【深度解读】第3章第2节 金属材料 -2023～2024学年高一化学同步卓越讲义（人教版2019必修第一册）

第08讲 金属材料 考点导航 重点难点突破 考点1：合金 1.合金概念、特性 ①概念：两种或两种以上金属(或金属与非金属)熔合而成的具有金属特性的物质叫合金(合金为混合物)，如钢铁为铁碳合金。合金仍具有金属的特性，特别保留原有化学性质。 ②特性：合金比它的成分金属具有良好的物理和化学等多方面性能。如合金的熔点一般比它的成分金属熔点低，合金适宜铸造；又如硬铝合金的强度和硬度都比纯铝大，几乎相当于钢材，且密度小，是用来制造飞机的材料。 2.铁合金 铁合金是铁与碳或与其他金属元素组成的合金，根据含碳量高低可分为生铁和钢。生铁含碳量在2%~4.3%之间，具有相类似的特性，如硬度高、机械性能差、性脆，不易机械加工等等：钢含碳量为0.03%~2%。生铁和钢的某些物理性质有很大差异，但是它们的化学成分和化学性质相近。 钢是用途最广、用量最大的金属合金，根据其成分可分为两大类：碳素钢、合金钢。 ①碳素钢：分为低碳钢、中碳钢、高碳钢。含碳量越高，硬度越大，韧性越小。 ②合金钢：根据所添加的合金元素又分为：锰钢、钨钢等。 几种钢的成分与性能用途对比 钢 主要合金元素 特性 用途 碳素钢 低碳钢 含碳低于0,3% 韧性好 机械零件钢管 中碳钢 含碳低于0.6% 釰性好 机械零件钢管 高碳钢 含碳在0.60%～2%之间 硬度大 刀具、量具、模具 合金钢 锰钢 锰 韧性好、硬度大 钢轨、轴承、坦克、装甲等 不锈钢 铬 抗腐蚀 医疗器械 钢硅钢 硅 导磁性 变压器：发电机芯 钨钢 钨 耐高温、硬度大 刀具 3.炼铁与炼钢原理 （1）炼铁 ①原理：用还原剂将铁从化合物中还原出来。 基本原理：Fe2O3+3CO2Fe+3CO2 ②原料：铁矿石、焦碳、空气、石灰石 ③设备：高炉 ④可能发生的反应： C+O2=CO2 CO2+C=2CO Fe2O3+3CO2Fe+3CO2 造渣反应：SiO2+CaCO3CaSiO3+CO2 (2)炼钢 ①原理：用氧化剂降低铁合金中的含碳量，除去硫、磷等杂质，调整合金元素到规定的范围之内。 ②原料：生铁、废钢；氧气、铁的氧化物；生石灰 ③脱氧剂；炼钢时往往需要添加一些与氧结合力比较强的金属，其氧化物又能顺利地从钢和金属材料液中排除，从而使钢和金属材料液中的氧含量降低，这就是通常所说的脱氧剂。 常用的脱氧剂有硅铁，锰铁、铝铁、硅锰（铁）、硅钡（铁）、硅铝（铁）等。 【合金的易混易错点】 合金的“四大”关注点 (1)合金中一定含有金属元素，可能含有非金属元素。 (2)合金中各成分的含量影响合金的性能。 (3)合金不同于一般混合物，它有固定的熔点，原因是合金有固定的组成。 (4)合金的种类远远多于纯金属的种类。 考点2：物质的量在方程式中的计算方法与技巧 （1）守恒法 ①质量守恒：反应前后元素质量、原子个数不变 ②得失电子守恒：氧化剂得电子总数=还原剂失电子的总数 ③阳离子所带的正电荷的总数=阴离子所带负电荷的总数 （2）关系式法 原理：对于多步进行的连续反应，尽管每一步反应都是独立的（反应条件和设备可能不同），但前一个反应的生线物是后一个反应的反应物，可根据中间产物的传递关系，找出原料和最终产物的关系式。利用关系式进行计算时要特别注意原料中的某些元素是否都转入产物中，中间产物参与的反应中是否又有原始产物参与，不可盲目地根据起始物和产物中的原子守恒关系直接得出关系式。 途径：用关系式法解题的关键是建立关系式，而建立关系式的一般途径有：①利用粒子守恒建立关系式；②利用化学方程式中化学计量数间的关系建立关系式；③利用化学方程式的加和建立关系式等。 例如：①根据化学方程式确定关系式：写出发生反应的化学方程式，根据量的关系写出关系式。 如：把CO还原Fe2O3生成的CO2通入澄清石灰水中，求生成沉淀的量。 发生反应的化学方程式：3CO+Fe2O3=2Fe +3CO2，CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O。 则关系式为3CO～3CO2～3CaCO3，即CO～CaCO3， ②根据原子守恒确定关系式；上述例子中也可直接根 据碳原子守恒得出CO～CaCO3。 【物质的量在方程式中的计算的易混易错点】 守恒法是高中化学计算中一种很重要的方法和技巧，其特点是抓住有关变化的始态和终态，忽略中间过程，利用其中某种不变量建立关系式，从而简化思路，快速解题。 典型例题剖析 题型1 合金 【典例1】（2023秋·新疆昌吉·高一校考期末）2022年北京冬奥会上，我国短道速滑队所用冰刀材料是特殊的钢材料。下列说法中正确的是 A．该合金熔点比纯铁熔点高 B．该合金硬度比纯铁高 C．该合金碳含量比生铁高 D．该合金含碳量为2%~