金属材料-【学生版】新高一化学暑假专项提升（人教版）

第15讲金属材料

［学蒋目标¥

i.知道金属材料的常见类型一纯金属及其合金。

2.认识三大合金一铁合金、铝合金及新型合金的组成、性能与应用。

3.会书写铝、氧化铝及氢氧化铝与酸、碱反应的方程式。

4.结合化学方程式了解物质的量、摩尔质量、气体摩尔体积、物质的量浓度等概念之间的有关计

算。

5.了解化学计算中的常见类型，学会用解题技巧进行计算。

||由基础知识f

------------------IIIIIIIIIIIIIIIIII1IIIII1IIIIIIIIIIIIIIII-----------------------

一、铁合金

1.合金

⑴概念：由两种或两种以上的与(或)熔合而成的具有特性的物质。

注：①合金至少含有一种金属单质；②合金属于混合物。

(2)性能特征：合金具有许多优良的物理、化学或机械性能，在许多方面不同于各成分金属。

「物理性能熔点

合金一化学性能抗腐蚀性

L机械性能硬度

①合金的硬度及机械性能一般成分金属。

②合金的熔.点多数成分金属。

(3)影响性能的因素

由于所添加合金元素的、和形成合金的不同，则使合金的不同，进

而使合金具有的不同。

2.铁合金

⑴生铁和钢的比较

生铁钢

含碳量——

硬度大、抗压、性脆、可铸造成型有良好的延展性、机械性能好、可以锻

性能特征

轧和铸造

主要应用制造机座、管道等制造机械和交通工具等

生含碳量在2%〜4.3%之间

铁硬度大、抗压、性脆、可以铸

造成型，是制作机座、管道的重

铁含碳量不同要材料

合-----------

i［川量最大:川途最广的合金)

钢含碳量在0.03%〜2%之间

延展性和机械性能好，可以锻轧

和铸造，广泛用于制造机械和交

通工具

(2)钢的分类

低碳钢韧性好、焊接性好、强度低，

'<0.3%用于制造钢板、钢丝和钢管等

不同.中碳钢强度高、韧性及加工性好，用

r碳素钢

0.3%)~0.6%于制造钢轨、车轮和建材等

按其

化学

田,成分高碳钢硬而脆、热处理后弹性好，用于

钢-----L>0.6%制造器械、弹簧和刀具等

(特种钢)

是在碳素钢小适量地加入一种或几种合金元素，使钢的组织

合金钢

结构发生变化,从而使钢具有各种特殊性能,如强度、硬度

大，可塑性、韧性好，耐磨，耐腐蚀等。

其中不锈钢是一种重要的合金钢，合金元素主要是，在大气中比较稳定，不易生锈,

抗蚀能力强，常用于制造医疗器械、厨房用具和餐具，以及地铁列车的车体等。

二、铝和铝合金

1.铝的存在及制备

(143)283

(1)铝的原子结构示意图为。

(2)物理性质及存在：铝是有金属光泽的固体，有良好的等，密度较小，质地柔软。

铝是地壳中最多的金属元素，主要是以态存在。

(3)铝的化学性质

J

非金属单质反4A1+3O2^2A12O3_______

化学性质通性应

非氧化性酸反2A1+6H+=2AF++3H2T

应

盐反应2Al+3Cu2+=2AF++3CU

水反应2A1+6H2O^-2A1(OH)3+3H2f

室温下，铝在浓硫酸、浓硝酸中，表面形成一层致密的

钝化

氧化物膜，保护内部的金属______反应

特性2Al+2H2O+2NaOH=2NaA102+3H2T

与碱反应

2A1+2OIT+2H2O=2A1C)2+3H2T

铝热反应铝与氧化铁的化学方程式：_______，可用于焊接铁轨。

【易错点拨】铝与氢氧化钠溶液反应的实质是铝先与强碱溶液中的水反应生成H2和A1(OH)3,然

后A1(OH)3再与NaOH反应生成H2。和NaAlCh，反应中铝做,水做,NaOH无电

子得失。

用双线桥法和单线桥法分别表示

失2x3e-

|J,6e

2Al+2NaOH+6H2O：^=2NaAlO2+3H2t+4H2O|1

I___________t2Al+2NaOH+6H2O^=2NaAlO2+3H21+4H20o

得6xe-

(4)铝的制备：工业上主要从中获取金属铝，铝土矿主要成分是AI2O3。工业制铝的反

应为：=

三、含铝化合物的性质

1.氧化铝

氧化铝是氧化物(既能与酸反应生成盐和水，又能与碱反应生成盐和水)。

(1)物理性质：，是优良耐火材料。

(2)化学性质

①与盐酸溶液反应的化学方程式为：A12O3+6HC1=2A1C13+3H2OO

离子方程式为：。

②与NaOH溶液反应的化学方程式为：AI2O3+2Na0H=2NaA102+H2O0

离子方程式为：。

(3)用途：制造耐火、耐高温器材、工业冶炼铝、可以制作各种宝石。

jinn.

LU宴晚器完

氯化铝溶液中滴加氨水产生沉淀，氯化铝溶液中滴加氢氧化钠溶液产生沉淀,

再加过量氨水沉淀再加过量氢氧化钠溶液沉淀

2.氢氧化铝

两性氢氧化物——既能与酸反应生成盐和水，又能与碱反应生成盐和水的氢氧化物，称为两性氢氧

化物。

(1)物理性质：，有较强的吸附性。

(2)化学性质

①与盐酸溶液反应的化学方程式为：A1(OH)3+3HC1=A1C13+3H2OO

离子方程式为：。

②与NaOH溶液反应的化学方程式为：A1(OH)3+NaOH=NaAlO2+2H2Oo

离子方程式为：=

③受热分解的反应方程式为：2Al(0现33=川203+3a0。

④制备：实验室常用铝盐与足量反应制A1(OH)3O

其化学方程式为：A12(SO4)3+6NH3・H2O=2A1(OH)3；+3(NH4)2SO4。

离子方程式为：o

偏铝酸盐与足量CO2离子方程式为：A1O；+CO2+2H2O=Al(0H)3；+HCO；

(3)用途：氢氧化铝胶体有较强的吸附性，可用于净水；氢氧化铝碱性不强，可以用作胃酸中和

剂。

3.明矶

明矶是[KA1(SO4)2-12H2O],明矶常用作剂，是因为明矶溶于水，在天然水中铝离

子水解生成氢氧化铝胶体，离子方程式为AF++3H2O=^A1(OH)3(胶体)+3H+。而氢氧化铝胶体

具有吸附性，可以和水中的泥沙形成絮状不溶物沉降下来，使水澄清。

四、铝合金和新型合金

1.铝合金

(1)形成：铝中加入其他元素(如铜、镁、硅、锦、锌及稀土元素等)经熔合形成铝合金。

(2)性能：、塑性好、易于成型、具有较强的能力等。

(3)应用：制造炊具、门窗、飞机和宇宙飞船外壳的原料。

【易错点拨】(1)活泼金属与酸反应是金属的通性，而铝不仅能与酸(H+)反应，还能够与碱溶液反应,

表现出特殊性：2A1+2OIT+2H2O=2AlO3+3H2b

(2)铝制品不宜长时间盛放咸菜等腌制食品，原因是氯化钠溶液中的氯离子会破坏氧化膜的结构。

2.新型合金

钛合金强度高、_______o主要用于制作飞机发动机压气机_______,其次为火箭、

钛合金

导弹和高速飞机的结构件。

是能大量吸收H2,并与H2结合成金属氢化物的材料。如Ti-Fe合金、La—Ni合

储氢合金

金。

形状记忆合是通过热弹性与马氏体相变及其逆变而具有形状记忆效应的由两种以上金属元素

金所构成的材料。形状记忆合金是形状记忆材料中形状记忆性能最好的材料。

是在高温使用环境条件下，具有组织稳定和优良力学、物理、化学性能的合金。

耐热合金包括耐热钢、耐热铝合金、耐热钛合金、高温合金、难熔合金等。耐热合金在高

温下具有一定拉伸、蠕变、疲劳性能、物理、化学性能和工艺性能。

五、物质的量在化学方程式计算中的应用

1.物质的量在化学方程式计算中的应用

物质是由原子、分子、离子等粒子构成的，物质之间的化学反应也是这些粒子按照一定的数目

关系进行的，化学方程式中的化学计量数可以明确的表示出化学反应中粒子之间的数目关系。例如

2Na+2H2O=2NaOH+H2f

化学计量数之比2：2：21

扩大6X1023倍2X6X1023：2X6X1023：2X6X10231X6X1023

物质的量之比2mol：2mol：2molImol

由此可以看出，化学方程式中各物质的化学计量数之比等于各物质的物质的量之比。因此物质

的量、摩尔质量、物质的量浓度、气体摩尔体积英语与化学方程式进行计算时，对于定量研究化学

反应中各物质之间量的关系会更加方便。

①化学方程式中各物质的等于,也等于各物质的O

②对于有气体参与的反应，在同温同压下各气体的化学计量数之比等于O

2.解题步骤

将已知物理量转化为物质的量

写出相关的方程式

在有关物质的化学式下面标出已知量和未知量

一列出比例式

根据比例式求解

简明写出答案

【易错点拨】(1)上下单位相同。

(2)o

(3)不纯物要化为纯物质的有关量代入计算。

3.计算类型

己知一种反应物(或生成物)的量求解其他物质的有关量，此时，只要按照化学

基本计算

方程式中量的关系，列出已知物质和待求______计算便可。

混合物反应的计设混合物中各物质的物质的量为X、y,按照_______的关系，并用x、y表示，

算列出方程组解答。

给出了两种反应物的量，求解某产物的量。

过量计算方法：按照化学方程式中量的关系进行判断，哪一种物质过量，然后根据不

足的物质的量进行求解。

1Q考点剖曰

---------------------IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII-----------------------

考点一：铁合金

【例11铁和铁合金是生活中常见的材料，下列说法正确的是

A.纯铁的熔点低于铁合金B.纯铁和铁合金都能导电、传热

C.纯铁的硬度和强度都高于铁合金D.不锈钢是铁合金，只含金属元素

考点二：铝和铝合金

•【例2】下列说法正确的是

A.ALCh难溶于水，不跟水反应，所以它不是A1(OH)3对应的氧化物

B.因为AI2O3是金属氧化物，所以它是碱性氧化物

C.AI2O3能跟所有的酸、碱溶液反应

D.ALCh和NazO按物质的量之比1：1投入水中可得到澄清溶液

考点三：氢氧化铝的性质与计算

【例3】在含有H+、Mg2+、AF+简单阳离子的100mL溶液中，逐滴滴加5molL*1的23NaOH

溶液到过量，生成沉淀的质量与加入的NaOH溶液的体积关系如图所示。由图中数据分析计算：

①沉淀减少时发生的离子方程式：。

②a点的数值为：mL»

考点四：物质的量在化学方程式计算中的应用

[例4]250mL2mol/L的硫酸与足量的铁完全反应。计算

（1）参与反应铁的物质的量；

（2）生成的H2的体积（标准状况）。

【注意】物质的量在化学方程式计算中的应用基本原则：上下一致，左右相当。

[⑨基础达标

---------------------IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII-----------------------

I.（2021春・云南曲靖・高一校考期中）生产和生活中广泛应用了合金，下列所用的材料不属于合

金的是

A.铁锅（生铁）B.体温计（水银）C.刀具（不锈钢）D.高压锅（硬铝）

2.（2022秋・浙江宁波・高一余姚中学校考期中）下列关于铝及铝合金的叙述中，不正确的是

A.铝是地壳中含量最多的金属元素

B.在自然界中，既存在游离态，又存在化合态的铝

C.生活中铝制品通常是铝合金制造的，其表面有致密的氧化膜，起保护内部金属的作用

D.纯铝硬度和强度小，硬铝（含Cu、Mg、Mn、Si等）密度小、强度高，是制造航天设备的理想材

料

3.（2022春•湖南邵阳•高一统考期中）铝是地壳中含量最高的金属元素，下列关于铝及其化合物

的说法错误的是

A.可用NaOH溶液除去Fe2O3粉末中少量的A12O3

B.纯铝的硬度和强度较小，不适合用于制造机器零件

C.铝制品廉价易得，适用于厨房蒸煮和长期存放碱性食物

D.铝在冷的浓硝酸中发生钝化，因此可用铝槽车运输浓硝酸

4.（2023秋•江苏徐州•高一统考阶段练习）等体积、等物质的量浓度的盐酸、氢氧化钠溶液分别

放在甲、乙两烧杯中，各加等质量的铝，生成氢气的体积比为3：4,则甲、乙两烧杯中的反应情况

可能分别是

A.甲、乙中都是铝过量B.甲中铝过量，乙中碱过量

C.甲中酸过量，乙中铝过量D.甲中酸过量，乙中碱过量

5.（2022春・广东深圳•高一校考期中）相同质量的两份铝，分别放入足量的盐酸和氢氧化钠溶液

中，放出的氢气在同温同压下体积之比为

A.1：1B.1：2C.1：3D.2：1

6.（2022秋•江苏南通・高二统考期中）2022年10月，我国成功发射梦天实验舱，梦天实验舱的制

造大量使用了铝基复合材料。下列关于金属铝的说法不正确的是

A.铝原子最外层有3个电子B.密度小，耐腐蚀

C.能与盐酸反应D.不能与NaOH溶液反应

7.（2021秋・陕西咸阳•高三统考期中）下列有关金属及其化合物的应用不合理的是

A.五彩缤纷的焰火是金属元素的焰色反应所致

B.铝中添加适量锂，制得低密度、高强度的铝合金，可用于航空工业

C.盐碱地（含较多Na2cCh等）不利于作物生长，可施加熟石灰进行改良

D.无水CoCb呈蓝色，吸水会变为粉红色，可用于判断变色硅胶是否吸水

8.（2023秋・北京通州•高一统考期末）我国铝材工业水平处于世界领先行列。下列说法中，不亚

做的是

A.常温下，铝制品耐腐蚀是因为铝不活泼B.铝制餐具不宜长时间盛放酸性食物

C.铝合金密度小、强度高，广泛应用于航空领域D.工业上可以用盐酸去除铝表面的氧化膜

9.（2023春・江苏泰州•高二泰州中学校考期中）下列有关铝及其化合物的性质与用途具有对应关

系的是

A.铝的导热性强，可用作铝热剂B.铝密度小，可制作储运浓硫酸的铝罐

C.明矶水解生成胶体，可用作净水剂D.氢氧化铝具有弱酸性，可用于治疗胃酸过多

10.（2023春•山东青岛•高一青岛二中校考期中）将等物质的量的AlQs和FezOs混合物完全溶于

100mL稀盐酸中，向反应后的溶液中缓慢加入NaOH溶液，下列图象中可能正确表示上述反应的是

（横坐标表示加入NaOH的体积，纵坐标表示生成沉淀的质量）：

国过关检测

----------------------llllllltlllllllllllllllllilllllllllllllll------------------------

一、单选题

1.（2023春・安徽滁州•高一滁州市第二中学校联考期中）下列离子方程式书写正确的是

*1234

A.氯气通入氢硫酸中产生黄色沉淀：ci2+s-=2cr+s^

B.氯化铁溶液中插入铜片：2Fe3++3Cu=3Cu2++2Fe

+

C.碳酸钙与稀硝酸反应：CO^+2H=H2O+CO2T

D.氧化铝与氢氧化钠溶液反应：A12O3+2OH=2A1O；+H2O

2.（2023春•上海奉贤•高一校考期中）下列关于合金的说法中，正确的是

A.在我国最早使用的合金是钢B.稀土金属可以用于生产合金

C.合金的熔点比各成分金属的高D.钢是含碳量高于生铁的铁碳合金

3.（2023秋・江苏南京•高一统考期末）下列物质的性质与用途具有对应关系的是

A.A1的活泼性强，可用于制作铝制品

B.FeCl3易溶于水，可用于蚀刻覆铜板

C.NaHCOj受热易分解，可用作抗酸药

D.Na/）?能吸收CO?产生可用作潜水艇的供氧剂

4.（2023秋•河南濮阳•高一统考期末）高铁铝土矿主要成分为人k。?、Fe203>Fes。,等，一种通过

高铁铝土矿制备金属铁和ALOj的工艺流程如图所示。下列说法错误的是

碳矿渣

高铝

铁精矿

高铁

铝土矿

高活

铝精矿

A.“悬浮焙烧”时，铁矿磁化得到的主要为Fes。,

B.“还原”时,ImolC发生反应一定转移4mol电子

C.矿渣经处理后可加入到“碱溶”操作中

D.“沉淀”时，主要反应的离子方程式为A1O：+CO2+2H2O=A1（OH）3J+HCO]

5.（2023秋•陕西宝鸡•高一统考期末）将一块铝箔用砂纸仔细打磨后，用用烟钳夹住放在酒精灯

火焰上加热至熔化，发现熔化的铝并不燃烧，也不滴落，移去酒精灯，待固体冷却后将其投入氢氧

化钠溶液，固体最终消失并有气体生成。关于这一实验的下列叙述正确的是

A.该实验说明金属铝密度小、熔点低，化学性质稳定

B.加热不燃烧说明铝制品性质稳定，可长期存放各种物质

C.不滴落是因为A1表面生成了AI2O3,AI2O3熔点远高于金属铝，可做耐火材料

D.A1和AI2O3都可以和酸反应，也可以和氢氧化钠溶液反应，都具有两性

6.（2023秋・广东揭阳•高一统考期末）下列除杂质的操作中不正确的是

A.铝粉中混有铁粉：用磁铁吸引除去

B.FeCb溶液中混有FeCb加入过量铁粉充分反应后过滤

C.FezCh中混有AI2O3：加入足量NaOH溶液后过滤

D.NaHCOs固体中混有少量Na2co3：加入适量稀盐酸

二、填空题

7.（2023秋•江苏南京•高一统考期末）工业上以铝土矿（主要成分为AI2O3，含少量Fe2C>3、FeO、

SiCh等杂质）为主要原料制备氧化铝，流程如下。

NaOH

H2s。4H2O2Na2CO3

溶液溶液溶液

溶液C02

11感1八__..

铝土矿一酸浸一*氧化—,•沉淀一,,碱溶一"AbCh

111I

111

SiONa2so4NaHCCh

2Fe(OH)

溶液3溶液

(1)酸浸：用H2s04溶液浸取铝土矿中的铝元素和铁元素，H2s04溶液的用量不宜过量太多，其原因

是。

(2)氧化：用H?。?溶液将Fe?+氧化为Fe",反应的离子方程式为。

(3)沉淀：用Na2c03溶液调节pH,将AF+、Fe3+转化为沉淀。溶液终点pH对铝、铁沉淀率的影响

如图所示。

100100

8o95

兴

、90

树6o

熄

85

运

妞4o

铝沉淀率80

2O铁沉淀率

乃

0I.—D।------•------1------•----1--------1------70

2.02.53.03.54.04.55.05.56.0

pH

①为获得较高的铝、铁沉淀率，应控制溶液pH为o

②检验Fe3+沉淀完全的操作为。

(4)碱溶：用NaOH溶液溶解沉淀，分离出Fe(OH)3.下列措施中能提高单位时间内铝元素浸出率的有

(填序号)。

A.适当增大NaOH溶液浓度B.适当加快搅拌速率C.适当降低温度

⑸碳分：向“碱溶”后的溶液中通入足量CC>2气体，生成A1(OH)3沉淀和NaHCC>3,该反应的离子方

程式为o

8.(2023秋•陕西西安•高一校联考期末)已知：粉末化合物A是红棕色，粉末单质B是金属单质

加

强

碱

溶

液

溶液H

|I

单质F

反应

化学

(用

因为

的原

现象

生此

；产

象是

的现

溶液

化钠

氢氧

加入

液E

(1)溶

释)

式解

方程

-

H：

；D—

D

+

C

A+B—

式：

方程

化学

应的

列反

出下

(2)写

H：

—F+

；B

E：

+C—

；G

：

b—G

E+C

式：

方程

离子

应的

列反

出下

(3)写

一份

向第

份，

两等

分为

将其

品，

末样

金粉

的合

、铝

含镁

一份

中)有

一期

州•高

江杭

春•浙

(2023

9.

的

ol/L