化学第二节 金属材料综合训练题

这是一份化学第二节 金属材料综合训练题，共14页。试卷主要包含了下列说法不正确的是，利用下图装置做铝热反应实验等内容，欢迎下载使用。
第二节 金属材料
第1课时 金属材料
课程学习目标
1．认识合金的组成及特性，深入了解常见铁合金、铝合金、新型合金的组成及用途。
2．结合生活中铝制品的使用，认识氧化膜对铝制品的保护作用，通过实验探究认识铝、氧化铝的两性。
学科核心素养
1．通过对“合金材料”的学习，培养科学精神和社会责任。
2．通过对“铝、氧化铝”的学习，培养实验探究能力和创新意识。
【新知学习】
一．合金
金属材料包括纯金属和它们的合金，日常使用的金属材料，大多数属于合金。
1.合金的概念：由纯金属(或金属与非金属)制得的金属材料。
2.合金的一般性质
（1）硬度：合金的硬度及机械加工性能一般高于各成分金属。
（2）熔点：合金的熔点一般低于各成分金属。
二．铁合金
铁合金：生铁和钢是含碳量不同的两种铁碳合金。
1.生铁
①生铁的含碳量为2%～4.3%。 ②性能及用途
生铁硬度大、抗压，性脆、可以铸造成型，是制造机座、管道的重要材料。
2.钢
①钢的含碳量为0.03%～2%。 ②性能及用途
钢有良好的延展性，机械性能好，可以锻轧和铸造，广泛用于制造机械和交通工具等。
③分类
④常用合金钢
a．不锈钢
合金元素主要是铬(Cr)和镍(Ni)。
性能：大气中比较稳定，不容易生锈，具有很强的抗腐蚀能力。
用途：医疗器材、厨房用具和餐具、地铁列车的车体材质等。
b．超级钢
合金元素：Mn、C、Al、V。
性能：强度很大，在应用时能够实现钢板的轻薄化。
用途：汽车、航空和航天等领域。
三．铝和铝合金
1．铝与氧化铝(铝是地壳中含量最多的金属元素)
(1)Al与O2反应：常温下能与空气中的O2发生反应，表面形成一层致密的氧化铝薄膜。
其反应方程式为：4Al＋3O2===2Al2O3。
(2)Al、Al2O3与酸反应
将一铝片放入盐酸中，开始没有气泡，后来又放出气体，有关反应的化学方程式为：
Al2O3＋6HCl===2AlCl3＋3H2O, 2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑ 。
(3)Al、Al2O3与强碱的反应
(4)两性氧化物：既能与酸反应生成盐和水，又能与碱反应生成盐和水的氧化物叫做两性氧化物，如Al2O3。
2．氢氧化铝
（1）物理性质
Al(OH)3是白色固体，几乎不溶于水，但能凝聚水中的悬浮物，并能吸附色素。
（2）化学性质
①两性氢氧化物：像Al(OH)3这样既能与酸反应生成盐和水，又能与碱反应生成盐和水的氢氧化物，称为两性氢氧化物。
②Al(OH)3是典型两性氢氧化物，在强酸与强碱溶液里都能溶解。
a．与强酸反应：Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O
b．与强碱反应：Al(OH)3＋OH－===AlOeq \\al(－,2)＋2H2O
③氢氧化铝的热稳定性
Al(OH)3的热稳定性较差，将Al(OH)3加热后，可分解为Al2O3和H2O。
2Al(OH)3eq \(=====,\s\up7(△))Al2O3＋3H2O
3．铝合金——目前用途广泛的合金之一
（1）成分元素：除铝外，主要合金元素有铜、硅、镁、锌、锰，次要合金元素有镍、铁、钛、铬、锂等。
（2）主要特性：铝合金密度低，但强度比较高，接近或超过优质钢，塑性好，可加工成各种型材，具有优良的导电性、导热性和抗蚀性
（3）主要用途：用于汽车、飞机、火箭、船舶制造及建筑用门窗，工业上广泛使用，使用量仅次于钢。
【思考】铝制餐具不宜长期存放酸、碱性食物的原因是什么？
Al和Al2O3均易与酸、碱反应。
四．新型合金
新型储氢合金材料的研究和开发将为氢气作为能源的实际应用起到重要的推动作用。此外，钛合金、耐热合金和形状记忆合金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。
【知识进阶】
一．合金
【问题探究】
1.列举生活中的合金材料，并简述选择该材料时利用了该合金的哪些优异性能。
①铝合金门窗：质轻、耐腐蚀；②易拉罐：质轻、易回收利用。
2．为什么航空工业中铝合金比铁合金应用更广泛？
铝合金比铁合金密度小且耐高温、耐腐蚀。
【知识归纳总结】
1．合金的组成及性质
(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，没有固定的熔点。
(3)合金具有金属特性，如导电、传热等。
(4)合金形成后会影响各成分金属的物质性质，如合金的熔点一般比成分金属低，而硬度、机械强度一般比成分金属高；但一般来说各成分金属均保持了其原有的化学性质。
2．合金的形成条件
(1)金属与金属形成合金时：合金是金属在熔化状态时相互混合形成的，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。一种金属的熔点高于另一种金属的沸点时则不能形成合金。
(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。
3．金属材料选择的依据
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。
(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。
【典例1】高铁车厢大部分采用铝合金材料制造，这是因为铝合金( )
A．质地轻，强度大，抗腐蚀能力比较强
B．具有比较活泼的化学性质
C．各种成分在自然界中含量丰富，容易获取
D．比纯铝熔点高，耐高温
【答案】A
【解析】
高铁车箱要求质量轻，强度大、抗腐蚀能力强等优点，铝合金符合，所以选A。
〔变式训练1〕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．镁铝合金的硬度比镁和铝都小
C．在合金中加入适量的稀土金属能大大改善合金的性能
D．青铜、硬铝、钢都是合金
【答案】B
【解析】
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，故A正确；镁铝合金的硬度比镁和铝都大，故B错误；在合金中加入适量稀土金属，就能大大改善合金的性能，故C正确；青铜、硬铝、钢都是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，属于合金，故D正确。
二．铝与盐酸、NaOH溶液的反应
【问题探究】
1．厨房中能够用铝制容器长时间存放食醋吗？
不能。铝能与醋酸反应。
2．根据铝的性质分析，如何除去镁粉中的铝粉？
将样品加入足量的NaOH溶液，然后过滤、洗涤、干燥。
【知识归纳总结】
铝与盐酸、NaOH溶液反应的定量关系
2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑ (1)
2Al＋2OH－＋2H2O===2AlOeq \\al(－,2)＋3H2↑ (2)
1．等量的铝分别与足量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，消耗HCl和NaOH的物质的量之比为3∶1。
2．等量的铝分别与足量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生氢气的体积比为VHCl(H2)∶VNaOH(H2)＝1∶1。
3．足量的铝分别与等物质的量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生氢气的体积比为VHCl(H2)∶VNaOH(H2)＝1∶3。
4．一定量的铝分别与一定量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，若产生氢气的体积比为1∶3