高中化学人教版必修1学案第三章 第三节 用途广泛的金属材料.docx

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高中化学人教版必修1学案第三章第三节用途广泛的金属材料

第三节

用途广泛的金属材料

[课标要求]

1．了解合金的含义及特性。

2．了解铜合金和钢的分类、组成及用途。

3．初步认识合理使用金属材料的意义。

1．合金是指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．合金属于混合物，其硬度一般大于它的成分金属，其熔点一般低于它的成分金属。

3．青铜是我国使用最早的合金。

4．钢是用量最大、用途最广的合金，它可分为碳素钢和合金钢。

1．合金的概念

合金是指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．合金的一般性质

合金具有许多优良的物理、化学或机械性能，在许多方面不同于各成分金属，主要差异有：

（1）硬度：

合金的硬度及机械加工性能一般高于各成分金属。

（2）熔点：

合金的熔点一般低于各成分金属。

3．常见的合金

（1）铜合金

合金

主要成分

主要性能

主要用途

青铜

铜、锡、铅

强度高、可塑性好、耐磨、耐腐蚀

用于制造机械零件，如轴承、齿轮等

黄铜

铜、锌

强度高、可塑性好、易加工、耐腐蚀

用于制造机械零件、仪表、日用品

白铜

铜、镍

光泽好、耐磨、耐腐蚀、易加工

用于制造精密仪器和装饰品

（2）钢——用量最大、用途最广的合金

①钢的分类

②合金钢的类型

名称

主要合金元素

主要特性

主要用途

锰钢

铁、锰、碳

韧性好，硬度大

钢轨、轴承、钢磨、挖掘机铲斗、坦克装甲

不锈钢

铁、铬、镍

抗腐蚀性好

医疗器械、容器、炊具

硅钢

铁、硅

导磁性好

变压器、发电机和电动机中的铁芯

钨钢

铁、钨

耐高温、硬度大

刀具

（3）铝合金

（4）钛合金

[特别提醒]　

（1）合金是混合物而不是纯净物。

（2）不锈钢的抗腐蚀能力比纯铁强。

（3）合金具有许多优良的物理、化学和机械性能，在许多方面不同于各成分金属，不是简单加合；但在化学性质上，一般认为合金体现的是各成分金属的化学性质。

（4）并非所有的金属都能形成合金，两种金属形成合金，其前提是两种金属在同一温度范围内都能熔化，若一种金属的熔点高于另一金属的沸点，则二者不能形成合金。

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

解析：

选D　硬铝是铝、铜、镁、锰等形成的合金；黄铜是铜锌合金；钢是铁碳合金；而水银是纯净的汞单质。

2．对于合金的说法，不正确的是（　　）

A．常见的铜合金是青铜和黄铜

B．合金与各组分金属相比一般具有更低的熔点

C．钢是铁和碳的合金，生铁则是纯铁

D．合金与各组分金属相比一般具有更大的硬度

解析：

选C　生铁是含碳量比钢更高的铁和碳的合金。

1．金属材料的分类

金属材料

2．正确使用金属材料的几个方面

3．正确选用金属材料的一般思路

（1）金属的性质决定其主要用途，在选用材料时应首先考虑其性质与用途的一致性。

（2）所选材料的强度、机械性能、外观、加工难度等主要从金属的物理性质考虑，如密度、硬度、延展性、导电性、导热性、强度等。

（3）材料的稳定性、日常维护应从其化学性质考虑，如在空气、水、酸、碱、盐环境的化学稳定性及耐腐蚀性等。

（4）材料的经济性，如价格，应从原料的储量、开采与冶炼难度等方面考虑。

4．金属的回收和资源保护

（1）废旧金属的最好处理方法是回收利用。

（2）回收利用废旧金属的意义是减少垃圾量，防止污染环境且缓解资源短缺的矛盾。

1．选用金属材料时，以下方面需要考虑的是（　　）

①主要用途　②物理性质、化学性质　③价格　④加工难度　⑤日常维护　⑥对环境的影响

A．①②③　　　　　　B．③④⑤

C．①⑤⑥D．全部

解析：

选D　在选用材料时要综合考虑所选材料的性能、价格、加工难度、日常维护、对环境的影响等因素，从众多材料中选取合适者。

2．镁铝合金因坚硬、轻巧、美观、洁净、易于加工而成为新型建筑装潢材料，主要用于制作窗框、卷帘门、防护栏等，下列与这些用途无关的性质是（　　）

A．不易生锈B．导电性好

C．密度小D．强度高

解析：

选B　由题目的描述可得题述的装潢材料与导电性无关。

[三级训练·节节过关]　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

1．在生活、生产中，目前用量最大、用途最广的合金是（　　）

A．钛合金　　　　　　B．铜

C．钢D．硬铝

解析：

选C　目前在生产、生活中用量最大，用途最广的合金是钢。

2．纯铁的熔点为1535℃，而高炉中炼铁时生铁（含碳量较高的铁合金）在1200℃左右就熔化了，这是因为（　　）

A．铁的纯度越高，熔点越低

B．合金的熔点比其成分物质的熔点高

C．形成了铁碳合金，所以熔点变低

D．在高炉中熔化的过程发生了化学反应

解析：

选C　合金的熔点比成分金属低。

3．某合金与铁的物理性质的比较如下表所示：

熔点（℃）

密度

（g/cm3）

硬度

（金刚石为10）

导电性

（银为100）

其他性质

某合金

2500

3.00

7.4

2.3

耐腐蚀

铁

1535

7.86

4.5

17

纯铁耐腐蚀

还知该合金耐腐蚀、强度大。

从以上性能看，该合金不适合作（　　）

A．导线B．门窗

C．炉具D．飞机外壳

解析：

选A　从该合金与铁的性质对比情况来看，在熔点、密度和硬度上，此合金的性能均优于铁，但导电性比较差，所以不适宜作导线。

4．现代建筑的门窗框架，常用电解加工成古铜色的硬铝。

取硬铝样品进行如下实验：

样品

（硅可与氢氧化钠溶液反应：

Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑）由此推知硬铝的组成是（　　）

A．Al、Mg、Si、ZnB．Al、Cu、Mg、Si

C．Al、Fe、C、CuD．Al、Si、Zn、Na

解析：

选B　样品加入过量盐酸，比氢活泼的金属（如Al、Mg、Zn、Na）全部溶解。

向不溶物中加入过量的NaOH溶液，有气体生成，说明样品中含有Si，再向不溶物中加入过量盐酸，仍有不溶物，说明含有Cu或C等。

5．历史上金、银、铜主要是作为货币金属或装饰品被应用。

（1）金、银、铜常被作为钱币流通，从化学角度来看，主要是利用它们的________（填字母）。

A．硬度适中

B．密度适中

C．在自然界里都可得到纯净的单质

D．不活泼性

（2）试样X由氧化亚铁和氧化铜组成，取质量相等的两份试样，按下图所示进行实验：

请写出步骤③中所发生的全部反应的离子方程式：

________________________________________________________________________。

若全部的溶液Y和全部的粉末Z充分反应后，生成的不溶物W的质量是m，则每份试样X中氧化铜的质量为____________________（用m表示）。

解析：

（1）金、银、铜都属于不活泼金属，易加工，因此，在历史上都曾经用作货币。

（2）试样与过量盐酸反应所得溶液Y为FeCl2、CuCl2混合溶液，粉末Z为Fe、Cu混合物，将Y和Z混合，发生反应：

Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu，Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑，由生成的溶液呈强酸性且溶液中不含Cu2＋，则不溶物W全部是金属铜，氧化铜的质量为0.5m×

＝

m。

答案：

（1）D　

（2）Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu，Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑　

m

1．下列关于合金的叙述中正确的是（　　）

A．合金是由两种或多种金属熔合而成的

B．日常生活中用到的五角硬币属于铜合金

C．合金在任何情况都比单一金属性能优良

D．钢不属于合金

解析：

选B　合金是金属与金属或金属与非金属熔合形成的，A项错误；在机械加工时，合金的性能一般较单一金属优良，但并不是任何情况下都是，如纯铝导电性比铝合金要强等，C项错误；钢是铁碳合金，D项错误。

2．用于飞机制造业的重要材料是（　　）

A．MgAl　　　　　　B．CuSn合金

C．AlSi合金D．不锈钢

解析：

选A　飞机制造所用的材料强度越高、密度越小越好。

3．不锈钢是在普通钢中加入了（　　）

A．碳、硫B．硅、锰

C．镍、铬D．硅、铬

解析：

选C　不锈钢是在普通钢中加入镍、铬以增强其化学稳定性和抗腐蚀性。

4．有关合金的叙述正确的是（　　）

A．合金的导电性比成分金属强

B．合金的抗腐蚀性能都很好

C．合金的机械强度比各成分金属小

D．多数合金比成分金属熔点低，硬度大

解析：

选D　A项，合金的导电性一般比成分金属弱，错误；B项，合金的抗腐蚀性不一定都很好，如生铁的抗腐蚀性不如纯铁，错误；C项，合金的机械强度一般比各成分金属大，错误；D项，多数合金比成分金属的熔点低，硬度大，正确。

5．下列说法中不正确的是（　　）

A．人类历史上使用最早的合金是青铜

B．合金的熔点比它的各成分金属的熔点都低

C．合金中不一定含有金属

D．目前世界上用途最广泛的合金是钢

解析：

选C　A项，人类历史上使用最早的合金是青铜，正确；B项，合金的熔点比它的各成分金属的熔点低，正确；C项，合金中一定含有金属，错误；D项，目前世界上用途最广泛的合金是钢，正确。

6．我国人民早在商代就已掌握青铜（铜、锡、铅合金）冶铸技术。

在商代首都——河南安阳，曾经出土多处炼铜遗址和大量青铜器件，其中有一件司母戊大鼎，高133cm、长110cm、宽78cm，重875kg，是迄今为止被发现的我国古代青铜器中最壮观的一件珍品。

下列有关说法不正确的是（　　）

A．铜是人类历史上使用最早的金属材料

B．青铜合金具有比铜单质更好的机械性能

C．青铜不易生锈是因为铜的性质不活泼

D．铜被最早使用是因为铜的性质不活泼，易冶炼

解析：

选C　铜的化学性质不活泼，易于冶炼为单质，故A、D正确；合金比纯金属具有更优良的物理、化学和机械性能，故青铜比铜单质的机械性能好，且提高了其抗腐蚀性能，故B项正确，C项错误。

7．下列有关金属的说法中，正确的是（　　）

①纯铁不容易生锈　②钠着火用水扑灭　③KSCN溶液可以检验Fe3＋　④缺钙会引起骨质疏松，缺铁会引起贫血　⑤青铜、不锈钢、硬铝都是合金

A．①③④B．②③④⑤

C．①③④⑤D．①②⑤

解析：

选C　①纯铁是银白色金属，不易生锈，正确；②钠燃烧生成过氧化钠，过氧化钠与水反应生成氧气，因此钠着火不能用水扑灭，错误；③KSCN溶液可以检验Fe3＋，正确；④缺钙会引起骨质疏松，缺铁会引起贫血，正确；⑤青铜是铜锡合金，不锈钢是铁、铬、镍合金，硬铝是铝、硅、镁等形成的合金，正确。

8．钛和钛的合金被誉为“21世纪最有发展前景的金属材料”，它们具有很多优良的性能，如熔点高、密度小、可塑性好、易于加工，尤其是钛合金与人体器官具有很好的“生物相容性”。

根据它们的主要性能，下列用途不切合实际的是（　　）

A．用来作保险丝

B．用于制造航天飞机

C．用来制造人造骨

D．用于家庭装修，作钛合金装饰门

解析：

选A　钛和钛的合金密度小，可塑性好，因此可用于航天领域，B正确；由于钛和钛合金与人体器官具有很好的“生物相容性”，因此可以用来制造人造骨，C正确；由于其密度小、可塑性好、易于加工，因此可用于家庭装修，作钛合金装饰门，D正确；由于其熔点高，不适合作保险丝，A错误。

9．

（1）选择填空，将铝的用途与性质对应起来（每个选项只能用一次）。

A．质轻B．延展性好　C．易传热　D．易导电

①太阳能热水器：

________；②飞机：

________；③电缆：

________；④铝箔