【考點突破】第三章第3課時 金屬材料-高一化學(xué)同步課件（人教版2019必修第一冊）

第一節(jié)

鐵及其化合物第三章鐵金屬材料第3課時金屬材料合金及其性質(zhì)01鐵合金02鋁和鋁合金新型合金0304

考點

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突破ExamPointsBreakthrough鞏固提升EPB考點突破01合金及其性質(zhì)【情境】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)

而成的，具有

的混合物。熔合金屬特性2．合金的特性(1)一般情況下，合金比各成分金屬的硬度

。(2)多數(shù)合金的熔點一般比各成分金屬的

。(3)一般來說，合金的性能并不是各成分金屬性能的總和，合金的物理、化學(xué)及機械性能

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

。大低優(yōu)于大【問題探究】1．合金一定只是由金屬組成的混合物嗎？【解析】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?！窘馕觥坎荒?；當銅開始熔化時，鈉已經(jīng)汽化，故二者不能形成合金。【解析】不是；合金具有許多優(yōu)良的物理、化學(xué)或機械性能，在物理性質(zhì)和機械性能方面優(yōu)于各成分金屬。不是各成分金屬性能的簡單加和；但一般認為在化學(xué)性質(zhì)上，合金體現(xiàn)的是各成分金屬的化學(xué)性質(zhì)。3．合金的性質(zhì)是各成分金屬的性質(zhì)之和嗎？4．合金比成分金屬的硬度一般都大，原因是什么？【解析】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(dǎo)致合金的硬度變大。歸納總結(jié)1．合金的性質(zhì)合金具有許多優(yōu)良的物理、化學(xué)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。

課堂練習(xí)2．下列關(guān)于合金的說法中，正確的是A．在我國最早使用的合金是鋼 B．稀土金屬可以用于生產(chǎn)合金C．合金的熔點比各成分金屬的高 D．鋼是含碳量高于生鐵的鐵碳合金【答案】B【解析】A．我國最早使用的合金是銅合金，A錯誤；B．稀土金屬可添加至鎂、鋁、銅等有色金屬中，改善合金的物理、化學(xué)性能，故稀土金屬可用于生產(chǎn)合金，B正確；C．合金的熔點低于成分金屬，C錯誤；D．鋼是含碳量低于生鐵的鐵碳合金，D錯誤；故答案選B。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(dǎo)電性(銀為100)某合金25003.007.42.3鐵15357.864～517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(dǎo)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(dǎo)電性較差，不適合制導(dǎo)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。EPB考點突破02鐵合金【情境】生鐵和鋼是兩種重要的鐵碳合金，兩者有廣泛的用途?！締栴}探究】1．生鐵和鋼是兩種重要的鐵碳合金，二者的分類依據(jù)是什么？【解析】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？【解析】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？【解析】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。歸納總結(jié)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%～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(xué)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(dǎo)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(yīng)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。

課堂練習(xí)1．“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)．一般合金的熔點比各成分金屬的低C．合金的化學(xué)性質(zhì)與其成分金屬的化學(xué)性質(zhì)不同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【答案】C【解析】A．生鐵由鐵和碳等元素組成，屬于合金，故A正確；B．形成合金后，結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變，一般合金的熔點比各成分金屬的低，故B正確；C．合金的化學(xué)性質(zhì)與其成分金屬的化學(xué)性質(zhì)相同，故C錯誤；D．改變原料的配比、生成合金的條件，組成合金的成分、結(jié)構(gòu)不同，對合金的性質(zhì)產(chǎn)生不同的影響，可以得到具有不同性能的合金，故D正確；故答案選C。2．2022年北京冬奧會上，我國短道速滑隊所用冰刀材料是特殊的鋼材料。下列說法中正確的是A．該合金熔點比純鐵熔點高 B．該合金硬度比純鐵高C．該合金碳含量比生鐵高 D．該合金屬于共價晶體【答案】B【解析】A．合金的熔點低于成分金屬，A錯誤；B．合金的硬度比成分金屬大，該合金硬度比純鐵高，適合用于制造冰刀，B正確；C．鋼的含碳量低于生鐵，C錯誤；D．合金屬于金屬晶體，D錯誤；故答案選B。3．下列說法正確的是(

)A．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。EPB鋁和鋁合金新型合金考點突破03【情境】[實驗1]鋁片與鹽酸的反應(yīng)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

冒出，將點燃的木條放在試管口有

聲實驗結(jié)論鋁是一種活潑金屬，常溫下能與空氣中的

發(fā)生反應(yīng)，表面生成一層致密的氧化膜，保護著內(nèi)部金屬。鋁表面的

和鋁均能與鹽酸發(fā)生反應(yīng)化學(xué)方程式Al2O3＋6HCl===2AlCl3＋3H2O、2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑離子方程式Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O

2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑無色氣泡爆鳴氧氣保護膜【問題探究】[實驗2]鋁片與NaOH溶液的反應(yīng)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

聲立即產(chǎn)生

，鋁片逐漸溶解，將點燃的木條放在試管口有

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(yīng)離子方程式

氣泡爆鳴爆鳴Al2O3＋2OH－===2AlO＋H2O、2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑1．鋁是活潑的金屬，為什么鋁的抗腐蝕性能比鐵強？【解析】常溫下，活潑的金屬在空氣中易與氧氣反應(yīng)，表面生成一層氧化膜，但有的氧化膜致密，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。歸納總結(jié)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？【解析】由于Al和Al2O3均能與酸、堿反應(yīng)，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(yīng)用更廣泛？【解析】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(yīng)，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)部金屬的作用。1．鋁的化學(xué)性質(zhì)(1)與O2等非金屬單質(zhì)反應(yīng)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(yīng)。反應(yīng)的化學(xué)方程式為4Al＋3O2===2Al2O3。(2)與酸、堿的反應(yīng)鋁既能與酸溶液反應(yīng)，又能與堿溶液反應(yīng)。以HCl和NaOH為例的化學(xué)方程式分別為2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑、2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑。2．氧化鋁與酸、堿的反應(yīng)Al2O3既能與酸反應(yīng)生成鹽和水，又能與堿反應(yīng)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(xué)方程式分別為Al2O3＋6HCl===2AlCl3＋3H2O、

Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O。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(Mg0.5%、Cu4%、Si0.7%、Mn0.5%)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(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(dǎo)彈、航天飛機、船舶、化工和通信設(shè)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(yīng)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(fù)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(yīng)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

易錯點(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。(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Na[Al(OH)4](四羥基合鋁酸鈉)。(3)既能與NaOH溶液反應(yīng)又能與鹽酸反應(yīng)的物質(zhì)主要有：Al、Al2O3及多元弱酸的酸式鹽(如NaHCO3)。(4)1mol鋁不論與鹽酸還是NaOH溶液完全反應(yīng)，均轉(zhuǎn)移3mol電子，同時生成1.5molH2。

課堂練習(xí)1．高精尖鋁合金材料為人類創(chuàng)造飛躍地球和進入太空作出巨大貢獻。下列說法正確的是A．鋁合金硬度小 B．鋁合金密度大 C．鋁合金強度高 D．鋁合金易被腐蝕【答案】C【分析】合金具有許多優(yōu)良性能,如合金密度小，硬度大，熔沸點低，抗腐蝕能力強，各組分仍然保持原有的化學(xué)性質(zhì)，據(jù)此分析?！窘馕觥緼．合金硬度大于純金屬，鋁合金硬度大，A錯誤；B．鋁合金密度小，B錯誤；C．鋁合金具有強度高的優(yōu)點，C正確；D．鋁在空氣中容易形成致密的氧化膜，鋁合金耐腐蝕，D錯誤；故選C。2．隨著氣溫下降新冠病毒的活性增加，通過戴口罩可以有效阻止新型冠狀病毒傳播。如圖，為增強口罩的密封性，均放了鼻梁條，有的鼻梁條是鋁合金做的。下列說法正確的是A．鋁合金屬于純凈物B．鋁合金的熔點比金屬鋁高C．鋁合金可以跟強酸強堿溶液反應(yīng)D．鼻梁條使用鋁合金，利用其密度大、抗腐蝕性好的優(yōu)點【答案】C【解析】A．合金是由兩種或兩種以上的金屬與金屬或非金屬經(jīng)一定方法合成的具有金屬特性的混合物，鋁合金屬于混合物，A錯誤；B．合金的優(yōu)點之一是合金的熔點比組分金屬的低，因此鋁合金的熔點比鋁低，B錯誤；C．鋁在元素周期表中位于金屬與非金屬分界線附近，能與強酸、強堿溶液反應(yīng)，鋁合金亦然，C正確；D．鼻梁條使用鋁合金，利用其可塑性好的優(yōu)點，D錯誤；故選C。EPB考點突破04鞏固提升01練習(xí)與應(yīng)用1．下列關(guān)于合金的敘述正確的是A．鋁合金硬度比純鋁小B．生鐵是鐵碳合金，鋼是純凈的鐵單質(zhì)C．硬鋁密度小、強度高，常用于制造飛機外殼D．不銹鋼和鋼都是鐵合金，性質(zhì)完全相同【答案】C【解析】A．合金的硬度比其任一組分都大，鋁合金硬度比純鋁大，A錯誤；B．生鐵是鐵碳合金，鋼的含碳量比生鐵低，也是鐵碳合金，B錯誤；C．硬鋁密度小、強度高，常用于制造飛機外殼，C正確；D．不銹鋼和鋼都是鐵合金，但其內(nèi)部結(jié)構(gòu)和組分不同，性質(zhì)不相同，D錯誤；故選C。練習(xí)與應(yīng)用022．下列說法不正確的是A．鋁合金廣泛用于航空航天等設(shè)備的制造，不僅因為它合適的價格，更重要的是它的機械性能和密度適用于這些設(shè)備B．無論是在空氣中加熱FeO，還是高溫下鐵與水蒸氣反應(yīng)，均有Fe(OH)3生成C．配制FeSO4溶液時，為防藥品在存放過程中已經(jīng)部分變質(zhì)，可向溶液中加入少量鐵粉D．鐵的合金包括生鐵和鋼，鋼又分為碳素鋼和合金鋼，不銹鋼就是一種常見的合金鋼【答案】B【解析】A．鋁合金價格低，密度小，質(zhì)量輕，性能優(yōu)良，A正確；B．無論是在空氣中加熱FeO，還是高溫下鐵與水蒸氣反應(yīng)，均無Fe(OH)3生成，而是都生成Fe3O4，B錯誤；C．鐵粉可以還原變質(zhì)產(chǎn)生的Fe3+變?yōu)镕e2+，因此在配制FeSO4溶液時，向其中加入Fe粉，可防止FeSO4溶液氧化變質(zhì)，C正確；D．鐵的合金包括生鐵和鋼，不銹鋼是一種常見的合金鋼，D正確；故合理選項是B。03練習(xí)與應(yīng)用3．下列關(guān)于Al和Al2O3的說法錯誤的是(

)A．可與鹽酸反應(yīng) B．可與氫氧化鈉溶液反應(yīng)C．常溫下很穩(wěn)定 D．常溫下不溶于水【解析】選C

Al與鹽酸反應(yīng)生成氯化鋁和氫氣，Al2O3與鹽酸反應(yīng)生成氯化鋁和水，故A正確；Al與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成偏鋁酸鈉和氫氣，Al2O3與氫氧化鈉溶液反