用途广泛的金属材料重点内容和典型例题的分析

用途广泛的金属材料重点内容和典型例题的分析广东顺德桂洲中学（省一级学校） 望亚玲一、教学重点、难点重点：1合金的特性2合金材料的应用与材料的选择难点：金属材料的选择二、本章的知识结构和主要内容：1、常见合金的特性：（1）硬度 合金的硬度和强度比纯金属的大，（2）熔点 合金的熔点比它的各成分金属的熔点都低 （3）密度 合金的密度较小（4）化学性能和机械性能合金具有不同成分金属的特殊化学性能和机械性能2、常见合金的组成：1 铜合金（1） 青铜：Cu Sn Pb（2） 黄铜：Cu Zn Sn Pb Al （3） 白铜：Cu Ni Zn Mn 2 钢的组成见下表：三、对本章学习方法的建议： 本节内容不多，但要把握住教材的知识点，同学们应认真阅读教材，建议同学们：1、把课本读活，同学们必需重视课本，并掌握读书技巧，真正做到“读书有益”。 可以从头到尾认真阅读一遍教材内容，完善知识梗概熟悉知识的章节内容，掌握知识的重难点，理清知识脉络，熟悉知识落脚点。在看书阅读教材时应注重通读、精读、细读教材三个步骤的后两部分。2、精读教材：精读教材是在粗读教材的基础上对教材进行整理归类的过程和宏观认识过程，参考课目录内容，回忆反思章节内容的重、难点及其特殊点，章节之间的联系点，熟悉规律性的东西及其特殊的东西就会进一步理解教材的知识内涵与外延，这一过程是将书本由厚读薄的过程，是自己提炼、总结整理的过程。如：本接知识的主线系统可将常见合金的组成、主要性质和用途列成下表。 常见合金的组成、主要性质和用途合金组成主要性质用途黄铜Cu 、 Zh比铜硬，耐腐蚀性相似制造发电厂冷凝器和汽车散热器青铜Cu 、Sn类似黄铜制造形状复杂、精制的工艺品，如钟、鼎、乐器、祭器、雕塑、装饰用板铜镍合金Cu Ni性质类似黄铜，外观像银，与铜相比，强度、耐腐蚀性、电阻、热电性均比铜好制造钱币硬铝Al 、Cu 和微量Mn、Mg密度和铝差不多，但强度要好得多，且更耐腐蚀制造飞机、汽车镁铝合金Al、Mg密度和铝差不多，但强度要好得多，且更耐腐蚀制造飞机、汽车焊锡Pb、Sn比铝硬，但熔点低于制造电线、汽车散热器，焊接白铁皮，作元件引脚的表面涂层铁镍合金Fe、 NI 、C膨胀系数远低于铁制造恒温器和钟摆不锈钢Fe 、Cr、 Ni比普通钢硬，且耐腐蚀比普通钢好得多制造化工耐酸塔、医疗器械、日常用品3、细读教材：通过前两步骤的学习过程，结合本节知识点重新审视教材，注重区分主副标题，不同字体，带点字，注重规律性知识，特殊性知识的区别，进一步细化知识结构，扩充拓展知识内容，达到深刻理解的目的。例如：本节要抓住合金概念的内涵：（1）、不少于2种的金属（或金属与非金属）；（2）、熔成液态时混合；（3）、形成的融合物仍具有金属性；（4）、是混合物不是化合物。4、分散知识连成线 宏观与微观结合的学习过程，不仅要加深对基本概念、基本规律的理解与运用，而且还要弄清概念、规律的形成过程。可以通过阅读对所学知识进行综合归纳，把分散的知识点连成线、结成网，提高认知水平。 总之总结学习化学的方法，可以用16个字来概括：不懂慢问、掩卷再思；多点思考、出奇制胜。 不懂就问当然可以少走许多弯路，但我认为不懂慢问也未尝不可。我们在读书时总是顺着自己的思维道路走下去，这条路是最合适自己的，当然走得轻快。遇到问题时我们就停下，此时如果立即去请教别人的话，我们很容易走入别人的道路中去，若它正是你所要找的那条路的话，你自然顺利地克服困难了，若它不是你的道路，你便走入歧途，之后你会遇到一连串的问题，所以我提倡不懂慢问。 掩卷再思：自己解决自己的问题，要比别人帮你解决来得深刻。我们可以重新回到起点，重新审视一下我们所走过的路，我们是否在第一次走这条路时光顾着欣赏风景，而把很重要得东西遗漏在路边了哪？我一直认为反复思考的过程，也是学习必经的过程。 多点思考就是我们平时所说得一题多解。我在学习化学的过程中很注意多点思考，对于一个问题我常常要找出两三种方法，并对不同的方法进行比较，这样在考试中我往往能选择一条捷径，达到出奇制胜的效果，这对提高答题速度和正确率也大有益处。我还喜欢对一个问题进行学科交*的思考，这样能使我们所学的物理和生物知识与化学有机地联系在一起，别有一番风味。四、疑难问题讨论：关于合金的熔沸点问题：合金有以下两类：1.金属固溶体:它是由几种金属通过物理方法在高温熔融态混和而成的具有金属特性的非晶体,属于玻璃态(固体溶液),肯定是混合物。2.金属互化物：它是金属之间通过化学键形成的。如：汞齐、铁合金中的FeC3等。在金属互化物内各微小晶体中各元素的组成是不完全相同的。宏观上各成分的含量为一确定值。 无论是哪一种合金，只有在其组成中各成分的含量为某一固定值时，在确定的压强下，给该合金加热时，其固-液相、液-气相中各组分就会始终保持不变，其温度也会始终保持不变，直到完全发生相转化。即合金在某种特定的组成的时候具有确定的熔沸点，而在其他组成时是一定的熔沸点范围（加热逐渐软化，温度也逐渐升高），但这与纯净物的熔沸点是不完全相同的。 这里只讲一种合金它的熔点的特点.合金有一种是低共熔合金是两种金属的非均匀混合物,它的熔点总比任一纯金属的熔点要低.例如铋镉合金的最低熔化温度是413K,这个温度称为最低共熔温度,而组成对应于这一温度的合金称为低共熔混合物.对铋镉合金来说,低共熔混合物含40%镉60%铋.又如焊锡是锡和铅之低熔合金.纯铅在600K 熔化,纯锡在505K熔化,含63%锡之低共熔混合物则在454K熔融.五、合金典型例题的分析：例：为测定镁铝合金的成分，取13.5 g合金全部溶于500 mL 3 molL1的H2SO4中，充分反应后，再加入400 mL 8 mol L1的NaOH溶液，结果得到了白色沉淀。(1)若只有一种沉淀，试确定合金中镁的质量分数范围。(2) 请写出沉淀质量与合金中铝的质量m(A1)的关系式用含m(A1)的函数关系式表达，并求沉淀质量的范围。以下是参考答案：（1）n（Na+）=8 molL-10.4L=3.2 mol n（SO42）=3 molL10.5L=1.5 mol （1分） 若沉淀只有Mg(OH)2时，则溶液中只有Na+、AlO2、SO42，且为电中性。 则n（Na+）= 2n（SO42）+n（AlO2） （2分） n（Al）=n（AlO2）=0.2 mol m（Al）=0.2 g27 gmol1=5.4 g m（Mg）=13.5 g5.4 g=8.1 g （1分） 则60%w（Mg）100%（2分） （2）当m（Al）5.4g时，m（沉）=5813.5-m(Al) /24（2分） 当5.4gm（Al）13.5g，m（沉）= 78 m（Al）5.4 /27 + 58(13.5m(Al)/24 （2分） 19.575m（沉）32.625（2分） 要注意第一问中：镁离子和铝离子与氢氧根离子反应时不存在先后关系，是一个竞争关系，不像硫酸铝铵中逐滴加入氢氧化钠，首先是铝离子反应生成氢氧化铝-然后铵根离子与氢氧根离子结合生成氨水，最后氢氧化铝与氢氧根离子结合生成偏铝酸根离子（沉淀溶解）。另外在做题时我们要注意准确性是大于还是大于等于，要注意题目的要求。 六、同步测试：一、选择题：（本题共6小题，每小题3分，共18分，每小题只有一个正确答案）1. 我国古代的湿法冶金术是世界闻名的，我国在世界上最先应用湿法冶金的金属是（） 2.纯铁的熔点为1535，而高炉中炼铁时生铁（含碳量较高的铁的合金）在1200左右就熔化了，这是因为（ ）铁的纯度越高熔点越低 合金的熔点比其成分物质的熔点高因为形成了铁碳合金，所以熔点变低在高炉中熔化的过程中发生了化学反应3用于飞机制造业的重要材料是（）合金 合金 合金 不锈钢4铁和其他元素合成的不锈钢具有良好的防腐性能，理论上将铁置于某些溶液处理后，铁也不会被腐蚀，此种溶液可以是（ ）常温下的浓硫酸 氯化铜溶液常温下的稀硝酸 稀硫酸5合金是不同种金属（也包括非金属）在熔化状态下形成的一种具有金属特性的熔合物，下表中金属难与表中其他金属形成二元合金的元素是（ ） FeCuZnAgAuW熔点（5960.810633380沸点（）30002595907221227075627Fe Zn Ag W6、铜锌合金的颜色酷似金的颜色，所以近来用铜锌合金制成的假金元宝欺骗行人的事件屡有发生。下列不易区别其真伪的方法是 （ ）A 测定密度 B 放入硝酸中 C 放入盐酸中 D 观察外观二、选择题（共10小题，每小题4分，计40分，每小题有12个正确答案，只有一个正确选项的，多选不给分；有两个正确选项的，选对一个给2分，选错一个该小题不给分。）7下列物质中，不属于合金的是 （ ）A 硬铝 B黄铜 C 钢铁 D水银8把生铁冶炼成碳素钢要解决的主要问题是 （ ） A除去生铁中的各种杂质，把生铁提纯 B适当降低生铁里的含碳量，除去大部分硫、磷等有害杂质 C用还原剂把铁的氧化物还原成铁D加入合金元素改善生铁性能9铝在人体中积累可使人慢性中毒，世界卫生组织将铝确定为食品污染源之一而加以控制。铝在下列使用场合中，必须加以控制的是（ ）A制造炊具 B制防锈油漆 C制牙膏皮 D炼铝厂制造铝锭10现有一块铝铁合金，欲测定其铝的质量分数，切下W g合金，溶于盐酸中，再加入过量NaOH溶液，滤出沉淀，把沉淀在空气中充分灼烧，最后得到W g红棕色粉末。则此合金中铝的质量分数约为（ ）20 30 70 8011铁是人类较早使用的金属之一。据有关报道，目前已能冶炼出纯度高达99.999 9的铁。铁的实际应用范围有限，人们大量使用的是铁的合金。钢铁是铁和碳的合金的总称，其强度高、价格便宜、应用广泛。在以下关于不锈钢和普通钢的认识中，你认为正确的是（ ）它们的组成元素是相同的 耐腐蚀的性能不同它们都属于钢，因此物理性质是一样的构成普通钢和不锈钢的主要元素都是铁，因此它们的化学性质完全相同12金属及其制品在腐蚀介质中很容易被腐蚀，其使用寿命大为降低。因此只有对腐蚀介质中的金属及其制品采取防护措施，才能保证金属工艺设备的安全性和工农业生产的顺利进行。下面对金属及其制品的防护措施中错误的是（ ） A铁锅用完后，用水刷去其表面的油污，置潮湿处保存B通过特殊工艺，增加铝制品表面的氧化膜C对于易生锈的铁制品（如防护网）要定期涂刷防护漆D把Cr、Ni等金属加入到普通钢里制成不锈钢132020年10月15日，我国成功发射“神舟五号”载人飞船，飞船以铝粉与高氯酸铵的混合物为固体燃料，其中高氯酸铵的反应为：2NH4ClO4 N2Cl22O24H2O。下列有关叙述正确的是（ ） A该反应属于分解反应、氧化还原反应 B上述反应瞬间能产生大量高温，高温是推动飞船飞行的主要因素 C铝粉的作用是，点燃时氧化放热引发高氯酸铵反应 D在反应中NH4ClO4仅起到氧化剂作用142000年5月，在香港拍卖会上，保利集团花费3000多万港币购回火烧圆明园时流失的国宝：铜铸的牛首、猴首和虎首。普通铜器时间较长容易出现铜绿，其主要成分是 Cu2（OH）2CO3。这三件1760年铜铸的国宝在240年后看上去依然熠熠生辉，不生锈，下列对其原因的分析，最可能的是（ ） A它们的表面都镀上了一层耐腐蚀的黄金 B环境污染日趋严重，它们表面的铜绿被酸雨溶解洗去 C铜的金属活动性比氢小，因此不易被氧化 D它们是含一定比例金、银、锌的铜合金15烟花的主要成分是氧化剂、还原剂、着色剂。下列几种配方较合理的是 （ ）AKNO3、C、S BKClO3、KNO3、SCSr(NO3)2、KNO3、MgAl粉 DCa(NO3)2、KNO3、MgAl粉16足量的铝分别与等物质的量浓度的稀硫酸和氢氧化钠溶液反应，放出的气体体积在标准状况下相等，则所取稀硫酸和氢氧化钠溶液的体积比为 （ ）A 12 B 32 C 31 D 61 三、填空题：17（8分）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）用铝定制成包装用的铝箔 ；（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 。18（12分）测定一定质量的铝锌合金与强酸溶液反应产生的氢气的体积，可以求得合金中铝和锌的质量分数。现有下列实验用品： 800mL烧杯、100mL量筒、短颈漏斗、铜网、铝锌合金样品、浓盐酸（密度1.19g/L）、水。按图示装置进行实验，回答下列问题。（设合金样品完全反应，产生的气体体积不超过100mL）补充下列实验步骤，直到反应开始进行（铁架台和铁夹的安装可省略）：将称量后的合金样品用铜网小心包裹好，放在800mL烧杯底部，把短颈漏斗倒扣在样品上面。 ； ； 。 19（9分）铜是生命必要的元素，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。在化学反应中，铜元素可表现为0、+1、+2。（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）， 试写出该反应的离子方程式： 。（2）尽管铜比铁较为稳定，但铜器表面经常会生成铜锈 即：铜绿，化学式Cu2(OH)2CO3， 其中生成铜绿的反应物除铜外还有O2、CO2和H2O。试写出保护铜制品的方法： 。（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) 。20（13分）向30.0mL硫酸铜溶液中加入过量铝粉，待充分反应后，再向其中加入2.00mol/L烧碱溶液，至沉淀不再减少，消耗烧碱溶液210mL，且收集到气体0