第3章 第2节 金属材料-【一本】高中化学知识大盘点

第二节 金属材料晖还男 必备知识 修第 知识点1合金 册 身知识拓展 1.定义：在金属中加热熔合某些金属或非金属制得的具有金属 第 ①合金中一定含金属元 特征的物质。 三章 素，也可以含有非金属 2.与纯金属的性能差异合金的性质不是各成分金属的性质之和 元素，如钢中含铁和 铁 (1)硬度：合金的硬度一般比其成分金属的大。 碳等。 金属材 (2)熔点：合金的熔点一般低于其成分金属的。 ②多数合金有固定的熔 点，原因是合金有固定 (3)机械性能：一般优于其成分金属的。 的组成。 (4)性能的可调性：合金的性能可以通过所添加的合金元素的 →可以根据需要制造出 ③常温下，多数合金是 种类、含量和生成合金的条件等加以调节。更适用的合金 固态，但钠钾合金呈 (5)化学性质：合金具有其成分金属的化学性质 液态。 3.常见合金及其应用 金 学以致用 (1)铁合金 ①合金材料中不可能含 生铁（含碳量2%~4.3%）：硬度大、抗压、性脆、可以铸造成型 有非金属元素。(×) 用量最大、用 低碳钢：韧性、焊接性好，强度低 ②合金中的金属元素都 途最广的合金 碳素钢中碳钢：强度高，韧性及加工性好 以化合态形式存在。 钢（含碳量 (X) 高碳钢：硬而脆，热处理后弹性好 0.03%~2%) ③合金的硬度一般大于 合金钢：也叫特种钢，具有各种特殊性能，不 其成分金属的，而熔点 锈钢是最常见的一种合金钢 一般低于其成分金属 (2)铝合金 用途广泛的合金之一 的。（√） ①成分：除铝外，还含有Cu、Mg、Si、Mn、Zn及稀土元素等。 ②性能：密度小、强度高、塑性好、导电性和导热性强，具有优 良的抗腐蚀性。 ③用途：用于制造汽车、飞机、火箭、船舶、宇宙飞船等。如硬 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。 (3)铜合金 青铜是我国使用最早的合金，常见的还有黄铜和白铜。 。057● (4)新型合金 ◆知识拓展 作用：能够大量吸收H2,并与H结合成金 属氢化物 稀土元素包括镧系元素 储氢合金 以及钇(Y)和钪(Sc),共 要求：储氢量大，金属氢化物既容易形成： 第 稍稍加热又容易分解，室温下吸、放氢的速 17种元素，广泛应用在 率快 效 冶金、石油化工、材料工 新型合金 钛合金 业、医药及农业等领域。 耐热合金 应用：航空航天、生物工程和电子工业 等领域 三章 我国是稀土资源大国。 形状记忆合金 ◆科技前沿 铁 知识点2铝单质 超级钢是拥有高强度、 金 高硬度的特殊钢材，从 1.物理性质：银白色金属，较软，质轻，常温下为固体，其熔点为 潜艇到战斗机再到航空 660℃，密度为2.70g·cm3,延展性好，是电和热的良导体。 料 母舰，超级钢都是不可 2.化学性质 重难，点 或缺的一部分。 (1)原子结构 ◆知识拓展 失去3个电子+1328 铝的制备原理 电解熔融Al2O3: 铝原子的最外电子层上有3个电子，在化学反应中容易失去 2Al,O,(熔融)电解 冰晶石 这3个电子，达到8个电子的稳定结构。因此，铝的化学性质 4A1+302个。 活泼，表现出有还原性。 ◆初高衔接 (2)还原性 铝是地壳中含量最多的 [Al(OH)41+H2 金属元素，常温下能与 @ 强碱 浓硫酸、浓硝酸 (NaOH溶液 溶液 常温钝化 空气中的氧气发生反 应，表面生成一层致密 Al2O 9 ① 非金属 酸 氧化性酸 Al AI3+氮的氧 的氧化铝(Al2O3)薄膜， Cl2 单质 (稀硝酸) 化物+H2O Fe2O3 对内部金属起保护 ② ⑤ (铝热反应) 非氧化性酸 A13*+H2 作用。 Fe+Al2O3 ③（盐酸） 硝酸中的氮元素被还原，不生成氢气 ◆知识拓展 有关化学方程式： 铝与氢氧化钠溶液的反 ①4A1+302=2Al2O3; 应过程包括两部分： ①2A1+6H2O ②2A1+3CL点燃2A1CL; 2A1(OH)3+3H2↑； ③2AI+6HCI—2A1CL3+3H2个； ②Al(OH)3+NaOH ④2Al+2NaOH+6H2O—2Na[Al(OH)4]+3H2↑； -Na[Al(OH)4]。 氧化剂四羟基合铝酸钠 ⑤2AI+Fe,0,商温Al,0+2Fe。 ●058。 知识点3氧化铝和氢氧化铝 1.氧化铝(Al203) ® 学以致用 (1)与盐酸反应：Al2O3+6HCI—2A1CL3十3H2O。 ①（天津卷改编）用NaOH (2)与氢氧化钠溶液反应：Al2O3十2NaOH+3H2O= 溶液除去镁粉中的杂质 修第 2Na[Al(OH)4] 铝：2Al+2OH+6HO 册 (3)两性氧化物：既能与酸反应，又能与碱反应的氧化物， —2[A1(OH)4]+ 如Al2O3。 第 3H个。(/) 2.氢氧化铝[A1(OH)3] 三章 ②（江苏卷改编）在能与 氢氧化铝是两性氢氧化物，既能与酸反应，又能与碱反应，其电 A1反应产生H2的溶液 离方程式包含两种：碱式电离为A1(OH)3=A13++3OH; 中，下列离子一定可以 酸式电离为A1(OH)3+H2O=H++[A1(OH)4]。 大量共存：Fe+、K+、 属材 3.Al2O3与A1(OH)3的比较◆ 重难点 NO、SO2。(X) ③（浙江卷节选）氧化铝 物质 氧化铝(Al2O3) 氢氧化铝[AI(OH)3 熔点高，常用于制造耐 物理性质 白色固体，熔点高 白色胶状物质，难溶于水 高温材料。(/) 与酸 AlO+6H A1(OH)3+3H A3+ 反应 2A13++3HO 3H2O )知识拓展 化学 Al2O+20H- 常见的两性氧化物还有 与碱 性质 3H20 Al(OH3+OH-AI(OH)] ZnO、BeO等。 反应 2[A1(OH)4] 国 学以致用 加热 2AI(OHDAlO+3H2O ①（江苏卷改编）向 ①A13+与氨水反应：A1+十 Al2(SO4)3溶液中加入 3NH3·H2OAI(OH)3↓+ 过量氨水的离子方程 3NHt。 式：A13++3NH·H2O ②向Na[Al(OH)4]溶液中通入 A1(OH)3受热 一3NH+A1(OHD3↓。 CO2气体： 分解 (/) CO2少量：2[A1(OH)4]+CO2 制备方法 弱碱受热分解生 ②（全国Ⅱ卷改编）将氯 =2A1(OH)3+COg+HO。 成对应的金属氧 化铝溶液滴入浓氢氧化 CO2过量：[Al(OH)4]+CO2 化物 钠溶液中，产生大量白 A1(OHD3+HCO。 色沉淀。(×) ③向A1CL溶液中滴加 ◆易混易错 Na[A1(OH)4]溶液：A3++ A13+只能存在于酸性溶 3CA1(OH)4]-=4A1(OH)3 液中，[A1(OH)4]只 作耐火材料、冶 能存在于强碱性溶 主要用途 制药、净水 炼铝的原料 液中。 。059。 4.有关A1(OH)3的图像分析 ⑧ 学以致用 向AICl溶液中滴加NaOH 向Na[AI(OH)4]溶液中滴加 用Al、Al2O3、A1(OH)3 溶液 盐酸 可溶于强碱的特性，可 第 +n[AI(OH)3] nAl(OH)1 除去许多物质中的含铝 必 杂质，如： B B ①Mg(AD: n(OH) n(H) 第 ②Fe2O3(Al2O3): 消耗的OH之比OA：OB= 消耗的H之比OA:AB=1·3 3:1 OA:[Al (OH)]+H 铁 ③Mg(OHDz[A1(OHD3]: OA:AI++30H--Al(OHD3 Al(OH)3+H2O 金 AB:Al (OH)3+OH AB:A1(OH)3+3H+—A13++ ④Mg2+(AI3+): [A1(OH)4] 3H2O 料 向Na[Al(OH)4]溶液中通 答案：①加足量NaOH 向AICl,溶液中滴加氨水 入C02 溶液，过滤 ②加足量NaOH溶液， n[Al(OH)3] [AI(OH)3] 过滤 ③加足量NaOH溶液， 过滤 《氨水) C02) ④加过量NaOH溶液， 过滤，向滤渣中再加酸 OA:3NH3·H2O+A3 OA:2[A1(OH)4]-+CO2 (注意酸的选择应防止 Al(OH+3NH 2A1(OH)3↓+CO号+H2O 引入杂质)充分溶解 知识点4含铝化合物之间的转化关系◆ 重难点 ® 学以致用 1.“铝三角” 下列物质之间不能只通 A13+ 过一步反应来实现转化 氨水 的是() 过量H A.Al2O3→Na[Al(OD4] 过量OH 过量田 →A1(OHD3 CO2或少量H B.A1CL3→A1(OH)3→ [AIOH)T Al(OH)3 过量OH Na[AI(OH)] C.A→AI(OHD3→AlO 2.“铝三角”的应用 (1)判断离子能否共存 答案：C ①AI3+与OH、[A1(OH)4]不能大量共存。 ②[A1(OH)4]-与H+不能大量共存。 (2)判断铝元素的存在形式 可溶性铝盐与强碱（如NaOH)溶液反应，铝元素的存在形式： A AlOH) AlOH) [AIOH)4T I[AI(OH)]、nOH) n(Al) 4 AlOH) [AIOH)4T ●060● 知识点5物质的量在化学方程式计算中的应用 ◆易混易错 1.化学方程式中化学计量数与各物理量间的关系◆一重点 ①化学方程式中各物质 2A1+6HC1=2A1CL3+3H2个 的化学计量数之比不等 化学计量数之比 2 6 2 于各物质的质量之比。 修第 扩大Na倍 2NA 6NA 2NA:3NA ②计算时，各物质不一 册 物质的量之比 2 mol 6 mol 2 mol 3 mol 定都用物质的量表示， 质量之比 54g:219g: 267g:6g 也可以用质量表示，气 第 态物质还可以用体积 三章 结论：化学方程式中化学计量数之比等于粒子个数之比，也等 于各物质的物质的量之比，对于有气体参与的反应还等于气 (标准状况)表示。但要 铁 体体积之比。 注意物质的量与其他各 2.应用物质的量进行化学方程式计算的解题步骤 物理量之间的换算关 金属材 系，只要做到计量单位 设 设所求物质的物质的量或质量、体积等 “上下一致，左右相当” 写 写出相应的化学方程式也可以写离子方程式 即可。 2A1~ 2NaOH-3H2↑ 标 在相关物质的化学式下面标出相关量 2×27g 2mol3×22.4L 列 注意物理量单位的正确使用 列出比例式 10.8g 解 根据比例式求解 上下 左右 答 简明地写出答案 一致 相当 盘 高频考点 ●●●●0 考点1 金属材料 5年8考 解析钢是含碳量较低的铁合金，A正确；钢 例1（河北卷）“灌钢法”是我国古代 的硬度和脆性与含碳量有关，随着含碳量的 劳动人民对钢铁冶炼技术的重大 增大而增大，B正确；生铁熔化灌入熟铁，再 贡献，陶弘景在其《本草经集注》中 锻打成钢，说明生铁的熔，点低于熟铁的，C错 提到“钢铁是杂炼生鍒作刀镰者”。“灌钢法” 误；赤铁矿的主要成分是Fe2O3,可用于冶炼 主要是将生铁和熟铁（含碳量约0.1%）混合 铁，D正确。故选C。 加热，生铁熔化灌入熟铁，再锻打成钢。下列 考点2铝的性质 5年7考 说法错误的是 () 例2将等质量的A1分别加入0.3L A.钢是以铁为主的含碳合金 1mol·L-1的盐酸和NaOH溶液中， B.钢的含碳量越高，硬度和脆性越大 生成H2的体积比为1：2，则加入A1 C.生铁由于含碳量高，熔点比熟铁高 的质量为 D.赤铁矿是冶炼铁的原料之一，其主要成分 A.2.7g B.5.4g 为FezO3 C.8.1g D.10g ●061● 解析A1与盐酸反应的关系式为2A1~ 利用化学方程式计 6HC~3H2,Al与NaOH溶液反应的关系式 考点3 算常用的方法 5年41考 为2Al~2NaOH~3H2。等质量的A1与足量 1.关系式法 的盐酸和NaOH溶液完全反应时，生成H2的 例3金属锡的纯度可以通过下述方 第 量相等；等物质的量的HCl与NaOH与足量 法分析。将试样溶于盐酸，反应的 多 的A1完全反应时，生成H2的体积比为1：3。 化学方程式为Sn+2HCI 0.3L1mol·L1的盐酸和NaOH溶液中， SnC2+H2个；再加人过量的FeCl3溶液，发 三章 HCl和NaOH的物质的量都为0.3mol,且生 生反应的化学方程式为SnCl2十2FeCl3 成H2的体积比为1：2，则盐酸与A1反应时， 铁 SnCL4+2FeCL2;最后用已知浓度的K2Cr2O, HC不足、Al过量；NaOH溶液与Al反应时， 金 溶液滴定生成的Fe2+,发生反应的化学方程 NaOH过量、Al不足。根据2Al~6HCl~3H2 可知，0.3L1mol·L1的盐酸与A1反应生成 式为6FC2+KCr2O,+14HCI-6FeCL3+ 料 H2的物质的量是0.15mol,则NaOH溶液Al 2KCl+2CrCL+7H2O。现有金属锡试样 反应生成H2的物质的量是0.3mol;根据 0.613g,经上述反应后，共用去16.00mL 2Al~2NaOH3H2得，NaOH溶液与Al反 0.10mol·L1K2Cr2O,溶液。求试样中锡 应时，参加反应的Al的物质的量是0.2mol, 的质量分数（假设杂质不参加反应，锡的相对 则加入Al的质量为0.2molX27g·mol-1 原子质量为119，保留小数点后1位)。 5.4g。故选B。 解析解：设试样中锡的物质的量为x。 规律方法 根据题意可得下列关系式： 3Sn~3SnCl2~6FeCl2~K2Cr2O7 等质量的铝 ①生成的物质的量之比为1：1； 3 1 与足量的盐 ②消耗H、OH的物质的量之比为 (0.10×0.016)mol 酸、氢氧化钠 溶液反应 n(H):n(OT)=3:1 3 (0.10X0.016)mo,解得x=0.0048mol。 足量的铝分 w (Sn)= 0.0048mol×119g·mol-1 0.613g 别与含等物 质的量溶质①生成H的物质的量之比为1：3； 100%≈93.2%。 的盐酸、氢氧 ②消耗A1的物质的量之比为1：3 规律方法多步反应找关系式的解题步骤 化钠溶液 反应 写出各步反应的化学方程式或离子 方程式 若产生氢气的体积比为 3 找出作为“中介”的物质，并确定 一定量的铝 “中介”物质分别与最初反应物和 VHg(H2) 分别与一定 VNOH (H2) <1,则必定有： 最终生成物的关系式 量的盐酸、氢 ①铝与盐酸反应时，铝过量而盐酸 确定最初反应物和最终生成物的关 第三步 氧化钠溶液 系式 不足； 反应 ②铝与氢氧化钠溶液反应时，铝不 第四步 根据已知条件及关系式列出比例式 足而氢氧化钠过量 计算求解 ●062e 2.守恒法 3.差量法 例4将28g铁粉溶于稀盐酸中，再 例5为了检验某含有NaHCO3杂 加入足量的Na2O2固体，充分反应 质的Na2CO3样品的纯度，现将 必 后过滤，将滤渣加强热，最终得到的 g样品加热，充分反应后，固体的 修第 固体质量为 质量变为2g,则该样品的纯度为 册 A.36g B.40g A. 4w2-53 B. 4(-u2) 第 31 31w C.80g D.160g 732-421 解析将28g铁粉溶于稀盐酸中反应生成氯 C D.1152-84u 31 31w 好 化亚铁，加入足量的Na2O2固体后，Na2O2 解析由题意知（一2）g应为NaHCO3分 金 固体溶于水生成氢氧化钠和氧气，且Na2O2 解生成的CO2和H2O的质量。设样品中 料 本身具有强氧化性，所以充分反应后氯化亚 NaHCO3的质量为x,由此可得如下关系： 铁生成氢氧化铁沉淀。过滤，将滤渣加强热， 2NaHC0,△NaC0,+C02◆+H,0 最终得到的固体为Fe2O3。根据铁原子守恒 2×84 62 可知：n(FeO)=是n(Fe)= 2 2 (-w2)g 2×84 28g 56g·nolT=0.25mol,所得FezO固体的 62 (@wg'解得x=84(u一2 31 g 质量m=0.25mol×160g·mol1=40g。 可推得样品的纯度为m0)-二x m(样品) 故选B。 84h-53 31z 。 故选A。 规律方法 规律方法 所谓“守恒”就是物质在发生“变化”或两 化学反应前后物质的含量发生变化时均可用 物质在发生“相互作用”的过程中，某些物 应用 差量法，解题的一般步骤： 理量的总量保持“不变”。在化学变化中 原理 (1)准确写出有关反应的化学方程式； 有各种各样的守恒，如质量守恒、原子守 (2)深入细致地分析题意，有针对性地找出产 恒、得失电子守恒、电荷守恒等 生差量的“对象”及“理论差量”。该“理论差 ①明确题目要求解的量 量”可以是质量、物质的量、气体体积、压强等 ②根据题目中要求解的量，分析反应过程 的差量，且该差量的大小与参加反应的物质的 解题 中物质的变化，找出守恒类型及相关的量 步骤 相关量成正比； ③根据守恒原理，梳理出反应前后守恒的 (3)根据反应方程式，从“实际差量”寻找比例 量，列式计算求解 关系，列比例式求解。 ●063●