专题9 第3单元 金属材料的性能及应用(Word教参)-【精讲精练】2024-2025学年高中化学必修第二册（苏教版2019）

第三单元　金属材料的性能及应用 课程目标 核心素养 1．认识金属材料的通性。 2．认识合金的特性及原理。 3．了解铝合金、铁合金及新型合金的广泛应用。 4．了解无机非金属材料的常识。 1．微观探析 通过分析合金的结构、探究合金的特性。 2．科学态度和社会责任 通过对金属材料的学习，树立化学学习是服务于社会发展的思想。 [对应学生用书P106] 知识点一　金属材料的性能、合金及其应用 1．金属的物理性质 物理性质 性质特点 颜色 大多数为银白色，但铜为__紫红__色，金为__黄__色 状态 常温下大多为固体，但__汞__为液体 共性 具有良好的导电性、导热性和延展性，但这些性质差别也较大 2．合金 (1)金属材料包括__纯金属__和它们的合金。 (2)合金的概念：在一种金属中__加热熔合其他金属或非金属__而形成的具有金属特性的物质。 (3)合金的性质：合金具有许多优良的物理、化学或机械性能，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__其成分金属。 ②熔点：合金的熔点多数__低于__其成分金属。 ③导电性和导热性：一般__低于__任一组分金属，像镍铬铝铁、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。 3．常见的合金 (1)目前使用量最大的合金是__钢铁__，居于第二位的是__铝合金__。 (2)不锈钢中除了铁元素外，主要的合金元素是__铬__(占12%～32%)，它具有很强的耐腐蚀性，在空气中表面会生成一层致密的__氧化物__，防止内部进一步氧化，从而保护了内层金属。 (3)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。 1．合金一定是多种金属的混合物吗？碳素钢和纯铁，哪种物质的熔点高？ 提示　不一定。①合金也可能含有非金属。②合金不是多种金属的简单混合，它是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。碳素钢属于合金，其熔点低于纯铁，故纯铁熔点高。 2．合金的性质是各成分金属的性质之和吗？ 提示　合金具有许多优良的物理、化学性质和机械性能，在物理性质、机械性能方面优于各成分金属，不是简单地加合；但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。 合金硬度大于其成分金属硬度的原因 1．纯金属原子排列结构发生变化合金性能变化。 2．纯金属内所有原子的大小和形状都相同，原子排列十分规整。加入或大或小的其他元素原子后，改变了金属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，导致合金硬度大。 1．纯铁的熔点为1 535 ℃，而高炉中炼铁时生铁(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．合金的熔点比其成分金属的熔点高 C．形成铁碳合金，所以熔点降低 D．合金熔化过程中发生了化学反应 解析　合金的熔点比其成分金属的熔点低，B项错误。生铁是铁合金，铁的纯度越高，熔点越高，A项错误。合金在熔化过程中没有发生化学反应，D项错误。 答案　C 2．合金是由两种或两种以上的金属(或金属跟非金属)熔合而成的具有金属特性的物质。 (1)下列物质不属于合金的是(　　) A．明矾　　　　　 B．硬铝 C．生铁 D．青铜 (2)Na、Cu、Al、Fe四种金属的熔、沸点如下： 金属 Na Cu Al Fe 熔点/℃ 97.8 1 083 660 1 535 沸点/℃ 883 2 567 2 467 2 750 其中不能形成合金的是(　　) ①Cu与Na　②Fe与Cu　③Fe与Na　④Al与Na A．①②　　　　　　 B．①③ C．①④ D．②④ 解析　(1)明矾属于化合物，不属于合金。硬铝中含铝、镁、铜等，生铁中主要含铁、碳，青铜中含有铜、锡、铅等，硬铝、生铁、青铜都属于合金。(2)当一种金属的熔点超过另一种金属的沸点时，它们就不可能熔合在一起而形成合金。 答案　(1)A　(2)B 知识点二　无机非金属材料 1．陶瓷器皿、水泥、玻璃都属于__无机非金属__材料。 2．无机非金属材料的主要成分是__非金属元素及其化合物__。 3．常用的半导体材料是__硅__，光导纤维的主要成分是__二氧化碳__。 从硅的氧化物可以制取硅单质，主要化学反应如下： 粗硅的制取： 由粗硅制纯硅(常用方法)： Si(粗)＋2Cl2SiCl4 SiCl4＋2H2Si(纯)＋4HCl 根据以下反应，回答下列问题。 (1)在制取粗硅的反应中，焦炭的作用是________________________________。 (2)在由粗硅制纯硅的反应中，氯气(Cl2)与Si的反应属于____________反应。SiCl4与H2的反应属于____________反应。H2的作用是____________________________。 (3)在半导体工业中有这样一句行话：“从沙滩到用户”，你是如何理解的？ 提示　(1)还原剂 (2)化合(氧化还原)　置换　还原剂 (3)这句话反映的是单质硅的制备、来源及用途。制取单质硅的原料是二氧化硅，沙滩有丰富的二氧化硅，其主要反应是SiO2＋2CSi＋2CO↑，粗硅经过提纯可以得到高纯度的硅，高纯硅是良好的半导体材料。 　SiO2的用途十分广泛，从科技含量较低的混凝土组分到科技含量较高的石英、玻璃制品再到光导纤维，以及可制备半导体材料硅、并且水晶还可以用作生活饰品，总之SiO2的存在与人类文明的发展密不可分。 1．以下物质的主要成分不是SiO2的是(　　) 解析　干冰的成分是CO2。 答案　D 2．从石英砂制取硅并获得高纯硅的主要化学反应如下： ①SiO2＋2CSi(粗)＋2CO↑ ②Si(粗)＋2Cl2SiCl4 ③SiCl4＋2H2Si(纯)＋4HCl 关于上述反应的分析不正确的是(　　) A．①③是置换反应，②是化合反应 B．高温下，焦炭与氢气的还原性均强于硅 C．①②③任一反应中，每消耗或生成28 g硅，均转移4 mol电子 D．高温下将石英砂、焦炭、氯气、氢气按一定比例混合可得高纯硅 解析　选项A，根据置换反应和化合反应的概念即可判断；选项B，根据反应①可知焦炭的还原性大于硅，根据反应③可知氢气的还原性大于硅；选项C，在三个反应中，硅元素的化合价从0价变为＋4价或从＋4价变为0价，故正确；选项D，将反应中得到的易挥发的SiCl4分离出来后，再用氢气还原才可以得到高纯硅。 答案　D [对应学生用书P108] 1．合金相对于纯金属制成的金属材料而言，其优点是(　　) ①合金的硬度一般比它的成分金属的大 ②合金的熔点比它的成分金属的低 ③合金比纯金属的导电性更强 ④合金比纯金属的应用范围更广泛 A．①②③④　　　　　　　 B．②③④ C．①②④ D．①②③ 答案　C 2．下列关于铁和铁合金的有关说法错误的是(　　) A．工业上用一氧化碳将铁矿石中的铁还原出来 B．不锈钢抗腐蚀性能好，长期使用绝对不会生锈 C．制造铁轨、船舶、桥梁的碳素钢是铁和碳的合金 D．使用铁锅烧饭菜能为人体提供微量的铁元素 解析　不锈钢抗腐蚀性能好，长期使用也会略生锈。 答案　B 3．下列关于铝的叙述不正确的是(　　) A．铝是地壳中含量最多的金属元素 B．常温下，铝不能与氧气反应 C．铝是一种比较活泼的金属 D．在化学反应中，铝容易失去电子，是还原剂 解析　铝在常温下与氧气反应生成氧化铝，故B项不正确。 答案　B 4．下列有关厨房铝制品的使用中，你认为合理的是(　　) A．盛放食醋 B．烧煮开水 C．用金属丝擦拭表面污垢 D．用碱水清洗 解析　食醋、碱水都能与铝及其表面氧化膜发生反应；用金属丝擦拭铝制品时，会破坏铝制品表面的氧化膜，从而使铝腐蚀。 答案　B 5．下列关于材料应用及成分表述错误的是(　　) ①三峡大坝使用了大量水泥，水泥是硅酸盐材料 ②太阳能电池可采用二氧化硅材料制作，其应用有利于环保节能　③人造刚玉熔点很高，可用作高温耐火材料，主要成分是SiO2　④玛瑙的主要成分是SiO2 A．①④ B．②③ C．①③ D．②④ 解析　①水泥是传统的无机非金属材料，主要成分是硅酸盐，故正确；②太阳能电池的成分是硅单质，太阳能是清洁能源，故错误；③人造刚玉的主要成分是氧化铝，故错误；④玛瑙的主要成分是SiO2，故正确。 答案　B 学科网（北京）股份有限公司 $$