3.2.1金属材料（讲义）-2024-2025学年高一化学同步教学课件+讲义（人教版2019必修第一册）

3.2.1金属材料 【学习目标】 1、认识合金的含义及常见合金 2、认识铁合金的组成、性能与应用的联系 3、认识铝合金的组成、性能与应用的联系，掌握铝及其氧化铝的性质 【探索新知】 阅读教材p78，了解合金的组成、性质？ 1、合金中只有金属元素吗? 2、合金属于纯净物还是混合物?合金的性质是各成分金属的性质之和吗? 3、根据纯金属与合金的结构比较，说明合金的硬度比其成分金属大的原因? 一、合金的定义及优点 1、合金的定义：合金是由两种或两种以上的 熔合而成的具有 特性的物质。 2、合金与纯金属的性能差异 (1)合金的硬度及机械性能一般 各成分金属 (2)合金的熔点一般 它的各成分金属 (3)合金具有各成分金属的 ，合金一定是 易错提醒： ①构成合金的成分不一定是两种或两种以上的金属，也可以是金属与非金属。 ②合金具有许多良好的物理、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； ③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，则二者不能形成合金 ④常温下，多数合金是固体，但钠钾合金是液体 【课堂练习1】 1、判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。 (1)合金中只含有金属元素。(　　) (2)合金是混合物,具有金属的特性。(　　) (3)纯金属比合金的应用范围更广泛。(　　) (4)生铁中的铁与纯铁的化学性质不同。(　　) (5)改变原料的配比、生成合金的条件,可得到具有不同性能的合金。(　　) 2、某合金与铁的物理性质的比较如下表所示，还知该合金耐腐蚀、强度大，从以上性能看，该合金不适合做(　　) 熔点/℃ 密度(g/cm3) 硬度(金刚石为10) 导电性(银为100) 某合金 2 500 3.00 7.4 2.3 铁 1 535 7.86 4.5 17 A．导线　　　　　　 B．门窗框 C．炉具 D．飞机外壳 3、所谓合金，就是不同种金属(也包括一些金属和非金属)在熔融状态下形成的一种熔合物。根据下列四种金属的熔、沸点，判断其中不能形成合金的是(　　) Na Cu Al Fe 熔点/℃ 97.5 1 083 660 1 535 沸点/℃ 883 2 595 2 200 3 000 A．Cu和Al　　　　B．Fe和Cu C．Fe和Na D．Al和Na 二、铁合金：生铁和钢是含碳量不同的两种铁碳合金 1、生铁 (1)生铁的含碳量： (2)性能及用途：生铁硬度大、抗压，性脆、可以铸造成型，是制造机座、管道的重要材料 2、钢：钢是用量最大，用途最广的合金 (1)钢的含碳量：0.03%～2% (2)性能及用途：钢有良好的延展性，机械性能好，可以锻轧和铸造，广泛用于制造机械和交通工具等 (3)钢根据化学成分，可分为两大类：碳素钢和合金钢 ①碳素钢根据含碳量不同可分为高碳钢、中碳钢和低碳钢，其性能和用途如下 含碳量 性能及用途 低碳钢 低于0.3% 韧性、焊接性好，但强度低，用于制造钢板，钢丝和钢管等 中碳钢 0.3%~0.6% 强度高，韧性及加工性好，用于制造钢轨、车轮和建材等 高碳钢 高于0.6% 硬而脆，热处理后弹性好，用于制造器械、弹簧和刀具等 ②合金钢也叫特种钢，是在碳素钢里适量地加入一种或几种合金元素，使钢的组织结构发生变化，从而使钢具有各种特殊性能，如强度、硬度大，可塑性、韧性好，耐磨，耐腐蚀等 名称 主要合金元素 主要特性 主要用途 不锈钢 铬、镍 大气中比较稳定，不容易生锈，具有很强的抗腐蚀能力 医疗器材、厨房用具和餐具、地铁列车的车体材质等 超级钢 Mn、C、Al、V 强度很大，在应用时能够实现钢板的轻薄化 汽车、航空和航天等领域 锰钢 锰 韧性好，硬度大 钢轨、轴承、钢模、挖掘机铲斗、坦克装甲 硅钢 硅 导磁性好 变压器、发电机和电动机中的铁芯 钨钢 钨 耐高温、硬度大 刀具 【课堂练习2】 1．《五金·铁》中记载：“若造熟铁，则生铁流出时，相连数尺内，低下数寸，筑一方塘，短墙抵之。其铁流入塘内，数人执柳木排立墙上……众人柳棍疾搅，即时炒成熟铁。”下列说法不正确的是(　　) A．碳素钢与生铁的组成元素相同 B．生铁比熟铁质地更硬，延展性稍差 C．炒铁是为了提高铁水中的碳含量 D．该法与近代向生铁水中吹空气炼钢异曲同工 2、钢笔的笔头是合金钢，其笔头尖端是用机器轧出的便于使用的圆珠体。为了改变笔头的耐磨性能，在笔头尖端点上铱金粒，为区别钢笔而叫铱金笔，铱金笔是笔头用黄金的合金、笔尖用铱的合金制成的高级自来水笔。下列说法中错误的是(　　) A．钢笔的笔头不易被氧化，抗腐蚀性能好 B．铱金笔的耐磨性能比钢笔要好 C．铱金笔的笔头和笔尖都是用纯金属制成的 D．铱金笔经久耐磨，书写时弹性特别好，是一种理想的硬笔 三、铝和铝合金 1、存在：铝是地壳中含量最多的金属元素 2、化学性质 【实验探究】实验3-4、3-5 实验操作 实验现象 铝片 ，有无色气泡冒出，将点燃的木条放在试管口有 试管①中一开始无气泡产生，一段时间后，铝片 ，有无色气泡冒出；试管②中铝片溶解，立即产生无色气泡。将点燃的木条放在试管口，都有 化学方程式 离子方程式 Al2O3是两性氧化物，既能与 反应生成，又能与 反应。 易错提醒： (1)铝制品耐用是因为表面有致密的氧化铝保护膜，Al2O3是两性氧化物，既可以与酸反应又可以与碱反应，所以铝制品不宜盛放显酸性或碱性的物质 (2)含氯化钠的物质不能用铝制品盛放。这是因为铝制品表面虽然有致密的氧化膜保护层，但若遇到氯化钠溶液，其中的氯离子会破坏氧化膜的结构，加速铝制品的腐蚀。因此，铝制品不宜用来长时间盛放咸菜等腌制食品 3、铝及其合金的用途 (1)与其他金属(或非金属)熔合形成铝合金，铝的合金具有密度小、强度高、塑性好、制造工艺简单、成本低、抗腐蚀能力强等特点，主要用于建筑业、交通运输业以及电子行业。铝合金可做建筑外墙材料及房屋的门窗，可制成汽车车轮骨架和飞机构件，还可用于制造电子元件等 (2)利用其导电性，制造电线、电器元件等 (3)利用其强的还原性，冶炼熔点高的金属、焊接钢轨等 【课堂练习3】 1．镁铝合金质优体轻，又不易锈蚀，大量用于航空工业、造船工业、日用化工等领域。下列关于镁铝合金性质的叙述中，不正确的是(　　) A．此合金的熔点比镁和铝的熔点都低 B．此合金能全部溶解于足量稀盐酸中 C．此合金能全部溶解于足量氢氧化钠溶液中 D．此合金的硬度比镁和铝的硬度都大 2．在杠杆的两端分别挂着质量相同的铝球和铁球，此时杠杆平衡。然后将两球分别浸没在溶液质量相等的稀烧碱溶液和硫酸铜溶液中一段时间，如图所示。下列说法正确的是(　　) A．铝球表面有气泡产生，且有白色沉淀生成，杠杆不平衡 B．铝球表面有气泡产生，溶液澄清；铁球表面有红色物质析出，溶液蓝色变浅，杠杆右边下沉 C．反应后去掉两烧杯，杠杆仍平衡 D．右边球上出现红色，左边溶液的c(OH－)增大 3、称取两份铝粉，第一份加入足量的NaOH溶液，第二份加入足量的盐酸，若放出的氢气的体积相等(同温同压)。则两份铝粉的质量比为(　　) A．1∶2　　　　B．1∶3 C．3∶2 D．1∶1 4、甲、乙两烧杯中各盛有100 mL 3 mol·L－1的盐酸和NaOH溶液，向两烧杯中分别加入等质量的铝粉，反应结束后，测得生成的气体体积比为V(甲)∶V(乙)＝1∶2，则加入铝粉质量为(　　) A．5.4 g　　　B．3.6 g　　　C．2.7 g　　　D．1.8 g 阅读教材83页，了解新型合金 四、新型合金：新型储氢合金材料的研究和开发将为氢气作为能源的实际应用起到重要的推动作用。此外，钛合金、耐热合金和形状记忆合金等新型合金广泛应用于航空航天、生物工程和电子工业等领域。 五、用途广泛的稀土元素 (1)稀土元素 ①镧系元素(57～71号元素)及钇和钪，共17种元素为稀土元素 ②我国拥有丰富的稀土资源，现已查明的世界稀土资源中，80%分布在我国，并且品种齐全 (2)用途 ①稀土金属有着广泛的用途，它既可以单独使用，也可用于生产合金。在合金中加入适量稀土金属，能大大改善合金的性能。因而，稀土元素又被称为冶金工业的维生素 ②稀土金属可用于制造引火合金、永磁材料、超导材料和发光材料等。稀土金属除广泛应用在冶金、石油化工、材料工业、医药及农业领域外，还逐渐深入到许多现代科技领域 【课堂练习4】 1．储氢合金是一种新型合金。下列关于储氢合金的说法错误的是(　　) A．储氢合金是一类能够大量吸收氢气，并与氢气结合成金属氢化物的新型合金材料 B．储氢合金具有储氢量大、能耗低、使用方便的特点 C．储氢合金具有很强的捕捉氢的能力，氢分子在合金中先分解成单个的原子，氢原子进入合金原子的缝隙中，并与合金生成金属氢化物 D．储氢合金形成的金属氢化物性质稳定，高温条件下也不易分解 2．将一个预先做好的“ICE”形状的镍钛合金破坏形状后，只要在热水中浸泡，其便会恢复原来形状。下列说法正确的是(　　) A．记忆合金的形状变化属于化学变化 B．合金的熔点一般比各组分金属低，硬度比各组分金属小 C．形状记忆合金在医疗上可用来接断骨等，在日常生活中可制眼镜框架等 D．钛合金的化学性质与钛单质完全相同 【综合练习】 1．下列变化不可能通过一步反应直接完成的是(　　) A．Al(OH)3→Al2O3 B．Al2O3→Al(OH)3 C．Al→[Al(OH)4] - D．AlCl3→Al(OH)3 2．下列离子方程式正确的是(　　) A．铁与稀硫酸的反应：2Fe＋6H＋===2Fe3＋ ＋3H2↑ B．将碳酸氢钠溶液与NaOH溶液混合：HCO＋OH－===CO2↑＋H2O C．氧化铝与烧碱溶液反应：Al2O3＋2OH－===2Al3＋ ＋4O2－＋H2O D．铝与NaOH溶液反应：2Al＋2OH－＋6H2O===[Al(OH)4]-＋3H2↑ 3．用除去表面氧化膜的铝箔包装0.1 mol金属钠，用针扎出一些小孔，放入水中，完全反应后，用排水集气法收集反应产生的气体，则收集到的气体为(标准状况)(　　) A．O2和H2的混合气体 B．1.12 L H2 C．大于1.12 L H2 D．小于1.12 L H2 4．合金是重要的金属材料。 (1)下列材料不属于合金的是________(填字母)。 A．铸造下水道井盖的生铁 B．储氢用的La-Ni合金 C．可用于机器人“皮肤”的橡胶 D．可用于军用车辆的超级钢 (2)生铁是常用的合金，生铁属于________(填“纯净物”或“混合物”)。 (3)黄铜是铜锌合金，将纯铜片和黄铜片互相刻划(如图所示)，纯铜片上留下明显的划痕，说明：________________________________________________________________________。 (4)黄铜渣中约含Zn 7%、ZnO 31%、Cu 50%、CuO 5%，其余为杂质。处理黄铜渣可得到硫酸锌，其主要流程如下(杂质不溶于水、不参与反应)： ①Ⅱ中发生反应的化学方程式为__________________________________。 ②下列说法正确的是__________(填字母)。 a．Ⅰ、Ⅱ中的操作均包含过滤 b．溶液A中ZnSO4的质量大于CuSO4 5．明矾晶体[KAl(SO4)2·12H2O]在生产、生活中有广泛用途，如饮用水的净化、造纸工业的施胶剂、食品工业的发酵剂等。利用炼铝厂的废料——铝灰(含Al、Al2O3及少量SiO2和FeO·xFe2O3)可制备明矾，工艺流程如图： 回答下列问题： (1)“滤渣①”的主要成分是____________________(填化学式)。 (2)加入稀硫酸酸化后，再经“一系列操作”可得到明矾晶体[KAl(SO4)2·12H2O]，则“一系列操作”是____________、____________、____________、洗涤、干燥。 (3)流程中加入H2O2的作用是__________________________________________，写出反应的离子方程式：____________________________________________________________________。 (4)若将铝灰投入过量的氢氧化钠溶液中，所得溶液的溶质除NaOH和Na2SiO3外，还含有_____________ (填化学式)。写出生成气体的反应的化学方程式：_____________________________________。 6 学科网（北京）股份有限公司 $$ 3.2.1金属材料 【学习目标】 1、认识合金的含义及常见合金 2、认识铁合金的组成、性能与应用的联系 3、认识铝合金的组成、性能与应用的联系，掌握铝及其氧化铝的性质 【探索新知】 阅读教材p78，了解合金的组成、性质？ 1、合金中只有金属元素吗? 2、合金属于纯净物还是混合物?合金的性质是各成分金属的性质之和吗? 3、根据纯金属与合金的结构比较，说明合金的硬度比其成分金属大的原因? 一、合金的定义及优点 1、合金的定义：合金是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、合金与纯金属的性能差异 (1)合金的硬度及机械性能一般优于各成分金属 (2)合金的熔点一般低于它的各成分金属 (3)合金具有各成分金属的化学性质，合金一定是混合物 易错提醒： ①构成合金的成分不一定是两种或两种以上的金属，也可以是金属与非金属。 ②合金具有许多良好的物理、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； ③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，则二者不能形成合金 ④常温下，多数合金是固体，但钠钾合金是液体 【课堂练习1】 1、判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。 (1)合金中只含有金属元素。(　　) (2)合金是混合物,具有金属的特性。(　　) (3)纯金属比合金的应用范围更广泛。(　　) (4)生铁中的铁与纯铁的化学性质不同。(　　) (5)改变原料的配比、生成合金的条件,可得到具有不同性能的合金。(　　) 【答案】：× √ × × √ 2、某合金与铁的物理性质的比较如下表所示，还知该合金耐腐蚀、强度大，从以上性能看，该合金不适合做(　　) 熔点/℃ 密度(g/cm3) 硬度(金刚石为10) 导电性(银为100) 某合金 2 500 3.00 7.4 2.3 铁 1 535 7.86 4.5 17 【答案】A 【解析】该合金与铁的性质比较可知，其导电性比Fe差很多，不适合做导线。 A．导线　　　　　　 B．门窗框 C．炉具 D．飞机外壳 3、所谓合金，就是不同种金属(也包括一些金属和非金属)在熔融状态下形成的一种熔合物。根据下列四种金属的熔、沸点，判断其中不能形成合金的是(　　) Na Cu Al Fe 熔点/℃ 97.5 1 083 660 1 535 沸点/℃ 883 2 595 2 200 3 000 A．Cu和Al　　　　B．Fe和Cu C．Fe和Na D．Al和Na 【答案】C 【解析】分析数据得出，铁的熔点(1 535 ℃)高于Na的沸点(883 ℃)，无法制得合金。 二、铁合金：生铁和钢是含碳量不同的两种铁碳合金 1、生铁 (1)生铁的含碳量：2%～4.3% (2)性能及用途：生铁硬度大、抗压，性脆、可以铸造成型，是制造机座、管道的重要材料 2、钢：钢是用量最大，用途最广的合金 (1)钢的含碳量：0.03%～2% (2)性能及用途：钢有良好的延展性，机械性能好，可以锻轧和铸造，广泛用于制造机械和交通工具等 (3)钢根据化学成分，可分为两大类：碳素钢和合金钢 ①碳素钢根据含碳量不同可分为高碳钢、中碳钢和低碳钢，其性能和用途如下 含碳量 性能及用途 低碳钢 低于0.3% 韧性、焊接性好，但强度低，用于制造钢板，钢丝和钢管等 中碳钢 0.3%~0.6% 强度高，韧性及加工性好，用于制造钢轨、车轮和建材等 高碳钢 高于0.6% 硬而脆，热处理后弹性好，用于制造器械、弹簧和刀具等 ②合金钢也叫特种钢，是在碳素钢里适量地加入一种或几种合金元素，使钢的组织结构发生变化，从而使钢具有各种特殊性能，如强度、硬度大，可塑性、韧性好，耐磨，耐腐蚀等 名称 主要合金元素 主要特性 主要用途 不锈钢 铬、镍 大气中比较稳定，不容易生锈，具有很强的抗腐蚀能力 医疗器材、厨房用具和餐具、地铁列车的车体材质等 超级钢 Mn、C、Al、V 强度很大，在应用时能够实现钢板的轻薄化 汽车、航空和航天等领域 锰钢 锰 韧性好，硬度大 钢轨、轴承、钢模、挖掘机铲斗、坦克装甲 硅钢 硅 导磁性好 变压器、发电机和电动机中的铁芯 钨钢 钨 耐高温、硬度大 刀具 【课堂练习2】 1．《五金·铁》中记载：“若造熟铁，则生铁流出时，相连数尺内，低下数寸，筑一方塘，短墙抵之。其铁流入塘内，数人执柳木排立墙上……众人柳棍疾搅，即时炒成熟铁。”下列说法不正确的是(　　) A．碳素钢与生铁的组成元素相同 B．生铁比熟铁质地更硬，延展性稍差 C．炒铁是为了提高铁水中的碳含量 D．该法与近代向生铁水中吹空气炼钢异曲同工 【答案】　C 【解析】　碳素钢与生铁都是铁碳合金，组成元素相同，故A正确；炒铁过程中降低了铁水中的碳含量，从而将生铁转化成熟铁，故C错误；该冶炼方法和近代向生铁水中吹空气炼钢，都是利用空气中氧气氧化C元素，其原理基本相同，故D正确。 2、钢笔的笔头是合金钢，其笔头尖端是用机器轧出的便于使用的圆珠体。为了改变笔头的耐磨性能，在笔头尖端点上铱金粒，为区别钢笔而叫铱金笔，铱金笔是笔头用黄金的合金、笔尖用铱的合金制成的高级自来水笔。下列说法中错误的是(　　) A．钢笔的笔头不易被氧化，抗腐蚀性能好 B．铱金笔的耐磨性能比钢笔要好 C．铱金笔的笔头和笔尖都是用纯金属制成的 D．铱金笔经久耐磨，书写时弹性特别好，是一种理想的硬笔 【答案】C 【解析】：钢笔的笔头是合金钢，不易被氧化，抗腐蚀性能好，A正确；为了改变笔头的耐磨性，在笔头尖端点上铱金粒的铱金笔更耐磨，B、D正确；铱金笔笔尖上的铱金粒和笔头上的黄金合金都不是纯金属，C错误。 三、铝和铝合金 1、存在：铝是地壳中含量最多的金属元素 2、化学性质 【实验探究】实验3-4、3-5 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 试管①中一开始无气泡产生，一段时间后，铝片 溶解 ，有无色气泡冒出；试管②中铝片溶解，立即产生无色气泡。将点燃的木条放在试管口，都有 爆鸣声 化学方程式 Al2O3＋6HCl===2AlCl3＋3H2O、 2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑ Al2O3＋2NaOH＋3H2O===2Na[Al(OH)4] 2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑ 离子方程式 Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O、 2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑ Al2O3＋2OH－＋3H2O === 2[Al(OH)4] - 2Al＋2OH－＋6H2O=== 2 Al[(OH)4] -＋3H2↑ Al2O3是两性氧化物，既能与 酸 反应生成，又能与 碱 反应。 易错提醒： (1)铝制品耐用是因为表面有致密的氧化铝保护膜，Al2O3是两性氧化物，既可以与酸反应又可以与碱反应，所以铝制品不宜盛放显酸性或碱性的物质 (2)含氯化钠的物质不能用铝制品盛放。这是因为铝制品表面虽然有致密的氧化膜保护层，但若遇到氯化钠溶液，其中的氯离子会破坏氧化膜的结构，加速铝制品的腐蚀。因此，铝制品不宜用来长时间盛放咸菜等腌制食品 3、铝及其合金的用途 (1)与其他金属(或非金属)熔合形成铝合金，铝的合金具有密度小、强度高、塑性好、制造工艺简单、成本低、抗腐蚀能力强等特点，主要用于建筑业、交通运输业以及电子行业。铝合金可做建筑外墙材料及房屋的门窗，可制成汽车车轮骨架和飞机构件，还可用于制造电子元件等 (2)利用其导电性，制造电线、电器元件等 (3)利用其强的还原性，冶炼熔点高的金属、焊接钢轨等 【课堂练习3】 1．镁铝合金质优体轻，又不易锈蚀，大量用于航空工业、造船工业、日用化工等领域。下列关于镁铝合金性质的叙述中，不正确的是(　　) A．此合金的熔点比镁和铝的熔点都低 B．此合金能全部溶解于足量稀盐酸中 C．此合金能全部溶解于足量氢氧化钠溶液中 D．此合金的硬度比镁和铝的硬度都大 【答案】　C 【解析】　合金的熔点一般比各成分金属的熔点低，A正确；镁铝合金的主要成分是镁和铝，Mg和Al均能与稀盐酸反应，则合金能全部溶解于足量稀盐酸中，B正确；铝能与氢氧化钠溶液反应但镁不能，镁铝合金不能全部溶解于足量氢氧化钠溶液中，C错误；合金的硬度一般比各成分金属的硬度大，D正确。 2．在杠杆的两端分别挂着质量相同的铝球和铁球，此时杠杆平衡。然后将两球分别浸没在溶液质量相等的稀烧碱溶液和硫酸铜溶液中一段时间，如图所示。下列说法正确的是(　　) A．铝球表面有气泡产生，且有白色沉淀生成，杠杆不平衡 B．铝球表面有气泡产生，溶液澄清；铁球表面有红色物质析出，溶液蓝色变浅，杠杆右边下沉 C．反应后去掉两烧杯，杠杆仍平衡 D．右边球上出现红色，左边溶液的c(OH－)增大 【答案】　B 【解析】　左烧杯中的铝球与氢氧化钠溶液反应：2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑，有一部分铝溶解，并产生气体，生成偏铝酸钠；右烧杯铁球浸在硫酸铜溶液中发生反应：Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu，铁球表面有红色物质析出，铁球质量增加，溶液蓝色变浅，左边消耗OH－，使c(OH－)减小。 3、称取两份铝粉，第一份加入足量的NaOH溶液，第二份加入足量的盐酸，若放出的氢气的体积相等(同温同压)。则两份铝粉的质量比为(　　) A．1∶2　　　　B．1∶3 C．3∶2 D．1∶1 【答案】D。 【解析】审题可知，酸、碱均为足量，则Al和H2的关系均为2Al～3H2，生成H2的量相等，则两份铝粉的量也相等。 4、甲、乙两烧杯中各盛有100 mL 3 mol·L－1的盐酸和NaOH溶液，向两烧杯中分别加入等质量的铝粉，反应结束后，测得生成的气体体积比为V(甲)∶V(乙)＝1∶2，则加入铝粉质量为(　　) A．5.4 g　　　B．3.6 g　　　C．2.7 g　　　D．1.8 g 【答案】A 【解析】盐酸和NaOH溶液中溶质的物质的量均为100×10－3 L×3 mol·L－1＝0.3 mol，相同条件下测得生成的气体体积之比为V(甲)∶V(乙)＝1∶2，即生成的氢气的物质的量之比是1∶2，铝的质量相等，若HCl与NaOH完全反应则生成H2的物质的量之比为1∶3＜1∶2，故HCl完全反应，NaOH有剩余。设铝与酸完全反应时，生成的氢气的物质的量为x mol，则 2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑ 　　　6　　　　　　　3 　　　0.3 mol　　　　x mol 则＝，解得x＝0.15。 一定条件下气体的物质的量之比等于体积之比，所以氢氧化钠和铝反应生成的氢气的物质的量为0.15 mol×2＝0.3 mol。 设与NaOH溶液反应的金属铝的物质的量为y mol，则 2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑ 　2　　　　　　　　　　　　　　3 　y mol　　　　　　　　　　　　0.3 mol 则＝，解得y＝0.2。 所以铝的质量为0.2 mol×27 g·mol－1＝5.4 g。 阅读教材83页，了解新型合金 四、新型合金：新型储氢合金材料的研究和开发将为氢气作为能源的实际应用起到重要的推动作用。此外，钛合金、耐热合金和形状记忆合金等新型合金广泛应用于航空航天、生物工程和电子工业等领域。 五、用途广泛的稀土元素 (1)稀土元素 ①镧系元素(57～71号元素)及钇和钪，共17种元素为稀土元素 ②我国拥有丰富的稀土资源，现已查明的世界稀土资源中，80%分布在我国，并且品种齐全 (2)用途 ①稀土金属有着广泛的用途，它既可以单独使用，也可用于生产合金。在合金中加入适量稀土金属，能大大改善合金的性能。因而，稀土元素又被称为冶金工业的维生素 ②稀土金属可用于制造引火合金、永磁材料、超导材料和发光材料等。稀土金属除广泛应用在冶金、石油化工、材料工业、医药及农业领域外，还逐渐深入到许多现代科技领域 【课堂练习4】 1．储氢合金是一种新型合金。下列关于储氢合金的说法错误的是(　　) A．储氢合金是一类能够大量吸收氢气，并与氢气结合成金属氢化物的新型合金材料 B．储氢合金具有储氢量大、能耗低、使用方便的特点 C．储氢合金具有很强的捕捉氢的能力，氢分子在合金中先分解成单个的原子，氢原子进入合金原子的缝隙中，并与合金生成金属氢化物 D．储氢合金形成的金属氢化物性质稳定，高温条件下也不易分解 答案　D 解析　储氢合金形成的金属氢化物既容易形成，加热又容易分解，室温下吸、放氢的速率快，故D错误。 2．将一个预先做好的“ICE”形状的镍钛合金破坏形状后，只要在热水中浸泡，其便会恢复原来形状。下列说法正确的是(　　) A．记忆合金的形状变化属于化学变化 B．合金的熔点一般比各组分金属低，硬度比各组分金属小 C．形状记忆合金在医疗上可用来接断骨等，在日常生活中可制眼镜框架等 D．钛合金的化学性质与钛单质完全相同 答案　C 解析　记忆合金的形状变化没有生成新物质，属于物理变化，A不正确；合金的熔点一般比组分金属的低，但硬度要比组分金属的大，B不正确；钛合金中因为加入了其他金属，化学性质与钛单质不完全相同，D不正确。 【综合练习】 1．下列变化不可能通过一步反应直接完成的是(　　) A．Al(OH)3→Al2O3 B．Al2O3→Al(OH)3 C．Al→[Al(OH)4] - D．AlCl3→Al(OH)3 答案　B 解析　氢氧化铝受热分解生成氧化铝和水，A可以一步完成；Al2O3难溶于水，应先将Al2O3与酸反应变成Al3＋或与强碱溶液反应生成AlO后，然后加入弱碱或弱酸反应生成Al(OH)3，B不可以一步完成；Al和NaOH溶液反应生成Na[Al(OH)4]和H2，C可以一步完成；氯化铝和弱碱反应生成氢氧化铝，D可以一步完成。 2．下列离子方程式正确的是(　　) A．铁与稀硫酸的反应：2Fe＋6H＋===2Fe3＋ ＋3H2↑ B．将碳酸氢钠溶液与NaOH溶液混合：HCO＋OH－===CO2↑＋H2O C．氧化铝与烧碱溶液反应：Al2O3＋2OH－===2Al3＋ ＋4O2－＋H2O D．铝与NaOH溶液反应：2Al＋2OH－＋6H2O===[Al(OH)4]-＋3H2↑ 答案　D 解析　铁与稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，反应的离子方程式是Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑，故A错误；将碳酸氢钠溶液与NaOH溶液混合，反应生成碳酸钠和水，反应的离子方程式是HCO＋OH－===CO＋H2O，故B错误；氧化铝与烧碱溶液反应生成偏铝酸钠和水，反应的离子方程式是Al2O3＋2OH－＋3H2O ===[Al(OH)4]-，故C错误。 3．用除去表面氧化膜的铝箔包装0.1 mol金属钠，用针扎出一些小孔，放入水中，完全反应后，用排水集气法收集反应产生的气体，则收集到的气体为(标准状况)(　　) A．O2和H2的混合气体 B．1.12 L H2 C．大于1.12 L H2 D．小于1.12 L H2 答案　C 解析　首先钠与水反应生成NaOH和H2，铝再与NaOH溶液反应生成Na[Al(OH)4]和H2，收集到的气体为两者产生的氢气之和，0.1 mol钠与水反应产生标准状况下气体1.12 L，再加上铝与NaOH溶液反应放出的H2，最终收集到的H2大于1.12 L。 4．合金是重要的金属材料。 (1)下列材料不属于合金的是________(填字母)。 A．铸造下水道井盖的生铁 B．储氢用的La-Ni合金 C．可用于机器人“皮肤”的橡胶 D．可用于军用车辆的超级钢 (2)生铁是常用的合金，生铁属于________(填“纯净物”或“混合物”)。 (3)黄铜是铜锌合金，将纯铜片和黄铜片互相刻划(如图所示)，纯铜片上留下明显的划痕，说明：________________________________________________________________________。 (4)黄铜渣中约含Zn 7%、ZnO 31%、Cu 50%、CuO 5%，其余为杂质。处理黄铜渣可得到硫酸锌，其主要流程如下(杂质不溶于水、不参与反应)： ①Ⅱ中发生反应的化学方程式为__________________________________。 ②下列说法正确的是__________(填字母)。 a．Ⅰ、Ⅱ中的操作均包含过滤 b．溶液A中ZnSO4的质量大于CuSO4 答案　(1)C　(2)混合物　(3)黄铜的硬度比纯铜的硬度大 (4)①Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑，Zn＋CuSO4===ZnSO4＋Cu　②ab 解析　(4)①由于锌的活动性排在氢和铜的前面，故锌既可以与硫酸反应，也可以与硫酸铜反应，反应的化学方程式分别为Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑，Zn＋CuSO4===ZnSO4＋Cu。②由题中流程可知，操作Ⅰ过滤除去铜和杂质，操作Ⅱ过滤是除去锌和置换出的铜。因氧化锌的质量大于氧化铜，且锌也能和硫酸反应生成硫酸锌，而铜和硫酸不反应，故溶液A中硫酸锌的质量大于硫酸铜。 5．明矾晶体[KAl(SO4)2·12H2O]在生产、生活中有广泛用途，如饮用水的净化、造纸工业的施胶剂、食品工业的发酵剂等。利用炼铝厂的废料——铝灰(含Al、Al2O3及少量SiO2和FeO·xFe2O3)可制备明矾，工艺流程如图： 回答下列问题： (1)“滤渣①”的主要成分是____________________(填化学式)。 (2)加入稀硫酸酸化后，再经“一系列操作”可得到明矾晶体[KAl(SO4)2·12H2O]，则“一系列操作”是____________、____________、____________、洗涤、干燥。 (3)流程中加入H2O2的作用是__________________________________________，写出反应的离子方程式：____________________________________________________________________。 (4)若将铝灰投入过量的氢氧化钠溶液中，所得溶液的溶质除NaOH和Na2SiO3外，还含有________________________________________________________________________________ (填化学式)。写出生成气体的反应的化学方程式：_____________________________________。 答案　(1)SiO2　(2)蒸发浓缩　冷却结晶　过滤　(3)将Fe2＋氧化为Fe3＋　2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O　(4)Na[Al(OH)4]　 2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑ 解析　(1)二氧化硅不溶于稀硫酸，可知“滤渣①”的主要成分是SiO2。(2)加入稀硫酸酸化后，再经“一系列操作”可得到明矾晶体[KAl(SO4)2·12H2O]，由于明矾来自于无色滤液B，滤液主要是NaAlO2溶液，加入硫酸钾和稀硫酸酸化后经蒸发浓缩，冷却结晶，过滤，洗涤得到明矾晶体。(3)溶液中含有亚铁离子，由于氢氧化铁更难溶，则流程中加入H2O2的作用是将Fe2＋氧化为Fe3＋，该反应的离子方程式为2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O。 9 学科网（北京）股份有限公司 $$