高中 化學(xué) 必修 第一冊(cè) 第三章 鐵 金屬材料《第二節(jié) 第1課時(shí) 常見的合金及應(yīng)用》課件

第1課時(shí)常見的合金及應(yīng)用

第三章第二節(jié)金屬材料學(xué)習(xí)目標(biāo)1.能從合金結(jié)構(gòu)與組成的角度理解合金的特殊性能，培養(yǎng)宏觀辨識(shí)與微

觀探析的能力。2.能列舉常見合金的組成和性能，能科學(xué)、合理地選擇和使用金屬材

料，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和社會(huì)責(zé)任感。任務(wù)一鐵合金1任務(wù)二鋁和鋁合金、新型合金2隨堂達(dá)標(biāo)演練3內(nèi)容索引課時(shí)測(cè)評(píng)4任務(wù)一鐵合金新知構(gòu)建1．合金(1)定義：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合金的硬度比其成分金屬大，機(jī)械性能一般____各成分金屬。②合金的熔點(diǎn)一般____它的各成分金屬。③合金具有各成分金屬的________，合金一定是______(填“純凈物”或“混合物”)。優(yōu)于低于化學(xué)性質(zhì)混合物(1)根據(jù)純金屬與合金的結(jié)構(gòu)比較，說明合金的硬度比其成分金屬大的原因。交流研討1提示：純金屬內(nèi)所有原子的大小和形狀相同，原子排列十分規(guī)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(guī)則的層狀排列，使原子層之間的相對(duì)滑動(dòng)變得困難，導(dǎo)致合金的硬度變大。(2)已知銅的熔點(diǎn)為1083℃，鈉的沸點(diǎn)為883℃，試問銅與鈉能否形成合金？提示：不能。當(dāng)銅開始熔化時(shí)，鈉已經(jīng)氣化，所以二者不能形成合金。2．鐵合金鐵合金，因含碳量不同分為生鐵(含碳量為2%～4.3%)和鋼(含碳量為0.03%～2%)，用量最大、用途最廣的鐵合金是______。不銹鋼是最常見的一種合金鋼，它的合金元素主要是鉻和鎳，不易生銹，抗腐蝕能力強(qiáng)。鋼鐵碳含碳量根據(jù)以上所述，說明碳素鋼含碳量與其性能的關(guān)系。提示：鋼的含碳量越低，韌性越好，硬度越低；含碳量越高，韌性越差，硬度越高。交流研討2典題應(yīng)用1．正誤判斷，錯(cuò)誤的說明原因。(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(diǎn)比純鐵低，但機(jī)械強(qiáng)度和硬度比純鐵高：_______。(3)生鐵中的鐵與純鐵的化學(xué)性質(zhì)不同：______________________________________。錯(cuò)誤。合金不屬于“化合物”，應(yīng)屬于“混合物”，非金屬也可與金屬熔合成合金正確性質(zhì)相同錯(cuò)誤。合金中的鐵與純鐵的化學(xué)2．合金有許多特點(diǎn)，如Na-K合金為液體，而Na和K的單質(zhì)均為固體。據(jù)此試推測(cè)生鐵、純鐵、碳三種物質(zhì)熔點(diǎn)最低的是A．純鐵 B．生鐵C．碳 D．無法確定合金的硬度一般比各成分金屬的大，熔點(diǎn)一般比各成分金屬的低；生鐵是鐵碳合金，其熔點(diǎn)應(yīng)比碳和鐵的熔點(diǎn)低。√3．(2023·江蘇宜興高一調(diào)研)鈦和鈦的合金具有很多優(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”。下列有關(guān)鈦用途不合適的是A．用來做保險(xiǎn)絲B．用于制造航天飛機(jī)C．用來制造人造骨D．用于家庭裝修，做鈦合金裝飾門√鈦的熔點(diǎn)較高，如果用鈦?zhàn)霰ｋU(xiǎn)絲，在電路發(fā)生短路時(shí)，保險(xiǎn)絲難以熔斷，達(dá)不到斷路的作用，無法實(shí)現(xiàn)保險(xiǎn)絲作用，故A符合題意；鈦的熔點(diǎn)較高，且密度較小，且易于加工，因此可用于制造航天飛機(jī)，故B不符合題意；鈦與人體器官具有很好的“生物相容性”，因此可用于制造人造骨，故C不符合題意；鈦和鈦的合金密度小、可塑性好、易于加工，所以可用于家庭裝修，做鈦合金裝飾門，故D不符合題意。返回任務(wù)二鋁和鋁合金、新型合金新知構(gòu)建1．鋁與氧氣的反應(yīng)(1)鋁是地殼中含量最多的金屬元素。(2)鋁箔在氧氣中的反應(yīng)現(xiàn)象：鋁箔熔化，失去金屬光澤，但熔化的鋁并不滴落。化學(xué)方程式：_______________________。

常溫下，鐵和鋁都能與氧氣反應(yīng)，為什么鐵合金會(huì)因生銹報(bào)廢，而鋁制品卻能穩(wěn)定存在？交流研討1提示：鐵與氧氣反應(yīng)生成的鐵銹比較疏松，不能阻止內(nèi)部的鐵與氧氣的進(jìn)一步反應(yīng)，所以鐵合金會(huì)因生銹而報(bào)廢；鋁和氧氣反應(yīng)表面生成一層致密的氧化鋁薄膜，這層膜能防止內(nèi)部金屬進(jìn)一步被氧化，故鋁制品在空氣中能穩(wěn)定存在。2．鋁、氧化鋁分別與酸、堿溶液的反應(yīng)(1)實(shí)驗(yàn)探究實(shí)驗(yàn)操作實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象鋁片逐漸溶解，有無色氣泡冒出，將點(diǎn)燃的木條放在試管口有爆鳴聲試管①中一開始無氣泡產(chǎn)生，一段時(shí)間后，鋁片溶解，有無色氣泡冒出；試管②中鋁片溶解，立即產(chǎn)生無色氣泡。將點(diǎn)燃的木條放在試管口，都有爆鳴聲(2)寫出下列反應(yīng)的化學(xué)方程式和離子方程式。①Al2O3與鹽酸反應(yīng)：____________________________，_____________________________。②Al2O3與氫氧化鈉溶液反應(yīng)：___________________________________、_____________________________________。Na[Al(OH)4]的名稱：________________。Al2O3＋6HCl===2AlCl3＋3H2OAl2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2OAl2O3＋2NaOH＋3H2O===2Na[Al(OH)4]Al2O3＋2OH－＋3H2O===2[Al(OH)4]－四羥基合鋁酸鈉(3)寫出下列反應(yīng)的化學(xué)方程式和離子方程式。①Al與鹽酸反應(yīng)：_________________________、__________________________。②Al與氫氧化鈉溶液反應(yīng)：______________________________________、_______________________________________。2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑2Al＋6H＋===2Al3＋3H2↑2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑3．兩性氧化物既能與酸反應(yīng)生成鹽和水，又能與堿反應(yīng)生成鹽和水的氧化物，叫做兩性氧化物。如Al2O3。(1)為什么鋁制餐具不適宜用來蒸煮或長(zhǎng)時(shí)間盛放酸性、堿性食物？

交流研討2提示：由于鋁和氧化鋁能跟酸、堿反應(yīng)，因此鋁制餐具不宜用來蒸煮或長(zhǎng)期存放酸性、堿性食物。(2)向集滿CO2的鋁制易拉罐中加入過量NaOH濃溶液，立即封閉罐口，易拉罐漸漸凹癟；再過一段時(shí)間，罐壁又重新凸起。寫出上述過程中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式。提示：CO2＋2OH－===CO＋H2O、Al2O3＋2OH－＋3H2O===2[Al(OH)4]－、2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑歸納總結(jié)Al、Al2O3的主要性質(zhì)4．鋁合金鋁合金是目前廣泛應(yīng)用的合金之一。硬鋁密度小、強(qiáng)度高，具有較強(qiáng)的抗腐蝕能力，是制造飛機(jī)和宇宙飛船的理想材料。5．新型合金(1)儲(chǔ)氫合金：能夠大量吸收氫氣，并與氫氣結(jié)合成金屬氫化物的材料。如Ti-Fe合金、La-Ni合金等。(2)其他新型合金：如鈦合金、耐熱合金和形狀記憶合金等。典題應(yīng)用鋁既能與酸反應(yīng)，又能與強(qiáng)堿溶液反應(yīng)。回答下列問題：(1)在鋁分別與鹽酸、氫氧化鈉溶液的反應(yīng)中，鋁元素化合價(jià)的變化都是______________，還原劑都是_____。(2)1mol的鋁分別與足量的稀鹽酸、氫氧化鈉溶液反應(yīng)，生成氫氣的體積在相同狀況下比值為________，消耗氯化氫和氫氧化鈉的物質(zhì)的量之比為______。1∶13∶1由0價(jià)變?yōu)椋?價(jià)鋁返回隨堂達(dá)標(biāo)演練√1．下列不屬于新型合金材料的是A．儲(chǔ)氫合金

B．形狀記憶合金C．不銹鋼

D．鎳鈷耐熱合金食醋中含有的醋酸呈酸性，能與鋁發(fā)生反應(yīng)而使其腐蝕，A不合理；用金屬絲擦洗時(shí)會(huì)破壞鋁表面覆蓋的氧化鋁層，使鋁裸露在外繼續(xù)被腐蝕，C不合理；而用堿水洗滌也同樣不行，因?yàn)殇X能跟堿反應(yīng)而被腐蝕，D不合理?！?．下列有關(guān)廚房鋁制品的使用中，你認(rèn)為合理的是A．盛放食醋B．燒煮開水C．用金屬絲擦洗表面的污垢D．用堿水洗滌Na-K合金熔點(diǎn)低，導(dǎo)熱性好，所以用Na-K合金作原子反應(yīng)堆的導(dǎo)熱劑，不是用于高鐵和共享單車制造業(yè)的重要金屬材料，故A錯(cuò)誤；銅錫合金密度較大，不適宜用于高鐵和共享單車制造業(yè)，故B錯(cuò)誤；Sn-Pb合金密度較大，不適宜用于高鐵和共享單車制造業(yè)，故C錯(cuò)誤；鎂鋁合金(如硬鋁，成分為0.5%Mg、0.5%Mn、0.7%Si、4%Cu，其余為Al)由于強(qiáng)度和硬度大，幾乎相當(dāng)于鋼材，且密度小被廣泛應(yīng)用于汽車、船舶、飛機(jī)、高鐵和共享單車等制造業(yè)，故D正確?！?．(2023·山東昌樂高一檢測(cè))高鐵、移動(dòng)支付、共享單車、網(wǎng)購，被稱為中國“新四大發(fā)明”。用于高鐵和共享單車制造業(yè)的重要金屬材料是A．Na-K合金 B．Cu-Sn合金C．Sn-Pb合金 D．Mg-Al合金4．(2023·安徽碭山高一段考)稱取兩份鋁粉，第一份中加入足量的鹽酸，第二份中加入足量的NaOH溶液，若同溫同壓下放出相同體積的氣體，則兩份鋁粉的質(zhì)量之比為A．2∶3B．1∶6C．1∶1D．3∶2√由鋁分別與HCl、NaOH反應(yīng)的化學(xué)方程式可知，Al與H2的關(guān)系式都為2Al～3H2，同溫同壓下放出相同體積的氣體，需要鋁的質(zhì)量相等。5．鐵和鋁是科技、生產(chǎn)、生活中應(yīng)用最廣泛的金屬材料?，F(xiàn)有鐵、鋁的混合物進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：(1)操作X的名稱是________。

過濾加入足量NaOH溶液，Al溶解；操作X為過濾。(2)氣體A是____________。

H2(或氫氣)Al與氫氧化鈉溶液反應(yīng)產(chǎn)生氫氣，氣體A為H2。返回(3)溶液B中陰離子除OH－外還有__________，溶液D中存在的金屬離子為________。

[Al(OH)4]－Fe2＋溶液B中陰離子有OH－、[Al(OH)4]－，溶液D中金屬離子為Fe2＋。課時(shí)測(cè)評(píng)題點(diǎn)一合金及鐵合金1．(2022·廣東卷)中華文明源遠(yuǎn)流長(zhǎng)，在世界文明中獨(dú)樹一幟，漢字居功至偉。隨著時(shí)代發(fā)展，漢字被不斷賦予新的文化內(nèi)涵，其載體也發(fā)生相應(yīng)變化。下列漢字載體主要由合金材料制成的是漢字載體選項(xiàng)A.獸骨B.青銅器漢字載體選項(xiàng)C.紙張D.液晶顯示屏√獸骨，甲骨文的契刻載體之一，主要是牛的肩胛骨，一小部分是羊、豬、鹿的肩胛骨，還有極少部分的牛肋骨，其主要成分是碳酸鈣和其他鈣鹽，故A不符合題意；青銅器是紅銅與其他化學(xué)元素錫、鉛等的合金，屬于合金材料，故B項(xiàng)符合題意；紙張的主要成分是纖維素，故C不符合題意；液晶顯示屏是一種采用液晶為材料的顯示器，故D不符合題意?！?．下列物質(zhì)中不屬于鐵合金的是A．不銹鋼 B．生鐵C．碳素鋼 D．氧化鐵合金是指在一種金屬中加熱熔合其他金屬或非金屬而形成的具有金屬特性的物質(zhì)。不銹鋼、生鐵、碳素鋼是鐵合金；氧化鐵是氧化物，屬于純凈物，不是合金，故D項(xiàng)錯(cuò)誤?！?．碲鋅鎘(Te-Zn-Cd)晶體可以用于制造紅外探測(cè)器的基礎(chǔ)材料，下列有關(guān)它的敘述錯(cuò)誤的是A．它是由Te、Zn、Cd按一定比例熔合而成的，無固定的熔、沸點(diǎn)B．它的硬度比Cd的大C．它的熔、沸點(diǎn)比Zn的低D．它的硬度比Zn的大依據(jù)題干材料可知，碲鋅鎘(Te-Zn-Cd)晶體是由Te、Zn、Cd按一定比例熔合而成具有金屬特性的晶體，由于晶體的周期性，所有相同的結(jié)構(gòu)均被破壞，在所有結(jié)構(gòu)被破壞前，晶體溫度不會(huì)升高，因此有固定熔點(diǎn)，故A錯(cuò)誤；合金的硬度和強(qiáng)度大于成分金屬，故B正確；碲鋅鎘是金屬合金，合金的熔、沸點(diǎn)低于成分金屬的熔點(diǎn)，它的熔、沸點(diǎn)比Zn的低，故C正確；合金的硬度和強(qiáng)度大于成分金屬，故D正確?！?．北宋沈括對(duì)生鐵煉鋼有這么一段評(píng)價(jià)：“世間鍛鐵所謂鋼鐵者，用柔鐵屈盤之，乃以生鐵陷其間，泥封煉之，鍛令相入，謂入‘團(tuán)鋼’，亦謂之‘灌鋼’。此乃偽鋼耳……”，下列說法正確的是A．生鐵和鋼都是鐵的含碳合金，生鐵中碳的含量較低B．通過煉制和鍛打，可以調(diào)節(jié)鋼中元素的組成、元素的含量等來改變鋼的性能C．高碳鋼的韌性較好，低碳鋼的硬度較大D．不銹鋼是一種常見的合金鋼，它的合金元素主要是鎢(W)和硅(Si)√題點(diǎn)二鋁和鋁合金5．在空氣中鋁制品比鐵制品耐腐蝕的原因是A．鋁的金屬活動(dòng)性比鐵弱B．鋁不與氧氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)C．鋁在空氣中易與氧氣反應(yīng)形成一層致密的氧化膜D．鋁的密度比鐵的密度小鋁在空氣中易與氧氣反應(yīng)形成一層致密的氧化膜，對(duì)內(nèi)部金屬起到保護(hù)作用，因此在空氣中鋁制品比鐵制品耐腐蝕?！?．鎂鋁合金質(zhì)優(yōu)體輕，又不易銹蝕，大量用于航空工業(yè)、造船工業(yè)、日用化工等領(lǐng)域。下列關(guān)于鎂鋁合金性質(zhì)的敘述中，不正確的是A．此合金的熔點(diǎn)比鎂和鋁的熔點(diǎn)都低B．此合金能全部溶解于足量稀鹽酸中C．此合金能全部溶解于足量氫氧化鈉溶液中D．此合金的硬度比鎂和鋁的硬度都大√7．除去鎂粉中的少量鋁粉，可選用的是A．稀硫酸 B．氫氧化鈉溶液C．水 D．稀鹽酸常溫下，稀硫酸、稀鹽酸與鎂、鋁都能發(fā)生反應(yīng)，水與鎂、鋁都不發(fā)生反應(yīng)，鋁與氫氧化鈉溶液反應(yīng)而鎂不與氫氧化鈉溶液反應(yīng)，用氫氧化鈉溶液可以除去鎂粉中的少量鋁粉?！?．(2023·大連高一期中)足量下列物質(zhì)與相同質(zhì)量的鋁反應(yīng)，放出氫氣且消耗溶質(zhì)物質(zhì)的量最少的是A．鹽酸 B．稀硫酸C．氫氧化鈉溶液 D．氯化鈉溶液氯化鈉溶液與鋁不反應(yīng)，鹽酸、稀硫酸、氫氧化鈉溶液均能與鋁反應(yīng)生成氫氣，化學(xué)方程式分別為2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑、2Al＋3H2SO4===Al2(SO4)3＋3H2↑、2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑，故1mol鋁完全反應(yīng)時(shí)，消耗鹽酸、稀硫酸和氫氧化鈉溶液中溶質(zhì)的物質(zhì)的量分別為3mol、1.5mol、1mol，則消耗氫氧化鈉的物質(zhì)的量最少，C正確。√題點(diǎn)三新型合金9．下列關(guān)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(chǔ)氫材料B．鈦合金生物相容性好，強(qiáng)度大，可作人造骨骼C．形狀記憶合金可在使合金發(fā)生形變的作用力消失后恢復(fù)原狀D．利用合金的熔點(diǎn)低于成分金屬這一特點(diǎn)可制得耐熱合金√10．儲(chǔ)氫合金是一種新型合金。下列關(guān)于儲(chǔ)氫合金的說法錯(cuò)誤的是A．儲(chǔ)氫合金是一類能夠大量吸收氫氣，并與氫氣結(jié)合成金屬氫化物的新型合金材料B．儲(chǔ)氫合金具有儲(chǔ)氫量大、能耗低、使用方便的特點(diǎn)C．儲(chǔ)氫合金具有很強(qiáng)的捕捉氫的能力，氫分子在合金中先分解成單個(gè)的原子，氫原子進(jìn)入合金原子的縫隙中，并與合金生成金屬氫化物D．儲(chǔ)氫合金形成的金屬氫化物性質(zhì)穩(wěn)定，高溫條件下也不易分解11．(2023·浙江鎮(zhèn)海中學(xué)高一期末)關(guān)于鐵、鋁及其合金的說法不正確的是A．生鐵的含碳量為2%～4.3%B．稀土金屬可以用于生產(chǎn)合金C．鋁是一種活潑金屬，鋁表面的保護(hù)膜和鋁均能與鹽酸發(fā)生反應(yīng)D．向裝有氫氧化鈉溶液的試管中放入未打磨的鋁片，一直觀察不到氣泡√生鐵和鋼均屬于鐵碳合金，生鐵的含碳量為2%～4.3%，鋼的含碳量為0.03%～2%，A正確；稀土金屬添加到合金中，可以改善合金的物理或化學(xué)性能，因此稀土金屬在冶金工業(yè)上應(yīng)用廣泛，可以用于生產(chǎn)合金，B正確；Al和Al2O3均為兩性物質(zhì)，都能與鹽酸反應(yīng)，C正確；當(dāng)鋁表面的氧化膜被NaOH溶液溶解后，里面的鋁與NaOH溶液反應(yīng)能產(chǎn)生氫氣，D錯(cuò)誤?！藺l與NaOH溶液和鹽酸均反應(yīng)生成H2。13．如圖所示的實(shí)驗(yàn)中，投入鋁片后，下列說法正確的是A．①中產(chǎn)生氣泡，②中不產(chǎn)生氣泡B．①和②中都不產(chǎn)生氣泡C．①和②中都產(chǎn)生氣泡，①中是H2，②中是O2D．①和②中都產(chǎn)生氣泡，且都是H2√14．我國高鐵、航空航天、手機(jī)制造等都已經(jīng)躋身世界一流水平，根據(jù)下列材料的應(yīng)用回答問題。應(yīng)用“復(fù)興號(hào)”高鐵車輪“鯤