必修一33用途广泛的金属材料文档格式.docx
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如在合金中加入适量的稀土金属，就会大大改善合金的性能，被称为冶金工业的维生素。
稀土金属可以制造引火合金、永磁材料、超导材料、纳米材料和催化剂等，而被称为“神奇的新材料宝库”。
2．列举生活中的合金材料，并简述选择该材料时利用了该合金的哪些优异性能？
而金属制品在使用的过程中会被腐蚀或损坏，对于废旧金属，我们应如何处理才好呢？
【提示】 ①铝合金门窗：
质轻、耐腐蚀
②黄金首饰：
贵重、色泽艳丽
③易拉罐：
质轻、易回收利用
废旧金属虽是一种固体废弃物，处理不当，会污染环境，对于我们来说，应把废旧金属作为一种资源加以回收利用，变废为宝，既可以防止污染，又可以缓解资源短缺的矛盾。
1．判断
（1）合金一定是不同金属熔合而成的具有金属特性的化合物。
（ ）
（2）生铁的熔点比铁低，但机械强度和硬度比铁高。
（3）青铜比纯铜的硬度低。
（4）生铁中的铁与纯铁的化学性质不同。
（5）金与黄铜的颜色很相近，可以用稀H2SO4鉴别。
（6）对于废旧金属，我们应该加以回收利用。
【答案】
（1）×
（2）√ （3）×
（4）×
（5）√ （6）√
2．联合国卫生组织认为我国的铁锅是一种理想的炊具而向世界推广。
其主要原因是（ ）
A．升热慢，退热也慢，保温效果好
B．烹饪的食物中含有丰富的“铁质”
C．生产过程简单，价格便宜
D．生铁中含有碳元素，因而含有对人体有益的有机物
【答案】 B
3．镁铝合金因坚硬、轻巧、美观、洁净、易于加工而成为新型建筑装潢材料，主要用于制作窗框、卷帘门、防护栏等。
下列与这些用途无关的性质是（ ）
A．不易生锈 B．导电性好
C．密度小D．强度高
4．由于铝制品对大脑发育有不良影响，厨具中铝制品已逐步被不锈钢代替，不锈钢的组成是（ ）
A．含铁、锌、铜的合金B．含铁、镁、铝的合金
C．含铁、铬、镍的合金D．普通钢表面镀镍
【答案】 C
学生分组探究 常见合金与正确选用金属材料
第1步探究——问题引入，自主探究
合金已广泛应用于生产、科技和航天技术材料方面，请思考：
①我国最早使用的合金是什么？
其主要成分是什么？
②镁铝合金为什么广泛应用于飞机制造？
③钛被称为“21世纪金属”，其合金大规模应用于航天航空，利用的是合金的哪些优点？
【提示】 ①我国最早使用的合金是青铜，其主要成分是铜、锡、铅。
②强度和硬度大、密度小。
③耐高温、耐腐蚀、高强度、密度小。
第2步阐述——要点归纳，深化知识
1．合金的组成及性质
（1）合金中一定含有金属元素，可能含有非金属元素。
（2）合金是混合物，没有固定的熔点。
（3）合金具有金属特性，如导电、传热等。
（4）合金形成后会影响各成分金属的物理性质，如合金的熔点一般比成分金属低，而硬度、机械强度一般比成分金属高；
但一般来说各成分金属均保持了其原有的化学性质。
2．常见合金的成分及其重要作用
合金
主要成分
主要性能
主要用途
青铜
铜、锡
强度高、可塑性好、耐磨、耐腐蚀
机械零件，如轴承、齿轮等
黄铜
铜、锌
强度高、可塑性好、易加工、耐腐蚀
机械零件、仪表、日用品
白铜
铜、镍
光泽好、耐磨、耐腐蚀、易加工
钱币、代替银做饰品
（2）合金钢
名称
主要合金元素
主要特性
锰钢
铁、锰
韧性好，硬度大
钢轨、轴承、钢磨、挖掘机铲斗、坦克装甲
不锈钢
铁、铬、镍
抗腐蚀性好
医疗器械、容器、炊具
硅钢
铁、硅
导磁性好
变压器、发电机和电动机中的铁芯
钨钢
铁、钨
耐高温、硬度大
刀具
（3）其他合金
组成
铝合金
含有10%～
30%的镁
强度和硬度都比纯铝和纯镁大
火箭、飞机、轮船等制造业
硬铝
含铜4%、
镁0.5%、
锰0.5%、
硅0.7%
强度和硬度
都比纯铝大
钛合金
含铝6%、
钒4%
耐高温、耐腐
蚀、高强度
用于宇航、飞机、造船、化学工业
3.选择材料应注意的问题
某种金属能不能成为一种应用广泛的材料主要取决于该金属的储量、冶炼成本、市场价格以及所具有的性能和是否易于加工等。
选择金属材料时，除了要考虑金属的用途、外观和价格外，还要考虑金属的物理性质和化学性质。
（1）物理性质：
密度、硬度、强度、导电性和导热性等，这些性质决定金属材料的加工难易程度。
（2）化学性质：
对水的作用、耐腐蚀性等，这些性质决定金属材料的日常维护和环境对其的影响。
4．金属的回收和资源保护
（1）废旧金属的最好处理方法是回收利用。
（2）回收利用废旧金属的意义是减少垃圾量，防止污染环境且缓解资源短缺的矛盾。
第3步运用——精选习题，落实强化
1．下列关于合金的叙述正确的是（ ）
①具有金属的特性 ②通过熔合而成 ③含有两种或两种以上金属或金属和非金属 ④一般来说，合金的熔点比各组分的熔点低
A．①② B．③④ C．②③④ D．全部
【解析】 合金是由两种或两种以上的金属（或金属和非金属）熔合而成的具有金属特性的物质，其熔点一般低于各成分金属，硬度高于各成分金属。
【答案】 D
2．（2015·
唐山高一检测）下列有关合金的说法中，正确的是
①不锈钢抗腐蚀性较好
②钛合金可用于飞机、火箭的制造
③司母戊鼎是铁合金
④缺钙会引起骨质疏松，缺铁会引起贫血
⑤青铜、不锈钢都是合金
⑥形成合金时金属与金属之间发生了化学反应
A．①②④⑤B．②③④⑤⑥
C．①③④⑤D．①②③④⑤⑥
【解析】 司母戊鼎是青铜合金；
形成合金时为物理熔合，不发生化学反应。
【答案】 A
3．下列物质不属于合金的是（ ）
A．不锈钢B．高碳钢
C．金刚石D．白铜
【解析】 金刚石是碳的一种单质。
4．制造货币，应该根据下列哪些性质而选材（ ）
A．从化学性质来看，金属材料化学性质应稳定
B．从物理性质来看，金属材料应有较低的熔点
C．从物理性质来看，金属材料应对强度、硬度无要求
D．制造货币的金属本身的价值应高于货币的面值
【解析】 货币是一种用于流通的合金，化学性质应稳定，强度硬度有一定的要求，本身价值应低于货币的面值。
5．化学对人类社会进步和发展的贡献之一是发现和研制了各种材料，例如金属就是我们生活中不可或缺的重要材料，根据你学过的有关金属的知识，回答下列问题：
（1）铜钱在我国历史上曾经是一种广泛流通的货币，铜常用于制造货币的原因可能是________（填序号）。
A．铜的熔点不是太高，易于冶炼，铸造成型
B．铜的性质不活泼，不易被腐蚀
C．我国较早掌握了湿法冶炼铜的技术
D．自然界有大量的游离态的铜
（2）钢铁制品的使用更为广泛，但是铁制品易生锈，铁锈的主要成分是________（填名称），铁的氧化物常见的还有________、________（填化学式）。
（3）铝制品因为表面易形成致密的氧化铝薄膜而经久耐用，但是该氧化膜易被酸碱破坏，若使氧化铝与氢氧化钠溶液作用，反应的化学方程式为__________________________________。
【答案】
（1）ABC
（2）氧化铁 FeO Fe3O4
（3）Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O
合金的形成规律
（1）金属与金属形成合金时：
合金是金属在熔化状态时相互混合形成的，熔化时的温度需达到成分金属中熔点最高的金属的熔点，但又不能超出成分金属中沸点最低的金属的沸点。
一种金属的熔点高于另一种金属的沸点时则不能形成合金。
（2）金属与非金属形成合金时：
部分不活泼非金属与金属可形成合金，活泼非金属与活泼金属则不能形成合金。
1．一个概念：
合金是由两种或两种以上的金属或金属与非金属熔合而成的具有金属特性的物质。
2．两个特点：
合金的熔点比成分金属低，硬度比成分金属大。
3．五个重要的数字：
生铁的含碳量为2%～4.3%；
钢的含碳量低于2%；
低碳钢的含碳量低于0.3%；
中碳钢的含碳量为0.3%～0.6%；
高碳钢的含碳量高于0.6%，但低于2%。
课时作业（十七）
[学业水平层次（A）]
1．根据下列金属的熔、沸点：
金属
Na
Cu
Al
Fe
熔点/℃
97.5
1083
660
1535
沸点/℃
883
2595
2200
3000
其中不能形成合金的是（ ）
A．Cu与Na B．Fe与Cu
C．Fe与AlD．Al与Na
【解析】 合金是金属在熔化状态时相互混合形成的，熔化时的温度需达到两种金属中最高的金属的熔点，但又不能超出成分金属中的最低沸点的温度，选项中的Cu与Na不符合合金要求。
2．钛和钛的合金被誉为“21世纪最有发展前景的金属材料”，它们具有很多优良的性能，如熔点高、密度小、可塑性好、易于加工，尤其是钛合金与人体器官具有很好的“生物相容性”。
根据它们的主要性能，下列用途不切合实际的是（ ）
A．用来作保险丝B．用于制造航天飞机
C．用来制造人造骨D．用于家庭装修，作钛合金装饰门
【解析】 钛和钛的合金密度小，可塑性好，因此可用于航天领域，B正确；
由于钛和钛合金与人体器官具有很好的“生物相容性”，可与人体的组织相容，不引起排异反应，因此可以用来制造人造骨，C正确；
由于其密度小、可塑性好、易于加工，因此可用于家庭装修，作钛合金装饰门，D正确；
由于其熔点高，不适合做保险丝，A错误。
答案为A。
3．下列有关金属及其合金的说法不正确的是（ ）
A．目前我国流通的硬币是由合金材料制造的
B．生铁、普通钢和不锈钢中的碳含量依次增加
C．镁在空气中燃烧发出耀眼的白光，可用于制作照明弹
D．日用铝制品表面覆盖着氧化膜，对内部金属起保护作用
【解析】 普通钢的含碳量比生铁要低，而合金钢是在普通钢中掺入其他金属，故其含碳量比普通钢更低。
4．马踏飞燕——是我国的旅游标志，出土的马踏飞燕是由青铜制成。
下列有关该标志的叙述不正确的是（ ）
A．青铜硬度比纯铜的硬度小
B．青铜的主要成分是Cu、Sn、Pb等
C．青铜的熔点比纯铜的熔点低
D．青铜是我国使用最早的合金
【解析】 合金都比纯金属的硬度大、熔点低，A不正确；
青铜成分Cu、Sn、Pb因为性质比较不活泼或熔点较低，历史上发现应用较早，B、C、D选项正确。
5．钢笔的笔头是合金钢，其笔头尖端是用机器轧出的便于使用的圆珠体。
为了改变笔头的耐磨性能，在笔头尖端点上铱金粒，为区别钢笔而叫铱金笔，铱金笔是笔头用黄金的合金、笔尖用铱的合金制成的高级自来水笔。
下列说法中错误的是（ ）
A．钢笔的笔头不易被氧化，抗腐蚀性能好
B．铱金笔的耐磨性能比钢笔要好
C．铱金笔的笔头和笔尖都是用纯金属制成的
D．铱金笔经久耐磨，书写时弹性特别好，是一种理想的硬笔
【解析】 钢笔的笔头是合金钢，不易被氧化，抗腐蚀性能好，A正确；
为了改变笔头的耐磨性，在笔头尖端点上铱金粒的铱金笔更耐磨，B、D正确；
铱金笔笔尖上的铱金粒和笔头上黄金合金都不是纯金属，C错误。
6．碲锌镉（Te－Zn－Cd）晶体可以用于制造红外探测器的基础材料，下列有关它的叙述中不正确的是（ ）
A．它是由Te、Zn、Cd按一定比例混合而成的，无固定的熔沸点
B．它易导电、导热，具有延展性
C．它的熔沸点比Zn的低
D．它的硬度和强度比Cd的大
【解析】 碲锌镉晶体是由Te、Zn、Cd按一定比例熔合而成的具有金属特性的合金，只要比例确定，其组成就固定，因而有固定的熔沸点；
合金具有比成分金属低的熔沸点、高的硬度和强度。
7．（2015·
黄冈高一检测）已知合金A由两种常见金属组成。
为测定其组成，某同学的实验流程如图所示：
请回答：
（1）过程②中分离C和E的化学实验基本操作是________________________
________________________________________________________________；
（2）溶液H中所含的阳离子有________________________________________
______________________________________________（用离子符号表示）；
（3）为测定合金的组成，若需要称量沉淀F的质量，则F需要洗涤，如何证明沉淀F是否洗涤干净？
______________________________________________
______________________________________________________________。
（4）合金A中两种金属为________。
【解析】
（1）分离固体与溶液采用过滤的方法。
（2）溶液H中加入过量氨水生成沉淀F，说明F是氢氧化物沉淀，再由E加适量盐酸生成F，F在过量盐酸中不沉淀而生成溶液H，说明F是Al（OH）3，F溶于过量盐酸，所得溶液中的阳离子是Al3＋和H＋。
（3）若沉淀F未洗涤干净，则表明会有沾附的氯离子，可向最后一次洗涤液中加入少量硝酸银溶液进行检验。
【答案】
（1）过滤
（2）Al3＋、H＋
（3）取最后一次洗涤液，加入少量硝酸银溶液，若产生白色沉淀，则沉淀没有洗涤干净，若无沉淀产生，则表明沉淀已经洗涤干净
（4）Fe、Al
[能力提升层次（B）]
8．（2015·
肇庆高一检测）某合金与铁的物理性质的比较如下表所示：
熔点
（℃）
密度
（g·
cm－3）
硬度（金刚
石为10）
导电性
（银为100）
某合金
2500
3.00
7.4
2.3
铁
7.86
4.5
17
还知该合金耐腐蚀、强度大。
从以上性能看，该合金不适合做（ ）
A．导线B．门窗框
C．炉具D．飞机外壳
【解析】 该合金与铁相比较导电性差，不适合做导线；
做门窗框主要是利用该合金的硬度大和耐腐蚀性强；
做炉具主要利用其熔点高和耐腐蚀性强；
作飞机外壳则是利用硬度大和密度小的性质，B、C、D与合金性质相符。
9．（2015·
杭州高一检测）将5.0g某金属合金放入足量的稀盐酸中，共收集氢气在标准状况下的体积为2.24L，则该金属合金可能是（ ）
A．Mg Al合金B．Fe Al合金
C．Fe Zn合金D．Cu Zn合金
【解析】 由题意知，n（H2）＝
＝0.1mol，即产生0.1molH2消耗金属合金为5.0g，产生1molH2消耗金属合金为50g，满足此条件的要求是产生1molH2时消耗一种金属质量大于50g，一种金属质量小于50g。
对于给出的金属，产生1molH2时消耗金属的质量分别为m（Mg）＝24g，m（Al）＝18g，m（Fe）＝56g，m（Zn）＝65g。
Cu与稀盐酸不反应，故选B。
10．（2015·
山东淄博高一检测）某课外活动小组收集了一种合金进行以下探究（已知铜元素的焰色反应呈绿色）。
①外观暗灰色，表皮光滑；
②在酒精灯上灼烧，火焰呈绿色，合金片熔化，但不滴落；
③取刮去表皮的合金10g，放入足量的稀硫酸中，收集到标准状况下的H28.96L；
④另取刮去表皮的合金10g，放入足量的NaOH溶液中，也收集到标准状况下的H28.96L。
（1）试据此判断，该合金中一定含有的元素是________（写元素符号）；
可能含有的下列元素是______（填选项编号）。
a．Ag b．Mg c．Na d．Fe
（2）如果该合金中只含2种元素，则二者的质量比是________。
【解析】 火焰呈绿色，说明有铜元素。
等质量的合金与足量的稀硫酸或NaOH溶液反应放出H2的体积相同，说明一定含有铝，且不能再含有其他的活泼金属如Na、Mg、Fe等。
且Na的熔沸点太低，不能与Cu熔合形成合金，则还可能含有不与稀硫酸和NaOH反应的Ag。
该合金如果只含2种元素，则为Cu、Al
m（Al）＝
mol×
27g·
mol－1＝7.2g
m（Cu）＝10g－7.2g＝2.8g
m（Al）∶m（Cu）＝7.2∶2.8＝18∶7。
【答案】
（1）Cu、Al a
（2）m（Al）∶m（Cu）＝18∶7
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