第12讲 金属材料-【暑假衔接】新高一化学暑假讲义+习题（人教版2019必修第一册）

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第12讲 金属材料
1、能从合金结构与组成的角度理解合金的特殊性能。
2、能列举常见合金的组成和性能，能科学、合理的选择和使用金属材料。
一、铁合金
1、合金
(1)合金的概念
合金是指由两种或两种以上的 (或金属与非金属)熔合而成的具有金属特性的物质。属于 物。
(2)合金的特性及原因
①合金的物理、化学及机械性能 各成分金属，合金比各成分金属的硬度 。
②合金的性能可以通过所添加的合金元素的种类、含量和生成合金的条件等来加以调节。
例如：硬铝(Al、Cu、Mg、Mn、Si)的强度和硬度都比纯铝的 。
③原因：
纯金属内所有原子的大小和形状相同，原子排列十分规整；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。
2、铁合金
铁和碳形成的合金，因含碳量不同分为 (含碳量为2%～4.3%)和 (含碳量为0.03%～2%)。 是用量最大、用途最广的合金。
是最常见的一种合金钢，合金元素主要是 和 ，在大气中比较稳定，不易生锈，抗腐蚀能力强。
二、铝和铝合金
1．铝和铝合金
(1)铝是地壳中含量 的金属元素，常温下就能与空气中的 发生反应，表面生成一层致密的 薄膜，保护内部金属。在常温下形成致密保护膜的金属，如铝、镁等金属。铁在高温下形成致密保护膜，俗称“烤蓝”，铁或铝遇到浓H2SO4或浓HNO3时，迅速反应生成致密氧化膜，称为 。
(2)铝合金
铝合金是目前用途广泛的合金之一，硬铝是在铝中添加了一定比例的Cu、Mg、Mn、Si，它的密度 ，强度 ，具有较强抗腐蚀能力，是制造飞机和宇宙飞船的理想材料。
2．铝、氧化铝的性质
(1)①铝、氧化铝与稀盐酸反应
②铝、氧化铝与NaOH溶液反应
(2)两性氧化物
既能与 反应生成盐和水，又能与 反应生成盐和水的氧化物，如Al2O3等。
三、新型合金
1、储氢合金：一类能够大量吸收H2，并与H2结合成 的材料。如Ti-Fe合金、La-Ni合金等，为氢气作为能源的实际应用起到重要的推动作用。
2、其他新型合金： 、 和 等新型合金广泛应用于航空航天、生物工程和电子工业等领域。
3、用途广泛的稀土金属
(1)镧系元素(57～71号元素)及钇和钪，共17种元素为稀土元素。
我国是稀土资源大国，到目前为止，我国的稀土储量、稀土产量、稀土用量和稀土出口量均居世界第一位。
(2)稀土金属有着广泛的用途，它既可以单独使用，也可用于生产合金。在合金中加入适量稀土金属，能大大改善合金的性能。因而，稀土元素又被称为“ ”。
(3)稀土金属可用于制造引火合金、永磁材料、超导材料和发光材料等。稀土金属除广泛应用在冶金、石油化工、材料工业、医药及农业领域外，还逐渐深入到许多现代科技领域。
考点一：合金及铁合金
例1．(2023辽宁辽阳高一月考)下列材料不属于合金的是( )
A．铸造下水井盖的生铁
B．储氢用的La-Ni合金
C．可用于机器人“皮肤”的橡胶
D．可用于军用车辆的超级钢
考点二：铝和铝合金
例2．（2023河南开封高一期末）关于铝及其合金的说法正确的是
A．常温下铝具有较强的抗腐蚀性主要原因是铝不活泼
B．镁铝合金的密度大、强度高，是制造飞机和宇宙飞船的理想材料
C．铝单质在化学反应中容易失去电子，表现出还原性
D．向装有氢氧化钠溶液的试管中放入未打磨的铝片，一直观察不到气泡
考点三：新型合金
例3.（2023辽宁沈阳高一期末）经研究发现，含有95%铝和5%镓、铟及锡组成的新型合金与水能快速反应制得氢气，整个反应中只消耗铝，而反应生成的Al2O3可回收再利用，这样不仅降低了制氢气的成本，而且方便快捷，这一发现将燃氢汽车的研发推向新的里程碑。下列有关说法不正确是
A．此合金一定比纯铝柔软
B．铝作为还原剂，有资源丰富的优势
C．合金与水反应的总反应式为2Al＋3H2O=Al2O3＋3H2↑
D．合金中的镓、铟及锡对铝与水的反应可能起催化作用
1、（2023广东广州华南师大附中高一期末）下列不属于合金的是
A．生铁 B．钢 C．镍 D．硬铝
2、(2023无锡教育科学研究院高一质检)下列关于合金的叙述正确的是( )
A．铝合金硬度比纯铝小
B．生铁是铁碳合金，钢是纯净的铁单质
C．硬铝密度小、强度高，常用于制造飞机外壳
D．不锈钢和钢都是铁合金，性质完全相同
3、(2023广东清远高一月考)铝是地壳中含量最高的金属元素，下列关于铝及其化合物的性质、用途的说法错误的是( )
A．纯铝的硬度和强度较小，不适合用于制造机器零部件
B．可用NaOH溶液除去Fe2O3粉末中少量的Al2O3
C．铝合金是用来制造飞机和宇宙飞船的理想材料
D．铝制品廉价易得，适用于厨房蒸煮和长期存放碱性食物
4、（2023北京通州高一期末）我国铝材工业水平处于世界领先行列。下列说法中，不正确的是
A．常温下，铝制品耐腐蚀是因为铝不活泼 B．铝制餐具不宜长时间盛放酸性食物
C．铝合金密度小、强度高，广泛应用于航空领域 D．工业上可以用盐酸去除铝表面的氧化膜
5、(2023张家口高一检测)下列离子方程式正确的是( )
A．铁与稀硫酸的反应：2Fe＋6H＋===2Fe3＋＋3H2↑
B．将碳酸氢钠溶液与NaOH溶液混合：HCOeq \\al(－,3)＋OH－===CO2↑＋H2O
C．氧化铝与烧碱溶液反应：Al2O3＋2OH－===2Al3＋＋4O2－＋H2O
D．铝与NaOH溶液反应：2Al＋2OH－＋2H2O===2AlOeq \\al(－,2)＋3H2↑
6、（2023北京延庆高一期末）下列关于金属铝的描述中，不正确的是
A．有银白色金属光泽 B．具有较强的还原性
C．硬度高于硬铝 D．常温下能与空气中的氧气反应
7、（2023河北廊坊市第一中学高一期末）合金相比纯金属制成的金属材料来说其特点是 ( )
①合金的硬度一般比它的各成分金属的大
②一般合金的熔点比它各成分金属的低
③改变原料的配比，改变生成合金的条件，可得到具有不同性能的合金
④合金比纯金属的导电性强
⑤合金比纯金属的应用范围更广
A．①②③⑤ B．②③④ C．①②④ D．①②④⑤
8、（2023宁夏银川高一期末）马踏飞燕是我国的旅游标志，出土的马踏飞燕是由青铜制成。下列有关该标志的叙述不正确的是 ( )
A．青铜硬度比纯铜的硬度小
B．青铜的主要成分是Cu、Sn、Pb等
C．历史上铜制品早于铁制品出现
D．青铜是我国使用最早的合金
9、（2023安徽高一校联考）下列说法不正确的是 ( )
A．钠和钾的合金可用于快中子反应堆作热交换剂
B．氧化镁(熔点2800℃)是优良的耐高温材料
C．镧镍合金能大量吸收H2形成金属氢化物，可作储氢材料
D．2.4g镁在足量的氧气中燃烧，转移的电子数为0.1NA
10、（2023四川成都高一期末）铁是人类较早使用的金属之一，完成下列问题。
(1)下列铁的化合物中，可以由单质直接化合得到的是___________(用字母代号填)。
A．Fe(OH)2 B．FeCl3 C．Fe(OH)3 D．Fe3O4
(2)高铁酸钾(K2FeO4)是一种新型、高效、多功能水处理剂，与水反应可生成透明的红褐色胶体。
上述反应的离子方程式如下，请将方程式补写完整_______。
___________+_______H2O=_______Fe(OH)3(胶体)+________O2↑+_________OH-
(3)电子工业常用30%的FeCl3溶液腐蚀敷在绝缘板上的铜箔，制造印刷电路板。
①写出FeCl3溶液与金属铜发生反应的化学方程式___________。
②某工程师为了从使用过的腐蚀废液中回收铜，并重新获得FeCl3溶液，采用下列步骤：
请写出上述过程中滤渣③中所含成分的化学式_________，物质⑥的化学式___________。
(4)把1.1g铁、铝混合物溶于200ml5ml/L盐酸中，反应后盐酸的浓度变为4.6ml/L(溶液体积变化忽略不计)。求①反应中消耗HCl的物质的量 ________________。
②该混合物中铝的物质的量________________，铁的物质的量 _________。
1、（2023重庆沙坪坝重庆南开中学高一期末）下列说法不正确的是
A．钢的含碳量为0.03%~2% B．氧化铁俗称铁红，常用作油漆、涂料
C．过氧化钠是碱性氧化物 D．常温时铝与氧气反应生成致密的氧化膜
2、（2023广东广州市广外附设外语学校高一期末）火药是中国的“四大发明”之一。黑火药在发生爆炸时，发生的反应为。下列有关说法正确的是
A．与S是氧化剂 B．当转移时，有生成
C．是还原产物 D．还原性
3、(2023绵阳南山中学双语学校高一开学考试)若在加入Al能放出H2的溶液中分别加入下列各组离子，可能大量共存的是( )
A．NHeq \\al(＋,4)、NOeq \\al(－,3)、COeq \\al(2－,3)、Na＋ B．Na＋、Ba2＋、Mg2＋、OH－
C．NOeq \\al(－,3)、Na＋、K＋、Cl－ D．Mg2＋、K＋、HCOeq \\al(－,3)、NOeq \\al(－,3)
4、（2023甘肃庆阳高一期末）将两个盛有足量等质量、等质量分数的稀硫酸的烧杯放在天平两端，调平，同时向两烧杯中分别加入等质量、形状相似的铝和镁，如图所示。则从开始反应到不再产生气体为止，指针偏转的情况是
A．先偏左后偏右 B．先偏右后偏左 C．一直偏右 D．一直偏左
5、（2023广东广州市真光中学高一期末）一种新型镁铝合金的化学式为，它具有储氢性能，该合金在一定条件下完全吸氢的化学方程式为：，得到的混合物Y()在一定条件下能释放出氢气。下列说法不正确的是
A．该合金的熔点低于金属镁和金属铝的熔点
B．该合金中镁元素和铝元素都为零价
C．中，两种元素的化合价均为零价
D．1ml完全吸氢后得到的混合物Y与盐酸完全反应释放出，若消耗盐酸的体积为14L，则该盐酸的物质的量浓度为
6、（2023北京西城高一期末）利用废铝箔(主要成分为Al，含少量Mg、Fe等)制明矾的一种工艺流程如下：
铝箔甲溶液乙溶液明矾
下列说法中，不正确的是
A．①中加NaOH溶液，发生反应的离子方程式是
B．操作a是过滤
C．乙溶液中含有的离子是、
D．由④可推测，室温下明矾的溶解度小于和的溶解度
7、（2023上海华师大二附中高一期末）神舟十三号载人航天飞船的天线是用钛镍形状记忆合金制造的。工业上用钛酸亚铁(FeTiO3)冶炼钛(Ti)的过程是：
反应①：2FeTiO3+6C+7Cl22TiCl4+2FeCl3+6CO，
反应②：2Mg+TiCl4Ti+2MgCl2
下列有关说法正确的是
A．根据反应②可知还原性：Ti>Mg
B．反应②可在空气中进行，前提是要把空气中的O2除尽
C．反应①中氧化剂与还原剂的物质的量之比为7：6
D．反应①若生成标准状况下6.72LCO，则转移0.7ml电子
8、（2023辽宁沈阳市第十中学高一期末）一块的铁铝合金，加入一定量的稀硫酸后合金完全溶解，然后加至溶液中无存在，加热除去多余的，当加入溶液时沉淀量最多，且所得沉淀质量为，下列说法正确的是
A．该合金中铁的质量为
B．所加的稀硫酸中含
C．合金与稀硫酸反应共生成
D．该合金与足量氢氧化钠反应，转移的电子数为
9、（2023安徽滁州高一期末）铝镁合金是飞机制造、建筑等行业的重要材料。为测定某铝镁合金(不含其他元素)中铝的质量分数，将一定量铝镁合金与足量稀硫酸反应，设计了下列实验方案进行探究。回答下列问题：
(1)同学们拟选用下列实验装置中的某些装置完成实验：
你认为最简易的装置的连接顺序是A→_______；连接好装置后首先应进行的操作是_______。
(2)仔细分析实验装置后，同学们经讨论认为以下两点会引起较大误差：稀硫酸滴入锥形瓶中，即使不生成氢气，也会将瓶内空气排出，使所测氢气体积偏大；实验结束时，连接集气瓶和量筒的导管中有少量水存在，使所测氢气体积偏小。于是他们设计了如图所示的实验装置。
①装置中导管a的作用除了_______以外，从精确测量氢气体积的角度分析，还有一个作用是滴入锥形瓶的稀硫酸体积等于进入分液漏斗的气体体积，从而消除由于加入稀硫酸引起的氢气体积误差。
②已知金属与酸的反应是放热反应，为了较准确测量室温、一个标准大气压下氢气的体积，在读反应后量气管乙中液面的读数求氢气体积的过程中，除视线平视外还应注意_______(填字母)。
A．冷却至室温再读数
B．乙管中液面不再上升时应该及时读数
C．读数时应上下移动量气管乙，使甲、乙中液面左右相平
D．读数时不必使甲、乙中液面左右相平
③若实验用铝镁合金的质量为5.1g，测得氢气体积为5.6L(已换算为标准状况)，则合金中铝的质量分数为_______(保留两位有效数字)。
(3)有同学提出把分液漏斗中的稀硫酸换成氢氧化钠溶液也可以测定铝镁合金中铝的质量分数和铝的相对原子质量，若实验用铝镁合金的质量为ag，测得氢气体积为bmL(已换算为标准状况)，锥形瓶中剩余固体的质量为cg，则铝的相对原子质量为_______(用a、b、c表示)。
10、（2023陕西榆林中学高一期末）将一定质量的Mg和Al混合物投入400mL稀硫酸中，固体全部溶解并产生气体。待反应完全后，向所得溶液中加入NaOH溶液，生成沉淀的物质的量与加入NaOH溶液的体积关系如图所示。
(1)原混合物中Mg和Al的质量之比为_______；
(2)生成的H2在标准状况下的体积为_______；
(3)加入NaOH溶液的物质的量浓度为_______。
(4)稀硫酸的物质的量浓度为_______。实验操作
实验现象
铝片 ，有无色气泡冒出，将点燃的木条放在试管口有
化学方程式
Al2O3＋6HCl===2AlCl3＋3H2O、2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑
离子方程式
、
实验操作
实验现象
试管①中一开始无气泡产生，一段时间后，铝片 ，有无色气泡冒出，试管②中铝片溶解，立即产生无色气泡，将点燃的木条放在试管口，都有 声
化学方程式
Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O、2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑
离子方程式
、