第15讲 金属材料-【暑假自学课】2022年高一化学暑假精品课（人教版2019）

第15讲 金属材料 【学习目标】 1．知道金属材料的常见类型——纯金属及其合金。 2．认识三大合金——铁合金、铝合金及新型合金的组成、性能与应用。 3．会书写铝、氧化铝及氢氧化铝与酸、碱反应的方程式。 4．结合化学方程式了解物质的量、摩尔质量、气体摩尔体积、物质的量浓度等概念之间的有关计算。 5．了解化学计算中的常见类型，学会用解题技巧进行计算。 【基础知识】 什么是合金？为什么通常不用纯的金属，而使用合金？ 一、合金 1．概念 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．特性 2．结构 纯金属内原子的排列十分规整 合金内原子层之间的相对滑动变得困难 二、三大合金 1．铁合金 （1）分类 （2）钢 （2022年广东省广州市海珠区期末）我国古代劳动人民对钢铁冶炼技术有重大贡献，其中“灌钢法”主要是将生铁和熟铁(含碳量约0.1%)混合加热，生铁熔化灌入熟铁，再锻打成钢。下列说法错误的是 A．钢是以铁为主的含碳合金 B．生铁由于含碳量高，熔点比纯铁高 C．钢的含碳量越高，硬度和脆性越大 D．炼铁的原料之一赤铁矿主要成分为Fe2O3 2．铝合金 （2）铝合金 制取 向铝中加入少量的Cu、Mg、Si、Mn、Zn及稀土元素等 性能 密度小、强度高、塑性好、易于成型、具有较强的抗腐蚀能力等 用途 制造炊具、门窗、飞机和宇宙飞船外壳的原料 3．新型合金 钛合金 钛合金强度高、耐蚀性好、耐热性高。主要用于制作飞机发动机压气机部件，其次为火箭、导弹和高速飞机的结构件。 储氢合金 是能大量吸收H2，并与H2结合成金属氢化物的材料。如Ti－Fe合金、La－Ni合金。 形状记忆合金 是通过热弹性与马氏体相变及其逆变而具有形状记忆效应的由两种以上金属元素所构成的材料。形状记忆合金是形状记忆材料中形状记忆性能最好的材料。 耐热合金 是在高温使用环境条件下，具有组织稳定和优良力学、物理、化学性能的合金。包括耐热钢、耐热铝合金、耐热钛合金、高温合金、难熔合金等。耐热合金在高温下具有一定拉伸、蠕变、疲劳性能、物理、化学性能和工艺性能。 滴盐酸的有气泡生成，滴浓硫酸和浓硝酸的无明显现象 铝片逐渐溶解，有气泡冒出 三、铝、氧化铝和氢氧化铝 1．铝 结构 铝的原子结构示意图为 存在 铝是地壳中含量最多的金属元素，自然界中的铝全部以化合态存在 物理性质 银白色有金属光泽的固体，有良好的延展性、导电性和传热性等，密度较小，质地柔软 化学性质 通性 非金属单质反应 4Al＋3O22Al2O3 致密氧化铝薄膜，可保护内部金属 非氧化性酸反应 2Al＋6H＋＝2Al3＋＋3H2↑ 盐反应 2Al＋3Cu2＋＝2Al3＋＋3Cu 水反应 2Al＋6H2O2Al(OH)3＋3H2↑ 特性 钝化 室温下，铝在浓硫酸、浓硝酸中，表面形成一层致密的氧化物膜，保护内部的金属不再与酸反应 与碱反应 2Al＋2H2O＋2NaOH＝2NaAlO2＋3H2↑ 2Al＋2OH－＋2H2O＝2AlO＋3H2↑ 铝与氢氧化钠溶液反应的实质是铝先与强碱溶液中的水反应生成H2和Al(OH)3，然后Al(OH)3再与NaOH反应生成H2O和NaAlO2，反应中铝做还原剂，水做氧化剂，NaOH无电子得失。 用双线桥法和单线桥法分别表示 过一会儿才产生气泡 立即产生气泡 2．氧化铝 物理性质 白色固体，难溶于水，硬度大，熔点很高，是优良耐火材料 化学性质 与酸反应 Al2O3＋6HCl＝2AlCl3＋3H2O Al2O3＋6H＋＝2Al3＋＋3H2O 与碱反应 Al2O3＋2NaOH＝2NaAlO2＋H2O Al2O3＋2OH－＝2AlO2－＋H2O 用途 制造耐火、耐高温器材、工业冶炼铝、可以制作各种宝石 两性氢氧化物——既能与酸反应生成盐和水，又能与碱反应生成盐和水的氢氧化物，称为两性氢氧化物。 氯化铝溶液中滴加氨水产生沉淀， 再加过量氨水沉淀不溶解 氯化铝溶液中滴加氢氧化钠溶液产生沉淀， 再加过量氢氧化钠溶液沉淀溶解 3．氢氧化铝 物理性质 白色胶状不溶于水的固体，有较强的吸附性 化学性质 与酸反应 Al(OH)3＋3HCl＝AlCl3＋3H2O Al(OH)3＋3H＋＝Al3＋＋3H2O 与碱反应 Al(OH)3＋NaOH＝NaAlO2＋2H2O Al(OH)3＋OH－＝AlO2－＋2H2O 不稳定性 2Al(OH)3Al2O3＋3H2O 制备 铝盐与足量氨水 Al3＋＋3NH3·H2O＝Al(OH)3↓＋3NH 偏铝酸盐