第21讲3.3金属材料(教师版)-2024年高中化学同步精品讲义(必修一)

03
情境材料 狗头兽首铜像
►环节一 铁合金 铝合金 新型合金
高铁车厢铝合金
合金的应用
潜水器外壳(钛、铝等)
速滑冰刀(不锈钢)
储氢合金
如 2020 年 11 月 24 日 4 时 30 分，我国在中国文昌航天发射场，用长征五号遥五运载火箭成功发射探 月工程“嫦娥五号”探测器，开启我国首次地外天体采样返回之旅。“嫦娥五号”中使用了大量合金。
符合题意；C 项，橡胶不是合金，符合题意；D 项，超级钢是铁合金，不符合题意。
2．（2023 年北京市西城区期末）合金的应用促进了人类社会的发展。下列不．属．于．合金的是
A．青铜面具
B．铝合金滑雪杖 C．不锈钢锅
D．塑料管材
【答案】D
【解析】青铜属于铜锡合金，不锈钢属于铁碳合金，则青铜面具、铝合金滑雪杖和不锈钢锅均属于合
2．铁合金 （1）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%)。钢是用量最大、用途最广的合金。 （2）不锈钢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、氧化铝与氢氧化铝
金，塑料管材属于有机合成高分子材料，不属于合金，故选 D 项。
3．（2023 年天津市河北区期末）下列物质属于两性氧化物的是
A．H2O
B．CO2
C．Al2O3
D．Fe2O3
【答案】C
【解析】两性氧化物是能与酸和碱反应，均生成盐和水的氧化物。
A 项，H2O 不是两性氧化物，错误；B 项，CO2 可以与碱反应生成盐和水，是酸性氧化物，错误；C 项， Al2O3 能与酸和碱反应，均生成盐和水，属于两性氧化物，正确；D 项，Fe2O3 可以与酸反应生成盐和水， 是碱性氧化物，错误。
要点归纳
一、合金 1．概念 由两种或两种以上的金属（或金属和非金属）熔合而成的具有金属特性的物质。 2．特性
3．结构
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
合金的形成改变了金属的内部结构，使合金的性能和纯金属有很大的差异。
4．合金中的“四最”
（1）使用“最早”的合金是青铜；
（2）用量“最大”、用途“最广”的合金是钢；
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
3．新型合金
钛合金
钛合金强度高、耐蚀性好、耐热性高。主要用于制作飞机发动机压气机部件，其次为火 箭、导弹和高速飞机的结构件。
储氢合金 形状记忆合金
是能大量吸收 H2，并与 H2 结合成金属氢化物的材料。如 Ti－Fe 合金、La－Ni 合金。 是通过热弹性与马氏体相变及其逆变而具有形状记忆效应的由两种以上金属元素所构 成的材料。形状记忆合金是形状记忆材料中形状记忆性能最好的材料。
铝、氧化铝与稀盐酸的反应
实验操作
实验现象 铝片逐渐溶解，有无色气泡冒出，将点燃的木条放在试管口有爆鸣声
化学方程式
Al2O3＋6HCl＝2AlCl3＋3H2O、2Al＋6HCl＝2AlCl3＋3H2↑
离子方程式
Al2O3＋6H＋＝2Al3＋＋3H2O、2Al＋6H＋＝2Al3＋＋3H2↑
铝、氧化铝与 NaOH 溶液的反应
问题探究 1．下列有关金属或合金的说法中不正确的是 A．生铁属于合金 B．一般合金的熔点比各成分金属的低 C．合金的化学性质与其成分金属的化学性质不同 D．改变原料的配比、生成合金的条件，可以得到具有不同性能的合金 2．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 3．2022 年世界冬奥会和冬残奥会在北京和张家口举行，其中短道速滑项目队员所穿的速滑冰刀可用不 锈钢制成。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 1．C 【解析】A 项，生铁由铁和碳等元素组成，属于合金，正确；B 项，形成合金后，结构发生了
D．工业上可以用盐酸去除铝表面的氧化膜
【答案】A
【解析】A 项，常温下，铝表面容易与氧气形成一层致密的氧化物薄膜，保护铝不被腐蚀，错误；B 项，
铝及其表面的氧化膜氧化铝均能与酸发生反应，所以铝制餐具不宜长时间盛放酸性食物，正确；C 项，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，正确；D 项，铝表面的氧化膜成分为氧
预习检测
1．（2022 年辽宁辽阳高一月考）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
【答案】C
【解析】A 项，生铁是 Fe 和 C 的合金，不符合题意；B 项，储氢用的 La－Ni 是 La 和 Ni 的合金，不
故硬铝硬度高于铝，错误；D 项，铝单质非常活泼，在常温下能与空气中的氧气反应生成氧化铝，正确。
5．（2023 年北京市通州区期末）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
改变，一般合金的熔点比各成分金属的低，正确；C 项，合金的化学性质与其成分金属的化学性质相同，错 误；D 项，改变原料的配比、生成合金的条件，组成合金的成分、结构不同，对合金的性质产生不同的影 响，可以得到具有不同性能的合金，正确。
2．A 【解析】高铁车厢要求质量轻，强度大、抗腐蚀能力强等优点，铝合金符合，所以选 A 项。 3．C 【解析】A 项，不锈钢属于合金，是铁、铬、镍熔合而成具有金属特性的合金，正确；B 项， 不锈钢中常添加镍(Ni)和铬(Cr)元素，使其具有抗腐蚀的性能，正确；C 项，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，错误；D 项，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难度，导致合金的硬度变大，正确。
4．（2023 年北京市延庆区期末）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
【答案】C
【解析】A 项，金属铝也具有金属的通性，故金属铝有银白色金属光泽，正确；B 项，金属铝最外层有
3 个电子，容易失去电子，故具有较强的还原性，正确；C 项，硬铝是合金，一般合金的硬度都大于纯金属，
（3）航空、航天“最理想”的材料是铝合金；
（4）未来能源“最前沿”的材料是储氢合金。
并非所有的金属都能形成合金，两种金属形成合金，其前提是两种金属在同一温度范围内都能熔化， 若一种金属的熔点高于另一金属的沸点，则二者不能形成合金。
二、三大合金 1．铁合金 （1）分类
（2）钢
2．铝合金
制取
向铝中加入少量的 Cu、Mg、Si、Mn、Zn 及稀土元素等
是在高温使用环境条件下，具有组织稳定和优良力学、物理、化学性能的合金。包括耐
耐热合金 热钢、耐热铝合金、耐热钛合金、高温合金、难熔合金等。耐热合金在高温下具有一定
拉伸、蠕变、疲劳性能、物理、化学性能和工艺性能。
典例精讲
【例 1】（2023 年广东省东莞市期末）2022 年 5 月 18 日，“大唐宝藏——法门寺地宫文物精粹特展”在 东莞市博物馆拉开帷幕。下列大唐宝藏主要由合金材料制成的是
02
预习导学
自主梳理
一、合金和铁合金 1．合金 （1）组成：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。 （2）特性及原因 ①硬度：合金的硬度一般比其成分金属的硬度_____。 ②熔点：合金的熔点一般比其成分金属的熔点_____。 （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________变得困难，导致合金的硬度变大。
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：________、耐热合金和形状记忆合金等新型合金泛应用于航空航天、生物工程和
电子工业等领域。
一、1．金属 大 低 滑动 2．生铁 钢 铬 镍 二、1 小 高 2．（1）氧气 氧化铝 4Al＋3O2＝2Al2O3 （2）酸 碱 Al2O3＋2OH－＝2AlO－2 ＋ H2O （3）Al3＋＋3NH3·H2O＝Al(OH)3↓＋3NH＋4 三、1．金属氢化物 2．钛合金
A．八棱净水秘色瓷瓶 B．素面淡黄琉璃茶盏
C．鎏金铜浮屠
D．汉白玉菩萨像
【答案】C 【解析】A 项，八棱净水秘色瓷瓶，主要成分是硅酸盐，不是合金，错误；B 项，素面淡黄琉璃茶盏， 主要成分是硅酸盐，不是合金，错误；C 项，由“鎏金”可知，鎏金铜浮屠是铜合金制品，正确；D 项，汉白 玉就是纯白色的大理石，主要成分是 CaCO3，不是合金，错误。 【例 2】（2023 年河南省洛阳市期末）下列关于合金的说法中，正确的是 A．合金的熔点一定比各成分金属的低 B．在我国使用最早的合金是钢 C．生铁的含碳量为 0.03%～2% D．稀土金属可用于生产合金 【答案】D 【解析】A 项，合金的熔点一般比各成分金属的低，有些合金没有固定熔点，错误；B 项，在我国使用 最早的合金是青铜，错误；C 项，含碳量在 2%～4.3%之间的铁合金属于生铁，含碳量在 0.03%～2%之间的 铁合金属于钢，错误；D 项，稀土金属可用于生产合金，如 Nd－Fe 合金、稀土铝合金，正确。
化铝，氧化铝可与盐酸反应生成可溶性的氯化铝与水，正确。
6．（2022 年江苏省南通市通州区期末）我国自主研制的 C919 大型客机即将商业飞行。飞机外壳大量使
用铝锂合金，主要是因为铝锂合金
A．具有良好的导电性 C．能与强酸、强碱反应 【答案】D
B．熔点比纯铝低 D．密度小、机械强度高
【解析】机外壳大量使用铝锂合金，因为铝锂合金密度小、机械强度高，与导电性、熔点、与酸碱反 应无关，故选 D 项。
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，其与强酸、强碱反 应的离子方程式为：Al2O3＋6H＋＝2Al3＋＋3H2O、______________________________。
（3）氢氧化铝
实验室用铝盐溶液与氨水反应制备氢氧化铝，反应的离子方程式为______________________________。 三、新型合金
第 21 课 金属材料
01 学习目标 02 预习导学
自主梳理 预习检测 03 探究提升 环节一 铁合金 铝合金 新型合金 环节二 铝、氧化铝和氢氧化铝 04 课堂总结 05 强化训练
目录
01
学习目标
1．知道金属材料的常见类型——纯金属及其合金。 2．认识三大合金——铁合金、铝合金及新型合金的组成、性能与应用。 3．会书写铝、氧化铝及氢氧化铝与酸、碱反应的方程式。
铝盐与强碱、弱碱的反应
氯化铝溶液中滴加氨水产生沉淀，
氯化铝溶液中滴加氢氧化钠溶液产生沉淀，
再加过量氨水沉淀不溶解
再加过量氢氧化钠溶液沉淀溶解
（1）铝是地壳中含量最多的金属元素，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。其化学方程式为：________________________。 （2）两性氧化物
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，铝片溶解，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，都有爆鸣声
化学方程式 Al2O3＋2NaOH＝2NaAlO2＋H2O、2Al＋2NaOH＋2H2O＝2NaAlO2＋3H2↑
离子方程式
Al2O3＋2OH－＝2AlO－2 ＋H2O、2Al＋2OH－＋2H2O＝2AlO－2 ＋3H2↑