第二节 金属材料（举一反三专项训练，北京专用）【上好课】化学人教版必修第一册

第二节 金属材料 题型01 合金 题型02 铁合金 题型03 铝 题型04 氧化铝和氢氧化铝 题型05 铝合金、新型合金 题型06 物质的量在化学方程式中的应用 题型07 常用的化学计算技法 题型01 合金 1．合金定义：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．合金性质：合金具有许多优良的物理、化学或机械性能，在许多方面不同于各成分金属。 (1)硬度：合金的硬度一般大于成分金属。 (2)熔点：合金的熔点多数低于成分金属。 (3)原因： 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。 3．合金性能的影响因素 (1)元素的种类。 (2)元素含量。 (3)生成合金的条件。 4．合金中的“四最” (1)使用“最早”的合金是青铜； (2)用量“最大”、用途“最广”的合金是钢； (3)航空、航天“最理想”的材料是铝合金； (4)未来能源“最前沿”的材料是储氢合金。 【典例1】(2025·北京第一零一中学高一月考)科学技术的迅猛发展促进了社会的进步。下列科技成果涉及的材料中，主要成分不属于金属材料的是( ) 选项 A B C D 科技成果 919飞机外壳 “蛟龙”号耐压球壳 北斗卫星天线 地铁列车车体 成分 铝锂合金 钛合金 碳纤维 不锈钢 【答案】C 【解析】A．铝锂合金是由Al、Li等金属混合而成，属于金属材料，A不符合题意；B．钛合金是以钛为基体、加入其它金属元素组成的合金，属于金属材料，B不符合题意；C．碳纤维是一种含碳量在95%以上的高强度、高模量纤维材料，属于无机非金属材料，C符合题意；D．不锈钢是由钢与镍制成的合金，属于金属材料，D不符合题意；故选C。 【变式1-1】合金的应用促进了人类社会的发展。下列不属于合金的是( ) A．青铜面具 B．铝合金滑雪杖 C．不锈钢锅 D．塑料管材 【答案】D 【解析】青铜属于铜锡合金，不锈钢属于铁碳合金，则青铜面具、铝合金滑雪杖和不锈钢锅均属于合金，塑料管材属于有机合成高分子材料，不属于合金，故选D项。 【变式1-2】(2026·北京部分区高一理科能力综合测试)下列与金属材料有关的说法中，正确的是( ) A．常温下所有的金属都是固体 B．钢是纯净物，生铁是混合物 C．钛合金可用来制造人造骨 D．银的导电性好，大多数电线都是用银作材料 【答案】C 【解析】A．常温下汞(水银)为液体，因此并非所有金属常温下都是固体，A错误；B．钢和生铁均为铁合金，属于混合物，B错误；C．钛合金生物相容性好、耐腐蚀，常在医学治疗中用于制造人造骨，C正确；D．银导电性虽好，但成本高，实际电线多用铜或铝，D错误；故选C。 【变式1-3】合金相对纯金属制成的金属材料来说优点是( ) ①合金的硬度一般比它的各成分金属的大 ②合金的熔点一般比它的各成分金属的低 ③改变原料的配比，改变生成合金的条件，可得到具有不同性能的合金 ④合金比纯金属的导电性更强 ⑤合金比纯金属的应用范围更广泛 A．①②③⑤ B．②③④ C．①②④ D．①②④⑤ 【答案】A 【解析】合金一般比各成分金属熔点低、硬度大，具有更好的机械加工性能，故应用范围更广泛。但合金的导电性却不一定比纯金属更强，比如铝合金的导电性比纯铝要差。 题型02 铁合金 1．生铁和钢的比较 生铁 钢 含碳量 2%～4.3% 0.03%～2% 性能特征 硬度大、抗压、性脆、可铸造成型 有良好的延展性、机械性能好、可以锻轧和铸造 主要应用 制造机座、管道等 制造机械和交通工具等 2．钢的分类 (1)用量最大、用途最广的合金是钢。 (2)根据其化学成分，钢分为碳素钢和合金钢。 (3)碳素钢与合金钢的区别 成分 分类 类别及性能 主要用途 碳素钢 铁、碳 低碳钢含碳量低于0.3% 韧性、焊接性好，强度低 制造钢板、钢丝和钢管等 中碳钢含碳量为0.3%～0.6% 强度高，韧性及加工性好 制造钢轨、车轮和建材等 高碳钢含碳量高于0.6% 硬而脆，热处理后弹性好 制造器械、弹簧和刀具等 合金钢(特种钢) 在碳素钢中适量地加入其他合金元素，如镍、铬等 不锈钢 最常见的合金钢，在大气中比较稳定，不容易生锈，具有很强的抗腐蚀能力 制造医疗器材、厨房用具、餐具等 其中不锈钢是一种重要的合金钢，合金元素主要是铬和镍，在大气中比较稳定，不易生锈，抗蚀能力强，常用于制造医疗器械、厨房用具和餐具，以及地铁列车的车体等。 【典例2】铁和铁合金是生活中常用的材料，下列说法正确的是( ) A．不锈钢是只含金属元素的铁合金 B．铁合金的硬度比纯铁的硬度小 C．镀锌铁板中的铁比铁板更易腐蚀 D．常温下可用铁制容器盛装浓硫酸 【答案】D 【解析】A项，不锈钢除了铁外，还有铬、镍、铝、硅等，并不都是金属，A错误；B项，铁合金的硬度比纯铁的硬度大，B错误；C项，锌比铁活泼，形成原电池时锌为负极，铁不易生锈，属于电极保护法，C错误；D项，常温下，铁和浓硫酸反应生成一层致密的氧化膜阻止反应的进一步进行，即可用铁器盛放浓硫酸，D正确；故选D。 【变式2-1】下列物质不属于合金的是( ) A．青铜器 B．不锈钢 C．合金钢 D．金刚石 【答案】D 【解析】合金是由金属与金属或金属与非金属熔合而成具有金属特性的混合物，青铜器、不锈钢、合金钢均属于合金，金刚石是碳的单质，不属于合金，故选D。 【变式2-2】下列关于铁和铁合金的有关说法错误的是( ) A．工业上用一氧化碳将铁矿石中的铁还原出来 B．不锈钢抗腐蚀性能好，长期使用绝对不会生锈 C．制造铁轨、船舶、桥梁的碳素钢是铁和碳的合金 D．使用铁锅炒菜能为人体提供微量的铁元素 【答案】B 【解析】一氧化碳具有还原性，可以将铁矿石中的铁还原出来；不锈钢在大气中比较稳定，不容易生锈，具有很强的抗腐蚀能力，但不是绝对不会生锈；碳素钢是铁和碳的合金；铁是人体必需的微量元素，使用铁锅炒菜能为人体提供微量的铁元素。 【变式2-3】碳素钢是近代工业中使用最早、用量最大的金属材料。世界各工业国家在努力增加低合金高强度钢和合金钢产量的同时，也非常注意改进碳素钢质量，扩大品种和使用范围。 (1)低碳钢含碳量低于0.3%，碳在钢中主要以Fe3C形式存在，则低碳钢中Fe3C的质量分数应该低于______。 (2)某兴趣小组同学为探究碳素钢与浓硫酸的反应，称取一定质量碳素钢样品放入一定体积浓硫酸中，加热使碳素钢完全溶解，得到溶液M。某同学认为M中除Fe3+之外还可能含有Fe2+，若要确认其中的Fe2+，可选用______选填序号 A．氯水 B．硫氰化钾溶液 C．浓氨水 D．酸性KMnO4溶液 【答案】(1)4.5% (2)D 【解析】(1)低碳钢含碳量低于0.3%，碳在钢中主要以Fe3C形式存在，假设100g低碳钢，则含碳0.3g，根据C元素守恒计算得到低碳钢中Fe3C的质量分数×100%=4.5%，低碳钢中Fe3C的质量分数应该低于4.5%；(2)亚铁离子能使酸性高锰酸钾褪色，溶液中已经有三价铁离子。A项，氯水会氧化亚铁离子，但无明显的反应现象，A错误；B项，硫氰化钾溶液结合铁离子生成血红色溶液，但不能确定亚铁离子，B错误；C项，浓氨水和铁离子、亚铁离子反应生成沉淀，受氢氧化铁沉淀颜色的影响无法分辨，不能确定是否含亚铁离子，C错误；D项，酸性KMnO4溶液具有氧化性，和亚铁离子发生氧化还原反应，溶液褪色，可以验证亚铁离子的存在，D正确；故选D。 题型03 铝 结构 铝的原子结构示意图为 存在 铝是地壳中含量最多的金属元素，自然界中的铝全部以化合态存在 物理性质 银白色有金属光泽的固体，有良好的延展性、导电性和传热性等，密度较小，质地柔软 化学性质 通性 非金属单质反应 4Al＋3O22Al2O3(致密氧化铝薄膜，可保护内部金属) 非氧化性酸反应 2Al＋6H＋＝2Al3＋＋3H2↑ 盐反应 2Al＋3Cu2＋＝2Al3＋＋3Cu 水反应 2Al＋6H2O2Al(OH)3＋3H2↑ 特性 钝化 室温下，铝在浓硫酸、浓硝酸中，表面形成一层致密的氧化物膜，保护内部的金属不再与酸反应 与碱反应 2Al＋2NaOH＋6H2O＝2Na[Al(OH)4]＋3H2↑ 2Al＋2OH－＋6H2O＝2[Al(OH)4]-＋3H2↑ 【典例3】(2025·北京朝阳高一期末)向两支试管中分别加入少量NaOH溶液和盐酸，然后放入铝片未除去表面的氧化膜。开始时两支试管均没有明显现象，一段时间后均产生气泡。下列说法不正确的是( ) A．实验表明，铝片表面的Al2O3是两性氧化物 B．氧化铝与盐酸的反应：Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O C．铝片与NaOH溶液的反应2Al+2NaOH+6H2O=2Na[Al(OH)4]+3H2↑ D．若两支试管中与Al反应的n(NaOH)= n(HCl)时，Al失电子的物质的量相等 【答案】D 【解析】A．实验表明，铝片表面的Al2O3既可以和强碱反应也可以和强酸反应，是两性氧化物，故A正确；B．氧化铝与盐酸的反应生成氯化铝溶液，反应的离子方程式为：Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O，故B正确；C．铝片与NaOH溶液的反应生成四羟基合铝酸钠和氢气，反应的离子方程式为：2Al+2NaOH+6H2O=2Na[Al(OH)4]+3H2↑，故C正确；D．若两支试管中与Al反应的n(NaOH)= n(HCl)时，氧化铝溶解消耗的氢氧化钠和盐酸不同，Al失电子的物质的量不相等，故D错误；故选D。 【变式3-1】铝是重要的金属材料之一，下列关于铝的叙述中，不正确的是( ) A．铝原子最外层有3个电子 B．铝是地壳中含量最多的金属元素 C．在常温下，铝不能与氧气反应 D．铝易被氧化，而Al3＋则很难被还原 【答案】C 【解析】A项，铝的原子结构示意图为，最外层有3个电子，故A正确，但不符合题意；B项，铝原子是地壳中含量最高的金属元素，仅次于地壳中非金属元素氧、硅的含量，故B正确，但不符合题意；C项，在常温下，铝易被氧气氧化为氧化铝，故C错误，但符合题意；D项，铝最外层有3个电子易失去，即具有还原性，而Al3＋相对稳定，不易被还原，故D正确，但不符合题意。故选C。 【变式3-2】下列关于金属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．铝是比较活泼的金属，在化学反应中容易失去电子，表现出还原性 C．铝箔在空气中用酒精灯加热可以熔化，且发生剧烈燃烧 D．铝箔在空气中用酒精灯加热可以观察到铝熔化了但并不滴落 【答案】C 【解析】根据地壳中元素含量，Al是地壳中含量最多的金属元素，故A正确；铝是比较活泼的金属，在化学反应中容易失去电子，表现为还原性，故B正确；铝箔在空气中用酒精灯加热，迅速在外层产生致密的氧化薄膜，对内部的铝起到保护作用，氧化铝的熔点高于Al，因此现象是熔化而不滴落，C错误，D正确。 【变式3-3】某研究性学习小组为了探究“铝的燃烧”，做了如下实验： (1)甲同学用坩埚夹持一小块铝箔，在酒精灯上加热至熔化，轻轻晃动，观察到的现象是_______，产生该现象的原因是__________________________________。 (2)乙同学将甲同学的实验方案进行了改进：另取一块铝箔，用砂纸仔细打磨，除去表面的保护膜，再用坩埚钳夹持在酒精灯上加热至熔化，结果观察到的现象与甲仍相同，其原因是___________________。 (3)丙同学积极改进实验，终于观察到铝在空气中燃烧，他的实验方案是________________________。 (4)丁同学善于思考，甲、乙两位同学的实验使他领会了为什么铝在空气中能表现出良好的抗腐蚀性，他的解释是____________________________________________________。 【答案】(1)铝箔熔化，失去了光泽，熔化的铝并不滴落，好像有一层膜兜着 成铝表面氧化膜的Al2O3熔点高，包在铝的外面，使液态铝不滴落 (2)除去氧化膜的铝在空气中又很快地生成一层新的Al2O3保护膜 (3)将铝粉撒到酒精灯火焰上 (4)铝易与空气中的氧气反应生成致密的氧化膜，阻止了内部的铝与空气接触，从而防止铝进一步被氧化 【解析】(1)在酒精灯上加热至熔化，轻轻晃动，观察到的现象是铝箔熔化，失去了光泽，熔化的铝并不滴落，好像有一层膜兜着，产生该现象的原因是构成铝表面氧化膜的Al2O3熔点高，包在铝的外面，使液态铝不滴落；(2)除去表面的保护膜，再用坩埚钳夹持在酒精灯上加热至熔化，结果观察到的现象与甲仍相同，其原因是除去氧化膜的铝在空气中又很快地生成一层新的Al2O3保护膜；(3)将铝粉撒到酒精灯火焰上(增大铝与空气的接触面积)可观察到铝在空气中燃烧；(4)铝在空气中能表现出良好的抗腐蚀性，是因铝易与空气中的氧气反应生成致密的氧化膜，阻止了内部的铝与空气接触，从而防止铝进一步被氧化。 题型04 氧化铝和氢氧化铝 1．氧化铝 物理性质 白色固体，难溶于水，硬度大，熔点很高，是优良耐火材料 化学性质 与酸反应 Al2O3＋6HCl＝2AlCl3＋3H2O Al2O3＋6H＋＝2Al3＋＋3H2O 与碱反应 Al2O3＋2NaOH＝2NaAlO2＋H2O Al2O3＋2OH－＝2AlO2－＋H2O 用途 制造耐火、耐高温器材、工业冶炼铝、可以制作各种宝石 2．氢氧化铝 物理性质 白色胶状不溶于水的固体，有较强的吸附性 化学性质 与酸反应 Al(OH)3＋3HCl＝AlCl3＋3H2O Al(OH)3＋3H＋＝Al3＋＋3H2O 与碱反应 Al(OH)3＋NaOH＝NaAlO2＋2H2O Al(OH)3＋OH－＝AlO2－＋2H2O 不稳定性 2Al(OH)3Al2O3＋3H2O 制备 铝盐与足量氨水 Al3＋＋3NH3·H2O＝Al(OH)3↓＋3NH 偏铝酸盐与足量CO2 AlO2－＋CO2＋2H2O＝Al(OH)3↓＋HCO3－ 用途 氢氧化铝胶体有较强的吸附性，可用于净水；氢氧化铝碱性不强，可以用作胃酸中和剂 【典例4】利用废铝箔(主要成分为Al，含少量Mg、Fe等)制明矾[KAl(SO4)2•12H2O]的一种工艺流程如图： 下列说法中，不正确的是( ) A．①中加NaOH溶液，发生反应的离子方程式是2Al+2OH-+6H2O=2[Al(OH)4]-+3H2↑ B．操作a是过滤 C．乙溶液中含有的离子是Al3+、SO42- D．由④可推测，室温下明矾的溶解度小于Al2(SO4)3和K2SO4的溶解度 【答案】C 【解析】Al有两性，能与NaOH溶液反应生成四羟基合铝酸钠，而Mg、Fe不反应以单质固体形式除去，则操作a是过滤，再加稀硫酸调节pH析出Al(OH)3沉淀，过滤固体，继续向纯固体中加入过量稀硫酸得到Al2(SO4)3和硫酸的混合溶液，最后加饱和K2SO4溶液结晶得到溶解度更小的明矾。A．l有两性，能与NaOH溶液反应生成四羟基合铝酸钠和氢气，A正确； B．a为分离固液的操作，为过滤，B正确；C．乙溶液为Al2(SO4)3和硫酸的混合溶液，含有的离子是H+、Al3+、SO42-，C错误；D．④是根据溶解度差异来制取明矾，即室温下明矾的溶解度小于和的溶解度，D正确；故选C。 【变式4-1】下列变化不可能通过一步实验直接完成的是( ) A．Al(OH)3 → Al2O3 B．Al2O3 → Al(OH)3 C．Al → AlO2- D．Al3+ → Al(OH)3 【答案】B 【解析】A项，氢氧化铝受热分解生成氧化铝和水，可以一步完成，故A错误；B项，Al2O3不溶于水，不能直接与水反应生成Al(OH)3，应先将Al2O3变成Al3+或AlO2-后，然后加入弱碱或弱酸反应生成Al(OH)3，不可以一步完成，故B正确；C项，铝可以和强碱溶液反应生成偏铝酸盐和氢气，可以一步完成，故C错误；D项，铝盐可以和碱反应可以直接反应生成氢氧化铝沉淀，可以一步完成，故D错误；故选B。 【变式4-2】(2026·北京第二中学高三开学考试)利用废铝箔(主要成分为Al，含少量Mg、Fe等)制明矾的一种工艺流程如下： 下列说法不正确的是( ) A．①中生成了H2：2Al+2NaOH+6H2O=2Na[Al(OH)4]+3H2↑ B．操作a是过滤，以除去难溶于NaOH溶液的杂质 C．②③中加入稀硫酸的作用均是除去杂质 D．由④可知，室温下明矾的溶解度小于Al2(SO4)3和K2SO4的溶解度 【答案】C 【解析】铝箔碱浸时铝与氢氧化钠溶液反应2Al+2NaOH+6H2O=2Na[Al(OH)4]+3H2↑，经过滤将不反应的镁、铁单质滤出，含有Na[Al(OH)4]滤液中加入稀硫酸发生反应[Al(OH)4]+H+=Al(OH)3↓+H2O，过滤后将Al(OH)3与稀硫酸混合生成硫酸铝，再加入硫酸钾饱和溶液结晶得到明矾。A．铝与氢氧化钠溶液反应生成四羟基合铝酸钠和氢气，反应的化学方程式为2Al+2NaOH+6H2O=2Na[Al(OH)4]+3H2↑，A正确；B．碱溶后，铝溶解为四羟基合铝酸钠，杂质Mg、Fe不与NaOH反应，以固体形式存在，操作a为过滤可除去难溶杂质，B正确；C．步骤②中稀硫酸的作用是酸化四羟基合铝酸钠溶液，调节pH=8-9使Al(OH)3沉淀析出，并非除去杂质；步骤③中稀硫酸是溶解Al(OH)3得到Al2(SO4)3溶液，两者均非“除去杂质”，C错误；D．③中得到Al2(SO4)3溶液，加入硫酸钾饱和溶液后结晶析出明矾，说明室温下明矾溶解度小于Al2(SO4)3和K2SO4的溶解度，D正确；故选C。 【变式4-3】(2025·北京师范大学第二附中高一月考)将一定质量的镁和铝混合物投入稀硫酸中，固体全部溶解后，向所得溶液中加入NaOH溶液，生成沉淀的物质的量与加入的NaOH溶液体积的变化关系如图所示。判断下列说法不正确的是( ) 资料：Al(OH)3为两性氢氧化物，不仅可以与酸反应生成盐，也可以与碱反应生成盐，反应的离子方程式为：Al(OH)3+OH-=[Al(OH)4]-。 A．镁和铝的总质量为9g B．最初20mLNaOH溶液用于中和过量的稀硫酸 C．氢氧化钠溶液的物质的量浓度为5 mol·L-1 D．生成的氢气在标准状况下的体积为11.2L 【答案】D 【解析】由图可知，从开始至加入NaOH溶液20mL，没有沉淀生成，说明溶解Mg、Al后硫酸有剩余，因此将一定质量的镁和铝混合物投入200 mL稀硫酸中，固体全部溶解后，所得溶液为H2SO4、Al2(SO4)3、MgSO4的混合溶液。发生的有关化学反应方程式为：2Al+3H2SO4= Al2(SO4)3+ 3H2↑；Mg+ H2SO4= MgSO4+H2↑；从开始至加入NaOH溶液20mL，该阶段发生的反应为：H2SO4+2NaOH=Na2SO4+2H2O，继续滴加NaOH溶液至200mL，到沉淀量最大，此时沉淀为Mg(OH)2和Al(OH)3，产生沉淀发生的反应为：Al2(SO4)3+6NaOH= 3Na2SO4+2Al(OH)3↓；MgSO4+2NaOH= Na2SO4+Mg(OH)2↓，沉淀的物质的量之和为0.35mol，此时溶液中溶质为Na2SO4，再继续滴加NaOH溶液，沉淀部分溶解，发生的反应为：Al(OH)3+NaOH= Na[Al(OH)4]，沉淀量最小时为Mg(OH)2为0.15mol，故到沉淀量最大时Al(OH)3的物质的量为0.35mol-0.15mol=0.2mol。A．根据分析可知，溶解的沉淀为氢氧化铝，因此n[Al(OH)3]=(0.35-0.15)mol=0.2mol，剩余的沉淀为氢氧化镁，即n[Mg(OH)2]=0.15mol，根据原子守恒可知，n[Al(OH)3]=n(Al)=0.2mol，n[Mg(OH)2]= n(Mg)=0.15mol，则m(合金)=m(Al)+m(Mg)= 0.2mol×27g/mol+0.15mol×24g/mol=9g，故A正确；B．由图像可知，从开始至加入NaOH溶液20mL，没有沉淀生成，说明原溶液中硫酸溶解Mg、Al后硫酸有剩余，此时发生的反应为H2SO4+2NaOH= Na2SO4+2H2O，故B正确；C．因为在反应Al(OH)3+NaOH= Na[Al(OH)4]中，n(NaOH)=n[Al(OH)3]=0.2mol，V(NaOH)=40mL=0.04L，所以c(NaOH)===5mol/L，故C正确；D．由A中可知n(Al)=0.2mol，n(Mg)=0.15mol，根据电子转移守恒可知2n(H2)=3n(Al)+2n(Mg)=3×0.2mol+2×0.15mol=0.9mol，所以n(H2)=0.45mol，即反应放出的氢气在标准状况下的体积为V(H2)=n(H2)·Vm =0.45mol×22.4L/mol=10.08L，故D错误；故选D。 题型05 铝合金、新型合金 1．铝合金 制取 向铝中加入少量的Cu、Mg、Si、Mn、Zn及稀土元素等 性能 密度小、强度高、塑性好、易于成型、具有较强的抗腐蚀能力等 用途 制造炊具、门窗、飞机和宇宙飞船外壳的原料 2．新型合金 钛合金 钛合金强度高、耐蚀性好、耐热性高。主要用于制作飞机发动机压气机部件，其次为火箭、导弹和高速飞机的结构件。 储氢合金 是能大量吸收H2，并与H2结合成金属氢化物的材料。如Ti－Fe合金、La－Ni合金。 形状记忆合金 是通过热弹性与马氏体相变及其逆变而具有形状记忆效应的由两种以上金属元素所构成的材料。形状记忆合金是形状记忆材料中形状记忆性能最好的材料。 耐热合金 是在高温使用环境条件下，具有组织稳定和优良力学、物理、化学性能的合金。包括耐热钢、耐热铝合金、耐热钛合金、高温合金、难熔合金等。耐热合金在高温下具有一定拉伸、蠕变、疲劳性能、物理、化学性能和工艺性能。 【典例5】新型合金由于性能独特，可以满足某些尖端技术的需要。下列关于新型合金材料说法不正确的是 A．钛合金生物相容性好，强度大，可作人造骨骼 B．镧镍合金能大量吸收 形成金属氢化物，可作储氢材料 C．利用合金的熔点低于成分金属这一特点可制得耐热合金 D．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 【答案】C 【解析】A．钛合金生物相容性好，强度大，常用作人造骨骼，故A正确；B．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B正确；C．耐热合金的熔点很高，与合金的熔点低说法相悖，故C错误；D．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D正确；故选C。 【变式5-1】易拉罐的主要成分为合金，其中以铝铁合金和铝镁合金最为常见。现取几小块易拉罐碎片进行下列实验，其中实验方案与现象、结论正确的是( ) 选项 实验方案 现象、结论 A 加入盐酸 产生无色气体；含铝、铁、镁三种金属 B 加入NaOH溶液 有无色气体产生；含有镁、铝两种金属 C 加入盐酸后，所得溶液中再加入少量NaOH溶液 产生白色沉淀；含有金属镁 D 用盐酸溶解并放置一会儿后，加入KSCN溶液 溶液呈红色；含有铁元素 【答案】D 【解析】因铝、铁、镁都能和盐酸反应生成气体，其中任意组合都能产生气体，A错误；铝、铁、镁中只有铝可与NaOH溶液反应生成无色气体，不能证明含有Mg，B错误；加入盐酸后，所得溶液中再加入少量NaOH溶液产生白色沉淀，也可能含有铝，C错误；铁单质与酸反应生成亚铁离子，在空气中放置一会儿，亚铁离子被部分氧化为铁离子，铁离子遇KSCN溶液呈红色，D正确。 【变式5-2】钛和钛的合金被誉为“21世纪最有发展前景的金属材料”，它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很好的“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】由于钛和钛的合金熔点高，不适合做保险丝，A错误；钛和钛的合金密度小、可塑性好，因此可用于航天领域，B正确；由于钛合金与人体器官具有很好的“生物相容性”，可与人体的组织相容，因此可以用来制造人造骨，C正确；由于其密度小、可塑性好、易于加工，因此可用于家庭装修，做钛合金装饰门，D正确。 【变式5-3】钛和钛的合金被誉为“21世纪最有发展前景的金属材料”，它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很好的“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】由于钛和钛的合金熔点高，不适合做保险丝，A错误；钛和钛的合金密度小、可塑性好，因此可用于航天领域，B正确；由于钛合金与人体器官具有很好的“生物相容性”，可与人体的组织相容，因此可以用来制造人造骨，C正确；由于其密度小、可塑性好、易于加工，因此可用于家庭装修，做钛合金装饰门，D正确。 题型06 物质的量在化学方程式中的应用 1．物质的量与其他物理量之间的计算公式 2．化学方程式中的定量关系 化学方程式 2CO+O22CO2 化学计量数之比 2∶1∶2 物质微粒数之比 2∶1∶2 扩大NA倍之后 2NA∶NA∶2NA 物质的量之比 2 mol∶1 mol∶2 mol 标准状况下体积之比 44．8 L∶22．4 L∶44．8 L 相同状况下体积之比 2∶1∶2 结论： (1)化学方程式中各物质的化学计量数之比=各物质微粒数目之比=各物质的物质的量之比。 (2)在同温同压下，气态物质的分子数之比=物质的量之比=体积之比。 3．物质的量应用于化学方程式计算类的解题步骤 (1)“审”：审清题目条件和题目要求。 (2)“设”：设出的未知数直接用各物理量的符号表示，并且不带单位。 (3)“写”：依据题意写出并配平化学方程式。 (4)“标”：在化学方程式中有关物质的化学式下面标出已知物质和所求物质有关物理量的关系，并代入已知量和未知量。比较复杂的数量关系可先化简。 (5)“列”：将有关的几个量列出比例式。 (6)“解”：根据上述比例式求解未知数。 (7)“答”：根据题目要求简明地写出答案。 5．物质的量在化学方程式计算中的应用题的解题思维流程 【典例6】将铁加入100 mL某浓度的盐酸中恰好完全反应，反应后生成的气体为V L(标准状况下)，将铝加入100 mL 2 mol·L－1 氢氧化钠溶液中恰好完全反应，充分反应后生成的气体为3V L。下列说法正确的是( ) A．原铁和铝的物质的量相等 B．原盐酸的浓度为2 mol·L－1 C．铁加入盐酸中的离子方程式为2Fe＋6H＋===3Fe3＋＋3H2↑ D．盐酸与氢氧化钠溶液的物质的量浓度之比为1∶3 【答案】B 【解析】铝与氢氧化钠溶液的反应为 2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑ 2 mol 2 mol 3 mol n(Al) 0.1 L×2 mol·L－1 n(H2) ＝，解得n(H2)＝0.3 mol，＝，解得n(Al)＝0.2 mol，由铝与氢氧化钠溶液反应生成的气体为3V L，得＝0.3 mol则V＝2.24 L。再根据反应Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑，可求出反应的铁的物质的量为0.1 mol，HCl的物质的量为0.2 mol，则c(HCl)＝＝2 mol·L－1。 【变式6-1】将一定量的锌与100mL18.5mol·L-1浓硫酸充分反应后，锌完全溶解，同时生成气体A16.8L(标准状况)。将反应后的溶液稀释到1L，测得稀释后溶液的H+浓度为1mol/L。向反应后的溶液中加入NaOH溶液500ml刚好锌沉淀完全。下列叙述中错误的是( ) A．反应中生成Zn(OH)274.25g B．NaOH的浓度是5mol/L C．气体A中SO2标况下的体积为3.36L D．反应中共转移电子1.5mol 【答案】C 【解析】气体的物质的量为：，浓硫酸中n(H2SO4)=18.5mol/L×0.1L=1.85mol，n(H+)=2 n(H2SO4)=3.7mol，稀释后溶液的H+浓度为1mol/L，参与反应的n(H+)=3.7mol-1mol/L×1L=2.7mol，Zn (浓) +2H2SO4=ZnSO4+SO2↑+2H2O，Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑，设二氧化硫的物质的量为x，氢气的物质的量为y，，。A项，反应中消耗Zn0.75mol，生成Zn(OH)2也为0.75mol，m=0.75mol×99g/mol=74.25g，A正确；B项，生成Zn(OH)2也为0.75mol，n(OH-)=1.5mol，中和1molH+消耗1molOH-，总n(OH-)=2.5mol，c=n÷V=2.5mol÷0.5L=5mol/L，B正确；C项，气体A中SO2为0.6mol，标况下的体积为0.6ml×22.4mol/L=13.44L，C错误；D项，反应中共转移电子0.6mol×(6-4)+0.15mol×2(1-0)=1.5mol，D正确；故选C。 【变式6-2】钢铁制品经常进行烤蓝处理，即在铁制品的表面生成一层致密的Fe3O4。某学习小组为了研究烤蓝铁片，分别进行了以下实验操作： ①把一定量烤蓝铁片加工成均匀粉末。 ②取m g该粉末，放入28.00 mL 1 mol·L-1的盐酸中，恰好完全反应，生成标准状况下的气体134.4 mL，向溶液中滴入KSCN溶液，无明显现象。 完成下列各题： (1)将反应后的溶液稀释至100 mL，则溶液中c(Fe2+) = 。 (2)样品中n(Fe)∶n(Fe3O4) = 。 【答案】(1)0.14 mol·L-1 (2)4∶1 【解析】(1)m g该粉末，与28.00 mL 1 mol·L-1的盐酸恰好完全反应，溶液中的溶质为FeCl2，n(HCl) = 0.028 mol，根据Cl守恒，可知FeCl2的物质的量为0.014 mol，溶液稀释至100 mL后， c(Fe2+) = 0.014 mol ÷ 0.1 = 0.14 mol·L-1；(2)生成H2的物质的量为0.006 mol，Fe和 Fe3O4混合固体与HCl溶液发生如下三个反应：Fe+ 2HCl = FeCl2 + H2↑；Fe3O4 + 8HCl = 2FeCl3 + FeCl2 + 4H2O；Fe + FeCl3 = 3FeCl2。先根据氢气的物质的量算出与HCl反应的Fe的物质的量和消耗HCl的量： Fe+ 2HCl = FeCl2 + H2↑ 1 2 1 0.006 0.012 0.006 则剩余的HCl的物质的量为0.028－0.012＝0.016mol，算出Fe3O4的物质的量： Fe3O4 + 8HCl = 2FeCl3 + FeCl2 + 4H2O 1 8 2 0.002 0.016 0.04 根据生成的FeCl3的物质的量，算出与FeCl3反应的Fe的物质的量： Fe + 2FeCl3 = 3FeCl2 1 2 0.02 0.04 综上，n(Fe)＝0.06 + 0.02＝0.08 mol，n(Fe3O4)＝0.02 mol，n(Fe)∶n(Fe3O4) =4∶1。 【变式6-3】称取天然碱样品4份，溶于水后，分别逐滴加入相同浓度的盐酸溶液30mL，产生CO2的体积(标准状况)如下表： Ⅰ Ⅱ Ⅲ IV 盐酸体积/mL 30 30 30 30 样品/g 3.32 4.15 5.81 7.47 二氧化碳体积/mL 672 840 896 672 (1)若用2.49g样晶进行同样的实验时，产生CO2___________mL(标准状况)。 (2)另取3.32g天然碱样品于300 ℃加热分解至完全，产生CO2 112mL(标准状况)和水0.45g，确定该天然碱的化学式___________。 (3)由上表中第Ⅳ组数据确定盐酸溶液的浓度___________mol·L-1. 【答案】(1)504 (2)2Na2CO3·NaHCO3·2H2O (3)2.5 【解析】(1)盐酸的体积一定，实验Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中随样品质量增大，产生CO2的体积增大，而实验Ⅳ中却减小，说明Ⅰ、Ⅱ中盐酸有剩余，若用2.49 g样品进行同样的实验时，则样品中碳元素全部转移到CO2中，根据定比关系，则产生CO2的体积为：；(2)加热分解生成的二氧化碳，说明该天然碱中含有NaHCO3，生成CO2的物质的量为，根据分解方程式：2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O，可知3.32 g样品中NaHCO3的物质的量为，分解生成的水为0.005 mol，3.32 g样品与盐酸反应生成二氧化碳为：，根据碳原子守恒，3.32 g样品中Na2CO3的物质的量为：，3.32 g样品中结晶水物质的量为：，故3.32 g样品中n(Na2CO3)：n(NaHCO3) ：n(H2O)=0.02 mol：0.01 mol：0.02 mol=2：1：2，则该天然碱的组成为：2Na2CO3·NaHCO3·2H2O；(3)可知7.47 g样品中，Na2CO3为物质的量为：，根据Na2CO3+HCl=NaCl+NaHCO3，可知消耗HCl为0.045 mol，生成CO2的物质的量为：，由NaHCO3+HCl═NaCl+CO2↑+H2O，可知消耗的HCl为0.03 mol，故30mL溶液中HCl的总量为：，则盐酸的物质的量浓度为：。 题型07 常用的化学计算技法 1．关系式法 关系式法就是根据化学式、化学方程式和溶质质量分数等概念所包含的各种比例关系，找出已知量与未知量之间的比例关系式直接列比例式进行计算的方法。关系式法抓住已知量与未知量之间的内在关系，建立关系式，化繁为简，减少计算误差，是化学计算常用方法之一。关系式法有如下两种类型： (1)纵向关系式 经过多步的连续反应，即后一反应的反应物为前一反应的生成物，采用“加合”，将多步运算转化为一步计算 (2)横向关系式 几种不同物质中含相同的量，根据该量将几种不同物质直接联系起来进行运算。有多个平行的化学反应即多个反应的生成物有一种相同，根据这一相同的生成物，找出有关物质的关系式，依此关系式进行计算可简化运算过程。 2．守恒法 利用化学反应前后某些量之间的等量关系，推理得出正确答案的方法称为守恒法。仔细挖题目中隐含的等量关系是守恒法解题的关键。 (1)质量守恒法 宏观特征：反应前后质量守恒； 微观特征：反应前后各元素的原子个数守恒。 (2)电荷守恒法 溶液中阴、阳离子个数不一定相等，但正负电荷总数相等。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同且电性相同。 (3)得失电子守恒 氧化还原反应中，氧化剂得电子总数与还原剂失电子总数相等。 3．差量法(差值法) 化学反应都必须遵循质量守恒定律，此定律是根据化学方程式进行计算的依据。但有的化学反应在遵循质量守恒定律的同时，会出现固体、液体、气体质量在化学反应前后有所改变的现象，根据该变化的差值与化学方程式中反应物、生成物的质量成正比，可求出化学反应中反应物或生成物的质量，这一方法叫差量法。此法解题的关键是分析物质变化的原因及规律，建立差量与所求量之间的对应关系。 【典例7】取7.90 g KMnO4，加热分解后剩余固体7.42 g。该剩余固体与足量的浓盐酸在加热条件下充分反应，生成单质气体A，产物中锰元素以Mn2+形式存在。请计算： (1)KMnO4的分解率为______________。 (2)气体A的物质的量为______________。 【答案】(1)60.0% (2)0.095 【解析】(1)根据 2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑ Δm(固) (2×158) g 32 g M 7.90 g-7.42 g 解得m=4.74 g，即KMnO4的分解率为×100%=60.0%。(2)根据上述反应可知剩余固体中含KMnO4为7.90 g-4.74 g=3.16 g(即0.02 mol)，生成K2MnO4为0.015 mol，生成MnO2为0.015 mol，根据固体与浓盐酸反应生成气体A，可知A为Cl2，结合关系式2KMnO4~5Cl2、K2MnO4~2Cl2、MnO2~Cl2，可计算出KMnO4、K2MnO4、MnO2与浓盐酸反应生成的Cl2分别为0.05 mol、0.03 mol和0.015 mol，即生成Cl2的物质的量为0.05 mol+0.03 mol+0.015 mol=0.095 mol。 【变式7-1】已知溶液中可发生反应：2FeBr2＋Br2===2FeBr3，现向100 mL的FeBr2溶液中通入3.36 L Cl2(标准状况)，充分反应后测得溶液中Cl－和Br－的物质的量浓度相等，则原FeBr2溶液的物质的量浓度为( ) A．2 mol·L－1 B．1 mol·L－1 C．0.4 mol·L－1 D．0.2 mol·L－1 【答案】A 【解析】由题意可知，Fe2＋的还原性强于Br－，若Cl2只氧化Fe2＋，Cl－和Br－的物质的量浓度不会相等，故部分Br－被氧化。设FeBr2的物质的量为x，3.36 L Cl2的物质的量是0.15 mol，转移电子的物质的量共0.3 mol。则根据电子守恒得：x＋(2x－0.3 mol)＝0.3 mol，解得x＝0.2 mol，故FeBr2溶液的物质的量浓度为2 mol·L－1。 【变式7-2】称取4.00 g氧化铜和氧化铁固体混合物，加入50.0 mL 2.00 mol·L-1的硫酸充分溶解，往所得溶液中加入5.60 g铁粉，充分反应后，得固体的质量为3.04 g。请计算： (1)加入铁粉充分反应后，溶液中溶质的物质的量______________。 (2)固体混合物中氧化铜的质量______________。 【答案】(1)0.100 mol (2)2.40 g 【解析】Fe2O3、CuO混合物加入硫酸充分反应后，再加入铁粉，剩余固体有两种可能：第1种为单质Cu，第2种为Fe、Cu混合物。根据溶液中硫酸根守恒，所得溶质的物质的量为0.100 mol。而加入溶液体系中的铁元素(氧化铁、铁粉)总物质的量大于0.100 mol，故可以判断加入铁粉有剩余，剩余固体为Fe、Cu混合物，排除第1种可能，溶质为单一的FeSO4溶液(1)根据溶液中硫酸根守恒，所得溶质的物质的量为n(FeSO4)=n(H2SO4)=0.100 mol(2)设Fe2O3为x mol，CuO为y mol，根据质量守恒：160x+80y=4.00，根据整个体系中金属元素守恒：56×2x+64y+5.60=0.100×56+3.04，解方程得x=0.01，y=0.03，故CuO质量为2.40 g。 【变式7-3】NaBiO3纯度的测定： ①称取制得的铋酸钠样品3.720g，加入足量稀硫酸和足量MnSO4溶液使其完全反应(溶液呈紫红色，BiO3-转化为)，稀释至100mL，取出20.00mL溶液，然后用0.2000mol·L-1FeSO4溶液进行滴定，消耗22.600mL溶液。则该样品中NaBiO3纯度为 %。(结果保留两位小数) ②结合上述实验，润洗滴定管的具体操作为 。 【答案】(5)85.05 从酸式滴定管的上口加入3~5mLmL0.2000mol·L-1FeSO4溶液，倾斜着转动滴定管，使溶液润湿滴定管内壁，然后从下口放出，重复2~3次 【解析】(5)①根据关系式NaBiO3~-2e-~2Fe2+可以计算：；②铋酸钠具有氧化性，且加入硫酸，故需要用酸式滴定管，从酸式滴定管的上口加入3~5mLmL0.2000mol·L-1FeSO43~5mLmL0.2000mol·L-1FeSO4溶液，倾斜着转动滴定管，使溶液润湿滴定管内壁，然后从下口放出，重复2~3次。 8 / 20 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第二节 金属材料 题型01 合金 题型02 铁合金 题型03 铝 题型04 氧化铝和氢氧化铝 题型05 铝合金、新型合金 题型06 物质的量在化学方程式中的应用 题型07 常用的化学计算技法 题型01 合金 1．合金定义：由两种或两种以上的_________ (或_________与_________)熔合而成的具有_________的物质。 2．合金性质：合金具有许多优良的物理、化学或机械性能，在许多方面不同于各成分金属。 (1)硬度：合金的硬度一般_________成分金属。 (2)熔点：合金的熔点多数_________成分金属。 (3)原因： 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_________变得困难，导致合金的硬度变大。 3．合金性能的影响因素 (1)元素的种类。 (2)元素含量。 (3)生成合金的条件。 4．合金中的“四最” (1)使用“最早”的合金是_________； (2)用量“最大”、用途“最广”的合金是_________； (3)航空、航天“最理想”的材料是_________； (4)未来能源“最前沿”的材料是_________。 【典例1】(2025·北京第一零一中学高一月考)科学技术的迅猛发展促进了社会的进步。下列科技成果涉及的材料中，主要成分不属于金属材料的是( ) 选项 A B C D 科技成果 919飞机外壳 “蛟龙”号耐压球壳 北斗卫星天线 地铁列车车体 成分 铝锂合金 钛合金 碳纤维 不锈钢 【变式1-1】合金的应用促进了人类社会的发展。下列不属于合金的是( ) A．青铜面具 B．铝合金滑雪杖 C．不锈钢锅 D．塑料管材 【变式1-2】(2026·北京部分区高一理科能力综合测试)下列与金属材料有关的说法中，正确的是( ) A．常温下所有的金属都是固体 B．钢是纯净物，生铁是混合物 C．钛合金可用来制造人造骨 D．银的导电性好，大多数电线都是用银作材料 【变式1-3】合金相对纯金属制成的金属材料来说优点是( ) ①合金的硬度一般比它的各成分金属的大 ②合金的熔点一般比它的各成分金属的低 ③改变原料的配比，改变生成合金的条件，可得到具有不同性能的合金 ④合金比纯金属的导电性更强 ⑤合金比纯金属的应用范围更广泛 A．①②③⑤ B．②③④ C．①②④ D．①②④⑤ 题型02 铁合金 1．生铁和钢的比较 生铁 钢 含碳量 ________________ ________________ 性能特征 硬度大、抗压、性脆、可铸造成型 有良好的延展性、机械性能好、可以锻轧和铸造 主要应用 制造机座、管道等 制造机械和交通工具等 2．钢的分类 (1)用量最大、用途最广的合金是________。 (2)根据其化学成分，钢分为________和________。 (3)碳素钢与合金钢的区别 成分 分类 类别及性能 主要用途 碳素钢 铁、碳 ________含碳量低于0.3% 韧性、焊接性好，强度低 制造钢板、钢丝和钢管等 ________含碳量为0.3%～0.6% 强度高，韧性及加工性好 制造钢轨、车轮和建材等 ________含碳量高于0.6% 硬而脆，热处理后弹性好 制造器械、弹簧和刀具等 合金钢(特种钢) 在碳素钢中适量地加入其他合金元素，如镍、铬等 ________ 最常见的合金钢，在大气中比较稳定，不容易生锈，具有很强的抗腐蚀能力 制造医疗器材、厨房用具、餐具等 其中不锈钢是一种重要的合金钢，合金元素主要是______和______，在大气中比较稳定，不易生锈，抗蚀能力强，常用于制造医疗器械、厨房用具和餐具，以及地铁列车的车体等。 【典例2】铁和铁合金是生活中常用的材料，下列说法正确的是( ) A．不锈钢是只含金属元素的铁合金 B．铁合金的硬度比纯铁的硬度小 C．镀锌铁板中的铁比铁板更易腐蚀 D．常温下可用铁制容器盛装浓硫酸 【变式2-1】下列物质不属于合金的是( ) A．青铜器 B．不锈钢 C．合金钢 D．金刚石 【变式2-2】下列关于铁和铁合金的有关说法错误的是( ) A．工业上用一氧化碳将铁矿石中的铁还原出来 B．不锈钢抗腐蚀性能好，长期使用绝对不会生锈 C．制造铁轨、船舶、桥梁的碳素钢是铁和碳的合金 D．使用铁锅炒菜能为人体提供微量的铁元素 【变式2-3】碳素钢是近代工业中使用最早、用量最大的金属材料。世界各工业国家在努力增加低合金高强度钢和合金钢产量的同时，也非常注意改进碳素钢质量，扩大品种和使用范围。 (1)低碳钢含碳量低于0.3%，碳在钢中主要以Fe3C形式存在，则低碳钢中Fe3C的质量分数应该低于______。 (2)某兴趣小组同学为探究碳素钢与浓硫酸的反应，称取一定质量碳素钢样品放入一定体积浓硫酸中，加热使碳素钢完全溶解，得到溶液M。某同学认为M中除Fe3+之外还可能含有Fe2+，若要确认其中的Fe2+，可选用______选填序号 A．氯水 B．硫氰化钾溶液 C．浓氨水 D．酸性KMnO4溶液 题型03 铝 结构 铝的原子结构示意图为__________________ 存在 铝是地壳中含量最多的金属元素，自然界中的铝全部以_________存在 物理性质 _________色有金属光泽的固体，有良好的_________性、_________性和传热性等，密度较_________，质地柔软 化学性质 通性 非金属单质反应 4Al＋3O2_________(致密氧化铝薄膜，可保护内部金属) 非氧化性酸反应 2Al＋6H＋＝__________________ 盐反应 2Al＋3Cu2＋＝2Al3＋＋3Cu 水反应 2Al＋6H2O2Al(OH)3＋3H2↑ 特性 钝化 室温下，铝在浓硫酸、浓硝酸中，表面形成一层致密的__________________，保护内部的金属不再与酸反应 与碱反应 2Al＋2NaOH＋6H2O＝__________________ 2Al＋2OH－＋6H2O＝__________________ 【典例3】(2025·北京朝阳高一期末)向两支试管中分别加入少量NaOH溶液和盐酸，然后放入铝片未除去表面的氧化膜。开始时两支试管均没有明显现象，一段时间后均产生气泡。下列说法不正确的是( ) A．实验表明，铝片表面的Al2O3是两性氧化物 B．氧化铝与盐酸的反应：Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O C．铝片与NaOH溶液的反应2Al+2NaOH+6H2O=2Na[Al(OH)4]+3H2↑ D．若两支试管中与Al反应的n(NaOH)= n(HCl)时，Al失电子的物质的量相等 【变式3-1】铝是重要的金属材料之一，下列关于铝的叙述中，不正确的是( ) A．铝原子最外层有3个电子 B．铝是地壳中含量最多的金属元素 C．在常温下，铝不能与氧气反应 D．铝易被氧化，而Al3＋则很难被还原 【变式3-2】下列关于金属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．铝是比较活泼的金属，在化学反应中容易失去电子，表现出还原性 C．铝箔在空气中用酒精灯加热可以熔化，且发生剧烈燃烧 D．铝箔在空气中用酒精灯加热可以观察到铝熔化了但并不滴落 【变式3-3】某研究性学习小组为了探究“铝的燃烧”，做了如下实验： (1)甲同学用坩埚夹持一小块铝箔，在酒精灯上加热至熔化，轻轻晃动，观察到的现象是_______，产生该现象的原因是__________________________________。 (2)乙同学将甲同学的实验方案进行了改进：另取一块铝箔，用砂纸仔细打磨，除去表面的保护膜，再用坩埚钳夹持在酒精灯上加热至熔化，结果观察到的现象与甲仍相同，其原因是___________________。 (3)丙同学积极改进实验，终于观察到铝在空气中燃烧，他的实验方案是________________________。 (4)丁同学善于思考，甲、乙两位同学的实验使他领会了为什么铝在空气中能表现出良好的抗腐蚀性，他的解释是____________________________________________________。 题型04 氧化铝和氢氧化铝 1．氧化铝 物理性质 ______色固体，______溶于水，硬度______，熔点很______，是优良耐火材料 化学性质 与酸反应 Al2O3＋6HCl＝_________________ Al2O3＋6H＋＝_________________ 与碱反应 Al2O3＋2NaOH＝_________________ Al2O3＋2OH－＝_________________ 用途 制造耐火、耐高温器材、工业冶炼铝、可以制作各种宝石 2．氢氧化铝 物理性质 白色胶状不溶于水的固体，有较强的吸附性 化学性质 与酸反应 Al(OH)3＋3HCl＝______________ Al(OH)3＋3H＋＝_______________ 与碱反应 Al(OH)3＋NaOH＝_________________ Al(OH)3＋OH－＝_________________ 不稳定性 2Al(OH)3 _________________ 制备 铝盐与足量氨水 Al3＋＋3NH3·H2O＝_________________ 偏铝酸盐与足量CO2 AlO2－＋CO2＋2H2O＝_________________ 用途 氢氧化铝胶体有较强的吸附性，可用于净水；氢氧化铝碱性不强，可以用作胃酸中和剂 【典例4】利用废铝箔(主要成分为Al，含少量Mg、Fe等)制明矾[KAl(SO4)2•12H2O]的一种工艺流程如图： 下列说法中，不正确的是( ) A．①中加NaOH溶液，发生反应的离子方程式是2Al+2OH-+6H2O=2[Al(OH)4]-+3H2↑ B．操作a是过滤 C．乙溶液中含有的离子是Al3+、SO42- D．由④可推测，室温下明矾的溶解度小于Al2(SO4)3和K2SO4的溶解度 【变式4-1】下列变化不可能通过一步实验直接完成的是( ) A．Al(OH)3 → Al2O3 B．Al2O3 → Al(OH)3 C．Al → AlO2- D．Al3+ → Al(OH)3 【变式4-2】(2026·北京第二中学高三开学考试)利用废铝箔(主要成分为Al，含少量Mg、Fe等)制明矾的一种工艺流程如下： 下列说法不正确的是( ) A．①中生成了H2：2Al+2NaOH+6H2O=2Na[Al(OH)4]+3H2↑ B．操作a是过滤，以除去难溶于NaOH溶液的杂质 C．②③中加入稀硫酸的作用均是除去杂质 D．由④可知，室温下明矾的溶解度小于Al2(SO4)3和K2SO4的溶解度 【变式4-3】(2025·北京师范大学第二附中高一月考)将一定质量的镁和铝混合物投入稀硫酸中，固体全部溶解后，向所得溶液中加入NaOH溶液，生成沉淀的物质的量与加入的NaOH溶液体积的变化关系如图所示。判断下列说法不正确的是( ) 资料：Al(OH)3为两性氢氧化物，不仅可以与酸反应生成盐，也可以与碱反应生成盐，反应的离子方程式为：Al(OH)3+OH-=[Al(OH)4]-。 A．镁和铝的总质量为9g B．最初20mLNaOH溶液用于中和过量的稀硫酸 C．氢氧化钠溶液的物质的量浓度为5 mol·L-1 D．生成的氢气在标准状况下的体积为11.2L 题型05 铝合金、新型合金 1．铝合金 制取 向铝中加入少量的Cu、Mg、Si、Mn、Zn及稀土元素等 性能 密度小、强度高、塑性好、易于成型、具有较强的抗腐蚀能力等 用途 制造炊具、门窗、飞机和宇宙飞船外壳的原料 2．新型合金 钛合金 钛合金强度高、____________好、___________高。主要用于制作飞机发动机压气机_______，其次为火箭、导弹和高速飞机的结构件。 储氢合金 是能大量吸收H2，并与H2结合成______________的材料。如Ti－Fe合金、La－Ni合金。 形状记忆合金 是通过热弹性与马氏体相变及其逆变而具有形状记忆效应的由两种以上金属元素所构成的材料。形状记忆合金是形状记忆材料中形状记忆性能最好的材料。 耐热合金 是在高温使用环境条件下，具有组织稳定和优良力学、物理、化学性能的合金。包括耐热钢、耐热铝合金、耐热钛合金、高温合金、难熔合金等。耐热合金在高温下具有一定拉伸、蠕变、疲劳性能、物理、化学性能和工艺性能。 【典例5】新型合金由于性能独特，可以满足某些尖端技术的需要。下列关于新型合金材料说法不正确的是 A．钛合金生物相容性好，强度大，可作人造骨骼 B．镧镍合金能大量吸收 形成金属氢化物，可作储氢材料 C．利用合金的熔点低于成分金属这一特点可制得耐热合金 D．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 【变式5-1】易拉罐的主要成分为合金，其中以铝铁合金和铝镁合金最为常见。现取几小块易拉罐碎片进行下列实验，其中实验方案与现象、结论正确的是( ) 选项 实验方案 现象、结论 A 加入盐酸 产生无色气体；含铝、铁、镁三种金属 B 加入NaOH溶液 有无色气体产生；含有镁、铝两种金属 C 加入盐酸后，所得溶液中再加入少量NaOH溶液 产生白色沉淀；含有金属镁 D 用盐酸溶解并放置一会儿后，加入KSCN溶液 溶液呈红色；含有铁元素 【变式5-2】钛和钛的合金被誉为“21世纪最有发展前景的金属材料”，它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很好的“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 【变式5-3】钛和钛的合金被誉为“21世纪最有发展前景的金属材料”，它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很好的“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 题型06 物质的量在化学方程式中的应用 1．物质的量与其他物理量之间的计算公式 2．化学方程式中的定量关系 化学方程式 2CO+O22CO2 化学计量数之比 ________ 物质微粒数之比 ________ 扩大NA倍之后 2NA∶NA∶2NA 物质的量之比 ________________ 标准状况下体积之比 44．8 L∶22．4 L∶44．8 L 相同状况下体积之比 ________________ 结论： (1)化学方程式中各物质的化学计量数之比=各物质微粒数目之比=各物质的物质的量之比。 (2)在同温同压下，气态物质的分子数之比=________之比=________之比。 3．物质的量应用于化学方程式计算类的解题步骤 (1)“审”：审清题目条件和题目要求。 (2)“设”：设出的未知数直接用各物理量的________表示，并且不带单位。 (3)“写”：依据题意写出并________化学方程式。 (4)“标”：在化学方程式中有关物质的化学式下面标出已知物质和所求物质有关物理量的关系，并代入已知量和未知量。比较复杂的数量关系可先化简。 (5)“列”：将有关的几个量列出________。 (6)“解”：根据上述比例式求解________。 (7)“答”：根据题目要求简明地写出________。 5．物质的量在化学方程式计算中的应用题的解题思维流程 【典例6】将铁加入100 mL某浓度的盐酸中恰好完全反应，反应后生成的气体为V L(标准状况下)，将铝加入100 mL 2 mol·L－1 氢氧化钠溶液中恰好完全反应，充分反应后生成的气体为3V L。下列说法正确的是( ) A．原铁和铝的物质的量相等 B．原盐酸的浓度为2 mol·L－1 C．铁加入盐酸中的离子方程式为2Fe＋6H＋===3Fe3＋＋3H2↑ D．盐酸与氢氧化钠溶液的物质的量浓度之比为1∶3 【变式6-1】将一定量的锌与100mL18.5mol·L-1浓硫酸充分反应后，锌完全溶解，同时生成气体A16.8L(标准状况)。将反应后的溶液稀释到1L，测得稀释后溶液的H+浓度为1mol/L。向反应后的溶液中加入NaOH溶液500ml刚好锌沉淀完全。下列叙述中错误的是( ) A．反应中生成Zn(OH)274.25g B．NaOH的浓度是5mol/L C．气体A中SO2标况下的体积为3.36L D．反应中共转移电子1.5mol 【变式6-2】钢铁制品经常进行烤蓝处理，即在铁制品的表面生成一层致密的Fe3O4。某学习小组为了研究烤蓝铁片，分别进行了以下实验操作： ①把一定量烤蓝铁片加工成均匀粉末。 ②取m g该粉末，放入28.00 mL 1 mol·L-1的盐酸中，恰好完全反应，生成标准状况下的气体134.4 mL，向溶液中滴入KSCN溶液，无明显现象。 完成下列各题： (1)将反应后的溶液稀释至100 mL，则溶液中c(Fe2+) = 。 (2)样品中n(Fe)∶n(Fe3O4) = 。 【变式6-3】称取天然碱样品4份，溶于水后，分别逐滴加入相同浓度的盐酸溶液30mL，产生CO2的体积(标准状况)如下表： Ⅰ Ⅱ Ⅲ IV 盐酸体积/mL 30 30 30 30 样品/g 3.32 4.15 5.81 7.47 二氧化碳体积/mL 672 840 896 672 (1)若用2.49g样晶进行同样的实验时，产生CO2___________mL(标准状况)。 (2)另取3.32g天然碱样品于300 ℃加热分解至完全，产生CO2 112mL(标准状况)和水0.45g，确定该天然碱的化学式___________。 (3)由上表中第Ⅳ组数据确定盐酸溶液的浓度___________mol·L-1. 题型07 常用的化学计算技法 1．关系式法 关系式法就是根据化学式、化学方程式和溶质质量分数等概念所包含的各种比例关系，找出已知量与未知量之间的比例关系式直接列比例式进行计算的方法。关系式法抓住已知量与未知量之间的内在关系，建立关系式，化繁为简，减少计算误差，是化学计算常用方法之一。关系式法有如下两种类型： (1)纵向关系式 经过多步的连续反应，即后一反应的反应物为前一反应的生成物，采用“加合”，将多步运算转化为一步计算 (2)横向关系式 几种不同物质中含相同的量，根据该量将几种不同物质直接联系起来进行运算。有多个平行的化学反应即多个反应的生成物有一种相同，根据这一相同的生成物，找出有关物质的关系式，依此关系式进行计算可简化运算过程。 2．守恒法 利用化学反应前后某些量之间的等量关系，推理得出正确答案的方法称为守恒法。仔细挖题目中隐含的等量关系是守恒法解题的关键。 (1)质量守恒法 宏观特征：反应前后质量守恒； 微观特征：反应前后各元素的原子个数守恒。 (2)电荷守恒法 溶液中阴、阳离子个数不一定相等，但正负电荷总数相等。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同且电性相同。 (3)得失电子守恒 氧化还原反应中，氧化剂得电子总数与还原剂失电子总数相等。 3．差量法(差值法) 化学反应都必须遵循质量守恒定律，此定律是根据化学方程式进行计算的依据。但有的化学反应在遵循质量守恒定律的同时，会出现固体、液体、气体质量在化学反应前后有所改变的现象，根据该变化的差值与化学方程式中反应物、生成物的质量成正比，可求出化学反应中反应物或生成物的质量，这一方法叫差量法。此法解题的关键是分析物质变化的原因及规律，建立差量与所求量之间的对应关系。 【典例7】取7.90 g KMnO4，加热分解后剩余固体7.42 g。该剩余固体与足量的浓盐酸在加热条件下充分反应，生成单质气体A，产物中锰元素以Mn2+形式存在。请计算： (1)KMnO4的分解率为______________。 (2)气体A的物质的量为______________。 【变式7-1】已知溶液中可发生反应：2FeBr2＋Br2===2FeBr3，现向100 mL的FeBr2溶液中通入3.36 L Cl2(标准状况)，充分反应后测得溶液中Cl－和Br－的物质的量浓度相等，则原FeBr2溶液的物质的量浓度为( ) A．2 mol·L－1 B．1 mol·L－1 C．0.4 mol·L－1 D．0.2 mol·L－1 【变式7-2】称取4.00 g氧化铜和氧化铁固体混合物，加入50.0 mL 2.00 mol·L-1的硫酸充分溶解，往所得溶液中加入5.60 g铁粉，充分反应后，得固体的质量为3.04 g。请计算： (1)加入铁粉充分反应后，溶液中溶质的物质的量______________。 (2)固体混合物中氧化铜的质量______________。 【变式7-3】NaBiO3纯度的测定： ①称取制得的铋酸钠样品3.720g，加入足量稀硫酸和足量MnSO4溶液使其完全反应(溶液呈紫红色，BiO3-转化为)，稀释至100mL，取出20.00mL溶液，然后用0.2000mol·L-1FeSO4溶液进行滴定，消耗22.600mL溶液。则该样品中NaBiO3纯度为 %。(结果保留两位小数) ②结合上述实验，润洗滴定管的具体操作为 。 12 / 13 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $