第2节 金属的性质和应用 第2课时（导学案）化学沪教版2024九年级上册

第2节 金属的性质和应用 第2课时 合金及其应用 一、知识目标 1.准确理解合金的概念，能列举常见合金如青铜、不锈钢、生铁等的组成成分。 2.通过实验探究和数据分析，掌握合金与组成它的纯金属在硬度、熔点、抗腐蚀性等性能方面的差异。 3.了解常见合金（生铁与钢、不锈钢、黄铜、(18K)金和(24K)金）的特点及用途，知晓几种特殊合金（钛和钛合金、镍钛合金、贮氢合金）的性能和应用领域。 4.了解我国钢铁工业的发展现状，知道我国在钢铁生产方面的成就与不足。 二、核心素养目标 1.宏观辨识与微观探析：从宏观上认识合金在生产生活中的广泛应用，从微观角度理解合金性能改变的原因。 2.科学探究与创新意识：通过实验探究合金与纯金属的性能差异，培养科学探究能力和创新思维。 3.科学态度与社会责任：感受金属材料对人类的重要性，增强“化学就在身边”的意识，认识到我国钢铁工业发展的现状，激发为推动钢铁技术创新贡献力量的责任感。 一、学习重点 1.合金的概念、合金的性能特点及常见合金的用途，我国钢铁工业的发展现状。 二、学习难点 1.理解合金性能优于纯金属的原因，能根据实际需求选择合适的合金材料。 1、 合金及其应用 1．合金 概念 合金是指一种金属跟其他金属(或非金属)熔合形成的有金属特性的物质。 金属材料 包括纯金属和合金。 合金的特点 合金有许多优良的物理、化学或机械性能。合金的硬度一般比各成分金属大；多数合金的熔点低于组成它的成分金属。 合金之最 人类历史上使用最早的合金是青铜(铜、锡合金)，目前最常见、使用最广泛的合金是铁合金。 合金的性能 2．铁的两种合金——生铁和钢 区别 含碳量 其他元素 机械性能 机械加工 本质差异 生铁 2%~4. 3% Si、Mn、S、P (少量) 硬而脆，无韧性 可铸造，不能锻轧 含碳量不同 钢 0. 03%~2% Si、Mn 等 硬度大、韧性好，有良好的延性和展性 可铸、可锻、可延压 含碳量不同 3．一些常见合金的特性和用途 名称 主要组成元素 特性 用途 黄铜 铜、锌 坚硬、耐腐蚀 制造机器零件、电器零件等 青铜 铜、锡 耐腐蚀、易铸造成型 制造形状复杂的铸件、精致的工艺品、塑像等 硬铝 铝、铜、镁、锰 质轻而坚硬 制造飞机、汽车，作建筑材料等 焊锡 锡、铅 熔点低、能粘接金属 焊接电子元件、金属片等 不锈钢（含铬10.5%上的铁合金） 铁、铬、镍 耐腐蚀 制造医疗器械、化工设备、日用品等 碳素钢 铁、碳 坚硬 作建筑材料，制造机器零件、铁轨、船舶、桥梁等 武德合金 铋、铅、锡、镉 熔点低 制造电路保险丝、自动灭火和防爆安全装置等 2、 我国钢铁工业的发展 时间 我国钢铁工业的状况或成就 1949年 钢年产量仅15.8万吨，位居世界第26位 1996年 钢年产量首次突破1亿吨，跃居世界第一 1997年 年 连续保持世界第一 2022年 粗钢产量达10.2亿吨，占世界钢产量的一半多 1、 合金及其应用 （一）新课导入 问题思考： 1.问题思考：观看钢铁侠系列电影中钢铁侠穿着战衣战斗的片段后，思考电影里提到的钢铁侠不同型号战衣材料（金钛合金、普通合金钢、镀铬钛和钢合金）都属于合金，结合生活中厨房用的不锈钢餐具、防盗窗、首饰等，想一想合金和纯金属有什么不一样呢？ 答案：合金和纯金属在硬度、熔点、抗腐蚀性等性能方面存在差异，合金通常具有强度和硬度更高、抗腐蚀性更强、熔点低等特点。 （2） 合金及其应用 1.阅读教材相关内容，思考合金的定义是什么？并举例说明常见合金的组成成分。 答案：合金是在纯金属中加热熔合某些金属或非金属制得的具有金属特征的混合物。例如青铜是铜和锡的合金，不锈钢是铁、铬和镍的合金，生铁是铁和碳等元素组成的合金。 2.老师进行比较黄铜片（铜锌合金）和铜片、硬铝片（铝合金）和铝片的光泽与颜色，并将它们互相刻画比较硬度的实验。观察实验现象，思考能得出什么结论？ 答案：通过实验观察到黄铜比铜硬，硬铝比铝硬，说明合金的硬度大于其组分金属。 3.查阅资料可知焊锡（锡铅合金）主要用于焊接金属等；武德合金（铅、铋、锡和镉组成的合金）可用于制电路保险丝等。根据表格中纯金属和合金的熔点数据，能得到什么启示？ 答案：合金一般比组成它的纯金属的熔点要低。 4.综合以上实验和数据，归纳合金的性能特点。 答案：与组成它们的纯金属相比，合金的强度和硬度更高、抗腐蚀性更强、熔点低，也就是“三增一降”。合金的很多性能与组成它们的纯金属不同，这使得合金更适合于不同的用途，所以金属材料中合金的使用更加广泛。 5.阅读教材，思考生铁和钢的含碳量分别是多少，以及它们的性能有什么差异？“百炼成钢”蕴涵的化学原理是什么？ 答案：生铁含碳量为2%−4.3%，质硬而脆；钢含碳量为0.03%−2%，硬而韧；铁含碳量小于0.03%，质软。“百炼成钢”蕴涵的化学原理就是在高温下，生铁中的碳和氧气反应生成二氧化碳，使含碳量降低，从而变成钢，化学方程式为C+O2==高温CO2。 6.阅读教材，思考钛和钛合金有哪些性能特点，以及它的用途有哪些？ 答案：钛和钛合金熔点高、密度小（钛的密度仅为4.5 g/cm3）、可塑性好、易加工、机械性能好等，抗腐蚀性能远优于不锈钢，广泛用于火箭、导弹、航天器、船舶、化工设备、通信设备和医疗等。 7.镍钛合金和贮氢合金分别有什么特点和用途？ 答案：镍钛合金是形状记忆合金，被广泛用于做人造卫星和宇宙飞船的天线，水暖系统、防火门和电路断电的自动控制开关，以及牙齿矫正器等医疗器械。贮氢合金能在室温下吸收氢气，稍稍加热即能很快放出氢气，可用于解决氢气的贮存和输送问题，以及氢气的回收、分离、净化等方面。 二、我国钢铁工业的发展 问题思考 1.阅读教材相关内容，思考我国钢铁工业目前的现状是怎样的？为了促进我国钢铁工业的发展，我们应该怎么做？ 答案：我国是钢铁大国，钢铁年产量全球第一，但一些特种钢仍需要进口。为了促进我国钢铁工业的发展，我们应该大力推进钢铁技术创新。 1．下列合金(金属)的比较，不正确的是 A．含碳量：生铁＞钢 B．抗腐蚀性：青铜＞铜 C．硬度：生铁＞纯铁 D．熔点：焊锡＞锡 【答案】D 【解析】A、生铁和钢都是铁的合金，生铁中的含碳量在2%～4.3%之间，钢的含碳量在0.03～2%之间，则含碳量：生铁＞钢，故选项说法正确。 B、合金比组成成分金属的抗腐蚀性强，青铜是铜锡合金，则抗腐蚀性：青铜＞铜，故选项说法正确。 C、合金的硬度比组成的纯金属的硬度大，生铁是铁的合金，则硬度：生铁＞纯铁，故选项说法正确。 D、合金的熔点比组成的纯金属的熔点低，焊锡是锡和铅的合金，则熔点：焊锡＜锡，故选项说法不正确。 故选D。 2．镁铝合金作为一种优良的金属材料，在航天领域中具备广泛的应用前景。下列有关该合金的描述中涉及化常性质的是 A．密度小为轻量化材料 B．具有优良的耐腐蚀性 C．具有较高的硬度 D．熔点低易加工成各种结构的零部件 【答案】B 【解析】A、密度小属于物理性质。密度是物质单位体积的质量，无需化学变化即可测量，属于物理性质。选项不符合题意； B、耐腐蚀性属于化学性质。耐腐蚀性指材料抵抗与周围介质（如氧气、水等）发生化学反应的能力，涉及化学稳定性，需通过是否发生化学反应判断。选项符合题意； C、硬度高属于物理性质。硬度是材料抵抗形变或划痕的能力，通过物理方法即可测定，无需化学变化。选项不符合题意； D、熔点低属于物理性质。熔点是物质从固态变为液态的温度，属于物理性质的范畴。选项不符合题意。 故选B。 3．推理是化学学习中常用的思维方法。以下推理中正确的个数是 ①有机物中都含有碳元素，则含有碳元素的化合物都是有机物 ②合金属于金属材料，则合金中的元素一定都是金属元素 ③铁是人体必需的微量元素，则人体摄入铁越多，越有利于人体健康 ④中和反应生成盐和水，则有盐和水生成的反应一定是中和反应 A．0个 B．1个 C．2个 D．3个 【答案】A 【解析】①有机物确实都含碳元素，但含碳的化合物不一定是有机物，如CO、CO2、碳酸盐等虽含碳，但属于无机物，推理不正确； ②合金属于金属材料，但其中可能含有非金属元素。例如钢中含碳（非金属），因此合金元素不一定全是金属，推理不正确； ③铁是人体必需的微量元素，但摄入过量会导致中毒等健康问题，推理不正确； ④中和反应生成盐和水，但生成盐和水的反应不一定是中和反应，如金属氧化物与酸反应也生成盐和水，推理不正确。 故选A。 4．科技前沿  2024年11月15日，搭载天舟八号货运飞船的长征七号遥九运载火箭在我国文昌航天发射场成功发射，这彰显了中国航天的力量，在航天科技中会用到大量金属材料。下列有关金属材料的说法，错误的是 A．黄铜的硬度比纯铜的大 B．生铁的含碳量比钢的高 C．生锈的铁制品没有回收价值 D．铝合金被广泛用于火箭、飞机、轮船等制造业 【答案】C 【解析】A、黄铜是铜与锌的合金。合金的硬度通常高于其组成金属，因此黄铜的硬度比纯铜大； B、生铁和钢均为铁碳合金。生铁含碳量为2%~4.3%，钢的含碳量为0.03%~2%，因此生铁含碳量更高； C、生锈的铁制品可通过回收冶炼重新提取铁，减少资源浪费和污染，具有回收价值。此说法错误； D、铝合金具有密度小、强度高、耐腐蚀等特性，广泛应用于航天、航空及船舶制造。 故选C。 5．金属制品与我们的日常生活密不可分。 （1）铜丝和铝丝常用作导线，是因为它们具有良好的 性。一般合金较其组成纯金属相比：硬度更 。 （2）早在明代宋应星所著的《天工开物》里就对铁器的生产和使用有所记载，到了现代，炼铁技术得到进一步发展。炼铁的原理是利用一氧化碳与氧化铁的反应，请写出该反应的化学方程式 ，该反应 （填“属于”或“不属于”）置换反应。 【答案】（1）导电 大 （2） 不属于 【解析】（1）铜丝和铝丝常用作导线，是因为它们具有良好的导电性，能够传导电流； 一般合金较其组成纯金属相比，硬度更大。 （2）一氧化碳与氧化铁在高温条件下反应生成铁和二氧化碳，化学方程式为； 置换反应是一种单质和一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物的反应。该反应的反应物是一氧化碳（化合物）和氧化铁（化合物），生成物是铁（单质）和二氧化碳（化合物），不符合置换反应的定义，所以不属于置换反应。 一、合金 （1）概念：在金属中加热融合某些金属或非金属，制得具有金属特征的混合物。 ①合金是混合物； ②形成合金的过程是物理变化； ③合金各成分的化学性质不变。 （2）性能：合金和组成其的纯金属相比较，硬度一般更大，熔点一般更低，抗腐蚀性更好。 相互刻画，纯金属上有明显划痕 （3）常见的合金 合金 铁的合金 铜合金 焊锡 钛合金 形状记忆合金 生铁 钢 黄铜 青铜 成分 含碳量 2%～4.3% 含碳量 0.03%～2% 铜锌 铜锡 铅锡 合金 钛与其他金属 钛镍合金 性能/用途 坚硬 韧性强 / / 焊接金属 制造人造骨 制成人造卫星天线 备注 铁的合金主要含Fe、C，区别主要是含碳量不同 红铜是纯铜 熔点低 与人体有很好的 相容性 具有形状记忆效应 考点1 合金及其应用 1．分类是化学学习、研究的重要方法。下列有关分类正确的是 A．煤是二次能源 B．甲烷是有机物 C．钢是单质 D．钙是人体中的微量元素 【答案】B 【解析】A、煤是直接从自然界中开采的，未经加工转换，属于一次能源，而非二次能源，此选项错误； B、甲烷含碳元素，属于有机物（除一氧化碳、二氧化碳、碳酸盐等少数物质外），此选项正确； C、钢是铁与碳等元素形成的合金，属于混合物，而非单质，此选项错误； D、钙是人体的常量元素，而非微量元素，此选项错误。 故选：B。 2．区分下列各组物质的方法错误的是 选项 需区分的物质 方法 A 合成纤维和羊毛 观察颜色 B 铜和黄铜 互相刻画，观察 C 空气和呼出的气体 伸入燃着的木条，观察 D 氯化钠和硝酸铵 加水溶解，测温度 【答案】A 【解析】A、合成纤维和羊毛可能颜色相同，仅通过观察颜色无法区分，应采用灼烧闻气味的方法（羊毛灼烧有烧焦羽毛味，合成纤维有特殊气味），方法错误。 B、黄铜是铜的合金，硬度大于铜，互相刻画时，铜表面会留下划痕，可区分，方法正确。 C、燃着的木条在空气中正常燃烧，在呼出气体中会熄灭（呼出气体含氧量低），可区分，方法正确。 D、硝酸铵溶于水吸热，温度降低；氯化钠溶于水温度变化不明显，可区分，方法正确。 故选A。 阅读下列材料，回答下列小题 中华文明源远流长，文物承载着文明的记忆，如图是湖南省博物馆中的汉代铜牛形缸灯，这种青铜(一种合金，主要成分是铜和锡)灯以动物油脂(主要含碳、氢、氧三种元素)为燃料，其油料燃烧产生的气体或烟尘，可通过导烟管道进入牛腹中，腹中装有的清水能吸收烟尘。从而保持室内空气清洁。因此，又被称为环保灯。 3．如图是铜和锡在元素周期表中的信息，下列说法错误的是 A．铜的原子序数为29 B．锡原子核内中子数为50 C．铜和锡均属于金属元素 D．铜和锡均能和氧气反应 4．下列说法错误的是 A．青铜属于金属材料 B．将青铜放入稀盐酸中会有气泡产生 C．博物馆用氮气作保护气保存珍贵文物，因为氮气无色无味 D．“牛腹”中盛有的清水可以吸收烟尘 【答案】3．B 4．C 【解析】3．A、根据元素周期表中的一格中获取的信息，可知铜原子的原子序数为29，故选项说法正确； B、根据元素周期表中的一格可知，左上角的数字表示原子序数，该元素的原子序数为50；根据原子中原子序数=核电荷数=质子数，则该原子的核内质子数为50；相对原子质量为118.71，不是质子数的两倍，则原子核内中子数不等于50，故选项说法错误； C、铜、锡都带“钅”字旁，都属于金属元素，故选项说法正确； D、铜和锡均能和氧气反应，故选项说法正确； 故选B； 4．A、青铜是一种铜合金，属于金属材料，故说法正确； B、将青铜放入稀盐酸中，青铜是铜、锡合金，在金属活动性顺序里，锡排在氢前，锡和稀盐酸反应生成氯化锡和氢气，故有气泡产生，故说法正确； C、氮气化学性质不活泼，因此可以用作保护气，保存文物，故说法错误； D、“牛腹“中盛放清水的作用吸收烟尘、保持室内空气清洁，故说法正确； 故选C。 5．科学思维是化学核心素养的重要组成部分。下列说法正确的是 A．比较：通过互相刻划，可以比较铜片和黄铜片的硬度 B．归纳：物质都是由分子构成的 C．分类：烧碱、纯碱、熟石灰都属于碱 D．分析：用嘴吹灭蜡烛与用灯帽盖灭酒精灯的灭火原理相同 【答案】A 【解析】A：黄铜是铜的合金，合金硬度通常大于纯金属。互相刻划时，硬度大的材料会在硬度小的材料上留下划痕。因此，通过刻划比较铜片和黄铜片的硬度是正确的。故A正确； B：构成物质的粒子有多种，并非都由分子构成，还有原子和离子。故B错误； C：烧碱是氢氧化钠、熟石灰是氢氧化钙，解离出的阴离子只有氢氧根离子，都属于碱，但纯碱是碳酸钠，能解离出金属离子和酸根离子，属于盐类。故C错误； D：吹灭蜡烛是降低温度至着火点以下，而盖灭酒精灯是隔绝氧气。两者灭火原理不同。故D错误。 故选A。 6．性质决定用途，用途反映性质。下列物质的用途与性质关联正确的是 选项 物质 用途 性质 A 石墨 制作铅笔芯 具有导电性 B 钛合金 制造人造骨 与人体有很好的相容性 C 汽油 清洗油渍 能与油渍反应 D 氮气 作保护气 是无色气体 【答案】B 【解析】A、石墨制作铅笔芯，是因为石墨质软，呈灰黑色，划过纸张能留下痕迹，不是因为导电性，该选项错误。 B、钛合金制造人造骨，是因为钛合金与人体有很好的相容性，该选项正确。 C、汽油清洗油渍，是因为汽油能溶解油渍，不是与油渍反应，该选项错误。 D、氮气作保护气，是因为氮气的化学性质不活泼，不是因为是无色气体，该选项错误。 故选B。 7．下列有关说法中正确的是 A．将水喷向空中可以增加水中氧气的溶解度 B．自行车链条可通过喷漆的方法防锈 C．合金和纯金属的性能不同是因为组成发生了改变 D．图书着火时可用干粉灭火器灭火 【答案】C 【解析】A. 气体溶解度受温度和压强影响，与接触面积无关。将水喷向空中只能加快氧气溶解速率，但不会改变溶解度（最大溶解量），不符合题意； B. 自行车链条需频繁活动，喷漆易脱落，防锈应使用涂油（润滑且隔绝氧气和水），不符合题意； C. 合金由不同金属或非金属熔合而成，组成改变导致结构变化，性能（如硬度、抗腐蚀性）与纯金属不同，符合题意； D. 干粉灭火器会残留粉末，损坏图书。图书着火应使用二氧化碳灭火器（无残留），不符合题意； 故选C。 8．“东风浩荡，威震寰宇”东风陆基洲际导弹在九三阅兵上震撼亮相，下列有关其说法中错误的是 A．东风采用固体燃料推进，发射过程中能量转化为：化学能→内能→机械能 B．东风弹头部分采用钨合金外壳，利用了其熔点低的特性 C．东风表面采用等离子隐身涂层，可有效躲避侦查 D．东风采用第四代碳纤维-芳纶混杂复合材料作为发动机的壳体，因其密度小，可有效提升导弹航程 【答案】B 【解析】A、东风-61采用固体燃料推进，发射时，固体燃料燃烧，化学能转化为内能，内能再转化为机械能，从而推动导弹运动，该选项说法正确。    B、东风-61弹头部分采用钨合金外壳，是利用了钨合金硬度大、熔点高的特性，而不是熔点低的特性，该选项说法错误。    C、东风-61表面采用等离子隐身涂层，能有效吸收雷达波等，可有效躲避侦查，该选项说法正确。    D、东风-61改用第四代碳纤维-芳纶复合材料作为发动机的壳体，因其密度小，根据m=  ρV（m为质量，ρ为密度，V为体积），在体积相同时，质量小，可有效提升导弹射程，该选项说法正确。    故选B。 9．下列说法正确的是 A．熔点最高的金属钨，可以用作保险丝 B．钢铁是使用最早的金属材料 C．多数合金的抗腐蚀性比组成它的纯金属更好 D．汽车的铝合金车体喷漆的主要目的就是美观 【答案】C 【分析】本题考查金属与合金的相关知识，包括金属的物理性质、历史使用、抗腐蚀性以及金属防护措施。 【解析】A、钨是熔点最高的金属。但保险丝的作用是在电流过大时熔断以保护电路，因此需要低熔点的材料。钨的高熔点使其不适合用作保险丝，因为它不易熔断，故该选项不符合题意。 B、人类最早广泛使用的金属材料是铜，因为铜的熔点较低，易于冶炼，铁的使用晚于铜，因此钢铁不是使用最早的金属材料，该选项不符合题意。 C、合金通常比纯金属具有更好的抗腐蚀性。例如，纯铁容易生锈，而不锈钢（铁铬镍合金）抗腐蚀性更强，因此，多数合金的抗腐蚀性比组成它的纯金属好，该选项符合题意。 D、汽车铝合金车体喷漆的目的不仅包括美观，更重要的是防止腐蚀。喷漆可以形成物理屏障，隔绝空气和水分。因此，防腐蚀是主要目的之一，美观是次要目的，该选项不符合题意。 故选C。 10．魅力化学，快乐实践。 （1）烹饪乐厨：制作炊具的不锈钢硬度比纯铁更 。 （2）劳动绿廊：制作洒水壶的塑料属于 （选填“天然”或“合成”）有机高分子材料。 （3）书法天地：墨汁中含有石墨，石墨与金刚石物理性质差异大的原因是 。 （4）陶艺空间：硫酸锶（SrSO4）常用于制陶器，其中硫元素为+6价，则锶元素（Sr）的化合价为 。 【答案】（1）大 （2）合成 （3）碳原子的排列方式不同 （4）+2 【解析】（1）合金的硬度比组成的纯金属硬度大，则制作炊具的不锈钢硬度比纯铁更大；故填：大。 （2）合成材料包括塑料、合成纤维和合成橡胶，则制作洒水壶的塑料属于合成有机高分子材料；故填：合成。 （3）石墨与金刚石均是碳单质，它们物理性质差异大的原因是碳原子的排列方式不同，故填：碳原子的排列方式不同。 （4）硫酸锶（SrSO4）中硫元素为+6价，氧元素的化合价为-2价，设锶元素的化合价为x，根据化合物中正负化合价代数为0，则有x+(+6)+(-2)×4=0，得x=+2；故填：+2。 11．金属材料的使用作为时代的标志，见证了人类文明的发展过程。请回答有关问题。 （1）古：我国古代已经掌握了多种金属的冶炼技术。 ①《天工开物》中记载冶炼铁的过程，古人将木炭与铁矿石（主要成分为Fe2O3）堆人炉内，并鼓人空气，利用生成的CO冶炼铁，该反应的化学方程式为 ；操作中涉及“炒钢”，是将熔化的生铁导人敞口容器中并不断搅拌，目的是降低 。 ②古代铁制品“烤蓝”是铁在高温下与水反应生成致密的氧化物保护膜以达到防锈的目的，其防锈原理是 。 （2）今：感动中国2021年度人物— 彭士禄，被誉为“中国核潜艇之父”。钛合金等金属材料在核潜艇的制造中发挥了重要的作用，合金的硬度往往 （填“强”或“弱”）于组成它的纯金属。金属钛在生产过程中发生的反应之一为TiO2+2Cl2+2CX+2CO，则X的化学式为 。镁可在高温条件与氯化钛反应置换出金属钛，说明二者的金属活动性由强到弱的顺序是 。 【答案】（1） 使碳的含量减小 防止铁与外界的水和氧气接触 （2）强于 TiCl4 镁、钛 【解析】（1）①一氧化碳和氧化铁高温生成铁和二氧化碳，化学方程式：，“炒钢”是生铁中碳与空气中氧气反应生成二氧化碳，使碳的含量减小，故填：；使碳的含量减小。 ②在铁的表面镀一层致密的四氧化三铁保护膜，可防止铁与外界的水和氧气接触，故填：防止铁与外界的水和氧气接触。 （2）合金的硬度大于纯金属的硬度，金属钛在生产过程中发生的反应之一为TiO2+2Cl2+2CX+2CO，根据质量守恒，反应前后原子种类数目不变，反应前Ti、2O、4Cl、2C，反应后X、2C、2O，故X为TiCl4，活泼金属可以置换出不活泼金属，镁可在高温条件与氯化钛反应置换出金属钛，说明二者的金属活动性由强到弱的顺序是镁、钛，故填：强；TiCl4，镁、钛。 12．2024年5月17日，中国一汽盐城分公司首款新能源汽车“奔腾小马”投产下线，顺利实现新能源汽车转型升级。 （1）汽车烤漆工艺既能助力汽车美观，更能防止车身生锈。其防锈原理是 。 （2）铜制导线及主板将电池及汽车部分零部件连接成高度协调的运行系统，说明铜具有优良的 (填写物理性质)。 （3）新能源汽车使用含磷酸亚铁锂(LiFePO4)的锂电池为汽车提供动力，LiFePO4中显-3价，则Li元素的化合价为 价。 （4）生产汽车使用大量合金。下列对合金的认识正确的是___________(选填字母序号)。 A．合金的强度一般比组成它们的纯金属更大 B．合金的熔点一般比组成它们的纯金属更低 C．合金的抗腐蚀性能一般比组成它们的纯金属更好 【答案】（1）隔绝氧气和水 （2）导电性 （3）+1 （4）ABC 【解析】（1）铁在潮湿的空气中容易生锈，则烤漆的防锈原理是隔绝水和氧气； （2）铜具有优良的导电性，所以可用于制作导线、铜质电路主板等； （3）磷酸亚铁锂（LiFePO4）中磷酸根为-3价，铁元素化合价是+2（亚铁化合物中铁元素显+2价），设锂元素化合价为x，根据化合物中元素化合价代数和为零可知：x+（+2）+（-3）=0，x=+1，Li元素化合价是+1； （4）A．合金的强度一般比组成它们的纯金属更大，正确； B．合金的熔点一般比组成它们的纯金属更低，正确； C．合金的抗腐蚀性能一般比组成它们的纯金属更好，正确； 故选：ABC。 13．Ⅰ、化学就在我们身边，人类的衣、食、住、行都离不开化学，请回答下列问题： （1） 。 （2） 。 （3） 。 （4） 。 Ⅱ、“嫦娥揽月、北斗指路、祝融探火……”中国航天砥砺奋进，“神舟十四”再探天河！神舟十四号飞船很多部件都用到了哈尔滨制造的铝合金，如轨道舱壳体结构、返回舱侧壁金属壳体等，这样可以有效地减轻飞船的重量。请结合上述内容，回答下列问题： （5）铝合金属于 （填“混合物”或“纯净物”）。 （6）铝合金的优良性能有______（填字母）等。 A．密度小、硬度大 B．强度高、抗腐蚀性差 【答案】（1）合成 （2）维生素 （3）吸附 （4） （5）混合物 （6）A 【解析】（1）涤纶是通过化学方法合成的有机高分子材料，属于合成材料。 （2）水果、蔬菜主要富含维生素，维生素可以调节新陈代谢、预防疾病、维持身体健康。 （3）活性炭具有较强的吸附性，能吸附室内装修产生的有害气体。 （4）燃油汽车尾气中含有一氧化碳（），催化净化装置可使和氮的氧化物反应生成和。 （5）铝合金是铝与其他金属（如铜、镁、锌等）或非金属熔合而成的具有金属特性的物质，属于混合物（混合物是指由两种或两种以上的物质混合而成的物质，铝合金中含有多种物质）。 （6）铝合金的优良性能选密度小、硬度大。航天飞船用铝合金减轻重量，体现其密度小；轨道舱、返回舱壳体用铝合金，体现其硬度大、强度高；且铝合金表面易形成致密氧化膜，抗腐蚀性好，故排除 “抗腐蚀性差” 的选项。 14．人类在科技的推动下探索未知世界，金属材料的进步是人类进步的标志。 （1）我国在夏、商时期即进入青铜器时代，历史上遗留下来的铜制品远比铁制品多。金属大规模被使用的先后顺序跟___________关系最大。 A．金属的导电性 B．金属的价格 C．金属的活动性 （2）春秋时期，我国已生产和使用铁器，如今钢铁已成为使用最多的合金材料。 ①《天工开物》中有我国古代炼铁的记载，若以赤铁矿为原料，反应过程的主要化学方程式为 。 ②高炉炼铁的产品为生铁。生铁再炼钢即是减少 的含量。 ③将制得的铁合金经锻压、拉伸做成铁锅，利用了金属的 性。 ④铁锅用来炒菜又利用了铁的 性。 ⑤铁锅的一种防锈措施是涂油，其防锈原理为 。 （3）直到十九世纪才有铝产品出现。金属及金属材料广泛应用于生产、生活及科学实验，其应用推动了社会的发展。高铁的机身采用铝合金材料是因为它有密度小，硬度大和 等优点。(填一点即可) （4）人类的生产、生活离不开金属材料。为了保护有限的金属资源，下列做法合理的是___________(填序号)。 A．回收铝制饮料瓶 B．尽量将已探明的铁矿全部开采 C．在防盗门表面喷漆，防止生锈 D．积极研发新材料以替代金属材料 【答案】（1）C （2） 碳 延展 导热 隔绝氧气和水 （3）抗腐蚀性强 （4）ACD 【解析】（1）金属大规模被使用的先后顺序跟金属的活动性关系最大。金属活动性越弱，越容易以单质形式存在，越容易被人类利用，所以答案选 C。 （2）①以赤铁矿（主要成分Fe2O3）为原料炼铁，是利用一氧化碳的还原性，在高温下将氧化铁还原为铁，同时生成二氧化碳，化学方程式为。 ②生铁的含碳量为2%−4.3%，钢的含碳量为0.03%−2%，生铁再炼钢即是减少碳的含量。 ③将铁合金经锻压、拉伸做成铁锅，利用了金属的延展性。 ④铁锅用来炒菜利用了铁的导热性，能将热量传递给食物。 ⑤铁生锈是铁与空气中的氧气、水发生反应的结果，涂油防锈的原理是隔绝氧气和水，避免铁与氧气、水接触而生锈。 （3）高铁的机身采用铝合金材料是因为它有密度小、硬度大、耐腐蚀等优点。 （4）A、回收铝制饮料瓶，可节约金属资源，做法合理。 B、尽量将已探明的铁矿全部开采，会造成资源的快速枯竭，做法不合理。 C、在防盗门表面喷漆，能隔绝氧气和水，防止生锈，可保护金属资源，做法合理。 D、积极研发新材料以替代金属材料，可减少对金属资源的依赖，做法合理。 2 / 12 学科网（北京）股份有限公司 $ 第2节 金属的性质和应用 第2课时 合金及其应用 一、知识目标 1.准确理解合金的概念，能列举常见合金如青铜、不锈钢、生铁等的组成成分。 2.通过实验探究和数据分析，掌握合金与组成它的纯金属在硬度、熔点、抗腐蚀性等性能方面的差异。 3.了解常见合金（生铁与钢、不锈钢、黄铜、(18K)金和(24K)金）的特点及用途，知晓几种特殊合金（钛和钛合金、镍钛合金、贮氢合金）的性能和应用领域。 4.了解我国钢铁工业的发展现状，知道我国在钢铁生产方面的成就与不足。 二、核心素养目标 1.宏观辨识与微观探析：从宏观上认识合金在生产生活中的广泛应用，从微观角度理解合金性能改变的原因。 2.科学探究与创新意识：通过实验探究合金与纯金属的性能差异，培养科学探究能力和创新思维。 3.科学态度与社会责任：感受金属材料对人类的重要性，增强“化学就在身边”的意识，认识到我国钢铁工业发展的现状，激发为推动钢铁技术创新贡献力量的责任感。 一、学习重点 1.合金的概念、合金的性能特点及常见合金的用途，我国钢铁工业的发展现状。 二、学习难点 1.理解合金性能优于纯金属的原因，能根据实际需求选择合适的合金材料。 1、 合金及其应用 1．合金 概念 合金是指 。 金属材料 包括 和 。 合金的特点 合金有许多优良的物理、化学或机械性能。合金的硬度一般比各成分金属 ；多数合金的熔点 于组成它的成分金属。 合金之最 人类历史上使用最早的合金是 ，目前最常见、使用最广泛的合金是 。 合金的性能 2．铁的两种合金——生铁和钢 区别 含碳量 其他元素 机械性能 机械加工 本质差异 生铁 Si、Mn、S、P (少量) 可铸造，不能锻轧 含碳量不同 钢 Si、Mn 等 可铸、可锻、可延压 含碳量不同 3．一些常见合金的特性和用途 名称 主要组成元素 特性 用途 黄铜 坚硬、耐腐蚀 制造机器零件、电器零件等 青铜 耐腐蚀、易铸造成型 制造形状复杂的铸件、精致的工艺品、塑像等 硬铝 铝、铜、镁、锰 质轻而坚硬 制造飞机、汽车，作建筑材料等 焊锡 锡、铅 熔点低、能粘接金属 焊接电子元件、金属片等 不锈钢（含铬10.5%上的铁合金） 铁、铬、镍 制造医疗器械、化工设备、日用品等 碳素钢 铁、碳 作建筑材料，制造机器零件、铁轨、船舶、桥梁等 武德合金 铋、铅、锡、镉 制造电路保险丝、自动灭火和防爆安全装置等 2、 我国钢铁工业的发展 时间 我国钢铁工业的状况或成就 1949年 钢年产量仅15.8万吨，位居世界第26位 1996年 钢年产量首次突破1亿吨，跃居世界第一 1997年 年 连续保持世界第一 2022年 粗钢产量达10.2亿吨，占世界钢产量的一半多 1、 合金及其应用 （一）新课导入 问题思考： 1.问题思考：观看钢铁侠系列电影中钢铁侠穿着战衣战斗的片段后，思考电影里提到的钢铁侠不同型号战衣材料（金钛合金、普通合金钢、镀铬钛和钢合金）都属于合金，结合生活中厨房用的不锈钢餐具、防盗窗、首饰等，想一想合金和纯金属有什么不一样呢？ （2） 合金及其应用 1.阅读教材相关内容，思考合金的定义是什么？并举例说明常见合金的组成成分。 2.老师进行比较黄铜片（铜锌合金）和铜片、硬铝片（铝合金）和铝片的光泽与颜色，并将它们互相刻画比较硬度的实验。观察实验现象，思考能得出什么结论？ 3.查阅资料可知焊锡（锡铅合金）主要用于焊接金属等；武德合金（铅、铋、锡和镉组成的合金）可用于制电路保险丝等。根据表格中纯金属和合金的熔点数据，能得到什么启示？ 4.综合以上实验和数据，归纳合金的性能特点。 5.阅读教材，思考生铁和钢的含碳量分别是多少，以及它们的性能有什么差异？“百炼成钢”蕴涵的化学原理是什么？ 6.阅读教材，思考钛和钛合金有哪些性能特点，以及它的用途有哪些？ 7.镍钛合金和贮氢合金分别有什么特点和用途？ 二、我国钢铁工业的发展 问题思考 1.阅读教材相关内容，思考我国钢铁工业目前的现状是怎样的？为了促进我国钢铁工业的发展，我们应该怎么做？ 1．下列合金(金属)的比较，不正确的是 A．含碳量：生铁＞钢 B．抗腐蚀性：青铜＞铜 C．硬度：生铁＞纯铁 D．熔点：焊锡＞锡 2．镁铝合金作为一种优良的金属材料，在航天领域中具备广泛的应用前景。下列有关该合金的描述中涉及化常性质的是 A．密度小为轻量化材料 B．具有优良的耐腐蚀性 C．具有较高的硬度 D．熔点低易加工成各种结构的零部件 3．推理是化学学习中常用的思维方法。以下推理中正确的个数是 ①有机物中都含有碳元素，则含有碳元素的化合物都是有机物 ②合金属于金属材料，则合金中的元素一定都是金属元素 ③铁是人体必需的微量元素，则人体摄入铁越多，越有利于人体健康 ④中和反应生成盐和水，则有盐和水生成的反应一定是中和反应 A．0个 B．1个 C．2个 D．3个 4．科技前沿  2024年11月15日，搭载天舟八号货运飞船的长征七号遥九运载火箭在我国文昌航天发射场成功发射，这彰显了中国航天的力量，在航天科技中会用到大量金属材料。下列有关金属材料的说法，错误的是 A．黄铜的硬度比纯铜的大 B．生铁的含碳量比钢的高 C．生锈的铁制品没有回收价值 D．铝合金被广泛用于火箭、飞机、轮船等制造业 5．金属制品与我们的日常生活密不可分。 （1）铜丝和铝丝常用作导线，是因为它们具有良好的 性。一般合金较其组成纯金属相比：硬度更 。 （2）早在明代宋应星所著的《天工开物》里就对铁器的生产和使用有所记载，到了现代，炼铁技术得到进一步发展。炼铁的原理是利用一氧化碳与氧化铁的反应，请写出该反应的化学方程式 ，该反应 （填“属于”或“不属于”）置换反应。 一、合金 （1）概念：在金属中加热融合某些金属或非金属，制得具有金属特征的混合物。 ①合金是混合物； ②形成合金的过程是物理变化； ③合金各成分的化学性质不变。 （2）性能：合金和组成其的纯金属相比较，硬度一般更大，熔点一般更低，抗腐蚀性更好。 相互刻画，纯金属上有明显划痕 （3）常见的合金 合金 铁的合金 铜合金 焊锡 钛合金 形状记忆合金 生铁 钢 黄铜 青铜 成分 含碳量 2%～4.3% 含碳量 0.03%～2% 铜锌 铜锡 铅锡 合金 钛与其他金属 钛镍合金 性能/用途 坚硬 韧性强 / / 焊接金属 制造人造骨 制成人造卫星天线 备注 铁的合金主要含Fe、C，区别主要是含碳量不同 红铜是纯铜 熔点低 与人体有很好的 相容性 具有形状记忆效应 考点1 合金及其应用 1．分类是化学学习、研究的重要方法。下列有关分类正确的是 A．煤是二次能源 B．甲烷是有机物 C．钢是单质 D．钙是人体中的微量元素 2．区分下列各组物质的方法错误的是 选项 需区分的物质 方法 A 合成纤维和羊毛 观察颜色 B 铜和黄铜 互相刻画，观察 C 空气和呼出的气体 伸入燃着的木条，观察 D 氯化钠和硝酸铵 加水溶解，测温度 阅读下列材料，回答下列小题 中华文明源远流长，文物承载着文明的记忆，如图是湖南省博物馆中的汉代铜牛形缸灯，这种青铜(一种合金，主要成分是铜和锡)灯以动物油脂(主要含碳、氢、氧三种元素)为燃料，其油料燃烧产生的气体或烟尘，可通过导烟管道进入牛腹中，腹中装有的清水能吸收烟尘。从而保持室内空气清洁。因此，又被称为环保灯。 3．如图是铜和锡在元素周期表中的信息，下列说法错误的是 A．铜的原子序数为29 B．锡原子核内中子数为50 C．铜和锡均属于金属元素 D．铜和锡均能和氧气反应 4．下列说法错误的是 A．青铜属于金属材料 B．将青铜放入稀盐酸中会有气泡产生 C．博物馆用氮气作保护气保存珍贵文物，因为氮气无色无味 D．“牛腹”中盛有的清水可以吸收烟尘 5．科学思维是化学核心素养的重要组成部分。下列说法正确的是 A．比较：通过互相刻划，可以比较铜片和黄铜片的硬度 B．归纳：物质都是由分子构成的 C．分类：烧碱、纯碱、熟石灰都属于碱 D．分析：用嘴吹灭蜡烛与用灯帽盖灭酒精灯的灭火原理相同 6．性质决定用途，用途反映性质。下列物质的用途与性质关联正确的是 选项 物质 用途 性质 A 石墨 制作铅笔芯 具有导电性 B 钛合金 制造人造骨 与人体有很好的相容性 C 汽油 清洗油渍 能与油渍反应 D 氮气 作保护气 是无色气体 7．下列有关说法中正确的是 A．将水喷向空中可以增加水中氧气的溶解度 B．自行车链条可通过喷漆的方法防锈 C．合金和纯金属的性能不同是因为组成发生了改变 D．图书着火时可用干粉灭火器灭火 8．“东风浩荡，威震寰宇”东风陆基洲际导弹在九三阅兵上震撼亮相，下列有关其说法中错误的是 A．东风采用固体燃料推进，发射过程中能量转化为：化学能→内能→机械能 B．东风弹头部分采用钨合金外壳，利用了其熔点低的特性 C．东风表面采用等离子隐身涂层，可有效躲避侦查 D．东风采用第四代碳纤维-芳纶混杂复合材料作为发动机的壳体，因其密度小，可有效提升导弹航程 9．下列说法正确的是 A．熔点最高的金属钨，可以用作保险丝 B．钢铁是使用最早的金属材料 C．多数合金的抗腐蚀性比组成它的纯金属更好 D．汽车的铝合金车体喷漆的主要目的就是美观 10．魅力化学，快乐实践。 （1）烹饪乐厨：制作炊具的不锈钢硬度比纯铁更 。 （2）劳动绿廊：制作洒水壶的塑料属于 （选填“天然”或“合成”）有机高分子材料。 （3）书法天地：墨汁中含有石墨，石墨与金刚石物理性质差异大的原因是 。 （4）陶艺空间：硫酸锶（SrSO4）常用于制陶器，其中硫元素为+6价，则锶元素（Sr）的化合价为 。 11．金属材料的使用作为时代的标志，见证了人类文明的发展过程。请回答有关问题。 （1）古：我国古代已经掌握了多种金属的冶炼技术。 ①《天工开物》中记载冶炼铁的过程，古人将木炭与铁矿石（主要成分为Fe2O3）堆人炉内，并鼓人空气，利用生成的CO冶炼铁，该反应的化学方程式为 ；操作中涉及“炒钢”，是将熔化的生铁导人敞口容器中并不断搅拌，目的是降低 。 ②古代铁制品“烤蓝”是铁在高温下与水反应生成致密的氧化物保护膜以达到防锈的目的，其防锈原理是 。 （2）今：感动中国2021年度人物— 彭士禄，被誉为“中国核潜艇之父”。钛合金等金属材料在核潜艇的制造中发挥了重要的作用，合金的硬度往往 （填“强”或“弱”）于组成它的纯金属。金属钛在生产过程中发生的反应之一为TiO2+2Cl2+2CX+2CO，则X的化学式为 。镁可在高温条件与氯化钛反应置换出金属钛，说明二者的金属活动性由强到弱的顺序是 。 12．2024年5月17日，中国一汽盐城分公司首款新能源汽车“奔腾小马”投产下线，顺利实现新能源汽车转型升级。 （1）汽车烤漆工艺既能助力汽车美观，更能防止车身生锈。其防锈原理是 。 （2）铜制导线及主板将电池及汽车部分零部件连接成高度协调的运行系统，说明铜具有优良的 (填写物理性质)。 （3）新能源汽车使用含磷酸亚铁锂(LiFePO4)的锂电池为汽车提供动力，LiFePO4中显-3价，则Li元素的化合价为 价。 （4）生产汽车使用大量合金。下列对合金的认识正确的是___________(选填字母序号)。 A．合金的强度一般比组成它们的纯金属更大 B．合金的熔点一般比组成它们的纯金属更低 C．合金的抗腐蚀性能一般比组成它们的纯金属更好 13．Ⅰ、化学就在我们身边，人类的衣、食、住、行都离不开化学，请回答下列问题： Ⅱ、“嫦娥揽月、北斗指路、祝融探火……”中国航天砥砺奋进，“神舟十四”再探天河！神舟十四号飞船很多部件都用到了哈尔滨制造的铝合金，如轨道舱壳体结构、返回舱侧壁金属壳体等，这样可以有效地减轻飞船的重量。请结合上述内容，回答下列问题： （5）铝合金属于 （填“混合物”或“纯净物”）。 （6）铝合金的优良性能有______（填字母）等。 A．密度小、硬度大 B．强度高、抗腐蚀性差 14．人类在科技的推动下探索未知世界，金属材料的进步是人类进步的标志。 （1）我国在夏、商时期即进入青铜器时代，历史上遗留下来的铜制品远比铁制品多。金属大规模被使用的先后顺序跟___________关系最大。 A．金属的导电性 B．金属的价格 C．金属的活动性 （2）春秋时期，我国已生产和使用铁器，如今钢铁已成为使用最多的合金材料。 ①《天工开物》中有我国古代炼铁的记载，若以赤铁矿为原料，反应过程的主要化学方程式为 。 ②高炉炼铁的产品为生铁。生铁再炼钢即是减少 的含量。 ③将制得的铁合金经锻压、拉伸做成铁锅，利用了金属的 性。 ④铁锅用来炒菜又利用了铁的 性。 ⑤铁锅的一种防锈措施是涂油，其防锈原理为 。 （3）直到十九世纪才有铝产品出现。金属及金属材料广泛应用于生产、生活及科学实验，其应用推动了社会的发展。高铁的机身采用铝合金材料是因为它有密度小，硬度大和 等优点。(填一点即可) （4）人类的生产、生活离不开金属材料。为了保护有限的金属资源，下列做法合理的是___________(填序号)。 A．回收铝制饮料瓶 B．尽量将已探明的铁矿全部开采 C．在防盗门表面喷漆，防止生锈 D．积极研发新材料以替代金属材料 2 / 12 学科网（北京）股份有限公司 $