学年高中化学第三章金属及其化合物第三节《用途广泛的金属材料》知识点归纳及例题解析新人教版必.docx

学年高中化学第三章金属及其化合物第三节《用途广泛的金属材料》知识点归纳及例题解析新人教版必.docx

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学年高中化学第三章金属及其化合物第三节《用途广泛的金属材料》知识点归纳及例题解析新人教版必

第三节　用途广泛的金属材料

[学习目标定位]　认识合金的特征性质，了解常见合金的分类、组成和用途，会合理选用金属材料。

一　常见合金的重要应用

1.合金的定义

合金是指由两种或两种以上的金属与金属（或非金属）熔合而成的具有金属特性的物质。

2.合金与纯金属的性能差异

（1）合金具有各成分金属的优良性能。

合金一定是混合物。

（2）合金的硬度及机械性能一般大于它的各成分金属。

（3）合金的熔点一般低于它的各成分金属。

3.常见的合金

（1）铜合金

（2）钢

归纳总结

合金的种类与性能

（1）合金的种类和性能与成分有关。

不同的原料，不同的原料配比，不同的制造工艺，得到不同性能的合金。

（2）由于合金的形成改变了金属的内部结构，所以对金属的物理性质和化学性质都有影响。

如不锈钢的抗腐蚀性比纯铁强得多。

（3）常见合金的比较

①铜合金

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、锌

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

主要用途

锰钢

锰

韧性好，硬度大

钢轨、轴承、钢模、挖掘机铲斗、坦克装甲

不锈钢

铬、镍

抗腐蚀性好

医疗器械、容器、反应釜、炊具

硅钢

硅

导磁性好

变压器、发电机和电动机中的铁芯

钨钢

钨

耐高温、硬度大

刀具

③铝合金

成分元素

主要特性

主要用途

Al、Mg、Cu、Si等

密度小，强度大

用于汽车、飞机、火箭、船舶制造等

④钛合金

钛的合金具有密度小、强度高、耐腐蚀、耐高温等优点，主要用于飞机、火箭、导弹、人造卫星、宇宙飞船等领域。

1.下列对合金的说法正确的是（　　）

A.合金中至少含有两种金属元素

B.合金中的金属元素以化合物的形式存在

C.黄铜是纯净物

D.合金中也可含非金属元素

答案　D

解析　掌握合金的概念要把握几个重点：

①组成元素：

金属与金属或金属与非金属，一定含有金属元素，可能含有非金属元素；②特性：

具有金属特性；③合金为混合物。

A项错，合金未必含有两种或两种以上的金属元素；B项合金是熔合而成的，保持着金属特性，金属元素一般以单质形式存在；C项中的黄铜是一种铜合金，是混合物。

2.合金相对于纯金属制成的金属材料来说优点是（　　）

①合金的硬度一般比它的各成分金属的大　②一般合金的熔点比它的各成分金属的更低　③改变原料的配比，改变生成合金的条件，可得到具有不同性能的合金　④合金比纯金属的导电性更强　⑤合金比纯金属的应用范围更广泛

A.①②③⑤B.②③④C.①②④D.①②④⑤

答案　A

解析　合金具有许多优良的物理、化学或机械性能，在许多方面优于它的各成分金属。

例如，合金的硬度一般比各成分金属的硬度大，多数合金的熔点比各成分金属的熔点低，但合金的导电性比纯金属弱。

二　正确选用金属材料

1.金属材料的分类：

若根据组成，金属材料可分为纯金属和合金；若根据性能特点，可分为黑色金属（包括铁、铬、锰以及它们的合金）和有色金属（除黑色金属以外的其他金属及合金）。

2.根据你的生活经验和下表所提供的信息，分析并回答下列问题。

物理性质

银

铜

金

铝

铁

铅

钨

锡

导电性（以银的导电性为100作标准）

100

99

74

61

17

7.9

密度（g·cm－3）

10.5

8.92

19.3

2.7

7.86

11.3

19.35

5.75～7.28

熔点（℃）

962

1083

1064

660

1535

3410

232

硬度（以金刚石的硬度为10作标准）

2.5～4

2.5～3

2.5～3

2～2.9

4～5

1.5

（1）为什么菜刀、锤子等通常用铁制而不用铅制？

（2）银的导电性比铜好，为什么导线一般用铜制而不用银制？

（3）为什么灯泡里的灯丝用钨制而不用锡制？

答案　

（1）因为铁的硬度比铅大，且铅有毒，故常用铁而不用铅制菜刀、锤子等。

（2）银和铜的导电性相近，但银比铜贵得多，且电线用量大，所以用铜不用银。

（3）因为钨的熔点高（3410℃），而锡的熔点（232℃）太低，通电时锡制的灯丝就熔断了，所以用钨丝而不用锡丝作灯泡的灯丝。

归纳总结

正确选用金属材料

（1）金属的分类标准有组成元素、密度大小、性能特点等。

（2）选用金属材料的基本依据：

①金属的用途、外观、价格等；

②物理性质（密度、硬度、强度、导电性、导热性等）决定金属材料的加工难易程度；

③化学性质（对水的作用、耐腐蚀性等）决定金属材料的日常维护和对环境的影响。

3.用于火箭发动机、航天飞机制动闸的金属，要有良好的热学性能，如熔点高、比热高、热导率高、适宜的热膨胀率等优异性能。

根据下表数据，用于制造制动闸的最佳金属材料为（　　）

金属

熔点（℃）

比热（J·g－1·K－1）

热导率（W·m－1·K－1）

热膨胀率（25℃）α（×106）

A

418

0.106

75.37

11.76

B

923

0.243

153.66

24.3

C

933

0.215

221.91

23.6

D

1550

0.436

146.5

11.6

答案　D

4.

（1）选择填空，将铝的用途与性质对应起来（每个选项只能用一次）。

A.质轻　B.延展性好　C.易传热　D.易导电

E.氧化时放热

①太阳能热水器：

________；②飞机：

________；③焊接铁轨：

________；④电缆：

________；⑤铝箔：

________。

（2）佛山是有色金属之乡，其中铝合金材料的产量约占全国的一半。

铝合金材料属于________（填“纯净物”、“混合物”或“单质”）。

答案　

（1）①C　②A　③E　④D　⑤B　

（2）混合物

解析　

（1）铝在太阳能热水器上的应用是由于它的导热性好。

铝合金硬度大质量轻，是制造飞机的良好材料，铝被氧化时放热可作铝热剂，因而可用来焊接铁轨。

铝用作电缆和铝箔则分别是由于其导电性和延展性。

（2）合金是由一种金属跟其他一种或几种金属（或非金属）一起熔合而成的具有金属特性的物质，因此肯定是混合物。

合金是由两种或两种以上的金属（或非金属）熔合而成的，具有金属特性的物质。

合金的熔点比成分金属熔点低，具有更大的硬度、强度和良好的机械性能，种类繁多，应用极其广泛。

1.纯铁的熔点为1535℃，而高炉中炼铁时生铁（含碳量较高的铁的合金）在1200℃左右就熔化了，这是因为（　　）

A.铁的纯度越高，熔点越低

B.合金的熔点一般比其成分物质的熔点低

C.因为形成了铁碳合金，所以熔点变高

D.在高炉内熔化的过程中发生了化学反应

答案　B

解析　多数合金的熔点比其各成分金属的熔点低。

2.下列说法中不正确的是（　　）

A.人类历史上使用最早的合金是青铜

B.钢属于铁合金

C.目前世界上使用量最大的合金是铝合金

D.目前世界上用途最广的是合金钢

答案　C

解析　目前世界上使用量最大的合金是铁合金。

3.用于制造飞机的材料应具备高比强度（断裂强度/密度），还应具备密度小、质地轻的特点。

以波音747为例，机身每减轻1kg，因耗油减少，一年可获利2000美元。

你认为下列材料中可用于飞机制造业的是（　　）

A.MgAl合金B.黄铜（CuZn合金）

C.NaK合金D.生铁（FeC合金）

答案　A

解析　黄铜、生铁密度较大，且生铁易断裂；NaK合金熔点低，常温下为液体，选项B、C、D不正确。

4.不锈钢通常不与酸、碱、盐反应，是因为加入了（　　）

A.Ni和CrB.Ni和AuC.Cr和AuD.Cr和Pt

答案　A

解析　不锈钢中添加的合金元素主要是Ni和Cr，Ni、Cr元素的加入使不锈钢在多种酸、碱、盐溶液中也能具有很好的化学稳定性和耐腐蚀性。

5.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，易于铸造成型

B.铜的性质不活泼，不易被腐蚀

C.我国较早的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____________________________。

（4）一位收藏者有一枚表面是黑色，且有少量绿色锈状物的货币，这肯定是________币，黑色物质是________（填名称），形成这种物质的化学方程式为________________________，

绿色物质是________（填化学式），这枚金属币的真面目为________色。

另外一枚是闪闪发光的黄色金属币，它肯定是________币，表面一直未被氧化的原因是_____________________。

（5）不法分子有时用铜锌合金制成假金币行骗。

下列方法中能有效鉴别其真假的是________（填序号）。

A.观察颜色

B.查看图案

C.用手掂量轻重

D.滴一滴硝酸在币的表面，观察现象

答案　

（1）ABC　

（2）氧化铁　FeO　Fe3O4

（3）Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O

（4）铜　氧化铜　2Cu＋O2===2CuO

Cu2（OH）2CO3　紫红　金　金不活泼，不易被氧化　（5）D

解析　

（1）铜钱作为货币，首先应易得，再者不容易被腐蚀。

（2）铁锈主要成分为Fe2O3，常见铁的氧化物还有FeO和Fe3O4。

（3）Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O。

（4）铜与氧气反应生成黑色CuO，铜在空气中“生锈”的反应为2Cu＋O2＋CO2＋H2O===Cu2（OH）2CO3（绿色）；金的化学性质不活泼，空气中不与O2反应。

（5）有些假金币外形图案、颜色与金相近，密度与真金币相当，用手掂量不出来，假金币中的Zn、Cu均可与HNO3反应产生大量气泡，而Au不与HNO3反应。

6.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，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）根据实验流程图中的数据计算合金A中两种金属的质量分数分别是____________、____________。

答案　

（1）过滤　

（2）Al3＋、H＋

（3）取最后一次洗涤液，加入少量AgNO3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）Al：

30%　Fe：

70%

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。

（4）两种金属分别为Fe和Al