2CO3＋4HCl=2CuCl2＋3H2O＋CO2↑[或Cu2(OH)2CO3＋2H2SO4=2CuSO4＋3H2O＋CO2↑］(3)銅的化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定，不易被腐蝕；銅的熔點(diǎn)比較低，容易冶煉鑄造成型解析(1)中實(shí)際上是用鐵還原CuSO4得到單質(zhì)銅。（2）中因?yàn)殂~綠(堿式碳酸銅)能與酸反應(yīng),生成可溶性鹽和氣體，故可用酸除之。(3)銅在古代作為貨幣主要因?yàn)槠淙埸c(diǎn)低，易于鑄造，且不易被腐蝕.14．歷史上金、銀、銅主要是作為貨幣金屬或裝飾品被應(yīng)用.（1)金、銀、銅常被作為錢幣流通,從化學(xué)角度來(lái)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(zhì)D．不活潑性（2)試樣X(jué)由氧化亞鐵