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1、第二节金属材料第1课时常见的合金及应用核心素养发展目标1.能从合金结构与组成的角度理解合金的特殊性能反应，培养宏观辨识与微观探析的能力。2.能列举常见合金的组成和性能，能科学、合理的选择和使用金属材料，培养学生的科学精神和社会责任感。一、铁合金1合金的概述(1)合金是由两种或两种以上的金属(或金属和非金属)熔合而成的具有金属特性的物质。(2)特征合金是混合物，其有各成分金属的化学性质。合金的熔点一般低于各成分金属的熔点。合金的硬度一般高于各成分金属的硬度。合金的性能可通过所添加的合金元素的种类、含量及生成合金的条件等加以调节。2铁合金生铁铁、碳(C%：2%4.3%)硬度大、抗压、性脆制造机座、
2、管道钢碳素钢高碳钢铁、碳(C%：0.6%)硬而脆，热处理后弹性好制造器械、弹簧和刀具等中碳钢铁、碳(C%：0.3%0.6%)强度高，韧性及加工性好制造钢轨、车轮和建材等低碳钢铁、碳(C%：0.3%)韧性、焊接性好，但强度低制造钢板、钢丝和钢管等合金钢不锈钢Fe、Cr、Ni抗腐蚀性好制造医疗器械、炊具、反应釜和容器、地铁列车的车体(1)合金一定是由金属组成的混合物吗？提示不一定，合金中一定含有金属元素，也可能含有非金属元素。(2)合金比成分金属的硬度大，原因是什么？提示纯金属内所有原子的大小和形状相同，原子的排列十分齐整，合成合金后，改变了原来有规则的层状排列，使原子层之间的相对滑动变得困难，导
3、致合金的硬度变大。二、铝和铝合金1铝、氧化铝的性质(1)铝、氧化铝与稀盐酸反应实验操作实验现象铝片逐渐溶解，有无色气泡冒出，将点燃的木条放在试管口有爆鸣声离子方程式Al2O36H=2Al33H2O2Al6H=2Al33H2(2)铝、氧化铝与NaOH溶液反应实验操作实验现象试管中一开始无气泡产生，一段时间后，铝片溶解，有无色气泡冒出，试管中铝片立即溶解，产生无色气泡，将点燃的木条放在试管口，都有爆鸣声离子方程式Al2O32OH=2AlOH2O2Al2OH2H2O=2AlO3H2(3)实验结论：铝既能与稀盐酸反应又能与NaOH溶液反应，都生成盐和氢气。氧化铝既能与稀盐酸反应又能与NaOH溶液反应，
4、都生成盐和水。2铝合金铝合金是目前用途广泛的合金之一，硬铝是在铝中添加了一定比例的Cu、Mg、Mn、Si，密度小，强度高，具有较强抗腐蚀能力，是制造飞机和宇宙飞船的理想材料。(1)硬铝、钢铁、水银均属于合金()(2)镁铝熔合成合金的过程发生了化学变化()(3)铝与盐酸、NaOH溶液反应的产物相同()(4)等量的铝分别与足量盐酸和NaOH溶液反应时，产生H2的量相同()(5)铝与NaOH溶液反应，氧化剂是NaOH和H2O()(6)Al2O3溶于过量的氨水生成NH4AlO2()答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)(1)铝是活泼金属，但在日常生活中铝制品却能稳定存在，原因是什么？提示常温下铝与氧
5、气反应，在铝制品表面形成致密的氧化铝薄膜，保护铝不被腐蚀。(2)结合Al2O3的性质，说明什么是两性氧化物。提示Al2O3与稀盐酸反应生成AlCl3和水，与NaOH溶液反应生成NaAlO2和水，反应过程中只生成盐和水，像这样既能与酸反应又能与碱反应，只生成盐和水的氧化物为两性氧化物。三、新型合金1储氢合金：一类能够大量吸收H2，并与H2结合成金属氢化物的材料。如TiFe合金、LaNi合金，为氢气作为能源的实际应用起到重要的推动作用。2其他新型合金：钛合金、耐热合金和形状记忆合金等新型合金广泛应用于航空航天、生物工程和电子工业等领域。3用途广泛的稀土金属(1)镧系元素(5771号元素)及钇和钪，
6、共17种元素为稀土元素。我国拥有丰富的稀土资源，现已查明的世界稀土资源中，80%分布在我国，并且品种齐全。(2)稀土金属有着广泛的用途，它既可以单独使用，也可用于生产合金。在合金中加入适量稀土金属，能大大改善合金的性能。因而，稀土元素又被称为冶金工业的维生素。(3)稀土金属可用于制造引火合金、永磁材料、超导材料和发光材料等。稀土金属除广泛应用在冶金、石油化工、材料工业、医药及农业领域外，还逐渐深入到许多现代科技领域。1所谓合金，必须是()通过熔合而成由两种或两种以上金属(或金属与非金属)耐腐蚀耐高温具有金属特性铸造性能好A BC D答案C解析根据合金的定义，必须符合，而其他性能是通过调整合金的
7、成分及制造工艺等来改变的。2下列有关铁和铁合金的说法错误的是()A生铁比铁软B铁有良好的导热性C钢是铁的合金D生铁的熔点比纯铁低答案A解析合金的硬度一般大于各成分金属，而熔点比纯金属低；铁具有良好的导热性；钢是铁的合金。3高铁车厢大部分由铝合金材料制造，这是因为铝合金()A比纯铝熔点高B具有比较活泼的化学性质C各种成分在自然界中含量丰富，容易获取D质量轻，强度大，抗腐蚀能力比较强答案D4下列不属于新型合金材料的是()A储氢合金 B形状记忆合金C不锈钢 D镍钴耐热合金答案C5下列有关厨房铝制品的使用中，你认为合理的是()A盛放食醋B烧煮开水C用金属丝擦洗表面的污垢D用碱水洗涤答案B解析食醋中含有
8、的醋酸呈酸性，能与铝发生反应而使其腐蚀；用金属丝擦洗时会破坏铝表面覆盖的氧化铝层，使铝裸露在外继续被腐蚀；而用碱水洗涤也同样不行，因为铝能跟碱反应而被腐蚀。6下列关于氧化铝的叙述正确的是()A氧化铝与酸、碱都能反应生成铝盐和水B氧化铝既是碱性氧化物又是酸性氧化物C氧化铝既不是碱性氧化物也不是酸性氧化物D氧化铝溶于水可得到氢氧化铝答案C解析氧化铝既不是碱性氧化物也不是酸性氧化物，而是一种两性氧化物；能与酸反应生成铝盐和水，能与碱溶液反应生成偏铝酸盐和水；氧化铝难溶于水，不能与水反应生成氢氧化铝。7合金是两种或两种以上的金属(或金属与非金属)熔合而成的具有金属特性的物质。(1)下列物质不属于合金的
9、是_(填字母，下同)。A明矾 B硬铝 C生铁 D青铜(2)根据下表中四种金属的熔、沸点：金 属NaCuAlFe熔点/97.81 0836601 535沸点/8832 5672 4672 750其中不能形成合金的是_。Cu与NaFe与CuFe与NaAl与NaA B C D(3)镁铝合金与盐酸完全反应后，加入过量的氢氧化钠溶液，最后的结果是_(填字母)。A没有沉淀物生成B只有氢氧化铝沉淀生成C只有氢氧化镁沉淀生成D有氢氧化铝和氢氧化镁沉淀生成答案(1)A(2)B(3)C解析(1)A属于化合物；硬铝中含铝、铜、镁等，生铁中主要含铁、碳，青铜中含有铜、锡等，它们都属于合金。(2)当一种金属的熔点超过另
10、一种金属的沸点时，它们就不可能熔合在一起而形成合金。(3)Mg、Al都与盐酸反应，Mg(OH)2不溶于NaOH溶液；而Al(OH)3溶于NaOH溶液生成NaAlO2和H2O。8铝是典型的两性金属，既能与酸反应，又能与强碱溶液反应。回答下列问题：(1)在铝与盐酸和氢氧化钠溶液的反应中，铝元素化合价的变化都是_，还原剂都是_。(2)1 mol的铝分别与足量的稀盐酸和氢氧化钠溶液反应，生成氢气的体积在相同状况下比值为_，消耗氯化氢和氢氧化钠的物质的量之比为_。(3)甲、乙两个烧杯中分别盛有100 mL 4.0 molL1的盐酸和100 mL 4.0 molL1 氢氧化钠溶液，向两个烧杯中都加入5.4
11、 g铝粉，在相同状况下产生气体的体积比为_。答案(1)由0价变为3价铝(2)1131(3)23解析由2Al6HCl=2AlCl33H2，2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2可知：1 mol铝消耗3 mol氯化氢，生成 mol 氢气；1 mol铝消耗1 mol氢氧化钠，生成 mol氢气。5.4 g(即0.2 mol)铝与0.4 mol盐酸(不足量)反应时，生成氢气0.2 mol; 5.4 g(即0.2 mol)铝与0.4 mol氢氧化钠溶液(过量)反应时，生成氢气0.3 mol。题组一合金及其性能1下列物质中，不属于合金的是()A硬铝 B黄铜C钢铁 D水银答案D解析硬铝是铝、铜、镁、锰
12、等形成的合金；黄铜是铜锌合金；钢是铁碳合金；而水银是纯净的汞单质。2下列关于铁和铁合金的有关说法错误的是()A工业上用一氧化碳将铁矿石中的铁还原出来B不锈钢抗腐蚀性能好，长期使用绝对不会生锈C制造铁轨、船舶、桥梁的碳素钢是铁和碳的合金D使用铁锅烧饭菜能为人体提供微量的铁元素答案B解析一氧化碳具有还原性，可以将铁矿石中的铁还原出来；在相同条件和环境下，不锈钢较碳素钢而言不易生锈；碳素钢是铁和碳的合金；铁是人体需要的微量元素，使用铁锅烧饭菜能为人体提供微量的铁元素。3下列关于新型合金材料说法不正确的是()A镧镍合金能大量吸收H2形成金属氢化物，可作储氢材料B钛合金生物相容性好，强度大，可作人造骨骼
13、C形状记忆合金可在使合金发生形变的作用力消失后恢复原状D利用合金的熔点低于成分金属这一特点可制得耐热合金答案D解析耐热合金的熔点很高，与合金的特征无关。题组二铝和氧化铝的性质4在空气中铝制品比铁制品耐腐蚀的原因是()A铝的金属活动性比铁弱B铝不与氧气发生化学反应C铝在空气中易与氧气反应形成一层致密的氧化膜D铝的密度比铁的密度小答案C解析铝在空气中易与氧气反应形成一层致密的氧化膜，对内部金属起到保护作用，因此在空气中铝制品比铁制品耐腐蚀。5下列金属既能与稀盐酸反应，又能与NaOH溶液反应的是()AMg BAl CFe DCu答案B解析Mg、Fe只能与稀盐酸反应，Al既能与稀盐酸反应，又能与NaO
14、H溶液反应，Cu与稀盐酸和NaOH溶液都不反应。6铝既能与硫酸溶液反应，又能与烧碱溶液反应，下列说法不正确的是()A两个反应都是氧化还原反应B铝与硫酸反应时，硫酸作氧化剂C铝与烧碱溶液反应时，氢氧化钠作氧化剂D两个反应都有气体生成答案C解析铝与硫酸溶液反应生成硫酸铝和氢气，铝是还原剂，硫酸是氧化剂；铝与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和氢气，铝是还原剂，水是氧化剂。7除去镁粉中的少量铝粉，可选用的是()A稀硫酸 B氢氧化钠溶液C水 D稀盐酸答案B解析常温下，稀硫酸、稀盐酸与镁、铝都能发生反应，水与镁、铝都不发生反应，铝与氢氧化钠溶液反应而镁不与氢氧化钠溶液反应，用氢氧化钠溶液可以除去镁粉中的少量铝
