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第二節(jié)　金屬材料
基礎(chǔ)課時(shí)20　常見的合金及應(yīng)用金屬材料
學(xué)習(xí)目標(biāo)　1.了解合金的概念并能聯(lián)系純金屬與合金的微觀結(jié)構(gòu)解釋二者性能的差異。2.能列舉常見合金的組成和性能，認(rèn)識鋁及氧化鋁與酸、堿的反應(yīng)，能科學(xué)、合理的選擇和使用金屬材料，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和社會責(zé)任感。
一、鐵合金
(一)知識梳理
1.合金
(1)合金的概念
合金是指由兩種或兩種以上的金屬(或金屬與非金屬)熔合而成的具有金屬特性的物質(zhì)。屬于混合物。
(2)合金的性質(zhì)
合金具有許多優(yōu)良的物理、化學(xué)或機(jī)械性能。合金的性能可以通過所添加的合金元素的種類、含量和生成合金的條件等來加以調(diào)節(jié)。
①硬度：合金的硬度一般比其成分金屬的硬度大。
②熔點(diǎn)：合金的熔點(diǎn)一般比其成分金屬的熔點(diǎn)低。
2.鐵合金
(1)生鐵
①生鐵的含碳量為2%～4.3%。
②性能及用途：
生鐵硬度大、抗壓，性脆，可以鑄造成型，是制造機(jī)座、管道的重要材料。
(2)鋼
①鋼的含碳量為0.03%～2%。
②鋼有良好的延展性，機(jī)械性能好，可以鍛軋和鑄造，廣泛用于制造機(jī)械和交通工具等。
③鋼是用量最大，用途最廣的合金，鋼的分類如下：
合金鋼具有：強(qiáng)度、硬度大，可塑性、韌性好，耐磨，耐腐蝕的特殊性能。
(3)不銹鋼
①合金元素：不銹鋼是最常見的一種合金鋼，它的合金元素主要是鉻和鎳。
②性能：大氣中比較穩(wěn)定，不容易生銹，具有很強(qiáng)的抗腐蝕能力。
③用途：醫(yī)療器材、廚房用具和餐具、地鐵列車的車體材質(zhì)等。
(4)超級鋼
①合金元素：Mn、C、Al、V。
②性能：強(qiáng)度很大，在應(yīng)用時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)鋼板的輕薄化。
③用途：汽車、航空和航天等領(lǐng)域。
(二)互動探究
“灌鋼法”是我國古代勞動人民對鋼鐵冶煉技術(shù)的重大貢獻(xiàn)，陶弘景在其《本草經(jīng)集注》中提到“鋼鐵是雜煉生鍒作刀鐮者”。“灌鋼法”主要是將生鐵和熟鐵(含碳量約0.1%)混合加熱，生鐵熔化灌入熟鐵，再鍛打成鋼。
【問題討論】
問題1　生鐵和熟鐵中含碳量高的是________。
提示　生鐵
問題2　鋼的含碳量________，硬度和脆性________。
提示　越高(或越低)　越大(或越小)
問題3　煉鐵的原料之一赤鐵礦主要成分是________。
提示　Fe2O3
【探究歸納】
1.鐵合金
(1)分類
(2)鋼
2.合金的特性
3.合金中的“四最”
(1)使用“最早”的合金是青銅；
(2)用量“最大”、用途“最廣”的合金是鋼；
(3)航空、航天“最理想”的材料是鋁合金；
(4)未來能源“最前沿”的材料是儲氫合金。
1.下列有關(guān)鐵及鐵合金的說法正確的是(　　)
A.生鐵是鐵碳合金，而鋼則為純鐵
B.生鐵的硬度比純鐵的硬度小
C.減少生鐵中的碳、硅、錳等元素可得到鋼
D.鐵的應(yīng)用，經(jīng)歷了“鐵—普通鋼—不銹鋼等特種鋼”的演變過程
答案　D
解析　生鐵和鋼都是合金；生鐵的硬度比純鐵的硬度大；煉鋼可減少生鐵中的碳元素，不能減少硅、錳等元素；隨著文明和技術(shù)的進(jìn)步，鐵的應(yīng)用，經(jīng)歷了“鐵—普通鋼—不銹鋼等特種鋼”的演變過程，故D正確。
2.我國短道速滑隊(duì)所用冰刀材料是特殊的鋼材料。下列說法中正確的是(　　)
A.該合金熔點(diǎn)比純鐵熔點(diǎn)高
B.該合金硬度比純鐵高
C.該合金碳含量比生鐵高
D.該合金屬于純凈物
答案　B
解析　合金的熔點(diǎn)低于成分金屬；合金的硬度比成分金屬大，該合金硬度比純鐵高，適合用于制造冰刀；鋼的含碳量低于生鐵；合金屬于混合物。
3.下列關(guān)于鐵和鐵合金的有關(guān)說法錯(cuò)誤的是(　　)
A.工業(yè)上用一氧化碳將鐵礦石中的鐵還原出來
B.不銹鋼抗腐蝕性能好，長期使用絕對不會生銹
C.制造鐵軌、船舶、橋梁的碳素鋼是鐵和碳的合金
D.使用鐵鍋燒飯菜能為人體提供微量的鐵元素
答案　B
解析　一氧化碳具有還原性，可以將鐵礦石中的鐵還原出來，A正確；在相同條件和環(huán)境下，不銹鋼較碳素鋼而言不易生銹，但不是絕對不會生銹，B錯(cuò)誤；碳素鋼是鐵和碳的合金，C正確；鐵是人體必需的微量元素，使用鐵鍋燒飯菜能為人體提供微量的鐵元素，D正確。
二、鋁和鋁合金　新型合金
(一)知識梳理
1.鋁和鋁合金
(1)鋁是地殼中含量最多的金屬元素，是銀白色金屬，常溫下就能與空氣中的氧氣發(fā)生反應(yīng)，表面生成一層致密的氧化鋁薄膜，保護(hù)內(nèi)部金屬，反應(yīng)的化學(xué)方程式為4Al＋3O2===2Al2O3。
(2)鋁合金
鋁合金是目前用途廣泛的合金之一，硬鋁是在鋁中添加了一定比例的Cu、Mg、Mn、Si，它的密度小，強(qiáng)度高，具有較強(qiáng)抗腐蝕能力，是制造飛機(jī)和宇宙飛船的理想材料。
2.鋁、氧化鋁的性質(zhì)
(1)鋁、氧化鋁的化學(xué)性質(zhì)
①與稀鹽酸反應(yīng)
實(shí)驗(yàn)操作
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 鋁片逐漸溶解，有無色氣泡冒出，將點(diǎn)燃的木條放在試管口有爆鳴聲
化學(xué)方程式 Al2O3＋6HCl===2AlCl3＋3H2O、2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑
對應(yīng)的離子方程式 Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O、2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑
②與NaOH溶液反應(yīng)
實(shí)驗(yàn)1 實(shí)驗(yàn)2
實(shí)驗(yàn) 操作
實(shí)驗(yàn) 現(xiàn)象 試管①中一開始無氣泡產(chǎn)生，一段時(shí)間后，鋁片溶解，產(chǎn)生氣泡，將點(diǎn)燃的木條放在試管口，有爆鳴聲 ②中鋁片溶解，立即產(chǎn)生無色氣泡，將點(diǎn)燃的木條放在試管口，有爆鳴聲
化學(xué) 方程式 Al2O3＋2NaOH＋3H2O=== 2Na[Al(OH)4]、2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑ 2Al＋2NaOH＋6H2O=== 2Na[Al(OH)4]＋3H2↑
對應(yīng) 的離子 方程式 Al2O3＋2OH－＋3H2O===2[Al(OH)4]－、2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑ 2Al＋2OH－＋6H2O=== 2[Al(OH)4]－＋3H2↑
結(jié)論 鋁、氧化鋁都能與NaOH溶液反應(yīng)
(2)兩性氧化物
既能與酸反應(yīng)生成鹽和水，又能與堿反應(yīng)生成鹽和水的氧化物，如Al2O3等，其與強(qiáng)酸、強(qiáng)堿反應(yīng)的離子方程式為Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O、Al2O3＋2OH－＋3H2O===2[Al(OH)4]－。
3.新型合金
(1)新型儲氫合金材料的研究和開發(fā)將為氫氣作為能源的實(shí)際應(yīng)用起到重要的推動作用。
(2)鈦合金、耐熱合金和形狀記憶合金等新型合金廣泛應(yīng)用于航空航天、生物工程和電子工業(yè)等領(lǐng)域。
(二)互動探究
鋁是一種金屬元素，質(zhì)地堅(jiān)韌而輕，有延展性，容易導(dǎo)電。純鋁可做超高電壓的電纜。1919年，用鋁合金造出了第一架飛機(jī)，鋁被譽(yù)為“帶翼的金屬”。而在生活中，我們到處都可以看到鋁的“影子”，如鋁合金門窗、鋁鍋、鋁勺等等。
【問題討論】
問題1　電解氧化鋁的化學(xué)方程式為__________________________。
提示　2Al2O34Al＋3O2↑
問題2　下列物質(zhì)中既能跟稀鹽酸反應(yīng)， 又能跟氫氧化鈉溶液反應(yīng)的是________。
①NaHCO3　②FeS　③Al2O3　④Al(OH)3
⑤Al
提示　①③④⑤
問題3　請闡釋航空航天領(lǐng)域中鋁合金比鐵合金用途更廣泛的理由___________________________________________________________________
__________________________________________________________________。
提示　①鋁合金比鐵合金質(zhì)地輕、強(qiáng)度大，更適用于航空航天領(lǐng)域；②鋁合金表面易形成致密的氧化膜，此氧化膜耐高溫、防腐蝕，而鐵合金的氧化膜易脫落，起不到防腐蝕的作用(或其他合理答案)。
【探究歸納】　鋁及其化合物的轉(zhuǎn)化關(guān)系歸納
易錯(cuò)提醒：鋁與氫氧化鈉溶液反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是鋁先與強(qiáng)堿溶液中的水反應(yīng)生成H2和Al(OH)3，然后Al(OH)3再與NaOH反應(yīng)生成Na[Al(OH)4]，反應(yīng)中鋁做還原劑，水做氧化劑，NaOH無電子得失。
1.鋁合金在生活中有著廣泛的應(yīng)用，下列有關(guān)鋁合金說法錯(cuò)誤的是(　　)
A.密度小 B.耐腐蝕
C.熔點(diǎn)比純鋁高 D.硬度大于純鋁
答案　C
解析　鋁合金密度小，質(zhì)量輕；鋁表面能形成致密的氧化膜，耐腐蝕能力強(qiáng)；合金的熔點(diǎn)比任一種組成的純金屬低，則鋁合金熔點(diǎn)比純鋁低；硬度大于純鋁。
2.稱取兩份鋁粉，第一份加入足量的鹽酸，第二份中加入足量的NaOH溶液反應(yīng)，若同溫同壓下放出相同體積的氣體，則兩份鋁粉的質(zhì)量之比為(　　)
A.1∶1 B.1∶6
C.3∶2 D.2∶3
答案　A
解析　鋁與稀鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑，與NaOH溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑。由化學(xué)方程式可知，鋁與H2的關(guān)系式為 2Al～3H2可知，同溫同壓下放出相同體積的氣體，需要鋁的質(zhì)量相等。
3.下列不屬于新型合金材料的是(　　)
A.儲氫合金 B.形狀記憶合金
C.不銹鋼 D.鎳鈷耐熱合金
答案　C
解析　不銹鋼是傳統(tǒng)鐵合金。
A級　合格過關(guān)練
選擇題只有1個(gè)選項(xiàng)符合題意
(一)合金與鐵合金
1.下列與合金相關(guān)的敘述正確的有(　　)
①合金的硬度一般比它的成分金屬的硬度都大
②合金的熔點(diǎn)一般比它的成分金屬的熔點(diǎn)都低
③改變原料的配比、變更制造合金的工藝，可得到不同性能的合金
④合金的導(dǎo)電性比純金屬的更強(qiáng)
⑤合金的應(yīng)用范圍比純金屬更廣
A.①②⑤ B.①②③⑤
C.②③④ D.①②④
答案　B
解析　①合金的硬度一般大于其成分金屬的硬度，故正確；②合金的熔點(diǎn)一般低于其成分金屬的熔點(diǎn)，故正確；③合金的性質(zhì)與合金的原料配比以及制造工藝有關(guān)，所以改變原料的配比、變更制造合金的工藝，可以制得具有不同性能的合金，故正確；④合金的導(dǎo)電性不一定比純金屬更強(qiáng)，比如鋁合金的導(dǎo)電性比純鋁要差，故錯(cuò)誤；⑤合金一般比其成分金屬熔點(diǎn)低，硬度大，具有更好的機(jī)械加工性能，故應(yīng)用更廣泛，故正確。
2.關(guān)于生鐵和鋼的區(qū)別正確的是(　　)
A.生鐵屬于純凈物，鋼屬于混合物
B.生鐵比鋼的含碳量更高
C.生鐵比鋼彈性更好
D.生鐵屬于鐵－碳合金，鋼也是合金但不含碳
答案　B
解析　A.生鐵也是混合物，且含碳量更高，A錯(cuò)誤；B.生鐵比鋼的含碳量更高(生鐵：>2%，鋼：0.03～2%)，B正確；C.鋼彈性更好，C錯(cuò)誤；D.鋼中含碳，D錯(cuò)誤。
3.將10 g鐵碳合金放入O2中高溫灼燒，反應(yīng)后的氣體通入到過量石灰水中得沉淀1.4 g。則此鐵碳合金是(　　)
A.生鐵 B.高碳鋼
C.中碳鋼 D.低碳鋼
答案　B
解析　利用沉淀的質(zhì)量可得二氧化碳的質(zhì)量，利用二氧化碳可計(jì)算與氧氣反應(yīng)的碳的質(zhì)量，進(jìn)一步求得碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，再根據(jù)鋼和生鐵中的含碳量判斷。根據(jù)C～CO2～CaCO3可知碳原子的物質(zhì)的量等于碳酸鈣的物質(zhì)的量。沉淀1.4 g為碳酸鈣質(zhì)量，物質(zhì)的量為＝0.014 mol，碳原子的質(zhì)量為0.014 mol×12 g/mol＝0.168 g，碳元素的含量為×100%＝1.68%，高碳鋼含碳量在0.60%～2%之間，根據(jù)鋼的含碳量可知，屬于高碳鋼。
4.北宋沈括對生鐵煉鋼有這么一段評價(jià)：“世間鍛鐵所謂鋼鐵者，用柔鐵屈盤之，乃以生鐵陷其間，泥封煉之，鍛令相入，謂之‘團(tuán)鋼’，亦謂之‘灌鋼’。此乃偽鋼耳……”，下列說法正確的是(　　)
A.生鐵和鋼都是關(guān)于鐵的含碳合金，鋼中碳的含量較高
B.通過煉制和鍛打，可以調(diào)節(jié)鐵中元素的組成、元素的含量等來改變鐵的性能
C.高碳鋼的韌性較好，低碳鋼的硬度較大
D.不銹鋼是一種常見的合金鋼，它的合金元素主要是鎢(W)和硅(Si)
答案　B
解析　A.生鐵和鋼都是鐵的含碳合金，鋼中碳的含量在0.03%～2.0%之間，生鐵中碳的含量在2.0%～4.3%之間，所以生鐵的碳含量高于鋼的碳含量，故A錯(cuò)誤；B.通過煉制和鍛打，可以降低生鐵中含碳量，除去生鐵中有害元素P、S，調(diào)整生鐵中Si、Mn的含量，這樣的鐵有韌性、可鍛軋、可延壓，故B正確；C.根據(jù)含碳量的不同，碳素鋼可分為高碳鋼、中碳鋼、低碳鋼，其中高碳鋼硬度較大，韌性較差，低碳鋼，硬度較小，韌性較強(qiáng)，故C錯(cuò)誤；D.不銹鋼是一種常見的合金鋼，它的合金元素主要是鉻(Cr)、鎳(Ni)，常用來制造醫(yī)療器械、餐具等，故D錯(cuò)誤。
(二)鋁和鋁合金、新型合金
5.鋁是地殼中含量最高的金屬元素，下列關(guān)于鋁及其化合物的性質(zhì)、用途的說法錯(cuò)誤的是(　　)
A.純鋁的硬度和強(qiáng)度較小，不適合用于制造機(jī)器零部件
B.可用NaOH溶液除去Fe2O3粉末中少量的Al2O3
C.鋁合金是用來制造飛機(jī)和宇宙飛船的理想材料
D.鋁制品廉價(jià)易得，適用于廚房蒸煮和長期存放堿性食物
答案　D
解析　制造機(jī)器零部件要求材料硬度高、強(qiáng)度大，而純鋁硬度、強(qiáng)度較小，不適合；氧化鐵不與氫氧化鈉溶液反應(yīng)，氧化鋁為兩性氧化物，與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成偏鋁酸鈉和水；鋁合金硬度高、質(zhì)量輕，是用來制造飛機(jī)和宇宙飛船的理想材料；鋁能與酸、堿發(fā)生反應(yīng)，鋁制品不能長期存放酸性或堿性較強(qiáng)的食物。
6.宏觀辨識與微觀探析是重要的學(xué)科素養(yǎng)，下列有關(guān)氧化鋁的說法正確的是(　　)
A.Al2O3難溶于水，不跟水反應(yīng)，所以它不是Al(OH)3對應(yīng)的氧化物
B.因?yàn)锳l2O3是金屬氧化物，所以它是堿性氧化物
C.Al2O3能跟所有的酸堿溶液反應(yīng)
D.Al2O3能跟強(qiáng)的酸堿溶液反應(yīng)
答案　D
解析　Al2O3雖然難溶于水，但是2Al(OH)3Al2O3＋3H2O，Al2O3和Al(OH)3中Al的化合價(jià)相同，所以Al2O3是Al(OH)3對應(yīng)的氧化物；金屬氧化物與堿性氧化物是兩個(gè)不同的概念，二者沒有必然的聯(lián)系；Al2O3是兩性氧化物，與強(qiáng)酸、強(qiáng)堿反應(yīng)，與弱堿不反應(yīng)。
7.下列關(guān)于新型合金材料說法不正確的是(　　)
A.鑭鎳合金能大量吸收H2形成金屬氫化物，可作儲氫材料
B.鈦合金生物相容性好，強(qiáng)度大，可作人造骨骼
C.形狀記憶合金可在使合金發(fā)生形變的作用力消失后恢復(fù)原狀
D.利用合金的熔點(diǎn)低于成分金屬這一特點(diǎn)可制得耐熱合金
答案　D
解析　耐熱合金的熔點(diǎn)很高，與合金的特征無關(guān)。
8.探究鋁的性質(zhì)實(shí)驗(yàn)
Ⅰ Ⅱ
現(xiàn)象：立即產(chǎn)生氣泡 現(xiàn)象：開始沒氣泡，一段 時(shí)間后產(chǎn)生氣泡
下列說法不正確的是(　　)
A.從元素化合價(jià)角度看，產(chǎn)生的氣體只能是H2
B.實(shí)驗(yàn)Ⅰ證明NaOH是氧化劑
C.實(shí)驗(yàn)Ⅱ說明Al2O3具有酸性氧化物的性質(zhì)
D.實(shí)驗(yàn)Ⅰ和Ⅱ反應(yīng)后的溶液中微粒種類完全相同
答案　B
解析　由圖可知，實(shí)驗(yàn)Ⅰ和Ⅱ生成氣泡的反應(yīng)都為鋁與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成Na[Al(OH)4]和氫氣，則從元素化合價(jià)角度看，產(chǎn)生的氣體只能是氫氣，A正確；實(shí)驗(yàn)Ⅰ中發(fā)生的反應(yīng)為鋁和氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成Na[Al(OH)4]和氫氣，氫氧化鈉既不是反應(yīng)的氧化劑也不是還原劑，B錯(cuò)誤；實(shí)驗(yàn)Ⅱ中氧化鋁與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成Na[Al(OH)4]，反應(yīng)中氧化鋁表現(xiàn)酸性氧化物的性質(zhì)，C正確；實(shí)驗(yàn)Ⅰ中發(fā)生的反應(yīng)為鋁和氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成Na[Al(OH)4]和氫氣，實(shí)驗(yàn)Ⅱ中氧化鋁與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成Na[Al(OH)4]、鋁和氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成Na[Al(OH)4]和氫氣，則實(shí)驗(yàn)Ⅰ和Ⅱ反應(yīng)后所得溶液都是Na[Al(OH)4]，溶液中微粒種類完全相同，D正確。
9.鐵、鋁的混合物進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：
(1)操作X的名稱是________。
(2)氣體A是________。
(3)A與Cl2混合光照可能發(fā)生爆炸，生成________(填化學(xué)式)，A在該反應(yīng)中作為________(填“氧化劑”或“還原劑”)。
(4)溶液B中陰離子除OH－外還有________，溶液D中存在的金屬離子為________。
答案　(1)過濾　(2)H2　(3)HCl　還原劑
(4)[Al(OH)4]－　Fe2＋
解析　(1)加入足量NaOH溶液，Al溶解，F(xiàn)e不溶解，操作X為過濾。(2)Al與氫氧化鈉溶液反應(yīng)產(chǎn)生氫氣，氣體A為H2。(3)H2與Cl2反應(yīng)生成HCl，H2失電子，做還原劑。(4)溶液B中陰離子有OH－、[Al(OH)4]－，溶液D中金屬離子為Fe2＋。
B級　素養(yǎng)培優(yōu)練
10.隨著氣溫下降病毒的活性增加，通過戴口罩可以有效阻止病毒傳播。如圖，為增強(qiáng)口罩的密封性，均放了鼻梁條，有的鼻梁條是鋁合金做的。下列說法正確的是(　　)
A.鋁合金屬于純凈物
B.鋁合金的熔點(diǎn)比金屬鋁高
C.鋁合金可以跟強(qiáng)酸強(qiáng)堿溶液反應(yīng)
D.鼻梁條使用鋁合金，利用其密度大、抗腐蝕性好的優(yōu)點(diǎn)
答案　C
解析　合金是由兩種或兩種以上的金屬與金屬或非金屬經(jīng)一定方法合成的具有金屬特性的混合物，鋁合金屬于混合物，A錯(cuò)誤； 合金的優(yōu)點(diǎn)之一是合金的熔點(diǎn)比組分金屬的低，因此鋁合金的熔點(diǎn)比鋁低，B錯(cuò)誤； 鋁具有兩性，能與強(qiáng)酸、強(qiáng)堿溶液反應(yīng)，鋁合金亦然，C正確； 鼻梁條使用鋁合金，利用其可塑性好的優(yōu)點(diǎn)，D錯(cuò)誤。
11.我國“蛟龍”號載人潛水器已成功下潛至海中7 062.68米處。“蛟龍”號載人潛水器的外殼是耐超高壓的鈦合金，下面有關(guān)合金的說法正確的是(　　)
A.鈦合金是一種新型金屬單質(zhì)
B.鈦合金熔點(diǎn)比鈦金屬高
C.鈦合金的硬度與鈦單質(zhì)相同
D.青銅、合金鋼和硬鋁都是合金
答案　D
解析　合金含有兩種或者兩種以上元素，不是單質(zhì)，故A錯(cuò)誤；合金熔點(diǎn)一般比其組分中任一金屬的熔點(diǎn)低，故B錯(cuò)誤；合金硬度一般比其組分中任一金屬的硬度大，故C錯(cuò)誤；青銅、合金鋼和硬鋁都是合金，故D正確。
12.下列反應(yīng)的離子方程式書寫不正確的是(　　)
A.氧化鋁溶于鹽酸：Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O
B.鋁溶于NaOH溶液：Al＋2OH－===[Al(OH)4]－＋H2↑
C.鋁溶于鹽酸：2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑
D.氧化鋁溶于NaOH溶液：Al2O3＋2OH－＋3H2O===2[Al(OH)4]－
答案　B
解析　B項(xiàng)原子或電荷均不守恒，正確的離子方程式為2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑。
13.用除去表面氧化膜的鋁箔包裝0.1 mol金屬鈉，用針扎出一些小孔，放入水中，完全反應(yīng)后，用排水集氣法收集反應(yīng)產(chǎn)生的氣體，則收集到的氣體為(標(biāo)準(zhǔn)狀況)(　　)
A.O2和H2的混合氣體
B.1.12 L H2
C.大于1.12 L H2
D.小于1.12 L H2
答案　C
解析　首先鈉與水反應(yīng)生成NaOH和H2，鋁再與NaOH溶液反應(yīng)生成Na[Al(OH)4]和H2，收集到的氣體為兩者產(chǎn)生的氫氣之和，0.1 mol鈉與水反應(yīng)產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)狀況下氣體1.12 L，再加上鋁與NaOH溶液反應(yīng)放出的H2，最終收集到的H2大于1.12 L。
14.鋁分別與足量的稀鹽酸和NaOH溶液反應(yīng)，當(dāng)兩個(gè)反應(yīng)放出的氣體在相同狀況下的體積相等時(shí)，反應(yīng)中消耗的HCl與NaOH的物質(zhì)的量之比為(　　)
A.1∶1 B.1∶3
C.3∶1 D.4∶1
答案　C
解析　鋁與稀鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑，與NaOH溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑。由化學(xué)方程式可知，當(dāng)兩個(gè)反應(yīng)放出氣體在相同狀況下的體積相等時(shí)，由2Al～2NaOH～6HCl～3H2可知，反應(yīng)中消耗的HCl和NaOH的物質(zhì)的量之比為6∶2＝3∶1。
15.鋁、氧化鋁的性質(zhì)與其他常見金屬及氧化物相比，有一定的特殊性。
(1)可用NaOH溶液除去鐵粉中的鋁粉，反應(yīng)原理是(用離子方程式表示)_____________________________________________________________
________________________________________________________________，
將2.7 g Al分別置于足量的NaOH溶液、稀硫酸中，生成H2的體積之比(同溫同壓)為________。
(2)證明Al2O3是兩性氧化物的常用試劑是________(填名稱)，將a g廢鋁片置于100 mL鹽酸中，測得反應(yīng)過程中生成氫氣體積(標(biāo)準(zhǔn)狀況)與時(shí)間的關(guān)系如圖所示：0～t1時(shí)間段無氣體生成的原因是________________________，
若反應(yīng)后所得溶液中n(Al3＋)＝0.102 mol且鹽酸恰好完全反應(yīng)，則原溶液中c(HCl)＝________。
答案　(1) 2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑　1∶1
(2)鹽酸和氫氧化鈉溶液　開始時(shí)鋁表面的Al2O3與鹽酸反應(yīng)　 3.06 mol/L
解析　(1)鐵粉和鋁粉的混合物中加入NaOH溶液，只有Al與NaOH溶液反應(yīng)，生成Na[Al(OH)4]和H2，從而除去Fe中混有的Al，反應(yīng)原理是2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑；Al與足量的NaOH溶液、稀硫酸反應(yīng)時(shí)都表現(xiàn)＋3價(jià)，所以都存在關(guān)系式：2Al～3H2，則2.7 g Al的物質(zhì)的量為0.1 mol，生成H2的物質(zhì)的量都為0.15 mol，體積之比(同溫同壓)為1∶1。(2)依據(jù)兩性氧化物的定義，兩性氧化物既能與強(qiáng)酸反應(yīng)，又能與強(qiáng)堿反應(yīng)，且都生成鹽和水，所以證明Al2O3是兩性氧化物的常用試劑是鹽酸和氫氧化鈉溶液；將a g廢鋁片置于100 mL鹽酸中，由于鋁表面形成氧化膜，所以0～t1時(shí)間段氧化膜與鹽酸反應(yīng)，無氣體生成；若反應(yīng)后所得溶液中n(Al3＋)＝0.102 mol且鹽酸恰好完全反應(yīng)，則依據(jù)元素守恒，n(HCl)＝n(Cl－)＝3n(Al3＋)＝0.306 mol，原溶液中c(HCl)＝＝3.06 mol/L。
16.合金可由兩種或兩種以上的金屬(或金屬與非金屬)熔合而成。一般來說，合金的熔點(diǎn)低于其中任何一種成分金屬的熔點(diǎn)。下表是一些金屬熔點(diǎn)的數(shù)據(jù)。
金屬 銅 鋅 錫 鉛 鉍 鎘
熔點(diǎn)/℃ 1 083 419.6 231.9 327.5 271.3 320.9
(1)鉛錫合金中某種金屬的質(zhì)量分?jǐn)?shù)與合金的熔點(diǎn)有如圖所示的關(guān)系，其中橫坐標(biāo)表示的是________的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；當(dāng)合金熔點(diǎn)最低時(shí)，合金中鉛與錫的質(zhì)量比為________。
(2)保險(xiǎn)絲由鉍、鉛、錫、鎘等金屬組成，其熔點(diǎn)約為________(填序號)。
A.20～40 ℃ B.60～80 ℃
C.230～250 ℃ D.300～320 ℃
(3)青銅器的主要成分是銅錫合金。嶄新的青銅器呈土黃色。當(dāng)青銅器長期埋于地下，逐漸形成了銅綠[主要成分為Cu2(OH)2CO3]，從其化學(xué)式可知銅綠的形成是銅與________(填物質(zhì)的化學(xué)式)長期作用的結(jié)果。
答案　(1)錫　2∶3　(2)B　(3)O2、H2O和CO2
解析　(1)根據(jù)題圖及題表中數(shù)據(jù)可知，當(dāng)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0時(shí)的熔點(diǎn)比質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1時(shí)的熔點(diǎn)高，鉛的熔點(diǎn)高于錫的熔點(diǎn)，所以質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0時(shí)對應(yīng)的金屬是鉛，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1時(shí)對應(yīng)的金屬是錫，所以橫坐標(biāo)表示的是錫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；當(dāng)合金熔點(diǎn)最低時(shí)，錫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是0.6，此時(shí)合金中鉛與錫的質(zhì)量比為0.4∶0.6＝2∶3。(2)一般來說合金的熔點(diǎn)低于其中任何一種成分金屬的熔點(diǎn)。鉍、鉛、錫、鎘中熔點(diǎn)最低的是錫(231.9 ℃)，則合金的熔點(diǎn)低于231.9 ℃，排除C、D選項(xiàng)；A選項(xiàng)的溫度太低，與室溫接近，保險(xiǎn)絲起不到保護(hù)作用，所以答案選B選項(xiàng)。(3)銅綠中除銅元素外，還有H、C、O元素，所以銅綠的形成是銅與空氣中的O2、H2O和CO2長期作用的結(jié)果。第二節(jié)　金屬材料
基礎(chǔ)課時(shí)20　常見的合金及應(yīng)用金屬材料
學(xué)習(xí)目標(biāo)　1.了解合金的概念并能聯(lián)系純金屬與合金的微觀結(jié)構(gòu)解釋二者性能的差異。2.能列舉常見合金的組成和性能,認(rèn)識鋁及氧化鋁與酸、堿的反應(yīng),能科學(xué)、合理的選擇和使用金屬材料,培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和社會責(zé)任感。
一、鐵合金
　　　　　　　　　　　　　　　　
(一)知識梳理
1.合金
(1)合金的概念
合金是指由兩種或兩種以上的　　　　　　　(或金屬與非金屬)熔合而成的具有金屬特性的物質(zhì)。屬于　　　　　　物。
(2)合金的性質(zhì)
合金具有許多優(yōu)良的物理、化學(xué)或機(jī)械性能。合金的性能可以通過所添加的合金元素的種類、含量和生成合金的條件等來加以調(diào)節(jié)。
①硬度:合金的硬度一般比其成分金屬的硬度　　　　　　。
②熔點(diǎn):合金的熔點(diǎn)一般比其成分金屬的熔點(diǎn)　　　　　　。
2.鐵合金
(1)生鐵
①生鐵的含碳量為2%~4.3%。
②性能及用途:
生鐵硬度大、抗壓,性脆,可以鑄造成型,是制造機(jī)座、管道的重要材料。
(2)鋼
①鋼的含碳量為　　　　　　　　。
②鋼有良好的延展性,機(jī)械性能好,可以鍛軋和鑄造,廣泛用于制造機(jī)械和交通工具等。
③鋼是用量最大,用途最廣的合金,鋼的分類如下:
合金鋼具有:強(qiáng)度、　　　　　　大,可塑性、韌性好,　　　　　　,　　　　　　的特殊性能。
(3)不銹鋼
①合金元素:不銹鋼是最常見的一種合金鋼,它的合金元素主要是　　　　　　。
②性能:大氣中比較穩(wěn)定,不容易生銹,具有很強(qiáng)的抗腐蝕能力。
③用途:醫(yī)療器材、廚房用具和餐具、地鐵列車的車體材質(zhì)等。
(4)超級鋼
①合金元素:Mn、C、Al、V。
②性能:強(qiáng)度很大,在應(yīng)用時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)鋼板的輕薄化。
③用途:汽車、航空和航天等領(lǐng)域。
(二)互動探究
“灌鋼法”是我國古代勞動人民對鋼鐵冶煉技術(shù)的重大貢獻(xiàn),陶弘景在其《本草經(jīng)集注》中提到“鋼鐵是雜煉生鍒作刀鐮者”。“灌鋼法”主要是將生鐵和熟鐵(含碳量約0.1%)混合加熱,生鐵熔化灌入熟鐵,再鍛打成鋼。
【問題討論】
問題1　生鐵和熟鐵中含碳量高的是　　　　。
問題2　鋼的含碳量　　　　　　,硬度和脆性　　　　。
問題3　煉鐵的原料之一赤鐵礦主要成分是　　　　。
【探究歸納】
1.鐵合金
(1)分類
(2)鋼
2.合金的特性
3.合金中的“四最”
(1)使用“最早”的合金是青銅;
(2)用量“最大”、用途“最廣”的合金是鋼;
(3)航空、航天“最理想”的材料是鋁合金;
(4)未來能源“最前沿”的材料是儲氫合金。
1.下列有關(guān)鐵及鐵合金的說法正確的是 (　　)
A.生鐵是鐵碳合金,而鋼則為純鐵
B.生鐵的硬度比純鐵的硬度小
C.減少生鐵中的碳、硅、錳等元素可得到鋼
D.鐵的應(yīng)用,經(jīng)歷了“鐵—普通鋼—不銹鋼等特種鋼”的演變過程
2.我國短道速滑隊(duì)所用冰刀材料是特殊的鋼材料。下列說法中正確的是 (　　)
A.該合金熔點(diǎn)比純鐵熔點(diǎn)高
B.該合金硬度比純鐵高
C.該合金碳含量比生鐵高
D.該合金屬于純凈物
3.下列關(guān)于鐵和鐵合金的有關(guān)說法錯(cuò)誤的是 (　　)
A.工業(yè)上用一氧化碳將鐵礦石中的鐵還原出來
B.不銹鋼抗腐蝕性能好,長期使用絕對不會生銹
C.制造鐵軌、船舶、橋梁的碳素鋼是鐵和碳的合金
D.使用鐵鍋燒飯菜能為人體提供微量的鐵元素
二、鋁和鋁合金　新型合金
　　　　　　　　　　　　　　　　
(一)知識梳理
1.鋁和鋁合金
(1)鋁是地殼中含量　　　　　　的金屬元素,是銀白色金屬,常溫下就能與空氣中的　　　　發(fā)生反應(yīng),表面生成一層致密的　　　　　　　薄膜,保護(hù)內(nèi)部金屬,反應(yīng)的化學(xué)方程式為　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)鋁合金
鋁合金是目前用途廣泛的合金之一,硬鋁是在鋁中添加了一定比例的　　　　　　、Mg、Mn、Si,它的密度　　　　　　,強(qiáng)度　　　　　　,具有較強(qiáng)抗腐蝕能力,是制造飛機(jī)和宇宙飛船的理想材料。
2.鋁、氧化鋁的性質(zhì)
(1)鋁、氧化鋁的化學(xué)性質(zhì)
①與稀鹽酸反應(yīng)
實(shí)驗(yàn) 操作
實(shí)驗(yàn) 現(xiàn)象 鋁片　　　　　　,有無色氣泡冒出,將點(diǎn)燃的木條放在試管口有　　　　　　
化學(xué) 方程式 Al2O3+6HCl===2AlCl3+3H2O、2Al+6HCl===2AlCl3+3H2↑
對應(yīng) 的離子 方程式 　　　　　　　　　　　　　　、 　　　　　　　　　　　　　
②與NaOH溶液反應(yīng)
實(shí)驗(yàn)1 實(shí)驗(yàn)2
實(shí)驗(yàn) 操作
實(shí)驗(yàn) 現(xiàn)象 試管①中一開始無氣泡產(chǎn)生,一段時(shí)間后,鋁片　　　　　　　,產(chǎn)生氣泡,將點(diǎn)燃的木條放在試管口,有　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　 ②中鋁片溶解,立即產(chǎn)生無色氣泡,將點(diǎn)燃的木條放在試管口,有　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　
化學(xué) 方程式 Al2O3+2NaOH+3H2O=== 2Na[Al(OH)4]、2Al+2NaOH+6H2O===2Na[Al(OH)4]+3H2↑ 2Al+2NaOH+6H2O=== 2Na[Al(OH)4]+3H2↑
對應(yīng) 的離子 方程式 Al2O3+2OH-+3H2O===2[Al(OH)4]-、 　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　 2Al+2OH-+6H2O=== 2[Al(OH)4]-+3H2↑
結(jié)論 鋁、氧化鋁都能與NaOH溶液反應(yīng)
(2)兩性氧化物
既能與　　　　　　反應(yīng)生成鹽和水,又能與　　　　　　反應(yīng)生成鹽和水的氧化物,如Al2O3等,其與強(qiáng)酸、強(qiáng)堿反應(yīng)的離子方程式為
　　　　　　　　　　　　　　、
Al2O3+2OH-+3H2O===2[Al(OH)4]-。
3.新型合金
(1)　　　　　　　　材料的研究和開發(fā)將為氫氣作為能源的實(shí)際應(yīng)用起到重要的推動作用。
(2)　　　　　　、　　　　　　和　　　　　　　　等新型合金廣泛應(yīng)用于航空航天、生物工程和電子工業(yè)等領(lǐng)域。
(二)互動探究
鋁是一種金屬元素,質(zhì)地堅(jiān)韌而輕,有延展性,容易導(dǎo)電。純鋁可做超高電壓的電纜。1919年,用鋁合金造出了第一架飛機(jī),鋁被譽(yù)為“帶翼的金屬”。而在生活中,我們到處都可以看到鋁的“影子”,如鋁合金門窗、鋁鍋、鋁勺等等。
【問題討論】
問題1　電解氧化鋁的化學(xué)方程式為　　　　　　　　　　　　　　。
問題2　下列物質(zhì)中既能跟稀鹽酸反應(yīng), 又能跟氫氧化鈉溶液反應(yīng)的是　　　　。
①NaHCO3　②FeS　③Al2O3　④Al(OH)3
⑤Al
問題3　請闡釋航空航天領(lǐng)域中鋁合金比鐵合金用途更廣泛的理由　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　。
【探究歸納】　鋁及其化合物的轉(zhuǎn)化關(guān)系歸納
易錯(cuò)提醒:鋁與氫氧化鈉溶液反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是鋁先與強(qiáng)堿溶液中的水反應(yīng)生成H2和Al(OH)3,然后Al(OH)3再與NaOH反應(yīng)生成Na[Al(OH)4],反應(yīng)中鋁做還原劑,水做氧化劑,NaOH無電子得失。
1.鋁合金在生活中有著廣泛的應(yīng)用,下列有關(guān)鋁合金說法錯(cuò)誤的是 (　　)
A.密度小 B.耐腐蝕
C.熔點(diǎn)比純鋁高 D.硬度大于純鋁
2.稱取兩份鋁粉,第一份加入足量的鹽酸,第二份中加入足量的NaOH溶液反應(yīng),若同溫同壓下放出相同體積的氣體,則兩份鋁粉的質(zhì)量之比為 (　　)
A.1∶1 B.1∶6
C.3∶2 D.2∶3
3.下列不屬于新型合金材料的是 (　　)
A.儲氫合金 B.形狀記憶合金
C.不銹鋼 D.鎳鈷耐熱合金
:課后完成　第三章　基礎(chǔ)課時(shí)20(共56張PPT)
第二節(jié)　金屬材料
第三章　鐵 金屬材料
基礎(chǔ)課時(shí) 　常見的合金及應(yīng)用金屬材料
20
1.了解合金的概念并能聯(lián)系純金屬與合金的微觀結(jié)構(gòu)解釋二者性能的差異。2.能列舉常見合金的組成和性能，認(rèn)識鋁及氧化鋁與酸、堿的反應(yīng)，能科學(xué)、合理的選擇和使用金屬材料，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和社會責(zé)任感。
學(xué)習(xí)目標(biāo)
一、鐵合金
二、鋁和鋁合金　新型合金
目
錄
CONTENTS
課后鞏固訓(xùn)練
一、鐵合金
對點(diǎn)訓(xùn)練
(一)知識梳理
1.合金
(1)合金的概念
合金是指由兩種或兩種以上的______ (或金屬與非金屬)熔合而成的具有金屬特性的物質(zhì)。屬于______物。
(2)合金的性質(zhì)
合金具有許多優(yōu)良的物理、化學(xué)或機(jī)械性能。合金的性能可以通過所添加的合金元素的種類、含量和生成合金的條件等來加以調(diào)節(jié)。
①硬度：合金的硬度一般比其成分金屬的硬度____。
②熔點(diǎn)：合金的熔點(diǎn)一般比其成分金屬的熔點(diǎn)____。
金屬
混合
大
低
2.鐵合金
(1)生鐵
①生鐵的含碳量為2%～4.3%。
②性能及用途：
生鐵硬度大、抗壓，性脆，可以鑄造成型，是制造機(jī)座、管道的重要材料。
(2)鋼
①鋼的含碳量為__________________。
②鋼有良好的延展性，機(jī)械性能好，可以鍛軋和鑄造，廣泛用于制造機(jī)械和交通工具等。
0.03%～2%
③鋼是用量最大，用途最廣的合金，鋼的分類如下：
合金鋼具有：強(qiáng)度、______大，可塑性、韌性好，______，________的特殊性能。
低
中
高
特種
硬度
耐磨
耐腐蝕
(3)不銹鋼
①合金元素：不銹鋼是最常見的一種合金鋼，它的合金元素主要是________。
②性能：大氣中比較穩(wěn)定，不容易生銹，具有很強(qiáng)的抗腐蝕能力。
③用途：醫(yī)療器材、廚房用具和餐具、地鐵列車的車體材質(zhì)等。
(4)超級鋼
①合金元素：Mn、C、Al、V。
②性能：強(qiáng)度很大，在應(yīng)用時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)鋼板的輕薄化。
③用途：汽車、航空和航天等領(lǐng)域。
鉻和鎳
(二)互動探究
“灌鋼法”是我國古代勞動人民對鋼鐵冶煉技術(shù)的重大貢獻(xiàn)，陶弘景在其《本草經(jīng)集注》中提到“鋼鐵是雜煉生鍒作刀鐮者”。“灌鋼法”主要是將生鐵和熟鐵(含碳量約0.1%)混合加熱，生鐵熔化灌入熟鐵，再鍛打成鋼。
【問題討論】
問題1　生鐵和熟鐵中含碳量高的是________。
問題2　鋼的含碳量______________，硬度和脆性_____________。
問題3　煉鐵的原料之一赤鐵礦主要成分是________。
生鐵
越高(或越低)
越大(或越小)
Fe2O3
【探究歸納】
1.鐵合金
(1)分類
(2)鋼
2.合金的特性
3.合金中的“四最”
(1)使用“最早”的合金是青銅；
(2)用量“最大”、用途“最廣”的合金是鋼；
(3)航空、航天“最理想”的材料是鋁合金；
(4)未來能源“最前沿”的材料是儲氫合金。
1.下列有關(guān)鐵及鐵合金的說法正確的是(　　)
A.生鐵是鐵碳合金，而鋼則為純鐵
B.生鐵的硬度比純鐵的硬度小
C.減少生鐵中的碳、硅、錳等元素可得到鋼
D.鐵的應(yīng)用，經(jīng)歷了“鐵—普通鋼—不銹鋼等特種鋼”的演變過程
解析　生鐵和鋼都是合金；生鐵的硬度比純鐵的硬度大；煉鋼可減少生鐵中的碳元素，不能減少硅、錳等元素；隨著文明和技術(shù)的進(jìn)步，鐵的應(yīng)用，經(jīng)歷了“鐵—普通鋼—不銹鋼等特種鋼”的演變過程，故D正確。
D
2.我國短道速滑隊(duì)所用冰刀材料是特殊的鋼材料。下列說法中正確的是(　　)
A.該合金熔點(diǎn)比純鐵熔點(diǎn)高
B.該合金硬度比純鐵高
C.該合金碳含量比生鐵高
D.該合金屬于純凈物
解析　合金的熔點(diǎn)低于成分金屬；合金的硬度比成分金屬大，該合金硬度比純鐵高，適合用于制造冰刀；鋼的含碳量低于生鐵；合金屬于混合物。
B
3.下列關(guān)于鐵和鐵合金的有關(guān)說法錯(cuò)誤的是(　　)
A.工業(yè)上用一氧化碳將鐵礦石中的鐵還原出來
B.不銹鋼抗腐蝕性能好，長期使用絕對不會生銹
C.制造鐵軌、船舶、橋梁的碳素鋼是鐵和碳的合金
D.使用鐵鍋燒飯菜能為人體提供微量的鐵元素
解析　一氧化碳具有還原性，可以將鐵礦石中的鐵還原出來，A正確；在相同條件和環(huán)境下，不銹鋼較碳素鋼而言不易生銹，但不是絕對不會生銹，B錯(cuò)誤；碳素鋼是鐵和碳的合金，C正確；鐵是人體必需的微量元素，使用鐵鍋燒飯菜能為人體提供微量的鐵元素，D正確。
B
二、鋁和鋁合金　新型合金
對點(diǎn)訓(xùn)練
(一)知識梳理
1.鋁和鋁合金
(1)鋁是地殼中含量______的金屬元素，是銀白色金屬，常溫下就能與空氣中的______發(fā)生反應(yīng)，表面生成一層致密的________薄膜，保護(hù)內(nèi)部金屬，反應(yīng)的化學(xué)方程式為__________________________________。
(2)鋁合金
鋁合金是目前用途廣泛的合金之一，硬鋁是在鋁中添加了一定比例的______、Mg、Mn、Si，它的密度____，強(qiáng)度____，具有較強(qiáng)抗腐蝕能力，是制造飛機(jī)和宇宙飛船的理想材料。
最多
氧氣
氧化鋁
4Al＋3O2===2Al2O3
Cu
小
高
2.鋁、氧化鋁的性質(zhì)
(1)鋁、氧化鋁的化學(xué)性質(zhì)
①與稀鹽酸反應(yīng)
實(shí)驗(yàn)操作
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 鋁片__________，有無色氣泡冒出，將點(diǎn)燃的木條放在試管口有________
化學(xué)方程式 Al2O3＋6HCl===2AlCl3＋3H2O、2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑
對應(yīng)的離子方程式 ___________________________、_________________________
逐漸溶解
爆鳴聲
Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O
2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑
②與NaOH溶液反應(yīng)
實(shí)驗(yàn)1 實(shí)驗(yàn)2
實(shí)驗(yàn) 操作
實(shí)驗(yàn) 現(xiàn)象 試管①中一開始無氣泡產(chǎn)生，一段時(shí)間后，鋁片______，產(chǎn)生氣泡，將點(diǎn)燃的木條放在試管口，有________ ②中鋁片溶解，立即產(chǎn)生無色氣泡，將點(diǎn)燃的木條放在試管口，有________
溶解
爆鳴聲
爆鳴聲
實(shí)驗(yàn)1 實(shí)驗(yàn)2
化學(xué) 方程式 Al2O3＋2NaOH＋3H2O=== 2Na[Al(OH)4]、2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑ 2Al＋2NaOH＋6H2O===
2Na[Al(OH)4]＋3H2↑
對應(yīng) 的離子 方程式 Al2O3＋2OH－＋3H2O===2[Al(OH)4]－、_______________________________________ 2Al＋2OH－＋6H2O===
2[Al(OH)4]－＋3H2↑
結(jié)論 鋁、氧化鋁都能與NaOH溶液反應(yīng)
2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑
(2)兩性氧化物
既能與____反應(yīng)生成鹽和水，又能與____反應(yīng)生成鹽和水的氧化物，如Al2O3等，其與強(qiáng)酸、強(qiáng)堿反應(yīng)的離子方程式為__________________________________、Al2O3＋2OH－＋3H2O===2[Al(OH)4]－。
酸
堿
Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O
3.新型合金
(1)______________ 材料的研究和開發(fā)將為氫氣作為能源的實(shí)際應(yīng)用起到重要的推動作用。
(2)________ 、__________和______________等新型合金廣泛應(yīng)用于航空航天、生物工程和電子工業(yè)等領(lǐng)域。
新型儲氫合金
鈦合金
耐熱合金
形狀記憶合金
(二)互動探究
鋁是一種金屬元素，質(zhì)地堅(jiān)韌而輕，有延展性，容易導(dǎo)電。純鋁可做超高電壓的電纜。1919年，用鋁合金造出了第一架飛機(jī)，鋁被譽(yù)為“帶翼的金屬”。而在生活中，我們到處都可以看到鋁的“影子”，如鋁合金門窗、鋁鍋、鋁勺等等。
【問題討論】
問題1　電解氧化鋁的化學(xué)方程式為__________________________。
問題2　下列物質(zhì)中既能跟稀鹽酸反應(yīng)， 又能跟氫氧化鈉溶液反應(yīng)的是________。
①NaHCO3　②FeS　③Al2O3　④Al(OH)3 ⑤Al
問題3　請闡釋航空航天領(lǐng)域中鋁合金比鐵合金用途更廣泛的理由___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
①③④⑤
①鋁合金比鐵合金質(zhì)地輕、強(qiáng)度大，更適用于航空航天領(lǐng)域；②鋁合金表面易形成致密的氧化膜，此氧化膜耐高溫、防腐蝕，而鐵合金的氧化膜易脫落，起不到防腐蝕的作用(或其他合理答案)
【探究歸納】　鋁及其化合物的轉(zhuǎn)化關(guān)系歸納
易錯(cuò)提醒：鋁與氫氧化鈉溶液反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是鋁先與強(qiáng)堿溶液中的水反應(yīng)生成H2和Al(OH)3，然后Al(OH)3再與NaOH反應(yīng)生成Na[Al(OH)4]，反應(yīng)中鋁做還原劑，水做氧化劑，NaOH無電子得失。
1.鋁合金在生活中有著廣泛的應(yīng)用，下列有關(guān)鋁合金說法錯(cuò)誤的是(　　)
A.密度小 B.耐腐蝕
C.熔點(diǎn)比純鋁高 D.硬度大于純鋁
解析　鋁合金密度小，質(zhì)量輕；鋁表面能形成致密的氧化膜，耐腐蝕能力強(qiáng)；合金的熔點(diǎn)比任一種組成的純金屬低，則鋁合金熔點(diǎn)比純鋁低；硬度大于純鋁。
C
2.稱取兩份鋁粉，第一份加入足量的鹽酸，第二份中加入足量的NaOH溶液反應(yīng)，若同溫同壓下放出相同體積的氣體，則兩份鋁粉的質(zhì)量之比為(　　)
A.1∶1 B.1∶6 C.3∶2 D.2∶3
解析　鋁與稀鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑，與NaOH溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑。由化學(xué)方程式可知，鋁與H2的關(guān)系式為 2Al～3H2可知，同溫同壓下放出相同體積的氣體，需要鋁的質(zhì)量相等。
A
3.下列不屬于新型合金材料的是(　　)
A.儲氫合金 B.形狀記憶合金 C.不銹鋼 D.鎳鈷耐熱合金
解析　不銹鋼是傳統(tǒng)鐵合金。
C
課后鞏固訓(xùn)練
A級　合格過關(guān)練
選擇題只有1個(gè)選項(xiàng)符合題意
(一)合金與鐵合金
1.下列與合金相關(guān)的敘述正確的有(　　)
①合金的硬度一般比它的成分金屬的硬度都大 ②合金的熔點(diǎn)一般比它的成分金屬的熔點(diǎn)都低 ③改變原料的配比、變更制造合金的工藝，可得到不同性能的合金 ④合金的導(dǎo)電性比純金屬的更強(qiáng) ⑤合金的應(yīng)用范圍比純金屬更廣
A.①②⑤ B.①②③⑤ C.②③④ D.①②④
B
解析　①合金的硬度一般大于其成分金屬的硬度，故正確；②合金的熔點(diǎn)一般低于其成分金屬的熔點(diǎn)，故正確；③合金的性質(zhì)與合金的原料配比以及制造工藝有關(guān)，所以改變原料的配比、變更制造合金的工藝，可以制得具有不同性能的合金，故正確；④合金的導(dǎo)電性不一定比純金屬更強(qiáng)，比如鋁合金的導(dǎo)電性比純鋁要差，故錯(cuò)誤；⑤合金一般比其成分金屬熔點(diǎn)低，硬度大，具有更好的機(jī)械加工性能，故應(yīng)用更廣泛，故正確。
2.關(guān)于生鐵和鋼的區(qū)別正確的是(　　)
A.生鐵屬于純凈物，鋼屬于混合物
B.生鐵比鋼的含碳量更高
C.生鐵比鋼彈性更好
D.生鐵屬于鐵－碳合金，鋼也是合金但不含碳
解析　A.生鐵也是混合物，且含碳量更高，A錯(cuò)誤；B.生鐵比鋼的含碳量更高(生鐵：>2%，鋼：0.03～2%)，B正確；C.鋼彈性更好，C錯(cuò)誤；D.鋼中含碳，D錯(cuò)誤。
B
3.將10 g鐵碳合金放入O2中高溫灼燒，反應(yīng)后的氣體通入到過量石灰水中得沉淀1.4 g。則此鐵碳合金是(　　)
A.生鐵 B.高碳鋼 C.中碳鋼 D.低碳鋼
B
4.北宋沈括對生鐵煉鋼有這么一段評價(jià)：“世間鍛鐵所謂鋼鐵者，用柔鐵屈盤之，乃以生鐵陷其間，泥封煉之，鍛令相入，謂之‘團(tuán)鋼’，亦謂之‘灌鋼’。此乃偽鋼耳……”，下列說法正確的是(　　)
A.生鐵和鋼都是關(guān)于鐵的含碳合金，鋼中碳的含量較高
B.通過煉制和鍛打，可以調(diào)節(jié)鐵中元素的組成、元素的含量等來改變鐵的性能
C.高碳鋼的韌性較好，低碳鋼的硬度較大
D.不銹鋼是一種常見的合金鋼，它的合金元素主要是鎢(W)和硅(Si)
B
解析　A.生鐵和鋼都是鐵的含碳合金，鋼中碳的含量在0.03%～2.0%之間，生鐵中碳的含量在2.0%～4.3%之間，所以生鐵的碳含量高于鋼的碳含量，故A錯(cuò)誤；B.通過煉制和鍛打，可以降低生鐵中含碳量，除去生鐵中有害元素P、S，調(diào)整生鐵中Si、Mn的含量，這樣的鐵有韌性、可鍛軋、可延壓，故B正確；C.根據(jù)含碳量的不同，碳素鋼可分為高碳鋼、中碳鋼、低碳鋼，其中高碳鋼硬度較大，韌性較差，低碳鋼，硬度較小，韌性較強(qiáng)，故C錯(cuò)誤；D.不銹鋼是一種常見的合金鋼，它的合金元素主要是鉻(Cr)、鎳(Ni)，常用來制造醫(yī)療器械、餐具等，故D錯(cuò)誤。
(二)鋁和鋁合金、新型合金
5.鋁是地殼中含量最高的金屬元素，下列關(guān)于鋁及其化合物的性質(zhì)、用途的說法錯(cuò)誤的是(　　)
A.純鋁的硬度和強(qiáng)度較小，不適合用于制造機(jī)器零部件
B.可用NaOH溶液除去Fe2O3粉末中少量的Al2O3
C.鋁合金是用來制造飛機(jī)和宇宙飛船的理想材料
D.鋁制品廉價(jià)易得，適用于廚房蒸煮和長期存放堿性食物
D
解析　制造機(jī)器零部件要求材料硬度高、強(qiáng)度大，而純鋁硬度、強(qiáng)度較小，不適合；氧化鐵不與氫氧化鈉溶液反應(yīng)，氧化鋁為兩性氧化物，與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成偏鋁酸鈉和水；鋁合金硬度高、質(zhì)量輕，是用來制造飛機(jī)和宇宙飛船的理想材料；鋁能與酸、堿發(fā)生反應(yīng)，鋁制品不能長期存放酸性或堿性較強(qiáng)的食物。
6.宏觀辨識與微觀探析是重要的學(xué)科素養(yǎng)，下列有關(guān)氧化鋁的說法正確的是(　　)
A.Al2O3難溶于水，不跟水反應(yīng)，所以它不是Al(OH)3對應(yīng)的氧化物
B.因?yàn)锳l2O3是金屬氧化物，所以它是堿性氧化物
C.Al2O3能跟所有的酸堿溶液反應(yīng)
D.Al2O3能跟強(qiáng)的酸堿溶液反應(yīng)
D
7.下列關(guān)于新型合金材料說法不正確的是(　　)
A.鑭鎳合金能大量吸收H2形成金屬氫化物，可作儲氫材料
B.鈦合金生物相容性好，強(qiáng)度大，可作人造骨骼
C.形狀記憶合金可在使合金發(fā)生形變的作用力消失后恢復(fù)原狀
D.利用合金的熔點(diǎn)低于成分金屬這一特點(diǎn)可制得耐熱合金
解析　耐熱合金的熔點(diǎn)很高，與合金的特征無關(guān)。
D
8.探究鋁的性質(zhì)實(shí)驗(yàn)
下列說法不正確的是(　　)
A.從元素化合價(jià)角度看，產(chǎn)生的氣體只能是H2
B.實(shí)驗(yàn)Ⅰ證明NaOH是氧化劑
C.實(shí)驗(yàn)Ⅱ說明Al2O3具有酸性氧化物的性質(zhì)
D.實(shí)驗(yàn)Ⅰ和Ⅱ反應(yīng)后的溶液中微粒種類完全相同
B
Ⅰ Ⅱ
現(xiàn)象：立即產(chǎn)生氣泡 現(xiàn)象：開始沒氣泡，一段時(shí)間后產(chǎn)生氣泡
解析　由圖可知，實(shí)驗(yàn)Ⅰ和Ⅱ生成氣泡的反應(yīng)都為鋁與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成Na[Al(OH)4]和氫氣，則從元素化合價(jià)角度看，產(chǎn)生的氣體只能是氫氣，A正確；實(shí)驗(yàn)Ⅰ中發(fā)生的反應(yīng)為鋁和氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成Na[Al(OH)4]和氫氣，氫氧化鈉既不是反應(yīng)的氧化劑也不是還原劑，B錯(cuò)誤；實(shí)驗(yàn)Ⅱ中氧化鋁與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成Na[Al(OH)4]，反應(yīng)中氧化鋁表現(xiàn)酸性氧化物的性質(zhì)，C正確；實(shí)驗(yàn)Ⅰ中發(fā)生的反應(yīng)為鋁和氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成Na[Al(OH)4]和氫氣，實(shí)驗(yàn)Ⅱ中氧化鋁與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成Na[Al(OH)4]、鋁和氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成Na[Al(OH)4]和氫氣，則實(shí)驗(yàn)Ⅰ和Ⅱ反應(yīng)后所得溶液都是Na[Al(OH)4]，溶液中微粒種類完全相同，D正確。
9.鐵、鋁的混合物進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：
(1)操作X的名稱是________。
(2)氣體A是________。
(3)A與Cl2混合光照可能發(fā)生爆炸，生成________(填化學(xué)式)，A在該反應(yīng)中作為________(填“氧化劑”或“還原劑”)。
(4)溶液B中陰離子除OH－外還有________，溶液D中存在的金屬離子為________。
過濾
H2
HCl
還原劑
[Al(OH)4]－
Fe2＋
解析　(1)加入足量NaOH溶液，Al溶解，F(xiàn)e不溶解，操作X為過濾。(2)Al與氫氧化鈉溶液反應(yīng)產(chǎn)生氫氣，氣體A為H2。(3)H2與Cl2反應(yīng)生成HCl，H2失電子，做還原劑。(4)溶液B中陰離子有OH－、[Al(OH)4]－，溶液D中金屬離子為Fe2＋。
B級　素養(yǎng)培優(yōu)練
10.隨著氣溫下降病毒的活性增加，通過戴口罩可以有效阻止病毒傳播。如圖，為增強(qiáng)口罩的密封性，均放了鼻梁條，有的鼻梁條是鋁合金做的。下列說法正確的是(　　)
A.鋁合金屬于純凈物
B.鋁合金的熔點(diǎn)比金屬鋁高
C.鋁合金可以跟強(qiáng)酸強(qiáng)堿溶液反應(yīng)
D.鼻梁條使用鋁合金，利用其密度大、抗腐蝕性好的優(yōu)點(diǎn)
C
解析　合金是由兩種或兩種以上的金屬與金屬或非金屬經(jīng)一定方法合成的具有金屬特性的混合物，鋁合金屬于混合物，A錯(cuò)誤； 合金的優(yōu)點(diǎn)之一是合金的熔點(diǎn)比組分金屬的低，因此鋁合金的熔點(diǎn)比鋁低，B錯(cuò)誤； 鋁具有兩性，能與強(qiáng)酸、強(qiáng)堿溶液反應(yīng)，鋁合金亦然，C正確； 鼻梁條使用鋁合金，利用其可塑性好的優(yōu)點(diǎn)，D錯(cuò)誤。
11.我國“蛟龍”號載人潛水器已成功下潛至海中7 062.68米處。“蛟龍”號載人潛水器的外殼是耐超高壓的鈦合金，下面有關(guān)合金的說法正確的是(　　)
A.鈦合金是一種新型金屬單質(zhì) B.鈦合金熔點(diǎn)比鈦金屬高
C.鈦合金的硬度與鈦單質(zhì)相同 D.青銅、合金鋼和硬鋁都是合金
解析　合金含有兩種或者兩種以上元素，不是單質(zhì)，故A錯(cuò)誤；合金熔點(diǎn)一般比其組分中任一金屬的熔點(diǎn)低，故B錯(cuò)誤；合金硬度一般比其組分中任一金屬的硬度大，故C錯(cuò)誤；青銅、合金鋼和硬鋁都是合金，故D正確。
D
12.下列反應(yīng)的離子方程式書寫不正確的是(　　)
A.氧化鋁溶于鹽酸：Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O
B.鋁溶于NaOH溶液：Al＋2OH－===[Al(OH)4]－＋H2↑
C.鋁溶于鹽酸：2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑
D.氧化鋁溶于NaOH溶液：Al2O3＋2OH－＋3H2O===2[Al(OH)4]－
解析　B項(xiàng)原子或電荷均不守恒，正確的離子方程式為2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑。
B
13.用除去表面氧化膜的鋁箔包裝0.1 mol金屬鈉，用針扎出一些小孔，放入水中，完全反應(yīng)后，用排水集氣法收集反應(yīng)產(chǎn)生的氣體，則收集到的氣體為(標(biāo)準(zhǔn)狀況)(　　)
A.O2和H2的混合氣體 B.1.12 L H2
C.大于1.12 L H2 D.小于1.12 L H2
解析　首先鈉與水反應(yīng)生成NaOH和H2，鋁再與NaOH溶液反應(yīng)生成Na[Al(OH)4]和H2，收集到的氣體為兩者產(chǎn)生的氫氣之和，0.1 mol鈉與水反應(yīng)產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)狀況下氣體1.12 L，再加上鋁與NaOH溶液反應(yīng)放出的H2，最終收集到的H2大于1.12 L。
C
14.鋁分別與足量的稀鹽酸和NaOH溶液反應(yīng)，當(dāng)兩個(gè)反應(yīng)放出的氣體在相同狀況下的體積相等時(shí)，反應(yīng)中消耗的HCl與NaOH的物質(zhì)的量之比為(　　)
A.1∶1 B.1∶3 C.3∶1 D.4∶1
解析　鋁與稀鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑，與NaOH溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑。由化學(xué)方程式可知，當(dāng)兩個(gè)反應(yīng)放出氣體在相同狀況下的體積相等時(shí)，由2Al～2NaOH～6HCl～3H2可知，反應(yīng)中消耗的HCl和NaOH的物質(zhì)的量之比為6∶2＝3∶1。
C
15.鋁、氧化鋁的性質(zhì)與其他常見金屬及氧化物相比，有一定的特殊性。
(1)可用NaOH溶液除去鐵粉中的鋁粉，反應(yīng)原理是(用離子方程式表示)_____________________________________________________________，
將2.7 g Al分別置于足量的NaOH溶液、稀硫酸中，生成H2的體積之比(同溫同壓)為________。
2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑
1∶1
解析　(1)鐵粉和鋁粉的混合物中加入NaOH溶液，只有Al與NaOH溶液反應(yīng)，生成Na[Al(OH)4]和H2，從而除去Fe中混有的Al，反應(yīng)原理是2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑；Al與足量的NaOH溶液、稀硫酸反應(yīng)時(shí)都表現(xiàn)＋3價(jià)，所以都存在關(guān)系式：2Al～3H2，則2.7 g Al的物質(zhì)的量為0.1 mol，生成H2的物質(zhì)的量都為0.15 mol，體積之比(同溫同壓)為1∶1。
(2)證明Al2O3是兩性氧化物的常用試劑是____________________(填名稱)，將a g廢鋁片置于100 mL鹽酸中，測得反應(yīng)過程中生成氫氣體積(標(biāo)準(zhǔn)狀況)與時(shí)間的關(guān)系如圖所示：0～t1時(shí)間段無氣體生成的原因是__________________________，
若反應(yīng)后所得溶液中n(Al3＋)＝0.102 mol且鹽酸恰好完全反應(yīng)，則原溶液中c(HCl)＝__________。
鹽酸和氫氧化鈉溶液
開始時(shí)鋁表面的Al2O3與鹽酸反應(yīng)
3.06 mol/L
16.合金可由兩種或兩種以上的金屬(或金屬與非金屬)熔合而成。一般來說，合金的熔點(diǎn)低于其中任何一種成分金屬的熔點(diǎn)。下表是一些金屬熔點(diǎn)的數(shù)據(jù)。
(1)鉛錫合金中某種金屬的質(zhì)量分?jǐn)?shù)與合金的熔點(diǎn)有如圖所示的關(guān)系，其中橫坐標(biāo)表示的是________的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；當(dāng)合金熔點(diǎn)最低時(shí)，合金中鉛與錫的質(zhì)量比為________。
金屬 銅 鋅 錫 鉛 鉍 鎘
熔點(diǎn)/℃ 1 083 419.6 231.9 327.5 271.3 320.9
錫
2∶3
(2)保險(xiǎn)絲由鉍、鉛、錫、鎘等金屬組成，其熔點(diǎn)約為________(填序號)。
A.20～40 ℃ B.60～80 ℃
C.230～250 ℃ D.300～320 ℃
(3)青銅器的主要成分是銅錫合金。嶄新的青銅器呈土黃色。當(dāng)青銅器長期埋于地下，逐漸形成了銅綠[主要成分為Cu2(OH)2CO3]，從其化學(xué)式可知銅綠的形成是銅與_______________(填物質(zhì)的化學(xué)式)長期作用的結(jié)果。
B
O2、H2O和CO2
解析　(1)根據(jù)題圖及題表中數(shù)據(jù)可知，當(dāng)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0時(shí)的熔點(diǎn)比質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1時(shí)的熔點(diǎn)高，鉛的熔點(diǎn)高于錫的熔點(diǎn)，所以質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0時(shí)對應(yīng)的金屬是鉛，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1時(shí)對應(yīng)的金屬是錫，所以橫坐標(biāo)表示的是錫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；當(dāng)合金熔點(diǎn)最低時(shí)，錫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是0.6，此時(shí)合金中鉛與錫的質(zhì)量比為0.4∶0.6＝2∶3。(2)一般來說合金的熔點(diǎn)低于其中任何一種成分金屬的熔點(diǎn)。鉍、鉛、錫、鎘中熔點(diǎn)最低的是錫(231.9 ℃)，則合金的熔點(diǎn)低于231.9 ℃，排除C、D選項(xiàng)；A選項(xiàng)的溫度太低，與室溫接近，保險(xiǎn)絲起不到保護(hù)作用，所以答案選B選項(xiàng)。(3)銅綠中除銅元素外，還有H、C、O元素，所以銅綠的形成是銅與空氣中的O2、H2O和CO2長期作用的結(jié)果。

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