3.2 金属材料--【新教材】人教版(2019)高中化学必修一基础知识讲义

第二节金属材料

（一）铁合金

一、合金

1、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、成分：一种金属为主，另一种或几种是金属或非金属

3、制作过程：熔合

4、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

注：1、合金是混合物

2、稀土元素被称为“冶金工业的维生素”

5、结构变化：纯金属中，所有原子大小、形状都相同，排列规整；加入其它元素的原子后，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，导致合金的硬

度变大。

二、铁合金

(1)铁碳合金

1、分类：含碳量为0.03%-2%，为钢；含碳量为2%-4.3%，为生铁。

2、性能及用途：生铁硬度大、抗压、性脆、可以铸造成型，是制造机座、管道的重要材料；

钢有良好的延展性，机械性能良好，可以锻轧和铸造，广泛用于制造机械和交通工具等

（2）钢

钢是用量最大、用途最广的合金。根据化学成分，钢分为两大类：碳素钢和合金钢

1、碳素钢：铁与碳的合金

2、合金钢：也叫特种钢，在碳素钢中适量加入一种或几种合金元素，使钢的组织结构发生变化，从而具有特殊性能

例：不锈钢是最常见的一种合金钢，它的合金元素主要是铬和镍。

不锈钢特点：比较稳定，不易生锈，有很强的抗腐蚀能力；

不锈钢用途：医疗器材、厨房用具、餐具、地铁列车车体

（二）铝和铝合金

一、铝的性质

1、物理性质：铝是地壳中含量最多的金属。银白色，有金属光泽的固体，熔点较低，硬度较小，是电和热的良导体。常温下在空气中常被氧化成致密的氧化膜（Al2O3熔点2050℃），这层膜起到保护内部金属Al（熔点660℃）的作用，所以活泼的Al可以在空气中稳定存在。

2、化学性质：

（1）与非金属反应：①与氧气反应：4Al+3O2点燃

2Al2O3

②与氯气反应:2Al+3Cl2点燃

2AlCl3

（2）与酸反应：2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑ 2Al+6H+=2Al3++3H2↑

（3）与碱反应：2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑ 2Al+2OH―+2H2O=2AlO2-+3H2↑实质：先与水反应，生成的氢氧化铝再与强碱溶液反应

（4）与某些氧化物反应（即铝热反应）：2Al+Fe2O3高温2Fe+ Al2O3

3、铝合金的用途

①铝合金：向铝中加入少量法合金元素，如Cu、Mg、Si、Mn、Zn及稀土元素等，可制成铝合金。铝合金是目前用途广泛的合金之一。

②硬铝是一种铝合金，密度小，强度高，具有较强的抗腐蚀能力，是制造飞机和宇宙飞船的理想材料。

二、氧化铝的性质

1、物理性质：白色固体，难溶于水，熔点高（2050℃），很坚固。

天然的氧化铝俗名叫刚玉，机械手表中的轴承就是用它制作的，手表中的“17钻”就是由17个刚玉做成的轴承；

若刚玉中混入了微量的铬，就成了红宝石，若混入了微量的钛或铁，就成了蓝宝石。

2、化学性质：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的氧化物

①与酸反应：Al2O3+6HCl=2AlCl3+3H2O Al2O3+6H+=2Al3++3H2O

②与强碱反应：Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O

注：铝制餐具不宜用来蒸煮或长时间存放酸性或碱性食物

三、氢氧化铝的性质

1、物理性质：白色固体，几乎不溶于水，但能凝聚水中的悬浮物，并能吸附色素

2、化学性质：两性氢氧化物：既能与酸反应，又能与碱反应生成盐和水的氢氧化物

①与酸反应：Al(OH)3+3H+=Al3++3H2O

②与强碱溶液反应：Al(OH)3+NaOH=NaAlO2+2H2O Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O

③加热分解：2Al(OH)3△

Al2O3+3H2O

注：当金属氢氧化物易溶时，受热难分解。例：NaOH、KOH、Ba(OH)2

当金属氢氧化物难溶时，受热易分解，一般形成对应的碱性氧化物。例：Fe(OH)3、Cu(OH)2 3、制备：铝盐溶液与氨水反应制取：6NH3•H2O+Al2(SO4)3=2Al(OH) 3↓+3(NH4)2SO4

3NH3•H2O+Al3+=Al(OH) 3↓+3NH4+

4、用途：①Al(OH)3（胃舒平的主要成分）常用于治疗胃酸过多

②Al(OH)3胶体具有吸附性，能和水中的悬浮物形成絮状不溶物沉降下来，并能吸附色素，

因此可以作净水剂和色素吸附剂

（三）新型合金

一、储氢合金

定义：是一类能够大量吸收H2，并与H2结合成金属氢化物的材料。

要求：储氢量大，金属氢化物既容易形成，稍稍加热又容易分解，室温下吸、放氢的速率快。如Ti-Fe 合金和La-Ni合金等

二、其他新型合金

钛合金、耐热合金和形状记忆合金等新型合金广泛应用于航空航天、生物工程和电子工业等领域（四）物质的量在化学方程式计算中的应用

化学方程式中各物质的化学计量数之比等于各物质的物质的量之比