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高中化学人教版 (2019)必修 第一册第二节 金属材料教案配套课件ppt
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这是一份高中化学人教版 (2019)必修 第一册第二节 金属材料教案配套课件ppt，共51页。PPT课件主要包含了目录索引等内容，欢迎下载使用。
知识点一 合金和铁合金
知识点二 铝、铝合金和新型合金
基础落实•必备知识全过关
1.合金(1)含义合金是由两种或两种以上的金属与金属(或非金属)熔合而成的具有金属特性的物质。(2)合金的特点①合金具有许多优良的物理、 或 性能,如合金的硬度、熔点不同于其成分金属。 ②合金的性能可以通过所添加的合金元素的 、含量和生成合金的 等加以调节。
(3)合金的结构纯金属形成合金后,硬度变大的原因为改变了金属原子有 的层状排列,使原子层之间的相对滑动变得 。
2.铁合金(1) 和 是含碳量不同的两种铁碳合金。 (2)生铁的含碳量比钢的 。生铁的 大,钢具有良好的 性。 用途最广的合金(3)钢的分类如下
(4)不锈钢是最常见的一种合金钢,它的合金元素主要是 。不易生锈,具有很强的 能力。 不是所有的合金都不易生锈
名师点拨合金的性质(1)合金的熔点一般比成分金属的低。(2)合金在硬度、强度以及其他一些机械性能上要优于成分金属。(3)合金具有金属特性,如导热性、导电性。(4)合金中各成分金属的化学性质不变。
特别提醒(1)合金都属于混合物,但不是其成分的简单混合,而是经高温熔合形成。(2)合金中一定含有金属元素,也可能含有非金属元素,如铁元素与碳元素也可以组成合金。(3)常温下,大多数合金呈固态,但钠钾合金呈液态,常用作原子反应堆的导热剂。
深度思考镍、铁熔合制成不锈钢的过程发生的是物理变化还是化学变化?
提示 铁和镍制成不锈钢的过程中它们的化学性质没有改变,发生的是物理变化。
重难突破•能力素养全提升
探究角度1合金的组成与性质例1(2024·广东深圳高一检测)五千年中华文化不仅能彰显民族自信,还蕴含着许多化学知识。下列说法错误的是( )A.“金(即铜)柔锡柔,合两柔则刚”,体现了合金硬度的特性B.“千淘万漉虽辛苦,吹尽狂沙始到金”能体现出金的化学性质不活泼C.“两编千片白雪茧,六百二斗青铜钱”中的“青铜钱”属于铜的合金D.“司南之杓,投之于地,其柢指南”,司南的“杓”中含有Fe2O3
解析 “合两柔则刚”体现了合金的特性,A正确;“千淘万漉虽辛苦,吹尽狂沙始到金”写出了“沙里淘金”,金以游离态形式存在,这体现出金的化学性质不活泼,B正确;“青铜钱”的材料属于铜的合金,C正确;司南的“杓”中含有Fe3O4,D错误。
[对点训练1](2024·湖南长沙高一检测)2023年10月26日神舟十七号成功发射,其外壳主要为耐高温金属材料,金属是当今社会不可或缺的材料之一,下列关于金属材料说法正确的是( )A.铜比铝先成功冶炼的原因是铝比铜活泼,更难获得铝单质B.组成合金的元素种类相同,得到的合金性能就相同C.合金中至少含有两种金属D.不锈钢中的主要元素是镍、铬、碳
解析 活泼的金属冶炼难度大,铜比铝先成功冶炼的原因是铝比铜活泼,更难获得铝单质,A正确;组成合金的元素种类、含量等都会影响合金的性能,B错误;合金是金属与金属或非金属熔合而成的具有金属特性的物质,C错误;不锈钢中的主要元素是铁,D错误。
归纳总结 1.合金的形成条件(1)金属与金属形成合金时:熔化时的温度需达到成分金属中熔点最高的金属的熔点,但又不能超出成分金属中沸点最低的金属的沸点。(2)金属与非金属形成合金时:部分不活泼非金属与金属可形成合金,活泼非金属与活泼金属则不能形成合金。2.合金的组成及性能(1)合金中一定含有金属元素,可能含有非金属元素。(2)合金是混合物,不是化合物。(3)合金具有金属特性,如导电、导热等。(4)合金形成后会影响各成分金属的物理性质,如合金的熔点一般比各成分金属低,而硬度、机械强度一般比各成分金属高。(5)各成分金属均保持了其原有的化学性质。
探究角度2铁合金例2(2024·安徽淮北检测)铁和铁合金是生活中常见的材料,下列说法正确的是( )A.纯铁的熔点低于铁合金B.纯铁和铁合金都能导电、传热C.纯铁的硬度和强度都高于铁合金D.生铁是铁合金,只含金属元素
解析 合金的熔点比其组成金属的熔点要低,故纯铁的熔点高于铁合金,故A错误;纯铁和铁合金中都含有金属,故都能导电、传热,故B正确;合金的强度和硬度一般比各成分金属的更高,故纯铁的硬度和强度都低于铁合金,故C错误;生铁是铁碳合金,还含有碳元素,碳元素为非金属元素,故D错误。
【变式设问】(1)生铁与熟铁的组成区别是什么?
(2)不锈钢属于合金钢,不易生锈,它能否与盐酸反应?
提示 生铁的含碳量高于熟铁。
提示 能。不锈钢中的铁会与盐酸反应。
[对点训练2](2024·贵州贵阳高一检测)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.使用铁锅烧饭菜能为人体提供微量的铁元素
解析 一氧化碳具有还原性,可以将铁矿石中的铁还原出来;不锈钢不容易生锈,但不是绝对不生锈,只是在相同条件和环境下,不锈钢较碳素钢而言不易生锈;碳素钢是铁和碳的合金;铁是人体需要的微量元素,使用铁锅烧饭菜能为人体提供微量的铁元素。
1.铝的存在和性质(1)存在:铝是地壳中含量 的金属元素,铝在地壳中的含量仅次于 和 ,居第三位。 (2)化学性质 铝是活泼金属 ①常温下铝与空气中的氧气反应,表面生成一层致密的 ,对内部金属起着保护作用。 镁、铝的氧化膜有保护作用,但铁锈无保护作用
②铝、氧化铝与稀盐酸反应——实验3—4
Al2O3+6HCl ══ 2AlCl3+3H2O
2Al+6HCl ══ 2AlCl3+3H2↑
③铝、氧化铝与NaOH溶液反应——实验3-5
④两性氧化物能与 反应生成 和 ,又能与 反应生成 和 的氧化物,叫做两性氧化物。
Al2O3+2NaOH+3H2O ══ 2Na[Al(OH)4]
2Al+2NaOH+6H2O ══ 2Na[Al(OH)4]+3H2↑
2.铝合金(1)铝合金中的合金元素有 、Si、Mn、Zn及 等。 (2)硬铝:密度 、强度 ,具有较强的抗腐蚀能力,是制造 的理想材料。
教材拓展(1)铝箔在空气中加热,不燃烧,铝箔只熔化成液体但不滴落,其原因是铝箔表面生成氧化铝的熔点高于被包裹的内层铝的熔点。(2)Al、Al2O3均能与酸、碱反应,因此铝制餐具不宜用来蒸煮或长时间存放酸性或碱性食物。
名师点拨Al、Al2O3的主要反应及转化
特别提醒(1)Al2O3只能与强碱反应,不能与弱碱(如NH3·H2O)反应。(2)判断两性氧化物的两个要点:①氧化物与酸或碱溶液反应只生成一种盐和水;②发生非氧化还原反应,元素化合价不变。(3)既能与酸反应,又能与碱反应的物质有:①Al、②Al2O3、③弱酸的酸式盐(如NaHCO3)等。
教材拓展铝与强碱的反应铝与氢氧化钠溶液反应中,铝为还原剂,水为氧化剂,还原剂与氧化剂的物质的量之比为1∶3,电子转移如下:
深度思考教材中描述“储氢合金是一类能够大量吸收H2,并与H2结合成金属氢化物的材料”,储氢合金吸氢与放氢过程是发生了物理变化吗?
提示 不是。储氢合金吸氢与放氢过程都是发生了化学反应,属于化学变化。
探究角度1铝合金 新型合金例1(2024·吉林长春高一检测)下列关于铝合金、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.铝合金密度小、强度高,广泛应用于航空领域D.常温下,铝制品耐腐蚀是因为铝不活泼
解析 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A正确;钛合金生物相容性好,强度大,常用作人造骨骼,故B正确;铝合金密度小、强度高,具有较强的抗腐蚀能力,广泛应用于航空领域,C正确;常温下,铝表面容易形成一层致密的氧化物薄膜,保护铝不被腐蚀,D错误。
【变式设问】上题涉及选择金属材料的依据有哪些?
提示 金属的用途、物理性质(密度、硬度、强度等)、化学性质(与水的作用、耐腐蚀性等)、生物相容性。
[对点训练1](2024·湖南永州模拟)下列不属于新型合金的是( )A.储氢合金B.钛合金C.铁合金D.形状记忆合金
解析 为了满足某些尖端技术发展的需要,新型合金材料储氢合金是一类能够大量吸收H2,并与H2结合成金属氢化物的材料,A不符合题意;由于钛合金的硬度大、耐酸碱的腐蚀,因此可用于发展航空飞机的机体材料等,属于新型合金,B不符合题意;铁合金是一种由铁和其他元素形成的传统合金,不属于新型合金,C符合题意;形状记忆合金是一种由两种以上金属元素形成、能够在一定条件下发生形变的新型合金,广泛应用于航空航天、生物医疗、机械电子、汽车工业、建筑工程等领域,D不符合题意。
归纳总结 选用金属材料的基本依据(1)金属的用途、外观、价格等。(2)物理性质(密度、硬度、强度、导电性、导热性等)决定金属材料的加工难易程度。(3)化学性质(与水的作用、耐腐蚀性等)决定金属材料的日常维护和对环境的影响。
探究角度2铝与盐酸、氢氧化钠溶液的反应例2甲、乙两烧杯中各盛有100 mL 3 ml·L-1的盐酸和氢氧化钠溶液,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1∶2,则加入铝粉的质量为( )A.5.4 gB.3.6 gC.2.7 gD.1.8 g
解析 铝分别与盐酸和氢氧化钠溶液反应,产生H2的体积比在1∶3~1∶1之间时,必定是铝与盐酸反应时铝过量、盐酸不足,铝与氢氧化钠溶液反应时铝不足、氢氧化钠过量。结合反应:2Al+6HCl ══ 2AlCl3+3H2↑, 2Al+2NaOH+6H2O ══ 2Na[Al(OH)4]+3H2↑,0.3 ml HCl完全反应产生氢气的物质的量为0.3 ml÷2=0.15 ml,则乙烧杯中产生氢气的物质的量为0.15 ml×2=0.3 ml,故参加反应的铝的物质的量为0.3 ml÷3×2=0.2 ml,其质量是0.2 ml×27 g·ml-1=5.4 g。
【变式设问】(1)若上题加入足量的铝粉,产生的氢气的体积之比为 (同温同压下)。 (2)上题两个反应中,还原剂与氧化剂的物质的量的比值是否相等?
提示 1∶3。由6HCl~3H2↑、2NaOH~3H2↑,等物质的量HCl、氢氧化钠分别与足量铝粉反应得到氢气的物质的量之比为1∶3。
提示 相等。与盐酸反应中n(Al)∶n(HCl)=1∶3,与氢氧化钠溶液反应中n(Al)∶n(H2O)=1∶3。
图解要点 结合数轴分析定量关系
[对点训练2]称取两份铝粉,第一份加入足量的浓NaOH溶液,第二份加入足量的HCl溶液,如果放出等体积的气体(在同温、同压下),则两份铝粉的质量之比为( )A.1∶2B.1∶3C.3∶2D.1∶1
解析 不论是与NaOH溶液反应,还是与HCl溶液反应,均是Al失去电子,还原产物都是H2,且都有如下关系:2Al~6e-~3H2,由关系式可知,2 ml Al生成3 ml H2,只要在酸、碱足量的情况下,生成H2的多少决定于参加反应的铝的多少。生成相同质量的H2,消耗铝的质量相同。
归纳总结 铝与盐酸、氢氧化钠溶液反应产生氢气的体积关系
学以致用•随堂检测全达标
题组1常见合金 新型合金1.合金在生产生活中有广泛的用途,下列所用材料不属于合金的是( )A.家用的铝窗B.温度计用的水银C.铸造用的黄铜D.建筑用的钢筋
解析 家用的铝窗含有的元素有铝及其他多种元素,所以是合金,故A不符合题意;水银是单质,所以温度计用的水银不是合金,故B符合题意;黄铜中含有铜和锌,所以铸造用的黄铜是合金,故C不符合题意;钢筋中含有铁、碳等元素,所以建筑用的钢筋是合金,故D不符合题意。
2.(教材改编题)下列关于合金的说法正确的是( )A.在我国使用最早的合金是钢B.生铁的含碳量比钢低C.储氢合金是一类能够大量吸收H2,并与H2结合成具有广阔前景的金属氢化物的材料D.稀土金属不能用于生产合金
解析 铜的活泼性较差,比较容易冶炼,我国最早使用的合金是铜合金,A错误;生铁的含碳量为2%~4.3%,钢的含碳量为0.03%~2%,B错误;储氢合金可以吸收大量的H2,H2与金属发生化学反应生成金属氢化物,具有广阔前景,C正确;稀土金属可以用于生产合金,如钇-镁合金、钇-铝合金,D错误。
3.杭州亚运会主火炬凝聚了科技与艺术的力量成了全场焦点,这支火炬颠覆了传统的火炬设计理念,采用前沿的不锈钢镜面水波纹板制作而成,无论是表面还是外观设计都令人瞩目。下列叙述错误的是( )A.不锈钢是最常见的一种合金钢B.不锈钢中常添加镍(Ni)和铬(Cr)元素,从而使其具有特殊性能C.不锈钢中只含有金属元素,不含有非金属元素D.不锈钢是通过增加原子层之间的相对滑动难度,导致合金的硬度变大
解析 不锈钢属于合金,是铁、铬、镍熔合而成具有金属特性的合金,故A正确;不锈钢中常添加镍(Ni)和铬(Cr)元素,使其具有抗腐蚀的性能,故B正确;钢是铁和碳的合金,不锈钢中含有金属元素,还含有非金属元素碳,故C错误;合金的硬度大于纯金属的硬度,不锈钢是通过增加原子层之间的相对滑动的难度,导致合金的硬度变大,故D正确。
题组2铝、氧化铝的性质4.下列关于金属铝的叙述不正确的是( )A.铝的化学性质很活泼,但在空气中不易锈蚀B.铝箔在空气中受热可以熔化,且发生剧烈燃烧C.等质量的铝分别与足量盐酸、氢氧化钠溶液反应放出的气体物质的量相等D.铝的熔点比氧化铝低
解析 铝的化学性质很活泼,在空气中表面会生成氧化铝薄膜,阻止铝进一步被氧化,则在空气中不易锈蚀,故A正确;铝箔在空气中受热可以熔化,但在表面生成致密的氧化铝薄膜,熔点较高,不会剧烈燃烧,故B错误;等质量的铝分别与足量盐酸、氢氧化钠溶液反应,根据得失电子守恒,放出的气体物质的量相等,故C正确;氧化铝的熔点很高,常作为耐高温材料,铝的熔点比氧化铝低,故D正确。
5.(2024·浙江杭州高一检测)为了除去MgO中混有的少量杂质Al2O3,可选用的试剂是( )A.KOH溶液B.氨水C.稀盐酸D.稀醋酸
解析 要除去MgO中混有的少量杂质Al2O3,所加试剂只能与Al2O3反应而不能与MgO反应,反应完全后过滤即可。氨水与Al2O3不反应,稀盐酸、稀醋酸均能与MgO反应,只有KOH溶液能与Al2O3反应而与MgO不反应。
6.铁和铝是科技、生产、生活中应用广泛的金属材料。现用铁、铝的混合物进行如下实验:
(1)操作X的名称是 。 (2)气体A是 。 (3)A与Cl2混合在光照条件下可能发生爆炸,生成 (填化学式),A在该反应中作为 (填“氧化剂”或“还原剂”)。 (4)溶液B中阴离子除OH-外还有 ,溶液D中存在的金属离子为 。
[Al(OH)4]-
知识点一 合金和铁合金
知识点二 铝、铝合金和新型合金
基础落实•必备知识全过关
1.合金(1)含义合金是由两种或两种以上的金属与金属(或非金属)熔合而成的具有金属特性的物质。(2)合金的特点①合金具有许多优良的物理、 或 性能,如合金的硬度、熔点不同于其成分金属。 ②合金的性能可以通过所添加的合金元素的 、含量和生成合金的 等加以调节。
(3)合金的结构纯金属形成合金后,硬度变大的原因为改变了金属原子有 的层状排列,使原子层之间的相对滑动变得 。
2.铁合金(1) 和 是含碳量不同的两种铁碳合金。 (2)生铁的含碳量比钢的 。生铁的 大,钢具有良好的 性。 用途最广的合金(3)钢的分类如下
(4)不锈钢是最常见的一种合金钢,它的合金元素主要是 。不易生锈,具有很强的 能力。 不是所有的合金都不易生锈
名师点拨合金的性质(1)合金的熔点一般比成分金属的低。(2)合金在硬度、强度以及其他一些机械性能上要优于成分金属。(3)合金具有金属特性,如导热性、导电性。(4)合金中各成分金属的化学性质不变。
特别提醒(1)合金都属于混合物,但不是其成分的简单混合,而是经高温熔合形成。(2)合金中一定含有金属元素,也可能含有非金属元素,如铁元素与碳元素也可以组成合金。(3)常温下,大多数合金呈固态,但钠钾合金呈液态,常用作原子反应堆的导热剂。
深度思考镍、铁熔合制成不锈钢的过程发生的是物理变化还是化学变化?
提示 铁和镍制成不锈钢的过程中它们的化学性质没有改变,发生的是物理变化。
重难突破•能力素养全提升
探究角度1合金的组成与性质例1(2024·广东深圳高一检测)五千年中华文化不仅能彰显民族自信,还蕴含着许多化学知识。下列说法错误的是( )A.“金(即铜)柔锡柔,合两柔则刚”,体现了合金硬度的特性B.“千淘万漉虽辛苦,吹尽狂沙始到金”能体现出金的化学性质不活泼C.“两编千片白雪茧,六百二斗青铜钱”中的“青铜钱”属于铜的合金D.“司南之杓,投之于地,其柢指南”,司南的“杓”中含有Fe2O3
解析 “合两柔则刚”体现了合金的特性,A正确;“千淘万漉虽辛苦,吹尽狂沙始到金”写出了“沙里淘金”,金以游离态形式存在,这体现出金的化学性质不活泼,B正确;“青铜钱”的材料属于铜的合金,C正确;司南的“杓”中含有Fe3O4,D错误。
[对点训练1](2024·湖南长沙高一检测)2023年10月26日神舟十七号成功发射,其外壳主要为耐高温金属材料,金属是当今社会不可或缺的材料之一,下列关于金属材料说法正确的是( )A.铜比铝先成功冶炼的原因是铝比铜活泼,更难获得铝单质B.组成合金的元素种类相同,得到的合金性能就相同C.合金中至少含有两种金属D.不锈钢中的主要元素是镍、铬、碳
解析 活泼的金属冶炼难度大,铜比铝先成功冶炼的原因是铝比铜活泼,更难获得铝单质,A正确;组成合金的元素种类、含量等都会影响合金的性能,B错误;合金是金属与金属或非金属熔合而成的具有金属特性的物质,C错误;不锈钢中的主要元素是铁,D错误。
归纳总结 1.合金的形成条件(1)金属与金属形成合金时:熔化时的温度需达到成分金属中熔点最高的金属的熔点,但又不能超出成分金属中沸点最低的金属的沸点。(2)金属与非金属形成合金时:部分不活泼非金属与金属可形成合金,活泼非金属与活泼金属则不能形成合金。2.合金的组成及性能(1)合金中一定含有金属元素,可能含有非金属元素。(2)合金是混合物,不是化合物。(3)合金具有金属特性,如导电、导热等。(4)合金形成后会影响各成分金属的物理性质,如合金的熔点一般比各成分金属低,而硬度、机械强度一般比各成分金属高。(5)各成分金属均保持了其原有的化学性质。
探究角度2铁合金例2(2024·安徽淮北检测)铁和铁合金是生活中常见的材料,下列说法正确的是( )A.纯铁的熔点低于铁合金B.纯铁和铁合金都能导电、传热C.纯铁的硬度和强度都高于铁合金D.生铁是铁合金,只含金属元素
解析 合金的熔点比其组成金属的熔点要低,故纯铁的熔点高于铁合金,故A错误;纯铁和铁合金中都含有金属,故都能导电、传热,故B正确;合金的强度和硬度一般比各成分金属的更高,故纯铁的硬度和强度都低于铁合金,故C错误;生铁是铁碳合金,还含有碳元素,碳元素为非金属元素,故D错误。
【变式设问】(1)生铁与熟铁的组成区别是什么?
(2)不锈钢属于合金钢,不易生锈,它能否与盐酸反应?
提示 生铁的含碳量高于熟铁。
提示 能。不锈钢中的铁会与盐酸反应。
[对点训练2](2024·贵州贵阳高一检测)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.使用铁锅烧饭菜能为人体提供微量的铁元素
解析 一氧化碳具有还原性,可以将铁矿石中的铁还原出来;不锈钢不容易生锈,但不是绝对不生锈,只是在相同条件和环境下,不锈钢较碳素钢而言不易生锈;碳素钢是铁和碳的合金;铁是人体需要的微量元素,使用铁锅烧饭菜能为人体提供微量的铁元素。
1.铝的存在和性质(1)存在:铝是地壳中含量 的金属元素,铝在地壳中的含量仅次于 和 ,居第三位。 (2)化学性质 铝是活泼金属 ①常温下铝与空气中的氧气反应,表面生成一层致密的 ,对内部金属起着保护作用。 镁、铝的氧化膜有保护作用,但铁锈无保护作用
②铝、氧化铝与稀盐酸反应——实验3—4
Al2O3+6HCl ══ 2AlCl3+3H2O
2Al+6HCl ══ 2AlCl3+3H2↑
③铝、氧化铝与NaOH溶液反应——实验3-5
④两性氧化物能与 反应生成 和 ,又能与 反应生成 和 的氧化物,叫做两性氧化物。
Al2O3+2NaOH+3H2O ══ 2Na[Al(OH)4]
2Al+2NaOH+6H2O ══ 2Na[Al(OH)4]+3H2↑
2.铝合金(1)铝合金中的合金元素有 、Si、Mn、Zn及 等。 (2)硬铝:密度 、强度 ,具有较强的抗腐蚀能力,是制造 的理想材料。
教材拓展(1)铝箔在空气中加热,不燃烧,铝箔只熔化成液体但不滴落,其原因是铝箔表面生成氧化铝的熔点高于被包裹的内层铝的熔点。(2)Al、Al2O3均能与酸、碱反应,因此铝制餐具不宜用来蒸煮或长时间存放酸性或碱性食物。
名师点拨Al、Al2O3的主要反应及转化
特别提醒(1)Al2O3只能与强碱反应,不能与弱碱(如NH3·H2O)反应。(2)判断两性氧化物的两个要点:①氧化物与酸或碱溶液反应只生成一种盐和水;②发生非氧化还原反应,元素化合价不变。(3)既能与酸反应,又能与碱反应的物质有:①Al、②Al2O3、③弱酸的酸式盐(如NaHCO3)等。
教材拓展铝与强碱的反应铝与氢氧化钠溶液反应中,铝为还原剂,水为氧化剂,还原剂与氧化剂的物质的量之比为1∶3,电子转移如下:
深度思考教材中描述“储氢合金是一类能够大量吸收H2,并与H2结合成金属氢化物的材料”,储氢合金吸氢与放氢过程是发生了物理变化吗?
提示 不是。储氢合金吸氢与放氢过程都是发生了化学反应,属于化学变化。
探究角度1铝合金 新型合金例1(2024·吉林长春高一检测)下列关于铝合金、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.铝合金密度小、强度高,广泛应用于航空领域D.常温下,铝制品耐腐蚀是因为铝不活泼
解析 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A正确;钛合金生物相容性好,强度大,常用作人造骨骼,故B正确;铝合金密度小、强度高,具有较强的抗腐蚀能力,广泛应用于航空领域,C正确;常温下,铝表面容易形成一层致密的氧化物薄膜,保护铝不被腐蚀,D错误。
【变式设问】上题涉及选择金属材料的依据有哪些?
提示 金属的用途、物理性质(密度、硬度、强度等)、化学性质(与水的作用、耐腐蚀性等)、生物相容性。
[对点训练1](2024·湖南永州模拟)下列不属于新型合金的是( )A.储氢合金B.钛合金C.铁合金D.形状记忆合金
解析 为了满足某些尖端技术发展的需要,新型合金材料储氢合金是一类能够大量吸收H2,并与H2结合成金属氢化物的材料,A不符合题意;由于钛合金的硬度大、耐酸碱的腐蚀,因此可用于发展航空飞机的机体材料等,属于新型合金,B不符合题意;铁合金是一种由铁和其他元素形成的传统合金,不属于新型合金,C符合题意;形状记忆合金是一种由两种以上金属元素形成、能够在一定条件下发生形变的新型合金,广泛应用于航空航天、生物医疗、机械电子、汽车工业、建筑工程等领域,D不符合题意。
归纳总结 选用金属材料的基本依据(1)金属的用途、外观、价格等。(2)物理性质(密度、硬度、强度、导电性、导热性等)决定金属材料的加工难易程度。(3)化学性质(与水的作用、耐腐蚀性等)决定金属材料的日常维护和对环境的影响。
探究角度2铝与盐酸、氢氧化钠溶液的反应例2甲、乙两烧杯中各盛有100 mL 3 ml·L-1的盐酸和氢氧化钠溶液,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1∶2,则加入铝粉的质量为( )A.5.4 gB.3.6 gC.2.7 gD.1.8 g
解析 铝分别与盐酸和氢氧化钠溶液反应,产生H2的体积比在1∶3~1∶1之间时,必定是铝与盐酸反应时铝过量、盐酸不足,铝与氢氧化钠溶液反应时铝不足、氢氧化钠过量。结合反应:2Al+6HCl ══ 2AlCl3+3H2↑, 2Al+2NaOH+6H2O ══ 2Na[Al(OH)4]+3H2↑,0.3 ml HCl完全反应产生氢气的物质的量为0.3 ml÷2=0.15 ml,则乙烧杯中产生氢气的物质的量为0.15 ml×2=0.3 ml,故参加反应的铝的物质的量为0.3 ml÷3×2=0.2 ml,其质量是0.2 ml×27 g·ml-1=5.4 g。
【变式设问】(1)若上题加入足量的铝粉,产生的氢气的体积之比为 (同温同压下)。 (2)上题两个反应中,还原剂与氧化剂的物质的量的比值是否相等?
提示 1∶3。由6HCl~3H2↑、2NaOH~3H2↑,等物质的量HCl、氢氧化钠分别与足量铝粉反应得到氢气的物质的量之比为1∶3。
提示 相等。与盐酸反应中n(Al)∶n(HCl)=1∶3,与氢氧化钠溶液反应中n(Al)∶n(H2O)=1∶3。
图解要点 结合数轴分析定量关系
[对点训练2]称取两份铝粉,第一份加入足量的浓NaOH溶液,第二份加入足量的HCl溶液,如果放出等体积的气体(在同温、同压下),则两份铝粉的质量之比为( )A.1∶2B.1∶3C.3∶2D.1∶1
解析 不论是与NaOH溶液反应,还是与HCl溶液反应,均是Al失去电子,还原产物都是H2,且都有如下关系:2Al~6e-~3H2,由关系式可知,2 ml Al生成3 ml H2,只要在酸、碱足量的情况下,生成H2的多少决定于参加反应的铝的多少。生成相同质量的H2,消耗铝的质量相同。
归纳总结 铝与盐酸、氢氧化钠溶液反应产生氢气的体积关系
学以致用•随堂检测全达标
题组1常见合金 新型合金1.合金在生产生活中有广泛的用途,下列所用材料不属于合金的是( )A.家用的铝窗B.温度计用的水银C.铸造用的黄铜D.建筑用的钢筋
解析 家用的铝窗含有的元素有铝及其他多种元素,所以是合金,故A不符合题意;水银是单质,所以温度计用的水银不是合金,故B符合题意;黄铜中含有铜和锌,所以铸造用的黄铜是合金,故C不符合题意;钢筋中含有铁、碳等元素,所以建筑用的钢筋是合金,故D不符合题意。
2.(教材改编题)下列关于合金的说法正确的是( )A.在我国使用最早的合金是钢B.生铁的含碳量比钢低C.储氢合金是一类能够大量吸收H2,并与H2结合成具有广阔前景的金属氢化物的材料D.稀土金属不能用于生产合金
解析 铜的活泼性较差,比较容易冶炼,我国最早使用的合金是铜合金,A错误;生铁的含碳量为2%~4.3%,钢的含碳量为0.03%~2%,B错误;储氢合金可以吸收大量的H2,H2与金属发生化学反应生成金属氢化物,具有广阔前景,C正确;稀土金属可以用于生产合金,如钇-镁合金、钇-铝合金,D错误。
3.杭州亚运会主火炬凝聚了科技与艺术的力量成了全场焦点,这支火炬颠覆了传统的火炬设计理念,采用前沿的不锈钢镜面水波纹板制作而成,无论是表面还是外观设计都令人瞩目。下列叙述错误的是( )A.不锈钢是最常见的一种合金钢B.不锈钢中常添加镍(Ni)和铬(Cr)元素,从而使其具有特殊性能C.不锈钢中只含有金属元素,不含有非金属元素D.不锈钢是通过增加原子层之间的相对滑动难度,导致合金的硬度变大
解析 不锈钢属于合金,是铁、铬、镍熔合而成具有金属特性的合金,故A正确;不锈钢中常添加镍(Ni)和铬(Cr)元素,使其具有抗腐蚀的性能,故B正确;钢是铁和碳的合金,不锈钢中含有金属元素,还含有非金属元素碳,故C错误;合金的硬度大于纯金属的硬度,不锈钢是通过增加原子层之间的相对滑动的难度,导致合金的硬度变大,故D正确。
题组2铝、氧化铝的性质4.下列关于金属铝的叙述不正确的是( )A.铝的化学性质很活泼,但在空气中不易锈蚀B.铝箔在空气中受热可以熔化,且发生剧烈燃烧C.等质量的铝分别与足量盐酸、氢氧化钠溶液反应放出的气体物质的量相等D.铝的熔点比氧化铝低
解析 铝的化学性质很活泼,在空气中表面会生成氧化铝薄膜,阻止铝进一步被氧化,则在空气中不易锈蚀,故A正确;铝箔在空气中受热可以熔化,但在表面生成致密的氧化铝薄膜,熔点较高,不会剧烈燃烧,故B错误;等质量的铝分别与足量盐酸、氢氧化钠溶液反应,根据得失电子守恒,放出的气体物质的量相等,故C正确;氧化铝的熔点很高,常作为耐高温材料,铝的熔点比氧化铝低,故D正确。
5.(2024·浙江杭州高一检测)为了除去MgO中混有的少量杂质Al2O3,可选用的试剂是( )A.KOH溶液B.氨水C.稀盐酸D.稀醋酸
解析 要除去MgO中混有的少量杂质Al2O3,所加试剂只能与Al2O3反应而不能与MgO反应,反应完全后过滤即可。氨水与Al2O3不反应,稀盐酸、稀醋酸均能与MgO反应,只有KOH溶液能与Al2O3反应而与MgO不反应。
6.铁和铝是科技、生产、生活中应用广泛的金属材料。现用铁、铝的混合物进行如下实验:
(1)操作X的名称是 。 (2)气体A是 。 (3)A与Cl2混合在光照条件下可能发生爆炸,生成 (填化学式),A在该反应中作为 (填“氧化剂”或“还原剂”)。 (4)溶液B中阴离子除OH-外还有 ,溶液D中存在的金属离子为 。
[Al(OH)4]-
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