人教版选修1第3章第一节 合 金 重点难点突破学案.docx

第一节 合 金 （重点难点突破）1 认识合金1.合金合金：由两种或两种以上金属(或与非金属)熔合而成 的具有金属特性的物质。2.合金的物理性质（1）一般情况下，合金比纯金属硬度大、更坚硬（2）多数合金的熔点一般比各成分金属的低（3）一般来说，合金的性质并不是各成分的性质的总和，合金具有良好的物理、化学和机械的性能。(4)合金的性能可以通过所添加的合金元素的种类、含量和生成合金的条件等来加以生铁调节。如：生铁的熔点比纯铁的低；硬铝（cu、mn、si)的强度和硬度都比纯铝大。特别提醒：合金内加入了其他元素或大或小的原子，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。因此，在一般情况下，合金比纯金属硬度大。【例题1】下列物质中，不属于合金的是（ ）a硬铝 b黄铜 c钢铁 d水银【解析】合金是两种或两种以上的金属（或金属与非金属）熔合在一起而形成的具有金属特性的物质。硬铝是由al、cu、mg、mn、si形成的合金，黄铜是cuzn合金，钢铁是fe与其他元素形成的合金。因此唯一不属于合金的是水银。答案应为d。【答案】d指点迷津：只要牢记并理解合金的概念，了解一些合金的名称，并能准确再现就可轻松作答。因此在学习化学的过程中，记住并理解重要的概念、原理和化学方程式，多了解一些材料是非常重要的。【配对练习1】关于合金性质的说法中，错误的是 （ ）a多数合金的硬度一般比其各成分金属的硬度高b多数合金的熔点一般比其各成分金属的熔点低c合金的物理性质一般与其各成分金属的的物理性质不同 d合金的化学性质一般与其各成分金属的的化学性质不同重点2 使用合金1、铁和铁合金生 铁钢含碳量24.3%0.03%2%性能生铁硬度大、抗压、性脆，可铸不可锻有良好的延展性，机械性能好，可铸可锻碳素钢和合金钢的比较相同点成分不同性 能碳素钢合金铁的合金含碳量高，硬度大；含碳量低，韧性较强合金钢（不锈钢）在铁的合金中加入铬和镍不锈钢在空气中比较稳定，不容易生锈，具有很强的抗腐蚀能力2、铝和铝合金成分性能铝al硬度、强度较小铝合金向al中加入少量的合金元素如：cu、mg、si、mn、zn及稀土元素1、抗腐蚀能力强，强度高，密度较小，如：高压锅是由铝合金制造的2、硬铝的性能3、铜合金青铜，黄铜青铜是我国使用最早的合金，含有铜、锡、铅等金属元素，用于制造机械零件；黄铜含有锌及少量的锡、铅、铝等，常用于制造船舶机械零件；白铜含镍、锌及少量的锰等。【例题2】某合金与铁的物理性质的比较如下表所示熔点/密度(g /cm3)硬度(金刚石为10)导电性(银为100)某合金25003007423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【解析】从某合金与铁的性质对比情况来看，在熔点、密度和硬度上此合金的性质都优于铁，但导电性比铁差，所以不宜作导线。【答案】a指点迷津：在选择金属材料时，首先要考虑材料的用途与金属材料的性能是否匹配，然后才考虑材料的价格、日常维护，对环境影响等方面的问题。【配对练习2】下列金属不宜制作成货币使用的是 （）afe bau cag dcu重点3 新型合金金属与金属复合的新型材料将会产生新的功能合金材料，而且种类很多，工业用途广泛。1、轻质台金：铝锂合金具有高比强度、高比刚度且相对密度小(2.5)的特点，如用作现代飞机蒙皮材料，一架大型客机可减轻重量50kg。以波音747为例，每减重lkg，一年获利2000美元。钛合金相对密度为4.55，比钢轻，耐腐蚀，无磁性，强度高，用于舰艇材料。2、贮氢合金：未来能源的开发中，氢是一种发热高、无污染、无公害、取之不尽、用之不竭的能源，是能源研究的一个发展方向，关键问题是如何贮存氢?氢气是一种易燃易爆的气体，要在253才液化。1968年美国首先发现mgni合金具有贮氢功能，但要在250时才放出氢。后相继发现tife，timn，lani等合金也有贮氢功能。 lan1贮氢台金在常温、0.152mpa下就可放出氢，可用于汽车、燃料电池等，新型贮氢合金材料的发现和实际应用有待于21世纪继续努力。3、超耐热合金：镍钴合金能耐1200，用于喷气发动机和燃气轮机的构件。镍铬铁非磁性耐热合金在1200时仍具有高强度、韧性好的特点，可用于航天飞机的部件和原子反应堆的控制捧等。寻找耐高温(1000以上)、可长时间运行(10000h以上)、耐腐蚀、高强度等要求的合金材料，仍是今后研究的方向。4、形状记忆合金：它们具有高弹性、金属橡胶性能、高强度等特点，如niti，agcd，cucd，cua1ni，cua1一zn等合金，可用作调节装置的弹性元件(如离合器，节流阀，温控元素等)、热引擎材料、医疗材料(牙齿矫正材料)等。在研制合金材料方面，如同复合材料一样，以功能和用途为原动力，设计和合成各种类型的新合金材料，如高性能结晶控制合金、非晶合金、超微粒子合金等等。这些是金属材料中最活跃的发展领域。【例题3】(2005广东)钛(ti)被称为继铁、铝之后的第三金属，钛白(tio2)是目前最好的白色颜料。制备tio2和ti的原料是钛铁矿，我国的钛铁矿储量居世界首位。含有fe2o3的钛铁矿(主要成分为fetio3)制取tio2的流程如下： ti的原子序数为22，ti位于元素周期表中第_周期，第_族。步骤加铁的目的是_；步骤冷却的目的是_。上述制备tio2的过程中，可以利用的副产物是_；考虑成本和废物综合利用因素，废液中应加入_处理。由金红石(tio2)制取单质ti，涉及到的步骤为： 已知：c(s) + o2(g)=co2(g)； h = 393.5 kj/mol2co(g) + o2(g)=2co2(g)；h = 566 kj/moltio2(s) + 2cl2(g)=ticl4(s) + o2(g)；h = +141 kj/mol则tio2(s)+2cl2(g)+2c(s)=ticl4(s)+2co(g)的h = _。反应ticl4 + 2mg=2mgcl2 + ti 在ar气氛中进行的理由是。【解析】由ti的原子序数为22不难推知它位于第4周期第ivb族；加fe的目的是将三价铁电离转化为二价铁离子，冷却的目的是为了feso47h2o使析出；以上过程中的副产物可被利用的是feso47h2o；考虑到成本和废物综合利用因素，含有硫酸的废液中应加入石灰或碳酸钙等，使其中的硫酸生成可利用的硫酸盐；氩的化学性质很稳定，可以保护金属ti和mg不被空气中的o2氧化(mg还能与co2、n2发生反应)。【答案】(1)4；b (2)将fe3+全部转化为fe2+；使feso47h2o析出 (3)feso47h2o；石灰(或碳酸钙、废碱液等) (4)保护金属ti和mg不与空气中的o2(或n2、co2)发生反应。指点迷津：本题通过制取tio2流程设问，主要考查考生的审题能力(观察能力)和综合分析能力。结合物质的性质看懂框图是关键。【配对训练3】近年来，为满足某些尖端技术的发展需要，人们又设计和合成了许多新型合金材料。如：储氢合金是一类能够大量吸收氢气，并与氢气结合成金属氢化物的材料。此外， 、 、和 等新型合金广泛应用于卫星、航空航天、生物工程和电子工程等领域。易错点指引易错点1 合金定义的理解在学习中常出现的错误是认为合金一定是由金属和金属构成的，实际上，合金既可以由金属和金属构成，也可以由金属和非金属构成。合金的性能可以通过所添加的合金元素的种类、含量和生成合金的条件等加以调节。【例题4】有关合金的说法正确的是a组成合金的元素必须是两种或两种以上的金属b铝热剂是铝合金c将镁粉和铝粉混合即得镁铝合金d合金也具有金属性【解析】合金是由两种或两种以上金属(或与非金属)熔合而成 的具有金属特性的物质。【答案】d指点迷津：有关合金的概念要紧扣其定义来分析解答。【配对练习4】有关合金的说法错误的是a铁与非金属氯、氧等很难形成合金b合金是混合物c合金具有固定的熔点d形成合金后熔点会升高易错点2 摩尔电子质量法的应用1摩尔电子质量是指失去1摩尔电子时所需金属的质量，单位为g/(mole)。如na为23g/(mole)，mg为12g/(mole)，al为9g/(mole)。但要注意以下两点：如某金属不能发生反应时，则认为该金属的摩尔电子质量为无穷大。如把cu加到稀盐酸中，不能发生反应，所以cu的摩尔电子质量可认为是无穷大。即使同一种金属在不同的反应中，摩尔电子质量也可能不同，如fe与稀盐酸、氯气反应时，摩尔电子质量分别为28g/(mol.e)，18.67g/(mol.e)。2平均摩尔电子质量法是基于几种金属混合时,在摩尔电子质量的基础上建立起来的一种解题方法。3数学表达式：摩尔电子质量(m)=平均摩尔电子质量()4解题依据：平均摩尔电子质量介于各成分摩尔电子质量之间 【例题5】有fe、cu、mg、al、na五种金属，若两两混合，取混合物26g与足量稀h2so4作用，产生标准状况下h2 22.4l，则可能的组合方式有 种，请写出全部组合方式 。【解析】本例有关金属与酸反应确定金属组合方式的一道填空题。由于考虑问题的角度不同，则有不同的解题方法。方法1：26g fe、cu、mg、al和na五种金属分别与足量稀h2so4反应，产生h2的物质的量为0.46 mol、0.108mol、1.44mol和0.57mol。标况下22.4l h2相当于1 mol，根据平均原理，大于1 mol的有mg、al，小于1 mol的有fe、cu、na，因此共有6种组合方式，即mgfe、mgcu、mgna、alfe、alcu、alna等。方法2：要产生1 mol h2，则需fe 1 mol(56g)、mg 1 mol(24g)、al mol(18g)、na 2mol(46g)，cu不与稀h2so4反应产生h2，但可调节组成。根据混和物质量为26g，大于26g的金属有fe、na，小于26g的金属有mg、al。运用平均原理，也应有6种组合方式，其中mgcu、alcu的质量分别为24g2g和18g8g。方法3：假设金属与稀h2so4反应均呈+2价，根据mh2可知，混合物的平均摩尔质量为26g1mol=26 gmol-1。fe：56 gmol-1，mg=24 gmol-1，al： gmol1=18 gmol-1，na： gmol-1=46 gmol-1，cu不反应，但可调节组成。其中大于26 gmol1的金属有fe、mg，小于26 gmol1的金属有mg、al。故也应有6种组合方式。【答案】6；mgfe、mgcu、mgna、alfe、alcu、alna指点迷津：方法1：若正向思考，计算26g五种金属分别与足量稀h2so4反应产生标准状况下的h2体积，由平均原理可知，22.4l应介于一大一小之间方可。方法2：若逆向思考，计算产生22.4lh2分别需五种金属的质量，则26g必介于一大一小之间，从而确定金属的组合。方法3：若从平均摩尔质量受到启发，假设金属均为二价，则可确定混合物的平均摩尔质量，再运用平均原理，与各金属的摩尔质量对照，可确定组合方式。【配对训练5】由na、mg、al、fe四种金属中的两种组成的混合物12g，与足量的盐酸反应产生氢气0.5g，则混合物中一定含有的金属是( )ana bmg cal dfe配对练习1：d解析：合金具有良好的物理、化学和机械的性能，在许多方面不同于各成分金属，合金的硬度一般比它的各成分金属大，多数合金的熔点一般比其它的各成分金属低。合金同样具有金属的一切共性。2：a解析：货币金属在空气中应该比较稳定，而铁在空气中容易生锈。3：钛合金；耐热合金；性状记忆合金4：d解析：合