专题11 金属材料（教材深度精讲）-【核心素养系列】2023-2024学年高一化学知识整合讲练（人教版2019必修第一册）

专题11 金属材料 （教材深度精讲） 【核心素养分析】 1.宏观辨识与微观探析:认识铝与强酸、强碱的反应及其化合物的两性,理解铝及其化合物的性质。 2.证据推理与模型认知：具有证据意识,能基于证据对金属材料性质提出可能的假设,通过分析推理加以证实,能运用模型解释化学现象,揭示现象的本质和规律；在有关物质的量计算过程中，通过分析、推理等理解计算的方法，建立阿伏加德罗常数、气体摩尔体积等题目解答的模型。 3.科学探究与创新意识:能对金属的性质提出有探究价值的问题;能从问题和假设出发,确定探究目的,设计探究方案,进行实验探究。 【知识导图】 【目标导航】 1．能依据物质类别列举铝元素的典型代表物，预测其化学性质。 2．能列举、描述、辨识铝及其化合物的物理和化学性质及实验现象。 3．能用化学方程式、离子方程式正确表示铝及其化合物的主要化学性质。 4．能说明常见合金对社会发展的价值，能根据物质的性质分析实验室、生产、生活及环境中的某些常见问题。 5．通过对化学方程式化学计量数意义的重新认识，完成对化学反应从微观到宏观认知的转变，明确化学计量数在不同层次的运算中的使用。 6．通过对物质的量在化学方程式中的应用，理解物质的量在高中化学计算的应用，建立高中使用物质的量及相关概念在方程式计算中的基本运用模型。 7．通过运用物质的量及相关物理量根据化学方程式进行简单计算，感受定量研究对化学科学的重要作用。 【重难点精讲】 一、合金 1．定义：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。 2．组成 ①合金中一定含有金属元素，可能含有非金属元素。 ②合金是混合物，不是化合物。 ③在合金中各组成成分元素的化合价都为0价 3.物理性质：合金具有许多优良的物理或机械性能，在许多方面不同于各成分金属。 (1)硬度：合金的硬度一般大于成分金属，原因：改变了金属原子有规则的层状排列，使原子层间的相对滑动变得困难。 (2)熔点：合金的熔点多数低于成分金属，原因：熔点的高低由物质内部微粒间作用力的大小决定，同一种金属原子间以金属键结合，作用力强，熔点高;当外来原子进入该晶体的时候，金属键遭到破坏，金属内部出现排列混乱的状态，这时整体金属内能增大，导致熔点降低。 4．合金的电学性质 （1）合金容易形成原电池 （2）腐蚀速率 ①一般合金比纯金属易被腐蚀 ②不锈钢：不易被腐蚀 5．合金性能的影响因素 (1)元素的种类。(2)元素含量。(3)生成合金的条件。 二、铁合金 1．合金元素：主要是铁和碳 2．铁合金分类：根据含碳的不同分类 （1）生铁：含碳量2%~4.3%，硬度大，抗压、性脆、韧性差 （2）钢：含碳量0.03%~2%，硬度小，延展性好、韧性好、机械性能好 （3）生铁和钢的比较 生铁 钢 含碳量 2%～4.3% 0.03%～2% 性能特征 硬度大、抗压、性脆、可铸造成型[来源:Zxxk.Com] 有良好的延展性、机械性能好、可以锻轧和铸造 主要应用 制造机座、管道等 制造机械和交通工具等 3．钢的分类 （1）碳素钢 ①低碳钢：韧性、焊接性好，但硬度低，用于制造钢板、钢丝和钢管等 ②中碳钢：硬度高，韧性及加工性好，用于制造钢轨、车轮和建材等 ③高碳钢：硬而脆，热处理后弹性好，用于制造器械、弹簧和刀具等 【思考与讨论】p75参考答案： 碳素钢中其他元素原子的加入改变了铁原子的规则层状排列，不同合金元素或者不同比例的同一合金元素，对原子规则排列的改变不同，因而制得的合金性能也有差异；我们可依据钢的使用条件，加入不同的合金元素；利用各种合金元素的不同性质，可以制得具有多种优良性能的合金，以满足各种不同的性能要求；少量的某种元素可能会对合金的性质造成很大的影响。 （2）合金钢（特种钢） ①形成：在碳素钢中适量加入合金元素，使钢的组织机构发生变化 ②性能：强度、硬度大，可塑性、韧性好，耐磨，耐腐蚀等 ③不锈钢：合金元素主要是铬（Cr）和镍（Ni），在大气中比较稳定，不易生锈，抗蚀能力强，常用于制造医疗器械、厨房用具和餐具，以及地铁列车的车体等。 三、铝及其化合物 (一)铝 1．铝的存在：自然界中的铝全部以化合态的形式存在，地壳中铝含量位列金属第一位，以铝土矿的形式存在，主要成分是Al2O3，含少量Fe2O3和SiO2。 2．金属铝的物理性质 银白色有金属光泽的固体，有良好的延展性、导电性和导热性等，密度较小，质地柔软。 3．金属铝的化学性质 (1)铝与氧气的反应 ①铝粉可以在纯氧中燃烧，发出耀眼的白光，生成氧化铝，4Al＋3O22Al2O3。 ②常温下铝在空气中极易与氧气反应，表面生成一层致密的氧化铝薄膜，能阻止氧气与铝进一步反应。 (2)铝与氯气、硫的反应：2Al＋3Cl22AlCl3、2Al＋3SAl2S3 (3