第三章 第二节 金属材料-【导与练】2022-2023学年新教材高中化学必修第一册同步全程学习全书word（人教版）

第二节　金属材料 第一课时　常见的合金及应用 学习目标 1.通过从合金结构与组成的角度理解合金的特殊性能, 能了解合金的概念及特性。 2.通过列举常见合金的组成和性能,能科学、合理地选择和使用金属材料, 认识常见合金的重要应用。 学习任务1　认识合金和铁合金 　　　　　　 　　　　　 　　　　　 1.合金的概念和特性 概念 由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 性能 硬度 一般大于它的各成分金属 熔点 一般低于它的各成分金属 与纯金属材料相比,合金具有优良的物理、化学或机械性能 2.铁合金 　生铁和钢是两种重要的铁碳合金,在生活中有广泛的用途。纯金属和合金的内部结构比较如图3所示。 探究　合金的特性的原因 问题1:生铁和钢是两种重要的铁碳合金,两者的分类依据是什么? 提示:按含碳量的不同把铁碳合金分为生铁和钢,其中含碳量2%～4.3%为生铁,含碳量0.03%～2%为钢。 问题2:合金一定是由金属组成的混合物吗?铁的熔点是1 536 ℃,钠的沸点是883 ℃,两者能形成合金吗? 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,如生铁是由铁、碳组成的合金。铁、钠不能形成合金,原因是铁开始熔化时,钠已经气化,故两者不能形成合金。 问题3:合金的性质是各成分金属的性质之和吗?结合图3解释合金比其各成分金属的硬度大的原因。 提示:不是;合金具有许多优良的物理、化学或机械性能,在物理性质和机械性能方面优于各成分金属,不是简单的加和,一般认为在化学性质上,合金体现的是各成分金属的化学性质。纯金属内所有原子的大小和形状相同,原子的排列十分规整,形成合金后,改变了有规则的层状排列,使原子之间的相对滑动变得困难,导致合金的硬度变大。 问题4:根据图3解释合金的熔点为什么一般比它的各成分金属的熔点低。(原子之间存在吸引力) 提示:原子的大小不同,原子排列不规则,使原子之间吸引力减弱。 合金性质的理解 (1)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,若一种金属的熔点大于另一种金属的沸点,则两者不能形成合金。 (2)物理性质:合金是由不同金属(或金属与非金属)熔合而成的具有金属特性的物质,与其各成分金属的物理性质不同。 (3)化学性质:合金中的各成分物质在形成合金时,并未改变物质结构,所以合金中各物质保持其原有的化学性质。 1.我国自主研发的新一代动车组在京沪高铁上跑出过486.1公里的世界列车最高时速,这得益于全路铺设的优质无缝平滑的超长钢轨。下列有关说法不正确的是(　B　) A.制造钢轨的材料是钢,钢是用量最大的合金 B.钢的熔点比铁的熔点高,而铁的用途更广泛 C.我国在商代就开始使用铜合金 D.铝合金的强度、硬度比其各成分金属的大 解析:目前世界上用量最大的合金是铁合金,即钢材,故A正确;钢是用途最广泛的合金,比铁的用途更广泛,但它的熔点比铁的熔点要低,故B不正确;青铜器属于铜合金,我国人民在商代就制造出精美的青铜器,故C正确;合金的强度、硬度一般比其各成分金属的大,故D正确。 2.某合金与铁的物理性质比较如下: 　　性质 物质　　 熔点/ ℃ 密度/ (g/cm3) 硬度(金 刚石为 100) 导电性 (银为 100) 其他 性质 某合金 2 500 3.00 7.4 2.3 耐腐蚀 铁 1 535 7.86 4.5 17 纯铁耐 腐蚀 从以上性能看,该合金不适合制成(　A　) A.导线 B.门窗 C.炉具 D.飞机外壳 解析:从表格中总结,该合金熔点较高,所以适合制成炉具;具有密度小、机械性能好的特点,所以适合制成飞机外壳、门窗;但是导电性不好,所以不适宜制成导线。 学习任务2　探究铝和铝合金 　　　　　　 　　　　　 　　　　　 1.铝的存在和性质 (1)存在:铝是地壳中含量最多的金属元素,铝在地壳中的含量仅次于氧和硅,居第三位。 (2)化学性质。 ①常温:铝与空气中的氧气反应,表面生成一层致密的氧化铝薄膜,对内部金属起着保护作用,其反应的化学方程式为4Al+3O22Al2O3。 ②铝、氧化铝与稀盐酸反应[实验3-4]。 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 化学 方程式 Al2O3+6HCl2AlCl3+3H2O、 2Al+6HCl2AlCl3+3H2↑ 离子 方程式 Al2O3+6H+2Al3++3H2O、2Al+6H+2Al3++3H2↑ ③铝、氧化铝与NaOH溶液反应[实验3-5]。 实验 操作 实验 现象 试管①中一开始无气泡产生,一段时间后,铝片逐渐溶解,有无色气泡冒出,试管②中铝片逐渐溶解,立即