人教版 (2019)必修 第一册第二节 金属材料教课课件ppt

这是一份人教版 (2019)必修 第一册第二节 金属材料教课课件ppt，共60页。PPT课件主要包含了课程解读，非金属，金属特性，碳素钢，合金钢，低碳钢，中碳钢，高碳钢，铬Cr，镍Ni等内容，欢迎下载使用。
1．合金合金是指两种或两种以上的________(或金属与_________)熔合而成的具有_____________的物质。合金属于混合物，合金的硬度及机械性能一般________各成分金属；合金的硬度一般________它的各成分金属，合金的熔点一般________它的各成分金属。
2．铁合金生铁和钢是含碳量不同的两种铁碳合金。(1)生铁：含碳量为2%～4.3%的铁碳合金称为生铁。生铁硬度______、抗压，性脆、可以铸造成型，是制造机座、管道的重要材料。(2)钢：含碳量为0.03%～2%的铁碳合金称为钢。钢是用量最大、用途最广的合金。根据化学成分，钢可分为__________和___________两大类。根据含碳量不同，碳素钢可分为__________、__________、__________。
合金钢也叫特种钢，是在碳素钢里适量地加入一种或几种合金元素，使钢的组织结构发生变化，从而使钢具有几种特殊性能。不锈钢是最常见的一种合金钢，它的合金元素主要是__________和_________。3．铝和铝合金 (1)铝与氧气在常温下的反应：在常温下能很快被________， 形成致密的氧化膜，具有一定的________作用。
(2)铝与盐酸、NaOH溶液的反应
(3)氧化铝与盐酸、NaOH溶液的反应写出Al2O3与酸(以盐酸为例)反应的化学方程式： ___________________________________；写出Al2O3与碱(以NaOH溶液为例)反应的化学方程式：___________________________________；像Al2O3既能与酸反应生成__________，又能与碱反应生成盐和水的氧化物，叫做_______________。(4)纯铝的硬度和强度较小，向铝中加入少量的合金元素可制成铝合金。铝合金是目前用途广泛的合金之一。硬铝是含
Al2O3＋6HCl===2AlCl3＋3H2O
Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O
Cu、Mg、Mn、Si的铝合金，它的密度小、强度高，具有较强的抗腐蚀能力，是制造飞机和宇宙飞船的理想材料。4．新型合金
【提醒】当已知物理量与被求物理量不一致时，计算时题目中的数据必须带单位，以体现“上下一致，左右相当”的原则。
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。(1)合金中只存在金属元素，不可能有非金属元素。(　　)(2)生铁的熔点比铁低，但机械强度和硬度比铁高。(　　)(3)熔化烧碱可在氧化铝坩埚中进行。(　　)(4)根据化学方程式进行计算时，各物质对应的各物理量的单位，左、右、上、下都必须相同。(　　)(5)等物质的量的钠、镁、铝分别与足量的盐酸反应，产生的气体在相同状况下体积之比为1∶2∶3。(　　)
(6)0.1 ml Al与足量的氢氧化钠溶液反应，生成3.36 L H2。(　　)(7)将铝投入硫酸溶液中，当有3 ml电子发生转移时，反应的铝为27 g。(　　)
2．下列关于合金的说法错误的是(　　)A．合金是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B．镁铝合金的熔点比镁和铝都高C．在合金中加入适量的稀土金属能大大改善其性能D．青铜、硬铝、钢都是合金
3．下列关于铝和铝合金的说法中不正确的是(　　)A．在空气中久置的铝条放入NaOH溶液中，开始无气泡产生 过一段时间后产生大量无色气泡，铝条逐渐变细并发热B．Al2O3加热分解为铝和氧气C．Al2O3能与酸或碱溶液反应，故不可用铝制容器盛放盐酸 和NaOH溶液D．硬铝是在纯铝中加入Cu、Mg等合金元素，使其具有较强 的抗腐蚀能力
【解析】在空气中久置的铝条表面会形成一层致密的Al2O3薄膜，当放入NaOH溶液中时，首先溶解Al2O3，发生反应：Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O，当Al2O3溶解完后再发生反应：2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，故铝条放入NaOH溶液中，不会立刻产生无色气泡，且该反应是放热反应，A正确；Al2O3熔点很高，加热不分解，B项错误；Al2O3与盐酸、NaOH溶液都反应，所以盐酸、NaOH溶液不能盛放在铝制容器中，C项正确；D项正确。
4．(1)为什么合金的硬度比各成分金属大？(2)铝制餐具不宜用来蒸煮或长时间存放显酸性、碱性的食物，你知道为什么吗？写出有关的离子方程式。(3)根据化学方程式计算，各物质对应的各物理量的单位左右、上下都必须相同吗？请说明理由。答：(1)因为在纯金属内，所有原子的大小和形状都是相同的，原子的排列十分规整；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。
1．反应原理2．量的关系
(2)铝与盐酸、氢氧化钠溶液反应产生氢气的体积关系归纳如 下：
例1 相同质量的两份铝，分别放入足量的盐酸和氢氧化钠溶液中，放出的氢气在同温、同压下体积之比为(　　)A．1∶1　　　　　　　　B．1∶6C．2∶3 D．3∶2【解析】2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑、2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，铝的质量相同，盐酸和氢氧化钠足量所以产生氢气的体积之比为1∶1。
例2在500 mL NaOH溶液中加入足量铝粉，反应完全后共收集到标准状况下的气体6.72 L，生成物NaAlO2的物质的量浓度为(假定反应前后溶液体积不变)(　　)A．1 ml·L－1 B．0.4 ml·L－1C．1.5 ml·L－1 D．2 ml·L－1 【解析】2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2 ＋ 3H2↑　　　　　　　　　　　　　　 2 ml　　 3×22.4 L　　　　　　　　　　　　　 n(NaAlO2)　 6.72 L
1．除去镁粉中的少量铝粉，可选用(　　)A．硫酸 B．水C．盐酸 D．氢氧化钠溶液【解析】铝与NaOH溶液反应，而镁不反应。
2．甲、乙两烧杯中各盛有3 ml·L－1的盐酸和氢氧化钠溶液100 mL，向两烧杯中分别加入等质量的铝粉，反应结束后测得生成的气体体积比为V(甲)∶V(乙)＝1∶2，则加入铝粉的质量为(　　)A．5.4 g B．3.6 gC．2.7 g D．1.8 g
【情境】质量守恒定律是俄国科学家罗蒙诺索夫于1756年最早发现的。拉瓦锡通过大量的定量实验，发现了在化学反应中，参加反应的各物质的质量总和等于反应后生成的各物质的质量总和，这个规律叫做质量守恒定律(Law f cnservatin f mass)，也称物质不灭定律，是自然界普遍存在的基本定律之一。
【讨论】1．“化学反应前后质量是守恒的，那么物质的量也肯定守恒。”这种说法对吗？答：不对。化学方程式中各物质的物质的量之比等于各物质的化学计量数之比，所以化学反应后物质的量可能增加，可能减少，也可能不变。2．等量的铝分别与足量的盐酸和NaOH溶液反应，生成H2的量有什么关系？答：二者产生氢气的体积比为1∶1。
3．“将6.5 g锌放入足量的盐酸中充分反应，生成标准状况下的氢气的体积是多少？”题干中盐酸“足量”的含义是什么？若题干盐酸中HCl的物质的量为0.1 ml，此时将如何解答？答：“足量”的含义是能使6.5 g锌完全反应所需的HCl，计算氢气体积应以锌为准，6.5 g锌完全反应生成0.1 ml氢气，则在标准状况下的体积为2.24 L。若盐酸中HCl的物质的量为0.1 ml，则盐酸不足，计算氢气的体积应以盐酸为准，则反应生成0.05 ml氢气，在标准状况下的体积为1.12 L。
【总结】化学反应的计算类型(1)基本计算已知一种反应物(或生成物)的量求其他物质的有关量时，只要按照化学方程式的量的关系，列出已知物质和待求物质的比例式计算便可。(2)混合物反应的计算设混合物中各物质的物质的量为x、y、z，按照化学方程式的量的关系，并用x、y、z表示，列出方程组解答。 (3)过量计算
给出了两种反应物的量，求某产物的量。方法：按照化学方程式的量的关系判断哪一种物质过量，然后根据不足的物质的量进行求解。
例1 有一块表面被氧化成氧化钠的金属钠，质量为0.584 g，放入9.436 g H2O中，当反应结束时，在标准状况下生成氢气0.02 g，此金属钠中有多少克钠在与水反应前被氧化？所得氢氧化钠溶液的溶质质量分数是多少？ 答：0.092 g　9.6%
1．关系式法当已知量和未知量之间是靠多个反应来联系时，只需直接确定已知量和未知量之间的比例关系，即“关系式”。(1)根据化学方程式确定关系式写出发生反应的化学方程式，根据量的关系写出关系式。如把CO还原Fe2O3生成的CO2通入澄清石灰水中，求生成沉淀的量。发生反应的化学方程式：3CO＋Fe2O3 2Fe＋3CO2，CO2＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋H2O。
则关系式为3CO～3CO2～3CaCO3，即CO～CaCO3。(2)根据原子守恒确定关系式上述例子中也可直接根据碳原子守恒得出CO～CaCO3。2．守恒法
3．差量法根据化学反应前后物质的有关物理量发生的变化，找出所谓“理论差量”，如反应前后的质量差、物质的量差、气体体积差等，该差量的大小与反应物的有关量成正比。差量法就是借助这种比例关系来解决问题。如把一铁棒插入CuSO4溶液中，过一段时间取出，铁棒的质量增加了4 g，据此可求参加反应的Fe的质量。 Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu　　Δm 56　　　　　　　　 　64　64－56＝8→理论差量 m(Fe)　　　　　　　　　 　4 g→实际差量
例2 把足量的铁粉投入稀硫酸和硫酸铜的混合溶液中，充分反应后，剩余金属的质量与原加入铁粉的质量相等，则原溶液中H＋与SO2－4的物质的量浓度之比为(　　)A．1∶4 B．2∶7C．1∶2 D．3∶8【解析】设原溶液中H2SO4和CuSO4的物质的量分别为x、y。　Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑　Δm(固体质量减少) 56 g　1 ml　　　　　　　　　　　　56 g　　　　x　　　　　　　　　　　　　56x
例3 硫黄制硫酸时发生的反应： (1)写出由硫黄制取硫酸的关系式：______________。 (2)假设64 g硫黄完全反应，可制取硫酸的质量为_______g。
例4 已知：①碳酸钠高温不分解；②碳酸氢钠受热发生分解反应：2NaHCO3 Na2CO3＋H2O↑＋CO2↑。充分加热碳酸钠和碳酸氢钠的混合物19 g，完全反应后固体质量减轻了3.1 g，求 (1)原混合物中碳酸钠的质量是________g。 (2)将剩余固体溶于水配成300 mL溶液，其中c(Na＋)是_____________。 (3)在剩余固体中加入过量盐酸，反应后放出二氧化碳的体积(标准状况)是__________L。
1．物质在发生化学反应时(　　)A．它们的质量一定相等B．它们的物质的量一定相等C．它们的质量比等于化学方程式中化学计量数之比D．它们的物质的量之比等于化学方程式中化学计量数之比【解析】物质在发生化学反应时，各物质的物质的量之比等于化学方程式中化学计量数之比。
2．标准状况下，3.25 g锌与足量的盐酸反应生成x L氢气，下列比例式正确的是(　　)A．Zn＋2HCl===ZnCl2＋H2↑ 1 ml　　　　　　　1 ml 3．25 g　　　　　　　x LB．Zn＋2HCl===ZnCl2＋H2↑ 65 g　　　　　　　　22.4 L 3．25 g　　　　　　　x L
C．Zn＋2HCl===ZnCl2＋H2↑ 1 ml　　　　　　 　2 g 0．05 ml　　　　　 x LD．Zn＋2HCl===ZnCl2＋H2↑ 65 g　　　　　　　　2 g 3．25 g　　　　　　 x L【解析】比例式应注意单位要“上下一致，左右相当”。
3．高温下铁粉可与水蒸气反应，若反应后得到干燥固体的质量比反应前铁粉的质量增加了32 g，则参加反应的铁粉的物质的量是(　　)A．0.5 ml　　　　　B．1 mlC．1.5 ml D．2 ml
4．80 g Fe2O3在高温下被足量的CO还原生成Fe的质量是多少？ 答：56 g
1．下列有关金属及其合金的说法正确的是(　　)A．在化学反应中，金属失电子，被还原B．合金与各组分金属相比一般具有更低的熔点C．生铁、普通钢和不锈钢中的碳含量依次增加D．Fe2O3是磁铁矿的主要成分，属于碱性氧化物【解析】在化学反应中，金属失电子，被氧化，故A错误；合金的熔点比组分金属低，故B正确；生铁含碳量最高，普通钢次之，不锈钢最少，故C错误；磁铁矿的主要成分是Fe3O4，故D错误。
2．金属及其合金是生活中常见的材料，下列说法错误的是(　　)A．铜制品表面的铜绿主要成分是CuCO3B．生铁、碳素钢、合金钢中都含碳元素C．合金的硬度大于它的成分金属D．目前我国流通的硬币是用合金材料铸造的【解析】铜制品表面的铜绿主要成分是碱式碳酸铜，化学式为Cu2(OH)2CO3，A错误；生铁、碳素钢、合金钢都是铁合金，其中都含有碳元素，B正确；合金的硬度大于它的成分金属，C正确；目前我国流通的硬币是由铁、镁、镍等金属形成的合金材料铸造而成，D正确。
3．铝热反应是用铝做还原剂，在高温下将相对不活泼的金属从其化合物中置换出来。对氧化铁与铝粉发生的“铝热反应”(装置如图)的现象有这样的描述：“反应放出大量的热，并发出耀眼的光芒，纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中。”查阅资料得知：Al、Al2O3、Fe、Fe2O3的熔点数据如表，下列叙述正确的是(　　)
A．反应后所得混合物的总质量减小B．该反应的化学方程式为2Al＋Fe2O3 Al2O3＋2FeC．该反应所得熔融物熔点高于1 535 ℃D．将少量该反应所得的熔融物溶于足量稀硫酸，充分反应 后，滴加KSCN溶液无明显现象，说明熔融物中无Fe2O3【解析】该反应的反应物和生成物都是固体，根据质量守恒定律，反应前后混合物的总质量不变，A错误；根据题干对“铝热反应”的描述，可知该反应是铝和氧化铁在高温下反应生成铁和氧化铝，化学方程式为
4．将磁性氧化铁放入稀硝酸中可发生如下反应：3Fe3O4＋28HNO3===9Fe(NO3)x＋NO↑＋14H2O。下列判断正确的是(　　)A．Fe(NO3)x中的x为2B．反应中每生成0.2 ml还原产物，就有0.6 ml电子转移C．HNO3在反应中只表现氧化性D．磁性氧化铁中的铁元素全部被氧化
【解析】由N原子守恒可知，28＝9x＋1，解得x＝3，A错误；N元素的化合价由＋5价降为＋2价，则反应中每生成0.2 ml还原产物，就有0.2 ml×(5－2)＝0.6 ml电子转移，B正确；稀硝酸在反应中生成硝酸盐和NO，则硝酸表现酸性和氧化性，C错误；磁性氧化铁中Fe元素的化合价有＋2价和＋3价，则Fe元素部分被氧化，D错误。
5．某课外活动小组收集了一种合金进行研究：①外观灰色，表面光滑；②在酒精灯上灼烧，火焰呈绿色；合金片熔化，但不滴落；③取刮去表皮的金属10克，放入足量的稀硫酸中，收集到标准状况下的氢气9.96升；④另取刮去表皮的金属10克，放入足量的氢氧化钠溶液中，也收集到标准状况下的氢气9.96升。根据以上信息回答下列问题：
(1)合金中一定含有的金属元素是___________ (填元素符号)。(2)如果该合金只由两种元素组成，则它们的质量比为_______________________。
m(Al)∶m(Cu)＝4∶1
6．化学需氧量(COD)是衡量水质的重要指标之一。COD 是指在特定条件下用一种强氧化剂(如 KMnO4)定量地氧化水体中的还原性物质所消耗的氧化剂的量(折算为氧化能力相当的O2 质量，单位：mg·L－1)。其测定过程如下：取 100.0 mL 水样，用硫酸酸化，加入 10.0 mL 0.002 0 ml·L－1 KMnO4溶液，充分作用后，再加入 10.0 mL 0.005 0 ml·L－1 Na2C2O4溶液。用 0.002 0 ml·L－1 KMnO4溶液滴定，滴定终点时消耗 6.50 mL
(1)1 ml KMnO4的氧化能力与______g O2的氧化能力相当(做氧化剂时转移的电子数相同)。(2)该水样的 COD 值是_______mg·L－1 (结果精确到0.1)。