第08讲 金属材料 -【暑假自学课】2025年新高一化学暑假提升精品讲义（人教版2019）

第08讲 金属材料 内容导航——预习四步曲 第一步：学 析教材 学知识：教材精讲精析、全方位预习 第二步：练 练习题 强方法：教材习题学解题、强化关键解题方法 练考点 会应用：核心考点精准练、快速掌握知识应用 第三步：记 串知识 识框架：思维导图助力掌握知识框架、学习目标复核内容掌握 第四步：测 过关测 稳提升：小试牛刀检测预习效果、查漏补缺快速提升 厨房里的厨具有铝制品和铁制品，它们是用纯铝或纯铁制造的吗?我们知道铝比铁活泼，但铁却比铝容易生锈，这是为什么呢? 知识点1：合金及其性质 1.合金的概念 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.合金的性质 ①合金的硬度一般比各成分金属的 ，但熔点一般比各成分金属的 。 ②合金具有各成分金属的优良性能，且合金的物理、化学或机械性能一般优于各成分金属。 ④合金的导电性和导热性一般 于任一成分金属。如镍铬铝铁、镍铬铝铜等合金具有很高的电阻率，可用于制造电路中的精密元件。 ⑤合金的性能可以通过所添加的合金元素的种类、含量和生成合金的条件等来加以调节。 ①合金是 物。一般来说混合物没有固定的熔点,但合金 固定的熔点，原因是合金有固定的组成。 ②合金中一定含有 元素，可能含有非金属元素。 ③合金的制备方法通常是熔合法，即将材料熔化后均匀混合,故合金各部位组成是 的。 ④合金的化学性质与组成合金的纯金属的化学性质有区别，如不锈钢的耐腐蚀性比铁强得多,锌铜合金与酸反应比纯锌与酸反应速率快等。但整体上看,合金的化学性质与组成合金的各成分的化学性质 。如锌铜合金与盐酸混合后,锌能反应而铜不能;在空气中加热，锌、铜均能反应等。 ⑤在纯金属内，所有原子的大小和形状都是相同的，原子的排列十分规整，加入或大或小的其他元素的原子后，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 ，导致合金的硬度变 。 知识点2：铁合金 1.铁碳合金 种类 含碳量 性能 用途 生铁 %~ % 硬度 、抗压，性 ，可以铸造成型 制造机座、管道等 钢 %~ % 有良好的 性，机械性能好，可以锻轧和铸造 制造机械和交通工具等 2.钢的分类 钢是用量最大、用途最广的合金，根据其化学成分，可以分为碳素钢和合金钢。 （1）碳素钢：碳素钢又叫碳钢、普碳钢，含有少量的碳、硅、猛、硫、磷。根据含碳量不同，碳素钢可以分为： 分类 含碳量 主要特性 主要用途 低碳钢 低于0.3% 韧性、焊接性 ，但强度 制钢板、钢丝和钢管等 中碳钢 0.3%~0.6% 强度 ，韧性和加工性 制钢轨、车轮和建材等 高碳钢 高于0.6% 而脆，热处理后弹性好 制器械、弹簧和刀具等 （2）合金钢：合金钢也叫特种钢，是在碳素钢里适量地加入一种或者几种合金元素，使钢的组织结构发生变化，从而使钢具有各种特殊性能。 分类 主要合金元素 主要特性 主要用途 锰钢 Mn 韧性 ，硬度 制钢轨、轴承、钢模、挖掘机铲斗、坦克装甲 不锈钢 Cr、Ni 抗腐蚀能力 制医疗器材、容器、反应釜、厨房用具 硅钢 Si 导磁性 制变压器、发电机和电动机中的铁芯 钨钢 W 耐高温，硬度 制刀具 知识点3:铝和铝合金 1.铝的物理性质 颜色 状态 硬度 导电、导热性 延展性 密度 熔点 沸点 ，有金属光泽 固体 较小 2.7g/cm3 660 ℃ 2467℃ 2.铝和氧化铝的化学性质 （1）铝和氧气的反应 铝是地壳中含量最 的金属元素。铝是一种活泼金属，在常温下就能与空气中的氧气发生反应，表面生成一层致密的氧化铝薄膜。反应的化学方程式为 人们日常用的铝制品通常都是由铝合金制造的，其表面总是覆盖着致密的氧化铝薄膜，这层膜起着保护内部金属的作用。 ①红宝石是指颜色呈红色的刚玉，主要成分是氧化铝(Al2O3)，刚玉坩埚的主要成分也是 。 ②常温下，活泼的金属在空气中易与氧气反应,表面生成一层氧化膜，但有的氧化膜致密，可以保护内部的金属不会继续被氧化，如镁、铝表面的氧化膜，因此镁、铝可在空气中保存;有的氧化膜疏松，不能保护内部金属，如铁表面形成的铁锈。 ③铝箔在空气中加热，不燃烧，铝箔只熔化成液体但不滴落。其原因是Al2O3熔点很 ，铝箔表面生成的氧化铝包裹住内部熔化的铝，使其不滴落。 （2）铝、氧化铝和盐酸的反应 实验操作 实验现象 铝片逐渐溶解，有无色气泡冒岀，将点燃的木条放在试管口，有爆鸣声 化学方程式 离子方程式 Al2O3 +6H+===2A13+ +3H2O 2Al+6H+===2A13+ +3H2↑ 结论 铝表面的保护膜(氧化铝)和铝均能与盐酸发生反应 （3）铝、氧化铝和氢氧化钠溶液的反应 实验1 实验2 实验操作 实验现象 立即产生气泡，将点燃的木条放在试管口，有爆鸣声 开始没有气泡，一段时间后才产生气泡， 将点燃的木条放在试管口，有爆鸣声 化学方程式 2Al+2NaOH+6H2O=== 2Na[Al(OH)4]+3H2↑ 离子方程式 结论 铝、氧化铝都能和氢氧化钠溶液发生反应 ①由于Al和Al2O3均能与酸、碱反应，因此铝制餐具不宜用来蒸煮或长时间存放 或 食物。 ②两性化合物是指既能与酸反应生成 和 ，又能与碱反应生成 和 的化合物，两性氧化物和两性氢氧化物均为两性化合物，如Al2O3和Al(OH)3。 ③由得失电子守恒可知，等量的铝分别与足量的盐酸、NaOH溶液反应，产生H2的量 。 ④Al2O3不能与某些 (如H2CO3)或 (如NH3·H2O)反应。 ⑤铝与NaOH溶液反应,可以认为是分两步进行的：第一步铝与水反应： 。第二步NaOH溶液溶解Al(OH)3： 。 3.氢氧化铝 与Al、Al2O3的性质类似，氢氧化铝也具有两性,是一种典型的两性氢氧化物，氢氧化铝既能与 反应又能与 反应。 ①与酸反应： ②与强碱(如NaOH)反应： 铝三角——Al3+、[Al(OH)4]-、Al(OH)3的转化 ①弱碱或适量强碱、[Al(OH)4]- Al3++3NH3·H2O=== Al3++3OH-=== Al(OH)3↓ Al3++3[Al(OH)4]-=== ②强酸 ③过量强碱 ④过量强酸 ⑤强碱 ⑥弱酸或适量强酸 ⑦[Al(OH)4]-：Al3+== 3:1 3[Al(OH)4]-+Al3+=== 4Al(OH)3↓ 4.铝合金(硬铝) 成分元素 主要特性 主要用途 Al、Cu、Mg、Mn、Si等 密度 ,强度 ,具有较 的抗腐蚀能力 制造飞机和宇宙飞船等 知识点4:新型合金和稀土金属 1.新型合金 2.稀土金属 稀土金属元素指物理性质和化学性质极为相似、在自然界中共生的金属元素，包括原子序数从57~71 （镧系元素）的15种元素和钪（Sc,21号）、钇（Y,39号）元素，共17种元素。它们既可单独使用，也可用于生产合金。稀土元素又被称为“冶金工业的维生素”，在合金中加入适量稀土金属，能大大改善合金的性能。 知识点5：物质的量在化学方程式计算中的应用 1.化学方程式中化学计量数与各量的关系 物质是由原子、分子、离子等粒子构成的，物质之间的化学反应也是这些粒子按照一定的数目关系进行的。化学方程式中的化学计量数可以明确地表示出化学反应中粒子之间的数目关系。具体分析如下： 化学方程式 N2+3H22NH3 各物质 H2 N2 NH3 化学计量数之比 3 1 2 扩大NA倍 3·NA 1·NA 2·NA 物质的量之比 3 mol 1 mol 2 mol 质量之比 6g 28g 34g 标准状况下体积之比 67.2L 22.4L 44.8L 同一条件下体积之比 3 1 2 ①化学方程式中各物质的化学计量数之比=== 参加反应的各物质的 数（或各物质的微粒数）之比=== 参加反应的各物质的 之比。 ②对于有气体参加的反应，在同温同压下参加反应的各气体的体积之比=== 各气体物质的 之比。 ③化学反应前后质量守恒，物质的量 定守恒。 2.物质的量在化学方程式计算中的应用 （1）物质的量应用于化学方程式计算的解题步骤 物质的量应用于化学方程式计算时，单位运算要对应，即根据化学方程式计算时，当已知物理量与被求物理量的单位不一致时，计算时题目的数据必须带单位，以体现“计算别忘配平，纯量带入方程，上下单位一致,左右关系相当”的原则。 （2）物质的量应用于化学方程式计算的常用计量关系 物质的量应用于化学方程式计算时的易错点为各种符号书写不规范。同一字母的大写与小写的含义不相同，如“M”表示摩尔质量，而“m”表示质量；“N”表示微粒数，而 “n”表示物质的量。 知识点6：化学方程式计算中常用的解题技巧 1.关系式法 （1）含义：当已知物和未知物之间是靠多个反应联系时，只需直接确定已知量和未知量之间的比例关系，即“关系式”。 （2）关系式的确定 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。 例如：把CO还原Fe2O3生成的CO2通入足量澄清石灰水中，求生成沉淀的量。 发生反应的化学方程式为3CO + Fe2O32Fe + 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①中也可直接根据碳原子守恒得出CO ~ CaCO3。 2.守恒法 化学反应中的守恒关系有质量守恒、得失电子守恒、电荷守恒等。 （1）质量守恒 ①宏观特征:反应前后质量相等。 ②微观特征:反应前后各元素的原子个数不变。 （2）得失电子守恒 在氧化还原反应中，氧化剂得电子总数等于还原剂失电子总数。即n(氧化剂)×氧化剂化学式中变价元素的原子个数×价差===n(还原剂)×还原剂化学式中变价元素的原子个数×价差。 （3）电荷守恒 ①电解质溶液中，阴离子所带负电荷总数等于阳离子所带正电荷总数，即溶液呈电中性。例如，在0.1 mol/L的K2SO4溶液中,c(K+)+c(H+)===2c(SO42-)+c(OH-)。 ②离子方程式中，反应物所带电荷总数与生成物所带电荷总数相等且电性相同。例如，3Cu+2NO3-+8H+===3Cu2++2NO↑ +4H2O中，等号左侧反应物所带电荷总数为 6个单位的正电荷〔(+1)×8 + (-1)×2 == +6〕,右侧生成物也带有6个单位的正电荷〔(+2)×3 == +6〕。 3.差量法 根据相同条件下反应前后物质的某种物理量(如质量、物质的量、气体的体积)发生的变化求出“理论差量”〔具体求法是物质的量、体积差量均等于反应物、生成物中物质化学计量数之和的差(使用体积差时对应物质必须是气体)，质量差则为反应物、生成物中物质的质量和之差〕，该差量与反应物、生成物的有关量成比例。差量法就是借助这种比例关系求解的方法。 把一定量的Mg投入足量稀盐酸中，充分反应后 溶液质量增加了 4.4 g,据此可求出参加反应的Mg的质量。 Mg + 2HCl MgCl2 + H2 ↑ Δm増 24 g 2 g 24 g - 2 g =22 g m(Mg)=4.8 g 4.4 g 教材习题04（P80） 下列关于合金的说法中，正确的是 A．合金的熔点一定比各成分金属的低 B．在我国使用最早的合金是钢 C．生铁的含碳量为0.03%~2% D．稀土金属可以用于生产合金 解题方法 【答案】 教材习题05（P80） 下列关于铝的说法中，正确的是 A．铝的化学性质不活泼 B．铝不与酸、碱反应 C．常温下铝不与氧气反应 D．铝表面容易生成一层致密的氧化铝保护膜 解题方法 【答案】 教材习题06（P80） 相同质量的两份铝，分别放入足量的盐酸和氢氧化钠溶液中，放出的氢气在同温同压下体积之比为 A．1：1 B．1：6 C．2：3 D．3：2 解题方法 【答案】 考点一 合金的性质和用途 1．中国古代的炼钢技术伴随炼铁技术不断完善而发展。木炭冶炼铁时，碳原子渗入铁的内部形成铁的合金——生铁。下列说法中正确的是 A．生铁合金的物化性能都能优于纯铁 B．炼铁时，木炭作催化剂 C．合金的组成中必须含有非金属 D．合金的组成中必须含有金属 2．奥氏体不锈钢，是指在常温下具有奥氏体组织的不锈钢。钢中含铬（Cr）约18%、含Ni8%~10%、含C约0.1%时，具有稳定的奥氏体组织，耐高温，加工性能好，广泛应用于工业、家具装饰行业和食品医疗行业。下列说法错误的是 A．奥氏体不锈钢是一种合金钢 B．奥氏体不锈钢的硬度小，熔点高于纯铁 C．钢中加入镍能增强低温时的韧性 D．钢中加入铬能增强耐磨性和抗氧化性 3．化学在生产和生活中有着广泛的应用。下列对应关系正确的是 选项 化学性质 实际应用 A 镁铝合金导热性能好 镁铝合金常用于制窗框 B 的氧化性强于的氧化性 溶液用于蚀刻铜制线路板 C 具有还原性 铁的合金不耐腐蚀 D 是两性氧化物 用于制作耐火材料、耐火坩埚 4．国产航空母舰“山东舰”的“超级甲板”采用了大量新型铝锂合金和铝镁合金等航天材料，真正实现了“浴千度火仍无恙”。下列关于两种合金的说法正确的是 A．铝锂合金是铝与锂形成的新型化合物 B．铝锂合金的硬度比铝的大，熔、沸点比铝的高 C．铝镁合金不能全部溶解于稀盐酸中 D．铝镁合金焊接前用溶液处理膜 5．天津博物馆馆藏的西周太保鼎是珍贵的青铜器。青铜是铜锡合金，曝露在潮湿环境中表面会生成铜锈。下列说法正确的是 A．青铜器可以反映当时的冶炼技术发展水平 B．青铜的硬度比纯铜小，更易雕刻 C．保存青铜器时，仅用干燥剂就可以防止生锈 D．青铜性质稳定，可以用强酸强碱清洁 考点二 铝及其化合物的性质和应用 6．我国铝材工业水平处于世界领先行列。下列说法不正确的是 A．铝制餐具不宜长时间盛放酸性、碱性的食物 B．常温下，铝制品耐腐蚀是因为铝不活泼 C．铝合金密度小、强度高，广泛应用于航空领域 D．工业上常用NaOH溶液去除铝表面的氧化膜 7．下列物质既能与强酸反应又能与强碱反应，且发生的都是氧化还原反应的是 A． B． C． D． 8．制备Al(OH)3沉淀，下列试剂组合比较合理的是 A．Al2O3粉末和水 B．AlCl3溶液和NaOH溶液 C．AlCl3溶液和氨水 D．Al粉和NaOH溶液 9．下列离子方程式书写不正确的是 A．铝与NaOH溶液反应：2Al+2OH-+6H2O=2[Al(OH)4]-+3H2↑ B．向饱和食盐水中先通入足量的NH3，再通入足量的CO2，发生的反应为：Na++CO2+NH3+H2O=NaHCO3↓+ C．向Al2(SO4)3溶液中加入过量的氨水：Al3++4NH3•H2O=[Al(OH)4]-+4 D．将少量新制的氯水加入到饱和Na2SO3溶液中：Cl2++H2O=2Cl﹣++2H+ 10．两份质量相同的铝片，分别与足量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，在相同条件下分别产生的气体体积比是 A．1：1 B．2：3 C．3：2 D．1：6 11．某兴趣小组用铝箔制备及明矾晶体，具体流程如下： 已知：明矾在水中的溶解度如下表。 温度/℃ 0 10 20 30 40 60 80 90 溶解度/g 3.00 3.99 5.90 8.39 11.7 24.8 71.0 109 请回答： （1）飞机上常采用铝箔餐盒，是由于铝箔具有良好的 (列举两个性质) （2）步骤Ⅰ中有气泡产生时的化学反应方程式 。 （3）步骤Ⅱ中生成的离子反应方程式 。 （4）步骤Ⅳ判断是否已经用水洗涤干净，应选择的试剂为： 。 （5）步骤V如何利用托盘天平确定已完全分解？ 。 （6）步骤VI需先加入 和 溶液，再通过下列 操作，得明矾晶体。 A．蒸发结晶    B．蒸发结晶、趁热过滤    C．蒸发浓缩、冷却结晶、过滤 考点三 新型合金及稀土金属的应用 12.下列说法正确的是 A．用来制造储存氢气所用钢瓶的合金是储氢合金 B．不锈钢是最常见的新型合金 C．新型合金主要应用于航天航空﹑生物工程等领域 D．碳纤维复合材料属于新型合金材料 13.钛和钛合金被誉为“21世纪最有发展前景的金属材料”，他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良好的“生物相容性”。根据它们的主要性能，下列用途不切合实际的是 A．用于家庭装修，作钛合金装饰门 B．用于制造航天飞机 C．用来制造人造骨 D．用来作保险丝 14.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高，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 考点四 物质的量应用于化学方程式的计算 15．一表面已被氧化的金属钠，质量为10.8g，投入水中完全反应后，收集到H2的质量为0.2g，则被氧化的钠的质量为 A．4.6g B．6.2g C．7.8g D．9.2g 16．实验室用足量的锌粒和100mL稀硫酸制备氢气，当收集到标准状况下1.12L H2时，反应停止，下列说法不正确的是 A．稀硫酸中H+的浓度是0.5mol/L B．消耗硫酸物质的量是0.05 mol C．消耗锌的质量是3.25g D．氢气中可能混有水蒸气 17．某实验小组用稀盐酸测定久置于空气中的样品中有哪些成分。取样品于锥形瓶中，边搅拌边滴加的稀盐酸，加入盐酸的体积和产生气体的物质的量的关系如图所示。下列说法中正确的是 A．样品中只含有 B．样品中可能含有 C．样品中的质量为 D．样品中 18．汽车常装有安全气囊，当发生强烈碰撞时，瞬间引发以下反应：，所产生的气体快速充满气囊，可以达到保护车内人员的目的。 （1）若气囊中装有，则其物质的量为 。 （2）若完全分解，在标准状况下，产生的气体的体积为 。 19．回答下列问题。 （1）金属氯化物的摩尔质量为，取该金属氯化物配成水溶液，与足量溶液完全反应，生成白色沉淀。则金属M的摩尔质量为 。 （2）一定量的液态化合物，在一定量中恰好完全反应。(1表示液态，g表示气态)，冷却后在标准状况下，测得生成物的体积为，则反应前的体积是 。 知识导图记忆 知识目标复核 【学习目标】 1.结合生活中对常见合金的优良性能的认识经验，阅读教材中合金的结构介绍，了解合金的概念，并能联系纯金属与合金的微观结构解释二者性能的差异。 2.以铁合金、铝合金为例，能从元素组成上对合金进行分类，并认识不同类型金属材料组成性能与应用的联系，强化性能决定用途的观念。 3.通过实验探究铝和氧化铝的性质及转化，认识两性氧化物，丰富对金属多样性的认识，体会实验对认识和研究物质性质的重要作用。 4.了解储氢合金、钛合金等新型合金，感受化学科学对创造更多新材料以满足人类生活需要和促进科技发展的重要作用。 5.学习从物质的量的角度认识物质的组成及化学变化，能运用物质的量与其他物理量之间的换算关系进行有关计算。 6.通过对化学方程式本质的分析，能结合物质的量在化学方程式计算中的应用进行简单的计算，了解常见的化学计算中常用的方法。 【学习重难点】 1.合金的性质及其应用。 2.铝和铝合金的性质及其应用。 3.物质的量在化学方程式计算中的应用。 1．今年五一假期，人文考古游持续成为热点。很多珍贵文物都记载着中华文明的灿烂成就，具有深邃的文化寓意和极高的学术价值。下列国宝级文物主要由合金材料制成的是 选项 A B C D 文物 名称 铸客大铜鼎 河姆渡出土陶灶 兽首玛瑙杯 角形玉杯 2．北宋沈括对生铁炼钢有这么一段评价：“世间锻铁所谓钢铁者，用柔铁屈盘之，乃以生铁陷其间，泥封炼之，锻令相入，谓之“团钢”，亦谓之“灌钢”。此乃伪钢耳……”，下列说法正确的是 A．生铁和钢都是关于铁的含碳合金，钢中碳的含量较高 B．不锈钢是一种常见的合金钢，它的合金元素主要是钨(W)和硅(Si) C．高碳钢的韧性较好，低碳钢的硬度较大 D．通过炼制和锻打，可以调节生铁中元素的组成、元素的含量等来改变生铁的性能 3．化学与生产、生活、社会密切相关，下列有关说法错误的是 A．Fe2O3常用作油漆、涂料、油墨和橡胶的红色颜料 B．钛合金耐高温用于制造飞机发动机 C．Al2O3具有很高的熔点，可用于制造熔融烧碱的坩埚 D．La-Ni合金可用作储氢合金，方便吸、放氢气 4．含4 mol HCl的浓盐酸和足量的二氧化锰共热制氯气，生成的氯气在标准状况下的体积为 A．11.2L B．小于22.4L C．22.4L D．大于22.4L 5.下列物质既能与强酸反应，又能与强碱反应的是 A．⑥ 1B． C． D． 6．含有相同物质的量的和溶液中加入足量的铝粉，放出的氢气在同温同压下的体积比为 A．1：6 B．1：3 C．2：3 D．1：1 7．形状记忆合金是一种在加热升温后能完全消除其在较低的温度下发生的变形，恢复其变形前原始形状的合金材料，即拥有“记忆”效应的合金。下列变化不是利用合金记忆效应的是 A．脊柱侧弯矫形采用的哈伦顿棒，如果矫形棒的矫正力有变化，把温度升高到比体温约高，就能恢复足够的矫正力 B．合金在高温环境下制作好天线，再在低温下把天线压缩成一个小球，运上太空中，太阳光的辐射使小球恢复原来的形状 C．将某合金用于制造精密仪器或精密车床，一旦由于震动、碰撞等原因变形，只需加热即可排除故障 D．汽车受损变形后，利用钣金喷漆整形 8.下列关于铝及其化合物的说法不正确的是 A．既可用于食品包装，也可用作建筑材料 B．既可用来冶炼金属，也可用作耐火材料 C．明矾有强氧化性，可用作消毒剂 D．既可用作治疗胃酸过多的药物，也可用来制备一些铝盐 9．下列关于新型合金材料说法不正确的是 A．镧镍合金能大量吸收H2形成金属氢化物，可作储氢材料 B．钛合金生物相容性好，强度大，可作人造骨骼 C．形状记忆合金可在使合金发生形变的作用力消失后恢复原状 D．利用合金的熔点低于成分金属这一特点可制得耐热合金 10．据报道，某核潜艇上的核反应堆使用了液态铝钠合金作热介质。下列有关说法不恰当的是 A．铝钠合金的熔点低于铝的熔点 B．若将铝钠合金投入一定量的水中可得到无色澄清溶液，则合金中 C．将不同组成的铝钠合金分别投入足量盐酸中，若放出越多，则合金中铝的质量分数越大 D．将铝钠合金投入足量溶液中肯定有沉淀生成，不可能有铜析出 11．把镁铝合金的粉末放入过量的盐酸中，得到。下列说法错误的是 A．合金中铝的质量分数约为 B．合金中镁和铝的物质的量之比为 C．镁和铝还原出的体积之比为 D．在标准状况下，的体积为 12.2023年5月，由中国自主研发的C919大型客机开启常态化商业运行。飞机上广泛应用了各种铝合金材料。 （1）合金具有许多优良的性能，下列物质属于合金的是___________。(不定项) A．水银 B．青铜 C．生铁 D．黄金 （2）铝的金属活动性比铁强，空气中铝却比铁具有更好的抗腐蚀性，原因是 。 （3）起落架可用铝镁合金制造。合金焊接前需用碱洗，即用NaOH溶液除去铝镁合金表面的自然氧化膜，其原因是 (用离子方程式表示)。 13．某研究小组以工厂废渣(Fe3O4、Al2O3)为原料制取Fe2O3工艺流程如图。回答下列问题： （1）“酸溶”时发生反应的化学方程式为 。 （2）“操作a”的名称为 ，用到的玻璃仪器有玻璃棒、 。 （3）“氧化”时发生的离子方程式是 。 （4）“沉铁”步骤发生反应的离子方程式为 。 （5）100 g含Al2O3 51%的废渣“碱溶”时理论上需 mL 5mol·L-1的NaOH溶液恰好完全反应。 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第08讲 金属材料 内容导航——预习四步曲 第一步：学 析教材 学知识：教材精讲精析、全方位预习 第二步：练 练习题 强方法：教材习题学解题、强化关键解题方法 练考点 会应用：核心考点精准练、快速掌握知识应用 第三步：记 串知识 识框架：思维导图助力掌握知识框架、学习目标复核内容掌握 第四步：测 过关测 稳提升：小试牛刀检测预习效果、查漏补缺快速提升 厨房里的厨具有铝制品和铁制品，它们是用纯铝或纯铁制造的吗?我们知道铝比铁活泼，但铁却比铝容易生锈，这是为什么呢? 知识点1：合金及其性质 1.合金的概念 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.合金的性质 ①合金的硬度一般比各成分金属的大，但熔点一般比各成分金属的低。 ②合金具有各成分金属的优良性能，且合金的物理、化学或机械性能一般优于各成分金属。 ④合金的导电性和导热性一般低于任一成分金属。如镍铬铝铁、镍铬铝铜等合金具有很高的电阻率，可用于制造电路中的精密元件。 ⑤合金的性能可以通过所添加的合金元素的种类、含量和生成合金的条件等来加以调节。 ①合金是混合物。一般来说混合物没有固定的熔点,但合金有固定的熔点，原因是合金有固定的组成。 ②合金中一定含有金属元素，可能含有非金属元素。 ③合金的制备方法通常是熔合法，即将材料熔化后均匀混合,故合金各部位组成是相同的。 ④合金的化学性质与组成合金的纯金属的化学性质有区别，如不锈钢的耐腐蚀性比铁强得多,锌铜合金与酸反应比纯锌与酸反应速率快等。但整体上看,合金的化学性质与组成合金的各成分的化学性质相似。如锌铜合金与盐酸混合后,锌能反应而铜不能;在空气中加热，锌、铜均能反应等。 ⑤在纯金属内，所有原子的大小和形状都是相同的，原子的排列十分规整，加入或大或小的其他元素的原子后，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，导致合金的硬度变大。 知识点2：铁合金 1.铁碳合金 种类 含碳量 性能 用途 生铁 2%~4.3% 硬度大、抗压，性脆，可以铸造成型 制造机座、管道等 钢 0.03%~2% 有良好的延展性，机械性能好，可以锻轧和铸造 制造机械和交通工具等 2.钢的分类 钢是用量最大、用途最广的合金，根据其化学成分，可以分为碳素钢和合金钢。 （1）碳素钢：碳素钢又叫碳钢、普碳钢，含有少量的碳、硅、猛、硫、磷。根据含碳量不同，碳素钢可以分为： 分类 含碳量 主要特性 主要用途 低碳钢 低于0.3% 韧性、焊接性好，但强度低 制钢板、钢丝和钢管等 中碳钢 0.3%~0.6% 强度高，韧性和加工性好 制钢轨、车轮和建材等 高碳钢 高于0.6% 硬而脆，热处理后弹性好 制器械、弹簧和刀具等 （2）合金钢：合金钢也叫特种钢，是在碳素钢里适量地加入一种或者几种合金元素，使钢的组织结构发生变化，从而使钢具有各种特殊性能。 分类 主要合金元素 主要特性 主要用途 锰钢 Mn 韧性好，硬度高 制钢轨、轴承、钢模、挖掘机铲斗、坦克装甲 不锈钢 Cr、Ni 抗腐蚀能力强 制医疗器材、容器、反应釜、厨房用具 硅钢 Si 导磁性好 制变压器、发电机和电动机中的铁芯 钨钢 W 耐高温，硬度大 制刀具 知识点3:铝和铝合金 1.铝的物理性质 颜色 状态 硬度 导电、导热性 延展性 密度 熔点 沸点 银白色，有金属光泽 固体 较小 良好 良好 2.7g/cm3 660 ℃ 2467℃ 2.铝和氧化铝的化学性质 （1）铝和氧气的反应 铝是地壳中含量最多的金属元素。铝是一种活泼金属，在常温下就能与空气中的氧气发生反应，表面生成一层致密的氧化铝薄膜。反应的化学方程式为 4Al+3O2===2Al2O3 人们日常用的铝制品通常都是由铝合金制造的，其表面总是覆盖着致密的氧化铝薄膜，这层膜起着保护内部金属的作用。 ①红宝石是指颜色呈红色的刚玉，主要成分是氧化铝(Al2O3)，刚玉坩埚的主要成分也是氧化铝。 ②常温下，活泼的金属在空气中易与氧气反应,表面生成一层氧化膜，但有的氧化膜致密，可以保护内部的金属不会继续被氧化，如镁、铝表面的氧化膜，因此镁、铝可在空气中保存;有的氧化膜疏松，不能保护内部金属，如铁表面形成的铁锈。 ③铝箔在空气中加热，不燃烧，铝箔只熔化成液体但不滴落。其原因是Al2O3熔点很高，铝箔表面生成的氧化铝包裹住内部熔化的铝，使其不滴落。 （2）铝、氧化铝和盐酸的反应 实验操作 实验现象 铝片逐渐溶解，有无色气泡冒岀，将点燃的木条放在试管口，有爆鸣声 化学方程式 Al2O3 +6HCl===2AlCl3 +3H2O 2Al+6HCl===2AlCl3 +3H2↑ 离子方程式 Al2O3 +6H+===2A13+ +3H2O 2Al+6H+===2A13+ +3H2↑ 结论 铝表面的保护膜(氧化铝)和铝均能与盐酸发生反应 （3）铝、氧化铝和氢氧化钠溶液的反应 实验1 实验2 实验操作 实验现象 立即产生气泡，将点燃的木条放在试管口，有爆鸣声 开始没有气泡，一段时间后才产生气泡， 将点燃的木条放在试管口，有爆鸣声 化学方程式 2Al+2NaOH+6H2O=== 2Na[Al(OH)4]+3H2↑ 四羟基合铝酸钠 Al2O3+2NaOH+3H2O=== 2Na[Al(OH)4] 2Al+2NaOH+6H2O=== 2Na[Al(OH)4]+3H2↑ 离子方程式 2Al+2OH-+6H2O=== 2[Al(OH)4]-+3H2↑ 四羟基合铝酸根离子 Al2O3 +2OH-+3H2O=== 2[Al(OH)4]- 结论 铝、氧化铝都能和氢氧化钠溶液发生反应 ①由于Al和Al2O3均能与酸、碱反应，因此铝制餐具不宜用来蒸煮或长时间存放酸性或碱性食物。 ②两性化合物是指既能与酸反应生成盐和水，又能与碱反应生成盐和水的化合物，两性氧化物和两性氢氧化物均为两性化合物，如Al2O3和Al(OH)3。 ③由得失电子守恒可知，等量的铝分别与足量的盐酸、NaOH溶液反应，产生H2的量相等。 ④Al2O3不能与某些弱酸(如H2CO3)或弱碱(如NH3·H2O)反应。 ⑤铝与NaOH溶液反应,可以认为是分两步进行的：第一步铝与水反应：2Al+6H2O=2Al(OH)3+3H2↑。第二步NaOH溶液溶解Al(OH)3：Al(OH)3+NaOH=Na[Al(OH)4]。 3.氢氧化铝 与Al、Al2O3的性质类似，氢氧化铝也具有两性,是一种典型的两性氢氧化物，氢氧化铝既能与强酸反应又能与强碱反应。 ①与酸反应：Al(OH)3+3H+=== Al3++3H2O ②与强碱(如NaOH)反应：Al(OH)3+OH-=== [Al(OH)4]- 铝三角——Al3+、[Al(OH)4]-、Al(OH)3的转化 ①弱碱或适量强碱、[Al(OH)4]- Al3++3NH3·H2O=== Al(OH)3↓+3NH4+ Al3++3OH-=== Al(OH)3↓ Al3++3[Al(OH)4]-=== 4Al(OH)3↓ ②强酸 Al(OH)3+3H+=== Al3++3H2O ③过量强碱 Al3++4OH-=== [Al(OH)4]- ④过量强酸 [Al(OH)4]-+4H+=== Al3++4H2O ⑤强碱 Al(OH)3+OH-=== [Al(OH)4]- ⑥弱酸或适量强酸 [Al(OH)4]-+H+=== Al(OH)3↓+H2O ⑦[Al(OH)4]-：Al3+== 3:1 3[Al(OH)4]-+Al3+=== 4Al(OH)3↓ 4.铝合金(硬铝) 成分元素 主要特性 主要用途 Al、Cu、Mg、Mn、Si等 密度小,强度高,具有较强的抗腐蚀能力 制造飞机和宇宙飞船等 知识点4:新型合金和稀土金属 1.新型合金 2.稀土金属 稀土金属元素指物理性质和化学性质极为相似、在自然界中共生的金属元素，包括原子序数从57~71 （镧系元素）的15种元素和钪（Sc,21号）、钇（Y,39号）元素，共17种元素。它们既可单独使用，也可用于生产合金。稀土元素又被称为“冶金工业的维生素”，在合金中加入适量稀土金属，能大大改善合金的性能。 知识点5：物质的量在化学方程式计算中的应用 1.化学方程式中化学计量数与各量的关系 物质是由原子、分子、离子等粒子构成的，物质之间的化学反应也是这些粒子按照一定的数目关系进行的。化学方程式中的化学计量数可以明确地表示出化学反应中粒子之间的数目关系。具体分析如下： 化学方程式 N2+3H22NH3 各物质 H2 N2 NH3 化学计量数之比 3 1 2 扩大NA倍 3·NA 1·NA 2·NA 物质的量之比 3 mol 1 mol 2 mol 质量之比 6g 28g 34g 标准状况下体积之比 67.2L 22.4L 44.8L 同一条件下体积之比 3 1 2 ①化学方程式中各物质的化学计量数之比=== 参加反应的各物质的分子数（或各物质的微粒数）之比=== 参加反应的各物质的物质的量之比。 ②对于有气体参加的反应，在同温同压下参加反应的各气体的体积之比=== 各气体物质的化学计量数之比。 ③化学反应前后质量守恒，物质的量不一定守恒。 2.物质的量在化学方程式计算中的应用 （1）物质的量应用于化学方程式计算的解题步骤 物质的量应用于化学方程式计算时，单位运算要对应，即根据化学方程式计算时，当已知物理量与被求物理量的单位不一致时，计算时题目的数据必须带单位，以体现“计算别忘配平，纯量带入方程，上下单位一致,左右关系相当”的原则。 （2）物质的量应用于化学方程式计算的常用计量关系 物质的量应用于化学方程式计算时的易错点为各种符号书写不规范。同一字母的大写与小写的含义不相同，如“M”表示摩尔质量，而“m”表示质量；“N”表示微粒数，而 “n”表示物质的量。 知识点6：化学方程式计算中常用的解题技巧 1.关系式法 （1）含义：当已知物和未知物之间是靠多个反应联系时，只需直接确定已知量和未知量之间的比例关系，即“关系式”。 （2）关系式的确定 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。 例如：把CO还原Fe2O3生成的CO2通入足量澄清石灰水中，求生成沉淀的量。 发生反应的化学方程式为3CO + Fe2O32Fe + 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①中也可直接根据碳原子守恒得出CO ~ CaCO3。 2.守恒法 化学反应中的守恒关系有质量守恒、得失电子守恒、电荷守恒等。 （1）质量守恒 ①宏观特征:反应前后质量相等。 ②微观特征:反应前后各元素的原子个数不变。 （2）得失电子守恒 在氧化还原反应中，氧化剂得电子总数等于还原剂失电子总数。即n(氧化剂)×氧化剂化学式中变价元素的原子个数×价差===n(还原剂)×还原剂化学式中变价元素的原子个数×价差。 （3）电荷守恒 ①电解质溶液中，阴离子所带负电荷总数等于阳离子所带正电荷总数，即溶液呈电中性。例如，在0.1 mol/L的K2SO4溶液中,c(K+)+c(H+)===2c(SO42-)+c(OH-)。 ②离子方程式中，反应物所带电荷总数与生成物所带电荷总数相等且电性相同。例如，3Cu+2NO3-+8H+===3Cu2++2NO↑ +4H2O中，等号左侧反应物所带电荷总数为 6个单位的正电荷〔(+1)×8 + (-1)×2 == +6〕,右侧生成物也带有6个单位的正电荷〔(+2)×3 == +6〕。 3.差量法 根据相同条件下反应前后物质的某种物理量(如质量、物质的量、气体的体积)发生的变化求出“理论差量”〔具体求法是物质的量、体积差量均等于反应物、生成物中物质化学计量数之和的差(使用体积差时对应物质必须是气体)，质量差则为反应物、生成物中物质的质量和之差〕，该差量与反应物、生成物的有关量成比例。差量法就是借助这种比例关系求解的方法。 把一定量的Mg投入足量稀盐酸中，充分反应后 溶液质量增加了 4.4 g,据此可求出参加反应的Mg的质量。 Mg + 2HCl MgCl2 + H2 ↑ Δm増 24 g 2 g 24 g - 2 g =22 g m(Mg)=4.8 g 4.4 g 教材习题04（P80） 下列关于合金的说法中，正确的是 A．合金的熔点一定比各成分金属的低 B．在我国使用最早的合金是钢 C．生铁的含碳量为0.03%~2% D．稀土金属可以用于生产合金 解题方法 A．合金的熔点一般比各成分金属的低，但是汞与其他金属形成的合金的熔点高于汞，故A错误； B．在我国使用最早的合金是青铜，故B错误； C．生铁是含碳量（质量分数）为2%～4.3%的铁合金，故C错误； D．合金是指在一种金属中加热熔合其它金属或非金属而形成的具有金属特性的物质，在合金中加入适量稀土金属能大大改善合金的性能，稀土元素被称为“冶金工业的维生素”，D正确； 【答案】D 教材习题05（P80） 下列关于铝的说法中，正确的是 A．铝的化学性质不活泼 B．铝不与酸、碱反应 C．常温下铝不与氧气反应 D．铝表面容易生成一层致密的氧化铝保护膜 解题方法 A. 铝是活泼性金属，化学性质活泼，故A错误； B. 铝是活泼金属，能与酸反应，Al能与碱反应，如与NaOH溶液反应：2Al＋2OH－＋2H2O=2AlO2－＋3H2↑，故B错误； C. 铝是活泼金属，常温下氧气能与Al反应生成氧化铝，故C错误； D. 铝是活泼金属，铝表面能被氧气氧化生成一层致密氧化薄膜，能够阻碍内部铝被氧化，故D正确 【答案】D 教材习题06（P80） 相同质量的两份铝，分别放入足量的盐酸和氢氧化钠溶液中，放出的氢气在同温同压下体积之比为 A．1：1 B．1：6 C．2：3 D．3：2 解题方法 相同质量的两份铝，分别放入足量的盐酸和氢氧化钠溶液中，铝全部反应，铝的化合价均是从0价升高到+3价，所以根据电子得失守恒可知生成的氢气一样多，则放出的氢气在同温同压下体积之比为1：1 【答案】A 考点一 合金的性质和用途 1．中国古代的炼钢技术伴随炼铁技术不断完善而发展。木炭冶炼铁时，碳原子渗入铁的内部形成铁的合金——生铁。下列说法中正确的是 A．生铁合金的物化性能都能优于纯铁 B．炼铁时，木炭作催化剂 C．合金的组成中必须含有非金属 D．合金的组成中必须含有金属 【答案】D 【解析】A．生铁是铁和碳的合金，虽然硬度高于纯铁，但脆性增大，韧性下降，并非所有物理化学性能（如延展性、韧性）都优于纯铁，A错误； B．在炼铁过程中（如高炉炼铁），木炭主要作为还原剂，提供碳还原铁矿石（如Fe2O3），反应为：3C + 2Fe2O3= 4Fe + 3CO2↑。催化剂是改变化学反应速率而自身不消耗的物质，但木炭在反应中被消耗，因此不是催化剂，B错误； C．合金是由一种金属与其他元素（可以是金属或非金属）组成的混合物或固溶体，但并非必须含有非金属，C错误； D．根据合金定义，合金至少由一种金属元素与其他元素（金属或非金属）组成，金属是合金的必需成分，D正确； 故选D。 2．奥氏体不锈钢，是指在常温下具有奥氏体组织的不锈钢。钢中含铬（Cr）约18%、含Ni8%~10%、含C约0.1%时，具有稳定的奥氏体组织，耐高温，加工性能好，广泛应用于工业、家具装饰行业和食品医疗行业。下列说法错误的是 A．奥氏体不锈钢是一种合金钢 B．奥氏体不锈钢的硬度小，熔点高于纯铁 C．钢中加入镍能增强低温时的韧性 D．钢中加入铬能增强耐磨性和抗氧化性 【答案】B 【解析】A．奥氏体不锈钢是铁的合金，属于一种合金钢，A 正确； B．一般来说，合金的熔点低于各成分金属，合金的硬度、机械性能等要强于各成分金属，奥氏体不锈钢的硬度大于纯铁，熔点低于纯铁，B错误； C．金属Ni具有良好的韧性，钢中加入镍能够显著提高钢铁的强度，并且在增强强度的同时保持良好的塑性和韧性，C正确； D．金属Cr的硬度大，具有出色的耐磨性，且室温下不易被氧化，因此钢中加入铬能增强耐磨性和抗氧化性，D正确； 故选B。 3．化学在生产和生活中有着广泛的应用。下列对应关系正确的是 选项 化学性质 实际应用 A 镁铝合金导热性能好 镁铝合金常用于制窗框 B 的氧化性强于的氧化性 溶液用于蚀刻铜制线路板 C 具有还原性 铁的合金不耐腐蚀 D 是两性氧化物 用于制作耐火材料、耐火坩埚 【答案】B 【解析】镁铝合金常用于制造窗框是因为合金硬度大抗腐蚀性好，A错误；溶液用于蚀刻铜制线路板，是因为的氧化性大于的氧化性，B正确；不锈钢属于铁的合金，具有耐腐蚀性，C错误；的熔点为，由于的熔点高，故其可用于制作耐火材料、耐火坩埚，D错误。 4．国产航空母舰“山东舰”的“超级甲板”采用了大量新型铝锂合金和铝镁合金等航天材料，真正实现了“浴千度火仍无恙”。下列关于两种合金的说法正确的是 A．铝锂合金是铝与锂形成的新型化合物 B．铝锂合金的硬度比铝的大，熔、沸点比铝的高 C．铝镁合金不能全部溶解于稀盐酸中 D．铝镁合金焊接前用溶液处理膜 【答案】D 【解析】铝锂合金是金属铝与锂形成的混合物，A错误；铝锂合金的熔、沸点比的低，B错误；铝镁合金的主要成分是和，均能与稀盐酸反应，能全部溶解于稀盐酸中，C错误；可以与溶液发生反应，故可用溶液处理膜，D正确。 5．天津博物馆馆藏的西周太保鼎是珍贵的青铜器。青铜是铜锡合金，曝露在潮湿环境中表面会生成铜锈。下列说法正确的是 A．青铜器可以反映当时的冶炼技术发展水平 B．青铜的硬度比纯铜小，更易雕刻 C．保存青铜器时，仅用干燥剂就可以防止生锈 D．青铜性质稳定，可以用强酸强碱清洁 【答案】A 【解析】A．青铜器的制作需要高超的冶炼技术和艺术品味，表明当时社会已经达到了一定的生产和文化水平，所以青铜器可以反映当时的冶炼技术发展水平，A正确； B．合金的硬度一般比纯金属的大，所以青铜在高强度的应用中表现出色‌，但青铜的熔点较低，容易铸造和加工‌，B错误； C．青铜器生锈是空气中氧气、二氧化碳、水共同作用的结果，只使用干燥剂是不能防止青铜被氧化腐蚀的，C错误； D．青铜器酸洗或碱洗会破坏青铜器的表面保护层，对青铜内部的金属铜造成一定损伤，D错误； 故答案为：A。 考点二 铝及其化合物的性质和应用 6．我国铝材工业水平处于世界领先行列。下列说法不正确的是 A．铝制餐具不宜长时间盛放酸性、碱性的食物 B．常温下，铝制品耐腐蚀是因为铝不活泼 C．铝合金密度小、强度高，广泛应用于航空领域 D．工业上常用NaOH溶液去除铝表面的氧化膜 【答案】B 【解析】A．铝是两性金属，能与酸、碱发生反应，长时间盛放酸性或碱性食物，会使铝制餐具被腐蚀，A正确； B．常温下铝制品耐腐蚀，是因为铝在空气中表面会迅速生成一层致密的氧化铝Al2O3薄膜，阻止内部的铝进一步被氧化，而不是铝不活泼，铝是比较活泼的金属，B错误； C．铝合金具有密度小、强度高的特点，这些性质使其在航空领域，如制造飞机等部件，得到广泛应用，C 正确； D．铝表面的氧化膜主要成分是氧化铝Al2O3，氧化铝是两性氧化物，能与NaOH溶液反应生成四羟基合铝酸钠NaAl(OH)4和水，所以工业上常用NaOH溶液去除铝表面的氧化膜，D 正确； 故答案为：B。 7．下列物质既能与强酸反应又能与强碱反应，且发生的都是氧化还原反应的是 A． B． C． D． 【答案】D 【解析】A．为两性金属氧化物，既能和强酸反应生成铝盐和水，又能与强碱反应生成，但都不是氧化还原反应，A项错误； B．为两性氢氧化物，既能和强酸反应生成铝盐和水，又能与强碱反应生成，但都不是氧化还原反应，B项错误； C．与强酸发生复分解反应生成和、与强碱发生复分解反应，生成，C项错误； D．与强酸反应，生成铝盐和氢气，与强碱反应生成，反应中均有元素化合价的变化，均为氧化还原反应，D项正确； 答案选D。 8．制备Al(OH)3沉淀，下列试剂组合比较合理的是 A．Al2O3粉末和水 B．AlCl3溶液和NaOH溶液 C．AlCl3溶液和氨水 D．Al粉和NaOH溶液 【答案】C 【解析】A．Al2O3粉末和水不反应，故不选A；     B．AlCl3溶液和少量NaOH溶液反应生成氢氧化铝，AlCl3溶液和过量NaOH溶液反应生成四羟基合铝酸钠，故不选B； C．AlCl3溶液和氨水生成氢氧化铝沉淀和氯化铵，故选C；     D．Al粉和NaOH溶液反应生成四羟基合铝酸钠和氢气，故不选D； 选C。 9．下列离子方程式书写不正确的是 A．铝与NaOH溶液反应：2Al+2OH-+6H2O=2[Al(OH)4]-+3H2↑ B．向饱和食盐水中先通入足量的NH3，再通入足量的CO2，发生的反应为：Na++CO2+NH3+H2O=NaHCO3↓+ C．向Al2(SO4)3溶液中加入过量的氨水：Al3++4NH3•H2O=[Al(OH)4]-+4 D．将少量新制的氯水加入到饱和Na2SO3溶液中：Cl2++H2O=2Cl﹣++2H+ 【答案】C 【解析】A．铝与NaOH溶液反应生成四羟基合铝酸钠和氢气，A正确； B．向饱和食盐水中先通入足量的NH3，再通入足量的CO2，反应生成氯化铵和溶解度较小的碳酸氢钠晶体，B正确； C．一水合氨为弱碱，和铝离子生成氢氧化铝沉淀：，C错误； D．氯气具有氧化性，少量新制的氯水加入到饱和Na2SO3溶液中，氯气氧化亚硫酸根离子生成硫酸根离子，同时生成氯离子、氢离子，D正确； 故选C。 10．两份质量相同的铝片，分别与足量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，在相同条件下分别产生的气体体积比是 A．1：1 B．2：3 C．3：2 D．1：6 【答案】A 【解析】Al与盐酸反应的化学方程式为2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑，Al与NaOH溶液反应的化学方程式为2Al+2NaOH+6H2O=2Na[Al(OH)4]+3H2↑，由方程式可知，质量相同的两份铝片二者物质的量相同，设参与反应的Al的物质的量为1mol，则与足量的盐酸或NaOH溶液反应生成的氢气的物质的量均为3mol，二者产生氢气的物质的量相同，氢气的体积也一定相同，体积比为1：1，故答案选A。 11．某兴趣小组用铝箔制备及明矾晶体，具体流程如下： 已知：明矾在水中的溶解度如下表。 温度/℃ 0 10 20 30 40 60 80 90 溶解度/g 3.00 3.99 5.90 8.39 11.7 24.8 71.0 109 请回答： （1）飞机上常采用铝箔餐盒，是由于铝箔具有良好的 (列举两个性质) （2）步骤Ⅰ中有气泡产生时的化学反应方程式 。 （3）步骤Ⅱ中生成的离子反应方程式 。 （4）步骤Ⅳ判断是否已经用水洗涤干净，应选择的试剂为： 。 （5）步骤V如何利用托盘天平确定已完全分解？ 。 （6）步骤VI需先加入 和 溶液，再通过下列 操作，得明矾晶体。 A．蒸发结晶    B．蒸发结晶、趁热过滤    C．蒸发浓缩、冷却结晶、过滤 【答案】（1）导热性、延展性、抗腐蚀性 （2） （3） （4）溶液或澄清石灰水 （5）两次灼烧、冷却后称量，若质量差不超过0.1g，则可确定已完全分解 （6） C 【分析】铝和NaOH溶液反应得到Na[Al(OH)4]溶液和氢气，Na[Al(OH)4]溶液中通入过量CO2得到Al(OH)3沉淀，经过滤、洗涤、灼烧后得到Al2O3；Al(OH)3经一系列处理后也可制得明矾。 【解析】（1）飞机上常采用铝箔餐盒，是由于铝箔具有良好的导热性、延展性、抗腐蚀性； （2）步骤Ⅰ为铝和NaOH溶液反应得到Na[Al(OH)4]溶液和氢气，化学反应方程式为：2Al+2NaOH+6H2O=2Na[Al(OH)4]+3H2↑； （3）步骤Ⅱ为Na[Al(OH)4]溶液中通入过量CO2得到Al(OH)3沉淀，离子反应方程式为：[Al(OH)4]−+CO2=Al(OH)3↓+； （4）步骤Ⅳ中Al(OH)3表面的杂质主要为，可以用 Ba(OH)2溶液或澄清石灰水来进行检验； （5）两次灼烧、冷却后称量，若质量差不超过0.1g，则可确定Al(OH)3已完全分解； （6）Al(OH)3制取明矾，需先加入H2SO4和K2SO4溶液，得到硫酸铝钾的溶液，经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤得到明矾晶体。 考点三 新型合金及稀土金属的应用 12.下列说法正确的是 A．用来制造储存氢气所用钢瓶的合金是储氢合金 B．不锈钢是最常见的新型合金 C．新型合金主要应用于航天航空﹑生物工程等领域 D．碳纤维复合材料属于新型合金材料 【答案】C 【解析】A．储氢合金是指一类能够大量吸收，并与结合成金属氢化物的材料，故A错误； B．不锈钢属于铁合金，故B错误； C．新型合金有质量轻、耐腐蚀、强度高等优点，是用于航空和舰艇的理想材料主要应用于航天航空﹑生物工程等领域，故C正确； D．合金是由两种或两种以上的金属与金属或非金属经一定方法所合成的具有金属特性的混合物，碳是非金属元素，碳纤维主要由碳元素组成，不属于合金，故D错误； 答案选C。 13.钛和钛合金被誉为“21世纪最有发展前景的金属材料”，他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良好的“生物相容性”。根据它们的主要性能，下列用途不切合实际的是 A．用于家庭装修，作钛合金装饰门 B．用于制造航天飞机 C．用来制造人造骨 D．用来作保险丝 【答案】D 【解析】A．钛合金熔点高、密度小、可塑性好、易于加工，用于家庭装修，作钛合金装饰门，故A正确；     B．钛合金熔点高、密度小，用于制造航天飞机，故B正确； C．钛合金与人体器官具有良好的“生物相容性”，可用来制造人造骨，故C正确； D．钛合金熔点高，不能用来作保险丝，故D错误； 选D。 14.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高，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】A. 记忆合金的形状变化没有生成新物质，属于物理变化，故A错误； B. 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，故B错误； 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，故C正确； D. 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，故D错误； 故选C。 考点四 物质的量应用于化学方程式的计算 15．一表面已被氧化的金属钠，质量为10.8g，投入水中完全反应后，收集到H2的质量为0.2g，则被氧化的钠的质量为 A．4.6g B．6.2g C．7.8g D．9.2g 【答案】A 【解析】n(H2)==0.1mol，由2Na+2H2O=2NaOH+H2↑可知，n(Na)=0.1mol×2=0.2mol，m(Na)=0.2mol×23g/mol=4.6g，总质量为10.8g，则氧化钠的质量为10.8g-4.6g=6.2g，n(Na2O)==0.1mol，由4Na+O2=2Na2O可知，被氧化的钠的质量为0.1mol×2×23g/mol=4.6g，故选：A。 16．实验室用足量的锌粒和100mL稀硫酸制备氢气，当收集到标准状况下1.12L H2时，反应停止，下列说法不正确的是 A．稀硫酸中H+的浓度是0.5mol/L B．消耗硫酸物质的量是0.05 mol C．消耗锌的质量是3.25g D．氢气中可能混有水蒸气 【答案】A 【分析】本题主要考查物质的量在化学反应方程式中的应用。由题可知，发生反应Zn+H2SO4===ZnSO4+H2，因锌过量，故H2SO4完全反应，生成0.05molH2，根据化学方程式中各物质的化学计量数之比，等于粒子数目之比，等于参加反应的物质的物质的量之比进行判断。 【解析】由Zn+H2SO4===ZnSO4+H2                 1    1               0.05mol         0.05mol    A.c（H2SO4）==，即c（H+）=0.5×2mol/L=1mol/L，错误； B.由上述分析可知，消耗H2SO4的物质的量为0.05mol，正确； C.消耗锌的质量，正确； D.该反应会放出热量，即随着H2的逸出，可能会有水蒸气混入H2中，正确。 17．某实验小组用稀盐酸测定久置于空气中的样品中有哪些成分。取样品于锥形瓶中，边搅拌边滴加的稀盐酸，加入盐酸的体积和产生气体的物质的量的关系如图所示。下列说法中正确的是 A．样品中只含有 B．样品中可能含有 C．样品中的质量为 D．样品中 【答案】D 【解析】A．对NaOH和Na2CO3混合溶液，当滴加盐酸时，先发生NaOH+HCl=NaCl+H2O，再发生Na2CO3+HCl=NaCl+NaHCO3，最后发生NaHCO3+HCl=NaCl+CO2↑+H2O，此时才有二氧化碳气体生成，符合图示数据，样品中含有NaOH和，A正确； B．由A可知，样品中含有NaOH和，不含，B错误； C．加入稀盐酸时发生反应，加入至稀盐酸时发生反应，加入至稀盐酸时发生反应，由此可以计算出，样品中的质量为=0.4g，C错误； D．由C可知，样品中，D正确； 故选D。 18．汽车常装有安全气囊，当发生强烈碰撞时，瞬间引发以下反应：，所产生的气体快速充满气囊，可以达到保护车内人员的目的。 （1）若气囊中装有，则其物质的量为 。 （2）若完全分解，在标准状况下，产生的气体的体积为 。 【答案】（1）1mol （2）67.2L 【解析】解析：（1）。（2）完全分解，生成，标准状况下，。 19．回答下列问题。 （1）金属氯化物的摩尔质量为，取该金属氯化物配成水溶液，与足量溶液完全反应，生成白色沉淀。则金属M的摩尔质量为 。 （2）一定量的液态化合物，在一定量中恰好完全反应。(1表示液态，g表示气态)，冷却后在标准状况下，测得生成物的体积为，则反应前的体积是 。 【答案】（1）27g/mol （2）672 【解析】解析：（1）该金属氯化物与反应的离子方程式为，则该沉淀为，物质的量，其中，该金属氯化物的物质的量，则该金属氯化物中原子的个数，则M的摩尔质量。（2）该反应中气体的化学计量数不变，反应前后体积不变，因为恰好反应，反应后的气体体积在标准状况下为，其中为液态，所以反应前氧气的体积为。 知识导图记忆 知识目标复核 【学习目标】 1.结合生活中对常见合金的优良性能的认识经验，阅读教材中合金的结构介绍，了解合金的概念，并能联系纯金属与合金的微观结构解释二者性能的差异。 2.以铁合金、铝合金为例，能从元素组成上对合金进行分类，并认识不同类型金属材料组成性能与应用的联系，强化性能决定用途的观念。 3.通过实验探究铝和氧化铝的性质及转化，认识两性氧化物，丰富对金属多样性的认识，体会实验对认识和研究物质性质的重要作用。 4.了解储氢合金、钛合金等新型合金，感受化学科学对创造更多新材料以满足人类生活需要和促进科技发展的重要作用。 5.学习从物质的量的角度认识物质的组成及化学变化，能运用物质的量与其他物理量之间的换算关系进行有关计算。 6.通过对化学方程式本质的分析，能结合物质的量在化学方程式计算中的应用进行简单的计算，了解常见的化学计算中常用的方法。 【学习重难点】 1.合金的性质及其应用。 2.铝和铝合金的性质及其应用。 3.物质的量在化学方程式计算中的应用。 1．今年五一假期，人文考古游持续成为热点。很多珍贵文物都记载着中华文明的灿烂成就，具有深邃的文化寓意和极高的学术价值。下列国宝级文物主要由合金材料制成的是 选项 A B C D 文物 名称 铸客大铜鼎 河姆渡出土陶灶 兽首玛瑙杯 角形玉杯 【答案】A 【解析】A．铸客大铜鼎属于铜的合金，A符合题意； B．河姆渡出土陶灶属于陶器，主要成分为硅酸盐，不属于合金，B不符合题意； C．兽首玛瑙杯主要成分为二氧化硅，不属于合金，C不符合题意； D．角形玉杯主要成分为硅酸盐，不属于合金，D不符合题意； 故选A。 2．北宋沈括对生铁炼钢有这么一段评价：“世间锻铁所谓钢铁者，用柔铁屈盘之，乃以生铁陷其间，泥封炼之，锻令相入，谓之“团钢”，亦谓之“灌钢”。此乃伪钢耳……”，下列说法正确的是 A．生铁和钢都是关于铁的含碳合金，钢中碳的含量较高 B．不锈钢是一种常见的合金钢，它的合金元素主要是钨(W)和硅(Si) C．高碳钢的韧性较好，低碳钢的硬度较大 D．通过炼制和锻打，可以调节生铁中元素的组成、元素的含量等来改变生铁的性能 【答案】D 【解析】A．生铁和钢都是关于铁的含碳合金，其中生铁中碳的含量较高，而钢中碳的含量较低，A错误； B．不锈钢是一种常见的合金钢，它的合金元素主要是铬(Cr)和镍(Ni)，B错误； C．高碳钢的的硬度较大，韧性较差，低碳钢的硬度较小，韧性较好，C错误； D．通过炼制和锻打，可以降低生铁中含碳量，除去生铁中有害元素P、S，调整生铁中Si、Mn的含量，从而改变了生铁的性能，D正确； 故合理选项是D。 3．化学与生产、生活、社会密切相关，下列有关说法错误的是 A．Fe2O3常用作油漆、涂料、油墨和橡胶的红色颜料 B．钛合金耐高温用于制造飞机发动机 C．Al2O3具有很高的熔点，可用于制造熔融烧碱的坩埚 D．La-Ni合金可用作储氢合金，方便吸、放氢气 【答案】C 【解析】A．Fe2O3是红色固体，常用作油漆、涂料、油墨和橡胶的红色颜料，故A正确； B．钛合金耐高温用于制造飞机发动机，故B正确； C．Al2O3具有很高的熔点，但是可以和强碱反应，不可用于制造熔融烧碱的坩埚，故C错误； D．La-Ni合金可用作储氢合金，方便吸、放氢气，故D正确； 故答案为C。 4．含4 mol HCl的浓盐酸和足量的二氧化锰共热制氯气，生成的氯气在标准状况下的体积为 A．11.2L B．小于22.4L C．22.4L D．大于22.4L 【答案】B 【解析】二氧化锰和浓盐酸在加热条件下制取氯气、氯化锰、水：；随着反应进行，盐酸浓度变小，反应停止，故生成氯气小于1mol，标准状况下的体积小于22.4L； 故选B。 5.下列物质既能与强酸反应，又能与强碱反应的是 A．⑥ 1B． C． D． 【答案】A 【解析】①Al能和强酸、强碱反应生成盐和氢气，故选； ②Al2O3属于两性氧化物，能和强酸、强碱溶液反应生成盐和水，故选； 是碱性氧化物，与酸反应生成盐和水，不能与碱反应，故不选； 与稀盐酸、硫酸等强酸不发生反应，故不选； 属于弱酸酸式盐，和稀盐酸反应生成氯化钠、二氧化碳和水，与氢氧化钠溶液反应生成碳酸钠和水，故选； 属于弱酸正盐，能与强酸反应生成盐、二氧化碳和水，也能与强碱反应，例如氢氧化钙与碳酸钠反应生成碳酸钙和氢氧化钠，故选； 综上，⑥符合题意； 答案选A。 6．含有相同物质的量的和溶液中加入足量的铝粉，放出的氢气在同温同压下的体积比为 A．1：6 B．1：3 C．2：3 D．1：1 【答案】B 【解析】足量的两份铝分别投入到含有相同物质的量的和溶液中，氢氧化钠和盐酸是不足的，通过化学方程式：2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑，2Al+2NaOH+2H2O═2NaAlO2+3H2↑，可以看出，1mol的盐酸会生成0.5mol的氢气，1mol的氢氧化钠会生成1.5mol的氢气，所以产生H2的体积之比是1：3。答案选B。 7．形状记忆合金是一种在加热升温后能完全消除其在较低的温度下发生的变形，恢复其变形前原始形状的合金材料，即拥有“记忆”效应的合金。下列变化不是利用合金记忆效应的是 A．脊柱侧弯矫形采用的哈伦顿棒，如果矫形棒的矫正力有变化，把温度升高到比体温约高，就能恢复足够的矫正力 B．合金在高温环境下制作好天线，再在低温下把天线压缩成一个小球，运上太空中，太阳光的辐射使小球恢复原来的形状 C．将某合金用于制造精密仪器或精密车床，一旦由于震动、碰撞等原因变形，只需加热即可排除故障 D．汽车受损变形后，利用钣金喷漆整形 【答案】D 【解析】A．把温度升高到比体温约高，哈伦顿棒就能恢复足够的矫正力，利用了记忆合金的记忆效应，A不符合题意； B．太阳光的辐射使小球恢复原来的形状，利用了记忆合金的记忆效应，B不符合题意； C．精密仪器或精密车床变形后，只需加热即可排除，利用了记忆合金的记忆效应，C不符合题意； D．汽车受损变形后，利用钣金喷漆整形，不是利用了记忆合金的记忆效应，D符合题意； 故选D。 8.下列关于铝及其化合物的说法不正确的是 A．既可用于食品包装，也可用作建筑材料 B．既可用来冶炼金属，也可用作耐火材料 C．明矾有强氧化性，可用作消毒剂 D．既可用作治疗胃酸过多的药物，也可用来制备一些铝盐 【答案】C 【解析】A．金属铝具有良好的延展性，因此铝可以制成铝箔用于食品包装，铝合金密度小、强度大，金属铝也可用做建筑材料，如铝合金门窗，A正确； B．电解熔融的Al2O3可冶炼金属Al，由于Al2O3具有耐高温的性质，也可用做耐火材料，B正确； C．明矾[KAl(SO4)2·12H2O]溶于水后， Al3+能发生水解，生成Al(OH)3胶体具有吸附作用，可用做净水剂，但Al(OH)3并不具有消毒作用，C错误； D．Al(OH)3与胃酸中的盐酸反应生成氯化铝和水，反应的化学方程式为Al(OH)3+3HCl═AlCl3+3H2O，D正确， 答案选C。 9．下列关于新型合金材料说法不正确的是 A．镧镍合金能大量吸收H2形成金属氢化物，可作储氢材料 B．钛合金生物相容性好，强度大，可作人造骨骼 C．形状记忆合金可在使合金发生形变的作用力消失后恢复原状 D．利用合金的熔点低于成分金属这一特点可制得耐热合金 【答案】D 【解析】A．镧镍合金能大量吸收H2，并与H2结合成金属氢化物，金属氢化物稍稍加热又容易分解，所以可用作储氢材料，故A正确； B．钛合金生物相容性好，强度大，常用作人造骨骼，故B正确； C．形状记忆合金具有记忆功能，可使形状记忆合金发生形变的作用力消失后恢复原状，故C正确； D．耐热合金的熔点很高，与合金的熔点低说法相悖，故D错误； 答案为D。 10．据报道，某核潜艇上的核反应堆使用了液态铝钠合金作热介质。下列有关说法不恰当的是 A．铝钠合金的熔点低于铝的熔点 B．若将铝钠合金投入一定量的水中可得到无色澄清溶液，则合金中 C．将不同组成的铝钠合金分别投入足量盐酸中，若放出越多，则合金中铝的质量分数越大 D．将铝钠合金投入足量溶液中肯定有沉淀生成，不可能有铜析出 【答案】D 【解析】A．合金的熔点一般低于其成分金属的熔点，A正确； B．铝钠合金若投入一定量的水中可得无色溶液，说明钠和水反应生成的氢氧化钠足以将金属铝溶解，根据、，则，B正确； C．根据金属钠和金属铝与酸反应生成氢气量的关系：，，等质量（如1g）的金属铝和金属钠，产生氢气的物质的量分别为、，金属铝产生的氢气多，所以放出的H2越多，铝的质量分数越大，C正确； D．铝钠合金投入足量氯化铜溶液中，钠和水反应生成的氢氧化钠可以和氯化铜反应生成氢氧化铜沉淀，若，金属铝也可能会置换出金属铜，D错误； 故选D。 11．把镁铝合金的粉末放入过量的盐酸中，得到。下列说法错误的是 A．合金中铝的质量分数约为 B．合金中镁和铝的物质的量之比为 C．镁和铝还原出的体积之比为 D．在标准状况下，的体积为 【答案】C 【分析】把镁铝合金的粉末放入过量的盐酸中，发生反应Mg+2H+=Mg2++H2↑、2Al+6H+=2Al3++3H2↑，得到，设Mg的物质的量为xmol、Al的物质的量为ymol；则 ，x=0.1mol、y=0.2mol。 【解析】A．合金中铝的质量分数约为，故A正确； B．根据以上分析，Mg的物质的量为0.1mol、Al的物质的量为0.2mol，合金中镁和铝的物质的量之比为，故B正确； C．Mg的物质的量为0.1mol，还原出0.1mol氢气；Al的物质的量为0.2mol，还原出0.3mol氢气，镁和铝还原出的体积之比为1:3，故C错误；     D．在标准状况下，的体积为，故D正确； 选C。 12.2023年5月，由中国自主研发的C919大型客机开启常态化商业运行。飞机上广泛应用了各种铝合金材料。 （1）合金具有许多优良的性能，下列物质属于合金的是___________。(不定项) A．水银 B．青铜 C．生铁 D．黄金 （2）铝的金属活动性比铁强，空气中铝却比铁具有更好的抗腐蚀性，原因是 。 （3）起落架可用铝镁合金制造。合金焊接前需用碱洗，即用NaOH溶液除去铝镁合金表面的自然氧化膜，其原因是 (用离子方程式表示)。 【答案】（1）BC （2）铝较活泼，可与空气中氧气反应生成致密的氧化铝薄膜，可阻止内部铝继续反应，从而起到防腐作用 （3）Al2O3+2OH-+3H2O=2 【解析】（1）水银为Hg单质，黄金为Au单质，青铜和生铁均为合金，故BC正确； （2）铝较活泼，可与空气中氧气反应生成致密的氧化铝薄膜，可阻止内部铝继续反应，从而起到防腐作用； （3）氧化铝可用氢氧化钠反应生成四羟基合铝酸钠，反应离子方程式为：Al2O3+2OH-+3H2O=2。 13．某研究小组以工厂废渣(Fe3O4、Al2O3)为原料制取Fe2O3工艺流程如图。回答下列问题： （1）“酸溶”时发生反应的化学方程式为 。 （2）“操作a”的名称为 ，用到的玻璃仪器有玻璃棒、 。 （3）“氧化”时发生的离子方程式是 。 （4）“沉铁”步骤发生反应的离子方程式为 。 （5）100 g含Al2O3 51%的废渣“碱溶”时理论上需 mL 5mol·L-1的NaOH溶液恰好完全反应。 【答案】（1）Fe3O4+4H2SO4=FeSO4+Fe2(SO4)3+4H2O （2）过滤 烧杯、漏斗 （3）4Fe2++4H++O2=4Fe3++2H2O （4）Fe3＋+3OH-=Fe(OH)3↓ （5）200 【分析】工厂废渣含有Fe3O4、Al2O3，向其中加入NaOH溶液，Al2O3反应产生可溶性Na[Al(OH)4]进入溶液，而Fe3O4不能反应，仍然以固体形式存在，然后过滤分离出Fe3O4，用硫酸溶解，反应产生FeSO4、Fe2(SO4)3、H2O，向溶液中通入O2，可以将FeSO4氧化产生Fe2(SO4)3，然后向溶液中加入NaOH溶液，反应产生Fe(OH)3沉淀和Na2SO4，然后过滤分离得到生Fe(OH)3沉淀，经洗涤煅烧，Fe(OH)3分解产生Fe2O3。 【解析】（1）“酸溶”时Fe3O4与硫酸反应产生FeSO4、Fe2(SO4)3、H2O，反应的化学方程式为：Fe3O4+4H2SO4=FeSO4+Fe2(SO4)3+4H2O； （2）根据流程可知：“操作a”是分离难溶性固体与可溶性液体混合物，该操作的名称为过滤；用到的玻璃仪器有玻璃棒、烧杯、漏斗； （3）“氧化”时是在酸性条件下，FeSO4被O2氧化为Fe2(SO4)3，发生的离子方程式是4Fe2++4H++O2=4Fe3++2H2O； （4）在“沉铁”步骤，是向Fe2(SO4)3溶液中加入NaOH溶液，二者反应产生Fe(OH)3沉淀和Na2SO4，发生反应的离子方程式为Fe3＋+3OH-=Fe(OH)3↓； （5）100 g含Al2O3 51%的废渣中含有Al2O3的质量是m(Al2O3)=100 g×51%=51 g，其物质的量n(Al2O3)==0.5 mol，则“碱溶”时会发生反应：Al2O3+2NaOH+3H2O=2Na[Al(OH)4]，根据物质反应转化关系，可知0.5 mol Al2O3在理论上需反应消耗1 mol NaOH，需5 mol/LNaOH溶液的体积V(NaOH)==0.2 L=200 mL，这时才能恰好完全反应。 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $$