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化学必修 第一册第二节 金属材料优秀学案
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这是一份化学必修 第一册第二节 金属材料优秀学案，共11页。学案主要包含了学习目标，学习重点，学习难点，课前预习，课中探究，答案要点，对应训练，实验3-4等内容，欢迎下载使用。
第一课时 铁合金 铝和铝合金
【学习目标】1.结合生活中对常见合金的优良性能的认识经验，阅读教材中合金的结构介绍，了解合金的概念，并能联系纯金属与合金的微观结构解释二者性能的差异。
2.以铁合金、铝合金为例，能从元素组成上对合金进行分类，并认识不同类型金属材料组成、性能与应用的联系，强化性能决定用途的观念。
3.通过实验探究铝和氧化铝的性质及转化，认识两性氧化物，丰富对金属多样性的认识，体会实验对认识和研究物质性质的重要作用。
【学习重点】铝、氧化铝与盐酸和氢氧化钠的反应规律、两性氧化物概念
【学习难点】实验探究铝及其化合物的性质及转化，两性氧化物概念的理解
【课前预习】
旧知回顾：1.依据氧化还原反应原理可知金属单质只具有 还原 性。铁分别与盐酸、足量稀硝酸反应的离子方程式为 Fe+2H+=Fe2++H2↑、Fe+4H++NO3-=Fe3++NO↑+2H2O 。
2.酸性氧化物是 能与碱反应生成盐和水的氧化物 ，如 CO2、SO2 等非金属氧化物和 Mn2O7 等金属氧化物。碱性氧化物是 能与酸反应生成盐和水的氧化物 ，全部 （填全部或部分）是金属氧化物。
新知预习：1.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 。合金具有许多优良的 物理、化学或机械性能 ，如合金的硬度、熔点不同于其成分金属，可满足不同的需要。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。
2.钢是用量最大、用途最广的合金，根据其化学成分，可分为两大类： 碳素钢和合金钢 。根据含碳量不同，碳素钢可分为 高碳钢、中碳钢和低碳钢 。
3.铝是地壳中含量最多的金属元素，在常温下就能与空气中的氧气发生反应，表面生成一层 致密的氧化铝薄膜 ，铝分别与盐酸何氢氧化钠反应的离子方程式为 2Al+6H+==2Al3++3H2↑、2Al+2OH-==2AlO2-+3H2↑。氧化铝属于 两性 氧化物。
【课中探究】
情景导入：金属具有金属光泽，大多为银白色(铜：紫红色，金：黄色)的固体(汞：液体)，具有导电性、导热性和延展性等通性。实际生活中常用的金属材料通常都是合金，很少使用纯金属。
一、合金及其特性
活动一、合金的定义及性能
任务一、通过观看视频、阅读教材P78页第1、2自然段，思考金属材料和合金的定义是什么？合金有何特点？
【答案要点】①金属材料是指金属元素或以金属元素为主构成的具有金属特性的材料的统称。金属具有金属通性：具有金属光泽，大多数金属为银白色(铜：紫红色，金：黄色)；大多数金属为固体(汞：液体)；具有导电性、导热性和延展性。
②合金：就是两种或两种以上的金属（或金属跟非金属）熔合而成的具有金属特性的物质。
③特点：a.合金比它的成分金属具有许多良好的物理（如硬度）的、化学的或机械的等方面的性能；
b.一般地说，合金的熔点比它的各成分金属的熔点都低。
c.合金的性能可通过所添加的合金元素的种类、含量和生成合金的条件等加以调节。
任务二、观察教材P78页图3-13纯金属与合金的结构图示，解释合金熔点为什么一般比各成分熔点低、硬度大？
纯金属内原子的排列十分规整 合金内原子层之间的相对滑动变得困难
【答案要点】①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；纯金属形成合金后，改变了金属原子有规则的层状排列，原子之间吸引力减弱，使原子层之间的相对滑动变得困难，导致合金的熔点更低、硬度更大。
②生活中应用的金属材料主要有两大类：纯金属和合金，且由于合金具有更优良的性能，因此合金比纯金属较应用的更多，现在已经制得的纯金属只有80多种，而合金的种类已达数千种之多。
③使用不同的原料，改变原料的配比或改变生成合金的条件，都可以得到不同性能的合金。
【对应训练】1．人类的日常生活中离不开合金，下列物质中不属于合金的是( )
A．用于门窗框架上的硬铝 B．用于冶炼金属铁的赤铁矿
C．用于生产铁锅的生铁 D．用于制造手术刀的不锈钢
【答案】B
【解析】硬铝是铝和铜、镁等熔合而成的合金；赤铁矿的主要成分是氧化铁，氧化铁属于氧化物；生铁和不锈钢是铁和碳等物质形成的合金。
2.下列关于合金的说法正确的是（ ）
①合金只能由两种或两种以上的金属组成 ②合金具有金属特性 ③碳钢和生铁的主要成分相同，故性能相同 ④改变原料的配比及生成合金的条件，可得到具有不同性能的合金
A．②③ B．②④ C．①② D．①④
【答案】B
【解析】①合金可由两种或两种以上的金属或者金属与非金属熔合而成，故错误；②合金是指在一种金属中加热熔合其他金属或非金属而形成的具有金属特性的物质，故正确；③碳钢和生铁含碳量不同，含碳量越高，硬度越大，因此两者的性能不同，故错误；④合金的性质与合金的原料配比以及制造工艺有关，所以改变原料的配比、变更制造合金的工艺，可以制得具有不同性能的合金，故正确；故选：B。
活动二、铁合金、铝合金
任务一、 阅读教材P78-81页内容，思考铁合金的是如何分类的？它们的性能、用途有何特点？完成表格内容。
【答案要点】①生铁和钢的对比
②钢的分类
A.碳素钢
B.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，从而使钢具有各种特殊性能，如强度、硬度大，可塑性、韧性好，耐磨，耐腐蚀等。
任务二、阅读教材P81页第二自然段，思考铝合金有哪些特点和用途？完成表格内容。
【答案要点】铝是地壳中含量最多的金属元素，铝合金的种类很多，它们在汽车、船舶、飞机等制造业上以及在日常生活里的用途很广。
任务三、讨论交流：结合铝合金的性能，思考如何制备铝合金？举例说明铝合金的用途，并完成表格内容。
【答案要点】
【对应训练】1．关于生铁和钢的区别正确的是（ ）
A．生铁属于纯净物，钢属于混合物B．生铁比钢的含碳量更高
C．生铁比钢弹性更好D．生铁属于铁-碳合金，钢也是合金但不含碳
【答案】B
【解析】A．生铁也是混合物，且含碳量更高，A错误；B．生铁比钢的含碳量更高(生铁：>2%，钢：0.03-2%)，B正确；C．钢弹性更好，C错误；D．钢中含碳，D错误。故答案：B。
2．随着气温下降新冠病毒的活性增加，通过戴口罩可以有效阻止新型冠状病毒传播。如图，为增强口罩的密封性，均放了鼻梁条，有的鼻梁条是铝合金做的。下列说法正确的是（ ）
A．铝合金属于纯净物
B．铝合金的熔点比金属铝高
C．铝合金可以跟强酸强碱溶液反应
D．鼻梁条使用铝合金，利用其密度大、抗腐蚀性好的优点
【答案】C
【解析】A．合金是由两种或两种以上的金属与金属或非金属经一定方法合成的具有金属特性的混合物，铝合金属于混合物，A错误；B．合金的优点之一是合金的熔点比组分金属的低，因此铝合金的熔点比铝低，B错误；C．铝在元素周期表中位于金属与非金属分界线附近，能与强酸、强碱溶液反应，铝合金亦然，C正确；D．鼻梁条使用铝合金，利用其可塑性好的优点，D错误；故选C。
二、铝和氧化铝
活动一、铝的化学性质
任务一、观察金属铝样品，阅读教材P81页内容，结合“资料卡片”，回答金属铝具有哪些物理性质？填写表格内容。
【答案要点】
任务二、实验探究：完成教材P82页【实验3-4】、【实验3-5】，填写表格内容。
【答案要点】①铝与盐酸反应
②铝与氢氧化钠溶液反应
【注意】单质铝和盐酸、氢氧化钠溶液都反应，现象相似（开始时反应较平缓，后剧烈，生成可燃烧的气体），都生成氢气。反应方程式为：2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2↑，2Al + 2NaOH + 6H2O = 2Na[Al(OH)4]+ 3H2↑，其中Na[Al(OH)4]的名称为四羟基铝酸钠。对应的离子方程式为：2Al + 2OH－ +6H2O = 2[Al(OH)4]－ + 3H2↑，其中[Al(OH)4]－ 的名称为四羟基铝酸根（偏铝酸根）离子。根据上面的反应方程式，得到等质量的铝与盐酸或者氢氧化钠溶液反应生成相同量的氢气。
任务三、问题探究：铝的化学性质活泼，为什么日常生活中广泛使用的铝制品通常具有较强的抗腐蚀性能？常温下为什么能用铝制槽车来储运浓H2SO4或浓HNO3?铝与NaOH溶液反应的机理是什么？
【答案要点】①铝在常温下迅速被氧气氧化，形成一层致密的氧化膜，保护铝不再被氧化，因而铝制品通常具有较强的抗腐蚀性能。
②常温时，浓H2SO4和浓HNO3能使铝钝化，因此可用铝制槽车储运浓H2SO4或浓HNO3。
③铝与氢氧化钠溶液反应的实质是铝先与强碱溶液中的水反应生成H2和Al(OH)3，然后Al(OH)3再与NaOH反应生成H2O和NaAlO2，反应中铝做还原剂，水做氧化剂，NaOH无电子得失。
④用双线桥法和单线桥法分别表示：
【对应训练】1．下列关于铝及铝合金的叙述中，不正确的是（ ）
A．铝是地壳中含量最多的金属元素
B．在自然界中，既存在游离态，又存在化合态的铝
C．生活中铝制品通常是铝合金制造的，其表面有致密的氧化膜，起保护内部金属的作用
D．纯铝硬度和强度小，硬铝(含Cu、Mg、Mn、Si等)密度小、强度高，是制造航天设备的理想材料
【答案】B
【解析】A．铝是地壳中含量最多的金属元素，故A正确；B．Al是活泼金属，在自然界中以化合态形式存在，故B错误；C．铝化学性质活泼，铝表面容易生成一层致密的氧化物保护膜，对内部的金属起到了保护作用，使得铝制品在空气中有很强的抗腐蚀性，故C正确；D．纯铝硬度和强度小，硬铝(含Cu、Mg、Mn、Si等)密度小、强度高，是制造航天设备的理想材料，故D正确；故选B。
2．下列物质中，既能与盐酸反应，又能与NaOH溶液反应的是( )
①NaHCO3 ②Al ③Al2O3 ④Na2CO3 ⑤(NH4)2SO3
A．①②③⑤ B．②③④ C．①③④⑤ D．①②④
【答案】A
【解析】NaHCO3与NaOH溶液反应生成Na2CO3和H2O，与盐酸反应生成NaCl、H2O和CO2，①正确；Al与NaOH溶液反应生成NaAlO2和H2，与盐酸反应生成AlCl3和H2，②正确；Al2O3与NaOH溶液反应生成NaAlO2和H2O，与盐酸反应生成AlCl3和H2O，③正确；Na2CO3与NaOH溶液不发生反应，④错误；(NH4)2SO3与NaOH溶液反应生成NH3·H2O和Na2SO3，与盐酸反应生成NH4Cl、H2O和SO2，⑤正确，故选A。
活动二、铝的氧化物和氢氧化物
任务一、问题探究：根据【实验3-4】、【实验3-5】中的实验现象及结论和已有知识，说明氧化铝具有什么特殊的化学性质？
【答案要点】①氧化铝既能与强酸（如盐酸、稀硫酸等)反应，又能与强碱（如氢氧化钠等）反应生成盐和水，叫做两性氧化物。但不能与弱酸（如碳酸）和弱碱（如氨水）反应。
②离子方程式：Al2O3＋6H+===2Al3+＋3H2O、Al2O3 + 3H2O+2OH -==2 [Al(OH)4] -。因此，铝制品餐具不宜用来蒸煮或长时间存放酸性、碱性的食物。
③熔点很高，用于制造耐火材料—耐火坩埚、耐火管、耐高温的实验仪器，纯净的氧化铝俗称刚玉。
任务二、实验探究：分别在氯化铝溶液中滴加氨水和氢氧化钠溶液，观察实验现象，填写表格内容。
【答案要点】
【对应训练】1.下列关于除杂试剂的选择不正确的是(括号中的物质为杂质)（ ）
A．Fe2O3(Al2O3)：NaOH溶液 B．Cl2(HCl)：饱和食盐水
C．NaHCO3(Na2CO3)：澄清石灰水 D．FeCl3(FeCl2)：Cl2
【答案】C
【解析】A．氧化铝是两性氧化物，氢氧化钠和氧化铝反应得到偏铝酸钠，可以除去杂质，A项正确；B．饱和食盐水可以吸收HCl，可以除去杂质，B项正确；C．碳酸钠和碳酸氢钠都会和澄清石灰水反应，不能除去杂质，C项错误；D．氯气和氯化亚铁反应生成氯化铁，可以除去杂质，D项正确；答案选C。
2．下列关于铝单质的叙述中，正确的是（ ）
A．铝和NaOH溶液反应：Al＋2OH-＋2H2O=[Al(OH)4]-＋H2↑
B．铝制品在空气中有很强的抗腐蚀性是因为铝的化学性质很稳定
C．不能用铝制的器皿来盛放酸梅汤或碱水是因为铝会和酸或碱反应
D．用坩埚钳夹住一小块用砂纸仔细打磨过的铝箔在酒精灯上加热，熔化后的液态铝会滴落下来，是因为金属铝的熔点较低
【答案】C
【解析】A．铝和NaOH溶液反应，生成偏铝酸钠和氢气，其离子方程式为2Al＋2OH-＋6H2O=2[Al(OH)4]-＋3H2↑，故A错误；B．铝制品在空气中有很强的抗腐蚀性，主要是其表面形成致密的氧化膜，而铝是较活泼的金属，其化学性质不稳定，故B错误；C．无论是铝还是其氧化物都能与酸或碱反应，故C正确；D．打磨后的铝箔在酒精灯上灼烧表面生成Al2O3，高熔点的Al2O3兜住了熔融的液态铝，不会滴落，故D错误；答案为C。
【课后巩固】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
【答案】B
【解析】A．家用的铝窗含有的元素有铝、铜、硅、镁、锌、锰等，所以是合金，故A不选；B．水银是单质，所以温度计用的水银不是合金，故B选；C．黄铜中含有铜和锌，所以铸造用的黄铜是合金，故C不选；D．钢筋中含有铁、碳等元素，所以建筑用的钢筋是合金，故D不选；故选：B。
2．合金的应用极大地促进了人类社会的发展。下列不属于合金的是( )
【答案】B
【解析】合金是由两种或两种以上金属或金属与非金属熔合而成具有金属特性的物质，据此解答。A．狗头兽首铜像属于合金，A错误；B．柔性显示屏(基础材料：石墨烯)不属于合金，B正确；C．流通硬币属于合金，C错误；D．潜水器外壳(钛、铝等)属于合金，D正确。答案选B。
3．下列有关金属及其合金的说法错误的是（ ）
A．目前我国流通的硬币是由合金材料制成的
B．低碳钢硬而脆，处理后弹性好，可用于制器械、弹簧、刀具等
C．镁在空气中燃烧发出耀眼的白光，可用于制作照明弹
D．日用铝制品表面覆盖着氧化膜，对内部金属起保护作用
【答案】B
【解析】A．目前我国流通的硬币是由合金材料制成：1角的为不锈钢，5角的为钢芯镀铜，1元的为钢芯镀镍，故A正确；B．高碳钢硬而脆，处理后弹性好，可用于制器械、弹簧、刀具等，故B错误；C．制造照明弹是利用了镁燃烧发出耀眼的白光，故C正确；D．铝与氧气反应生成致密的氧化铝保护膜，对内部金属起保护作用，故D正确；故选B。
4．中国国产大型客机C919机身部分采用第三代新型铝锂合金材料。下列关于铝锂合金的认识不正确的是( )
A．铝锂合金密度较小，强度较大，硬度大于纯铝，熔点低于锂单质
B．改变原料的配比，可以制得性能不同的铝锂合金
C．铝锂合金具有金属光泽，可导电导热
D．铝锂合金的性质与各成分金属的性质完全相同
【答案】D
【解析】铝锂密度较小，其合金密度较小；合金是不同金属熔合而成的具有金属特性的物质，改变原料的配比，可以制得性能不同的铝锂合金；合金一般比其组分金属的颜色更鲜艳，可导电；合金的熔点比它的各成分金属的熔点低，硬度大于其成分金属，铝锂合金的性质与各成分金属的性质不完全相同。
5．下列关于金属铝及其化合物的叙述，正确的是（ ）
A．铝在常温下不能与氧气反应
B．铝合金密度小，硬度大，耐腐蚀，是制造飞机的理想材料
C．相同质量的铝分别与足量盐酸和烧碱溶液反应产氢气的质量比为3∶1
D．铝表面有氧化膜保护，铝制器皿可以长时间盛放酸碱性溶液
【答案】B
【解析】A．铝在常温下能与氧气反应生成氧化铝，故A错误；B．铝合金具有密度小、硬度大、耐腐蚀的特性，是制造飞机的理想材料，故B正确；C．铝与盐酸反应生成氯化铝和氢气、与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和氢气，则相同质量的铝分别与足量盐酸和烧碱溶液反应产氢气的质量比为1∶1，故C错误；D．氧化铝是两性氧化物，既能与酸反应生成盐和水，也能与碱反应生成盐和水，故D错误；故选B。
6．有关Al与NaOH溶液反应的说法中，正确的是（ ）
A．Al是还原剂，NaOH及H2O均是氧化剂
B．还原产物是H2，且由H2O还原所得的H2与NaOH还原所得的H2物质的量之比为2 ： 1
C．反应中1mlAl失去ml电子
D．此反应中，只有水是氧化剂，NaOH既不是氧化剂也不是还原剂
【答案】D
【解析】铝与氢氧化钠溶液发生反应的实质为2Al＋6H2O=2Al(OH)3＋3H2↑、NaOH＋Al(OH)3=NaAlO2＋2H2O，据此回答；A．根据反应实质，Al的化合价升高，Al作还原剂，H2O作氧化剂，NaOH既不是氧化剂也不是还原剂，故A错误；B．根据铝与氢氧化钠溶液反应实质，NaOH既不是氧化剂也不是还原剂，氢气只来自于H2O，故B错误；C．反应Al的化合价由0价→＋3价，因此1mlAl参与反应失去3ml电子，故C错误；D．根据上述分析，水是氧化剂，NaOH既不是氧化剂也不是还原剂，故D正确；答案选D。
7．一定质量的铝铁合金溶于足量的NaOH溶液中，完全反应后产生3.36L(标准状况下)气体；用同样质量的铝铁合金完全溶于足量的盐酸中，在标准状况下产生6.72L的气体，则该合金中铝、铁的物质的量之比为（ ）
A．1 ∶1B．2∶3C．3∶2D．1 ∶2
【答案】B
【解析】合金溶于足量的NaOH溶液中，铝和氢氧化钠反应：2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑，产生气体氢气3.36L(标准状况)，其物质的量= ，由方程式可知，铁合金溶于足量的盐酸中，Fe、Al都反应产生氢气，Al与足量的氢氧化钠溶液、盐酸反应产生氢气体积相等，则Fe反应生成氢气的物质的量，根据Fe+2HCl=FeCl2+H2↑可知n(Fe)=n′(H2)=0.15ml，故合金中铝、铁的物质的量之比0.1ml：0.15ml=2：3；故选B。
8．国际化学年的中国宣传口号是“化学——我们的生活，我们的未来”。学习化学应该明白“从生活中来，到生活中去”的道理。请填空：
（1）金属钠着火时，不能用水灭火，原因是______________________________(用离子方程式表示)。
（2）常温下铁遇水不反应，但在高温条件下二者能发生反应，书写二者反应的化学方程式________。
（3）热水瓶用久后，瓶胆内常附着一层水垢(主要成分是CaCO3)，用食醋能较好的清除，其原理是___________________________(用离子方程式表示)。
（4）铝合金材料在生活生产中应用广泛，如铝合金门窗、飞机外壳、航空航天等，且具有密度小、易加工、不易腐蚀等优点，Al与氢氧化钠溶液反应的离子方程式为_______________________________。
（5）设计实验检验实验室用KClO3和MnO2制取氧气后的产物中是否存在Cl-__________________。
【答案】（1）2Na+2 H2O=2 Na++2 OH-+H 2↑
（2）3Fe+4H2O(g) eq \(\(\s\up6(_____),\s\up4(_____)),\s\up6(高温))Fe3O4+4H2
（3）CaCO3+2CH3COOH=2Ca2++2CH3COO-+H2O+CO2 ↑
（4）2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)]4-＋3H2↑
（5）取少量产物加水溶解，静置，取上层清液于试管，加HNO3酸化的AgNO3，如产生白色沉淀，则存在Cl-
【解析】（1）金属钠能与水反应产生易燃的氢气2Na+2 H2O=2 Na++2 OH-+H 2↑；
（2）铁和水蒸气高温生成四氧化铁和氢气3Fe+4H2O(g) eq \(\(\s\up6(_____),\s\up4(_____)),\s\up6(高温))Fe3O4+4H2；
（3）醋酸的酸性强于碳酸，故能反应CaCO3+2CH3COOH=2Ca2++2CH3COO-+H2O+CO2 ↑；
（4）铝与氢氧化钠溶液反应产生偏铝酸钠和氢气，反应为2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)]4-＋3H2↑；
（5）检验氯离子的方法为：取少量产物加水溶解，静置，取上层清液于试管，加HNO3酸化的AgNO3，如产生白色沉淀，则存在Cl-。
生铁
钢
含碳量
2%～4.3%
0.03%～2%
性能
硬度大、抗压、性脆、可以铸造成型
有良好的延展性、机械性能好、可以锻轧和铸造
用途
制造机座、管道等
制造机械和交通工具等
含碳量
性能及用途
低碳钢
低于0.3%
韧性、焊接性好，但强度低，用于制造钢板，钢丝和钢管等
中碳钢
0.3%~0.6%
强度高，韧性及加工性好，用于制造钢轨、车轮和建材等
高碳钢
高于0.6%
硬而脆，热处理后弹性好，用于制造器械、弹簧和刀具等
名称
主要合金元素
主要特性
主要用途
不锈钢
铬、镍
比较稳定，不易生锈，具有很强的抗腐蚀能力
医疗器材、厨房用具和餐具、地铁列车的车体材质等
超级钢
Mn、C、Al、V
强度很大，能够实现钢板的轻薄化
汽车、航空和航天等领域
锰钢
锰
韧性好，硬度大
钢轨、轴承、钢模、挖掘机铲斗、坦克装甲
硅钢
硅
导磁性好
变压器、发电机和电动机中的铁芯
钨钢
钨
耐高温、硬度大
刀具
成分
性能
铝
Al
强度和硬度较小，不适合制造机械零件等
铝合金
①铝硅合金（含Si质量分数为13.5％）
②硬铝（含Cu 4％、Mg 0.5％、Mn 0.5％、Si 0.7％）（均为质量分数）
①熔点为564℃，比纯铝或硅的熔点低，而且它在凝固时收缩率又很小。因而，这种合金适合铸造。
②强度和硬度都比纯铝大，几乎相当于钢材，且密度较小
制取
向铝中加入少量的Cu、Mg、Si 、Mn、Zn及稀土元素等
性能
密度小、强度高、塑性好、易于成型、具有较强的抗腐蚀能力等
用途
制造炊具、门窗、飞机和宇宙飞船外壳的原料：
物理性质
颜色
状态
硬度
密度
熔点
沸点
导电导热性
延展性
银白色，有金属光泽
固体
较小
2.7g/cm3
660℃
2467℃
良好
良好
用途
铝制电线
铝制餐具
铝合金门窗
实验步骤
实验现象
实验原理
在一支试管中加入5mL盐酸，再向试管中放入一小块铝片。观察现象。过一段时间后，将点燃的木条放在试管口，观察到现象
开始没有气泡，一段时间后才产生气泡
Al2O3＋6HCl===2AlCl3＋3H2O、2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑。
结论
通常情况下，铝表面会生成一层氧化物（Al2O3）保护膜能与盐酸反应生成盐（氯化铝）和水
实验操作
在两支试管中分别加入少量的NaOH溶液，然后向其中一支试管中放入一小块铝片，向另一支试管中放入用砂纸仔细打磨过（除去表面的氧化膜）的一小块铝片。观察现象。过一段时间后，将点燃的木条分别放在两支试管口，观察现象。
实验现象
未打磨的铝片逐渐溶解，开始时没有气泡产生，一段时间后才有实验现象气泡产生；打磨过的铝片逐渐溶解，立即产生气泡且速率始终较快；将点燃的木条分别放在两支试管口，均发出爆鸣声。
实验结论
铝和铝表面的保护膜（氧化铝）都能与强碱反应
化学方程式
Al2O3 + 2NaOH+3H2O == 2Na[Al(OH)4]
2Al + 2NaOH +6H2O == 2Na[Al(OH)4] + 3H2↑
实验操作
实验现象
氯化铝溶液中滴加氨水产生沉淀，再加过量氨水沉淀不溶解
氯化铝溶液中滴加氢氧化钠溶液产生沉淀，再加过量氢氧化钠溶液沉淀溶解
结论
氢氧化铝能溶于强碱氢氧化钠，不用于弱碱NH3‧H2O
离子方程式：Al(OH)3＋OH－＝[Al(OH)4] -
A．狗头兽首铜像
B．柔性显示屏(基础材料：石墨烯)
C．流通硬币
D．潜水器外壳(钛、铝等)
第一课时 铁合金 铝和铝合金
【学习目标】1.结合生活中对常见合金的优良性能的认识经验，阅读教材中合金的结构介绍，了解合金的概念，并能联系纯金属与合金的微观结构解释二者性能的差异。
2.以铁合金、铝合金为例，能从元素组成上对合金进行分类，并认识不同类型金属材料组成、性能与应用的联系，强化性能决定用途的观念。
3.通过实验探究铝和氧化铝的性质及转化，认识两性氧化物，丰富对金属多样性的认识，体会实验对认识和研究物质性质的重要作用。
【学习重点】铝、氧化铝与盐酸和氢氧化钠的反应规律、两性氧化物概念
【学习难点】实验探究铝及其化合物的性质及转化，两性氧化物概念的理解
【课前预习】
旧知回顾：1.依据氧化还原反应原理可知金属单质只具有 还原 性。铁分别与盐酸、足量稀硝酸反应的离子方程式为 Fe+2H+=Fe2++H2↑、Fe+4H++NO3-=Fe3++NO↑+2H2O 。
2.酸性氧化物是 能与碱反应生成盐和水的氧化物 ，如 CO2、SO2 等非金属氧化物和 Mn2O7 等金属氧化物。碱性氧化物是 能与酸反应生成盐和水的氧化物 ，全部 （填全部或部分）是金属氧化物。
新知预习：1.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 。合金具有许多优良的 物理、化学或机械性能 ，如合金的硬度、熔点不同于其成分金属，可满足不同的需要。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。
2.钢是用量最大、用途最广的合金，根据其化学成分，可分为两大类： 碳素钢和合金钢 。根据含碳量不同，碳素钢可分为 高碳钢、中碳钢和低碳钢 。
3.铝是地壳中含量最多的金属元素，在常温下就能与空气中的氧气发生反应，表面生成一层 致密的氧化铝薄膜 ，铝分别与盐酸何氢氧化钠反应的离子方程式为 2Al+6H+==2Al3++3H2↑、2Al+2OH-==2AlO2-+3H2↑。氧化铝属于 两性 氧化物。
【课中探究】
情景导入：金属具有金属光泽，大多为银白色(铜：紫红色，金：黄色)的固体(汞：液体)，具有导电性、导热性和延展性等通性。实际生活中常用的金属材料通常都是合金，很少使用纯金属。
一、合金及其特性
活动一、合金的定义及性能
任务一、通过观看视频、阅读教材P78页第1、2自然段，思考金属材料和合金的定义是什么？合金有何特点？
【答案要点】①金属材料是指金属元素或以金属元素为主构成的具有金属特性的材料的统称。金属具有金属通性：具有金属光泽，大多数金属为银白色(铜：紫红色，金：黄色)；大多数金属为固体(汞：液体)；具有导电性、导热性和延展性。
②合金：就是两种或两种以上的金属（或金属跟非金属）熔合而成的具有金属特性的物质。
③特点：a.合金比它的成分金属具有许多良好的物理（如硬度）的、化学的或机械的等方面的性能；
b.一般地说，合金的熔点比它的各成分金属的熔点都低。
c.合金的性能可通过所添加的合金元素的种类、含量和生成合金的条件等加以调节。
任务二、观察教材P78页图3-13纯金属与合金的结构图示，解释合金熔点为什么一般比各成分熔点低、硬度大？
纯金属内原子的排列十分规整 合金内原子层之间的相对滑动变得困难
【答案要点】①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；纯金属形成合金后，改变了金属原子有规则的层状排列，原子之间吸引力减弱，使原子层之间的相对滑动变得困难，导致合金的熔点更低、硬度更大。
②生活中应用的金属材料主要有两大类：纯金属和合金，且由于合金具有更优良的性能，因此合金比纯金属较应用的更多，现在已经制得的纯金属只有80多种，而合金的种类已达数千种之多。
③使用不同的原料，改变原料的配比或改变生成合金的条件，都可以得到不同性能的合金。
【对应训练】1．人类的日常生活中离不开合金，下列物质中不属于合金的是( )
A．用于门窗框架上的硬铝 B．用于冶炼金属铁的赤铁矿
C．用于生产铁锅的生铁 D．用于制造手术刀的不锈钢
【答案】B
【解析】硬铝是铝和铜、镁等熔合而成的合金；赤铁矿的主要成分是氧化铁，氧化铁属于氧化物；生铁和不锈钢是铁和碳等物质形成的合金。
2.下列关于合金的说法正确的是（ ）
①合金只能由两种或两种以上的金属组成 ②合金具有金属特性 ③碳钢和生铁的主要成分相同，故性能相同 ④改变原料的配比及生成合金的条件，可得到具有不同性能的合金
A．②③ B．②④ C．①② D．①④
【答案】B
【解析】①合金可由两种或两种以上的金属或者金属与非金属熔合而成，故错误；②合金是指在一种金属中加热熔合其他金属或非金属而形成的具有金属特性的物质，故正确；③碳钢和生铁含碳量不同，含碳量越高，硬度越大，因此两者的性能不同，故错误；④合金的性质与合金的原料配比以及制造工艺有关，所以改变原料的配比、变更制造合金的工艺，可以制得具有不同性能的合金，故正确；故选：B。
活动二、铁合金、铝合金
任务一、 阅读教材P78-81页内容，思考铁合金的是如何分类的？它们的性能、用途有何特点？完成表格内容。
【答案要点】①生铁和钢的对比
②钢的分类
A.碳素钢
B.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，从而使钢具有各种特殊性能，如强度、硬度大，可塑性、韧性好，耐磨，耐腐蚀等。
任务二、阅读教材P81页第二自然段，思考铝合金有哪些特点和用途？完成表格内容。
【答案要点】铝是地壳中含量最多的金属元素，铝合金的种类很多，它们在汽车、船舶、飞机等制造业上以及在日常生活里的用途很广。
任务三、讨论交流：结合铝合金的性能，思考如何制备铝合金？举例说明铝合金的用途，并完成表格内容。
【答案要点】
【对应训练】1．关于生铁和钢的区别正确的是（ ）
A．生铁属于纯净物，钢属于混合物B．生铁比钢的含碳量更高
C．生铁比钢弹性更好D．生铁属于铁-碳合金，钢也是合金但不含碳
【答案】B
【解析】A．生铁也是混合物，且含碳量更高，A错误；B．生铁比钢的含碳量更高(生铁：>2%，钢：0.03-2%)，B正确；C．钢弹性更好，C错误；D．钢中含碳，D错误。故答案：B。
2．随着气温下降新冠病毒的活性增加，通过戴口罩可以有效阻止新型冠状病毒传播。如图，为增强口罩的密封性，均放了鼻梁条，有的鼻梁条是铝合金做的。下列说法正确的是（ ）
A．铝合金属于纯净物
B．铝合金的熔点比金属铝高
C．铝合金可以跟强酸强碱溶液反应
D．鼻梁条使用铝合金，利用其密度大、抗腐蚀性好的优点
【答案】C
【解析】A．合金是由两种或两种以上的金属与金属或非金属经一定方法合成的具有金属特性的混合物，铝合金属于混合物，A错误；B．合金的优点之一是合金的熔点比组分金属的低，因此铝合金的熔点比铝低，B错误；C．铝在元素周期表中位于金属与非金属分界线附近，能与强酸、强碱溶液反应，铝合金亦然，C正确；D．鼻梁条使用铝合金，利用其可塑性好的优点，D错误；故选C。
二、铝和氧化铝
活动一、铝的化学性质
任务一、观察金属铝样品，阅读教材P81页内容，结合“资料卡片”，回答金属铝具有哪些物理性质？填写表格内容。
【答案要点】
任务二、实验探究：完成教材P82页【实验3-4】、【实验3-5】，填写表格内容。
【答案要点】①铝与盐酸反应
②铝与氢氧化钠溶液反应
【注意】单质铝和盐酸、氢氧化钠溶液都反应，现象相似（开始时反应较平缓，后剧烈，生成可燃烧的气体），都生成氢气。反应方程式为：2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2↑，2Al + 2NaOH + 6H2O = 2Na[Al(OH)4]+ 3H2↑，其中Na[Al(OH)4]的名称为四羟基铝酸钠。对应的离子方程式为：2Al + 2OH－ +6H2O = 2[Al(OH)4]－ + 3H2↑，其中[Al(OH)4]－ 的名称为四羟基铝酸根（偏铝酸根）离子。根据上面的反应方程式，得到等质量的铝与盐酸或者氢氧化钠溶液反应生成相同量的氢气。
任务三、问题探究：铝的化学性质活泼，为什么日常生活中广泛使用的铝制品通常具有较强的抗腐蚀性能？常温下为什么能用铝制槽车来储运浓H2SO4或浓HNO3?铝与NaOH溶液反应的机理是什么？
【答案要点】①铝在常温下迅速被氧气氧化，形成一层致密的氧化膜，保护铝不再被氧化，因而铝制品通常具有较强的抗腐蚀性能。
②常温时，浓H2SO4和浓HNO3能使铝钝化，因此可用铝制槽车储运浓H2SO4或浓HNO3。
③铝与氢氧化钠溶液反应的实质是铝先与强碱溶液中的水反应生成H2和Al(OH)3，然后Al(OH)3再与NaOH反应生成H2O和NaAlO2，反应中铝做还原剂，水做氧化剂，NaOH无电子得失。
④用双线桥法和单线桥法分别表示：
【对应训练】1．下列关于铝及铝合金的叙述中，不正确的是（ ）
A．铝是地壳中含量最多的金属元素
B．在自然界中，既存在游离态，又存在化合态的铝
C．生活中铝制品通常是铝合金制造的，其表面有致密的氧化膜，起保护内部金属的作用
D．纯铝硬度和强度小，硬铝(含Cu、Mg、Mn、Si等)密度小、强度高，是制造航天设备的理想材料
【答案】B
【解析】A．铝是地壳中含量最多的金属元素，故A正确；B．Al是活泼金属，在自然界中以化合态形式存在，故B错误；C．铝化学性质活泼，铝表面容易生成一层致密的氧化物保护膜，对内部的金属起到了保护作用，使得铝制品在空气中有很强的抗腐蚀性，故C正确；D．纯铝硬度和强度小，硬铝(含Cu、Mg、Mn、Si等)密度小、强度高，是制造航天设备的理想材料，故D正确；故选B。
2．下列物质中，既能与盐酸反应，又能与NaOH溶液反应的是( )
①NaHCO3 ②Al ③Al2O3 ④Na2CO3 ⑤(NH4)2SO3
A．①②③⑤ B．②③④ C．①③④⑤ D．①②④
【答案】A
【解析】NaHCO3与NaOH溶液反应生成Na2CO3和H2O，与盐酸反应生成NaCl、H2O和CO2，①正确；Al与NaOH溶液反应生成NaAlO2和H2，与盐酸反应生成AlCl3和H2，②正确；Al2O3与NaOH溶液反应生成NaAlO2和H2O，与盐酸反应生成AlCl3和H2O，③正确；Na2CO3与NaOH溶液不发生反应，④错误；(NH4)2SO3与NaOH溶液反应生成NH3·H2O和Na2SO3，与盐酸反应生成NH4Cl、H2O和SO2，⑤正确，故选A。
活动二、铝的氧化物和氢氧化物
任务一、问题探究：根据【实验3-4】、【实验3-5】中的实验现象及结论和已有知识，说明氧化铝具有什么特殊的化学性质？
【答案要点】①氧化铝既能与强酸（如盐酸、稀硫酸等)反应，又能与强碱（如氢氧化钠等）反应生成盐和水，叫做两性氧化物。但不能与弱酸（如碳酸）和弱碱（如氨水）反应。
②离子方程式：Al2O3＋6H+===2Al3+＋3H2O、Al2O3 + 3H2O+2OH -==2 [Al(OH)4] -。因此，铝制品餐具不宜用来蒸煮或长时间存放酸性、碱性的食物。
③熔点很高，用于制造耐火材料—耐火坩埚、耐火管、耐高温的实验仪器，纯净的氧化铝俗称刚玉。
任务二、实验探究：分别在氯化铝溶液中滴加氨水和氢氧化钠溶液，观察实验现象，填写表格内容。
【答案要点】
【对应训练】1.下列关于除杂试剂的选择不正确的是(括号中的物质为杂质)（ ）
A．Fe2O3(Al2O3)：NaOH溶液 B．Cl2(HCl)：饱和食盐水
C．NaHCO3(Na2CO3)：澄清石灰水 D．FeCl3(FeCl2)：Cl2
【答案】C
【解析】A．氧化铝是两性氧化物，氢氧化钠和氧化铝反应得到偏铝酸钠，可以除去杂质，A项正确；B．饱和食盐水可以吸收HCl，可以除去杂质，B项正确；C．碳酸钠和碳酸氢钠都会和澄清石灰水反应，不能除去杂质，C项错误；D．氯气和氯化亚铁反应生成氯化铁，可以除去杂质，D项正确；答案选C。
2．下列关于铝单质的叙述中，正确的是（ ）
A．铝和NaOH溶液反应：Al＋2OH-＋2H2O=[Al(OH)4]-＋H2↑
B．铝制品在空气中有很强的抗腐蚀性是因为铝的化学性质很稳定
C．不能用铝制的器皿来盛放酸梅汤或碱水是因为铝会和酸或碱反应
D．用坩埚钳夹住一小块用砂纸仔细打磨过的铝箔在酒精灯上加热，熔化后的液态铝会滴落下来，是因为金属铝的熔点较低
【答案】C
【解析】A．铝和NaOH溶液反应，生成偏铝酸钠和氢气，其离子方程式为2Al＋2OH-＋6H2O=2[Al(OH)4]-＋3H2↑，故A错误；B．铝制品在空气中有很强的抗腐蚀性，主要是其表面形成致密的氧化膜，而铝是较活泼的金属，其化学性质不稳定，故B错误；C．无论是铝还是其氧化物都能与酸或碱反应，故C正确；D．打磨后的铝箔在酒精灯上灼烧表面生成Al2O3，高熔点的Al2O3兜住了熔融的液态铝，不会滴落，故D错误；答案为C。
【课后巩固】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
【答案】B
【解析】A．家用的铝窗含有的元素有铝、铜、硅、镁、锌、锰等，所以是合金，故A不选；B．水银是单质，所以温度计用的水银不是合金，故B选；C．黄铜中含有铜和锌，所以铸造用的黄铜是合金，故C不选；D．钢筋中含有铁、碳等元素，所以建筑用的钢筋是合金，故D不选；故选：B。
2．合金的应用极大地促进了人类社会的发展。下列不属于合金的是( )
【答案】B
【解析】合金是由两种或两种以上金属或金属与非金属熔合而成具有金属特性的物质，据此解答。A．狗头兽首铜像属于合金，A错误；B．柔性显示屏(基础材料：石墨烯)不属于合金，B正确；C．流通硬币属于合金，C错误；D．潜水器外壳(钛、铝等)属于合金，D正确。答案选B。
3．下列有关金属及其合金的说法错误的是（ ）
A．目前我国流通的硬币是由合金材料制成的
B．低碳钢硬而脆，处理后弹性好，可用于制器械、弹簧、刀具等
C．镁在空气中燃烧发出耀眼的白光，可用于制作照明弹
D．日用铝制品表面覆盖着氧化膜，对内部金属起保护作用
【答案】B
【解析】A．目前我国流通的硬币是由合金材料制成：1角的为不锈钢，5角的为钢芯镀铜，1元的为钢芯镀镍，故A正确；B．高碳钢硬而脆，处理后弹性好，可用于制器械、弹簧、刀具等，故B错误；C．制造照明弹是利用了镁燃烧发出耀眼的白光，故C正确；D．铝与氧气反应生成致密的氧化铝保护膜，对内部金属起保护作用，故D正确；故选B。
4．中国国产大型客机C919机身部分采用第三代新型铝锂合金材料。下列关于铝锂合金的认识不正确的是( )
A．铝锂合金密度较小，强度较大，硬度大于纯铝，熔点低于锂单质
B．改变原料的配比，可以制得性能不同的铝锂合金
C．铝锂合金具有金属光泽，可导电导热
D．铝锂合金的性质与各成分金属的性质完全相同
【答案】D
【解析】铝锂密度较小，其合金密度较小；合金是不同金属熔合而成的具有金属特性的物质，改变原料的配比，可以制得性能不同的铝锂合金；合金一般比其组分金属的颜色更鲜艳，可导电；合金的熔点比它的各成分金属的熔点低，硬度大于其成分金属，铝锂合金的性质与各成分金属的性质不完全相同。
5．下列关于金属铝及其化合物的叙述，正确的是（ ）
A．铝在常温下不能与氧气反应
B．铝合金密度小，硬度大，耐腐蚀，是制造飞机的理想材料
C．相同质量的铝分别与足量盐酸和烧碱溶液反应产氢气的质量比为3∶1
D．铝表面有氧化膜保护，铝制器皿可以长时间盛放酸碱性溶液
【答案】B
【解析】A．铝在常温下能与氧气反应生成氧化铝，故A错误；B．铝合金具有密度小、硬度大、耐腐蚀的特性，是制造飞机的理想材料，故B正确；C．铝与盐酸反应生成氯化铝和氢气、与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和氢气，则相同质量的铝分别与足量盐酸和烧碱溶液反应产氢气的质量比为1∶1，故C错误；D．氧化铝是两性氧化物，既能与酸反应生成盐和水，也能与碱反应生成盐和水，故D错误；故选B。
6．有关Al与NaOH溶液反应的说法中，正确的是（ ）
A．Al是还原剂，NaOH及H2O均是氧化剂
B．还原产物是H2，且由H2O还原所得的H2与NaOH还原所得的H2物质的量之比为2 ： 1
C．反应中1mlAl失去ml电子
D．此反应中，只有水是氧化剂，NaOH既不是氧化剂也不是还原剂
【答案】D
【解析】铝与氢氧化钠溶液发生反应的实质为2Al＋6H2O=2Al(OH)3＋3H2↑、NaOH＋Al(OH)3=NaAlO2＋2H2O，据此回答；A．根据反应实质，Al的化合价升高，Al作还原剂，H2O作氧化剂，NaOH既不是氧化剂也不是还原剂，故A错误；B．根据铝与氢氧化钠溶液反应实质，NaOH既不是氧化剂也不是还原剂，氢气只来自于H2O，故B错误；C．反应Al的化合价由0价→＋3价，因此1mlAl参与反应失去3ml电子，故C错误；D．根据上述分析，水是氧化剂，NaOH既不是氧化剂也不是还原剂，故D正确；答案选D。
7．一定质量的铝铁合金溶于足量的NaOH溶液中，完全反应后产生3.36L(标准状况下)气体；用同样质量的铝铁合金完全溶于足量的盐酸中，在标准状况下产生6.72L的气体，则该合金中铝、铁的物质的量之比为（ ）
A．1 ∶1B．2∶3C．3∶2D．1 ∶2
【答案】B
【解析】合金溶于足量的NaOH溶液中，铝和氢氧化钠反应：2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑，产生气体氢气3.36L(标准状况)，其物质的量= ，由方程式可知，铁合金溶于足量的盐酸中，Fe、Al都反应产生氢气，Al与足量的氢氧化钠溶液、盐酸反应产生氢气体积相等，则Fe反应生成氢气的物质的量，根据Fe+2HCl=FeCl2+H2↑可知n(Fe)=n′(H2)=0.15ml，故合金中铝、铁的物质的量之比0.1ml：0.15ml=2：3；故选B。
8．国际化学年的中国宣传口号是“化学——我们的生活，我们的未来”。学习化学应该明白“从生活中来，到生活中去”的道理。请填空：
（1）金属钠着火时，不能用水灭火，原因是______________________________(用离子方程式表示)。
（2）常温下铁遇水不反应，但在高温条件下二者能发生反应，书写二者反应的化学方程式________。
（3）热水瓶用久后，瓶胆内常附着一层水垢(主要成分是CaCO3)，用食醋能较好的清除，其原理是___________________________(用离子方程式表示)。
（4）铝合金材料在生活生产中应用广泛，如铝合金门窗、飞机外壳、航空航天等，且具有密度小、易加工、不易腐蚀等优点，Al与氢氧化钠溶液反应的离子方程式为_______________________________。
（5）设计实验检验实验室用KClO3和MnO2制取氧气后的产物中是否存在Cl-__________________。
【答案】（1）2Na+2 H2O=2 Na++2 OH-+H 2↑
（2）3Fe+4H2O(g) eq \(\(\s\up6(_____),\s\up4(_____)),\s\up6(高温))Fe3O4+4H2
（3）CaCO3+2CH3COOH=2Ca2++2CH3COO-+H2O+CO2 ↑
（4）2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)]4-＋3H2↑
（5）取少量产物加水溶解，静置，取上层清液于试管，加HNO3酸化的AgNO3，如产生白色沉淀，则存在Cl-
【解析】（1）金属钠能与水反应产生易燃的氢气2Na+2 H2O=2 Na++2 OH-+H 2↑；
（2）铁和水蒸气高温生成四氧化铁和氢气3Fe+4H2O(g) eq \(\(\s\up6(_____),\s\up4(_____)),\s\up6(高温))Fe3O4+4H2；
（3）醋酸的酸性强于碳酸，故能反应CaCO3+2CH3COOH=2Ca2++2CH3COO-+H2O+CO2 ↑；
（4）铝与氢氧化钠溶液反应产生偏铝酸钠和氢气，反应为2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)]4-＋3H2↑；
（5）检验氯离子的方法为：取少量产物加水溶解，静置，取上层清液于试管，加HNO3酸化的AgNO3，如产生白色沉淀，则存在Cl-。
生铁
钢
含碳量
2%～4.3%
0.03%～2%
性能
硬度大、抗压、性脆、可以铸造成型
有良好的延展性、机械性能好、可以锻轧和铸造
用途
制造机座、管道等
制造机械和交通工具等
含碳量
性能及用途
低碳钢
低于0.3%
韧性、焊接性好，但强度低，用于制造钢板，钢丝和钢管等
中碳钢
0.3%~0.6%
强度高，韧性及加工性好，用于制造钢轨、车轮和建材等
高碳钢
高于0.6%
硬而脆，热处理后弹性好，用于制造器械、弹簧和刀具等
名称
主要合金元素
主要特性
主要用途
不锈钢
铬、镍
比较稳定，不易生锈，具有很强的抗腐蚀能力
医疗器材、厨房用具和餐具、地铁列车的车体材质等
超级钢
Mn、C、Al、V
强度很大，能够实现钢板的轻薄化
汽车、航空和航天等领域
锰钢
锰
韧性好，硬度大
钢轨、轴承、钢模、挖掘机铲斗、坦克装甲
硅钢
硅
导磁性好
变压器、发电机和电动机中的铁芯
钨钢
钨
耐高温、硬度大
刀具
成分
性能
铝
Al
强度和硬度较小，不适合制造机械零件等
铝合金
①铝硅合金（含Si质量分数为13.5％）
②硬铝（含Cu 4％、Mg 0.5％、Mn 0.5％、Si 0.7％）（均为质量分数）
①熔点为564℃，比纯铝或硅的熔点低，而且它在凝固时收缩率又很小。因而，这种合金适合铸造。
②强度和硬度都比纯铝大，几乎相当于钢材，且密度较小
制取
向铝中加入少量的Cu、Mg、Si 、Mn、Zn及稀土元素等
性能
密度小、强度高、塑性好、易于成型、具有较强的抗腐蚀能力等
用途
制造炊具、门窗、飞机和宇宙飞船外壳的原料：
物理性质
颜色
状态
硬度
密度
熔点
沸点
导电导热性
延展性
银白色，有金属光泽
固体
较小
2.7g/cm3
660℃
2467℃
良好
良好
用途
铝制电线
铝制餐具
铝合金门窗
实验步骤
实验现象
实验原理
在一支试管中加入5mL盐酸，再向试管中放入一小块铝片。观察现象。过一段时间后，将点燃的木条放在试管口，观察到现象
开始没有气泡，一段时间后才产生气泡
Al2O3＋6HCl===2AlCl3＋3H2O、2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑。
结论
通常情况下，铝表面会生成一层氧化物（Al2O3）保护膜能与盐酸反应生成盐（氯化铝）和水
实验操作
在两支试管中分别加入少量的NaOH溶液，然后向其中一支试管中放入一小块铝片，向另一支试管中放入用砂纸仔细打磨过（除去表面的氧化膜）的一小块铝片。观察现象。过一段时间后，将点燃的木条分别放在两支试管口，观察现象。
实验现象
未打磨的铝片逐渐溶解，开始时没有气泡产生，一段时间后才有实验现象气泡产生；打磨过的铝片逐渐溶解，立即产生气泡且速率始终较快；将点燃的木条分别放在两支试管口，均发出爆鸣声。
实验结论
铝和铝表面的保护膜（氧化铝）都能与强碱反应
化学方程式
Al2O3 + 2NaOH+3H2O == 2Na[Al(OH)4]
2Al + 2NaOH +6H2O == 2Na[Al(OH)4] + 3H2↑
实验操作
实验现象
氯化铝溶液中滴加氨水产生沉淀，再加过量氨水沉淀不溶解
氯化铝溶液中滴加氢氧化钠溶液产生沉淀，再加过量氢氧化钠溶液沉淀溶解
结论
氢氧化铝能溶于强碱氢氧化钠，不用于弱碱NH3‧H2O
离子方程式：Al(OH)3＋OH－＝[Al(OH)4] -
A．狗头兽首铜像
B．柔性显示屏(基础材料：石墨烯)
C．流通硬币
D．潜水器外壳(钛、铝等)
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