《高中化学》2023年高考总复习第三章第二节第1课时　金属材料

第二节金属材料第1课时金属材料自主预习·新知导学合作探究·释疑解惑课堂小结课标定位1.能结合真实情境材料叙述常见合金的性能及应用2.能说出铝及其氧化物的主要性质3.能描述常见新型合金的性能和应用素养阐释1.能利用氧化还原反应的知识分析铝及其氧化物的性质和变化,形成“结构决定性质”的观念2.能从宏观和微观相结合的视角分析解决铝及其氧化物的问题3.能依据探究目的,设计探究方案,探究铝及其氧化物的主要性质

自主预习·新知导学一、铁合金1.生铁。2.钢。

【自主思考1】

合金中只有金属元素吗?合金属于纯净物还是混合物?提示:合金中可能含有非金属元素,如钢中含有碳元素。合金属于混合物。二、铝和铝合金1.铝(写出反应的化学方程式)。2.氧化铝(写出反应的化学方程式)。

3.铝合金。纯铝的硬度和强度较小,不适合制造机器零件等。铝中加入少量合金元素可制成铝合金,如硬铝的密度小、强度高,具有较强的抗腐蚀能力,是制造飞机和宇宙飞船的理想材料。【自主思考2】

如何除去镁粉中混有的少量铝粉?写出有关反应的化学方程式。提示:将混合物加入足量NaOH溶液中,充分反应后过滤,洗涤烘干即为纯镁粉。2NaOH+2Al+2H2O══2NaAlO2+3H2↑。【自主思考3】

铝制餐具不宜用来长时间存放酸性、碱性的食物,你知道为什么吗?提示:酸、碱能侵蚀铝的保护膜,铝能与酸或碱反应,如果用铝制餐具长期存放酸性或碱性食物,会造成铝制餐具腐蚀,更不利于健康。三、新型合金1.储氢合金。(1)能够大量吸收H2,并与H2结合成金属氢化物。(2)具有实用价值的储氢合金要求储氢量大,金属氢化物既容易形成,稍稍加热又容易分解,室温下吸、放氢的速率快。2.其他新型合金。钛合金、耐热合金和形状记忆合金等广泛用于航空航天、生物工程、电子工业等领域。【效果自测】

1.判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。(1)合金中只存在金属元素,没有非金属元素。(

)(2)生铁的机械强度和硬度比铁高。(

)(3)生铁中的铁与纯铁的化学性质不同。(

)(4)等质量的Al与足量盐酸、NaOH溶液充分反应,生成的H2的物质的量相同。(

)(5)Al2O3既能与盐酸反应,又能与NaOH溶液反应,属于两性氧化物。(

)×√×√√(6)熔化烧碱可在氧化铝坩埚中进行。(

)(7)通过调节添加的合金元素的种类、数量以及生成条件等可以改变合金的性能。(

)(8)在任何应用领域,合金的性能都比纯金属更优越。(

)×√×2.写出下列反应的离子方程式。(1)铝溶于盐酸:

。

(2)铝溶于NaOH溶液:

。

(3)Al2O3溶于盐酸:

。

(4)Al2O3溶于NaOH溶液:

。

合作探究·释疑解惑探究任务1合金的组成、性质及形成条件问题引领1.合金的性质是各成分金属的性质之和吗?提示:合金具有许多优良的物理、化学性质和机械性能,合金在物理性质、机械性能方面一般优于各成分金属,不是简单地加和;但一般认为合金体现的是各成分金属的化学性质。2.制取合金常用的方法是将两种或多种金属(或金属与非金属)加热到某一温度,使其全部熔化,再冷却得到合金。已知铜的熔点为1083℃,钠的沸点为883℃,试问铜与钠能否形成合金?提示:不能。当铜开始熔化时,钠已经变成气体,所以两者不能形成合金。归纳提升1.合金的组成及性质。(1)合金中一定含有金属元素,可能含有非金属元素。(2)合金是混合物。(3)合金具有金属特性,如导电性、导热性等。

(4)合金形成后会影响各成分金属的物理性质,如硬度、机械强度一般比成分金属高;但一般来说各成分金属均保持了其原有的化学性质。2.合金的形成条件。(1)金属与金属形成合金时:合金是金属在熔化状态时相互混合形成的,熔化时的温度需达到成分金属中熔点最高的金属的熔点,但又不能高于成分金属中沸点最低的金属的沸点。一种金属的熔点高于另一种金属的沸点时则不能形成合金。(2)金属与非金属形成合金时:部分不活泼非金属与金属可形成合金,活泼非金属与活泼金属则不能形成合金。典型例题【例题1】

铁是人类较早使用的金属之一。据报道,目前已能冶炼出纯度高达99.9999%的铁。纯铁的实际使用范围有限,人们大量使用的是铁的合金——钢。以下关于不锈钢和普通钢的认识中,你认为正确的是(

)。A.它们的组成元素是相同的B.耐腐蚀的性能不同C.它们都属于钢,因此物理性质是一样的D.组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答案:B解析:不锈钢是在普通钢中加入Cr、Ni等多种元素炼制成的钢材,它在空气中能保持金属光泽,也就是具有不易生锈的特性。铬元素的加入使不锈钢表面形成致密且坚固的氧化膜,防止内部铁与外部物质接触。镍元素的加入,使不锈钢在多种酸、碱、盐的水溶液中具有很好的化学稳定性和耐腐蚀性。综上所述,不锈钢具有优良的性能,在很多方面不同于普通钢,B项正确。合金的形成改变了金属的内部结构,对物理性质和化学性质均有影响。如不锈钢抗腐蚀能力比纯铁强。【变式训练1】

(双选)下列有关铁和铁合金的说法错误的是(

)。A.生铁比铁软,而钢比铁硬B.铁有良好的导热性,可用于制作炊具C.钢是铁的合金,钢的用途广泛D.生铁在潮湿的空气中容易生锈,是铁被氧气还原的结果答案:AD解析:常见的一些合金的硬度比其成分金属的大,生铁和钢均比铁的硬度大,A项错误。铁生锈,是被氧气氧化的结果,D项错误。探究任务2铝的化学性质问题引领1.在铝与稀盐酸、氢氧化钠溶液的反应中,铝是否均做还原剂?提示:是。在铝与稀盐酸、氢氧化钠溶液的反应中铝失电子生成Al3+或

,所以铝均做还原剂。2.若要除去铁粉中的少量铝粉,可采用什么方法?3.将两小块质量相等的金属钠,一块放入水中,另一块用铝箔包住,在铝箔上刺些小孔,再放入水中,试分析两者放出的氢气的量是否相等。提示:不相等。因为用铝箔(刺有小孔)包住的金属钠放入水中时,钠先与水反应,产生的氢气与直接把钠投入水中所产生的氢气的量相同,但生成的氢氧化钠溶液会与铝箔反应产生氢气,故后者产生的氢气总量大于前者。归纳提升铝与盐酸、NaOH溶液反应的比较。(1)反应原理。①铝与盐酸反应:2Al+6HCl══2AlCl3+3H2↑。Al是还原剂,HCl是氧化剂。②铝与氢氧化钠溶液的反应是分步进行的:a.2Al+6H2O══2Al(OH)3+3H2↑,b.Al(OH)3+NaOH══NaAlO2+2H2O。总反应为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。必定是铝与盐酸反应时,铝过量而盐酸不足;铝与氢氧化钠溶液反应时,铝不足而氢氧化钠溶液过量。典型例题【例题2】

甲、乙两烧杯中各盛有100mL3mol·L-1的盐酸和氢氧化钠溶液,向两烧杯中分别加入等质量的铝粉,反应结束后测得生成的气体体积比为1∶2,则加入的铝粉质量为(

)。A.5.4g B.3.6g C.2.7g D.1.8g答案:A解析:由2Al+6HCl══2AlCl3+3H2↑,2Al+2NaOH+2H2O══2NaAlO2+3H2↑可知,若两份等质量的Al都完全反应时,生成H2的量相等,消耗HCl与NaOH的物质的量不相等。实际上HCl、NaOH同为0.3

mol,且已知生成H2的体积比为1∶2,所以发生反应时分别为HCl不足,Al过量;NaOH过量,Al不足。与0.3

mol

HCl完全反应的Al为2.7

g,则由生成H2的体积比为1∶2可知,反应的Al的质量之比也为1∶2,即与NaOH溶液反应的Al为5.4

g。铝与盐酸、氢氧化钠溶液反应的有关计算情况判断方法(1)根据铝与盐酸、氢氧化钠溶液反应的化学方程式(或离子方程式)明确相应的关系式:Al~3HCl~H2、Al~NaOH~H2,是解答该类题目的关键。(2)结合数轴正确分析量的关系:【变式训练2】称取两份铝粉,第一份加入足量的盐酸,第二份加入足量的烧碱溶液。若同温同压