江苏省化学学业水平测试复习红皮书讲解选修1第二十九讲金属材料

第二十九讲金属材料测试内容测试要求考情追踪1.知道生活中的常用材料及其主要类别A2014（选），2016、2017（非）2.知道化学是生活中常用材料发展的基础以及化学科学对提高生活质量的积极作用。AⅡ2015、2016（非）3.认识金属与合金在性能上的主要差异B2014、2016（非）4.知道生活中常见合金的组成A2016、2017（非）5.了解金属腐蚀的化学原理B2012、2014（非）6.知道金属防腐的常用方法及防止金属腐蚀的重要意义AⅡ2012、2014（非）一、合金1.合金是由（或与）熔合而成的具有的物质，与各成分的金属相比，其特点为，。2.我们经常使用的合金有、、和。3.生铁和钢是不同的两种合金，生铁的含碳量为，钢的含碳量为。4.钢一般分为和两大类。根据含碳量不同，前者可以分为、和。含碳量高，硬度，含碳量低，韧性。后者最常见的一种是，其合金元素主要是和，它在大气中比较稳定，不容易生锈，具有很强的抗腐蚀能力。5.是地壳中含量最多的金属元素，纯铝的硬度和强度，不适于制造机器零件。6.常见的铜合金有（CuZn合金，含Zn10%～40%）和（CuSn合金，含Sn10%～30%）。二、金属的腐蚀和防护1.金属的腐蚀是指与进行化学反应而腐蚀损耗的过程，其本质是反应。一般可以分为腐蚀和腐蚀，前者指的是，后者指的是不纯的金属（或合金）跟电解质溶液接触时，会发生反应。一般情况下，这两种腐蚀同时存在，只是腐蚀比腐蚀要普遍得多。2.以不纯的钢铁为例分析钢铁的腐蚀情况。（1）吸氧腐蚀过程因吸收了被称为吸氧腐蚀。发生吸氧腐蚀的条件是钢铁表面的水膜酸性或者，负极反应是，正极反应是。（2）析氢腐蚀条件是钢铁表面的水膜酸性，正极反应是，负极反应是。3.影响金属腐蚀的因素包括和两方面。金属越活泼，就越；如果金属中能导电的杂质不如该金属活泼，则容易形成而使金属发生电化学腐蚀。4.防止金属腐蚀的方法有、在要保护的金属上连接一块比该金属更的金属。一、合金合金比它的成分金属具有许多良好的物理、化学或机械等方面的性能。一般来说，合金的熔点比它的各成分金属的熔点都低。1.铁合金生铁的含碳量在2%～4.3%，还含有硅、锰及少量硫、磷等杂质，机械性能硬而脆，易断裂，可铸不可锻。钢中的含碳量一般在0.03%～2%，其他杂质含量也比生铁少，基本上不含硫和磷。钢的机械性能比生铁优良，硬而韧，有弹性，延展性好，可铸可锻，易加工。不锈钢中除铁以外，还含有抗腐蚀性很强的铬和镍。铬的含量一般在13%以上，镍的含量也在10%左右。2.铝合金、铜合金铝是地壳中含量最多的金属元素。纯铝的强度和硬度较小，不适合制造机械零件等。制成铝合金可改善性能。铝合金的种类很多，它们在汽车、船舶、飞机等制造业上以及在日常生活中的用途很广。Cu与Zn的合金称黄铜，其中Cu占60%～90%、Zn占40%～10%。青铜是人类使用历史最久的金属材料，它是CuSn合金。白铜是CuNi合金。二、金属的腐蚀与防护1.金属的腐蚀（1）化学腐蚀：金属跟接触到的物质直接发生化学反应而引起的腐蚀。例如，铁与氯气直接反应而被腐蚀。（2）电化学腐蚀：不纯的金属（或合金）跟电解质溶液接触时发生原电池反应，比较活泼的金属失去电子而被氧化。例如钢铁在潮湿的空气中所发生的腐蚀。如果钢铁表面的水膜酸性很弱或呈中性：正极：O2＋4e－＋2H2O=4OH－，负极：Fe－2e－=Fe2＋。如果水膜酸性较强：正极：2H＋＋2e－=H2↑，负极：Fe－2e－=Fe2＋。2.金属的防护常见方法：电镀，如自行车钢圈上的铬、油漆等。【例1】（2018届苏州中学模拟）金属是一种重要的材料，人类的生活和生产都离不开金属，从石器、青铜器到铁器时代，金属的冶炼体现了人类文明的发展水平。下图表示了三种金属被人类开发利用的大致年限：（1）每年世界上钢铁的产量很高，但钢铁的腐蚀也给人类带来了巨大的损失，铁锈的主要成分是，铁在潮湿的空气中锈蚀主要属于腐蚀，铁锅锈蚀的正极反应式为。（2）铝的活动性比铁强，但铝在空气中却比铁表现出良好的抗腐蚀性，如家庭中“钢精锅”是由铝合金做成的，它能长期使用的原因是铝表面形成。（3）下列关于铁制品保护措施的说法中不正确的是（填序号）。①衣架和电线外面包上一层塑料以防锈②在海轮的外壳上常焊有铜块，且定期更新③在自行车钢圈上镀上一层金属铬，摩擦部位加上机油或黄油（4）如图所示，铁处于Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三种不同的环境中，铁被腐蚀的速率由大到小的顺序是（填序号）。（5）铁是人们生活中常用的金属材料，请列举两种防止铁制品被腐蚀的方法：、。笔记：【例2】（2017届南京金陵中学模拟）合金是被广泛应用的金属材料。（1）下列有关合金性质的说法，正确的是（填字母）。A.合金的熔点一般比它的成分金属高B.合金的硬度一般比它的成分金属低C.组成合金的元素种类相同，合金的性能就一定相同D.合金与各成分金属相比，具有许多优良的物理、化学或机械性能（2）钢属于（填“铁合金”或“铝合金”）。（3）铁锈蚀主要发生的是电化学腐蚀，其负极反应式为。笔记：1.（2017年江苏省普通高中学业水平测试）创新发展材料技术可推动人类社会的进步。在钢材中添加铬、镍等元素的目的是。2.（2016年江苏省普通高中学业水平测试）2015年11月首架C－919大飞机总装下线，标志着我国跻身飞机研制先进国家行列。（1）机身蒙皮使用的是第三代铝锂合金材料。下列不属于铝锂合金性质的是（填字母）。a.密度大b.硬度大c.抗腐蚀（2）家用铁锅未洗净晾干，放置一段时间后出现红褐色锈斑，其主要的原因是铁发生了腐蚀。3.（2014年江苏省普通高中学业水平测试）中国短道速滑队在索契冬奥会取得了骄人的成绩。速滑冰刀可用不锈钢制成，不锈钢含有的主要元素是（）A.铁B.碳C.铜D.铝1.（2018届苏州市第一次模拟测试）钢铁的生产与使用是人类文明和生活进步的一个重要标志。（1）写出工业上用赤铁矿炼铁的主要化学反应方程式：。（2）炒过菜的铁锅未及时洗净（残液中含NaCl），第二天便会因腐蚀出现红褐色锈斑。试回答：①铁锅的腐蚀主要是由（填“化学”或“电化学”）腐蚀造成的。形成的铁锈的主要成分是。②为防止轮船的船体在海水中腐蚀，一般在船身连接（填“锌块”或“铜块”）。

2.（2018届南京市模拟测试）2016年9月G20峰会在杭州举行。（1）峰会部分场馆使用了新型环保墙面材料硅藻泥。硅藻泥的主要成分SiO2属于（填字母，下同）。a.有机高分子材料b.无机非金属材料c.金属材料（2）峰会场馆空调使用CO2和水作制冷剂。不用氟利昂作制冷剂的目的是。a.防治酸雨b.降低温室效应c.保护臭氧层（3）央行发行了G20峰会金银合金纪念币。关于该纪念币的说法正确的是。a.可以溶于盐酸b.相比纯金币，熔点高c.相比纯金币，硬度大3.（2018届南通市第二次模拟测试）南通地铁2017年底开工建设，工程建设需要大量水泥、钢铁等材料。（1）工业上生产水泥的主要原料是黏土和，地铁信息传输系统中使用的光导纤维主要成分是。（2）钢铁在潮湿的空气中易发生吸氧腐蚀（如下图），正极电极反应式为。（3）复合材料“钙塑板”质轻、消声、隔热，以高压聚乙烯、轻质碳酸钙及少量助剂为原料压制而成，聚乙烯的结构简式为。4.（2018届宿