人教版高中化学必修1第三章　金属及其化合物第三节　用途广泛的金属材料导学案(1).doc

第3节用途广泛的金属材料1.认识纯金属与它们的合金在性能上的主要差异。2.知道生活中常见合金如铁合金及铜合金的主要成分及性能。3.学会正确选用金属材料。一、常见的合金及其性质1.合金是指两种或两种以上的金属或金属和非金属熔合而成的具有一定金属特性的物质。2.合金具有许多优良的物理、化学或机械性能。如硬度大于各成分金属,熔点低于各成分金属。因使用不同的原料,改变原料的配比,改变生成合金的条件等,可以制得具有不同性能的合金。因此,合金在工业上具有比纯金属更广泛的用途。3.我国使用最早的合金是铜合金。后母戊鼎(原称司母戊鼎)是青铜制品,其成分为铜、锡、铅。常见的铜合金还有黄铜(成分是铜、锌和少量的锡、铅、铝)和白铜(成分是铜、镍、锌、锰)。4.用量最大、用途最广的合金是钢。钢分为碳素钢和合金钢两大类。二、正确选用金属材料1.选择材料时,常常要考虑以下几个方面:主要用途;外观;物理性质(如密度、硬度、强度、导电性、导热性);化学性质(对水的作用、耐腐蚀性);价格;加工难度;日常维护;对环境的影响。2.稀土元素:包括原子序数5771(从镧到镥,称为镧系元素)的15种元素以及钪和钇,共有17种元素,它们在科技、生产中有广泛的用途。1.合金中只有金属吗?【答案】合金可能含有非金属,如钢中含有碳。2.黄铜和金都是黄色,如何用化学方法区分?【答案】能与盐酸反应产生气泡的是黄铜,因黄铜中含有锌。3.碳素钢中的含碳量与其韧性有怎样的关系?【答案】碳素钢中的含碳量越低,钢的韧性越好;含碳量越高,钢的硬度越大。探究:常见合金的成分及其性质1.合金与纯金属制成的金属材料相比,优点是()。合金的硬度一般比它的各成分金属的大;一般地,合金的熔点比它的各成分金属的低;改变原料的配比、改变生成合金的条件,可以得到具有不同性能的合金;合金比纯金属的导电性能更强;合金比纯金属的应用范围更广泛。A.B.C.D.【解析】合金一般比成分金属熔点低,硬度大,具有更好的机械加工性能,故应用范围更广泛,但合金的导电性却不一定比纯金属更强,比如铝合金的导电性比纯铝要差。【答案】A2.我国最早使用的合金是什么?其主要成分是什么?【答案】青铜;主要成分是铜、锡和铅。3.镁铝合金为什么广泛应用于飞机?【答案】因为具有密度小、强度大的特性,且价格较便宜。4.钛被称为“21世纪金属”,其合金大规模应用于航天航空,利用的是合金的哪些优点?【答案】密度小、强度高、耐腐蚀、耐高温。1.下列说法中不正确的是()。A.金属材料包括纯金属和它们的合金B.钢属于铁合金C.目前世界上使用量最大的合金是铝合金D.目前世界上用途最广、用量最大的合金是合金钢【解析】目前世界上使用量最大的合金是铁合金。【答案】C2.我国目前流通的一元硬币是钢芯镀镍材料,下列关于一元硬币说法正确的是()。A.属于合金材料B.属于不锈钢C.非常耐腐蚀D.即使镀镍层损坏,一元硬币也不生锈【解析】钢芯镀镍币是在铁表面镀了一层金属镍,它不是均匀的铁、镍融合物,因此不属于合金。【答案】C3.某合金与铁的物理性质比较如下:熔点/密度/gcm-3硬度(金刚石为100)导电性(银为100)其他性质某合金25003.007.42.3耐腐蚀铁15357.864.517纯铁耐腐蚀从以上性能看,该合金不适合做()。A.导线B.门窗C.炉具D.飞机外壳【解析】该合金硬度高、强度大可做门窗;该合金硬度高、强度大、密度小可做飞机外壳;熔点高可做炉具;导电性不高不适合做导线。【答案】A4.铜是生命必需的元素,也是人类最早使用的金属之一,铜的生产和使用对国计民生各个方面产生了深远的影响。请完成下列问题:(1)在西汉古籍中曾有记载:曾青得铁则化为铜即曾青(CuSO4)跟铁反应生成铜。试写出该反应的化学方程式:。(2)铜器表面有时会被O2氧化而生成铜绿主要成分Cu2(OH)2CO3,请写出生成铜绿的化学方程式:,这层铜绿可以用化学方法除去,试写出除去铜绿而不损伤器物的化学方程式:。(3)铜钱在历史上曾经是一种广泛流通的货币。试从物理性质和化学性质的角度分析为什么铜常用于制造货币。(铜的熔点是1183.4 ,铁的熔点是1534.8 )【答案】(1)Fe+CuSO4FeSO4+Cu(2)2Cu+O2+H2O+CO2Cu2(OH)2CO3;Cu2(OH)2CO3+4HCl2CuCl2+CO2+3H2O(3)选择铜作货币制造的原料是因为铜的熔点比较低,容易冶炼铸造成型,铜的化学性质比较稳定,不易被腐蚀。1.合金是一类用途广泛的金属材料,下列物质中属于合金的是()。A.钢B.铜C.金刚石D.四氧化三铁【答案】A2.下列日常生产和生活中使用的材料不属于合金的是()。A.家用的铝窗B.建筑用的钢筋C.铸造用的黄铜D.温度计中的水银【解析】温度计中的水银为单质汞,不属于合金。【答案】D3.某新型“防盗玻璃”为多层结构,每层中间嵌有极细的金属线,当玻璃被击碎时,与金属线相连的警报系统就会立刻报警。“防盗玻璃”能报警是利用了金属的()。A.延展性B.弹性C.导电性D.导热性【答案】C4.人类历史上大量生产和使用铝、钛、铁、铜四种金属单质的时间顺序是()。A.铜、铁、铝、钛B.铁、铝、铜、钛C.铜、铁、钛、铝D.铁、铜、铝、钛【答案】A5.日常生活中使用的钥匙是铝合金,而不是纯铝所制,这是利用了铝合金的()。A.熔点低B.不易腐蚀C.硬度大D.密度小【解析】铝合金代替纯铝制钥匙是因为铝合金的硬度大。【答案】C6.近年来,科学家正在探索利用铝粉作燃料的可能性,预计铝能成为一种石油的取代物。假如铝作为一种普遍使用的新型能源被开发利用,下列关于其有利因素的说法中错误的是()。A.铝质轻,便于运输、贮存,且安全B.铝燃烧时放出的热量大,且燃烧后的产物对环境的污染容易得到有效的控制C.在地球上,铝矿资源丰富D.现代电冶铝的工业技术已为铝作为新能源奠定了重要基础【答案】D7.工业生产中常将两种或多种金属(或金属与非金属)在同一容器中加热使其熔合,冷凝后得到具有金属特性的熔合物合金。这是制取合金的常用方法之一。根据下表数据判断,不宜用上述方法制取的合金是()。金属NaKAlCuFe熔点()97.8163.666010831535沸点()883774246725672750A.Fe-Cu合金B.Cu-Al合金C.Al-Na合金D.Cu-Na合金【答案】D8.钛和钛合金是21世纪的重要金属材料。它们具有优良的性能,如熔点高、密度小、可塑性好、机械性能好、抗腐蚀能力强,钛合金与人体有很好的“相容性”。根据它们的主要性能,不合实际的用途是()。A.用于核潜艇设备的制造B.用于制造航天设备C.用来做保险丝D.可用来制造人造骨【答案】C9.后母戊鼎(原称司母戊鼎)是商后期铸品(如图):经测定含铜84.77%、锡11.64%、铅2.79%。据考证,后母戊鼎应是商王室重器,其造型、纹饰、工艺均达到极高的水平,是商代青铜文化顶峰时期的代表作。(1)青铜属于(填物质类别),该材料与铜单质相比,具有的突出特点是。(2)后母戊鼎表面有部分绿色物质,其成分为。形成这种物质的化学方程式为。【解析】(1)青铜属于合金,合金一般比成分金属具有更高的机械强度。(2)铜与氧气、水、CO2可发生反应:Cu+O2+H2O+CO2Cu2(OH)2CO3。【答案】(1)合金;硬度大(2)Cu2(OH)2CO3;Cu+O2+H2O+CO2Cu2(OH)2CO310.物质的性质决定了物质的用途,下面列出了金属的几种性质:导热性导电性还原性延展性具有金属光泽请在下面金属用途后的横线上填上金属性质对应的序号。(1)用铝锭制成包装用的铝箔;(2)用铝制成的高压铝锅;(3)用铁粉回收照相业废液中的银;(4)电信业中大量使用的铜丝、金属电缆。【答案】(1)(2)(3)(4)11.某铝合金中含有合金元素镁、铜,实验室为了测定该合金中铝的含量,设计了如下实验,请回答下列问题已知CO2+2H2O+AlAl(OH)3+HC:(1)称取样品a g,称量时应该使用的主要仪器的名称是。(2)将样品溶解于足量的稀盐酸,过滤。滤液中主要含有的金属离子是;滤渣的主要成分是。(3)向滤液中加入过量的氢氧化钠溶液,过滤,有关反应的离子方程式为。(4)向(3)的滤液中通入足量的二氧化碳,过滤,将过滤后的滤渣用蒸馏水洗涤数次,烘干并灼烧至恒重,冷却后称重,其质量为b g,则原样品中铝的质量分数为。【答案】(1)托盘天平(2)Mg2+、Al3+;Cu(3)Mg2+2OH-Mg(OH)2,Al3+4OH-Al+2H2O(4)100%12.下表中,对陈述、的正确性及其有无因果关系的判断都正确的是()。选项陈述陈述判断A铜绿的主要成分是碱式碳酸铜可用稀盐酸除铜器表面的铜绿对;对;有B铜表面易形成致密的氧化膜铜容器可以盛放浓硫酸对;对;有C铝比铜活泼铝比铜耐腐蚀对;对;有D硫酸铜溶液可用作游泳池的消毒剂蓝色硫酸铜晶体受热转化为白色硫酸铜粉末是物理变化错;对;无【解析】铜绿的成分为Cu2(OH)2CO3,能与盐酸发生反应而除去,而Cu和盐酸不反应,A项正确;铜在常温下和浓H2SO4不反应,但B项中前后无因果关系,B项错误;铜不活泼所以比较耐腐蚀,铝因形成致密的氧化膜所以比较耐腐蚀,但C项中前后无因果关系,因此C项错误;CuSO4为重金属盐,有毒性,因此可以作为消毒剂,CuSO45H2O晶体转化为CuSO4白色粉末是化学变化,因此D项错误。【答案】A13.金属与金属(或金属与非金属)加热熔合在一起就能形成合金。根据下列金属的熔点、沸点推测,其中不可能形成合金的是()。钠铜铝铁熔点/98.710836001535沸点/883256724672750A.铜和铝B.铁和钠C.铁和铜D.铝和钠【解析】两种金属形成合金,熔合过程中要保证纯金属(或非金属)成分不能蒸发,因此高熔点物质的熔点不能高于低熔点物质的沸点,只有B项不符合条件。【答案】B14.某同学为了测定高碳钢中铁的质量分数,取11.8 g高碳钢投入足量的盐酸中,测得生成气体的体积为4.48 L(标准状况下)。(1)写出该反应的离子方程式:。(2)该高碳钢中铁的质量分数为。【答案】(1)Fe+2H+Fe2+H2(2)94.9%15.近年来,我国科技人员研制出一种新型材料泡沫铝。它是由发泡剂加到熔融或固体粉末的铝合金中制成的,其优点是硬度高、密度小(约为0.160.5 gcm-3),比木材还轻,可浮于水面,又有很大的刚性,且隔音和保温效果好,是一种良好的建筑材料。(1)下列关于泡沫铝的说法中错误的是(填字母,下同)。A.泡沫铝是泡沫状铝单质B.泡沫铝是一种合金C.泡沫铝