8.1 金属材料（解析版）

8.1金属材料（解析版）考点直击考点直击典例分析＋变式训练典例分析＋变式训练考点1常见的金属1、常见金属的特性及其应用主要有：（1）金是金黄色，具有金属光泽，且性质稳定；常用作装饰品等；（2）铝是银白色，具有金属光泽，且密度小，导电性、导热性、延展性和抗腐蚀性都很好；常用来制造飞机等航天器，被用作输电线，炊具等，还被制作成铝箔用于包装香烟（过去用锡箔纸，现在铝箔的兴起，价格较锡箔便宜，大部分包装已经是铝箔纸了）、糖果、饮料、巧克力和药片等；还常被用作“银粉漆”（即铝粉）；（3）铜呈紫红色，由于其导电性能较好，常被用作电线；古代入还充分利用铜的金属光泽，将铜打磨成铜镜；（4）纯银是一种美丽的银白色的金属，光泽柔和明亮，它具有很好的延展性，其导电性和传热性在所有的金属中都是最高的；常用来制作装饰品、灵敏度极高的物理仪器元件（如导体、开关接触器和熔断器等），还有保温瓶的瓶胆内壁表面上真空镀银膜来反射红外热辐射线等；（5）金属钨的熔点高，用来制灯泡内的灯丝；（6）金属锡的熔点比较低，用来焊接金属；（7）保险丝由电阻率比较大而熔点较低的铅锑合金制成的；（8）体温计中的液体金属就是金属汞；（9）铁制品（如水龙头、门把手等）常镀有硬度最高的金属铬；（10）钛是银白色金属，质轻和机械性能良好，耐腐蚀性特强，广泛应用于化学工业、石油工业、近代航空、宇航、以及水艇制造中，被称为“空中金属”、“海洋金属”、“陆地金属”；医学上利用它的亲生物性和人骨的密度相近，用钛板、钛螺丝钉制作人工关节、人工骨，很容易和人体肌肉长在一起；所以又被称为“亲生物金属”，由于钛在未来科技发展中的前景广阔，又有“未来金属”之称！2、金属之最：（1）铝：地壳中含量最多的金属元素（2）钙：人体中含量最多的金属元素（3）铁：目前世界年产量最多的金属（铁>铝>铜）（4）银：导电、导热性最好的金属（银>铜>金>铝）（5）铬：硬度最高的金属（6）钨：熔点最高的金属（7）汞：熔点最低的金属（8）锇：密度最大的金属（9）锂：密度最小的金属3、常见的金属和非金属的区分

常见的金属和非金属的区分方法是可以根据它们的名称中是否含有“钅”字旁来进行区分，常见的金属（如铝Al、镁Mg、铁Fe、锌Zn、钙Ca、铜Cu、汞Hg等）的名称中一般含有“钅”字旁，除汞（Hg）外；而常见的非金属（如氢气H2、氧气O2、氮气N2、金刚石C、石墨C、硅Si、碘I2等）的名称中一般含有“石”、“氵”字旁或“气”字头（含有“石”字旁的是固态非金属；含有“氵”字旁的是液态非金属；含有“气”字头的是气态非金属），特别是，某些不熟悉的物质，可以通过偏旁部首来进行粗略的判断，属于金属或非金属！【典例1-1】金属在生活中非常常见，下列物质不是金属的是（）A．用于刀具头的金刚石 B．温度计中的水银 C．导线中的铜 D．用于制作烧水壶的铝【答案】A。【解答】解：A、金刚石是碳元素形成的单质，属于非金属，故选项正确。B、水银是金属汞的俗称，属于金属，故选项错误。C、铜带“钅”字旁，属于金属，故选项错误。D、铝带“钅”字旁，属于金属，故选项错误。故选：A。【典例1-2】用元素符号表示下列物质涂在保温瓶内夹层的银白色金属是Ag；做普通干电池负极的材料是Zn；体温计中的银白色液体是Hg。【答案】Ag；Zn；Hg。【解答】解：（1）因为镀银可保护真空层，另外银可反射热辐射，使热量不易散失，以达到保温的目的，故答案为Ag；（2）锌的化学性质较活泼，易失电子，适合做负极．另外大家都见过干电池，负极材料是锌筒，故答案为Zn；（3）体温计中用的是水银，因为水银的热膨胀现象明显，测出的数据比较准确，水银即为汞，故答案为Hg．【变式1-1】垃圾要分类回收，我校部分团员在一次回收垃圾的活动中，收到了含废铝线、一次性塑料餐具、果皮、废旧报纸等垃圾．其中属于金属的是（）A．废铝线B．一次性塑料餐具C．果皮D．废旧报纸【答案】A。【解答】解：A、废铝线中含有铝，铝属于金属，故选项正确。B、一次性塑料餐具属于塑料制品，故选项错误。C、果皮属于厨余垃圾，不属于金属，故选项错误。D、废旧报纸属于纸质垃圾，不属于金属，故选项错误。故选：A。【变式1-2】科技馆中机器人取放棋子只用一根“手指”接触棋子表面就可以实现（如图），其奥秘是“手指”内部有电磁铁。下列材料不能用于制作象棋棋子的是（）A．镍 B．铝 C．铁 D．钴【答案】B。【解答】解：A、镍能被电磁铁吸引，能用于制作象棋棋子，故选项错误。B、铝不能被电磁铁吸引，不能用于制作象棋棋子，故选项正确。C、铁被电磁铁吸引，能用于制作象棋棋子，故选项错误。D、钴被电磁铁吸引，能用于制作象棋棋子，故选项错误。故选：B。【变式1-3】如图所示的组成灯泡的物质中，属于金属的有铜和铝，属于非金属的有玻璃．【答案】铜和铝；玻璃。【解答】解：玻璃属于非金属，铜和铝属于金属．故答案是：铜和铝；玻璃．考点2金属的物理性质及用途1、金属物理性质：(1)常温下为固体（特殊：汞为液体），有金属光泽，密度较大，熔点较高。(2)大多数金属呈银白色，特殊：铜紫红色，金金黄色，铁粉黑色(铁片为银白色)。(3)大多数金属具有优良的导电性、导热性，有延展性(延：拉成丝；展：压成片)。2、金属的用途：（性质和用途要对应）物质的性质在很大程度上决定了物质的用途，另外还需要考虑价格、资源、是否美观、使用是否便利以及是否容易回收和对环境的影响等多种因素。（1）性质决定用途铜、铝具有导电性→电线；钨熔点高→灯丝；铬硬度大→做镀层金属；铁硬度大→菜刀、镰刀、锤子等；（2）生活中应用的金属干电池外皮→锌/锰；“银粉”→铝；水银温度计→汞；“锡箔”纸→铝或锡；保温瓶内胆→银【典例2-1】世界卫生组织把铝确定为食品污染源之一．铝的下列应用必须加以控制的是（）A．用铝合金制门窗 B．用铝合金飞机材料 C．作金属铝制装碳酸饮料的易拉罐 D．作金属铝制铝制电线【答案】C。【解答】解：A、用铝制铝合金门窗不是应用于食品工业，不需要控制；B、用铝合金制飞机材料不是应用于食品工业，不需要控制；C、用铝制装碳酸饮料的易拉罐是应用于食品工业，需要控制；D、用金属铝制电缆不是应用于食品工业，不需要控制；故选：C。【典例2-2】请从铜、锌、钛、铁、钙、银、铝、汞、钨等金属中选取合适的答案填入下面空格中：（1）用于干电池的是锌；（2）广泛地应用于制造电线、电缆的是铜；（3）广泛用于航空工业、造船工业和化学工业、医学材料的是钛；（4）铁栏杆外层涂料的“银粉”大多是铝；（5）温度计中银白色的液体是汞；（6）热水瓶内胆壁常镀一层银白色物质中有银．【答案】（1）锌；（2）铜；（3）钛；（4）铝；（5）汞；（6）银。【解答】解：（1）锌做干电池的负极，故填：锌；（2）铜具有良好的导电性，可以制作电线、电缆．故填：铜；（3）钛被广泛用于航空工业、造船工业和化学工业、医学材料．故填：钛；（4）“银粉”油漆指的是指铝粉，故填：铝；（5）温度计中银白色的液体是汞，故填：汞；（6）热水瓶内胆壁常镀一层银白色物质是银，故填：银．【典例2-3】人们的日常生活离不开金属：（1）地壳中含量最高的金属元素是铝。（2）根据下图金属应用实例推断，金属具有的物理性质有导电性、延展性、导热性。（3）日常使用的金属材料多数属于合金。下表列出了一些常见合金的主要成分和性能。合金合金的主要性能主要成分及纯金属的性能焊锡熔点183℃锡：熔点232℃；铅：熔点327℃硬铝强度和硬度好铝、铜、镁等，硬度小，质软不锈钢抗腐蚀性好铁、铬、镍等，纯铁抗腐蚀性能不如不锈钢由上表推断，与组成合金的纯金属相比，合金的优点一般有②④（填序号）。①强度更低②硬度更大③熔点更高④抗腐蚀性更好（4）人们每年要从金属矿物资源中提取数以吨计的金属。根据所学化学知识，按要求写出两个生成金属的化学方程式：①Fe+CuSO4═FeSO4+Cu（置换反应）。②2HgO2Hg+O2↑（分解反应）。【答案】（1）铝；（2）导电性、延展性、导热性；（3）②④；（4）Fe+CuSO4═FeSO4+Cu；2HgO2Hg+O2↑。【解答】解：（1）地壳中含量最高的金属元素是铝；（2）金属可以制作电线说明金属具有良好的导电性；可以拉成丝说明金属具有良好的延展性；可以制作炊具说明金属具有良好的导热性；（3）从表中比较可得出合金的熔点比其组成成分的熔点要低，硬度、强度和耐腐蚀性等要强于其组分金属；（4）生成金属的反应很多，可以是氢气、碳还原金属氧化物，也可以是金属和盐的置换反应如Fe+CuSO4═FeSO4+Cu，C+2CuO2Cu+CO2等，有些金属氧化物分解也能得到金属，如2HgO2Hg+O2↑；故答案为：（1）铝；（2）导电性、延展性、导热性；（3）②④；（4）Fe+CuSO4═FeSO4+Cu；2HgO2Hg+O2↑。【变式1-1】选择铸造硬币的金属材料不需要考虑的因素是（）A．硬度 B．价格 C．耐腐蚀性 D．导电性【答案】D。【解答】解：选择铸造硬币的金属材料时，应该考虑的因素有：硬度是否适中，价格是否合理，耐腐蚀性是否良好等；而是否具有导电性不需要考虑。故选：D。【变式1-2】“铜锅涮肉”是老北京的传统美食，其中利用了铜的（）A．导热性 B．延展性 C．导电性 D．抗腐蚀性【答案】A。【解答】解：A、铜锅涮肉，是利用了铜的导热性，故选项正确。B、铜锅涮肉，是利用了铜的导热性，而不是延展性，故选项错误。C、铜锅涮肉，是利用了铜的导热性，而不是导电性，故选项错误。D、铜锅涮肉，是利用了铜的导热性，而不是抗腐蚀性，故选项错误。故选：A。故选：A。【变式1-3】金属具有一些共同的物理性质，如有金属光泽，可以作装饰品；能导电，可以作导线；能导热，可以作锅；具有延展性，可以展成薄片或拉成丝．大多数金属都是固体，只有汞是液体．【答案】金属光泽；导电；导热；延展；汞。【解答】解：（1）大多数金属具有银白色的金属光泽，还有一些呈现其它光泽，如金为黄色，铜为红色等，可用来作装饰品；（2）金属具有良好的导电性，可以制作导线，如铜线、铝线等；（3）金属具有良好的导热性，可以制成炊具，如用铁作成锅等炊具；（4）金属具有良好的延展性，可以展成薄片或拉成丝，如黄金可以制成金箔和拉成金丝；（5）大多数金属在常温下都是固体，只有汞在常温下是液体．故答案为：金属光泽；导电；导热；延展；汞．考点3合金与合金的性质1、1.概念：在金属中加热融合某些金属或非金属，制得具有金属特征的合金。①合金是混合物②形成合金的过程是物理变化③合金各成分的化学性质不变合金的优点：合金和组成其的纯金属相比较，硬度一般更大，熔点一般更低，抗腐蚀性更好。合金铁的合金铜合金焊锡钛和钛合金形状记忆合金生铁钢黄铜青铜成分含碳量2%～4.3%含碳量0.03%～2%铜锌铜锡铅锡合金钛镍合金备注铁的合金主要含Fe、C，区别主要是含碳量不同紫铜是纯铜熔点低焊接金属与人体有很好的相容性，可用于制造人造骨具有形状记忆效应用于制成人造卫星天线注意：①“百炼成钢”的原理是降低含碳量，通入纯氧的目的是使生铁中的碳充分反应。C+O2CO2【典例3-1】下列关于金属材料的认识正确的是（）A．常温下金属均为固体 B．用武德合金做保险丝是因熔点高 C．黄铜的硬度大于纯铜 D．不锈钢的耐腐蚀性比钛合金的好【答案】C。【解答】解：A.常温下金属大多数为固体，汞为液态，故A错误。B.合金比组成它的纯金属熔点低，武德合金做保险丝是因熔点低，故B错误。C.合金比组成它的纯金属硬度大，黄铜是合金，它的硬度大于纯铜，故C正确。D.钛合金熔点高、密度小、抗腐蚀性能好，抗腐蚀性能比不锈钢的好，故D错误。故选：C。【典例3-2】生铁是使用最多的金属材料，下列关于生铁的认识，正确的是（）A．组成：只有铁元素，属于单质 B．性质：与橡胶类似，有较好的弹性 C．用途：可用于生产不锈钢 D．制备：常用铁矿石和焦炭化合而成【答案】C。【解答】解：A．生铁是一种铁合金，主要成分是铁，还含有碳等其他杂质，属于混合物，选项说法错误；B．生铁的硬度大，没有弹性，选项说法错误；C．生铁可用于炼钢，制成不锈钢，选项说法正确；D．生铁常用一氧化碳来还原铁矿石中的铁的氧化物来制备，选项说法错误。故选：C。【典例3-3】由我国自主研发的单座双发重型隐形战斗机歼﹣20，于2018年2月9日开始列装空军作战部队，请回答下列问题。（1）战机表面会用到吸波材料﹣﹣铁氧体（主要成分有氧化铁）和透波材料﹣﹣石英纤维（主要成分二氧化硅），铁氧体主要成分化学式为Fe2O3。二氧化硅的结构与金刚石相似，构成它的粒子是原子（填“分子”“原子”或“离子”）。两种材料主要成分中出现的元素在地壳中含量最多的是O（填元素符号）。（2）歼﹣20机身极长，机内主承重梁必然采用高强度、低重量的钛合金主梁，下列不属于钛合金优点的是c（填序号）a．硬度大b．密度小c．抗腐蚀性弱【答案】（1）Fe2O3；原子；O；（2）c。【解答】解：（1）铁氧体主要成分是氧化铁，化学式为Fe2O3，二氧化硅与金刚石都是由原子构成，地壳中含量最多的是氧元素；（2）钛合金优点：硬度大、密度小、抗腐蚀性强。故答案为：（1）Fe2O3；原子；O；（2）c。【变式3-1】生活中的下列物品，其制作材料属于合金的是（）A．金刚石钻头 B．钢化玻璃杯 C．不锈钢锅 D．瓷器【答案】CC。【解答】解：A、金刚石是单质，属于纯净物，不属于合金，故选项错误。B、玻璃钢为复合材料，不属于合金，故选项错误。C、不锈钢是钢的一种，是铁的合金，故选项正确。D、瓷器是用泥土烧制而成的，属于无机非金属材料，不属于合金，故选项错误。故选：C。故选：C。【变式3-2】回答下列问题．（1）生铁和钢性能不同是因为它们的含碳量不同；（2）金刚石和石墨物理性质不同的原因是碳原子排列方式不同；（3）CO和CO2化学性质不同是因为它们分子的构成不同．【答案】（1）它们的含碳量不同；（2）碳原子排列方式不同；（3）它们分子的构成不同。【解答】解：（1）生铁和钢的性能不同是因为它们的含碳量不同．故填：它们的含碳量不同；（2）金刚石和石墨物理性质不同的原因是碳原子排列方式不同；故填：碳原子排列方式不同；（3）CO和CO2都是碳的氧化物，其化学性质不同，是因为它们分子的构成不同，不同种的分子化学性质不同．故填：它们分子的构成不同．课堂巩固训练课堂巩固训练一、选择题。1．（2021•瑞安市模拟）3月22日，世界上第一颗使用磁系统收集太空垃圾的卫星发射升空。太空垃圾碎片中，能被磁铁吸引的材料是（）A．铜 B．铁 C．铝 D．镁【答案】B。【解答】解：A、铜不能被磁铁吸引，故选项错误。B、铁能被磁铁吸引，故选项正确；C、铝不能被磁铁吸引，故选项错误。D、镁不能被磁铁吸引，故选项错误。故选：B。2．（2021秋•福山区期末）科学家发现一种新金属。根据下表信息推测该金属不适合的用途是（）熔点密度强度导电性导热性抗腐蚀性2500℃3g/cm3与钢相似良好良好优异A．焊接金属B．用于通讯设备C．制造外科手术刀D．制造航天飞机【答案】A。【解答】解：A、该金属的熔点很高，不能用于焊接金属，故说法错误。B、该金属导电性好、耐腐蚀，可用于通讯设备，故说法正确。C、该金属强度大，耐腐蚀，可用于制外科手术刀，故说法正确。D、该金属密度小、强度大，耐腐蚀，可用于制造航天飞机，故说法正确。故选：A。3．（2022•伊宁市校级一模）金属材料在人类活动中已得到广泛的应用。下列性质属于金属共性的是（）A．硬度很大、熔点很高 B．有良好的导电性、传热性 C．有银白色金属光泽 D．常温下是固体【答案】B。【解答】解：A、一些金属的硬度很小，熔点较低，如钠、汞等，错误；B、金属都有良好的导电性、传热性，正确；C、一些金属的颜色不是银白色的，例如铜是红色的，错误；D、金属汞是液体，错误。故选：B。4．（2021秋•法库县期末）下列选项中不属于合金的是（）A．钢 B．金刚石 C．焊锡 D．黄铜【答案】B。【解答】解：A、钢是铁合金，其中含有少量的碳等杂质；B、金刚石是碳单质，不属于合金；C、焊锡是锡和铅的合金；D、黄铜是铜和锌的合金；故选：B。5．（2021秋•杜尔伯特县期末）生铁和钢的主要区别是（）A．生铁含杂质，钢不含杂质 B．生铁含碳，钢不含碳 C．生铁不含碳，钢含碳 D．生铁中含碳2%﹣4.3%，钢中含碳0.03%﹣2%【答案】D。【解答】解：生铁和钢的主要区别是含碳量不同，观察选项，故选：D。二、填空题。6．（2021•东昌区校级开学）一些金属的特性：①铁、铝等大多数金属都呈银白色，铜呈紫红色，金呈金黄色；②常温下大多数金属都是固体，汞却是液体；③地壳中含量最多的金属是铝，人体中含量最多的金属是钙，目前世界年产量最高的金属是铁．【答案】银白，紫红，金黄；固、液；铝、钙、铁。【解答】解：①铁、铝等大多数金属都呈银白色，铜呈紫红色，金呈金黄色；②常温下大多数金属都是固体，汞却是液体；③地壳中含量最多的金属是铝，人体中含量最多的金属是钙，目前世界年产量最高的金属是铁；故答案为：银白，紫红，金黄；固、液；铝、钙、铁．7．（2022•长沙县模拟）2月24日，俄乌冲突开始，在战争中，双方都大量使用无人机，无人机的用途越来越广泛，还可以用于航拍、喷洒农药等。制无人机框架宜选用密度小、强度高、硬度较大，化学稳定性好的铝合金。（1）铝合金属于混合物（填“纯净物”或“混合物”）。（2）目前使用最广泛的金属是铁。【答案】（1）混合物；（2）铁。【解答】解：（1）合金是指在一种金属中加热熔合其它金属或非金属而形成的具有金属特性的物质，铝合金属于混合物。（2）目前使用最广泛的金属是铁。故答案为：（1）混合物；（2）铁。8．（2021秋•广饶县校级月考）在日常生活、工农业生产和科学研究中，大量使用的金属材料常常不是纯金属，而是它们的合金，原因是：①合金的硬度比纯金属大（选填“大”或“小”）；②合金的熔点比纯金属低（选填“高”或“低”）；③合金的抗腐蚀性比纯金属强（选填“强”或“弱”）。【答案】大；低；强。【解答】解：根据合金的概念，合金是在金属中加热熔合某些金属或非金属制得具有金属特征的混合物，一般来说，合金的硬度比组成合金的各成分硬度大，韧性更好；合金的熔点比各成分的熔点低，合金的抗腐蚀性更强。故答案为：大；低；强。9．（2021•北京模拟）根据你的生活经验和下表所提供的信息，分析并回答下列问题。物理性质物理性质比较导电性（以银为100）银铜金铝锌铁铅10099746127177.9密度（g/cm3）金铅银铜铁锌铝19.311.310.58.927.867.142.70熔点（℃）钨铁铜金银铝锡3410153510831064962660232硬度（以金刚石为10）铬铁银铜金铝铅94～52.5～32.5～32.5～32～2.91.5（1）为什么菜刀、锤子等通常用铁制而不用铅制？因为铁硬度比铅大，且铅有毒，故用铁而不用铅做菜刀、锤子。（2）银的导电性比铜好，为什么导线一般用铜制而不用银制？银和铜导电性相近，但银比铜贵得多，且电线用量大，所以用铜不用银。（3）为什么灯泡里的灯丝用钨制而不用锡制？因为钨的熔点高，而锡的熔点太低，通电时锡就熔化了，所以用钨丝而不用锡丝做灯泡的灯丝。【答案】（1）因为铁硬度比铅大，且铅有毒，故用铁而不用铅做菜刀、锤子；（2）银和铜导电性相近，但银比铜贵得多，且电线用量大，所以用铜不用银；（3）因为钨的熔点高，而锡的熔点太低，通电时锡就熔化了，所以用钨丝而不用锡丝做灯泡的灯丝。【解答】解：由生活经验和表格中的信息可知：（1）因为铁硬度比铅大，且铅有毒，所以菜刀、锤子等用铁制而不用铅制；（2）银和铜导电性相近，但银比铜贵得多，且电线用量大，所以电线一般用铜制而不用银制；（3）钨的熔点高，而锡的熔点太低，所以用钨丝而不用锡丝做灯泡的灯丝。如果用锡制的话，灯丝容易熔断而发生短路。故答案是：（1）因为铁硬度比铅大，且铅有毒，故用铁而不用铅做菜刀、锤子；（2）银和铜导电性相近，但银比铜贵得多，且电线用量大，所以用铜不用银；（3）因为钨的熔点高，而锡的熔点太低，通电时锡就熔化了，所以用钨丝而不用锡丝做灯泡的灯丝。三、解答题。10．（2021秋•江阴市校级月考）由于符合“低碳出行”的理念，“共享单车”颇受年轻人的喜爱。（1）“低碳出行”主要减少的环境问题是温室效应。（2）采用钛合金车架的“共享单车”质量轻便，承重强度高。钛原子的结构示意图如图2，其中x＝10。（3）工业上冶