新教材2023版高中化學(xué)專題9金屬與人類文明第三單元金屬材料的性能及應(yīng)用學(xué)案蘇教版必修第二冊(cè)

第三單元金屬材料的性能及應(yīng)用新課程標(biāo)準(zhǔn)1．認(rèn)識(shí)金屬與合金在性能上的主要差異，知道生活中常見(jiàn)合金的主要成分及性質(zhì)。2．知道常見(jiàn)無(wú)機(jī)非金屬材料的主要成分及性能。學(xué)業(yè)質(zhì)量水平合格性要求1.結(jié)合金屬及其化合物的性質(zhì)，理解合金特性和化學(xué)性質(zhì)，了解合金的分類、組成和用途。(水平1)2．理解合金及無(wú)機(jī)非金屬材料性質(zhì)與其用途的關(guān)系。(水平2)等級(jí)性要求認(rèn)識(shí)合理使用金屬材料的意義，關(guān)心資源開(kāi)發(fā)、環(huán)境保護(hù)等問(wèn)題，形成合理利用自然資源的觀念。認(rèn)識(shí)化學(xué)發(fā)展對(duì)人類社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的重要貢獻(xiàn)。(水平3)圖說(shuō)考點(diǎn)基礎(chǔ)知識(shí)——自學(xué)·思記·嘗試[新知預(yù)習(xí)]一、金屬材料的性能1．金屬材料在使用過(guò)程中，必然會(huì)受到多種力的作用，從而體現(xiàn)出一些力學(xué)性能，如__________、________、________等。2．金屬材料常在工業(yè)產(chǎn)品中起到導(dǎo)熱和導(dǎo)電的作用，而且能夠在一定溫度范圍內(nèi)穩(wěn)定工作，與金屬材料的密度、________、________、________等物理性能密切相關(guān)。二、合金及其應(yīng)用1．定義合金是由兩種或兩種以上的____________________共熔，制備出的特殊金屬材料。2．合金的組成及性能(1)合金中一定含有金屬元素，可能含有非金屬元素。(2)合金是混合物，不是化合物。(3)合金具有金屬特性，如導(dǎo)電、導(dǎo)熱等。(4)合金形成后會(huì)影響各成分金屬的物理性質(zhì)，如合金的熔點(diǎn)一般比各成分金屬低，而硬度、機(jī)械強(qiáng)度一般比各成分金屬高；但一般來(lái)說(shuō)各成分金屬均保持了其原有的化學(xué)性質(zhì)。3．對(duì)合金的幾點(diǎn)說(shuō)明(1)合金的種類和性能與成分有關(guān)，不同的原料、不同的原料配比及不同的制造工藝會(huì)得到具有不同性能的合金。(2)由于合金的形成改變了金屬的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，所以對(duì)金屬的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)都有影響，如不銹鋼的抗腐蝕性比純鐵強(qiáng)得多。(3)合金的性質(zhì)并不是各成分金屬的性質(zhì)的總和，合金具有更優(yōu)良的物理、化學(xué)或機(jī)械性能。(4)合金的性能可以通過(guò)所添加的元素的種類、含量和形成合金的條件等加以調(diào)節(jié)。4．常見(jiàn)合金名稱主要組成元素用途或性能硬鋁Al(Cu、Mg、Mn)制造________武德合金Sn、Bi、Cd、Pb熔點(diǎn)________，作________鋁鋰合金Al、Li制造________不銹鋼Fe(Cr)抗________、耐________鈦合金Ti與其他元素強(qiáng)度________、密度________、耐熱性好、易于加工、________性強(qiáng)三、無(wú)機(jī)非金屬材料1．半導(dǎo)體材料：硅的導(dǎo)電性能介于__________和__________之間，是一種主要的半導(dǎo)體材料。2．光導(dǎo)纖維：光導(dǎo)纖維的主要成分是________，可用來(lái)制造通訊光纜。【學(xué)而思】(1)(情境思考)為什么航空業(yè)上鋁合金比鐵合金用途更廣泛？(2)鈦被稱為“21世紀(jì)金屬”，其合金大規(guī)模應(yīng)用于航天航空，利用的是合金的哪些優(yōu)點(diǎn)？(3)正確選用金屬材料要考慮哪些因素？(4)工業(yè)上用焦炭在電爐中隔絕空氣還原SiO2制取粗硅。寫出化學(xué)方程式，指出哪種物質(zhì)是還原劑？哪種物質(zhì)是還原產(chǎn)物？[即時(shí)自測(cè)]1．判斷正誤，正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”(1)合金中不可能含有非金屬元素。()(2)合金中的金屬元素以化合物的形式存在。()(3)合金中各元素的含量一定，所以合金是純凈物。()(4)生鐵的熔點(diǎn)比鐵低，但機(jī)械強(qiáng)度和硬度比鐵高。()(5)鋁合金的熔點(diǎn)比純鋁的高。()2．不銹鋼通常不與酸、堿、鹽反應(yīng)，是因?yàn)榧尤肓?)A．Ni和Cr B．Ni和AuC．Cr和Au D．Cr和Pt3．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(kāi)水C．用金屬絲擦洗表面的污垢D．用堿水洗滌4．連線材料性能和用途(1)硅 A．保險(xiǎn)絲(2)二氧化硅 B．光導(dǎo)纖維(3)武德合金 C．半導(dǎo)體(4)硬鋁合金 D．飛機(jī)部件技能素養(yǎng)——合作·探究·分享例1合金相對(duì)于純金屬制成的金屬材料來(lái)說(shuō)優(yōu)點(diǎn)是()①合金的硬度一般比它的各成分金屬的大②一般合金的熔點(diǎn)比它的各成分金屬的更低③改變?cè)系呐浔?，改變生成合金的條件，可得到具有不同性能的合金④合金比純金屬的導(dǎo)電性更強(qiáng)⑤合金比純金屬的應(yīng)用范圍更廣泛A．①②③⑤ B．②③④C．①②④ D．①②④⑤例2合金是兩種或兩種以上的金屬(或金屬跟非金屬)熔合而成的具有金屬特性的物質(zhì)。(1)下列物質(zhì)不屬于合金的是()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)：金屬NaCuAlFe熔點(diǎn)/℃97.810836601535沸點(diǎn)/℃883256724672750其中不能形成合金的是()①Cu與Na②Fe與Cu③Fe與Na④Al與NaA．①② B．①③C．①④ D．②④(3)某合金與鐵的物理性質(zhì)的比較如下表所示：熔點(diǎn)/℃密度/(g·cm-3)硬度(金剛石為10)導(dǎo)電性(銀為100)某合金25003.007.42.3鐵15357.864.517已知該合金耐腐蝕，強(qiáng)度大。從以上性能看，該合金不適合作()A．導(dǎo)線 B．門窗框C．爐具 D．飛機(jī)外殼關(guān)鍵能力歸納提升常見(jiàn)的合金(1)銅合金合金主要成分主要性能主要用途青銅銅、錫、鉛強(qiáng)度高、可塑性好、耐磨、耐腐蝕用于制造機(jī)械零件，如軸承、齒輪等黃銅銅、鋅強(qiáng)度高、可塑性好、易加工、耐腐蝕用于制造機(jī)械零件、儀表、日用品白銅銅、鎳光澤好、耐磨、耐腐蝕、易加工用于制造精密儀器和裝飾品(2)鋼——用量最大、用途最廣的合金①鋼的分類②合金鋼的類型名稱主要合金元素主要特性主要用途錳鋼鐵、錳、碳韌性好，硬度大鋼軌、軸承、鋼磨、挖掘機(jī)鏟斗、坦克裝甲不銹鋼鐵、鉻、鎳抗腐蝕性好醫(yī)療器械、容器、炊具硅鋼鐵、硅導(dǎo)磁性好變壓器、發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)中的鐵芯鎢鋼鐵、鎢耐高溫、硬度大刀具(3)鋁合金鋁合金(4)鈦合金鈦合金狀元隨筆(1)合金的熔點(diǎn)低于成分金屬的熔點(diǎn)。(2)一種金屬的熔點(diǎn)高于另一種金屬的沸點(diǎn)時(shí)則不能形成合金。(3)金屬與非金屬形成合金時(shí)：部分不活潑非金屬與金屬可形成合金，活潑非金屬與活潑金屬則不能形成合金。隨手記：課堂檢測(cè)——夯實(shí)·測(cè)控·演練1．2020年2月24日，新款5G折疊屏手機(jī)開(kāi)啟線上預(yù)約銷售。下列說(shuō)法不正確的是()A．制造手機(jī)芯片的關(guān)鍵材料是硅B．用銅制作手機(jī)線路板利用了銅優(yōu)良的導(dǎo)電性C．鎂鋁合金制成的手機(jī)外殼具有輕便抗壓的特點(diǎn)D．手機(jī)電池工作時(shí)，電池中化學(xué)能完全轉(zhuǎn)化為電能2．下列用途主要體現(xiàn)鋁的物理性質(zhì)的是()①家用鋁鍋②制盛濃硝酸的容器③制導(dǎo)線④制包裝鋁箔⑤作防銹油漆⑥制成合金作制造飛機(jī)的材料A．①②③④B．②③⑤⑥C．①③④⑥D(zhuǎn)．②④⑤⑥3．國(guó)慶70周年閱兵式，大量新式武器新鮮出爐且都為中國(guó)制造，制造這些“國(guó)之重器”的材料多為合金。下列關(guān)于合金的說(shuō)法不正確的是()A．合金在工業(yè)上的用途比純金屬更廣B．目前世界上應(yīng)用最廣泛的合金是銅合金C．合金的硬度一般比它的成分金屬大D．合金與各成分金屬相比，具有許多優(yōu)良的物理、化學(xué)或機(jī)械性能4．不銹鋼是在普通鋼中加入了()A．碳B．錳C．鉻D．硅5．純鐵的熔點(diǎn)為1535℃，而高爐中煉鐵時(shí)生鐵(含碳量較高的鐵合金)在1200℃左右就熔化了，這是因?yàn)?)A．鐵的純度越高，熔點(diǎn)越低B．合金的熔點(diǎn)比其成分金屬的熔點(diǎn)高C．形成了鐵碳合金，所以熔點(diǎn)變低D．在高爐中熔化的過(guò)程發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)6．哈大齊高鐵的通車，標(biāo)志我國(guó)高寒地區(qū)高鐵技術(shù)領(lǐng)先世界，車廂大部分采用鋁合金材料制造，這是因?yàn)殇X合金()A．質(zhì)地輕，強(qiáng)度大，抗腐蝕能力比較強(qiáng)B．具有比較活潑的化學(xué)性質(zhì)C．各種成分在自然界中含量豐富，容易獲取D．比純鋁熔點(diǎn)高，耐高溫7．下列關(guān)于合金的說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．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物質(zhì)B．鎂鋁合金的熔點(diǎn)比鎂和鋁都高C．在合金中加入適量的稀土金屬能大大改善合金的性能D．青銅、硬鋁、鋼都是合金8．鈦和鈦的合金被譽(yù)為“21世紀(jì)最有發(fā)展前景的金屬材料”，它們具有很多優(yōu)良的性能，如熔點(diǎn)高、密度小、可塑性好、易于加工，尤其是鈦合金與人體器官具有很好的“生物相容性”。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(lái)作保險(xiǎn)絲B．用于制造航天飛機(jī)C．用來(lái)制造人造骨D．用于家庭裝修，作鈦合金裝飾門9．下列有關(guān)無(wú)機(jī)非金屬材料的說(shuō)法中錯(cuò)誤的是()A．玻璃、水泥、陶瓷都是傳統(tǒng)的無(wú)機(jī)非金屬材料B．晶體硅可用作半導(dǎo)體材料，且可通過(guò)SiO2還原制備C．二氧化硅可用于制作光導(dǎo)纖維D．碳為非金屬，因此其單質(zhì)一定不能用作導(dǎo)電材料10．閱讀材料，回答下列問(wèn)題。近年來(lái)，科研人員研究得到一種新型材料——泡沫鋁。它是把發(fā)泡劑加到熔融鋁合金中制成的，其優(yōu)點(diǎn)是硬度大，密度小(為0.16～0.5g/cm3)，比木材還輕，可浮于水面，又有很大剛性，且隔音、保溫，是一種良好的建筑材料和輕質(zhì)材料，近幾年可大批量投放市場(chǎng)。(1)下列關(guān)于泡沫鋁的說(shuō)法中錯(cuò)誤的是________(填字母序號(hào)，下同)。A．泡末鋁是鋁單質(zhì)泡沫B．泡沫鋁是一種合金C．泡末鋁是一種優(yōu)質(zhì)的建筑材料和輕質(zhì)材料D．泡沫鋁可用于飛機(jī)制造(2)鋁制成鋁箔用于食品包裝，是利用它的________。A．金屬光澤 B．延展性C．導(dǎo)電性 D．導(dǎo)熱性(3)鋁在空氣中會(huì)被氧化生成一層致密的氧化膜而對(duì)內(nèi)部鋁起保護(hù)作用，但這層氧化膜遇到強(qiáng)酸或強(qiáng)堿溶液都會(huì)溶解，請(qǐng)寫出：①氧化膜與鹽酸反應(yīng)的離子方程式：_________________________________________。②氧化膜與氫氧化鈉溶液反應(yīng)的離子方程式：_________________________________。第三單元金屬材料的性能及應(yīng)用基礎(chǔ)知識(shí)新知預(yù)習(xí)一、1．延展性硬度塑性2．熔點(diǎn)導(dǎo)電性導(dǎo)熱性二、1．金屬(或金屬和非金屬)4．飛機(jī)和門窗低保險(xiǎn)絲航空飛行器氧化腐蝕高小抗腐蝕三、1．導(dǎo)體絕緣體2．二氧化硅學(xué)而思提示：(1)①鋁合金比鐵合金要輕，更適合用于航空業(yè)；②鋁合金表面易形成致密的氧化膜，此氧化膜耐高溫、防腐蝕，而鐵合金的氧化膜易脫落，起不到防腐蝕的作用。(2)鈦合金耐高溫、耐腐蝕、強(qiáng)度高、密度小。(3)(4)2C＋SiO2高溫=Si＋2CO即時(shí)自測(cè)1．(1)×(2)×(3)×(4)√(5)×2．答案：A3．答案：B4．答案：(1)—C(2)—B(3)—A(4)—D技能素養(yǎng)例1解析：合金具有許多優(yōu)良的物理、化學(xué)性質(zhì)或機(jī)械性能，在許多方面優(yōu)于各成分金屬。例如，合金的硬度一般比其各成分金屬的硬度大，多數(shù)合金的熔點(diǎn)比其各成分金屬的熔點(diǎn)低，但合金的導(dǎo)電性比純金屬弱。答案：A例2解析：根據(jù)題給合金的概念，不難判斷出問(wèn)題(1)的答案；對(duì)于問(wèn)題(2)，要在充分理解合金概念中的“熔合”二字的基礎(chǔ)上，認(rèn)真分析表中的數(shù)據(jù)，從而得出正確的答案。(1)A屬于化合物；硬鋁中含鋁、鎂、硅等，生鐵中主要含鐵、碳，青銅中含有銅、錫，它們都屬于合金。(2)當(dāng)一種金屬的熔點(diǎn)超過(guò)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)從表格中總結(jié)，該合金具有密度小、機(jī)械性能好的特點(diǎn)，所以適合作飛機(jī)外殼、門窗框。由于熔點(diǎn)較高，所以適合作爐具。但是導(dǎo)電性不好，所以不適宜作導(dǎo)線。答案：(1)A(2)B(3)A課堂檢測(cè)1．答案：D2．答案：C3．答案：B4．答案：C5．答案：C6．解析：車廂大部分采用鋁合金材料制造，這是因?yàn)殇X合金具有質(zhì)地輕、強(qiáng)度大、抗腐蝕能力比較強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，A正確；鋁合金的化學(xué)性質(zhì)的確比較活潑，但與被用于制造車廂沒(méi)有必然聯(lián)系，B錯(cuò)誤；鋁元素在地殼中含量居第三位，含量比較豐富，但因鋁性質(zhì)活潑，只能采用電解法制取，成本較高，并不容易獲得，C錯(cuò)誤；鋁合金的熔點(diǎn)比純鋁的低，D錯(cuò)誤。答案：A7．解析：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物質(zhì)，故A正確；鎂鋁合金的熔點(diǎn)比鎂和鋁都低，故B錯(cuò)誤；在合金中加入適量稀土金屬或稀土金屬的化合物，就能大大改善合金的性能，故C正確；青銅、硬鋁、鋼都是由兩種或兩種以上的金屬(或金屬與非金屬)熔合在一起形成的具有金屬特性的物質(zhì)，屬于合金，故D正確。答案：B8．解析：鈦和鈦的合金密度小，可塑性好，因此可用于航天領(lǐng)域，B正確；由于鈦和鈦合金與人體器官具有很好的“生物相容性”，可與人體的組織相容，不引起排異反應(yīng)，因此可以用來(lái)制造人造骨，C正確；由于其