高中教育化学必修一《3.2.1合金》教学课件

铁 1 535
密度/g · cm−3 3.00 7.86
硬度(金刚石为10) 导电性(银为100)
7.4
2.3
4.5
17
已知该合金耐腐蚀，强度大。从以上性能看，该合金不适合作( )
A．导线
B．门窗框
C．炉具
D．飞机外壳
答案：A
解析：(3)从表格中总结，该合金具有密度小、机械性能好的特点，所以适合作飞机外壳、门窗框。由于 熔点较高，所以适合作炉具。但是导电性不好，所以不适宜作导线。
2．铁合金 (1)分类
2%～4.3%
0.03%～2%
(2)钢中合金元素的主要作用
合金元素
主要作用
铬(Cr)
增强耐磨性和抗氧化性；增强高温强度；提高高碳钢的 耐磨性等
锰(Mn) 防止硫引起的脆性；增强钢的强度和韧性等
钼(Mo)
降低脆性；增强高温强度；提高红热时的硬度和耐磨性 等
钨(W) 提高高温时的强度和硬度；增强工具钢的耐磨性等
_4_A_l＋__3O_2_____2_A_l2_O_3 _____
(2)铝与盐酸反应的实验探究
实验操作
实验现象
铝片逐渐溶解，一段时间后产生气泡且速率由慢到快， 将点燃的木条放在试管口，发出__爆_鸣_声____
实验结论
铝和__铝__表_面_的__保_护_膜_(_氧_化_铝__) ______都能与盐酸反应
[即学即练] 1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×” (1)合金中不可能含有非金属元素。( × ) (2)合金中的金属元素以化合物的形式存在。( × ) (3)合金中各元素的含量一定，所以合金是纯净物。( × ) (4)生铁的熔点比铁低，但机械强度和硬度比铁高。( √ )
2．合金相对于纯金属制成的金属材料来说优点是( )
通常会用到耐高温材料，下列物质属于耐高温材料的是 ( )
A．不锈钢
B．铝合金
C．钠钾合金 D．耐高温陶瓷
答案：D
2．下列关于合金的说法正确的是 ( ) A．在我国使用最早的合金是铁合金 B．生铁的含碳量比钢低 C．储氢合金是一类能够大量吸收H2，并与H2结合成具有广阔前景 的金属氢化物的材料 D．稀土金属不能用于生产合金
夯基提能·一遍过
分点突破一 铁合金 1．合金及其性质 (1)合金的定义 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。 (2)合金的特性 ①合金的硬度一般比各成分金属的____大____。 ②合金的熔点一般比各成分金属的____低____。 ③合金的__物__理____、__化__学____及_机_械_性__能___一般优于各成分金属。 ④ 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。
钴(Co) 提高红热时的硬度和耐磨性；用于制造磁性合金等
镍(Ni) 增强低温时的韧性；改变高铬钢的内部结构等
硅(Si) 提高低合金钢的强度和硬度；增强高温时的抗氧化性等
选用金属材料的基本依据 (1)金属的用途、外观、价格等。 (2)物理性质(密度、硬度、强度、导电性、导热性等)决定金属材料 的加工难易程度。 (3)化学性质(与水的作用、耐腐蚀性等)决定金属材料的日常维护和 对环境的影响。
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的各成分金属的更低
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合金比纯金属的应用范围更广泛
A．①②③④ B．②③④
C．①②④
D．①②③
答案：A
解析：合金具有许多优良的物理、化学或机械性能，在许多方面优于它的各成分金属。例如，合金的硬 度一般比各成分金属的硬度大，多数合金的熔点比各成分金属的熔点低。
4．“奋斗者”号载人潜水器最深下潜至10 909米成功入选。我国 “奋斗者”号载人潜水器的耐压球壳是用钛合金制造的。钛合金可能 具有的性质是( )
A．密度大 B．硬度小 C．强度大 D．易氧化
答案：C
5．下列说法正确的是( ) A．用来制造储存氢气所用钢瓶的合金是储氢合金 B．不锈钢是最常见的新型合金 C．新型合金主要应用于航天航空、生物工程等领域 D．碳纤维复合材料属于新型合金材料
熔点/℃
_良_好__
2.7
660
沸点/℃ 2 467
2.铝的化学性质 (1)铝与O2等非金属单质反应 ①常温下铝与O2的反应 常温下，金属铝能被空气中的氧气氧化，表面生成一层致密的氧化 铝薄膜，这层薄膜能阻止内部金属继续与氧气发生反应。反应的化学 方程式为_4_A_l＋__3O_2_==_=_2A_l_2O_3______。 ②在点燃条件下，铝剧烈燃烧，发出耀眼的白光。
立即产生___气_泡____，铝片 逐渐溶解，将点燃的木条 放在试管口有__爆__鸣__声
实验结论 铝、氧化铝均能与NaOH溶液反应
离子方程式
_____A_l2_O_3＋__2O_H_－_＋__3H_2_O_=_==_2_[A_l_(O_H_)4_]－__________________、 ____2_A_l＋__2O_H_－_＋__6H_2_O_==_=_2_[A_l(_O_H_)4_]－_＋__3H_2_↑_______________
金属特)
A．明矾
B．硬铝
C．生铁
D．青铜
答案：A
解析：(1)A属于化合物；硬铝中含铝、镁、硅等，生铁中主要含铁、碳，青铜中含有铜、锡，它们都属于 合金。
(2)根据下表中四种金属的熔、沸点：
金属
Na
Cu
Al
熔点/℃ 97.8 1 083
660
沸点/℃ 883 2 567 2 467
2．下列有关厨房铝制品的使用中，你认为合理的是( ) A．盛放食醋 B．烧煮开水 C．用金属丝擦洗表面的污垢 D．用碱水洗涤
答案：B
解析：食醋中含有的醋酸呈酸性，能与铝发生反应而腐蚀；用金属丝擦洗时会破坏铝表面覆盖的氧化铝 层，使铝裸露在外继续被腐蚀；而用碱水洗涤也同样不行，因为铝能跟碱反应而被腐蚀。
答案：C
解析：储氢合金是指一类能够大量吸收H2，并与H2结合成金属氢化物的材料，A项错误；不锈钢属于铁合 金，B项错误；碳是非金属元素，碳纤维主要由碳元素组成，不属于合金，D项错误。
6．铝既能与酸反应，又能与强碱溶液反应。回答下列问题： (1)在铝与盐酸和氢氧化钠溶液的反应中，铝元素化合价的变化都是 _由_0_价_变_为__＋_3_价____，还原剂都是___铝___。 (2)1 mol的铝分别与足量的稀盐酸和氢氧化钠溶液反应，生成氢气的 体积在相同状况下比值为___1_∶_1___，消耗氯化氢和氢氧化钠的物质的 量之比为___3_∶_1___。
[即学即练] 1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×” (1)铝合金的熔点比纯铝的高。( × ) (2)两性氧化物是既有酸性又有碱性的氧化物。( × ) (3)等质量的Al与足量的盐酸、NaOH溶液充分反应，生成的H2的物 质的量相同。( √ ) (4)同浓度同体积的盐酸、NaOH溶液与足量Al充分反应，生成的H2 的物质的量相同。( × )
其中不能形成合金的是( ) ①Cu与Na ②Fe与Cu ③Fe与Na A．①② B．①③ C．①④ D．②④
④Al与Na
答案：B
Fe 1 535 2 750
解析：(2)当一种金属的熔点超过另一种金属的沸点时，它们就不可能熔合在一起而形成合金。
(3)某合金与铁的物理性质的比较如下表所示：
熔点/℃ 某合金 2 500
3．不锈钢通常不与酸、碱、盐反应，是因为加入了( )
A. Ni和Cr
B．Ni和Au
C．Cr和Au
D．Cr和Pt
答案：A
解析：不锈钢中添加的合金元素主要是Ni和Cr，Ni、Cr元素的加入使不锈钢在多种酸、碱、盐溶液中也 能具有很好的化学稳定性和耐腐蚀性。
4．合金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
化学方程式 Al2O3＋6HC_l=_=_=2_A_lC_l_3＋_3_H_2O_，_2_A_l＋__6H_C_l=_=_=_2A_lC_l_3＋_3_H_2↑_____
离子方程式 Al2O3＋6H_＋_==_=_2A_l3_＋_＋_3_H_2O_，_2_A_l＋_6_H_＋_=_==_2_A_l3＋_＋_3_H_2↑______
特别提醒 铝与氢氧化钠溶液反应的实质：
由以上分析可知，铝与氢氧化钠溶液反应的实质是铝与水的反应， 其生成物再与氢氧化钠反应。
3．两性氧化物 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。
实验开始时不产生气泡，后产生气泡且速率加快，这是因为开始时
Al表面的氧化铝薄膜参与反应，不产生H2，后来Al参与反应，产生H2， 随着反应的进行，温度升高，反应速率加快。
(3)铝、氧化铝与NaOH溶液反应的实验探究
实验操作
实验现象
开始没有气泡，一段时间后， 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
解析：由2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑，2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑可知：1 mol铝消耗 3 mol氯化氢，生成32 mol氢气；1 mol铝消耗1 mol氢氧化钠，生成32 mol氢气。
随堂演练·全通关
1.中国第一辆火星车“祝融号”成功“打卡”火星表面。火星车上
特别提醒
①合金是混合物，不是纯净物，是通过熔合而成的。 ②通常认为合金没有固定的熔点。 ③组成合金的物质不一定都是金属，也可以有非金属，但一定有金 属。 ④合金的种类远远多于纯金属的种类。合金的用途比纯金属更广泛。 ⑤一般来说合金中各成分金属保持了其原有的化学性质。
(3)纯金属与合金的结构比较
合金的形成改变了_金_属_的__内_部_结__构_____，使合金的性能与纯金属相比有 很大的差异。
4．常见的铝合金
合金名称
主要性质
主要用途
镁铝合金
密度小，抗腐蚀能力强， 强度和硬度都比纯铝和纯 镁的大
火箭、飞机、宇宙飞 船、轮船等制造业
硬铝(含Cu、 密度小，抗腐蚀能力强， 火箭、飞机、宇宙飞
Mg、Mn、Si) 强度和硬度都比纯铝的大 船、轮船等制造业
5.新型合金
合金名称
主要要求或性质
主要用途
分点突破二 铝和铝合金 1．铝的存在和物理性质 (1)存在：铝是地壳中含量最多的金属元素，铝在地壳中的含量仅次 于____氧____和____硅____，居第三位。 (2)铝的物理性质
颜色 _银__白_色_光_ _泽_____
状态 _固_体__
硬度 _较_小__
导电、 导热性
_良_好__
延展性
密度 /(g·cm－3)
第1课时 合金
夯基提能·一遍过
随堂演练·全通关
素养要求
1.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，培养“证据推理与模型认知”的学科核心素养。
2．通过实验探究铝和氧化铝的性质及转化，认识两性氧化物，体会 实验对认识和研究物质性质的重要作用，发展“科学探究与创新意识” 的学科核心素养。
储 Ti－Fe合金 储氢量大，金属氢化物 储存氢气时，比将氢
氢
既容易形成，稍稍加热 气压缩成液态更便于
合 La－Ni合金 又容易分解，室温下吸、 储存，且便于运输，
金
放氢的速率快
安全性好
钛合金、耐热合金、密度小，强度高，耐腐 航空航天、生物工程
形状记忆合金 蚀，耐高温
和电子工业等
6.用途广泛的稀土金属 包括镧系元素(57～71号元素)15种元素以及钇和钪，共17种元素 (1)稀土金属有着广泛的用途，它既可单独使用，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“冶金工业的维生素”。 (2)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。
3．将铝投入到一定量的NaOH溶液中，充分反应后，有2 mol的电子
发生转移，则参加反应的铝的物质的量为( )
A．13 mol C．2 mol
B．1 mol D．23 mol
答案：D
解析：铝在参加反应时1 mol Al可失去3 mol电子，因此有2 mol电子转移时需Al的物质的量为23 mol。