高中化学第3章铁金属材料第2节金属材料第1课时铁合金铝和铝合金新型合金新人教版必修第一册

合 金
用途：主要用于建筑业、容器和包装业、
交通运输业、电子行业等
4．钛合金
钛 性能：密度小、强度高、耐腐蚀、耐高温等
合 用途：主要用于飞机、火箭、导弹、人造卫星、
金
宇宙飞船等航天领域
5．新型合金
[典例精练]
合金相对纯金属制成的金属材料来说优点是 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
微思考 为什么合金的硬度比成分金属大？ 【答案】纯金属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滑动变得困难，导致合金硬度变大。
下列关于合金的叙述正确的是 ( )
①具有金属的特性 ②通过熔合而成 ③含有两种或两种以上金属
A．铁的纯度越高，熔点越低
B．合金的熔点一般比其成分物质的熔点低
C．形成了铁碳合金，所以熔点变高
D．在高炉内熔化的过程中发生了化学反应
【答案】B
铝和铝合金
1．铝单质 (1)与氧气反应：铝较活泼，常温下就能与空气中的氧气反应，表面 生成一层___致__密__的__氧__化__铝__薄__膜___。 (2)与酸(盐酸)反应：__2_A_l_＋__6_H_C__l=_=__=_2_A_l_C_l_3＋__3_H__2_↑___。 (3)与强碱(NaOH)溶液反应： __2_A__l＋__2_N__a_O_H__＋__6_H_2_O_=_=__=_2_N_a_[_A_l_(O__H__)4_]_＋__3_H_2_↑___。
【名师点拨】 与铝反应放出氢气的溶液，可能显酸性，也可能显碱性。若显酸性， 则 OH－及弱酸根阴离子(如 CO23－ 、SO23－ 、S2－、CH3COO－等)不能大量 存在；若显碱性，则 H＋及弱碱阳离子(如 NH＋ 4 、Al3+、Fe3+等)不能大量 存在。
2．分离与除杂
主要物质 Fe
Fe2O3
应，C正确；CaCO3等含氧酸盐高温下可生成氧化钙和二氧化碳，二者 分别属于碱性氧化物和酸性氧化物，若记不住这些实例易错选D。
[课堂小结]
小练·素养达成
1．(2022·广东卷)中华文明源远流长，在世界文明中独树一帜，汉 字居功至伟。随着时代发展，汉字被不断赋予新的文化内涵，其载体也 发生相应变化。下列汉字载体主要由合金材料制成的是 ( )
能大量共存
【答案】B
【解析】Al 虽容易失去 3 个电子，但金属还原性的强弱与失去电子 的多少无关，与失去电子的难易程度有关，由金属活动性顺序表知，镁还 原性比铝强，A 错误；金属铝很活泼，能跟空气中的氧气反应在表面生 成致密的氧化膜，阻止氧气和铝接触，不再腐蚀，B 正确；氧化铝的液态 形式能导电，属于电解质，C 错误；与铝反应产生大量氢气的溶液中可 能显碱性，含有大量 OH－，NH＋4 与 OH－反应不能大量共存，D 错误。
钱币、代替银做饰品
2．合金钢
名称 主要合金元素 主要特性
主要用途
钢轨、轴承、钢磨、挖掘机铲
锰钢
铁
韧性好，硬度大
斗、坦克装甲
不锈钢 铬、镍
抗腐蚀性好 医疗器材、容器、炊具
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
3．铝合金
性能：密度小、强度高、塑性好、易于
铝
成型、制造工艺简单，成本低廉
第三章 铁 金属材料
第二节 金属材料
第1课时 铁合金 铝和铝合金 新型合金
课程标准
素养目标
联系生活中人们对金属及其合金的应用，认识
合金的组成及特性，深入了解常见铁合金、铝 科学态度与社会责任
合金、新型合金的组成及用途
通过实验探究认识金属铝及氧化铝与酸、碱溶
液的反应，特别是对氧化铝两性的认识，完善 科学探究与创新意识
下列说法中，错误的是
()
A．酸性氧化物都属于非金属氧化物，且都能和水化合成相应的含
氧酸
B．碱性氧化物都属于金属氧化物，但碱不一定都有对应的碱性氧
化物
C．氧化铝既能与盐酸反应，又能与氢氧化钠反应，属于两性氧化
物
D．某含氧酸盐高温下可分解生成一种碱性氧化物和一种酸性氧化
物
【答案】A 【 解 析 】 金 属 氧 化 物 Mn2O7 属 于 酸 性 氧 化 物 ， A 错 误 ； 一 水 合 氨 (NH3·H2O)属于碱，但无对应的碱性氧化物，若不知此例会易错选B； 氧化铝是一种常见的两性氧化物，既能与盐酸反应，又能与氢氧化钠反
料”，它们具有很多优良的性能，如熔点高、密度小、可塑性好、易于
加工，尤其是钛合金与人体器官具有很好的“生物相容性”。根据它们
的主要性能，下列用途不切实际的是
()
A．用来做保险丝
B．用于制造航天飞机
C．用来制造人造骨
D．用于家庭装修，制作钛合金装饰门
【答案】A
【解析】由于其熔点高，不适合做保险丝，A错误；由于钛和钛的 合金密度小、可塑性好，因此可用于航天领域，B正确；由于钛合金与 人体器官具有很好的“生物相容性”，可与人体的组织相容，不引起排 斥反应，因此可以用来制造人造骨，C正确；由于其密度小、可塑性 好、易于加工，因此可用于家庭装修，制作钛合金装饰门，D正确。
下列有关厨房中铝制品的使用，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】食醋的主要成分是CH3COOH(显酸性)，它能与铝及铝表 面覆盖的氧化铝保护膜发生反应，使铝制品被腐蚀，A错误；用金属丝 擦洗时会破坏铝表面覆盖的氧化铝保护膜，使铝制品容易被腐蚀，C错 误；用碱水洗涤也会腐蚀铝及铝表面的保护膜，D错误。
2．氧化铝 (1)与酸(盐酸)反应：_A__l2_O_3_＋__6_H__C_l_=_=_=_2_A_l_C_l_3_＋__3_H_2_O__。 (2)与强碱(NaOH)溶液反应： __A_l_2_O_3_＋__2_N_a_O__H_＋__3_H__2_O_=_=_=_2_N__a_[_A_l_(O__H_)_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
按性质对氧化物的分类
学法指导 1．通过教材图片和网络搜索，认识合金，特别是新型合金在人们生 产、生活中的具体应用，达到学以致用的目的 2．结合生活中铝制品的使用，认识铝的氧化膜对铝制品的保护作用 3．回顾碱性氧化物、酸性氧化物等概念和实例，对比学习氧化铝作为 两性氧化物的代表物所具有的性质
课前·新知导学
(或金属与非金属) ④一般来说，合金的熔点比各成分的熔点都低
A．①②
B．③④
C．②③④
D．全部
【答案】D
【解析】合金一般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，其熔点一般低于成分金属，硬度高于成
分金属。
铁合金
1．铁合金的分类
铁合金 生铁 钢
含碳量
性能
用途
2%～ __硬__度____大、抗压，性脆、 制 造 ___机__座____ 和 管
下列各组物质中，X是主要物质，Y是少量杂质，Z是除去
杂质所要加入的试剂，其中所加试剂正确的是
()
物质 X Y Z
A FeCl2溶液
FeCl3 Cl2
B FeCl3溶液
CuCl2 Fe
C Na2SO4溶液
Na2CO3 BaCl2溶液
D Fe Al NaOH溶液
【答案】D
【解析】Cl2与FeCl3不反应，Cl2 能将FeCl2氧化成FeCl3，A错误； Fe不仅与杂质CuCl2反应，而且与主要物质FeCl3反应，主要物质减少， B错误；BaCl2不仅与杂质Na2CO3反应，而且与主要物质Na2SO4反应， C错误；Al与NaOH溶液反应生成Na[Al(OH)4]和H2，Fe与NaOH溶液不 反应，加入溶液充分反应后过滤即可，D正确。
合金
④合金比纯金属的导电性更强
⑤合金比纯金属的应用范围更广泛
A．①②③⑤
B．②③④
C．①②④
D．①②④⑤
【答案】A
【解析】合金一般比各成分金属的熔点低、硬度大，具有良好的机
械加工性能，故应用范围更广。但合金的导电性不一定比纯金属强，如
铝合金的导电性比纯铝要差。
钛 和 钛 的 合 金 被 誉 为 “21 世 纪 最 有 发 展 前 景 的 金 属 材
课堂·重难探究
重难点一 常见合金的成分、性能及应用
1．铜合金
[重难突破]
合金 青铜 黄铜 白铜
主要成分
主要性能
主要用途
强 度 高 、 可 塑 性 好 、 耐 机械零件，如轴承、齿轮
铜、锡 磨、耐腐蚀
等
铜、锌 强度高、可塑性好、易加 机械零件、仪表、日用品 工、耐腐蚀
铜、镍
光泽好、耐磨、耐腐蚀、 易加工
(2)碳素钢。
韧性
钢板
0.3%～0.6%
钢轨
硬而脆
弹性 弹簧
(3)合金钢。 ①又叫特种钢，特殊性能：强度、__硬__度____大，可塑性、___韧__性___ 好，耐磨，_耐__腐__蚀___等。 ②不锈钢
合金元素 Cr、Ni
性能
用途
在 大 气 中 稳 定 ， 不 容 易 生 制造__医__疗____器材、厨房用
抗腐蚀能力较强
船
钇
(3)稀土元素。 包含元素：镧系元素(从镧到镥，原子序数从57～71的15种元素)及 ___钪____、___钇____共17种元素。
微思考 (1)铝是一种活泼金属，为何铝制品可在空气中稳定存在？ 【答案】铝制品表面覆盖着致密的氧化铝薄膜，这层膜起到保护内
部金属的作用。 (2)稀土元素为何被称为“冶金工业的维生素”？ 【答案】在合金中加入适量稀土金属，能大大改善合金的性能。
杂质 Al
Al2O3
除杂方法 加足量NaOH溶液后过滤 加足量NaOH溶液后过滤
[典例精练]
下列说法正确的是
()
A．Al 在化学反应中容易失去 3 个电子，还原性比镁强
B．铝表面形成的氧化铝薄膜可防止铝被腐蚀
C．氧化铝固体不溶于水，不导电，它是非电解质
D．与铝反应产生大量氢气的溶液中，Na＋、K＋、NH＋4 、NO－3 一定
4.3% 可铸造成型
道等
0.03%～ 良好的___延__展___性，机械性 制 造 机 械 和 交 通 工
2% 能好，可锻轧和铸造
具
2．钢的分类 (1) 钢 是 用 量 _____最__大_____ 、 用 途 最 广 的 合 金 ， 分 为 __碳__素__钢____ 和 ___合__金__钢_____。
合金的定义及性能
1．合金的定义 合金是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．合金与纯金属的性能差异 (1)合金的硬度比其成分金属大，机械性能一般___优__于___各成分金 属。 (2)合金的熔点一般__低__于___它的各成分金属。 (3)合金具有各成分金属的____化__学__性__质___，合金一定是__混__合__物___。 合金具有金属特性，如导电、传热等。
的氧化物，如Al2O3。
3．铝合金 (1) 铝 合 金 中 的 合 金 元 素 有 ___C_u___ 、 ___M__g__ 、 Si 、 Mn 、 Zn 及 __稀__土__元__素____等。 (2)硬铝。
合金元素 Cu、Mg、
Mn、Si
性能
飞用机途
__密__度____小、强度高、 制造____钪____、宇宙飞
锈，具有很强的___抗__腐__蚀___ 具和餐具；来自铁列车的车体能力等
微思考 碳素钢的含碳量的高低与其硬度、韧性有何关系？ 【答案】碳素钢的含碳量越高，硬度越大；含碳量越低，韧性越
好。
纯铁的熔点为1 535 ℃，而高炉中炼铁时生铁(含碳量较
高的铁的合金)在1 200 ℃左右就熔化了，这是因为
()
重难点二 铝、氧化铝的应用
[重难突破]
1．铝、氧化铝的两性 主要反应方程式：2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑；2Al＋2NaOH＋ 6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑； Al2O3＋6HCl===2AlCl3＋3H2O； Al2O3＋2NaOH＋3H2O===2Na[Al(OH)4]。
汉字 载体
选项 A．兽骨 【答案】B
B．青铜器
C．纸张
D．液晶显示屏
2．对于铝和烧碱溶液的反应，下列说法不正确的是 A．铝是还原剂 B．该反应是氧化还原反应 C．该反应说明所有金属都能与碱反应 D．H2为还原产物 【答案】C
()
【解析】铝与烧碱溶液反应的化学方程式为2Al＋2NaOH＋6H2O ===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑，分析元素化合价变化可知反应为氧化还原 反应，铝是还原剂，H2为还原产物，A、B、D正确；铝能与烧碱溶液 反应，并不能说明所有金属都能与碱反应，如镁、铁、铜等均不与碱溶