化学必修ⅰ人教新课标同步知识点学练考--用途广泛的金属材料(精).doc

用途广泛的金属材料【教法探析】一、引入新课引入金属材料对推动社会文明的发展做出了巨大贡献，青铜时代和铁器时代曾在人类历史上留下光辉的篇章，钢铁的大规模应用则成为工业时代的基础。现在，新型金属材料层出不穷，在工业、农业、国防，科学技术以及人类生活等方面发挥着日益重要的作用。问什么叫合金？合金有哪些特性？有哪些用途？引今天我们来介绍几种合金一、用途广泛的金属材料1.铜合金讲解（1）铜材：以纯铜或铜合金制成各种形状包括棒、线、板、带、条、管、箔等统称铜材。铜材的加工有轧制、挤制及拉制等方法，铜材中板材和条材有热轧和冷轧的；而带材和箔材都是冷轧的，管材和棒材则分为挤制品和拉制品，线材都是拉制的。（2）黄铜：黄铜是铜与锌合金。最简单的黄铜是铜锌二元合金，称为简单黄铜或普通黄铜。黄铜中锌的含量较高，其强度也较高，塑性稍低。工业上采用的黄铜含锌量不起过45%，含锌量再高将会产生脆性，使合金性能变坏。为了改善黄铜的某种性能，在二元黄铜的基础上加入其他合金元素的黄铜称为特殊黄铜。常用的合金元素有硅、铝、锡、铅、锰、铁与镍等。在黄铜中加铝能提高黄铜的屈服强度和抗腐蚀性，稍降低塑性。含铝小于4%的黄铜具有良好的加工、铸造等综合性能。在黄铜中加1%的锡能显著改善黄铜的抗海水和大气腐蚀的能力，因此称为“海军黄铜”。锡还能改善黄铜的切削加工性能。黄铜加铅的主要目的是改善切削加工性和提高耐磨性，铅对黄铜的强度影响不大。锰黄铜具有良好的机械性能、热稳定性和抗蚀性；在锰黄铜中加铝，还可以改善它的性能，得到表面光洁的铸件。黄铜可以分为铸造和压力加工两类产品。（3）青铜：青铜是历史上应用最早的一种合金，原指铜锡合金，因颜色呈青灰色，故称青铜。为了改善合金的工艺性能和机械性能，大部分青铜内还加入其他合金元素，如铅、锌、磷等。由于锡是一种稀缺元素，所以工业上还使用许多不含锡的无锡青铜，它们不仅价格便宜，还具有而需要的特殊性能。无锡青铜主要有铝青铜、铍青铜、锰青铜、硅青铜等。此外还有成分较为复杂的三元或四元青铜。现在除黄铜和白铜（铜镍合金）以外的铜合金均称为青铜。锡青铜有较高的机械性能，较好的耐蚀性、减摩性和好的铸造性能；对过热和气体的敏感性小，焊接性能好，无铁磁性，收缩系数小。锡青铜在大气、海水、淡水和蒸汽中的抗蚀性都比黄铜高。铝青铜有比锡青铜高的机械性能和耐磨、耐蚀、耐寒、耐热、无铁磁性，有良好的流动性，无偏析倾向，可得到致密的铸件。在铝青铜中加入铁、镍和锰等元素，可进一步改善合金的各种性能。青铜也分为压力加工和铸造产品两大类。（4）白铜：以镍为主要添加元素的铜基合金呈银白色，称为白铜。铜镍二元合金称普通白铜，加锰、铁、锌和铝等元素的铜镍合金称为复杂白铜，纯铜加镍能显著提高强度、耐蚀性、电阻和热电性。工业用白铜根据性能特点和用途不同分为结构用白铜和电工用白铜两种，分别满足各种耐蚀和特殊的电、热性能。2.钢讲钢的分类方法较多，按照品种，划分为普通碳素钢、低合金钢、低硅钢、一般碳素结构钢、合金结构钢、合金弹簧钢、轴承钢等。综合划分为普通钢和优质钢两大类。按照规格，划分为大、中、小三类。我们教材按照化学成分分成两类，即碳素钢和合金钢。问碳素钢按什么分成哪几类？各具有哪些性能？合金钢中含有哪些元素？投影总结讲随着现代工业与科学技术的迅速发展，碳钢的性能已不能完全满足需要，于是人们研制了各种合金钢。合金钢是在碳钢基础上，有目的地加入某些元素（称为合金元素，如：铬、锰、钨、钼、钴、硅等）而得到的多元合金。合金钢具有优良的性能。过我们了解金属合金的性质，那么在实际生活中如何使用呢？板书二、正确使用金属材料思考与交流如何选用材料案例剖析：某家庭准备装修窗户，可使用的材料有：木材、钢铁、铝合金等，请你调查每种材料的性能、价格、制造或安装成本、利弊，进行分析。你认为选用哪种材料比较好？说说你的理由。提示：选材需要考虑以下几个方面：（1）主要用途（2）外观（3）物理性质（密度、硬度、强度、导电性）（4）化学性质（对水的作用，耐腐蚀性）（5）价格（6）加工难度（7）日常维修等。可以让学生对自己家庭或某一单位的装潢根据以上提示的几个方面进行调查，可写出调查报告，再让学生进行比较。实践活动针对是否应该停止使用铝制饮料罐的问题，让学生自选扮演角色，准备好表达自己看法的材料，开展一下讨论。小结本节讨论了合金的特点、组成和性质，通过铜合金、合金钢的学习加深了学生对合金的认识，同时通过对我国合金的发展和现状的了解培养学生的社会责任感，明确了自己努力的方向，可以鼓励学生奋发学习，将来去更大的社会责任。积极开展社会调查活动，提高学生对金属材料的认识，增强其社会活动能力，开展多种形式的交流活动，培养学生的互助合作精神。【学法导引】一、考纲展示（1）了解常见金属的活动顺序（2）了解合金的概念及其重要应用（3）了解铜及其重要化合物的主要性质及其应用二、考点关注（1）合金的性质和应用（2）金属活动性顺序的应用（3）铜单质及化合物的性质三、考试误区：1.病例：铝合金的熔点比纯铝高诊断：合金的熔点比成分金属低2.病例：纯铁比生铁硬度大诊断：合金的硬度一般比各成分金属大3.病例：Na2S溶液中：SO、K、Cl、Cu2可以大量共存诊断：Cu2与S2不能共存4.病例：Al、Fe、Cu三者的单质放置在空气中均只生成氧化物诊断：铜在空气中生锈生成碱式碳酸铜不是氧化铜四、温馨提示特别提醒（1）在活动性顺序中，金属位置越靠前，其单质的还原性越强，对应阳离子的氧化性越弱。（2）氢后面的金属可与强氧化性酸反应，但产物不是H2。【模拟练习】1.下列有关金属元素特征的叙述正确的是（ ）A.金属元素的原子只有还原性，离子只有氧化性B.金属元素在化合物中一定显正价C.金属元素在不同化合物中的化合价均相同D.金属元素的单质在常温下均为固态2.下列关于生铁和钢的叙述，正确的是（ ）A.由铁矿石炼成铁是化学变化，由生铁炼成钢是物理变化B.用铁制容器盛放硫酸铜溶液，容器易被腐蚀C.生铁和钢都是铁、碳合金，它们在性能和用途上差别不大D.它们都能完全溶解在盐酸中3.下列说法中，正确的是（ ）A.铁是人类在生产、生活中最早使用的金属B.金、银、铜是应用最广泛的金属材料C.钛被誉为“21世纪的金属”，应用前景很广阔D.铜是导电性、导热性最好的有色金属4.双选题我国古代“药金”的冶炼方法是：将炉甘石（ZnCO3）和赤铜矿（Cu2O）与木炭按一定的比例混合后加热至800，即可炼出闪烁着金子般光泽的“药金”，则下列说法中不正确的是（ ）A.“药金”实质上是铜锌合金B.冶炼炉中炉甘石直接被碳还原为锌C.用王水或硝酸均可区别黄金和“药金”D.用火焰灼烧法不能区别黄金和“药金”5.Mg、Al、NaOH溶液组成的原电池中，Al为负极，能说明Al比Mg活泼吗？参考答案1.解析： A不正确，对于变价金属离子，较低价态的金属离子既有氧化性又有还原性，如Fe2；B正确，因为金属元素的原子只具有还原性，故在化合物中只显正价；C不正确，有变价金属元素；D不正确，少数金属在常温下为液态，如Hg。答案： B2.答案： B3.答案： C4.答案： BD5.答案：不能。金属活动性顺序的比较是在酸溶液或盐溶液中，而不是碱溶液中。【真题再现】1.2012江苏化学卷20（14分）铝是地壳中含量最高的金属元素，其单质及合金在生产生活中的应用日趋广泛。（1）真空碳热还原-氯化法可实现由铝矿制备金属铝，其相关的热化学方程式如下：Al2O3（s）AlCl3（g）3C（s）=3AlCl（g）3CO（g） H=a kJmol13AlCl（g）=3Al（l）AlCl3（g） H=b kJmol1反应Al2O3（s）3C（s）=2Al（l）3CO（g）的H= kJmol1（用含a、b的代数式表示）。Al4C3是反应过程的中间产物。Al4C3与盐酸反应（产物之一是含氢量最高的烃）的化学方程式 。（2）镁铝合金（Mg17Al12）是一种潜在的贮氢材料，可在氩气保护下，将一定化学计量比的Mg、Al单质在一定温度下熔炼获得。该合金在一定条件下完全吸氢的反应方程式为Mg17Al1217H2=17MgH212Al。得到的混合物Y（17MgH212Al）在一定条件下释放出氢气。熔炼制备镁铝合金（Mg17Al12）时通入氩气的目的是 。在6.0molL1HCl溶液中，混合物Y能完全释放出H2。1 mol Mg17Al12完全吸氢后得到的混合物Y与上述盐酸完全反应，释放出H2的物质的量为 。在0.5 molL1 NaOH和1.0 molL1 MgCl2溶液中，混合物Y均只能部分放出氢气，反应后残留固体物质X-射线衍射谱图如右图所示（X-射线衍射可用于判断某晶态物质是否存在，不同晶态物质出现衍射峰的衍射角不同）。在上述NaOH溶液中，混合物Y中产生氢气的主要物质是 （填化学式）。（3）铝电池性能优越，Al-AgO电池可用作水下动力电源，其原理如右下图所示。该电池反应的化学方程式为： 。【参考答案】（1）abAl4C312HCl=4AlCl33CH4（2）防止Mg Al被空气氧化52 molAl（3）2Al3AgO2NaOH=2NaAlO23AgH2O【解析】本题以新能源、新材料为背景涉及元素化合物性质、热化学方程式和电极反应方程式的书写、读图读表计算与分析的综合题，是以常见物质相关的化学知识在生产、生活中具体运用的典型试题。【备考提示】高三复习一定要关注社会、关注生活、关注新能源新材料、关注环境保护与社会发展，适度加强综合训练，把学生的能力培养放在高三复习的第一位。2.2012新课程理综卷26（14分） 铁是应用最广泛的金属，铁的卤化物、氧化物以及高价铁的含氧酸盐均为重要化合物。（1）要确定铁的某氯化物FeClx的化学式，可利用离子交换和滴定地方法。实验中称取0.54g的FeClx样品，溶解后先进行阳离子交换预处理，再通过含有饱和OH-的阴离子交换柱，使Cl-和OH-发生交换。交换完成后，流出溶液的OH-用0.40 molL-1的盐酸滴定，滴至终点时消耗盐酸25.0mL。计算该样品中氯的物质的量，并求出FeClx中x的值： （列出计算过程）（2）现有一含有FeCl2和FeCl3的混合物样品，采用上述方法测得n（Fe）n（Cl） = 12.1，则该样品中FeCl3的物质的量分数为 。在实验室中，FeCl2可用铁粉和 反应制备，FeCl3可用铁粉和 反应制备；（3）FeCl3与氢碘酸反应时可生成棕色物质，该反应的离子方程式为 。（4）高铁酸钾（K2FeO4）是一种强氧化剂，可作为水处理剂和高容量电池材料。FeCl3和KClO在强碱性条件下反应可制取K2FeO4，其反应的离子方程式为 ；与MnO2Zn电池类似，K2FeO4Zn也可以组成碱性电池，K2FeO4在电池中作为正极材料，其电极反应式为 ，该电池总反应的离子方程式为 。【答案】：（1） n（Cl） = 0.0250L0.40molL-1 = 0.01 mol m（Fe） = 0.54g 0.10 mol35.5gmol-1 = 0.19g故 n（Fe） = 0.19g/56gmol-1 = 0.0034 mol n（Fe）n（Cl） = 0.00340.010 13， 即x = 3（2） 0.10； 盐酸， 氯气；（3） 2Fe3+ + 2I- = 2Fe2+ + I2 （或2Fe3+ + 2I- = 2Fe2+ + I3-）；（4） 2Fe（OH）3 + 3ClO- + 4OH- = 2FeO42- + 5H2O + 3Cl-；FeO42- + 3e- + 4H2O = Fe（OH）3 + 5OH-；2FeO42- + 8H2O + 3Zn = 2Fe（OH）3 + 3Zn（OH）2 + 4OH-【解析】：此题为中档题。前第13问较基础。在计算第问X值的时候，完全可以把x=2或者x=3代入，这样可以节省时间。第问也是近几年多次考到的高铁酸钾，有关高铁酸钾的制备与电化学，第4问考查化学基本功，这里面有很好的区分度，扎实的同学拿满分应该没有问题。第一个方程式多次书写过，第二个方程式，很多同学觉得无法书写，其实首先写大体物质，高铁酸根被还原为Fe3+,然后再写出转移的电子数，根据电荷守衡，因为溶液是碱性的，所以产物只能写成8个OH-，一个Fe3+结合3个OH-生成Fe（OH）3，因为负极反应式为Zn - 2e- = Zn2+，所以最后一个方程式只需要综合得失电子守衡，将正、负极反应加合就可以得出正确答案。3. （2012大纲卷11）四种金属片两两相连浸入稀硫酸中都可组成原电池，相连时，