資源簡介

第三章　鐵　金屬材料a
第1課時 鐵合金 鋁和鋁合金 新型合金
人教版化學必修第1冊
第二節(jié)　金屬材料
金屬材料：包括純金屬和合金
1、大多數(shù)金屬為銀白色（銅：紫紅色，金：黃色）固體（汞：液體)
2、有金屬光澤
3、具有導電性、導熱性和延展性
金屬特性：
合金：兩種或兩種以上的金屬（或金屬跟非金屬）熔
合而成的具有金屬特性的物質。
合金具有許多優(yōu)良的物理、化學或機械性能。
硬度大于各成分金屬
熔點低于各成分金屬
一般來說，
結構決定性質：
在純金屬內加入其他元素形成合金以后,結構發(fā)生了變化,使合金的性能與純金屬有很大的差異。
合金的特征：熔點低于其成分金屬，硬度大于成分金屬。
生鐵
鋼
（含碳量在2％～4.3％之間,還含硅、錳及少量硫、磷 ）
碳素鋼
{
低碳鋼
（含碳0.3％～0.6％）
高碳鋼
（含碳0.03％～0.3％）
中碳鋼
（含碳0.6％～2％ ）
合金鋼： 也叫特種鋼在碳素鋼中加入鉻、錳、鎢、
鎳、鉬、鈷等一種或幾種元素,組織結構發(fā)生
變化,從而使鋼具有各種特殊性能
0.03%~2%
鐵合金
鐵合金的分類：
鋼
碳素鋼
合金鋼
低碳鋼
中碳鋼
高碳鋼
組成元素
Fe和C
Fe、C、Cr、Mn、W、Ni、Mo、Co、Si
含碳量
低于0.3%
0.3%-0.6%
高于0.6%

性能
韌性、焊接性好，但強度低
強度高、韌性及加工性好
硬而脆，熱處理后彈性好
種類多，性能差別大
用途
用于制造鋼板、鋼絲、鋼管等
用于制造鋼軌、車輪、建材等
用于制造器械、彈簧、刀具等
性能：在大氣中比較穩(wěn)定,不容易生銹,具有很強的抗腐蝕能力。
用途：生活中常見的醫(yī)療器材、廚房用具和餐具等,很多都是用
不銹鋼制造的;有些地鐵列車的車體材質也是不銹鋼。
合金元素：主要是 鉻 (Cr)和鎳 (Ni )
不銹鋼
鋁和鋁合金
4Al＋3O2 ===2Al2O3
1、鋁的物理性質
銀白色金屬、密度小、質軟,熔點低、良好的導電導熱性和延展性。
2、鋁在地殼中的含量
地殼中含量最高的金屬元素
3、鋁的化學性質
鋁是一種活潑金屬，易失去電子，常溫下被空氣中的氧氣氧化
實驗裝置
實驗現(xiàn)象
試管中　　　　　,鋁片　　　　;將點燃的木條放在試管口處,發(fā)出　　　聲?
實驗原理
鋁片表面的保護膜發(fā)生反應的原理:　　　　　　　　　　　　　(化學方程式,下同),Al與鹽酸發(fā)生反應的原理:　　　　　　　　　　　　?
1.鋁、氧化鋁與酸的反應
[實驗探究]
Al2O3+6HCl=2AlCl3+3H2O
有氣泡產生
逐漸溶解
爆鳴
2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑
2.鋁、氧化鋁與堿的反應
[實驗探究]
實驗裝置
實驗1
實驗2
實驗現(xiàn)象
試管中　 　　　氣泡,一段時間后
　　　氣泡,鋁片　　　;將點燃的木
條放在試管口處,發(fā)出　　　　聲?
試管中　 　　　氣泡,鋁片　　　;將點燃的木條放在試管口處,發(fā)出　　　　聲?
開始沒有
產生
溶解
爆鳴
立即產生
溶解
爆鳴
實驗裝置
實驗1
實驗2
實驗
原理
反應的化學方程式:
　　　　 　　　　　　　　、　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　? ?
化學方程式:
　　　　 　　　　　　　　　?
Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O　
2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑　
2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑　
實驗裝置
實驗1
實驗2
實驗
原理
離子方程式:　 　 　　、　　
　　　　　　? ?
離子方程式:
　　　　　　　　　　　　　　　?
?
?
?
既能與酸反應生成鹽和水,又能與堿反應生成鹽和水的氧化物,例如Al2O3。
【應用】由于Al和 A12O3均能與酸、堿反應,因此鋁制餐具不宜用來蒸煮或長時間存放酸性或堿性食物。
兩性氧化物：
新型合金
儲氫合金
思考：
（1）氫能的利用關鍵要解決什么問題？
（2）儲氫合金的儲氫原理是什么?
儲氫合金是一類能夠大量吸收H2,并與H2結合成金屬氫化物的材料。
安全儲存和運輸問題
要求：儲氫量大, 金屬氫化物既容易形成,稍稍加熱又容易分解,室溫下吸、 放氫的速率快。
鈦合金
鎳鈷合金
第三章　鐵　金屬材料a
第2課時 物質的量應用于化學方程式的計算
人教版化學必修第1冊
第二節(jié)　金屬材料
?化學方程式中化學計量數(shù)與各物質之間量的關系
·化學方程式是表示物質間發(fā)生化學反應的式子，它必須遵循質量守恒定律，即在反應前后質量守恒、原子種類和數(shù)目守恒。在化學方程式中，可反映出物質的質量關系、粒子數(shù)目關系、物質的量關系等。例如：
2Na + 2H2O ═ 2NaOH+?????H2↑
質量之比： 46 g∶ 36 g ∶ 80 g ∶ 2 g
化學計量數(shù)之比 2 ∶ 2 ∶ 2 ∶ 1
擴大NA倍： 2NA∶ 2NA ∶ 2NA ∶ NA
物質的量之比： 2 mol∶ 2 mol ∶ 2 mol ∶ 1 mol
·歸納總結
化學方程式中化學計量數(shù)之比等于粒子數(shù)之比，也等于物質的量之比。物質的量又可將物質的質量、物質的量濃度、氣體體積聯(lián)系起來融入計算之中。
?
?
一 物質的量在化學方程式計算中的應用
?例題解析
[例1] 把6.5 g Zn放入足量鹽酸中，鋅完全反應。計算：
(1)6.5 g Zn的物質的量；
(2)參加反應的HCl的物質的量；
(3)生成H2的體積(標準狀況)。
[分析]根據物質的量、質量和摩爾質量的關系，先計算出6.5 g Zn的物質的量，然后根據化學反應中各物質之間的化學計量數(shù)之比，計算出參加反應的HCl的物質的量和生成H2的體積(標準狀況)。
(1)Zn的摩爾質量是65 g·mol?1。
n(Zn)=mZnMZn=6.5?g65?g·mol?1＝0.1 mol
(2)Zn + 2HCl═ZnCl2+H2↑
1 2
0.1 mol n(HCl)
?
12=0.1?molnHCl?
n(HCl)=0.1?mol×21＝0.2 mol
(3)Zn + 2HCl═ZnCl2+H2↑
1 mol 22.4 L
0.1 mol VH2
1?mol22.4?L=0.1?molVH2
VH2=0.1?mol×22.4?L1?mol＝2.24 L
答：(1)6.5 g Zn的物質的量是0.1 mol；
?
(2)有0.2 mol HCl參加了反應；
(3)生成H2的體積在標準狀況下是2.24 L。
?
?歸納總結
·物質的量用于化學方程式的計算題，一般應遵循下列步驟：
1.寫出化學方程式或離子方程式(要確保正確)。
2.在物質化學式的下面列出四個相關量。
某物質A的未知量，可用m(A)、n(A)、V(A)這樣的物理量符號表示，也可用x、y這樣的字母表示。
在列出的四個相關量中，必須符合“左右量值相當，上下單位相同”原則，否則就是錯的。“左右量值相當”，如在上述例題中，1 mol Zn與標準狀況下22.4 L H2(也是1 mol H2)相當，65 g Zn(也是1 mol Zn)與標準狀況下22.4 L H2相當。
3.用列出的四個相關量組成比例式或比例式的變式，求出未知量。
4.寫出答案。
?
例1
?關系式法
當已知物和未知物之間是靠多個反應來聯(lián)系時只需直接確定已知量和未知量之間的比例關系，即“關系式”。
·根據化學方程式確定關系式。寫出發(fā)生反應的化學方程式，根據量的關系寫出關系式。例如，把CO還原Fe2O3生成的CO2通入澄清石灰水中，求生成沉淀的量。發(fā)生反應的化學方程式如下：
3CO+Fe2O3 2Fe+3CO2
CO2+CaOH2═CaCO3↓+H2O
則關系式為3CO～3CO2～3CaCO3，即CO～CaCO3。
·根據原子守恒確定關系式。上述例子中也可直接根據碳原子守恒得出CO～CaCO3。
?
?
二 化學計算常用的方法
例2
?守恒法
·質量守恒：反應前后元素質量、原子個數(shù)不變。
·電子守恒：在氧化還原反應中，還原劑失電子總數(shù)＝氧化劑得電子總數(shù)。
·電荷守恒：在電解質溶液中，所有陽離子所帶正電荷總數(shù)＝所有陰離子所帶負電荷總數(shù)。
例4
Mg、Al組成的混合物與足量鹽酸反應，產生標準狀況下的氫氣4.48 L。下列推斷中錯誤的是( )
A.參加反應的Mg、Al共0.2 mol
B.參加反應的HCl為0.4 mol
C.Mg、Al在反應中共失去0.4 mol電子
D.若與足量的稀硫酸反應能產生0.2 mol H2
?
【解析】反應的實質為Mg+2H+═Mg2++H2↑,2Al+6H+═2Al3++3H2↑，nH2=4.48?L22.4?L·mol?1＝0.2 mol，則參加反應的nH+= 0.4 mol。若換成稀硫酸，同樣產生0.2 mol H2。依據得失電子守恒，由2H+→H2得電子總數(shù)為0.2 mol×2=0.4 mol，則Mg、Al在反應中共失去0.4 mol e?。0.2 mol Mg提供0.4 mol電子，0.2 mol Al則提供0.6 mol電子，0.2 mol Mg、Al混合物提供的電子數(shù)大于0.4 mol小于0.6 mol。
【答案】A
?
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