高中化学(新教材)《铁合金 铝和铝合金》导学案+课后练习题

第二节金属材料

第一课时铁合金铝和铝合金

[明确学习目标] 1.认识合金的特征性质。2.了解常见合金的分类、组成和用途。3.掌握Al与O2反应及Al与NaOH溶液反应的产物和本质。4.正确认识氧化铝的两性。

学生自主学习

铁合金

1.生铁和钢

生铁和钢是□01含碳量不同的两种铁碳合金，其中含碳量为□022%～4.3%为生铁；含碳量为□030.03%～2%为钢。

2.人类对铁合金的应用历程

3.钢——用量最大、用途最广的合金

铝与铝合金

1.铝的性质

(1)铝的原子结构与物理性质

(2)铝与盐酸、NaOH溶液的反应的实验探究

2.氧化铝的性质

(1)物理性质

(2)化学性质

写出下列反应的化学方程式，并改为离子方程式。

Al2O3和HCl：□16Al2O3＋6HCl===2AlCl3＋3H2O，

□17Al

O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O；

2

Al2O3和NaOH：□18Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O，□19Al2O3＋2OH－===2AlO－2＋H2O。

(3)用途

a.冶炼金属铝的原料。

b.良好的耐火材料。

新型合金

用于贮氢的新型合金□01Ti-Fe合金和□02La-Ni合金；钛合金、耐热合金和形状记忆合金等广泛应用于□03航空航天、□04生物工程和□05电子工业等领域。

1.合金中只有金属吗？合金属于纯净物还是混合物？

提示：合金是指由两种或两种以上的金属或金属与非金属熔合而成的物质，故合金属于混合物，合金中可能含有非金属，如钢中含有碳。

2.如何除去铁粉中混有的少量铝粉？

提示：

反应方程式为2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑。

3.Al2O3既能与盐酸反应，又能与NaOH反应，所以Al2O3是两性氧化物。Al既能与盐酸反应，又能与NaOH反应，那么Al可以称之为两性金属吗？

提示：不可以，Al是活泼的金属元素，不是两性金属。

4.家用铝合金门窗为什么不用铝制的？

提示：铝合金比铝具有硬度大(耐磨)易加工(熔点低)的特点。

课堂互动探究

知识点一合金及其特点、用途

1.关于合金

(1)合金一定含有金属元素，可能含有非金属元素。

(2)合金一定是混合物，合金具有金属的特性。

(3)合金的形成改变了金属的内部结构，对金属的物理性质和化学性质都有影响，如不锈钢的抗腐蚀性比纯铁强得多。

(4)合金的硬度一般大于其成分金属；合金的熔点一般比其成分金属的熔点低。

2.正确选用金属材料的一般思路

(1)金属的性质决定其主要用途，在选用材料时应首先考虑其性质与用途的

一致性。

(2)所选材料的强度、机械性能、外观、加工难度等主要从金属的物理性质考虑，如密度、硬度、延展性、导电性、导热性、强度等。

(3)材料的稳定性、日常维护、对环境的影响等应从其化学性质考虑，如在空气、水、酸、碱、盐环境下的化学稳定性及耐腐蚀性等。

(4)材料的经济性，如价格，应从原料的储量、开采与冶炼难度等方面考虑。

1某合金与铁的物理性质的比较如下表所示：

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

[批注点拨]

[解析]该合金与铁相比较导电性差，不适合作导线；作门窗主要是利用合金的硬度、强度大和耐腐蚀性；作炉具主要利用其熔点高和耐腐蚀性强；作飞机

外壳则是利用强度、硬度大和密度小的性质，B、C、D与合金性质相符。

[答案] A

[练1]铁是人类较早使用的金属之一。据有关报道，目前已经能冶炼出纯度较高的铁。你估计这种“纯铁”不会具有的性质是()

A.硬度比生铁低

B.熔点比生铁高

C.能与Fe2(SO4)3溶液反应

D.不能与盐酸反应

答案 D

解析依据题目叙述，可认为这种“纯铁”为纯净物，与生铁(合金)相比，硬度小，熔点高。同时它具有单质铁的化学性质，故D错误。

[练2](1)将铝的用途与性质搭配起来(每个选项只选用一次)。

A.质轻B．延展性好

C.易传热D．易导电

E.氧化时放热

①太阳能热水器：________；②飞机：________；③焊接铁轨：________；

④电缆：________；⑤铝箔：________。

(2)铝合金材料属于________(填“纯净物”“混合物”或“单质”)。

答案(1)①C②A③E④D⑤B(2)混合物

解析(1)铝在太阳能热水器上的应用是由于它的导热性好。铝合金硬度大质轻，是制造飞机的良好材料。铝被氧化时放热可作铝热剂，因而可用来焊接铁轨。铝用作电缆和铝箔则分别是由于其导电性和延展性。

(2)合金是由一种金属跟其他一种或几种金属(或非金属)一起熔合而成的具有金属特性的物质，因此肯定是混合物。

方法规律我们平常用到的金属制品，一般都是由合金制成的，使用量最大的是铁合金，包括生铁和钢，钢比生铁含碳量低，但性能优于生铁；其次是铝合金，如硬铝，它具有密度小、强度大、抗腐蚀力强的特点。

知识点二铝与氧化铝

1.铝与盐酸、NaOH溶液的反应

(1)反应原理

①铝与盐酸反应：2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑，Al作还原剂，HCl是氧化剂。

②铝跟氢氧化钠溶液的反应

2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，Al是还原剂，H2O是氧化剂。

(2)“量”的关系

①等量的铝分别与足量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，消耗HCl和NaOH的物质的量之比为3∶1。

②等量的铝分别与足量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生H2的体积比为1∶1。

③足量的铝分别与等物质的量浓度、等体积的盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生H2的体积比为1∶3。

2.氧化铝

Al2O3是两性氧化物，既能与强酸反应生成可溶性铝盐和水，又能与强碱反应生成偏铝酸盐和水，铝材料是由于铝表面生成的一层Al2O3保护膜而具有耐腐蚀性的。因此不能用铝制容器来贮存酸或碱性物质。

2用铝箔包裹着2.3 g金属钠，用针扎若干小孔，然后投入到足量水中，理论上可以收集到氢气的物质的量为()

A.0.05 mol

B.0.2 mol

C.大于0.05 mol小于或等于0.2 mol

D.无法判断

[批注点拨]