新教材2021-2022學年人教版化學必修第一冊學案：3 2 第一課時　金屬材料 Word版含答案

1、PAGE PAGE 10第二節(jié)eq blc|rc (avs4alco1(,)金屬材料第一課時金屬材料eq avs4al(素養(yǎng)發(fā)展目標)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)宏觀辨識與微觀探析的能力。2能列舉常見合金的組成與性能，能科學、合理地選擇和使用金屬材料，培養(yǎng)自己的科學態(tài)度與社會責任化學核心素養(yǎng)的發(fā)展。eq avs4al(合金及其性質(zhì))1合金的含義合金是由兩種或兩種以上的金屬(或金屬與非金屬)熔合而成的，具有金屬特性的混合物。2合金的特性(1)一般情況下，合金比各成分金屬的硬度大。(2)多數(shù)合金的熔點一般比各成分金屬的低。(3)一般來說，合金的性能并不是各成分金屬性能的總和，

2、合金的物理、化學及機械性能優(yōu)于各成分金屬。(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)。例如：生鐵的熔點比純鐵的低；硬鋁(Al、Cu、Mg、Mn、Si)的強度和硬度都比純鋁的大。問題探討1合金一定只是由金屬組成的混合物嗎？提示：不一定；合金中一定含有金屬元素，也可能含有非金屬元素，如生鐵是由鐵、碳組成的合金。2已知銅的熔點為1 083 ，鈉的沸點為883 ，試問銅與鈉是否能形成合金？提示：不能；當銅開始熔化時，鈉已經(jīng)汽化，故二者不能形成合金。3合金的性質(zhì)是各成分金屬的性質(zhì)之和嗎？提示：不是；合金具有許多優(yōu)良的物理、化學或機械性能，在物理性質(zhì)和機械性能方面優(yōu)于

3、各成分金屬。不是各成分金屬性能的簡單加和；但一般認為在化學性質(zhì)上，合金體現(xiàn)的是各成分金屬的化學性質(zhì)。4合金比成分金屬的硬度一般都大，原因是什么？提示：純金屬內(nèi)所有原子的大小和形狀相同，原子的排列十分規(guī)整，形成合金后，改變了有規(guī)則的層狀排列，使原子之間的相對滑動變得困難，導致合金的硬度變大。1合金的性質(zhì)合金具有許多優(yōu)良的物理、化學或機械性能，在許多方面不同于各成分金屬。(1)硬度：合金的硬度一般大于各成分金屬。(2)熔點：合金的熔點多數(shù)低于各成分金屬。2純金屬和合金的結(jié)構(gòu)比較合金的形成改變了金屬的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，使合金的性能和純金屬有很大的差異。3合金的“四大”關(guān)注點(1)合金中一定含有金屬元素，可能

4、含有非金屬元素。(2)合金中各成分的含量影響合金的性能。(3)合金不同于一般混合物，它有固定的熔點，原因是合金有固定的組成。(4)合金的種類遠遠多于純金屬的種類。12020年12月17日凌晨1點59分，“嫦娥五號”返回器攜帶月球樣品在內(nèi)蒙古四子王旗預定區(qū)域安全著陸。這標志著我國已具備地月往返的能力，探月工程“繞、落、回”三步走規(guī)劃完美收官。“嫦娥五號”中使用了大量合金。下列有關(guān)金屬或合金的說法中不正確的是()A生鐵屬于合金B(yǎng)合金的化學性質(zhì)與其成分金屬的化學性質(zhì)不同C一般合金的熔點比各成分金屬的低D改變原料的配比、生成合金的條件，可以得到具有不同性能的合金解析：選B生鐵中含有Fe和C元素，屬于合

5、金，合金屬于混合物，故A正確；合金的化學性質(zhì)與其成分金屬的化學性質(zhì)基本相同，故B錯誤；一般合金的熔點比各成分金屬的低，但硬度比各成分金屬的大，故C正確；改變原料的配比、生成合金的條件，可以得到具有不同性能的合金，比如鐵中加鉻制造不銹鋼，故D正確。2下列關(guān)于合金的說法正確的是()A合金中至少含有兩種金屬元素B合金中的金屬元素以化合物的形式存在C合金中可能含有非金屬元素D合金的性質(zhì)與其成分金屬的性質(zhì)完全相同解析：選C合金不一定含有兩種或兩種以上的金屬元素，也可能含有非金屬元素，A項錯誤，C項正確；合金中的元素一般以單質(zhì)的形式存在，B項錯誤；合金具有許多優(yōu)良的物理、化學或機械性能，在許多方面不同于其

6、成分金屬，D項錯誤。3某合金與鐵的物理性質(zhì)的比較如表所示：熔點/密度/(g/cm3)硬度(金剛石為10)導電性(銀為100)某合金2 5003.007.42.3鐵1 5357.864517又知該合金耐腐蝕，強度大。從以上性能看，該合金不適合制()A導線B門窗框C爐具D飛機外殼解析：選A該合金與鐵相比較，導電性較差，不適合制導線；制門窗框主要利用合金的硬度大和耐腐蝕性強；制爐具主要利用其熔點高和耐腐蝕性強；制飛機外殼則是利用其硬度大和密度小，B、C、D項與該合金性能相符。eq avs4al(鐵合金)生鐵和鋼是兩種重要的鐵碳合金，兩者有廣泛的用途。問題探討1生鐵和鋼是兩種重要的鐵碳合金，二者的分類

7、依據(jù)是什么？提示：按含碳量的不同把鐵碳合金分為生鐵和鋼，其中含碳量2%4.3%的為生鐵；含碳量0.03%2%的為鋼。2碳素鋼按含碳量的不同分為哪三類？提示：按含碳量的不同，可把碳素鋼分為低碳鋼、中碳鋼和高碳鋼。3在碳素鋼中，因含碳量的不同，高碳鋼、中碳鋼和低碳鋼的性能有很大差異；向碳素鋼中加入不同的合金元素，可制得不同性能的合金鋼。這對你有什么啟示？提示：物質(zhì)組成成分的種類和百分含量都對物質(zhì)的性質(zhì)有重大影響。在合金的冶煉中，可以根據(jù)實際需求，通過調(diào)節(jié)合金元素的種類和百分含量，制成具有穩(wěn)定性的合金。鐵合金的兩大類型生鐵和鋼1生鐵和鋼是含碳量不同的兩種鐵碳合金，由于含碳量不同，鋼(含碳量為0.03

8、%2%)和生鐵(含碳量為2%4.3%)在性能上有很大差異。鋼是用量最大、用途最廣的合金，根據(jù)其化學成分，可分為兩大類：碳素鋼和合金鋼。根據(jù)含碳量不同，碳素鋼又可分為高碳鋼、中碳鋼和低碳鋼。生鐵和鋼的主要組成元素、特性和用途如表所示：鐵合金主要成分主要特征主要用途生鐵Fe、C(含碳量為2%4.3%)及Si、Mn、S、P硬而脆，強度高，可鑄不可鍛煉鋼，制各種鑄件鋼碳素鋼低碳鋼Fe、C(含碳量低于0.3%)韌性、焊接性好，但強度低制鋼板、鋼絲和鋼管等中碳鋼Fe、C(含碳量為0.3%0.6%)強度高，韌性及加工性好制鋼軌、車輪和建材等高碳鋼Fe、C(含碳量高于0.6%)硬而脆，熱處理后彈性好制器械、彈

9、簧和刀具等合金鋼錳鋼Fe、Mn韌性好，強度高制鋼軌、軸承、坦克裝甲等硅鋼Fe、Si導磁性好制變壓器、發(fā)電機的鐵芯等不銹鋼Fe、Cr、Ni抗腐蝕性好制醫(yī)療器械、炊具、反應釜和容器等2.鋼是用量最大、用途最廣的合金，含碳量越低，鋼的韌性越好；含碳量越高，鋼的硬度越大。合金鋼包括不銹鋼及各種特種鋼等。1日常生活中的容器主要是不銹鋼制品，這是利用合金的()A導電性B導熱性C抗腐蝕性D易回收利用解析：選C生活中使用不銹鋼制品，主要利用合金抗腐蝕性好。2在生活、生產(chǎn)中，目前用量最大、用途最廣的合金是()A鈦合金B(yǎng)銅C鋼D硬鋁解析：選C目前在生產(chǎn)、生活中用量最大、用途最廣的合金是鋼。3下列說法正確的是()A

10、高碳鋼的含碳量大于2%B生鐵既可鑄造也可鍛造C生鐵和鋼都屬于鐵合金D生鐵是用途最廣的合金解析：選C高碳鋼屬于鋼中的碳素鋼，鋼的含碳量低于2%，A項錯誤；生鐵可鑄不可鍛，B項錯誤；鐵合金通常包括生鐵和鋼兩大類，C項正確；鋼是用途最廣的合金，D項錯誤。eq avs4al(鋁和鋁合金新型合金)實驗1鋁片與鹽酸的反應實驗操作實驗現(xiàn)象剛開始沒有氣泡，一段時間后，鋁片逐漸溶解，有無色氣泡冒出，將點燃的木條放在試管口有爆鳴聲實驗結(jié)論鋁是一種活潑金屬，常溫下能與空氣中的氧氣發(fā)生反應，表面生成一層致密的氧化膜，保護著內(nèi)部金屬。鋁表面的保護膜和鋁均能與鹽酸發(fā)生反應化學方程式Al2O36HCl=2AlCl33H2O

11、、2Al6HCl=2AlCl33H2離子方程式Al2O36H=2Al33H2O2Al6H=2Al33H2實驗2鋁片與NaOH溶液的反應實驗操作實驗現(xiàn)象開始沒有氣泡，一段時間后才產(chǎn)生氣泡，鋁片逐漸溶解，將點燃的木條放在試管口有爆鳴聲立即產(chǎn)生氣泡，鋁片逐漸溶解，將點燃的木條放在試管口有爆鳴聲實驗結(jié)論兩支試管均放出H2，鋁、氧化鋁均能與NaOH溶液反應離子方程式Al2O32OH=2AlOeq oal(,2)H2O、2Al2OH2H2O=2AlOeq oal(,2)3H2問題探討1鋁是活潑的金屬，為什么鋁的抗腐蝕性能比鐵強？提示：常溫下，活潑的金屬在空氣中易與氧氣反應，表面生成一層氧化膜，但有的氧化膜

12、致密，可以保護內(nèi)部的金屬不會繼續(xù)被氧化，如鎂、鋁表面的氧化膜，因此鎂、鋁可在空氣中保存；有的氧化膜疏松，不能保護內(nèi)部金屬，如鐵表面形成的鐵銹。2為什么鋁制餐具不宜用來蒸煮或長時間存放酸性或堿性食物？提示：由于Al和Al2O3均能與酸、堿反應，故不能用鋁制餐具蒸煮或長時間存放酸性或堿性食物。3為什么航空工業(yè)中鋁合金比鐵合金應用更廣泛？提示：鋁合金的密度比鐵合金密度小，且耐高溫、耐腐蝕。鋁是地殼中含量最多的金屬元素。鋁是一種活潑金屬，在常溫下就能與空氣中的氧氣發(fā)生反應，表面生成一層致密的氧化鋁薄膜。人們?nèi)粘Ｓ玫匿X制品通常都是由鋁合金制造的，其表面總是覆蓋著致密的氧化鋁薄膜，這層膜起著保護內(nèi)部金屬的

13、作用。1鋁的化學性質(zhì)(1)與O2等非金屬單質(zhì)反應常溫下，金屬鋁能被空氣中的氧氣氧化，表面生成一層致密的氧化鋁薄膜，這層薄膜能阻止內(nèi)部金屬繼續(xù)與氧氣發(fā)生反應。反應的化學方程式為4Al3O2=2Al2O3。(2)與酸、堿的反應鋁既能與酸溶液反應，又能與堿溶液反應。以HCl和NaOH為例的化學方程式分別為2Al6HCl=2AlCl33H2、2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2。2氧化鋁與酸、堿的反應Al2O3既能與酸反應生成鹽和水，又能與堿反應生成鹽和水，這種氧化物稱為兩性氧化物。以HCl和NaOH為例的化學方程式分別為Al2O36HCl=2AlCl33H2O、Al2O32NaOH=2Na

14、AlO2H2O。3鋁合金主要組成元素主要特性主要用途鋁合金硬鋁Al、Mg、Cu、Si、Mn等(Mg 0.5%、Cu 4%、Si 0.7%、Mn 0.5%)密度小，強度和硬度都比純鋁的大，具有較強的抗腐蝕能力用于汽車、飛機、火箭、船舶等制造業(yè)鎂鋁合金Mg、Al強度和硬度都比純鋁和純鎂的大用于火箭、飛機、輪船等制造業(yè)4.新型合金(1)儲氫合金儲氫方法eq blcrc (avs4alco1(傳統(tǒng)方法blcrc (avs4alco1(利用高壓鋼瓶來儲氫,儲存液態(tài)氫),現(xiàn)代方法：儲氫合金)含義：一類能夠大量吸收H2，并與H2結(jié)合成金屬氫化物的材料。要求：具有實用價值的儲氫合金要求儲氫量大，金屬氫化物既容

15、易形成，稍稍加熱又容易分解，室溫下吸、放氫的速率快。實例：TiFe合金、LaNi合金。(2)其他幾種新型合金合金名稱主要性質(zhì)主要用途鈦合金熔點高、密度小、可塑性好、易于加工、機械性能好、抗腐蝕性能好等廣泛用于火箭、導彈、航天飛機、船舶、化工和通信設備等耐熱合金高溫下具有高的抗氧化性、抗蠕變性與持久強度主要應用于航空、艦艇、火箭等領(lǐng)域形狀記憶合金在加熱升溫后能完全消除其在較低的溫度下發(fā)生的變形，恢復其變形前的原始形狀在航空航天領(lǐng)域、臨床醫(yī)療領(lǐng)域等有著廣泛的應用，如宇宙飛船的天線、人造骨骼、心臟修補器、手術(shù)縫合線等名師點撥(1)合金中的“最”：使用最早的合金是青銅；用量最大、用途最廣的合金是鋼。(

16、2)NaAlO2為偏鋁酸鈉，其中鋁的化合價為3價，NaAlO2在溶液中的存在形式是NaAl(OH)4(四羥基合鋁酸鈉)。(3)既能與NaOH溶液反應又能與鹽酸反應的物質(zhì)主要有：Al、Al2O3及多元弱酸的酸式鹽(如NaHCO3)。(4)1 mol鋁不論與鹽酸還是NaOH溶液完全反應，均轉(zhuǎn)移3 mol電子，同時生成1.5 mol H2。1日常生活中常用鋁制炊具，它質(zhì)輕且堅固耐用，其原因是()A鋁制品表面涂有一層油，可以保護鋁不受腐蝕B鋁很不活潑，不易與其他物質(zhì)反應C鋁制品表面有一層致密的氧化物薄膜，起保護作用D鋁雖然很活潑，但只有在高溫下才能反應解析：選C鋁的化學性質(zhì)很活潑，易和空氣中的氧氣反應

17、形成一層致密的氧化物薄膜，從而阻止內(nèi)部的鋁繼續(xù)反應，故鋁制炊具堅固耐用。2下列說法不正確的是()A鋁合金的硬度和強度均比鋁單質(zhì)的大B鋁制器皿可長期盛放酸梅湯和堿水等C鋁合金可用于制造汽車車輪的骨架等D硬鋁是含有Al、Cu、Mg、Si、Mn等元素的鋁合金解析：選B根據(jù)合金的特性易知，鋁合金的硬度和強度均比純鋁的大，A項正確；因鋁和氧化鋁均能與酸或堿發(fā)生反應，若用鋁制器皿長期盛放酸梅湯和堿水等會因發(fā)生反應而使其腐蝕，B項錯誤；鋁合金質(zhì)輕，強度大且熱變形小，可廣泛用于制造汽車車輪的骨架和飛機骨架等，C項正確；硬鋁是含有Al、Cu、Mg、Si、Mn等元素的鋁合金，D項正確。3鋁合金在日常生活、建筑裝潢

18、、航空航天和汽車制造等方面均有著廣泛的用途。下列關(guān)于鋁合金具有廣泛用途的分析不正確的是()A鋁元素是在地殼中含量最高的金屬元素，儲量豐富B常溫下鋁既可以和鹽酸反應又可以與氫氧化鈉反應C鋁的冶煉技術(shù)基本成熟，可以大量生產(chǎn)D從金屬活動性順序來看鋁是比較活潑的金屬，所以鋁絲加熱可以在空氣中劇烈燃燒解析：選D地殼中含量最多的金屬元素為鋁元素，故A正確；鋁具有兩性，常溫下能和鹽酸反應，也可以和氫氧化鈉反應，故B正確；現(xiàn)在生活和生產(chǎn)中對金屬鋁的需求量大，利用電解冶煉金屬鋁的技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中已經(jīng)成熟，可以大量生產(chǎn)，故C正確；鋁和氧氣反應生成了三氧化二鋁，又因三氧化二鋁的熔點高于鋁的熔點，而三氧化二鋁在鋁的表

19、面會形成保護膜，所以加熱鋁絲的時候鋁會熔化但是不會滴落，不會岀現(xiàn)劇烈的燃燒現(xiàn)象，故D錯誤。分級訓練課課過關(guān)1下列物質(zhì)中，不屬于合金的是()A碳素鋼B青銅C生鐵DC60解析：選D碳素鋼為鐵的合金，青銅是Cu與Sn、Pb等元素的合金，生鐵是Fe與碳元素形成的合金。2下列關(guān)于Al和Al2O3的說法錯誤的是()A可與鹽酸反應B可與氫氧化鈉溶液反應C常溫下很穩(wěn)定D常溫下不溶于水解析：選CAl與鹽酸反應生成氯化鋁和氫氣，Al2O3與鹽酸反應生成氯化鋁和水，故A正確；Al與氫氧化鈉溶液反應生成偏鋁酸鈉和氫氣，Al2O3與氫氧化鈉溶液反應生成偏鋁酸鈉和水，故B正確；鋁的性質(zhì)活潑，常溫下，容易與空氣中的氧氣反應生成氧化鋁，故C錯誤；常溫下，Al和Al2O3都不溶于水，故D正確。3下列說法正確的是()A用來制造儲存氫氣所用鋼瓶的合金是儲氫合金B(yǎng)不銹鋼是最常見的新型合金C新型合金主要應用于航天航空、生物工程等領(lǐng)域D碳纖維復合材料屬于新型合金材料解析：選C儲氫合金指一類能夠大量吸收H2，并與H2結(jié)合成金屬氫化物的材料，A項錯誤；不銹鋼屬于鐵合金，B項錯誤；碳是非金屬元素，碳纖維主要由碳元素組成，不屬于合金，D項錯誤。4用于飛機制造的材料應具備高比強度(斷裂強度/密度)，還應具備密度小，質(zhì)地輕的特點。你認為下列材料中可用于飛機制造業(yè)的是()AMgAl合金B(yǎng)