3.2.1 合金的性质及应用 讲义 -2025-2026学年高一上学期化学人教版必修第一册

3.2.1 合金的性质及应用 梯度分层 基础巩固：课堂衔接，回归教材，夯实根本 根基训练：轻松练习，关注重点，梳理难点 拔高提升：深度演练，能力提升，高阶练习 基础巩固 1 1.合金的定义：合金是由两种或两种以上的____________(或金属和____________)熔合而成的具有金属特性的物质。 2.合金的特征 (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.钢：钢是用量最大，用途最广的合金。 (1)钢的含碳量：____________。 (2)钢根据化学成分，可分为两大类：____________和____________。 ①碳素钢根据含碳量不同可分为____________、____________和____________。 ②合金钢也叫____________，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。不锈钢是一种常见合金钢，它的合金元素主要是____________。 4.铝与氧化铝(铝是地壳中含量最多的金属元素) (1)Al与O2反应：常温下能与空气中的O2发生反应，表面形成一层____________。其反应方程式为：______________________________。 (2)Al、Al2O3与酸反应 将一铝片放入盐酸中，开始没有气泡，后来又放出气体，有关反应的化学方程式为：______________________________，______________________________。 (3)Al与氢氧化钠反应的化学方程式：________________________。 (4)Al2O3与氢氧化钠反应的化学方程式：________________________。 (5)两性氧化物：既能与酸反应生成____________，又能与碱反应生成____________的氧化物叫做两性氧化物，如Al2O3。 5.其他新型合金：____________、____________和____________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。 根基训练 2 1.下列材料中所涉及的合金不属于新型合金的是( ) A.飞机涡扇用的是耐高温的合金材料 B.“蛟龙”号载人舱是用钛合金制成的 C.不锈钢盆 D.新能源汽车储氢材料 2.不锈钢是常见的合金。关于合金，下列说法不正确的是( ) A.多数合金熔点低于其组分中任意一种组成金属的熔点 B.人类使用最早的合金是青铜 C.储氢合金可用于以为燃料的汽车 D.目前世界上使用量最大的合金是铝合金 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.在化学反应中，铝容易失去电子，作氧化剂 C.在常温下，铝能与NaOH溶液反应 D.铝是一种比较活泼的金属 4.某合金与铁的物理性质的比较如表所示： 熔点/℃ 密度/ 硬度（金刚石为10） 导电性（银为100） 某合金 2500 3.00 7.4 2.3 铁 1535 7.86 4.5 17 已知该合金耐腐蚀、强度大。从以上性能看，该合金不适合制( ) A.导线 B.门窗框 C.炉具 D.飞机外壳 5.某同学将一块铝箔用砂纸仔细打磨，除去表面的保护膜，用坩埚钳夹住放在酒精灯火焰上加热至熔化，发现熔化的铝并不滴落，而是像有一层膜兜着。下列有关该现象的说法错误的是( ) A.兜着液体的这层膜是氧化铝 B.该实验说明了氧化铝的熔点高于铝的熔点 C.铝极易与空气中的氧气反应在表面形成一层氧化物保护膜 D.铝的化学性质较稳定，即使加热到熔化也不与空气中的氧气反应 6.我国人民早在商朝就已掌握青铜（铜、锡或铅合金）冶铸技术。在商朝的国都（现在的河南省安阳市），曾经发现多处炼铜遗址和大量青铜器件，其中有一件“后母戊”鼎，高133 cm、口长112 cm、口宽79.2 cm，是我国古代青铜器中的一件珍品。下列有关说法正确的是( ) A.青铜可保存在潮湿的环境中 B.铜单质具有比青铜更好的机械性能 C.铜的性质不活泼，故青铜不会生锈 D.铜被较早使用是因为铜的性质不活泼，易冶炼 7.下列关于实验现象的描述或判断不正确的是( ) A.甲、乙中均立即产生无色气泡 B.乙中发生反应的化学方程式为 C.根据甲中的现象可以判断与Al均能与NaOH溶液反应 D.一段时间后将点燃的木条伸入两试管中，均能听到爆鸣声，说明有生成 8.将等物质的量的金属Na、Mg、Al分别与100mL2盐酸反应，实验测得生成气体的体积V（已折合为标准状况）与时间t的关系如图所示，则下列说法错误的是( ) A.x=2.24 B.曲线b表示Mg与盐酸的反应 C.反应时，Na、Mg、Al均过量 D.钠的物质的量为0.2 mol 9.用砂纸仔细打磨铝片后，称取质量均为2.7g的两块铝片，将其中一块铝片迅速放入120 mL2 mol/LNaOH溶液中，另一块铝片在空气中放置一段时间后，再放入等浓度等体积的NaOH溶液中。下列说法不正确的是( ) A.均有氧化还原反应发生 B.消耗NaOH的物质的量相同 C.均有气体生成，且体积相同 D.均有生成，且质量相同 10.阶段性建成的世界首个电磁推进地面超高速试验设施—“电磁橇”设施已在济南成功运行。“电磁橇”设施对于吨级及以上物体最高推进速度可达每小时1030公里，创造了大质量超高速电磁推进技术的世界最高速度纪录。请回答下列问题： （1）“电磁橇”的轨道材料为铁合金，其优点有______________________（写两条）。 （2）据报道，每年我国因金属腐蚀造成的损失约占国民生产总值（GNP）的4%。钢铁容易锈蚀，于是不锈钢应运而生。下列关于不锈钢和普通钢的说法正确的是_____（填序号）。 A.它们的组成元素相同 B.耐腐蚀的性能不同 C.它们都属于钢，因此物理性质一样 D.构成它们的主要元素都是铁，因此化学性质完全相同 （3）建设“电磁橇”的过程中，对铁质材料进行深加工时，可用_________清洗其表面的铁锈，该反应的离子方程式为______________________________。 （4）生产“电磁橇”的铁质材料时，炽热的铁水注入模具之前，模具必须进行充分的干燥处理，不能留有水，原因是______________________________（用化学方程式解释）。 拔高提升 3 1.足量下列物质与相同质量的铝反应，放出氢气且消耗溶质物质的量最少的是( ) A.盐酸 B.稀硫酸 C.氢氧化钠溶液 D.氯化钠溶液 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.生铁和钢都是铁的含碳合金，钢中碳的含量较高 B.通过炼制和锻打，可以调节铁中元素的组成、元素的含量等来改变铁的性能 C.高碳钢的韧性较好，低碳钢的硬度较大 D.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） 3.制造卫星时使用了大量合金。下列关于合金的叙述正确的是( ) A.合金是由不同的金属按不同配比制成的 B.合金具有一些其成分金属不具有的化学性质 C.Ti-Fe合金和La-Ni合金均为新型合金，其特点是室温下吸、放氢的速率快 D.焊锡（锡铅合金）的熔点比金属锡的高 4.某金属（或合金）与盐酸反应时，生成的质量与消耗某金属（或合金）的质量的关系如图所示，则此金属（或合金）可能是( ) A.纯锌 B.纯铁 C.镁铝合金 D.铁铜合金 5.分别用坩埚钳夹住一片未经打磨的铝箔和一片经过砂纸打磨的铝箔，分别在酒精灯火焰上加热，两个实验中均观察到铝箔熔化但不滴落。下列有关说法错误的是( ) A.Al易与反应，加热条件下反应更快 B.该实验现象说明的熔点远高于Al的熔点 C.将两片铝箔同时放入NaOH溶液中，不能同时看到气泡 D.上述实验中若用稀盐酸处理铝箔后洗净，达不到与砂纸打磨一样的目的 6.有关如下流程的判断不正确的是( ) A.流程中涉及的反应中有氧化还原反应 B.反应②产生的阴离子主要为 C.实验室中应在坩埚中完成反应③ D.反应①为 7.某澄清溶液放入被打磨过的铝片后有氢气产生，则下列离子在该溶液中一定能大量共存的是( ) A. B. C. D. 8.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 9.用相同的铝片、6稀盐酸、3稀硫酸、6氢氧化钠溶液分别进行如下实验： 实验方案 实验现象 实验原理（化学方程式） （1）铝片与足量酸盐反应 铝片开始无现象，一段时间后逐渐溶解，并有大量气泡产生 （2）铝片与足量硫酸反应 铝片开始无现象，一段时间后反应缓慢，铝片表面有少量气泡产生 （3）铝片与足量氢氧化钠溶液反应 铝片开始无现象，一段时间后铝片逐渐溶解，并有大量气泡产生 对上述实验的相关说法不正确的是( ) A.对比（1）、（2）、（3）中参与的反应可得出：既有碱性氧化物的某些性质，又有酸性氧化物的某些性质 B.对比（1）、（2）、（3）中气体产生的现象和酸、碱的挥发性可得出：实验（3）最适宜于实验室制备 C.对比实验（1）、（2）中产生气泡的现象，可得出：越大，相同时间内产生气泡越多 D.对比实验（1）、（2）中产生气泡的现象，可得出：对Al与的反应可能有阻碍作用 10.铝镁合金是飞机制造、建筑等行业的重要材料。为测定某铝镁合金（不含其他元素）中铝的质量分数，将一定量铝镁合金与足量稀硫酸反应，设计了下列实验方案进行探究。填写下列空白： （1）同学们拟选用下列实验装置中的某些装置完成实验： 最简易装置的连接顺序是A→_____→_____→_____；连接好装置首先应进行的操作是_________________。 （2）仔细分析实验装置后，同学们经讨论认为以下两点会引起较大误差：稀硫酸滴入锥形瓶中，即使不生成氢气，也会将瓶内空气排出，使所测氢气体积偏大；实验结束时，连接广口瓶和量筒的导管中有少量水存在，使所测氢气体积偏小。于是他们设计了如图所示的实验装置。 ①装置中导管a的作用除__________________以外，从精确测量氢气体积的角度分析，还有一个作用是滴入锥形瓶的稀硫酸体积等于进入分液漏斗的气体体积，从而消除由加入稀硫酸引起的氢气体积误差。 ②已知金属与酸的反应是放热反应，为了较准确测量室温、一个标准大气压下氢气的体积，在读反应前后量气管乙中液面的示数求氢气体积的过程中，除视线平视外还应注意______（填字母）。 A.冷却至室温再读数 B.乙管中液面不再上升时应该及时读数 C.读数时应上下移动量气管乙，使甲、乙中液面左右相平 D.读数时不必使甲、乙中液面左右相平 ③若实验用铝镁合金的质量为5.1g，测得氢气体积为5.6L（已转换成标准状况），则合金中铝的质量分数为______（保留两位有效数字）。 （3）有同学提出把分液漏斗中的稀硫酸换成氢氧化钠溶液也可以测定铝镁合金中铝的质量分数和铝的相对原子质量，若实验用铝镁合金的质量为ag，测得氢气体积为bL（已换算为标准状况），锥形瓶中剩余固体的质量为cg，则铝的相对原子质量为_____（用a、b、c表示）。 答案以及解析 一、基础巩固 1.答案：金属；非金属 2.答案：(1)优于；(2)低于 3.答案：(1)0.03%～2% (2)碳素钢；合金钢；①低碳钢；中碳钢；高碳钢；②特种钢；铬和镍 4.答案：(1)致密的氧化铝薄膜； (2)、 (3) (4) (5)盐和水；盐和水 5.答案：钛合金；耐热合金；形状记忆合金 2、 根基训练 1.答案：C 解析：飞机涡扇用的耐高温的合金材料是镍钴合金，属于新型合金，A不符合题意：钛合金的硬度大、耐酸碱腐蚀，属于新型合金，B不符合题意；不锈钢是一种由Fe、Cr、Ni、C等元素形成的传统合金，不属于新型合金，C符合题意；新能源汽车储氢材料有Ti-Fe合金、La-Ni合金等，属于新型合金，D不符合题意。 2.答案：D 解析：目前世界上使用量最大的合金是钢铁，故D错误。 3.答案：B 解析：在化学反应中，铝容易失去电子，作还原剂，故B错误。 4.答案：A 解析：该合金与铁相比导电性差，不适合作导线，A符合题意；作门窗框主要是利用该合金的硬度大和耐腐蚀性强的性质，B不符合题意；作炉具主要利用其熔点高和耐腐蚀的性质，C不符合题意；作飞机外壳则是利用其硬度大和密度小的性质，D不符合题意。 5.答案：D 解析：铝易与空气中的氧气反应，在表面形成氧化铝薄膜，氧化铝的熔点高于铝，故加热时，铝熔化但不会滴落，D错误。 6.答案：D 解析：铜的化学性质不活泼，易冶炼，是较早被使用的金属，但在潮湿的环境中，铜可与空气中的反应而生锈，故A、C项错误，D项正确；合金比纯金属具有更优良的物理、化学或机械性能，青铜比铜单质的机械性能好，B项错误。 7.答案：A 解析：Al易被氧化生成，甲中铝表面的先与NaOH溶液反应，不生成气体，反应完后，A1再与溶液反应生成；乙中被砂纸打磨过，因此铝表面没有，直接与溶液反应生成，A错误。乙中与溶液反应生成和，反应的化学方程式为，B正确。甲中的现象为开始无气泡，一段时间后产生气泡，可以判断与均能与溶液反应，C正确。一段时间后将点燃的木条伸入两试管中，均能听到爆鸣声，说明有生成，D正确。 8.答案：C 解析：A项，由于酸不足，因此生成的物质的量，即标准状况下的体积为2.24L，正确；B项，按照金属活动性顺序：Na>Mg>Al，可知反应速率：Na>Mg>Al，故曲线b表示Mg与盐酸的反应，正确；C项，反应时，Na不可能过量，如果过量会与反应，生成的的量会比Mg、Al生成的的量多，应该是HCl和Na恰好反应完全，而Mg、Al还有剩余，错误；D项，生成0.1mol的需0.2mol的钠，正确。 9.答案：C 解析：铝和氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和氢气，铝元素和氢元素的化合价发生变化，是氧化还原反应，铝和空气中的氧气反应生成氧化铝，铝元素和氧元素的化合价发生变化，是氧化还原反应；根据铝原子守恒，最初铝片质量相等，且NaOH过量，最终均生成，则偏铝酸钠的物质的量相同，消耗NaOH的物质的量相同；两种情况均有气体生成，但生成气体的体积不相同。故选C。 10.答案：（1）硬度大、强度高 （2）B （3）稀盐酸； （4） 解析：（1）轨道材料为铁合金，则其具有硬度大、强度高等优点。 （2）不锈钢是在普通钢的基础上，加入铬、镍等多种元素炼成的钢材，所以它们的组成元素、物理性质均不同，化学性质也不完全相同，B项正确。 （3）可用稀盐酸除铁锈，发生反应的离子方程式为。 （4）模具若留有水，高温条件下铁与水反应生成四氧化三铁和氢气，化学方程式为。 3、 拔高提升 1.答案：C 解析：假设Al的物质的量为2mol，氯化钠溶液与Al不反应，由，可知2mol Al反应消耗的物质的量分别是6mol、3mol、2mol，消耗溶质的物质的量最少的是氢氧化钠溶液，故选C。 2.答案：B 解析：生铁和钢都是铁的含碳合金，钢中碳的含量为0.03%～2.0%，生铁中碳的含量为2.0%～4.3%，所以生铁中碳的含量高于钢，A错误；通过炼制和锻打，可以降低铁中含碳量，除去生铁中有害元素P、S等，调整铁中Si、Mn等的含量，改变铁的性能，B正确：根据含碳量的不同，碳素钢可分为高碳钢、中碳钢、低碳钢，其中高碳钢硬度较大，韧性较差，低碳钢硬度较小，韧性较强，C错误；不锈钢是一种常见的合金钢，它的合金元素主要是铬（Cr）、镍（Ni），常用来制造医疗器械。餐具等，D错误。 3.答案：C 解析：A（×），合金由金属与金属或金属与非金属制得；B（×），合金中各成分金属具有哪些化学性质，合金就具有哪些化学性质；C（√），Ti-Fe合金和La-Ni合金均为新型储氢合金，其特点是室温下吸、放氢的速率快；D（×），合金的熔点一般比其成分金属的低，焊锡（锡铅合金）的熔点比金属锡的低。 4.答案：D 解析：由题图可知，消耗某金属（或合金）的质量为30g时，产生氢气的质量为。A（×），锌与盐酸反应的化学方程式为，该反应生成时，需要纯锌的质量为；B（×），铁与盐酸反应的化学方程式为，该反应生成时，需要纯铁的质量为；C（×），镁与盐酸反应的化学方程式为，该反应生成时，需要镁的质量为，铝与盐酸反应的化学方程式为，该反应生成时，需要铝的质量为，均小于30 g，故不可能是镁铝合金；D（√），铜与盐酸不反应，由上述分析可知，铁与盐酸反应生成时，需要纯铁的质量为，则可能是铁铜合金。 5.答案：D 解析：A（√），是活泼金属，易与反应，在空气中发生缓慢氧化，但在加热条件下反应更快；B（√），未经打磨的铝箔表面有一层致密的氧化铝薄膜，经过打磨的铝箔在加热过程中，表面会重新形成氧化铝薄膜，两个实验中均观察到铝箔熔化但不滴落，说明的熔点远高于Al的熔点；C（√），Al与反应能生成，而与反应生成，故将两片铝箔同时放入NaOH溶液中，不能同时看到气泡；D（×），用砂纸打磨铝箔是为了除去铝箔表面的氧化铝薄膜，氧化铝能与盐酸反应，所以用稀盐酸处理铝箔后洗净也可除去铝箔表面的氧化铝薄膜，两种方法能达到相同的目的。 6.答案：B 解析：A（√），反应④（由氧化铝生成Al）是氧化还原反应；B（×），反应②中过量，则产生的阴离子不可能主要为；C（√），反应③为灼烧氢氧化铝固体使其分解，实验室中应在坩埚中完成该反应；D（√），反应①为铝土矿中的氧化铝溶于强碱溶液生成的反应。 7.答案：B 解析：能与反应生成的溶液可能呈强酸性也可能呈强碱性。酸性条件下，不能大量存在，A错误；在酸性和碱性条件下，四种离子都能大量存在，B正确；在酸性和碱性条件下都不能大量存在，C错误；在碱性条件下不能大量存在，在酸性条件下不能大量存在，且与不能在溶液中大量共存，D错误。 8.答案：C 解析：记忆合金的形状变化过程中没有新物质生成，属于物理变化，A错误；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错误；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，C正确；钛合金中加入了其他金属，化学性质与钛单质不完全相同， D错误。 9.答案：C 解析：实验（1）、（2）、（3）中既能与酸反应生成盐和水，又能与碱反应生成盐和水，说明是两性氧化物，A正确；实验（2）产生气泡较慢，实验（1）、（3）中都有大量气泡产生，实验（1）、（3）都可用来制备，但盐酸具有挥发性，会使所得中含有一定量的杂质HCl，所以实验（3）最适宜于实验室制备，B正确；6稀盐酸与3稀硫酸中相同，实验（2）中产生气泡较慢与无关，C错误；实验（1）、（2）中、铝片等实验条件相同，盐酸与硫酸中阴离子不同，实验（2）产生较慢的原因可能是对Al与的反应有阻碍作用，D正确。 10.答案：（1）E；D；F；检查装置气密性 （2）①平衡气体压强，使分液漏斗中的稀硫酸能顺利滴下；②AC；③53% （3） 解析：（1）合金与稀硫酸反应，用排水量气法测定氢气的体积，其中盛水的广口瓶导管一定要短进长出，量筒中水的体积就是生成氢气的体积，故连接顺序为A→E→D→F。 （2）②反应放热导致反应体系温度升高，气压增大，故应冷却后再读取氢气的体积，不能在乙管中液面不再上升时就读数，A项正确，B项错误；读取实验中生成氢气的体积时应上下移动量气管乙，使甲、乙中液面左右相平，以保证甲中气体压强与大气压相等，C项正确，D项错误。③氢气体积为5.6L（标准状况下）即0.25mol。设5.1g铝镁合金中铝的物质的量为xmol，镁的物质的量为y mol，则27x+24y=5.1，3x+2y=0.5，解得x=0.1，y=0.1，则合金中铝的质量分数为。 （3）把分液漏斗中的稀硫酸换成氢氧化钠溶液，合金中只有铝与氢氧化钠反应产生气体，根据反应的离子方程式，设铝的相对原子质量为M，铝镁合金的质量为ag，锥形瓶中剩余固体为镁，质量为cg，铝的质量为（a-c）g，生成氢气的物质的量为，，解得。 学科网（北京）股份有限公司 $