9.3 金属材料的性能及应用（Word导学案）-【步步高】2023-2024学年高一化学必修第二册学习笔记（苏教版2019）

第三单元　金属材料的性能及应用 [核心素养发展目标]　1.能从合金结构与组成的角度理解合金的特殊性能，培养宏观辨识与微观探析的能力。2.能列举常见合金的组成和性能，能科学、合理的选择和使用金属材料，培养学生的科学态度和社会责任感。 一、金属材料的性能 金属材料在工农业生产和社会生活的各个方面应用广泛。从使用的要求和性能看，可以从以下几个方面来分析。 金 属 材 料 使用要求 材料性能 体现出一些力学性能 延展性、硬度、塑性等 起到导热和导电的作用，而且能够在一定温度范围内稳定工作 与金属材料的密度、熔点、导电性、导热性等物理性能密切相关 在使用过程中不可避免地会暴露在空气中，或者接触到一些化学药品 具有抗氧化性、耐酸碱性等化学性能 从金属原材料到最后的金属产品，加工成型这一步骤必不可少 可铸性、可锻性、切削加工性等工艺性能 (1)用铜制作导线，是因为铜具有良好的导电性和导热性(　　) (2)铁制炊具可加热食物，是利用金属材料的导热性(　　) (3)金、银可制作各种各样的装饰品，是因为其具有良好的导电性、延展性等(　　) (4)铁制品暴露在空气中，容易生锈(　　) 答案　(1)×　(2)√　(3)×　(4)√ 根据你的生活经验和下表所提供的信息，分析并回答下列问题。 物理性质 物理性质比较 导电性(以银的导电性为100作标准) 银 铜 金 铝 锌 铁 铅 100 99 74 61 27 17 7.9 密度/(g·cm－3) 金 铅 银 铜 铁 锌 铝 19.3 11.3 10.5 8.92 7.86 7.14 2.70 熔点/℃ 钨 铁 铜 金 银 铝 锡 3 410 1 535 1 083 1 064 962 660 232 硬度(以金刚石的硬度为10作标准) 铬 铁 银 铜 金 铝 铅 9 4～5 2.5～4 2.5～3 2.5～3 2～2.9 1.5 1.为什么菜刀、锤子等通常用铁制而不用铅制？ 提示　铁的硬度比铅大，且铅有毒，故常用铁而不用铅制菜刀、锤子等。 2．银的导电性比铜好，为什么制作导线一般用铜而不用银？ 提示　银和铜的导电性相近，但银比铜贵得多，且电线用量大，所以用铜而不用银。 3．为什么灯泡里的灯丝用钨而不用锡？ 提示　钨的熔点高(3 410 ℃)，而锡的熔点(232 ℃)太低，通电时锡就熔化了，所以用钨丝而不用锡丝做灯泡的灯丝。 1．金属材料在现实生活中有着极为重要的作用。下列金属材料的运用与金属所具有的性质不一致的是(　　) A．制造白炽灯灯丝——熔点高 B．制造飞机——坚硬而质轻 C．制造装化工原料的容器——耐腐蚀 D．制造保险丝——硬度大 答案　D 解析　白炽灯灯丝通电后放出大量的热，故灯丝的熔点必须高，A正确；飞机在天上飞所以需要质量轻，为了安全必须材料坚硬，B正确；很多化工原料具有腐蚀性，所以制造装化工原料的容器必须耐腐蚀，C正确；保险丝在短路时是断开的，熔点要低，D错误。 2．青少年一定要爱护眼睛，在光线不足时看书、写字要用照明工具。如图是一种照明用台灯，请回答下列问题： (1)图中表示的各部件中，用金属材料制成的是________(填字母，任选一种)。 (2)金属及金属材料有很多优良的性能而被广泛应用。灯管后面的反光片为铝箔，铝块能制成铝箔是利用了铝的________性。 (3)铝制品比铁制品耐用其原因是________________________________________________。 (4)比较铝和铁的金属活动性强弱：______________(用一个化学方程式表示)。 答案　(1)a(或b或e)　(2)延展　(3)常温下，铝与氧气反应表面生成致密的氧化铝薄膜，阻止铝进一步被氧化　(4)2Al＋3FeSO4===3Fe＋Al2(SO4)3 解析　(1)铁螺丝钉、铝箔反光片、铜质插头都属于金属材料。(2)利用金属铝具有良好的延展性可把金属铝制成片。(3)铝制品常温下，与氧气反应表面生成致密的氧化铝薄膜，阻止铝进一步被氧化，故比铁制品耐腐蚀。(4)比较铝和铁的金属活动性，可以采用金属与盐溶液反应的方法，将铝片插入硫酸亚铁溶液中，反应的化学方程式为2Al＋3FeSO4===3Fe＋Al2(SO4)3。 二、合金及其应用 1．合金 概念 将两种或两种以上的金属(或金属与非金属)共熔，可制备出特殊的金属材料，这种材料叫作合金 性能 硬度 硬度一般高于它的成分金属 熔点 熔点一般低于它的成分金属 与纯金属材料相比，合金具有优良的物理、化学或机械性能 举例 在焊接电子元件中使用的焊锡是锡和铅的合金，生铁和钢都是铁和碳的合金 2.常见的合金 (1)铝合金是目前用途广泛的合金之一，硬铝是在铝中添加了一定比例的铜、镁、锰等，密度小，硬度大，具有较强抗腐蚀能力，是制造飞机和宇宙飞船的理想材料。 (2)武德合金 由锡(熔点232 ℃)、铋(熔点271 ℃)、镉(熔点321 ℃)和铅(熔点327 ℃)等金属按照一定的质量比制成的，熔点只有67 ℃，它可以用来做电器、火灾报警等装置中的保险丝。 (3)镍铬铝铁、镍铬铝铜等合金具有很高的电阻率，可用于制备电路中的精密元件。 (4)铁合金 不锈钢是一种重要的合金钢，除铁元素外，主要的合金元素是铬(占12%～32%)，抗腐蚀能力强，在空气中表面会生成一层致密的氧化物，从而保护内层金属，常用于制造医疗器材、厨房用具和餐具，以及地铁列车的车体等。 (5)钛合金 ①钛合金是一种新型的金属材料，其强度高，密度小，耐热性好，易于加工，抗腐蚀性强，远优于不锈钢，即使将它们放入海水中数年，取出后仍然光亮如新。 ②应用 钛和钛合金被认为是21世纪的重要金属材料，被广泛应用于医疗、火箭、导弹、航天飞机、船舶、化工和通信设备等领域。 (1)合金一定是不同金属熔合而成的具有金属特性的化合物(　　) (2)生铁的熔点比纯铁低，但机械强度和硬度比纯铁高(　　) (3)合金中只含有金属元素(　　) (4)合金是混合物，具有金属的特性(　　) (5)我国最早使用的合金是生铁(　　) 答案　(1)×　(2)√　(3)×　(4)√　(5)× 1．合金比成分金属的硬度大，原因是什么？ 提示　纯金属中所有原子的大小和形状相同，排列十分规整；加入较大或较小的其他元素的原子后，改变了金属中原子有规则的层状排列，使原子层之间的相对滑动变得困难，导致合金硬度变大。 1．下列说法正确的是(　　) A．青铜是我国使用最早的合金，也是目前使用最广泛的合金 B．不管哪种铜合金都含有铜元素，所以它们的性质也和金属铜一样 C．我们日常生活中用到的铜合金制品主要是黄铜制的 D．各种铜合金都有良好的导电、导热性 答案　C 解析　青铜是我国使用最早的合金，但目前使用最广泛的合金是铁合金；铜合金与铜相比，因熔合了其他元素，其机械性能和硬度、熔点等性质发生了变化；白铜的导电、导热性均比铜单质差。 2．下列关于铝合金的说法错误的是(　　) A．铝合金是一种混合物，它比纯铝的熔点低 B．高温铝液易被氧化，铝合金应在熔剂层覆盖下熔炼 C．镁铝合金耐腐蚀，但能被烧碱(NaOH)腐蚀 D．镁铝合金在盐酸中无法溶解 答案　D 解析　合金的熔点一般低于任一组分金属的熔点，铝合金的熔点比纯铝的低，A正确；铝是一种比较活泼的金属，尤其是在熔融状态下会非常容易与空气中的氧气发生氧化还原反应，所以必须采取相应的保护措施，B正确；由于镁铝合金在空气中会和氧气反应在其表面生成氧化膜，保护内部金属，所以镁铝合金耐腐蚀，但其中的Al2O3、Al能与NaOH反应，所以镁铝合金会被烧碱溶液腐蚀，C正确；镁、铝均能与盐酸反应，因此镁铝合金在盐酸中能溶解，D错误。 三、无机非金属材料 1．传统非金属材料：水泥、玻璃、陶瓷。 2．半导体材料：硅的导电性介于导体和绝缘体之间，是一种重要的半导体材料，被广泛用于电子工业的各个领域。工业上利用二氧化硅可以制得高纯度的硅。 3．光导纤维 光导纤维的主要成分是二氧化硅，可用来制造通讯光缆，用于光纤通信或传送高强度的激光等。用光缆代替普通的金属通信电缆可以节约大量有色金属。 4．新型陶瓷材料 新型陶瓷分为结构陶瓷和功能陶瓷两大类。结构陶瓷具有机械功能、热功能和部分化学功能，如高温结构陶瓷主要有高温氧化物(如氧化铝陶瓷)和高温非氧化物(如氮化硅陶瓷)两大类。功能陶瓷具有光、电、磁、化学和生物等方面的特殊功能，如压电陶瓷等，压电陶瓷主要成分是钛酸钡和钛酸铅。 (1)光导纤维做通讯材料有许多优点，但怕腐蚀，铺设也很不方便(　　) (2)化学家采用玛瑙研钵摩擦固体反应物进行无溶剂合成，玛瑙的主要成分是硅酸盐(　　) (3)三峡大坝的建设使用了大量水泥，水泥是硅酸盐材料(　　) (4)氮化硅陶瓷、氧化铝陶瓷、光导纤维等属于新型无机非金属材料(　　) (5)太阳能电池可采用硅材料制作，其应用有利于环保、节能(　　) 答案　(1)×　(2)×　(3)√　(4)√　(5)√ 氮化硅是一种新型陶瓷材料，它是一种超硬物质，还具有熔点高、耐磨损、抗腐蚀等性能，可用于制汽轮机叶片、制造轴承、做发动机受热面等。 (1)在氮化硅中，N为－3价、Si为＋4价，写出氮化硅的化学式：________________。 (2)粉末状的氮化硅可以由SiCl4的蒸气和NH3的混合物反应制取，写出反应的化学方程式：_____________________________________________________________________________。 (3)SiCl4和氮气在氢气气氛保护下加强热发生反应，可制得较高纯度的氮化硅，写出反应的化学方程式：_______________________________________________。 (4)粉末状的氮化硅在空气和水中都不稳定。粉末状氮化硅与H2O作用生成两种化合物，其中一种是制玻璃的原料。写出该反应的化学方程式：_________________________________。 (5)氮化硅陶瓷抗腐能力强，除氢氟酸外，它不与其他无机酸反应。该陶瓷与氢氟酸发生复分解反应生成两种气体，请写出反应的化学方程式：___________________________________。 答案　(1)Si3N4　(2)3SiCl4＋4NH3===Si3N4＋12HCl　(3)3SiCl4＋2N2＋6H2Si3N4＋12HCl　(4)Si3N4＋6H2O===3SiO2＋4NH3↑　(5)Si3N4＋12HF===3SiF4↑＋4NH3↑ 解析　(1)根据化合价可写出氮化硅的化学式为Si3N4。(2)根据元素守恒、原子守恒可写出SiCl4和NH3反应的化学方程式：3SiCl4＋4NH3===Si3N4＋12HCl。(3)SiCl4与N2反应生成Si3N4，N元素化合价降低而Si元素化合价未发生变化，根据氧化还原反应原理，H元素化合价应升高，因此另一种生成物是HCl。(4)根据题意可知，Si3N4与H2O反应的生成物之一是SiO2，则根据元素守恒可判断另一种生成物是NH3。(5)氮化硅与氢氟酸的反应类似于二氧化硅与氢氟酸的反应。 无机材料 题组一　合金及其应用 1．(2023·广州高一期末)广东省历史悠久，众多历史器物均具有较高的历史、学术、科学价值。下列历史器物由合金材料制成的是(　　) 选项 A B C D 历史器物 名称 信宜铜盉(西周) 青玉镂雕龙穿牡丹钮(元) 木雕罗汉像(北宋) 金漆木雕(清) 答案　A 解析　合金是指一种金属与其他金属或非金属元素共熔而成的，具有金属特性的物质。信宜铜盉属于青铜器，由合金材料制成，故A符合题意；青玉镂雕龙穿牡丹钮以新疆和阗青玉立体镂空琢成，材质为玉，主要成分为二氧化硅，不是由合金材料制成的，故B不符合题意；木雕罗汉像的材质为木材，故C不符合题意；金漆木雕由木料雕制而成，加以生漆和金箔，不是由合金材料制成的，故D不符合题意。 2．在日常生活中人们经常使用的金属材料大多数属于合金，下列关于合金的叙述正确的是(　　) ①青铜比纯铜的硬度大　②合金的熔点一般比各组分金属熔点高　③合金往往比各组分金属的物理、化学或机械性能好　④合金的性质是各成分金属性质之和 A．①③④ B．①③ C．①② D．①②③④ 答案　B 解析　合金的熔点一般比各成分金属熔点低，合金的物理性质与各成分金属不同。 3．钛和钛的合金被誉为“21世纪最有发展前景的金属材料”，它们具有很多优良的性能，如熔点高、密度小、可塑性好、易于加工，尤其是钛合金与人体器官具有很好的“生物相容性”。根据它们的主要性能，下列用途不切实际的是(　　) A．用来作保险丝 B．用于制造航天飞机 C．用来制造人造骨 D．用于家庭装修，制作钛合金装饰门 答案　A 解析　由于其熔点高，不适合作保险丝，A错误；由于钛和钛的合金密度小、可塑性好，因此可用于航天领域，B正确；由于钛合金与人体器官具有很好的“生物相容性”，可与人体的组织相容，不引起排斥反应，因此可以用来制造人造骨，C正确；由于其密度小、可塑性好、易于加工，因此可用于家庭装修，作钛合金装饰门，D正确。 4．(2022·湖北恩施高一期末)2022年世界冬奥会和冬残奥会在北京举行，其中短道速滑项目队员所穿的速滑冰刀可用不锈钢制成，下列叙述错误的是(　　) A．不锈钢是最常见的一种合金钢 B．不锈钢在大气中比较稳定，不容易生锈，具有很强的抗腐蚀能力 C．不锈钢中常添加一种或几种合金元素，从而使其具有各种特殊性能 D．不锈钢中只含有金属元素，不含有非金属元素 答案　D 解析　不锈钢中含有金属元素，也含有非金属元素，D错误。 5．纯铁的熔点为1 535 ℃，而高炉炼铁时生铁(含碳量较高的铁合金)在1 200 ℃左右就熔化了，这是因为(　　) A．铁的纯度越高熔点越低 B．合金的熔点比其各组分金属的熔点高 C．生铁是铁碳合金，熔点比纯铁低 D．生铁在高炉中熔化时发生了化学反应 答案　C 解析　合金的熔点一般低于其成分金属的熔点，生铁的熔点比纯铁低是因为生铁是铁碳合金，C项正确。 6．下列关于合金的叙述正确的是(　　) ①合金具有金属特性；②合金中的元素以单质形式存在；③合金中不一定含有金属；④合金中一定不含有非金属；⑤合金属于金属材料；⑥钢是含杂质较少的铁合金；⑦合金一定是混合物 A．①②③④⑤ B．①③④⑤ C．②③④⑤ D．①②⑤⑥⑦ 答案　D 解析　合金是一种金属与其他金属或非金属共熔而成的具有金属特性的物质，属于金属材料，合金中至少有一种金属，③④错误。 题组二　无机非金属材料 7．2019年2月，某品牌发布了制造出首款5G折叠屏手机的消息。下列说法错误的是(　　) A．制造手机芯片的关键材料是二氧化硅 B．用铜制作手机线路板利用了铜优良的导电性 C．镁铝合金制成的手机外壳具有轻便抗压的特点 D．手机电池电极材料碳纳米管是新型无机非金属材料 答案　A 解析　硅是制造手机芯片的关键材料，故A错误；铜具有良好的导电性，常用于制作导线，所以用铜制作手机线路板利用了铜优良的导电性，故B正确；合金的硬度比各组分金属的硬度大，所以镁铝合金制成的手机外壳具有轻便抗压的特点，故C正确；用作手机电池电极材料的碳纳米管是新型无机非金属材料，故D正确。 8．硅是构成无机非金属材料的一种主要元素，下列有关硅的化合物的叙述错误的是(　　) A．氮化硅陶瓷是一种新型无机非金属材料，其化学式为Si3N4 B．碳化硅(SiC)的硬度大、熔点高，可用于制作高温结构陶瓷和轴承 C．光导纤维是一种新型无机非金属材料，其主要成分为SiO2 D．二氧化硅为空间网状结构，其晶体中硅原子和硅氧单键个数之比为1∶2 答案　D 解析　A项，在氮化硅中N元素为－3价，Si元素为＋4价，则化学式为Si3N4，正确；D项，在SiO2晶体中，一个硅原子与周围4个氧原子形成4个硅氧单键，错误。 9．我国已跨入“互联网＋”时代，而“互联网＋”的建设离不开无机非金属材料硅。下列物品中用到硅单质的是(　　) A．陶瓷餐具 B．石英钟表 C．计算机芯片 D．光导纤维 答案　C 解析　陶瓷餐具是硅酸盐产品，石英钟表和光导纤维用到SiO2，计算机芯片用到单质硅。 10．改革开放以来，我国取得了很多世界瞩目的科技成果，下列说法不正确的是(　　) A．蛟龙号潜水器用到钛合金，22号钛元素属于过渡元素 B．港珠澳大桥用到的合金材料，具有强度大、密度小、耐腐蚀等性能 C．国产C919用到的氮化硅陶瓷是新型无机非金属材料 D．中国天眼传输信息用的光纤材料是高纯硅 答案　D 解析　A对，蛟龙号潜水器用到钛合金，22号钛元素位于第四周期ⅣB族，属于过渡元素；B对，合金材料一般具有强度大、密度小、耐腐蚀等性能；C对，氮化硅陶瓷是新型无机非金属材料；D错，中国天眼传输信息用的光纤材料是二氧化硅。 11．易拉罐主要为铝合金，其中以铝铁合金和铝镁合金最为常见。现取几小块易拉罐碎片进行下列实验，其中实验方案与现象、结论正确的是(　　) A．加入盐酸产生无色气体，含铝、铁、镁三种元素 B．加入氢氧化钠溶液有无色气体产生，含有铝元素 C．加入盐酸后，所得溶液中再加入少量氢氧化钠溶液产生白色沉淀，含有镁元素 D．加入盐酸后，所得溶液中再加入少量硫氰化钾溶液呈血红色，含有铁元素 答案　B 解析　铝、铁、镁都能与盐酸反应产生氢气，所得的溶液中加入少量氢氧化钠溶液，能产生白色沉淀的可能是氯化镁溶液，也可能是氯化铝溶液；铝能与氢氧化钠溶液反应产生氢气；铁单质与盐酸反应产生Fe2＋，不能使硫氰化钾溶液变血红色。 12．下列有关金属的应用与相应性质不对应的是(　　) 序号 金属 应用 相应性质 A 铝 包装用的铝箔 延展性好，易形成致密的氧化膜 B 镁 镁合金做汽车部件 密度小，化学性质活泼 C 钨 白炽灯灯丝 熔点高，导电性好 D 锌 锌锰干电池 还原性强，导电性好 答案　B 解析　金属铝的延展性好，易被空气中的氧气氧化，在金属铝的表面形成致密的氧化膜保护金属铝，所以金属铝可以制成包装用的铝箔，故A不符合题意；镁合金做汽车部件是因为镁合金具有密度小、强度高的特性，与镁的化学性质活泼无关，故B符合题意；钨是熔点高、导电性好的金属，所以钨常用于做白炽灯灯丝，故C不符合题意；锌是还原性强、导电性好的金属，所以锌常用做锌锰干电池的原料，故D不符合题意。 13．(2022·湖南邵阳高一检测)北京冬奥会上科技元素“星光熠熠”，向世界展现了一个现代化的中国。212项技术在冬奥会上得以应用，如含有石墨烯的智能服饰、铝合金管材、碳纤维和光导纤维等。下列有关说法中，不正确的是(　　) A．石墨烯是热导率高的碳纳米材料 B．铝合金是密度较小的金属材料 C．碳纤维的主要成分是耐低温的无机非金属材料 D．光导纤维是硅酸盐材料 答案　D 解析　光导纤维的主要成分是SiO2，D项错误。 14．(2023·乌鲁木齐市第四中学高一期中)近年来我国在航天、航空领域取得巨大成就。下列有关说法错误的是(　　) A．C919机身采用了第三代铝锂合金，具有密度低、强度高等优良特点 B．C919的平垂尾使用的T800级高强度碳纤维，属于无机非金属材料 C．问天实验舱太阳翼配置的是三结砷化镓电池，砷化镓喻为“半导体贵族” D．神舟飞船返回舱外表面使用的高温结构陶瓷的主要成分是硅酸盐 答案　D 解析　铝锂合金具有密度低、强度高等优良特点，适用于制作飞机机身，A正确；碳纤维属于无机非金属材料，B正确；砷化镓是良好的半导体材料，C正确；高温结构陶瓷是新型无机非金属材料，不是传统的硅酸盐材料，D错误。 15．根据不同部位工作条件的不同，航天飞机使用了多种防热材料。例如，机身和机翼下表面使用高温陶瓷瓦。下列对新型陶瓷材料的有关叙述中，错误的是(　　) A．高温结构陶瓷属于新型无机非金属材料，可以作为高级耐火材料 B．氧化铝陶瓷属于新型无机非金属材料，它是结构陶瓷 C．氮化硅陶瓷属于新型无机非金属材料，可用于制造陶瓷发动机的受热面 D．新型无机非金属材料克服了传统无机非金属材料的缺点，但是强度比较差 答案　D 解析　高温结构陶瓷包括Si3N4陶瓷、SiC陶瓷等，属于新型无机非金属材料，可以作为高级耐火材料，A正确；新型无机非金属材料具有耐高温、耐冲击、电学特性、光学特性、生物功能等优点，克服了传统无机非金属材料的缺点，具有较高的强度和耐磨性，D错误。 16．阅读下列材料回答问题。 材料一　考古出土的吴王夫差剑为春秋末期制造的青铜剑，历经2 500余年，剑的表面虽有一层蓝色薄锈，但仍寒光逼人，剑刃锋利。 材料二　我国高铁、航空航天、手机制造等都已经达到世界一流水平。 应用 “复兴号”高铁车轮 “鲲龙”水陆两栖飞机零部件 折叠手机屏幕 用到的材料 高速钢 钛合金、铝合金 聚酰亚胺塑料 (1)根据材料一回答： ①青铜是一种金属材料，该合金的主要成分是________(填元素符号)。 ②从上述信息可以看出，青铜具有的性质有______(填字母)。 A．强度高 B．可塑性好 C．耐腐蚀 D．易加工 ③青铜剑表面的蓝色薄锈，其主要成分为碱式碳酸铜[Cu2(OH)2CO3]，这层蓝色薄锈形成的可能原因是__________________________________________(用文字和化学方程式说明)。 (2)根据材料二回答： ①材料中属于有机合成材料的是________，属于金属材料的是________(写一种即可)。 ②飞机外壳用钛合金、铝合金的优点是__________________________________________。 ③在对高铁钢轨中的缝隙进行焊接时，常用铝和氧化铁在高温条件下反应生成熔融状态的铁和另一种氧化物。该反应的化学方程式为__________________________________________，反应类型是____________。 答案　(1)①Cu、Sn　②AC　③铜与空气中的氧气、二氧化碳和水等物质发生反应：2Cu＋H2O＋O2＋CO2===Cu2(OH)2CO3 (2)①聚酰亚胺塑料　高速钢(或钛合金或铝合金) ②密度小、耐腐蚀、硬度大等　③2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3　置换反应(或氧化还原反应) 解析　(1)①青铜是铜锡合金，主要成分是Cu、Sn。②时隔2 500余年，青铜剑表面只有一层蓝色薄锈，说明耐腐蚀，但仍寒光逼人，剑刃锋利，说明强度高。③青铜剑表面的蓝色薄锈的主要成分是Cu2(OH)2CO3，形成的可能原因是铜与空气中的氧气、二氧化碳和水等物质发生反应：2Cu＋H2O＋O2＋CO2===Cu2(OH)2CO3。(2)①聚酰亚胺塑料是一种有机合成材料。②合金相对于其组分金属往往硬度更大，更耐腐蚀。 17．(2023·江西抚州高二月考)某小组同学以一种铁铝合金为原料，模拟相关的工业生产，反应过程如图所示(部分产物和条件已略去)，请回答： (1)铁铝合金是一种高电磁性能合金，下列有关推测可能正确的是________(填字母)。 A．铁铝合金可由铁和铝熔融混合制成 B．铁铝合金的熔点高于铝和铁 C．铁铝合金硬度大于纯铝 (2)反应①中铝元素发生反应的离子方程式为_______________________________________。 (3)反应②的化学方程式为_______________________________________________________。 (4)反应③发生时观察到的现象是_________________________________________________，用化学方程式表示颜色变化的原因：______________________________________________。 答案　(1)AC　(2)Al3＋＋4OH－===AlO＋2H2O (3)2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑　(4)生成白色絮状沉淀，逐步变成灰绿色，最后变成红褐色　4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 解析　分析流程可知，铁和铝在足量稀硫酸中发生反应生成硫酸亚铁和硫酸铝，加入足量的NaOH溶液时，①中的反应有硫酸与氢氧化钠的酸碱中和反应、硫酸铝与过量氢氧化钠反应生成偏铝酸钠、硫酸亚铁在空气中与氢氧化钠和氧气反应生成氢氧化铁沉淀，氢氧化铁经灼烧得到氧化铁，则固体A为氧化铁；④中过量二氧化碳能与偏铝酸钠发生反应生成氢氧化铝沉淀和碳酸氢钠，灼烧氢氧化铝得到氧化铝，固体B为氧化铝；②中铝单质能与氢氧化钠反应生成偏铝酸钠，铁不和NaOH反应，过滤所得铁和稀硫酸反应生成硫酸亚铁；③中硫酸亚铁在空气中与氢氧化钠和氧气反应生成氢氧化铁。(1)铁铝合金是由铁和铝熔融混合制成的具有特征性质的混合物，故A正确；通常合金熔点低于各组分金属，则铁铝合金的熔点低于铝和铁，故B错误；通常合金硬度大于各组分金属，则铁铝合金硬度大于纯铝，故C正确。(2)①中硫酸铝与过量氢氧化钠反应生成偏铝酸钠，其反应的离子方程式为Al3＋＋4OH－===AlO＋2H2O。(3)②中铝单质能与氢氧化钠反应生成偏铝酸钠，其反应的化学方程式为2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑。(4)③中硫酸亚铁与氢氧化钠反应先生成氢氧化亚铁，氢氧化亚铁易被空气中的氧气氧化为氢氧化铁。 学科网（北京）股份有限公司 $$