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2019年高中化學(xué) 第三章 金屬及其化合物 第三節(jié)《用途廣泛的金屬材料》知識(shí)點(diǎn)歸納及例題解析 新人教版必修1 [學(xué)習(xí)目標(biāo)定位]　認(rèn)識(shí)合金的特征性質(zhì)，了解常見合金的分類、組成和用途，會(huì)合理選用金屬材料。 1.合金的定義 合金是指由兩種或兩種以上的金屬與金屬(或非金屬)熔合而成的具有金屬特性的物質(zhì)。 2.合金與純金屬的性能差異 (1)合金具有各成分金屬的優(yōu)良性能。合金一定是混合物。 (2)合金的硬度及機(jī)械性能一般大于它的各成分金屬。 (3)合金的熔點(diǎn)一般低于它的各成分金屬。 3.常見的合金 (1)銅合金 (2)鋼 歸納總結(jié) 合金的種類與性能 (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，不同的制造工藝，得到不同性能的合金。 (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)常見合金的比較 ①銅合金 合金 主要成分 主要性能 主要用途 青銅 銅、錫 強(qiáng)度高、可塑性好、耐磨、耐腐蝕 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 機(jī)械零件、儀表、日用品 白銅 銅、鎳、鋅 光澤好、耐磨、耐腐蝕、易加工 錢幣、代替銀做飾品 ②合金鋼 名稱 主要合金元素 主要特性 主要用途 錳鋼 錳 韌性好，硬度大 鋼軌、軸承、鋼模、挖掘機(jī)鏟斗、坦克裝甲 不銹鋼 鉻、鎳 抗腐蝕性好 醫(yī)療器械、容器、反應(yīng)釜、炊具 硅鋼 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 鎢 耐高溫、硬度大 刀具 ③鋁合金 成分元素 主要特性 主要用途 Al、Mg、Cu、Si等 密度小，強(qiáng)度大 用于汽車、飛機(jī)、火箭、船舶制造等 ④鈦合金 鈦的合金具有密度小、強(qiáng)度高、耐腐蝕、耐高溫等優(yōu)點(diǎn)，主要用于飛機(jī)、火箭、導(dǎo)彈、人造衛(wèi)星、宇宙飛船等領(lǐng)域。 1.下列對合金的說法正確的是(　　) A.合金中至少含有兩種金屬元素 B.合金中的金屬元素以化合物的形式存在 C.黃銅是純凈物 D.合金中也可含非金屬元素 答案　D 解析　掌握合金的概念要把握幾個(gè)重點(diǎn)：①組成元素：金屬與金屬或金屬與非金屬，一定含有金屬元素，可能含有非金屬元素；②特性：具有金屬特性；③合金為混合物。A項(xiàng)錯(cuò)，合金未必含有兩種或兩種以上的金屬元素；B項(xiàng)合金是熔合而成的，保持著金屬特性，金屬元素一般以單質(zhì)形式存在；C項(xiàng)中的黃銅是一種銅合金，是混合物。 2.合金相對于純金屬制成的金屬材料來說優(yōu)點(diǎn)是(　　) ①合金的硬度一般比它的各成分金屬的大?、谝话愫辖鸬娜埸c(diǎn)比它的各成分金屬的更低　③改變原料的配比，改變生成合金的條件，可得到具有不同性能的合金?、芎辖鸨燃兘饘俚膶?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.②③④ C.①②④ D.①②④⑤ 答案　A 解析　合金具有許多優(yōu)良的物理、化學(xué)或機(jī)械性能，在許多方面優(yōu)于它的各成分金屬。例如，合金的硬度一般比各成分金屬的硬度大，多數(shù)合金的熔點(diǎn)比各成分金屬的熔點(diǎn)低，但合金的導(dǎo)電性比純金屬弱。 二　正確選用金屬材料 1.金屬材料的分類：若根據(jù)組成，金屬材料可分為純金屬和合金；若根據(jù)性能特點(diǎn)，可分為黑色金屬(包括鐵、鉻、錳以及它們的合金)和有色金屬(除黑色金屬以外的其他金屬及合金)。 2.根據(jù)你的生活經(jīng)驗(yàn)和下表所提供的信息，分析并回答下列問題。 物理性質(zhì) 銀 銅 金 鋁 鐵 鉛 鎢 錫 導(dǎo)電性(以銀的導(dǎo)電性為100作標(biāo)準(zhǔn)) 100 99 74 61 17 7.9 　　 　　 密度(gcm－3) 10.5 8.92 19.3 2.7 7.86 11.3 19.35 5.75～7.28 熔點(diǎn)(℃) 962 1 083 1 064 660 1 535 　　 3 410 232 硬度(以金剛石的硬度為10作標(biāo)準(zhǔn)) 2.5～4 2.5～3 2.5～3 2～2.9 4～5 1.5 (1)為什么菜刀、錘子等通常用鐵制而不用鉛制？ (2)銀的導(dǎo)電性比銅好，為什么導(dǎo)線一般用銅制而不用銀制？ (3)為什么燈泡里的燈絲用鎢制而不用錫制？ 答案　(1)因?yàn)殍F的硬度比鉛大，且鉛有毒，故常用鐵而不用鉛制菜刀、錘子等。 (2)銀和銅的導(dǎo)電性相近，但銀比銅貴得多，且電線用量大，所以用銅不用銀。 (3)因?yàn)殒u的熔點(diǎn)高(3 410 ℃)，而錫的熔點(diǎn)(232 ℃)太低，通電時(shí)錫制的燈絲就熔斷了，所以用鎢絲而不用錫絲作燈泡的燈絲。 歸納總結(jié) 正確選用金屬材料 (1)金屬的分類標(biāo)準(zhǔn)有組成元素、密度大小、性能特點(diǎn)等。 (2)選用金屬材料的基本依據(jù)： ①金屬的用途、外觀、價(jià)格等； ②物理性質(zhì)(密度、硬度、強(qiáng)度、導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性等)決定金屬材料的加工難易程度； ③化學(xué)性質(zhì)(對水的作用、耐腐蝕性等)決定金屬材料的日常維護(hù)和對環(huán)境的影響。 3.用于火箭發(fā)動(dòng)機(jī)、航天飛機(jī)制動(dòng)閘的金屬，要有良好的熱學(xué)性能，如熔點(diǎn)高、比熱高、熱導(dǎo)率高、適宜的熱膨脹率等優(yōu)異性能。根據(jù)下表數(shù)據(jù)，用于制造制動(dòng)閘的最佳金屬材料為(　　) 金屬 熔點(diǎn)(℃) 比熱(Jg－1K－1) 熱導(dǎo)率(Wm－1K－1) 熱膨脹率(25 ℃) α(106) A 418 0.106 75.37 11.76 B 923 0.243 153.66 24.3 C 933 0.215 221.91 23.6 D 1 550 0.436 146.5 11.6 答案　D 4.(1)選擇填空，將鋁的用途與性質(zhì)對應(yīng)起來(每個(gè)選項(xiàng)只能用一次)。 A.質(zhì)輕　B.延展性好　C.易傳熱　D.易導(dǎo)電 E.氧化時(shí)放熱 ①太陽能熱水器：________；②飛機(jī)：________；③焊接鐵軌：________；④電纜：________；⑤鋁箔：________。 (2)佛山是有色金屬之鄉(xiāng)，其中鋁合金材料的產(chǎn)量約占全國的一半。鋁合金材料屬于________(填“純凈物”、“混合物”或“單質(zhì)”)。 答案　(1)①C　②A?、跡　④D?、軧　(2)混合物 解析　(1)鋁在太陽能熱水器上的應(yīng)用是由于它的導(dǎo)熱性好。鋁合金硬度大質(zhì)量輕，是制造飛機(jī)的良好材料，鋁被氧化時(shí)放熱可作鋁熱劑，因而可用來焊接鐵軌。鋁用作電纜和鋁箔則分別是由于其導(dǎo)電性和延展性。 (2)合金是由一種金屬跟其他一種或幾種金屬(或非金屬)一起熔合而成的具有金屬特性的物質(zhì)，因此肯定是混合物。 合金是由兩種或兩種以上的金屬(或非金屬)熔合而成的，具有金屬特性的物質(zhì)。合金的熔點(diǎn)比成分金屬熔點(diǎn)低，具有更大的硬度、強(qiáng)度和良好的機(jī)械性能，種類繁多，應(yīng)用極其廣泛。 1.純鐵的熔點(diǎn)為1 535 ℃，而高爐中煉鐵時(shí)生鐵(含碳量較高的鐵的合金)在1 200 ℃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)一般比其成分物質(zhì)的熔點(diǎn)低 C.因?yàn)樾纬闪髓F碳合金，所以熔點(diǎn)變高 D.在高爐內(nèi)熔化的過程中發(fā)生了化學(xué)反應(yīng) 答案　B 解析　多數(shù)合金的熔點(diǎn)比其各成分金屬的熔點(diǎn)低。 2.下列說法中不正確的是(　　) A.人類歷史上使用最早的合金是青銅 B.鋼屬于鐵合金 C.目前世界上使用量最大的合金是鋁合金 D.目前世界上用途最廣的是合金鋼 答案　C 解析　目前世界上使用量最大的合金是鐵合金。 3.用于制造飛機(jī)的材料應(yīng)具備高比強(qiáng)度(斷裂強(qiáng)度/密度)，還應(yīng)具備密度小、質(zhì)地輕的特點(diǎn)。以波音747為例，機(jī)身每減輕1 kg，因耗油減少，一年可獲利2 000美元。你認(rèn)為下列材料中可用于飛機(jī)制造業(yè)的是(　　) A.MgAl合金 B.黃銅(CuZn合金) C.NaK合金 D.生鐵(FeC合金) 答案　A 解析　黃銅、生鐵密度較大，且生鐵易斷裂；NaK合金熔點(diǎn)低，常溫下為液體，選項(xiàng)B、C、D不正確。 4.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Au C.Cr和Au D.Cr和Pt 答案　A 解析　不銹鋼中添加的合金元素主要是Ni和Cr，Ni、Cr元素的加入使不銹鋼在多種酸、堿、鹽溶液中也能具有很好的化學(xué)穩(wěn)定性和耐腐蝕性。 5.根據(jù)你學(xué)過的有關(guān)金屬的知識(shí)，回答下列問題： (1)銅錢在我國歷史上曾經(jīng)是一種廣泛流通的貨幣，銅常用于制造貨幣的原因可能是________(填序號)。 A.銅的熔點(diǎn)不是太高，易于冶煉，易于鑄造成型 B.銅的性質(zhì)不活潑，不易被腐蝕 C.我國較早的掌握了濕法冶煉銅的技術(shù) D.自然界有大量的游離態(tài)的銅 (2)鋼鐵制品的使用更為廣泛，但是鐵制品易生銹，鐵銹的主要成分是________(填名稱)，鐵的氧化物常見的還有________、________。(填化學(xué)式) (3)鋁制品因?yàn)楸砻嬉仔纬芍旅艿难趸X薄膜而經(jīng)久耐用，但是該氧化膜易被酸、堿破壞，若使氧化鋁與氫氧化鈉溶液作用，反應(yīng)的化學(xué)方程式為____________________________。 (4)一位收藏者有一枚表面是黑色，且有少量綠色銹狀物的貨幣，這肯定是________幣，黑色物質(zhì)是________(填名稱)，形成這種物質(zhì)的化學(xué)方程式為________________________， 綠色物質(zhì)是________(填化學(xué)式)，這枚金屬幣的真面目為________色。另外一枚是閃閃發(fā)光的黃色金屬幣，它肯定是________幣，表面一直未被氧化的原因是_____________________。 (5)不法分子有時(shí)用銅鋅合金制成假金幣行騙。下列方法中能有效鑒別其真假的是________(填序號)。 A.觀察顏色 B.查看圖案 C.用手掂量輕重 D.滴一滴硝酸在幣的表面，觀察現(xiàn)象 答案　(1)ABC　(2)氧化鐵　FeO　Fe3O4 (3)Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O (4)銅　氧化銅　2Cu＋O2===2CuO Cu2(OH)2CO3　紫紅　金　金不活潑，不易被氧化　(5)D 解析　(1)銅錢作為貨幣，首先應(yīng)易得，再者不容易被腐蝕。(2)鐵銹主要成分為Fe2O3，常見鐵的氧化物還有FeO和Fe3O4。(3)Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O。(4)銅與氧氣反應(yīng)生成黑色CuO，銅在空氣中“生銹”的反應(yīng)為2Cu＋O2＋CO2＋H2O===Cu2(OH)2CO3(綠色)；金的化學(xué)性質(zhì)不活潑，空氣中不與O2反應(yīng)。(5)有些假金幣外形圖案、顏色與金相近，密度與真金幣相當(dāng)，用手掂量不出來，假金幣中的Zn、Cu均可與HNO3反應(yīng)產(chǎn)生大量氣泡，而Au不與HNO3反應(yīng)。 6.已知合金A由兩種常見金屬組成。為測定其組成，某同學(xué)的實(shí)驗(yàn)流程如圖所示： 請回答： (1)過程②中分離C和E的化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本操作是____________________。 (2)溶液H中所含的陽離子有____________________________________(用離子符號表示)。 (3)為測定合金的組成，需要稱量沉淀F的質(zhì)量，則F需要洗滌，如何證明沉淀F是否洗滌干凈？ (4)根據(jù)實(shí)驗(yàn)流程圖中的數(shù)據(jù)計(jì)算合金A中兩種金屬的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別是____________、____________。 答案　(1)過濾　(2)Al3＋、H＋ (3)取最后一次洗滌液，加入少量AgNO3溶液，若產(chǎn)生白色沉淀，則沉淀沒有洗滌干凈，若無沉淀產(chǎn)生，則表明沉淀已經(jīng)洗滌干凈。 (4)Al：30%　Fe：70% 解析　(1)分離固體與溶液采用過濾的方法。(2)溶液H中加入過量氨水生成沉淀F，說明F是氫氧化物沉淀，再由E加適量鹽酸生成F，F(xiàn)在過量鹽酸中不沉淀而生成溶液H，說明F是Al(OH)3，F(xiàn)溶于過量鹽酸，所得溶液中的陽離子是Al3＋和H＋。(3)若沉淀F未洗滌干凈，則表明會(huì)有沾附的氯離子，可向最后一次洗滌液中加入少量硝酸銀溶液進(jìn)行檢驗(yàn)。 (4)兩種金屬分別為Fe和Al