人教版選修1 合金 學(xué)案.docVIP

第一節(jié)合金1本節(jié)學(xué)習(xí)的重點(diǎn)是合金和金屬在性能上的主要差異及其原因，鐵合金、鋁合金和銅合金的組成、性能和用途。(重點(diǎn))2本節(jié)學(xué)習(xí)的難點(diǎn)是合金的結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系，合金元素的種類、含量對合金性能的影響。(難點(diǎn))一、認(rèn)識合金1合金的概念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)。2合金的性能(1)合金的硬度較大。(2)多數(shù)合金的熔點(diǎn)一般比各成分金屬的低。(3)合金的性能可以通過所添加的合金元素的種類、含量和生成合金的條件來調(diào)節(jié)。(4)合金比成分金屬耐腐蝕。1合金是混合物還是純凈物？【提示】合金是混合物，但其組成是均勻的。而且有些合金具有固定熔點(diǎn)。二、使用合金1鐵合金(1)生鐵和鋼的比較生鐵鋼含碳量2%4.3%0.03%2%組成鐵、碳鐵、碳合金鋼中還含有其他元素性能硬度大、抗壓、性脆有良好的延展性、機(jī)械性能加工可鑄不可鍛可鑄、可鍛用途制造機(jī)座、管道制造機(jī)械和交通工具(2)鋼的分類2鋁合金和銅合金(1)硬鋁：合金元素為cu、mg、mn和si等。硬鋁密度小，強(qiáng)度高、抗腐蝕性強(qiáng)。適用于制造飛機(jī)和航天器。(2)黃銅：合金元素是zn。青銅：合金元素是sn。3新型合金(1)儲氫合金：tife合金和lani合金等。(2)鈦合金：重量輕、強(qiáng)度高、韌性好、耐腐蝕。(3)耐熱合金、形狀記憶合金等。2生鐵和鋼的本質(zhì)區(qū)別是什么？如何將生鐵冶煉成鋼？【提示】生鐵和鋼的本質(zhì)區(qū)別是含碳量不同，生鐵的含碳量比鋼高。煉鋼是在高溫條件下，用氧化劑把生鐵中過多的碳和雜質(zhì)氧化除去的過程。合金的性質(zhì)與結(jié)構(gòu)的關(guān)系第1步導(dǎo)思問題引入，自主探究1為什么多數(shù)合金的熔點(diǎn)比成分金屬低而硬度比成分金屬大？【提示】合金內(nèi)部原子大小不同，原子層與層之間相對滑動困難，使合金硬度變大；原子大小不一使原子之間的相互作用力減小、熔點(diǎn)變低。2合金的組成元素相同時性能就一定相同嗎？【提示】合金的性能可以通過所添加的合金元素的種類、含量和生成合金的條件等來調(diào)節(jié)。合金元素種類相同，性質(zhì)不一定相同。第2步闡述要點(diǎn)歸納，深化知識1合金的物理性質(zhì) (1)一般情況下，合金比純金屬硬度更大、更堅固。(2)多數(shù)合金的熔點(diǎn)一般比各成分金屬的低。(3)一般來說，合金的性質(zhì)并不是各成分的性質(zhì)的總和。合金具有良好的物理、化學(xué)或機(jī)械性能。(4)合金的性能可以通過所添加的合金元素的種類、含量和生成合金的條件等來加以調(diào)節(jié)。2合金的性質(zhì)與結(jié)構(gòu)的關(guān)系(1)一般情況下，合金比純金屬的硬度更大、更堅固。在純金屬內(nèi)，所有原子的大小和形狀都是相同的，原子的排列十分規(guī)整。而合金內(nèi)加入了其他元素這些元素的原子大小不一，改變了金屬原子有規(guī)則的層狀排列，使原子層與層之間的相對滑動變得困難。純金屬與合金的結(jié)構(gòu)比較(2)一般情況下合金的熔點(diǎn)比純金屬低。在純金屬內(nèi)，所有的原子大小相同，排列十分規(guī)整；而合金內(nèi)原子的大小不一，排列沒有純金屬那樣整齊，使得原子之間的相互作用力減小。所以，多數(shù)合金的熔點(diǎn)一般比各成分金屬的熔點(diǎn)都要低。3不銹鋼的分類及耐腐蝕的原因(1)不銹鋼種類繁多、性能各異，按化學(xué)成分可分為鉻不銹鋼和鉻鎳不銹鋼兩大類；按使用的介質(zhì)環(huán)境可分為耐硝酸不銹鋼、耐硫酸不銹鋼、耐尿素不銹鋼和耐海水不銹鋼等。(2)不銹鋼中添加的元素主要是ni和cr，cr是防氧化元素，使不銹鋼表面形成一層致密的氧化物保護(hù)膜，防止內(nèi)部的fe與外界物質(zhì)接觸；ni是防腐蝕元素，使不銹鋼在多種酸、堿、鹽溶液中也能具有很好的化學(xué)穩(wěn)定性和耐腐蝕性。合金是混合物，但與其他的混合物不同，合金有固定的熔沸點(diǎn)。第3步例證典例印證，思維深化鐵和鐵合金是生活中常用的材料，下列說法正確的是() 【導(dǎo)學(xué)號：72062046】a不銹鋼是鐵合金，只含金屬元素b一定條件下，鐵粉可與水蒸氣反應(yīng)c鐵與鹽酸反應(yīng)，鐵合金不與鹽酸反應(yīng)d鐵合金的硬度和強(qiáng)度均低于鐵【解析】鐵合金中含非金屬元素碳；鐵粉與水蒸氣反應(yīng)的化學(xué)方程式為3fe4h2o(g)fe3o44h2；鐵形成鐵合金后其化學(xué)性質(zhì)幾乎不變，鐵合金中的鐵仍能與鹽酸反應(yīng)；合金的性能一般優(yōu)于其純金屬?！敬鸢浮縝(1)合金物理性質(zhì)、機(jī)械性能等優(yōu)于成分金屬，但合金中各成分金屬的化學(xué)性質(zhì)并未改變。(2)合金是混合物，但其成分均一，性質(zhì)穩(wěn)定，具有固定的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)。第4步運(yùn)用精選習(xí)題，落實(shí)強(qiáng)化1下列合金不能被稀鹽酸腐蝕的是(括號內(nèi)為合金成分)() 【導(dǎo)學(xué)號：72062047】a球墨鑄鐵b黃銅(銅鋅合金)c鋁合金d24k黃金【解析】合金中各成分仍具有原來的化學(xué)性質(zhì)，故球墨合金中的鐵、黃銅合金中的鋅、鋁合金中的鋁均能被稀鹽酸腐蝕，24k黃金為純金不能被稀鹽酸腐蝕?！敬鸢浮縟重要的合金類型與主要性質(zhì)第1步導(dǎo)思問題引入，自主探究1最早使用的合金是什么？試分析最早使用該合金的原因?！咎崾尽孔钤缡褂玫暮辖鹗倾~合金(青銅)。銅的性質(zhì)較穩(wěn)定，冶煉方法簡單，故最早被人們發(fā)現(xiàn)使用。2不銹鋼就是絕對的不生銹嗎？【提示】不是。不銹鋼在空氣中不易被氧化，穩(wěn)定性好。而在海水中，由于電解質(zhì)溶液濃度大，不銹鋼中的fe與c可形成原電池，從而發(fā)生電化學(xué)腐蝕。第2步闡述要點(diǎn)歸納，深化知識名稱組成主要性質(zhì)主要用途鐵合金生鐵含碳量2%4.3%硬度大、抗壓、性脆鑄造機(jī)座、管道等鋼含碳量003%2%良好延展性、機(jī)械性能好用途最廣、用量最大的合金材料鋁合金鋁合金含有10%30%的鎂強(qiáng)度和硬度都比純鋁和純鎂大火箭、飛機(jī)、輪船等制造業(yè)硬鋁含銅4%、鎂0.5%、錳0.5%、硅0.7%強(qiáng)度和硬度都比純鋁大火箭、飛機(jī)、輪船等制造業(yè)銅合金黃銅含鋅20%36%，常加入少量錫、鉛、鋁有良好的強(qiáng)度和塑性、易加工、耐腐蝕機(jī)器零件如軸承、齒輪等青銅含錫10%30%有良好的強(qiáng)度和塑性、耐磨、 耐腐蝕機(jī)器零件如軸承、齒輪等鈦合金含鋁6%、釩4%耐高溫、耐腐蝕、 高強(qiáng)度用于宇航、飛機(jī)、造船、化學(xué)工業(yè)金合金加入銀、銅、稀土元素等有光澤、易加工、耐磨、耐腐蝕、易導(dǎo)電金飾品、電子元件、錢幣、筆尖(1)純鐵比鐵合金更耐腐蝕。(2)鋁是地殼中含量最多的金屬元素。純鋁的硬度和強(qiáng)度較小，不適于制造機(jī)器零件等。向鋁中加入少量的合金元素，如cu、mg、si、mn、zn及稀土元素等，可制成鋁合金，鋁合金是目前用途廣泛的合金之一。(3)銅能與鋅、錫、鉛、錳、鈷、鎳、鋁、鐵等金屬形成合金，黃銅是銅鋅合金，青銅是銅錫合金，白銅是銅鈷鎳合金。第3步例證典例印證，思維深化某課外活動小組，收集了一種合金進(jìn)行研究(已知cu的焰色反應(yīng)顯綠色)。 【導(dǎo)學(xué)號：72062048】(1)外觀暗灰色，表面光滑；(2)在酒精燈上灼燒，火焰呈綠色；合金片熔化，但不滴落；(3)取刮去表皮的金屬10.0 g，放入足量h2so4溶液中，收集到標(biāo)準(zhǔn)狀況下的h2 9.96 l；(4)另取刮去表皮的金屬10.0 g，放入足量naoh溶液中，也收集到標(biāo)準(zhǔn)狀況下的h2 9.96 l。試據(jù)此判斷，合金中一定含有的元素是_(寫元素符號)；下列元素可能含有的是_(填選項字母)；aagbmgcnadfe如果該合金中，只含兩種元素，它們的質(zhì)量比是_?！窘馕觥垦嫔磻?yīng)呈綠色，表明此合金中含有銅，相同質(zhì)量的合金分別與h2so4溶液，naoh溶液反應(yīng)放出等體積的h2，表明合金中有金屬元素al，且不含比銅活潑的其他金屬，否則與酸反應(yīng)放出的h2多。2al3h254 g 67.2 lm(al) 9.96 lm(al)8.0 g，m(cu)10.0 g8.0 g2.0 g，m(cu)m(al)14?！敬鸢浮縞u、alam(cu)m(al)14第4步運(yùn)用精選習(xí)題，落實(shí)強(qiáng)化2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，銥金筆的筆頭用黃金的合金，筆尖用銥的合金。下列說法中錯誤的是() 【導(dǎo)學(xué)號：72062049】a鋼筆的筆頭不易被氧化，抗腐蝕性能好b銥金筆的密度要比鋼筆大c銥金筆的筆頭和筆尖都是用純金制成的d銥金筆經(jīng)久耐磨，書寫時彈性特別好，是一種理想的硬筆【解析】銥金筆的筆頭和筆尖分別是黃金和銥金等多種合成的?！敬鸢浮縞新型合金的用途第1步導(dǎo)思問題引入，自主探究1儲氫合金的儲氫原理是什么？它怎樣儲存和釋放h2?【提示】h2儲氫合金,稍受熱金屬氫化物。2能夠用于人造骨骼的是哪種合金？【提示】鈦合金。第2步闡述要點(diǎn)歸納，深化知識1儲氫合金(1)氫能的利用存在的兩大難題：制取和儲存。h2是一種易燃、易爆的氣體，要利用h2，關(guān)鍵要解決h2的安全儲存和運(yùn)輸問題。一般情況下，h2采用氣態(tài)或液態(tài)儲存。但運(yùn)送裝有h2的鋼瓶既不安全又不方便。(2)對儲氫合金的要求：一是能夠大量吸收h2，并與h2結(jié)合成金屬氫化物；二是儲氫量大，金屬氫化物既容易形成，稍稍加熱又容易分解，室溫下吸氫、放氫的速率快，如tife合金、lani合金等。2鈦合金被譽(yù)為“21世紀(jì)金屬”的鈦所形成的合金，具有質(zhì)量輕、硬度大、耐腐蝕、良好的抗氧化性?，F(xiàn)在，鈦合金廣泛用于航空、航天、潛艇、人造骨(關(guān)節(jié))的制造。3形狀記憶合金形狀記憶合金是在20世紀(jì)60年代初期發(fā)現(xiàn)的，它是一種特殊的合金，有一種不可思議的性質(zhì)，即使把它揉成一團(tuán)，一旦達(dá)到一定溫度，它便能在瞬間恢復(fù)到原來的形狀。由鎳和鈦組成的合金具有記憶能力，稱為nt合金，它在高科技領(lǐng)域、工業(yè)和民用部分發(fā)揮著獨(dú)特的作用，如用形狀記憶合金制成的高級眼鏡框架，扭曲折彎后，能夠自動恢復(fù)成原來的形狀，彈性好，經(jīng)久耐用。第3步例證典例印證，思維深化鈦(ti)因為具有神奇的性能越來越引起人們的關(guān)注，是航空、軍工、電力等方面的必需材料，被譽(yù)為“空間金屬”和“深海金屬”。 【導(dǎo)學(xué)號：72062050】(1)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，鈦合金與人體有很好的“相容性”。根據(jù)它們的主要性能，下列用途不切合實(shí)際的是_。a用來做保險絲b用于制造航天飛機(jī)c用來制造人造骨d用于制造船舶(2)常溫下鈦不和非金屬、強(qiáng)酸反應(yīng)。紅熱時，卻可與常見的非金屬單質(zhì)反應(yīng)。地殼中含鈦礦石之一的金紅石(tio2)，目前大規(guī)模生產(chǎn)鈦的方法是：第一步：金紅石、炭粉混合，在高溫條件下通入氯氣制得ticl4和一種可燃性氣體。該反應(yīng)的化學(xué)方程式：_，該反應(yīng)的還原劑是_。第二步：在氬氣的氣氛中，用過量鎂在加熱條件下與ticl4反應(yīng)制得金屬鈦。簡述由上述所得產(chǎn)物中獲取金屬鈦的步驟：_?！窘馕觥?1)選a。由題干知鈦和鈦合金的熔點(diǎn)高，不能用來做保險絲；其密度小、熔點(diǎn)高、可塑性好，可用于制造飛機(jī)及船舶，與人體有很好的“相容性”可制造人造骨。(2)tio22c2cl2ticl42co，該反應(yīng)中，碳元素化合價升高，c作還原劑；第二步應(yīng)為鎂置換鈦的反應(yīng)，化學(xué)方程式為ticl42mgti2mgcl2，所得產(chǎn)物含雜質(zhì)鎂(鎂過量)、mgcl2，利用鈦不與強(qiáng)酸反應(yīng)，應(yīng)加足量鹽酸除去過量雜質(zhì)鎂、mgcl2，過濾即得鈦?！敬鸢浮?1)a (2)tio22c2cl2ticl42co碳加入足量鹽酸，過濾，洗滌在分析合金的組成時，應(yīng)注意：(1)根據(jù)元素單質(zhì)的性質(zhì)判斷單質(zhì)的存在，特別是一些單質(zhì)的特殊性，如al與naoh溶液反應(yīng)，si與naoh溶液反應(yīng)等。(2)加入試劑時注意反應(yīng)的單一性，即加入一種試劑與一種成分反應(yīng)。第4步運(yùn)用精選習(xí)題，落實(shí)強(qiáng)化3下列關(guān)于高溫合金的說法不正確的是()a高溫合金在高溫下能保持足夠的強(qiáng)度和良好的抗氧化性b鈉、鉀等熔點(diǎn)較低的金屬不適合制高溫合金c高溫合金在航天工業(yè)、軍工企業(yè)有廣泛用途d高溫合金可用于制造人造骨骼【解析】人造骨骼必須有良好的生物相容性，但對耐高溫要求并不高?！敬鸢浮縟1下列物質(zhì)中，不屬于合金的是()a硬鋁b黃銅c鋼鐵d水銀【解析】水銀的成分為汞單質(zhì)，不屬于合金?！敬鸢浮縟2如圖是在法國拍賣會拍賣的我國圓明園獸首兔首和鼠首，拍賣臺上渴望回家的銅器兔首和鼠首看上去仍熠熠生輝。下列對其原因的分析，最可能的是() a它們的表面都電鍍上了一層耐腐蝕的黃金b環(huán)境污染日趨嚴(yán)重，它們表面的銅綠被酸雨洗去c銅的活動性比氫弱，因此不易被氧化d它們是含一定比例金、銀、錫、鋅的銅合金【解析】本題以我國國寶圓明園鼠首和兔首銅像為素材考查金屬的保護(hù)和合金的概念，也激發(fā)了學(xué)生的愛國熱情。最有可能的原因改變了金屬的內(nèi)部結(jié)構(gòu)(形成合金)，從而防止了金屬的腐蝕?！敬鸢浮縟3下列金屬中，遇到稀硫酸或氫氧化鈉溶液都能放出氫氣的是() 【導(dǎo)學(xué)號：72062051】a銀b鋁c鎂d鐵【解析】銀、鎂、鐵均與naoh溶液不反應(yīng)。2al3h2so4=al2(so4)33h2，2al2naoh2h2o=2naalo23h2?！敬鸢浮縝4合金是金屬與金屬(或某些非金屬)在熔化狀態(tài)下形成的一種具有金屬特性的熔合物。下表中金屬難與表中其他金屬形成二元合金的元素是()fecuznagauw熔點(diǎn)/1 5351 083419.5960.81 0633 380沸點(diǎn)/3 0002 5959072 2122 7075 627a.febzncagdw【解析】從表中數(shù)據(jù)可以看出，金屬w的熔點(diǎn)不但比其他金屬的熔點(diǎn)高，而且也比其他金屬的沸點(diǎn)高；因此w不能與其他金屬熔合在一起?！敬鸢浮縟5(1)選擇填空：將鋁的用途與性質(zhì)搭配起來(每個選項只選用一次)。 【導(dǎo)學(xué)號：72062052】a質(zhì)輕b延展性好c易導(dǎo)熱d易導(dǎo)電e氧化時放熱太陽能熱水器：_；飛機(jī)：_；電纜：_；鋁箔：_。(2)佛山是有色金屬之鄉(xiāng)，其中鋁合金材料的產(chǎn)量約占全國的一半。鋁合金材料屬于_(填“純凈物”“混合物”或“單質(zhì)”)。(3)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)生成銅。試寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：_?！窘馕觥?1)鋁在太陽能熱水器上的應(yīng)用是由于它的導(dǎo)熱性好。鋁合金硬度大、質(zhì)輕，是制造飛機(jī)的良好材料。鋁用作電纜和鋁箔分別利用了其導(dǎo)電性和延展性。(2)合金是由一種金屬跟其他一種或幾種金屬(或非金屬)一起熔合而成的具有金屬特性的物質(zhì)，因此肯定是混合物。(3)該反應(yīng)是鐵與硫酸銅反應(yīng)置換出銅的過程。【答案】(1)cadb(2)混合物(3)fecuso4=feso4cu學(xué)業(yè)分層測評(九)(建議用時：30分鐘) 學(xué)業(yè)達(dá)標(biāo)1下列關(guān)于合金的說法正確的是()合金至少含兩種金屬合金中元素以化合物形式存在合金的熔點(diǎn)比組成成分低合金一定是混合物鐵銹是一種鐵合金abcd【解析】合金概念有三個特點(diǎn)：一定是混合物；合金中各成分都是以單質(zhì)形式存在；合金中至少有一種金屬。鐵銹的主要成分是氧化鐵，不具有合金的性質(zhì)，因此不屬于合金?！敬鸢浮縞2下列敘述與金屬的物理性質(zhì)無關(guān)的是()a良好的導(dǎo)電性b反應(yīng)中易失電子c延展性d導(dǎo)熱性【解析】金屬反應(yīng)中易失電子的性質(zhì)屬于化學(xué)性質(zhì)，與物理性質(zhì)無關(guān)?！敬鸢浮縝3生鐵和鋼的主要區(qū)別是()a生鐵和鋼的主要成分都是鐵，但二者的含碳量不同，性能也不同b生鐵和鋼都是碳的合金c生鐵就是含雜質(zhì)較多的鋼，鋼就是含雜質(zhì)較少的生鐵d生鐵是混合物，鋼是純凈物【解析】生鐵的含碳量為2%4.3%，鋼的含碳量為0.03%2%，二者都是鐵的合金，都是混合物，因而選a?！敬鸢浮縜4鋁鎂合金因堅硬、輕巧、美觀、潔凈、易于加工而成為新型建筑裝潢材料，主要用于制作窗框、卷簾門、防護(hù)欄等。下列與這些用途無關(guān)的性質(zhì)是() 【導(dǎo)學(xué)號：72062129】a不易生銹b導(dǎo)電性好c密度小d強(qiáng)度高【解析】由于門窗要接觸空氣、水等，所以要考慮材料是否易生銹；如果強(qiáng)度不高，既不安全，也容易變形導(dǎo)致難以打開，門窗是不需通電的，故不需考慮材料的導(dǎo)電性?！敬鸢浮縝5某合金與鐵的物理性質(zhì)的比較如下表所示：熔點(diǎn)密度硬度導(dǎo)電性某合金3200 3.20 g/cm37.53.5鐵1535 7.86 g/cm34.517(注：硬度以金剛石的10作標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)電性以銀的100為標(biāo)準(zhǔn))已知該合金耐腐蝕、強(qiáng)度大，從性能看，該合金不適合制()a門窗框b爐具c電源線d飛機(jī)外殼【解析】該合金耐腐蝕、強(qiáng)度大、熔點(diǎn)高、密度小、硬度大，所以可以用來制門窗框、爐具、飛機(jī)外殼，但該合金導(dǎo)電性差，不適合制電源線?！敬鸢浮縞6高功率ni/mh(m表示儲氫合金材料)電池已經(jīng)用于混合動力汽車，其放電時的反應(yīng)為nioohmh=mni(oh)2，下列有關(guān)說法不正確的是()a儲氫合金是一種新型合金b儲氫合金的一大重要特點(diǎn)是吸收h2的能力強(qiáng)c此電池工作時，儲氫合金中的h2釋放出來參與反應(yīng)d此電池工作時，釋放出的h2在原電池的負(fù)極上發(fā)生失電子的還原反應(yīng)【解析】工作時，儲氫合金釋放出的h2在負(fù)極上發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)?！敬鸢浮縟72016年10月19日神舟十一號與天宮二號成功對接，標(biāo)志著中國的航空鋁材處于世界領(lǐng)先行列。下面關(guān)于鋁合金的說法錯誤的是()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，但能被燒堿腐蝕d鎂鋁合金在冷的濃硫酸中鈍化【解析】鎂不會在濃硫酸中鈍化?！敬鸢浮縟8某化學(xué)興趣小組對某獎牌中金屬的成分提出猜想：甲認(rèn)為該金屬是由純金制成；乙認(rèn)為該金屬是由金銀合金制成；丙認(rèn)為該