第3章 第2节 第1课时 常见的合金及应用-【金版新学案】2025-2026学年高中化学必修第一册同步课堂高效讲义教师用书Word（人教版 单选）

本高中化学讲义聚焦常见合金及应用，从合金的定义和结构入手，分析其熔点低、硬度大的性能差异，进而系统梳理铁合金（生铁、钢、不锈钢）和铝合金的组成、性质及应用，构建“结构-性质-用途”的学习支架。 资料通过交流研讨（如合金硬度微观解释）培养科学思维，结合C919铝锂合金等实例渗透科学态度与责任，练习题设计覆盖基础与应用，课中辅助教师引导探究，课后助力学生查漏补缺，强化知识内化。

第二节　金属材料 第1课时　常见的合金及应用 [学习目标]　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、合理地选择和使用金属材料，培养学生的科学态度和社会责任感。 任务一　铁合金 1.合金 (1)定义：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合金的熔点一般比其成分金属低。 ②合金的硬度比其成分金属大，机械性能一般优于各成分金属。 ③合金具有各成分金属的化学性质，合金属于混合物(填“纯净物”或“混合物”)。 [交流研讨1]　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。 提示：纯金属内所有原子的大小和形状相同，原子排列十分规整；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。 [交流研讨2]　已知铜的熔点为1 083 ℃，钠的沸点为883 ℃，试问铜与钠能否形成合金？ 提示：不能。当铜开始熔化时，钠已经气化，所以二者不能形成合金。 学生用书⬇第81页 2.铁合金 铁合金，因含碳量不同分为生铁(含碳量一般为2％～4.3％)和钢(含碳量为0.03％～2％)，用量最大、用途最广的铁合金是钢。 不锈钢是最常见的一种合金钢，它的合金元素主要是铬和镍，不易生锈，抗腐蚀能力强。 [交流研讨3]　根据以上所述，说明碳素钢含碳量与其性能的关系。 提示：钢的含碳量越低，韧性越好，硬度越低；含碳量越高，韧性越差，硬度越高。 1.正误判断 (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)生铁中的铁与纯铁的化学性质不同。(　　) 提示：(1)错误。合金不属于“化合物”，属于“混合物”，非金属也可与金属熔合成合金　(2)正确。 (3)错误。合金中的铁与纯铁的化学性质相同 2.合金有许多特点，如通常状况下，Na-K合金为液体，而Na和K的单质均为固体。据此试推测生铁、纯铁、碳三种物质熔点最低的是(　　) A.纯铁 B.生铁 C.碳 D.无法确定 答案：B 解析：合金的硬度一般比各成分金属的大，熔点一般比各成分金属的低；生铁是铁碳合金，其熔点应比碳和铁的熔点低。 3.(2024·广东肇庆高一期末)我国C919大型客机使用了第三代铝锂合金，具有密度低、强度高、耐腐蚀等特点。下列说法不正确的是(　　) A.铝锂合金硬度比纯铝大 B.铝锂合金熔点比纯铝低 C.铝为惰性金属，比较耐腐蚀 D.铝有较好的导电性和导热性 答案：C 解析：合金的硬度一般大于其成分金属，铝锂合金硬度比纯铝大，A项正确；一般来说合金的熔点比其成分金属低，铝锂合金熔点比铝高，B项正确；铝为活泼金属，其耐腐蚀是由于铝易与氧气反应生成一层致密氧化膜，保护内部金属，C项错误；铝有较好的导电性和导热性，D项正确。 任务二　铝和铝合金、新型合金 1.铝与氧气的反应 (1)铝是地壳中含量最多的金属元素。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，保护内部金属。 [交流研讨1]　常温下，铁和铝都能与氧气反应，为什么铁合金会因生锈报废，而铝制品却能稳定存在？ 提示：铁与氧气反应生成的铁锈比较疏松，不能阻止内部的铁与氧气的进一步反应，所以铁合金会因生锈而报废；铝和氧气反应表面生成一层致密的氧化铝薄膜，这层膜能防止内部金属进一步被氧化，故铝制品在空气中能稳定存在。 (2)铝箔在氧气中的反应 操作：将加热后的铝箔伸进盛有氧气的集气瓶中。 现象：铝箔熔化，失去金属光泽，但熔化的铝并不滴落。 化学方程式：4Al＋3O22Al2O3。 2.铝、氧化铝分别与酸、碱溶液的反应 (1)实验探究 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 续表 实验操作 实验现象 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 (2)写出下列反应的化学方程式和离子方程式。 ①Al与盐酸反应：2Al＋6HCl2AlCl3＋3H2↑、2Al＋6H＋2Al3＋＋3H2↑。 学生用书⬇第82页 ②Al与氢氧化钠溶液反应：2Al＋2NaOH＋6H2O2Na[Al(OH)4]＋3H2↑、2Al＋2OH－＋6H2O2[Al(OH)4]－＋3H2↑。 ③Al2O3与盐酸反应：Al2O3＋6HCl2AlCl3＋3H2O、Al2O3＋6H＋2Al3＋＋3H2O。 ④Al2O3与氢氧化钠溶液反应：Al2O3＋2NaOH＋3H2O2Na[Al(OH)4]、Al2O3＋2OH－＋3H2O2[Al(OH)4]－。 3.两性氧化物 既能与酸反应生成盐和水，又能与碱反应生成盐和水的氧化物，叫做两性氧化物。如Al2O3。 [交流研讨2]　(1)为什么铝制餐具不适宜用来蒸煮或长时间盛放酸性、碱性食物？ 提示：由于铝、氧化铝均能跟酸、碱反应，因此铝制餐具不宜用来蒸煮或长期存放酸性、碱性食物。 (2)向集满CO2的铝制易拉罐中加入过量NaOH浓溶液，立即封闭罐口，易拉罐渐渐凹瘪；再过一段时间，罐壁又重新凸起。写出上述过程中发生反应的离子方程式。 提示：CO2＋2OH－C＋H2O、 Al2O3＋2OH－＋3H2O2[Al(OH)4]－、 2Al＋2OH－＋6H2O2[Al(OH)4]－＋3H2↑ Al、Al2O3的主要性质 4.铝合金 铝合金是目前广泛应用的合金之一。硬铝密度小、强度高，具有较强的抗腐蚀能力，是制造飞机和宇宙飞船的理想材料。 5.新型合金 (1)储氢合金：能够大量吸收氢气，并与氢气结合成金属氢化物的材料。如Ti-Fe合金、La-Ni合金等。 (2)其他新型合金：如钛合金、耐热合金和形状记忆合金等，被广泛应用于航空航天、生物工程和电子工业等领域。 1.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其成分金属这一特点可制得耐热合金 答案：D 解析：储氢材料是一类能可逆地吸收和释放氢气的材料，镧镍合金能大量吸收H2形成金属氢化物，是目前解决氢气的储存和运输问题的材料，故A正确；钛合金与人体有很好的相容性，且性质稳定，抗腐蚀性强，所以可用来制造人造骨骼，故B正确。 2.铝既能与酸反应，又能与强碱溶液反应。回答下列问题： (1)在铝分别与盐酸、氢氧化钠溶液的反应中，铝元素化合价的变化都是　　　　，还原剂都是　　　　。 (2)1 mol的铝分别与足量的稀盐酸、氢氧化钠溶液反应，生成氢气的体积在相同状况下比值为　　　，消耗氯化氢和氢氧化钠的物质的量之比为　　　　。 答案：(1)由0价变为＋3价　铝　(2)1∶1　 3∶1 解析：(2)由2Al＋6HCl2AlCl3＋3H2↑，2Al＋2NaOH＋6H2O2Na[Al(OH)4]＋3H2↑可知：1 mol铝消耗3 mol氯化氢，生成 mol氢气；1 mol铝消耗1 mol氢氧化钠，生成 mol氢气。 学生用书⬇第83页 1.(2025·安徽滁州二中高一检测)“中国制造”“一带一路”的基础建设都需要用到大量钢铁。下列有关钢铁的说法正确的是(　　) A.钢是纯净物，生铁是合金 B.钢铁在潮湿的空气中容易生锈 C.生铁的熔点比纯铁高 D.生锈的钢铁制品没有回收价值 答案：B 解析：钢和生铁都是铁的合金，都属于混合物，A不符合题意；铁生锈的条件是铁与氧气和水接触，故钢铁在潮湿的空气中容易生锈，B符合题意；生铁是铁的合金，合金比组成它的纯金属的熔点低，故生铁的熔点比纯铁低，C不符合题意；生锈的钢铁，可以回收利用，D不符合题意。 2.高铁、移动支付、共享单车、网购，被称为中国“新四大发明”。用于高铁和共享单车制造业的重要金属材料是(　　) A.Na-K合金 B.Cu-Sn合金 C.Sn-Pb合金 D.Mg-Al合金 答案：D 解析：Na-K合金熔点低，导热性好，所以用Na-K合金作原子反应堆的导热剂，不是用于高铁和共享单车制造业的重要金属材料，故A错误；铜锡合金密度较大，不适宜用于高铁和共享单车制造业，故B错误；Sn-Pb合金密度较大，不适宜用于高铁和共享单车制造业，故C错误；镁铝合金(如硬铝的成分为0.5％ Mg、0.5％ Mn、0.7％ Si、4％ Cu，其余为Al)由于强度和硬度大，几乎相当于钢材，且密度小，被广泛应用于汽车、船舶、飞机、高铁和共享单车等制造业，故D正确。 3.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.用金属丝擦洗表面的污垢 D.用碱水洗涤 答案：B 解析：食醋中含有的醋酸呈酸性，能与铝及其表面的氧化铝膜发生反应而使其被腐蚀；用金属丝擦洗时会破坏铝表面覆盖的氧化铝层，使铝裸露在外被腐蚀；而用碱水洗涤也同样不行，因为铝及其表面的氧化铝膜能跟碱反应而被腐蚀。 4.铁和铝是科技、生产、生活中应用最广泛的金属材料。 现对铁、铝的混合物进行如下实验： (1)操作X的名称是　　　　。 (2)气体A是　　　　。 (3)溶液B中阴离子除OH－外还有　　　　，溶液D中存在的金属离子为　　　　。 答案：(1)过滤　(2)H2(或氢气)　(3)[Al(OH)4]－　Fe2＋ 解析：(1)加入足量NaOH溶液，Al溶解；操作X为过滤。(2)Al与氢氧化钠溶液反应产生氢气，气体A为H2。(3)溶液B中阴离子有OH－、[Al(OH)4]－，溶液D中金属离子为Fe2＋。 课时测评20　常见的合金及应用 (时间：40分钟　满分：60分) (本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！) (1－13题，每小题3分，共39分) 题点一　合金及铁合金 1.(2025·湖南长沙高一检测)下列对合金的说法正确的是(　　) A.合金中至少含有两种金属元素 B.合金中也可含非金属元素 C.黄铜是纯净物 D.合金中的金属元素以化合物的形式存在 答案：B 解析：合金可以是金属与金属熔合而成，也可以是金属和非金属熔合而成，但至少含有一种金属，A错误，B正确；黄铜属于合金，是混合物，C错误；合金中的金属元素主要以单质的形式存在，具有金属的性质，D错误。 2.(2025·安徽濉溪高一检测)钛和钛的合金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”。下列有关钛用途不合适的是(　　) A.用来做保险丝 B.用于制造航天飞机 C.用来制造人造骨 D.用于家庭装修，做钛合金装饰门 答案：A 解析：钛的熔点较高，如果用钛做保险丝，在电路发生短路时，保险丝难以熔断，达不到断路的作用，无法实现保险丝作用，故A符合题意；钛的熔点较高，密度较小，且易于加工，因此可用于制造航天飞机，故B不符合题意；钛与人体器官具有很好的“生物相容性”，因此可用于制造人造骨，故C不符合题意；钛和钛的合金密度小、可塑性好、易于加工，所以可用于家庭装修，做钛合金装饰门，故D不符合题意。 3.碲锌镉(Te-Zn-Cd)晶体可以用于制造红外探测器的基础材料，下列有关它的叙述错误的是(　　) A.它是由Te、Zn、Cd按一定比例熔合而成的，无固定的熔、沸点 B.它的硬度比Cd的大 C.它的熔点比Zn的低 D.它的硬度比Zn的大 答案：A 解析：依据题干材料可知，碲锌镉(Te-Zn-Cd)晶体是由Te、Zn、Cd按一定比例熔合而成具有金属特征性质的合金，合金的硬度和强度大于其成分金属，故B、D正确；碲锌镉是金属合金，合金的熔点低于各成分金属，它的熔点比Zn的低，故C正确。 4.(2025·云南安宁高一检测)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，谓入‘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，生铁中碳的含量较低 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) 答案：B 解析：生铁中碳的含量高于钢，A错误；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等，调整生铁中Si、Mn等的含量，改变铁的性能，B正确；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。 题点二　铝和铝合金 5.在空气中铝制品比铁制品耐腐蚀的原因是(　　) A.铝的金属活动性比铁弱 B.铝不与氧气发生化学反应 C.铝在空气中易与氧气反应形成一层致密的氧化膜 D.铝的密度比铁的密度小 答案：C 解析：铝在空气中易与氧气反应形成一层致密的氧化膜，对内部金属起到保护作用，因此在空气中铝制品比铁制品耐腐蚀。 6.除去镁粉中的少量铝粉，可选用的是(　　) A.稀硫酸 B.氢氧化钠溶液 C.水 D.稀盐酸 答案：B 解析：常温下，稀硫酸、稀盐酸与镁、铝都能发生反应，水与镁、铝都不发生反应，铝与氢氧化钠溶液反应而镁不与氢氧化钠溶液反应，用氢氧化钠溶液可以除去镁粉中的少量铝粉。 7.某无色溶液放入铝片后有氢气产生，则在该溶液中下列离子一定可以大量存在的是(　　) A.Na＋ B.Mg2＋ C.H＋ D.C 答案：A 解析：该溶液能与铝反应放出氢气，说明该溶液可能呈酸性，也可能呈碱性。Mg2＋、H＋不能在碱性溶液中大量存在，C不能在酸性溶液中大量存在。 8.(2025·四川内江六中高一检测)如图所示的实验中，投入铝片后(　　) A.①中产生气泡，②中不产生气泡 B.①和②中都不产生气泡 C.①和②中都产生气泡，①中是H2，②中是O2 D.①和②中都产生气泡，且都是H2 答案：D 解析：Al与NaOH溶液和盐酸均反应生成H2。 题点三　新型合金 9.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。 10.(2025·安徽巢湖高一检测)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。 11.(2024·陕西铜川高一期末)我国第一艘国产航空母舰——山东舰舰艇的“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不正确的是(　　) A.铝锂合金是铝与锂熔合形成的一种新型化合物 B.铝锂合金的硬度比铝大，化学及机械性能好 C.铝镁合金能溶解于稀盐酸中 D.铝镁合金焊接前可用NaOH溶液处理氧化铝膜 答案：A 解析：铝锂合金是金属铝与锂形成的混合物，故A说法错误；合金与各组成金属相比，合金的硬度比它的各成分金属的大，机械性能好，有些合金具有较强的抗腐蚀性，因此铝锂合金的硬度比铝大，化学及机械性能好，故B说法正确；铝镁合金的主要成分是镁和铝，均能与稀盐酸反应，能全部溶解于稀盐酸中，故C说法正确；氧化铝可以与NaOH溶液发生反应，故可用NaOH溶液处理氧化铝膜，故D说法正确。 12.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[Al(OH)4]－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。 13.(2025·福建泉州高一检测)下列物质既能与强酸反应，又能与强碱反应的是(　　) ①Al　②Al2O3　③Fe2O3　④AlCl3　⑤NaHCO3　⑥Na2CO3 A.①②⑤⑥ B.①③⑤ C.②③⑤ D.③④⑥ 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；③Fe2O3是碱性氧化物，与酸反应生成盐和水，不能与碱反应，故不选；④AlCl3与稀盐酸、硫酸等强酸不发生反应，故不选；⑤NaHCO3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；⑥Na2CO3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。 14.(9分)我国高铁、航空航天、手机制造等都已经跻身世界一流水平，根据下列材料的应用回答问题。 应用 “复兴号”高铁车轮 “鲲龙”水陆两栖飞机零部件 华为折叠手机屏幕 用到的材料 高速钢 钛合金、铝合金 聚酰亚胺塑料 (1)上述材料中属于金属材料的是　　　　(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，生成熔融状态下的铁和另一种氧化物。写出该反应的化学方程式：　　　　　　　　　　　　　，反应基本类型是　　　　　　。 答案：(1)高速钢(或钛合金或铝合金) (2)耐腐蚀、轻、硬度大等 (3)2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3　置换反应 15.(12分)(2024·福州高一上期末)明矾[KAl(SO4)2·12H2O]在造纸等方面应用广泛。实验室中采用废易拉罐(主要成分为Al，含有少量Fe、Mg杂质)制备明矾的过程如图所示。回答下列问题： (1)明矾属于　　　　(填字母)。 A.酸 B.碱 C.盐 D.混合物 (2)为了溶解易拉罐，并在溶解后滤去杂质，试剂①应选用NaOH溶液，请写出相关反应的化学方程式：　　　　　　　　　　　　　。 (3)含Al质量分数为27％的易拉罐10 g，在足量试剂①作用下可以制取气体(标准状况下)体积为　　　　L，理论上可以制得明矾质量为　　　　g。 (4)下列物质的转化不能通过一步实现的是　　　　(填字母)。 A.NaCl→NaHCO3 B.Al→Al(OH)3 C.Cl2→NaClO D.Fe(OH)2→Fe(OH)3 答案：(1)C　(2)2NaOH＋2Al＋6H2O2Na[Al(OH)4]＋3H2↑　(3)3.36　47.4　(4)B 解析：(3)含Al质量分数为27％的易拉罐10 g，n(Al)＝＝0.1 mol，根据6H2O＋2NaOH＋2Al2Na[Al(OH)4]＋3H2↑知，0.1 mol Al制取氢气的物质的量为0.15 mol，V(H2)＝0.15 mol ×22.4 L·mol－1＝3.36 L，根据Al原子守恒得KAl(SO4)2·12H2O的物质的量为0.1 mol，质量为0.1 mol×474 g·mol－1＝47.4 g。(4)A项，饱和食盐水中通入氨气、CO2生成碳酸氢钠沉淀和氯化铵，NaCl→NaHCO3能通过一步实现；C项，氯气和NaOH反应生成氯化钠和次氯酸钠，Cl2→NaClO能通过一步实现；D项，Fe(OH)2和氧气、水发生化合反应生成Fe(OH)3，Fe(OH)2→Fe(OH)3能通过一步实现。 学科网（北京）股份有限公司 $