9.3 金属材料的性能及应用（专项训练）化学苏教版必修第二册

**基本信息** 以金属材料性能为核心，通过题型分类构建“性能-合金-无机非金属材料”递进逻辑，结合典例与变式题强化性质决定用途的化学观念。 **专项设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |金属材料的性能|1典例+3变式|综合考查力学、热学等性能及用途匹配|从单一性能到综合选用，体现物质性质多样性| |合金及其应用|1典例+3变式|聚焦合金概念、性能及典型材料应用|基于纯金属性能缺陷引出合金改进，强化结构决定性质| |无机非金属材料|1典例+3变式|覆盖传统与新型材料分类及成分判断|对比金属材料，构建材料体系认知，渗透科学思维|

第三单元　金属材料的性能及应用 题型01 金属材料的性能 题型02 合金及其应用 题型03 无机非金属材料 题型01 金属材料的性能 1．力学性能：延展性、硬度、塑性。 2．热学和电学性能：金属材料在工业产品中起到导电和导热的作用，而且能够在一定温度范围内稳定工作，与金属材料的密度、熔点、导电性、导热性等物理性能密切相关。 3．金属材料会暴露在空气中，或者接触到一些化学药品，所以人们也希望金属材料能够具有抗氧化性、耐酸碱性等化学性能。 4．加工成型：可铸性、可锻性、切削加工性等工艺性能。 【典例1】选用金属材料时，以下方面需要考虑的是（ ） ①主要用途 ②物理性质、化学性质 ③价格 ④加工难度 ⑤日常维护 ⑥对环境的影响 A.①②③ B.③④⑤ C.①⑤⑥ D.①②③④⑤⑥ 【变式1-1】金属材料是人类社会发展的重要物质基础。下列说法正确的是（ ） A.钛及钛合金是目前使用量最大的金属材料 B.镁是一种国防金属，电解熔融MgCl2可得到单质镁 C.珠港澳大桥为了防腐蚀可以在钢铁中增加含碳量 D.稀土（钇、钪及镧系）是战略金属，稀土元素均位于ⅡA族 【变式1-2】铝镁合金因坚硬、轻巧、美观、洁净、易于加工而成为新型建筑装潢材料，主要用于制作窗框、卷帘门等。下列性质与这些用途无关的是(　　) A．强度高 B．不易生锈 C．密度小 D．导电、导热性好 【变式1-3】物质的性质决定了物质的用途，下面列出了金属的几种性质：①导热性、②导电性、③还原性、④延展性、⑤具有金属光泽。请在下面金属用途后的横线上填上金属性质对应的序号。 （1）用铝锭制成包装用的铝箔____； （2）用铝制成的高压铝锅____； （3）用铁粉回收照相业废液中的银____； （4）电信业中大量使用的铜丝、金属电缆____。 题型02 合金及其应用 1．合金 概念 将两种或两种以上的金属(或金属与非金属)共熔，可制备出特殊的金属材料，这种材料叫作合金 性能 硬度 硬度一般高于它的成分金属 熔点 熔点一般低于它的成分金属 与纯金属材料相比，合金具有优良的物理、化学或机械性能 举例 在焊接电子元件中使用的焊锡是锡和铅的合金，生铁和钢都是铁和碳的合金 2．常见金属材料的性能及用途 材料种类 性能及用途 铝合金 成本低，性能优异，密度小、强度大、塑性好，可加工成各种型材，具有优良的导电性、导热性，抗腐蚀能力强，装饰效果好，在航空、航天、汽车、机械制造及化学工业中广泛应用 不锈钢 不锈钢中除了铁元素外，主要的合金元素是铬。铬具有很强的耐腐蚀性，在空气中表面会生成一层致密的氧化物，防止内部进一步被氧化，从而保护了内层金属 钛合金 钛合金是一种新型金属材料，其强度高，密度小，耐热性好，易于加工，抗腐蚀性强，远优于不锈钢。主要应用于飞机、火箭、导弹、人造卫星、宇宙飞船等领域 【典例2】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成分金属这一特点可制得耐热合金 【变式2-1】下列关于合金的叙述中正确的是（ ） A.合金是由两种或多种金属熔合而成的 B.日常生活中用到的五角硬币属于铜合金 C.合金在任何情况下都比单一金属性能优良 D.钢不属于合金 【变式2-2】合金比纯金属制成的金属材料的优点是（ ） ①合金的硬度一般比它的各成分金属的大 ②一般地，合金的熔点比它的各成分金属的更低 ③改变原料的配比、改变生成合金的条件，得到有不同性能的合金 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 【变式2-3】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)上述材料中属于有机合成材料的是________，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为______________________________________，反应基本类型是_________________________________________________________________。 题型03 无机非金属材料 1．传统非金属材料：水泥、玻璃、陶瓷。 2．半导体材料：硅的导电性介于导体和绝缘体之间，是一种重要的半导体材料，被广泛用于电子工业的各个领域。工业上利用二氧化硅可以制得高纯度的硅。 3．光导纤维 光导纤维的主要成分是二氧化硅，可用来制造通讯光缆，用于光纤通信或传送高强度的激光等。光导纤维导光能力非常强，一条光缆由上万条光导纤维组成，因此可以利用其传输大量的信息。用光缆代替普通的金属通信电缆可以节约大量有色金属。 4．新型陶瓷材料 新型陶瓷分为结构陶瓷和功能陶瓷两大类。结构陶瓷具有机械功能、热功能和部分化学功能，如高温结构陶瓷等，高温结构陶瓷主要有高温氧化物(如氧化铝陶瓷)和高温非氧化物(如氮化硅陶瓷)两大类。功能陶瓷具有光、电、磁、化学和生物等方面的特殊功能，如压电陶瓷等，压电陶瓷主要成分是钛酸钡和钛酸铅。 【典例3】玻璃、陶瓷和水泥是重要的无机非金属材料，它们的主要成分中都含有的元素是（ ） A.氮 B.硫 C.硅 D.氯 【变式3-1】硅是构成无机非金属材料的一种主要元素，下列有关硅的化合物的叙述错误的是(　　) A．氮化硅陶瓷是一种新型无机非金属材料，其化学式为Si3N4 B．碳化硅(SiC)的硬度大、熔点高，可用于制作高温结构陶瓷和轴承 C．光导纤维是一种新型无机非金属材料，其主要成分为SiO2 D．二氧化硅为立体网状结构，其晶体中硅原子和硅氧单键个数之比为1∶2 【变式3-2】根据不同部位工作条件的不同，航天飞机使用了多种防热材料。例如，机身和机翼下表面使用高温陶瓷瓦。下列对新型陶瓷材料的有关叙述中，错误的是(　　) A．高温结构陶瓷属于新型无机非金属材料，可以作为高级耐火材料 B．氧化铝陶瓷属于新型无机非金属材料，它是结构陶瓷 C．氮化硅陶瓷属于新型无机非金属材料，可用于制造陶瓷发动机的受热面 D．新型无机非金属材料克服了传统无机非金属材料的缺点，但是强度比较差 【变式3-3】近年来，我国在航天、通信、环保等领域取得了举世瞩目的成就。下列说法正确的是 A．石墨烯化学性质稳定，可作航天器中电路绝缘材料 B．俗称金刚砂，硬度很大，可用作砂纸和砂轮的磨料 C．无人机的制造材料——碳纤维属于新型无机非金属材料 D．二氧化硅常用于制造光缆，是由于其导电能力强 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第三单元　金属材料的性能及应用 题型01 金属材料的性能 题型02 合金及其应用 题型03 无机非金属材料 题型01 金属材料的性能 1．力学性能：延展性、硬度、塑性。 2．热学和电学性能：金属材料在工业产品中起到导电和导热的作用，而且能够在一定温度范围内稳定工作，与金属材料的密度、熔点、导电性、导热性等物理性能密切相关。 3．金属材料会暴露在空气中，或者接触到一些化学药品，所以人们也希望金属材料能够具有抗氧化性、耐酸碱性等化学性能。 4．加工成型：可铸性、可锻性、切削加工性等工艺性能。 【典例1】选用金属材料时，以下方面需要考虑的是（ ） ①主要用途 ②物理性质、化学性质 ③价格 ④加工难度 ⑤日常维护 ⑥对环境的影响 A.①②③ B.③④⑤ C.①⑤⑥ D.①②③④⑤⑥ 【答案】D 【解析】在选用材料时要综合考虑所选材料的性能、价格、加工难度、日常维护、对环境的影响等因素，从众多材料中选取合适者。 【变式1-1】金属材料是人类社会发展的重要物质基础。下列说法正确的是（ ） A.钛及钛合金是目前使用量最大的金属材料 B.镁是一种国防金属，电解熔融MgCl2可得到单质镁 C.珠港澳大桥为了防腐蚀可以在钢铁中增加含碳量 D.稀土（钇、钪及镧系）是战略金属，稀土元素均位于ⅡA族 【答案】B 【解析】铁以及铁合金是目前使用量最大的金属材料，A项错误；工业上常用电解熔融MgCl2可得到单质镁，B项正确；在钢铁中增加含碳量，会形成电化学腐蚀，会加速钢铁的腐蚀，C项错误；稀土（钇、钪及镧系）是战略金属，稀土元素均位于ⅢB族，D项错误。 【变式1-2】铝镁合金因坚硬、轻巧、美观、洁净、易于加工而成为新型建筑装潢材料，主要用于制作窗框、卷帘门等。下列性质与这些用途无关的是(　　) A．强度高 B．不易生锈 C．密度小 D．导电、导热性好 【答案】D 【解析】铝镁合金用于制作门窗、防护栏等时主要是利用了铝镁合金具有耐腐蚀性、密度小、机械强度高等方面的特点，与导电、导热性是否良好无关。 【变式1-3】物质的性质决定了物质的用途，下面列出了金属的几种性质：①导热性、②导电性、③还原性、④延展性、⑤具有金属光泽。请在下面金属用途后的横线上填上金属性质对应的序号。 （1）用铝锭制成包装用的铝箔____； （2）用铝制成的高压铝锅____； （3）用铁粉回收照相业废液中的银____； （4）电信业中大量使用的铜丝、金属电缆____。 【答案】（1）④ （2）① （3）③ （4）② 【解析】（1）将铝锭制成包装用的铝箔，利用铝的延展性。（2）用铝制成的高压铝锅，利用铝的导热性。（3）用铁粉回收照相业废液中的银，利用铁的还原性。（4）电信业中大量使用的铜丝、金属电缆，利用金属的导电性。 题型02 合金及其应用 1．合金 概念 将两种或两种以上的金属(或金属与非金属)共熔，可制备出特殊的金属材料，这种材料叫作合金 性能 硬度 硬度一般高于它的成分金属 熔点 熔点一般低于它的成分金属 与纯金属材料相比，合金具有优良的物理、化学或机械性能 举例 在焊接电子元件中使用的焊锡是锡和铅的合金，生铁和钢都是铁和碳的合金 2．常见金属材料的性能及用途 材料种类 性能及用途 铝合金 成本低，性能优异，密度小、强度大、塑性好，可加工成各种型材，具有优良的导电性、导热性，抗腐蚀能力强，装饰效果好，在航空、航天、汽车、机械制造及化学工业中广泛应用 不锈钢 不锈钢中除了铁元素外，主要的合金元素是铬。铬具有很强的耐腐蚀性，在空气中表面会生成一层致密的氧化物，防止内部进一步被氧化，从而保护了内层金属 钛合金 钛合金是一种新型金属材料，其强度高，密度小，耐热性好，易于加工，抗腐蚀性强，远优于不锈钢。主要应用于飞机、火箭、导弹、人造卫星、宇宙飞船等领域 【典例2】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；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，故C正确；耐热合金的熔点很高，与合金的特性无关，故D错误。 【变式2-1】下列关于合金的叙述中正确的是（ ） A.合金是由两种或多种金属熔合而成的 B.日常生活中用到的五角硬币属于铜合金 C.合金在任何情况下都比单一金属性能优良 D.钢不属于合金 【答案】B 【解析】合金是金属与金属或金属与非金属熔合而成的，A项错误；在机械加工时，合金的性能一般较单一金属优良，但并不是任何情况下都是，如纯铝导电性比铝合金要强，C项错误；钢是铁碳合金，D项错误。 【变式2-2】合金比纯金属制成的金属材料的优点是（ ） ①合金的硬度一般比它的各成分金属的大 ②一般地，合金的熔点比它的各成分金属的更低 ③改变原料的配比、改变生成合金的条件，得到有不同性能的合金 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】与组成合金的纯金属相比，合金的一般硬度更大，①正确；合金为混合物，熔点比它的各成分金属的熔点低，②正确；不同的合金具有不同的性能，改变原料的配比、改变生成合金的条件，得到有不同性能的合金，③正确；合金的导电性不一定比纯金属更强，比如铝合金的导电性比纯铝要差，④错误；合金一般比成分金属熔点低，硬度大，具有更好的机械加工性能，故应用范围更广泛，⑤正确；A项正确。 【变式2-3】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)上述材料中属于有机合成材料的是________，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为______________________________________，反应基本类型是_________________________________________________________________。 【答案】(1)聚酰亚胺塑料　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 【解析】聚酰亚胺塑料是一种有机合成材料，合金相对于成分金属往往硬度更大，熔点低，更耐腐蚀。 题型03 无机非金属材料 1．传统非金属材料：水泥、玻璃、陶瓷。 2．半导体材料：硅的导电性介于导体和绝缘体之间，是一种重要的半导体材料，被广泛用于电子工业的各个领域。工业上利用二氧化硅可以制得高纯度的硅。 3．光导纤维 光导纤维的主要成分是二氧化硅，可用来制造通讯光缆，用于光纤通信或传送高强度的激光等。光导纤维导光能力非常强，一条光缆由上万条光导纤维组成，因此可以利用其传输大量的信息。用光缆代替普通的金属通信电缆可以节约大量有色金属。 4．新型陶瓷材料 新型陶瓷分为结构陶瓷和功能陶瓷两大类。结构陶瓷具有机械功能、热功能和部分化学功能，如高温结构陶瓷等，高温结构陶瓷主要有高温氧化物(如氧化铝陶瓷)和高温非氧化物(如氮化硅陶瓷)两大类。功能陶瓷具有光、电、磁、化学和生物等方面的特殊功能，如压电陶瓷等，压电陶瓷主要成分是钛酸钡和钛酸铅。 【典例3】玻璃、陶瓷和水泥是重要的无机非金属材料，它们的主要成分中都含有的元素是（ ） A.氮 B.硫 C.硅 D.氯 【答案】C 【解析】玻璃、陶瓷、水泥属于传统的无机非金属材料，它们的主要成分中都含有硅元素和氧元素，故选项C正确。 【变式3-1】硅是构成无机非金属材料的一种主要元素，下列有关硅的化合物的叙述错误的是(　　) A．氮化硅陶瓷是一种新型无机非金属材料，其化学式为Si3N4 B．碳化硅(SiC)的硬度大、熔点高，可用于制作高温结构陶瓷和轴承 C．光导纤维是一种新型无机非金属材料，其主要成分为SiO2 D．二氧化硅为立体网状结构，其晶体中硅原子和硅氧单键个数之比为1∶2 【答案】D 【解析】A项，在氮化硅中N元素为－3价，Si元素为＋4价则化学式为Si3N4，正确；D项，在SiO2晶体中，一个硅原子与周围4个氧原子形成4个硅氧单键，错误。 【变式3-2】根据不同部位工作条件的不同，航天飞机使用了多种防热材料。例如，机身和机翼下表面使用高温陶瓷瓦。下列对新型陶瓷材料的有关叙述中，错误的是(　　) A．高温结构陶瓷属于新型无机非金属材料，可以作为高级耐火材料 B．氧化铝陶瓷属于新型无机非金属材料，它是结构陶瓷 C．氮化硅陶瓷属于新型无机非金属材料，可用于制造陶瓷发动机的受热面 D．新型无机非金属材料克服了传统无机非金属材料的缺点，但是强度比较差 【答案】D 【解析】高温结构陶瓷包括Si3N4陶瓷、SiC陶瓷等，属于新型无机非金属材料，可以作为高级耐火材料，A正确；氧化铝陶瓷属于新型无机非金属材料，是结构陶瓷，B正确；氮化硅陶瓷属于新型无机非金属材料，可用于制造陶瓷发动机的受热面，C正确；新型无机非金属材料具有耐高温、耐冲击、电学特性、光学特性、生物功能等优点，克服了传统无机非金属材料的缺点，具有较高的强度和耐磨性，D错误。 【变式3-3】近年来，我国在航天、通信、环保等领域取得了举世瞩目的成就。下列说法正确的是 A．石墨烯化学性质稳定，可作航天器中电路绝缘材料 B．俗称金刚砂，硬度很大，可用作砂纸和砂轮的磨料 C．无人机的制造材料——碳纤维属于新型无机非金属材料 D．二氧化硅常用于制造光缆，是由于其导电能力强 【答案】C 【解析】A．石墨烯具有良好的导电性，不能用作电路绝缘材料，A错误； B．金刚砂是碳化硅（），并非，二者是不同的无机非金属材料，B错误； C．碳纤维主要成分为碳单质，属于性能优异的新型无机非金属材料，可用于无人机制造等领域，C正确； D．二氧化硅用于制造光缆是利用其对光的全反射性能传输光信号，二氧化硅不具有导电性，D错误； 故答案为C。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $