讲铝金属材料复合材料

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1、第2讲铝金属材料复合材料,1了解铝及其重要化合物的主要性质及其应用。2了解合金的概念及其重要应用。,一、铝及其化合物之间的转化关系,注：此反应为非氧化还原反应，产物全为氧化物。,三、金属和材料1合金(1)概念一种金属与其他一种或几种金属或非金属形成的具有金属特性的物质。(2)特性一般较各成分金属的熔点低、硬度大。合金比各成分金属具有更好的物理、化学和机械加工性能等。2金属材料(1)黑色金属材料包括Fe、Cr、Mn以及它们的合金。,生铁与钢不锈钢普通钢中，加入Cr、Ni等多种元素，使其具有不生锈的特性。(2)有色金属材料除黑色金属以外的其他金属材料及其合金，重要的有色金属有：镁、铝、金、银、铜、

2、钛等。,四、复合材料1认识复合材料(1)复合材料是将两种或两种以上性质不同的材料经特殊加工而制成的，它由两部分组成，一部分是基体，起黏结作用；另一部分是增强体，起骨架作用。(2)复合材料既保持了原有材料的特点，又使各组分之间协同作用，形成了优于原材料的特性。2生产生活中常用的复合材料(1)玻璃钢：以玻璃纤维做增强体、合成树脂做基体的复合材料。与钢化玻璃(成分与普通玻璃一样)不同。(2)碳纤维增强复合材料：在合成树脂的基体中加入了碳纤维做增强体，具有韧性好、强度高而质轻的特点。,【思考题】 合金是复合材料吗？答案：不是，复合材料是由增强体和基体构成的，而合金只是金属与金属(或非金属)之间的熔合，

3、没有增强体和基体，因此合金不是复合材料。,测控导航表,1.(原创题)下列有关金属铝及其化合物的叙述正确的是(C)A铝在常温下不能与氧气反应B铝不能与氯气反应C铝既能溶于盐酸，又能溶于NaOH溶液D氧化铝只能与酸反应，不能与碱反应解析：常温下Al在空气中缓慢氧化生成致密的氧化物保护膜；在加热时Al与Cl2反应生成AlCl3；Al、Al2O3、Al(OH)3都既能与强酸反应又能与强碱反应。,2(2010年豫南七校模拟)下列说法中不正确的是(C)A人类历史上使用最早的合金是青铜B司母戊鼎是我国目前已发现的最重的青铜器C目前世界上使用量最大的合金是铝合金D目前世界上用途最广的合金是钢解析：目前世界上使

4、用量最大的合金为铁合金。,3(2010年济南模拟)将等物质的量的镁和铝均匀混合，取等质量该混合物四份，分别加到足量的下列溶液中，充分反应后，放出氢气最多的是(A)A3 molL1HCl溶液B4 molL1HNO3溶液C5 molL1NaOH溶液D18.4 molL1H2SO4溶液解析：本题考查金属的性质。B项中硝酸和D项中浓硫酸与金属反应不产生氢气；C项中NaOH溶液只与铝反应而不与镁反应，而A项中HCl溶液与镁和铝均能反应，A项正确。,4(思维拓展)足量铜与一定量浓硝酸反应，得到硝酸铜溶液和NO2、N2O4、NO的混合气体，这些气体与1.68 L O2(标准状况)混合后通入水中，所有气体完全

5、被水吸收生成硝酸。若向所得硝酸铜溶液中加入5 mol/L NaOH溶液至Cu2恰好完全沉淀，则消耗NaOH溶液的体积是(A)A60 mL B45 mLC30 mL D15 mL,5美国航天飞机“哥伦比亚号”爆炸，是震惊世界的航天惨案。专家推测“哥伦比亚号”航天飞机的失事原因之一：覆盖在航天飞机外层的一片微不足道的隔热瓦脱离，引起飞机外表金属温度迅速升高而熔化解体。(1)其中照片显示，在“哥伦比亚号”机翼下方有几片小瓷片脱落，引起了科学家的注意，这是一种覆盖在航天飞机表面的特殊的陶瓷片，其主要作用是_。A增加航天飞机的强度，防止流星和太空垃圾撞击而损坏航天飞机B将太阳能转化为电能供航天飞机使用C

6、便于雷达跟踪，接受地面指挥中心的指令D在返回大气层时，陶瓷耐高温隔热，有效地保护航天飞机平安返回地面,(2)隔热瓦是一种金属陶瓷，金属陶瓷是由陶瓷和黏结金属组成的非均质的复合材料。陶瓷主要是Al2O3、ZrO2等耐高温氧化物等，黏结金属主要是Cr、Mo、W、Ti等高熔点金属。下列关于复合材料的说法不正确的是_。A由两种或两种以上金属(或金属与非金属)熔合而成的物质叫复合材料B复合材料一般具有强度高、质量轻、耐高温、耐腐蚀等优良性能，在综合性能上超过了单一材料C玻璃钢是以玻璃纤维和合成树脂组成的复合材料，它可做船体、汽车车身等，也可做印刷电路板D复合材料的熔、沸点一般比它的各组成成分的熔、沸点低

7、,解析：(1)复合材料最早用于航天航空领域，最主要的应用领域也是宇宙航空工业。当航天飞机穿入大气层时，外壳与大气层摩擦产生几千摄氏度的高温，因此覆盖航天飞机表面的陶瓷应是耐高温的复合材料，并且是隔热材料。由题干也可看出，航天飞机失事的原因：隔热瓦脱离，使机体熔化。故正反鸢肝D。(2)复合材料是将两种或两种以上性质不同的材料经过加工制成，而A项是合金的概念，注意二者的区别。复合材料隔热瓦的特性就是耐高温，D项显然错误。答案：(1)D(2)AD,铝及其化合物的性质及转化关系1铝与酸或碱溶液反应生成H2的量的关系(1)铝分别与盐酸、氢氧化钠溶液反应的原理为：2Al6HCl=2AlCl33H22Al2

8、NaOH6H2O=2NaAl(OH)43H2,2与铝元素有关的图象,向AlCl3溶液中滴入NaOH溶液ABAl33OH=Al(OH)3BCAl(OH)3OH=Al(OH)4向NaOH溶液中滴入AlCl3溶液AB4OHAl3=Al(OH)4BC3Al(OH)4Al3=4Al(OH)3向盐酸中滴入NaAl(OH)4溶液AB4HAl(OH)4=Al34H2OBCAl33Al(OH)4=4Al(OH)3向NaAl(OH)4溶液中滴加盐酸ABAl(OH)4H=Al(OH)3H2OBCAl(OH)33H=Al33H2O,图象分析的关键是图象的起点、转折点和终点，以及图象的变化趋势。,【例1】 现有A、B、

9、C三种均含铝元素的无机化合物，它们之间的转化关系如图(部分产物已略去)所示：(1)请写出B转化为C的所有可能的离子方程式_，A与C反应的离子方程式_。,(2)若化合物B经过一系列反应可以得到单质E，将一定质量的Mg和E的混合物投入500 mL稀硫酸中，固体全部溶解并产生气体。待反应完全后，向所得溶液中加入NaOH溶液，生成沉淀的物质的量与加入NaOH溶液的体积关系如图所示。则固体混合物中Mg的质量为_；NaOH溶液的物质的量浓度为_。,审题导引：(1)熟练掌握Al3、Al(OH)3、Al(OH)4间的转化。(2)根据沉淀变化趋势判断各物质组成；根据沉淀量与加入NaOH溶液量的关系判断各物质的量

10、。,答案：(1)Al(OH)3OH=Al(OH)4、Al(OH)33H=Al33H2O、Al33Al(OH)4=4Al(OH)3(2)3.6 g5 molL1,当溶液中有多种离子时要考虑离子之间的反应顺序，如向含有H、NH4+、Mg2、Al3的混合溶液中逐滴加入NaOH溶液，先与H反应，再与Mg2、Al3反应生成沉淀，再与NH4+反应，最后再溶解Al(OH)3沉淀。,【迁移应用】 例1中图象所示的“先沉淀后溶解”常见的化学反应主要还有哪些？答案：可溶性铝盐中滴加强碱至过量Al33OH=Al(OH)3Al(OH)3OH=Al(OH)4可溶性铝酸盐中滴加强酸至过量Al(OH)4H=Al(OH)3H

11、2OAl(OH)33H=Al33H2O,澄清石灰水中通入CO2(或SO2)至过量Ca(OH)2CO2=CaCO3H2OCaCO3CO2H2O=Ca22HCOAgNO3溶液中滴加氨水至过量AgNH3H2O=AgOHNHAgOH2NH3H2O=Ag(NH3)2OH2H2OFe(OH)3胶体或Al(OH)3胶体中滴加强酸至过量，胶体先聚沉，然后沉淀溶解。Fe(OH)33H=Fe33H2O硅酸胶体中滴加强碱至过量，胶体先聚沉，然后沉淀溶解。H2SiO32OH=SiO2H2O,金属的冶炼与铝热反应1金属的冶炼由于金属的化学活动性不同，金属离子得到电子还原成金属原子的能力也就不同，因此冶炼不同的金属必须采

12、用不同的冶炼方法。(1)热分解法适用于冶炼金属活动性较差的金属，如汞和银：2HgO 2HgO2，2Ag2O 4AgO2。,(2)热还原法用还原剂(C、CO、H2、Al等)还原金属氧化物，适合于金属活动性介于AlCu之间的大多数金属的冶炼(不包括Al)。如Fe2O33CO 2Fe3CO22CuOC 2CuCO22AlCr2O3 2CrAl2O3WO33H 2W3H2O(3)电解法适合冶炼金属活动性很强的金属(一般是在金属活动顺序表中铝及排在铝前边的金属)。例如：2Al2O3 4Al3O2MgCl2 MgCl2,2铝热反应金属铝在高温下可与Fe2O3、Fe3O4、WO3、MnO2等金属氧化物反应，

13、如2AlFe2O3 Al2O32Fe，此类反应称为铝热反应。铝粉和上述金属氧化物粉末的混合物称为铝热剂，铝热反应能放出大量的热，常用于焊接钢轨、冶炼难熔金属等。,【例2】 金属材料在日常生活以及生产中有着广泛的运用。下列关于金属的一些说法不正确的是()A合金的性质与其成分金属的性质不完全相同B工业上金属Mg、Al都是用电解熔融氯化物制得的C金属冶炼的本质是金属阳离子得到电子变成金属原子D越活泼的金属越难冶炼审题导引：由金属活动顺序判断金属阳离子氧化性，由此确定冶炼方法。解析：合金与其成分金属的性质不完全相同，如硬度、强度大，熔点更低等，A对；AlCl3为共价化合物，熔融时不电离，故冶炼铝应该电

14、解熔融的Al2O3，B错；金属冶炼的本质就是把金属阳离子还原为金属原子，越活泼的金属，其阳离子氧化性越弱，越难被还原，C、D正确。答案：B。,(对应学生用书第53页),测控导航表,1.(高考题重组)化学与生活密切相关，下列有关说法正确的是(B)A(2009年天津理综)制作航天服的聚酯纤维和用于光缆通信的光导纤维都是新型无机非金属材料B(2009年四川理综)氮化硅陶瓷是新型无机非金属材料C(2008年山东理综)金属材料都是导体，非金属材料都是绝缘体D(2007年山东理综)绿色食品是不含任何化学物质的食品解析：A中聚酯纤维是有机合成高分子材料；C中非金属中的石墨能导电，硅是半导体；D中绿色食品是指

15、原料及加工过程无污染的食品。答案选B。,2(2010年湖北模拟)纳米材料是指由极细晶粒组成，特征维度尺寸在纳米量级(1100 nm)的固态材料。纳米技术所带动的技术革命及其对人类的影响，远远超过电子技术。下列关于纳米技术的叙述不正确的是(B)A将纳米材料分散在水中形成的分散系能产生丁达尔现象B用纳米级金属颗粒粉剂做催化剂可加快反应速率，提高反应物的转化率C将单质铜制成“纳米铜”时，具有非常强的化学活性，在空气中可以燃烧，但并不能说明“纳米铜”比铜片更易失电子D银器能抑菌、杀菌，纳米银粒子植入内衣织物中，有奇异的抑菌、杀菌效果解析：本题考查纳米材料的应用及金属单质的性质。纳米材料的特征维度尺寸在纳米量级(1100 nm)，因此具有胶体的性质，A正确；催化剂可加快反应速率，但不能提高反应物的转化率，B错；“纳米铜”颗粒小，与空气的接触面积大，可燃烧，但原子结构没变，C正确；纳米材料具有优于普通材料的特殊性能，如耐磨、耐高温、抗腐蚀、杀菌等，D正确。,