3.1合金

(1)钛和钛的合金具有很多优良的性能，如熔点高、密度小、
可塑性好、易于加工，钛合金与人体有很好的“相容性”。 根据它们的主要性能，下列用途不切合实际的是_______ 。 A A.用于做保险丝 C.用于制造人造骨 B.用于制造航天飞机 D.用于制造船舶
(2)常温下钛不和非金属、强酸反应。红热时，可与常见的非 金属单质反应。地壳中含钛矿石之一称金红石(TiO2)，目前大 规模生产钛的方法是： 第一步：金红石、炭粉混合，在高温条件下通入氯气制得 TiCl4和一种可燃性气体。该反应的化学方程式为__________
(4)在第(3)步的滤液中通入过量的CO2，过滤。有关反应的化
学方程式为NaAlO2+CO2+2H2O====Al(OH)3↓+NaHCO3。
(5)步骤(4)过滤后的滤渣用蒸馏水洗涤数次后，烘干并灼烧
至沉淀质量不再减少为止，冷却后称量，质量为bg，有关反
应的化学方程式为________________________________。原 9b/17a× 100% 样品中铝的质量分数是________ 。
第三章 探索生活材料 第一节 合 金
1.了解合金的定义及特点。 学习 目标 2.认识金属单质与合金在性能上的差异，知道
生活中常见合金的组成。
3.了解铁合金、铝合金和铜合金的组成、性能 和用途。
一、认识合金
金属 或_____ 金属 与 1.合金的概念：合金是由两种或两种以上的_____(
非金属 熔合而成的具有金属特性的物质。 _______)
【示范题4】(2014·杭州高二检测)将5.0 g某金属合金放入足
量的稀盐酸中，共收集氢气在标准状况下的体积为
2.24 L，则该金属合金可能是(
A.Mg-Al合金 C.Fe-Zn合金 B.Fe-Al合金 D.Cu-Zn合金
)
【解析】选B。由题意知，n(H2)=
2.24 L =0.1 mol，即产 1 22.4 Lmol
最大的价值。
(3)误以为金属材料都是由金属单质制成的。实际上，很多的 金属材料都是应用了该金属的合金，合金具有较纯金属更广 阔的应用范围。 (4)合金不一定是固态，如作原子反应堆导热剂的钠 -钾合金， 常温下为液态。
【变式训练1】(双选)下列有关合金性质的说法正确的是
( A、C)
A.合金与各成分金属相比，具有许多优良的物理、化学或机
C ____________，该反应的还原剂是________________ 。
第二步：在氩气的气氛中，用过量镁在加热条件下与TiCl4反 应制得金属钛。简述由上述产物中获取金属钛的步骤______ 加入足量盐酸，除去过量镁，过滤，洗涤 _________________________________。
青铜
含锡10%～30%
钛合金
含铝6%、钒4%
金合金
有光泽、易加工、 金饰品、电子 加入银、铜、稀 耐磨、耐腐蚀、 元件、钱币、 土元素等 易导电 笔尖
类型一
合金的性质与用途
【示范题1】下列有关合金的性质说法不正确的是( C
A.合金的硬度一般比它的各成分金属的大
)
B.一般地，合金的熔点比它的各成分金属的更低
二、合金的种类 1.铁合金：
(1)生铁和钢的比较。
铁合金 生 铁 2%～4.3% _________ 铁、碳等 _________ ___ 他元素 延展性 ，机械性 有良好的_______ 能好 锻 可铸、可___ 广泛，如制造机械和交通 工具等
锈钢表面形成一层致密的氧化物保护膜，防止内部的Fe与外 界物质接触；Ni是防腐蚀元素，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.重要的合金类型与主要的性质和用途：
名
铁 合 金
称
生铁
组
成
含碳量2%～4.3%
主要性质 主要用途 硬度大，抗压、 制造机座、管 性脆 道等
钢
用途最广，制 有良好的延展性， 造机械和交通 含碳量0.03%～2% 机械性能好 工具等 含有镁等 强度和硬度都比 火箭、飞机、 纯铝和纯镁大 轮船等制造业
械性能
B.相同金属元素形成的合金，元素的含量有可能不同，但其 性能是相同的 C.镁铝合金在盐酸中能完全溶解 D.合金具有各成分金属性质之和
【变式训练2】(2013·宁波高二检测)钛(Ti)因为具有神奇的性
能而越来越引起人们的关注，是航空、军工、电力等方面的
必需材料，被誉为“空间金属”和“深海金属”。
2.铝合金和铜合金： (1)铝合金。 Cu、Mg、Si、Mn、Zn 及稀土元素等。 ①合金元素：___________________ Cu、Mg、Mn 和Si等元素组成的合金，它的密 ②硬铝：由Al与___________ 小 、强度___ 高 ，具有较强的_______ 抗腐蚀 能力。适用于制造飞机 度___
含碳量
组成元素
硬度大 抗压，性脆 机械性能 _______，___________ 机械加工 用途 铸 锻 可___不可___ 较小，如制造机座、管 道
(2)钢的分类。
较大
含碳量
较强
一定量的一种或几种其他元素 不同性能
(3)不锈钢。 ①性能：不锈钢是最常见的合金钢，它的合金元素主要是 Cr、Ni 。不锈钢在大气中比较稳定，不容易生锈，具有很强 _______ 抗腐蚀能力 。 的___________ ②用途：不锈钢具有的优良性能，使它在化工生产、医疗器 械制造、建筑装饰业及人类生活中得到广泛的应用。生活中 常见的医疗器械、厨房用具和餐具等很多都是用不锈钢制成 的。
【解析】选B。从四个选项中可以看出，与NaOH溶液反应放出 H2的有Si、Al；而与盐酸反应放出H2的有Al、Fe和Mg；因此符 合条件的只有B。
【变式训练3】(2014·肇庆高二检测)现代建筑的门窗框架常用 电解加工成的古铜色合金制造。取合金样品进行如下实验(每 一步试剂均过量)，由此可以推知该合金的组成可能为 ( )
A.Al、Mg(OH)2、Si、S C.Al、Si、C、CuO
B.Al、Fe、Mg、Si D.Al2O3、SiO2、Fe、C
熔点
2.铝的发现和使用比铁、铜等金属晚的原因： 人类使用材料的进化顺序：石器时代→铜器时代→铁器时代
→铝制品。因为铜、铁、铝的金属活动性逐渐增强，要将它
们的化合物还原为金属单质的难度逐渐增大，铜和铁的冶炼
用热还原法，而铝的冶炼用电解法。
3.不锈钢抗腐蚀的原因：
不锈钢中添加的元素主要是Cr和Ni，Cr是防氧化元素，使不
1.合金与纯金属结构以及性能的比较： 纯 结构 金 属 合 金
硬度
合金内各金属原子的大小 纯金属内原子大小、形 不一致，改变了原有规则 状一致，容易相对滑动， 的排列，原子层之间滑动 硬度小 困难，硬度大
金属原子排列规则，原 子间的相互作用力大， 熔点高 金属原子排列不规则，原 子之间的相互作用力小， 熔点低
和航天器。
(2)铜合金。
Zn 。 ①黄铜：合金元素是___
Sn 。 ②青铜：合金元素是___
3.新型合金： (1)储氢合金。 大量吸收H2 ，并与H 结合成金属氢化 ①储氢合金的定义：能够__________ 2 物的材料。
②对储氢合金的要求。
储氢量大 ； a._________ 室温下吸、放氢的速率快 ，即金属氢化物既容易形成，稍 b._______________________ 稍加热又容易分解。 (2)钛合金：重量轻、强度高、韧性好、耐腐蚀。 (3)其他还有耐热合金、形状记忆合金等。
生0.1 mol H2消耗金属合金为5.0 g，产生1 mol H2消耗金属
合金为50 g，满足此条件的要求是产生1 mol H2时消耗一种金
属质量大于50 g，一种金属质量小于50 g。对于给出的金属， 产生1 mol H2时消耗金属的质量分别为m(Mg)=24 g，m(Al)=18 g，m(Fe)=56 g，m(Zn)=65 g，Cu与稀盐酸不反应，故选B。
【误区警示】认识合金的常见误区 (1)误认为合金都是由金属构成的。事实上，凡是在金属中加 热熔合某些金属或非金属而得到的具有金属特性的物质都是 合金；尽管合金的许多性能都优于纯金属，但并不是说其所 有性能都比纯金属要好，要根据实际需要，灵活选择使用纯 金属或合金。 (2)“性质决定用途”，这一传统的说法正在受到挑战。我们 不能完全依据物质的性质来确定物质的应用，要综合考虑多 种因素，使物质的应用得到充分的发挥，以最小的投入换取
类型二
常见的合金的组成
【示范题3】某铝合金(硬铝)中含有镁、铜、硅，为了测定该 合金中铝的含量，有人设计如下实验： 托盘天平 (1)取样品ag，称取时使用的仪器名称为______________ 。 (2)将样品溶于足量的稀盐酸中，过滤，滤液中主要含有
Cu、Si AlCl3、MgCl ________ 2、HCl ，滤渣中含有________，在溶解过滤时使用的玻璃 漏斗、玻璃棒、烧杯 仪器有__________________ 。
2.合金的性能：合金与各成分金属相比，具有许多优良的 物理 、_____ 化学 或_____ 机械 的性能。 _____ 较大 。 (1)合金的硬度_____ 低。 (2)多数合金的熔点比各成分金属的___ 种类 、_____ 含量 和 (3)合金的性能可以通过所添加的合金元素的_____ 生成合金的条件来调节。
(3)往滤液中加入过量的NaOH溶液、过滤，写出该步操作中有 关反应的离子方程式：
-====H O、Mg2++2OH-====Mg(OH) ↓、Al3++4OH-==== AlO +2H O H++OH______________________________________________ 2 2 2 。2