高中化学人教版 (新课标)必修1第三章 金属及其化合物综合与测试导学案

用途广泛的金属材料

编稿：宋杰       审稿：曹玉婷

【学习目标】

1、了解合金的定义及一般性质；

2、了解铜合金、铝合金、铁合金等金属材料的基础知识；

3、学会正确选用金属材料。

【要点梳理】

要点一、常见合金的重要应用

【高清课堂：用途广泛的金属材料#认识合金】

    1．合金及其性质。

    合金定义：由两种或两种以上的金属（或金属与非金属）熔合在一起形成的具有金属特性的物质。合金属于混合物，如：黄铜、青铜、钢、生铁、钠钾合金等。

    合金的性质特点：一般说来，合金的熔点比其成分金属都低，而在硬度、韧性等方面却往往有其成分金属所不具有的独特性质。如：纯铁的硬度很小而钢的硬度较大。

【高清课堂：用途广泛的金属材料#使用合金】

    2．常见合金的比较。

    （1）铁合金（钢）

    （2）铝合金

    （3）铜合金

    （4）新型合金

　　新型合金包括储氢合金、钛合金、耐热合金和形状记忆合金等。
　　氢能的利用存在两大难题：制取和储存。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。具有实用价值的储氢合金要求：储氢量大；金属氢化物既容易形成，稍稍加热又容易分解，室温下吸、放氢的速率快。
 

要点二、正确选用金属材料

    1．选择材料应注意的问题。

    某种金属能不能成为一种应用广泛的材料主要取决于该金属的储量、冶炼成本、市场价格以及所具有的性能和是否易于加工等。

    选择金属材料时，除了要考虑金属的用途、外观和价格外，还要考虑金属的物理性质和化学性质。

    （1）物理性质：密度、硬度、强度、导电性和导热性等，这些性质决定金属材料的加工难易程度。

    （2）化学性质：对水的作用、耐腐蚀性等，这些性质决定金属材料的日常维护和环境对其的影响。

    2．金属的回收和资源保护。

    （1）废旧金属的最好处理方法是回收利用。

    （2）回收利用废旧金属的意义是减少垃圾量，防止污染环境且缓解资源短缺的矛盾。

    要点诠释：金属材料的基本元素是金属，因此可笼统说金属材料具有高强度、优良的可塑性和韧性，耐热、耐寒，可铸造、锻造、冲压和焊接，还有良好的导电性、导热性和铁磁性。因此是一切工业和现代科学技术中最重要的材料。

【典型例题】

类型一：合金的概念及其性质

    例1 制取合金常用的方法是将两种或两种以上的金属（或金属与非金属）加热到某一温度。使其全部熔化，再冷却成为合金。根据表中数据判断（其他条件均满足），下列合金不宜采用这种方法制取的是（    ）。

    A．Fe—Al合金    B．Na—Al合金    C．Mg—Fe合金    D．Mg—Al合金

    【答案】C

    【解析】由题意知，C项的合金不宜采用题给方法制取，原因是镁的沸点（1090℃）比铁的熔点（1535℃）低，当温度升高到大于1090℃而小于1535℃时，镁已经变成气体逸散，而铁还没有熔化。

【总结升华】涉及合金的知识还可以有合金的概念、常见合金的种类、熔点比较、硬度比较。

举一反三：

【变式1】合金有许多特点，如Na—K合金为液体，而Na和K的单质均为固体。据此试推测生铁、纯铁、碳三种物质中，熔点最低的是（    ）。

A．纯铁    B．生铁    C．碳    D．无法确定

【答案】B

【变式2】有关合金的性质叙述不正确的是

A、合金的熔点比它的各成分的熔点低

B、合金一定是金属熔合而成

C、合金的硬度和强度一般比纯金属高

D、硬铝、黄铜、钢均为合金

【答案】B

类型二：关于铁合金

    例2 取3.00 g某钢样粉末放在O2气流中充分灼烧后，将得到的气体通到足量含140Ba(OH)2的溶液中，得到了0.50 g沉淀。

    （1）写出下列反应的化学方程式。

    ①Fe和O2点燃：________________；

    ②产生的气体通入140Ba(OH)2溶液：________________。

    （2）钢样中碳的质量分数是________。

    【答案】（1）①3Fe+2O2Fe3O4  ②CO2+140Ba(OH)2==140BaCO3↓+H2O  （2）1.0％

    【解析】钢是除去S、P等杂质后的Fe—C合金，所以将钢样粉末放在O2气流中灼烧时，Fe、C分别与O2反应生成Fe3O4和CO2。CO2通入140Ba(OH)2溶液中得到140BaCO3沉淀，根据40BaCO3的质量求出n (CO2)，利用原子守恒，钢样中n (C)=n (CO2)，从而求出碳的质量分数。

【总结升华】在计算中要注意使用守恒法使解题灵活快捷。

举一反三：

【变式1】将一块低碳钢放入装有足量盐酸的烧杯中，充分反应后烧杯中剩下的固体物质是（    ）。

A．HCl    B．FeCl2    C．C    D．Fe

【答案】C

类型三：正确选用金属材料

    例3 根据你的生活经验和下表所提供的信息，分析并回答下列问题。

    （1）为什么菜刀、锤子等通常用铁制而不用铅制？

    （2）银的导电性比铜好，为什么导线一般用铜制而不用银制？

    （3）为什么灯泡里的灯丝用钨制而不用锡制？

    【答案】（1）因为铁的硬度比铅大，且铅有毒。故常用铁而不用铅做菜刀、锤子。

    （2）银和铜导电性相近，但银比铜贵得多，且电线用量大，所以用铜不用银。

    （3）因为钨的熔点高（3410℃），而锡的熔点（232℃）太低，通电时锡就熔化了。所以用钨丝而不用锡丝做灯泡的灯丝。

    【解析】在确定金属的用途时，要考虑其硬度、熔点、导电性等多种性质，有时还要考虑价格、资源、是否便利、是否有毒、是否利于回收等因素。正确解答本题还要会读题，充分利用题中所给信息进行比较解题。

【总结升华】化学是来源于生活同时又服务于生活的一门学科。通过金属性质的学习，进一步了解金属在实际生活中的运用。

举一反三：

【变式1】用于飞机制造业的重要材料是

A、镁铝合金

B、铜锡合金

C、铝硅合金

D、不锈钢

【答案】A

【变式2】某合金与铁的物理性质的比较如下表所示：

    还知该合金耐腐蚀，强度大。从以上性能看，该合金不适合做（    ）。

A．导线    B．门窗框    C．炉具    D．飞机外壳

【答案】A