金屬材料 課時(shí)1-高一上學(xué)期化學(xué)人教版（2019）必修第一冊(cè)

1、3.2 金屬材料課時(shí)1在1971年，蘇聯(lián)秘密地派遣了4架米格-25到埃及進(jìn)行秘密測(cè)試，并且對(duì)以色列進(jìn)行空中偵察，以色列空軍在面對(duì)高度三萬米，速度三馬赫呼嘯而過的米格-25，以色列所裝備的F4-鬼怪戰(zhàn)斗機(jī)對(duì)其毫無辦法，只能發(fā)射幾枚 AIM-7E空空導(dǎo)彈 ，結(jié)果造就了空戰(zhàn)史上的第一例，因?yàn)閼?zhàn)斗機(jī)比空空導(dǎo)彈快而規(guī)避了導(dǎo)彈的戰(zhàn)例。這款及蘇聯(lián)人暴力美學(xué)于一身的戰(zhàn)斗機(jī)的主要材料就是我們今天要學(xué)習(xí)的金屬材料。飛的比導(dǎo)彈還快的飛機(jī)米格25 一、鐵合金1.生鐵2.鋼二、鋁合金三、金屬的化學(xué)性質(zhì)探究一、合金的組成和性質(zhì)（5分鐘）問題1.形成合金的成分只能是金屬嗎？【答案】不是。合金是兩種或兩種以上的金屬或金屬與非

2、金屬熔合而成的,具有一定金屬特性的物質(zhì)。問題2.我國(guó)最早使用的合金是什么？其主要成分是什么？【答案】青銅；主要成分是銅、錫和鉛。低碳鋼問題3.根據(jù) 的不同，剛可以分為碳素鋼和合金鋼。碳素鋼又可以分為 、 、 。常見的合金鋼有哪些？化學(xué)成分高碳鋼中碳鋼【答案】不銹鋼、錳鋼、硅鋼等。問題4.生活中我們會(huì)發(fā)現(xiàn)，鐵制品和鋁制品普遍存在，但卻發(fā)現(xiàn)鋁制品相比鐵制品不易生銹，請(qǐng)分析原因？【答案】鐵制品和鋁制品在空氣中都易被空氣中氧氣氧化，而且鋁的氧化速度比鐵更快，但是鋁被氧化后在表明生成一層致密的氧化層，阻止鋁繼續(xù)被氧化，也就是鋁氧化后形成的鋁銹能防止鋁進(jìn)一部被氧化。相反，鐵被氧化后，在表面形成疏松多孔的鐵

3、銹，能吸收水分和二氧化碳以及氧氣，加速內(nèi)部鐵的持續(xù)氧化，所以，鋁制品不易生銹，使用壽命更長(zhǎng)?！咎骄靠偨Y(jié)】1.合金的組成合金中一定有金屬元素，也可能含有非金屬元素。合金一般是混合物，沒有固定的熔點(diǎn)。當(dāng)一種金屬的熔點(diǎn)超過另一種金屬的沸點(diǎn)時(shí)，它們就不可能熔合在一起而形成合金。2.合金的性質(zhì)合金的熔點(diǎn)一般比各成分金屬的低。合金在硬度、密度、強(qiáng)度以及其他一些機(jī)械性能上要優(yōu)于各成分金屬。合金具有金屬特性，如導(dǎo)熱、導(dǎo)電性。合金中各成分金屬的化學(xué)性質(zhì)不變。合金的構(gòu)成不同，會(huì)造成合金的性質(zhì)有差異?！踞槍?duì)訓(xùn)練】1.合金是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)。(1)下列物質(zhì)不屬于合金的

4、是_(填字母，下同)。A.明礬 B.硬鋁 C.生鐵 D.青銅(2)根據(jù)下表中四種金屬的熔、沸點(diǎn)：B金 屬NaCuAlFe熔點(diǎn)/97.81 0836601 535沸點(diǎn)/8832 5672 4672 750其中不能形成合金的是_。Cu與Na Fe與Cu Fe與Na Al與NaA. B. C. D.A(3)鎂鋁合金與鹽酸完全反應(yīng)后，加入過量的氫氧化鈉溶液，最后的結(jié)果是_。A.沒有沉淀物生成B.只有氫氧化鋁沉淀生成C.只有氫氧化鎂沉淀生成D.有氫氧化鋁和氫氧化鎂沉淀生成C【答案】(1)A屬于化合物；硬鋁中含鋁、銅、鎂等，生鐵中主要含鐵、碳，青銅中含有銅、錫等，它們都屬于合金。(2)當(dāng)一種金屬的熔點(diǎn)超過

5、另一種金屬的沸點(diǎn)時(shí)，它們就不可能熔合在一起而形成合金。(3)Mg、Al都與鹽酸反應(yīng)，Mg(OH)2不溶于NaOH溶液；而Al(OH)3溶于NaOH溶液生成NaAlO2和H2O。探究二、鋁與非金屬單質(zhì)（O2、Cl2、S）的反應(yīng)（8分鐘）問題1.填寫下列空白：非金屬單質(zhì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象化學(xué)方程式與空氣反應(yīng)(常溫)與O2反應(yīng)(燃燒)鋁片 金屬光澤。劇烈反應(yīng)，發(fā)光放熱，熔化的鋁卻 滴落。與Cl2反應(yīng)劇烈反應(yīng)，冒出大量_與S反應(yīng)加熱反應(yīng)，生成白色固體2Al+3Cl2=2AlCl3失去白煙不4Al+3O2=2Al2O32Al+3S=Al2S3問題2.從超市中剛購(gòu)置的燒水壺(鋁制)都是亮蹭蹭的，一段時(shí)間后發(fā)現(xiàn)壺表面

6、變花(顏色暗淡)，請(qǐng)解釋其中的緣由？原因： 。使用鋼絲球時(shí)，為什么需要用力搓洗才能使它變的亮起來？說明了：_。除去表面的氧化膜 Al在空氣中易與氧氣反應(yīng)，生成Al2O3，所以壺表面變花（顏色暗淡） 鋁制品表面有一層致密的氧化鋁薄膜，用鋼絲球用力搓洗可以擦去其表面的氧化鋁保護(hù)膜。問題3.取實(shí)驗(yàn)室中的鋁條與其他物質(zhì)的反應(yīng)時(shí)，我們通常需要對(duì)鋁條進(jìn)行 處理，目的是 。砂紙打磨 鎂、鋁在空氣中與氧氣反應(yīng)，都生成氧化鋁和氧化鎂保護(hù)膜，比較穩(wěn)定。但鐵不一樣，空氣中往往含有水蒸氣，水蒸氣吸附在鐵表面，發(fā)生電化學(xué)腐蝕，生成的鐵銹質(zhì)地疏松，更容易進(jìn)一步吸附潮氣，引起銹蝕。問題4.鎂、鋁、鐵三種金屬暴露在空氣中，發(fā)

7、現(xiàn)更活潑的鎂、鋁反而不像鐵那樣容易被徹底腐蝕，其原因是_?！咎骄靠偨Y(jié)】1.鋁可與大部分非金屬單質(zhì)反應(yīng)。2.金屬鋁表面易生成致密的氧化物保護(hù)膜?！炯磿r(shí)訓(xùn)練】1.下列關(guān)于金屬鋁的敘述中，說法不正確的是（）A.鋁的化學(xué)性質(zhì)很活潑，但在空氣中不易被腐蝕B.鋁是比較活潑的金屬，在化學(xué)反應(yīng)中容易失去電子，表現(xiàn)出還原性C.鋁箔在空氣中受熱可以熔化，但由于氧化膜的存在，熔化的鋁并不滴落D.用砂紙打磨的鋁箔在空氣中受熱可以熔化，且發(fā)生劇烈燃燒【解析】鋁在空氣中易與氧氣反應(yīng)，生成一層穩(wěn)定的致密氧化膜，而不易被腐蝕；鋁箔在空氣中受熱可以熔化，但形成的氧化膜使得鋁與氧氣不再反應(yīng)，而使鋁不能燃燒。D探究三、鋁與強(qiáng)酸、強(qiáng)

8、堿的反應(yīng)（10分鐘）問題1.在鋁與稀鹽酸、氫氧化鈉溶液的反應(yīng)中，鋁是否均作還原劑？問題2.若要除去鐵粉中的少量鋁粉，可采用什么方法？【答案】問題3.將兩小塊質(zhì)量相等的金屬鈉，一塊直接放入水中，另一塊用鋁箔包住，在鋁箔上刺些小孔，再投入水中，試分析兩者放出氫氣的量是否相等?！敬鸢浮坎幌嗟?。因?yàn)橛娩X箔(刺有小孔)包住的金屬鈉放入水中時(shí)，鈉先與水反應(yīng)，產(chǎn)生的氫氣與直接把鈉投入水中所產(chǎn)生的氫氣的量相同，但生成的氫氧化鈉溶液會(huì)與鋁箔反應(yīng)產(chǎn)生氫氣，故后者產(chǎn)生的氫氣總量大于前者?！咎骄靠偨Y(jié)】鋁在元素周期表中位置特殊，使單質(zhì)鋁具有與酸和堿反應(yīng)的性質(zhì)。發(fā)生化學(xué)反應(yīng)方程式如下：鋁與酸反應(yīng)：2Al6HCl=2AlC

9、l33H2鋁與堿反應(yīng)：2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2當(dāng)酸和堿足量時(shí)，等物質(zhì)的量的鋁消耗酸和堿的物質(zhì)的量比為3:1，產(chǎn)生氣體的物質(zhì)的量之比為1:1。鋁和酸、堿反應(yīng)時(shí)，量的不同，產(chǎn)生的氣體、消耗的酸堿的物質(zhì)的量也有不同?！踞槍?duì)訓(xùn)練】1.如圖所示的實(shí)驗(yàn)中，投入鋁片后，下列說法正確的是（）A.中產(chǎn)生氣泡，中不產(chǎn)生氣泡B.和中都不產(chǎn)生氣泡C.和中都產(chǎn)生氣泡，中是H2，中是O2D.和中都產(chǎn)生氣泡，且都是H2D【解析】Al既能與鹽酸反應(yīng)生成氫氣，又能與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成氫氣，反應(yīng)分別為2Al+6HCl=2AlCl3+3H2、2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2，故和中都產(chǎn)生

10、氣泡，且都是H2。探究四、氧化鋁(Al2O3) (6分鐘)問題1.將氧化鋁分為等量的兩份，分別放入裝有鹽酸和氫氧化鈉的溶液中，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：物質(zhì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象化學(xué)方程式與HCl溶液振蕩，氧化鋁逐漸 ，沒有氣泡，溶液透明 _與NaOH溶液振蕩，氧化鋁逐漸 ，無氣泡，溶液透明_ 初步結(jié)論Al2O3既能溶于酸也能溶于堿，生成鹽和水，因此Al2O3是 氧化物兩性溶解溶解Al2O36HCl=2AlCl33H2OAl2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O【總結(jié)】氧化鋁，一方面從元素構(gòu)成上可以分為 氧化物，另一方面從性質(zhì)上可以分為 氧化物，因?yàn)檠趸X既能溶于酸性溶液也能溶于堿性溶液中。堿性兩性問題2.已知氧化

11、鋅(ZnO)的性質(zhì)和氧化鋁(Al2O3)的性質(zhì)很相似，那ZnO是不是兩性氧化物，如果是，請(qǐng)寫出ZnO與酸、與堿反應(yīng)的離子方程式?！敬鸢浮渴?，ZnO2H=Zn2+H2O；ZnO2OH-=ZnO22-H2O問題3.氧化鋁可以制造耐火坩堝，是利用了它的什么性質(zhì)？能否用氧化鋁坩堝來熔化NaOH固體？【答案】應(yīng)用了Al2O3熔點(diǎn)高的性質(zhì)，不能用它來熔化NaOH固體，因?yàn)锳l2O3和NaOH固體會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)?！咎骄靠偨Y(jié)】1.Al2O3能與酸、強(qiáng)堿溶液反應(yīng)，與弱堿溶液不反應(yīng)。2.Al2O3、ZnO都屬于兩性氧化物。【針對(duì)訓(xùn)練】1.下列說法正確的是（）A.Al2O3難溶于水，不跟水反應(yīng)，所以它不是Al(OH

12、)3對(duì)應(yīng)的氧化物B.因?yàn)锳l2O3是金屬氧化物，所以它是堿性氧化物C.Al2O3能跟所有的酸、堿溶液反應(yīng)D.Al2O3能跟強(qiáng)的酸、堿溶液反應(yīng)【解析】Al2O3雖然難溶于水，但是2Al(OH)3Al2O33H2O，Al2O3和Al(OH)3中Al的化合價(jià)相同，所以Al2O3是Al(OH)3對(duì)應(yīng)的氧化物；金屬氧化物與堿性氧化物是兩個(gè)不同的概念，二者沒有必然的聯(lián)系；Al2O3是兩性氧化物；Al2O3與強(qiáng)酸、強(qiáng)堿溶液反應(yīng)，與部分弱酸反應(yīng)，與弱堿溶液不反應(yīng)。D一、知識(shí)框架二、常見誤區(qū)1.合金是混合物而不是純凈物。2.合金具有許多優(yōu)良的物理、化學(xué)和機(jī)械性能，在許多方面不同于各成分金屬，不是簡(jiǎn)單加合；但在化

13、學(xué)性質(zhì)上，一般認(rèn)為合金體現(xiàn)的是各成分金屬的化學(xué)性質(zhì)。3.并非任意兩種金屬都能形成合金，兩種金屬形成合金，其前提是兩種金屬在同一溫度范圍內(nèi)都能熔化，若一種金屬的熔點(diǎn)高于另一金屬的沸點(diǎn)，則二者不能形成合金。 4.兩性氧化物: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，如Al2O3。5.鋁與酸、堿反應(yīng):2Al+6HCl=2AlCl3+3H2、2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2。常溫下，鋁遇濃H2SO4、濃HNO3鈍化，鈍化屬于化學(xué)反應(yīng)。6.氧化鋁與酸、堿的反應(yīng):Al2O3+6HCl=2AlCl3+3H2O、Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O。1.合金是一類用

14、途廣泛的金屬材料，下列物質(zhì)中屬于合金的是（）A.鋼 B.銅 C.金剛石 D.四氧化三鐵2.“神八”與“天宮一號(hào)”的成功對(duì)接，標(biāo)志著中國(guó)的航空鋁材處于世界領(lǐng)先的行列。下列關(guān)于鋁合金的說法中錯(cuò)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(NaOH)腐蝕D.鎂鋁合金在鹽酸中無法溶解3.將一塊鋁箔用砂紙打磨表面后，在酒精燈上加熱至熔化，下列說法正確的是（）A.熔化的是鋁 B.劇烈反應(yīng)，火星四射C.熔化物滴落 D.熔化物迅速燃燒4.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

15、面的污垢 D.用堿水洗滌5.等體積、等物質(zhì)的量濃度的硫酸、氫氧化鈉溶液分別放在甲、乙兩燒杯中，各加等質(zhì)量的鋁，反應(yīng)終止后生成的氫氣的體積比為56，則甲、乙兩燒杯中的反應(yīng)可能分別是（）A.甲、乙中都是鋁過量 B.甲中酸過量，乙中堿過量C.甲中酸過量 D.甲中鋁過量，乙中堿過量6.鈉和鋁是兩種重要的金屬。請(qǐng)回答：（1）將一小塊金屬鈉投入水中，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是_；可觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是_(填字母序號(hào))。a.鈉沉到水底 b.鈉熔成小球 c.小球四處游動(dòng) d.有嘶嘶聲（2）加熱鋁箔，其表面失去光澤，熔化后并不滴落，其原因是_。（3）將鋁箔放入氫氧化鈉溶液中，反應(yīng)的離子方程式是_，_。（4）用鋁箔包裹

16、0.1 mol金屬鈉，用針扎若干小孔后，放入水中，完全反應(yīng)后，用排水法收集到標(biāo)準(zhǔn)狀況下氣體的體積_(填字母序號(hào))。a.等于1.12 L b.大于1.12 L c.小于1.12 L1.合金是一類用途廣泛的金屬材料，下列物質(zhì)中屬于合金的是（）A.鋼 B.銅 C.金剛石 D.四氧化三鐵【解析】鋼是鐵和碳的混合物，屬于合金，故A符合題意；銅是單質(zhì)，不屬于合金，故B不符合題意；金剛石是碳的單質(zhì)，不屬于合金，故C不符合題意；四氧化三鐵是純凈物，不屬于合金，故D不符合題意。A2.“神八”與“天宮一號(hào)”的成功對(duì)接，標(biāo)志著中國(guó)的航空鋁材處于世界領(lǐng)先的行列。下列關(guān)于鋁合金的說法中錯(cuò)誤的是（）A.鋁合金是一種混合物

17、，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(NaOH)腐蝕D.鎂鋁合金在鹽酸中無法溶解【解析】 A項(xiàng)，合金均為混合物，一般來說，合金的熔點(diǎn)比成分金屬的熔點(diǎn)低；B項(xiàng)，在熔劑層覆蓋下熔煉，可隔絕空氣，防止高溫鋁液被O2氧化；C項(xiàng)，鎂鋁合金中的鋁能與NaOH溶液反應(yīng)；D項(xiàng)，合金中的Mg、Al均能與鹽酸反應(yīng)。D3.將一塊鋁箔用砂紙打磨表面后，在酒精燈上加熱至熔化，下列說法正確的是（）A.熔化的是鋁 B.劇烈反應(yīng)，火星四射C.熔化物滴落 D.熔化物迅速燃燒A【解析】鋁加熱時(shí)在表面生成致密的氧化物為氧化鋁，氧化鋁的熔點(diǎn)高，則鋁箔在酒精燈上加熱至熔化，熔

18、化的鋁并不滴下。4.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B【解析】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；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；而用堿水洗滌同樣不行，因?yàn)殇X能跟堿反應(yīng)而被腐蝕。【解析】根據(jù)鋁和硫酸、氫氧化鈉反應(yīng)的化學(xué)方程式：2Al+3H2SO4=Al2(SO4)3+3H2，2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2可知：相同物質(zhì)的量的鋁，消耗的氫氧化鈉少于消耗的硫酸，所以根據(jù)生成的氫氣是56可知，鋁在與稀硫酸反應(yīng)時(shí)，鋁是過量的，硫酸是不足的，而與氫氧化鈉反應(yīng)時(shí)，鋁是不足的，氫氧化鈉是過量的。5.等體積、等物質(zhì)的量濃度的硫酸、氫氧化鈉溶液分別放在甲、乙兩燒杯中，各加等質(zhì)量的鋁，反應(yīng)終止后生成的氫氣的體積比為56，則甲、乙兩燒杯中的反應(yīng)可能分別是（）A.甲、乙中都是鋁過量 B.甲中酸過量，乙中堿過量C.甲中酸過量 D.甲中鋁過量，乙中堿過量D6.鈉和鋁是兩種重要的金屬。請(qǐng)回答：（1）將一小塊金屬鈉投入水中，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是_；