常见金属合金及练习题

生铁和钢

【基础知识精讲】

1.金属分类

2.铁是最常见的金属，钢铁是常见的合金，比较生铁和钢.

铁合金生铁钢

碳的含量2%～4.3% 0.03%～2%

其它元素Si、Mn、S、P(少量) Si、Mn（少量）S、P（几乎不含）

熔点1100～1200℃1450～1500℃

机械性能硬而脆、无韧性坚硬、韧性大、塑性好

机械加工可铸、不可锻可铸、可锻、可压延

生铁和钢的主要成份都是铁，它们的化学性质可以看作与纯铁相似，由于生铁、钢的含碳量及其它杂质的含量不同，物理性质有明显区别，钢比生铁有很多优良的性能.

3.炼铁和炼钢的比较：

炼铁炼钢

原料铁矿石，焦炭，石灰石，空气生铁，废钢，氧气，生石灰，脱氧剂

原理高温下用还原剂CO，把铁矿石中的铁还原出来

FexOy+yCO xfe+yCO2高温下用氧气或FeO来降低生铁中含碳量，除去硫、磷等杂质

主要设备高炉转炉、平炉、电炉

产品生铁钢

4.几种常见金属

物理性质化学性质用途

铝银白色金属，密度2.7克/厘米3，熔点660℃,沸点2200℃，有良好的延性，展性，导电性和导热性4Al+3O2 2Al2O3

2Al+6HCl=3AlCl3+3H2↑冶炼高熔点金属，电线，工业材料，建筑工业

铜紫红色金属，密度8.9克/厘米3,熔点1083℃，有良好的延性，展性，导热性，导电性仅次于银，强于铝2Cu+O2 2CuO

2Cu+O2+H2O+CO2=Cu2(OH2)CO3电线、电缆、仪器、仪表、国防工业、化学工

业

锌青白色金属，密度7.14克/厘米3,溶点419.4℃，沸点907℃，常温下较脆Z

n+H2SO4=H2↑+ZnSO4

Zn+CuSO4=Cu+ZnSO4电镀，铜合金，干电池

钛银白色金属，密度4.5克/厘米3,熔点1725℃，沸点3260℃，有良好的延性，展性耐腐蚀性，与各种浓度的硝酸，稀硫酸，各种弱碱反应极为缓慢，可溶于盐酸，浓硫酸，氢氟酸中航空工业，船舶制造，化学工业

5.关于不纯物质化学方程式的计算：

铁矿石和铁的化合物不同，前者是混合物，后者是指纯净物。在计算时，要注意“纯度”及“杂质的质量分数”的含义区别.换算方法是：

不纯物质质量纯净物质量

“纯度”指的是在一定量的混合物中纯物质占混合物的质量分数，杂质质量分类是指杂质占混合物的质量分类，它们的换算关系为：

纯度=1-杂质质量分数

【重点难点解析】

重点：①生铁和钢的成份，性能；②含杂质的有关计算.

难点：①纯净物与混合物的相互转化的计算关系；②含杂质的化学方程式的计算，例1 生铁和足量的稀硫酸充分反应后会留有残渣，残渣的主要成份是

（）

A.C

B.FeSO4

C.Fe2(SO4)3

D.Fe

分析生铁是碳和铁的合金，铁与硫酸反应化学方程式如下：

Ｆｅ+H2SO4＝H2↑+FeSO4，FeSO4易溶于水，Ｆｅ被充分反应了，碳与稀硫酸不反应，最后沉淀于容器底部成为残渣.选（A）

例2 下列物质中，铁元素质量分数最大的是（）

A. Fe2SO3

B.Fe3O4

C.ＦｅO

D.Fe2O3H2O

分析如果用常规方法解此类题，需将每种物质中铁元素质量分数计算出来，然后再进行比较.这种做法所需时间长，往往事倍功半，下面介绍一种比较简单，且所需时间少的方法.

根据题意求出Ｆｅ原子的最小公倍数为6，所以将4种物质的化学式变形改写成下列形式：

A. Fe6SO9

B.Fe6O8

C.Ｆｅ6O6

D.Fe6O93H2O

故：在Ｆｅ原子个数相同的情况下，哪种物质的式量小，哪种物质中铁元素质量分数就最大.选（C）

例3 某钢样1.1ｇ在纯氧中完全燃烧，得到0.013g二氧化碳，试分析此钢样属于（）

A.高碳钢

B.中碳钢

C.低碳钢

D.生铁

分析通常用某一元素质量守恒法解较为简便.

CO2中碳质量：0.013g =0.0035g

故钢样中含碳量为： 100％＝0.32％，即为中碳钢.选（B）

例4 若赤铁矿中氧化铁的质量分数为80％，600吨这样的赤铁矿可炼出含碳等其它杂质质量分数为7％的生铁多少吨？

分析赤铁矿石Ｆｅ2O3 Fe 生铁.

解法一设可炼出纯铁质量为ｘ

m =600吨80%=480吨

Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2

160 112

480吨 x

160∶112＝480吨∶x x＝336吨

ｍ生铁=336吨(1-7％)＝361.3吨

解法二将混合物换算成纯净物，直接代入化学方程式计算

设可炼出生铁质量为ｘ

Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2

160 112

600吨80% x（1-7%）

160:112＝600吨80％：ｘ93％ｘ＝361.3吨

解法三利用铁元素质量在反应前后不变，根据化学式计算

设生铁质量为ｘ

600吨80% =x（1-7%）ｘ＝361.3吨

答：可炼得生铁361.3吨.

例5 将一浅绿色粉末A加热得到黑色粉末B和无色能使石灰水变浑浊的气体C 以及常温下为无色无味的液体D.B、C、D、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ有如下变化关系：

试判断：A——Ｈ分别为什么物质？

分析此题是考查常见金属铜及其化合物相互关系知识.涉及课本绪言中实验4，碱式碳酸铜的分解，金属铜的冶炼方法：①加热还原法：使用还原剂有氢气、木炭、一氧化碳等；②湿法炼铜.在分析推断过程中，首先要对物质间相互关系非常熟悉，其次对重要物质的物理、化学特性要十分熟悉，铜及其化合物的特殊颜色.如：碱式碳酸铜浅绿色，氧化铜黑色，单质铜红色，无水硫酸铜白色，五水硫酸铜蓝色等.还涉及到CO2的特征反应，使石灰水变浑浊，以及水的物理性质.

故：A.Cu2(OH)2CO3 B.CuO C.CO2 D.H2O E.CO Ｆ.Cu Ｇ.H2 H.CuSO4