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课题1 金属材料
【基础达标】
1.(2012·江西中考)下列生活用品用金属材料制作而成的是( )
2.金属不具有的物理通性是( )
A.银白色光泽
B.导热性
C.延展性
D.导电性
3.化学造福人类。下列金属材料的冶炼和应用(如图)体现了人类社会不断发展、进步的是( )
A.①②③④
B.只有②③④
C.只有①③④
D.只有③④
4.(2011·郴州中考)下列物质不属于合金的是( )
A.水银
B.青铜
C.焊锡
D.钢
5.我国首座自主设计、建造的第六代深水半潜式钻井平台于5月9日在
我国南海海域正式开钻，平台的立柱采用的是高强度的厚壁钢管，下列
关于钢的说法正确的是( )
A.钢属于混合物
B.钢的含碳量比生铁高
C.钢的硬度比纯铁硬度小
D.钢不导电也不导热
6.用铝合金制作飞机外壳而不用纯净的铝，是因为铝合金与纯净的铝相比较
( ) A.熔点低 B.不易腐蚀
C.硬度大
D.密度大
7.我国在春秋战国时期就开始将生铁经高温锻打处理得到相当于铸钢的器具(如锋利的宝剑)，这一技术比欧洲早了近2 000年。高温锻打生铁的主要作用是( )
A.除硫、磷杂质
B.适当降低含碳量
C.掺进合金元素
D.改善表面的结构性能
8.(2012·重庆中考改编)我国第四套人民币硬币从1999年开始发行，一元币为钢芯镀镍(Ni)，伍角币为钢芯镀铜合金，一角币为铝合金或不锈钢。
(1)铸造以上硬币用到的材料都是_________________________(填“合成材料”或“金属材料”)。
(2)选择铸造硬币的材料不需要考虑的因素是_____________________________
(填序号)。
A.金属的导电性
B.金属的耐腐蚀性
C.金属的硬度
D.金属价格与硬币面值的吻合度
9.在日常生活中，我们有很多的做法都是在不自觉中运用了金属材料的某些性质，如烧菜用的锅、铲是铁制的，但一般都要装木柄，是因为铁具有_________性；铁块可以制成铁丝，是利用它的
_________性；做电线时一般用铝不用铁，说明_________；用黄铜制造钥匙而不选用纯铜，反映出___________________。
10.将10.0 g含碳的铁合金放在氧气流里充分灼烧，得到0.185 g二氧化碳，问此合金中碳的质量分数是多少？它是生铁还是钢？
【知能提升】
1.(2012·广州中考)下列说法正确的是( )
A.铝是人类最早利用的金属材料
B.铜是目前世界年产量最高的金属
C.青铜不具有导电性和延展性
D.日常使用的金属材料大多数是合金
熔点密度硬度导电性某合金 3 200 ℃ 3.20 g·cm-37.5 3.5 铁 1 535 ℃7.86 g·cm-3 4.5 17
(注：硬度以金刚石的硬度为10作标准，导电性以银的导电性为100作标准)
已知该合金耐腐蚀、强度大，从性能上看，该合金不适合制( )
A.门窗框
B.炉具
C.导线
D.航天器
3.金属、金属材料的性质在很大程度上决定了它们的用途。下列相关说法中不正确的是( )
A．钨的熔点高，可以用来作灯丝
B．铁有良好的导热性，可以用来制炊具
C．不锈钢的抗腐蚀性好，常用于制造医疗器械
D．铅锑合金的熔点较低，常用于制成发热体
4.2012年伦敦奥运会圣火于5月10日在希腊奥林匹克运动圣地奥林匹亚的赫拉神庙点燃，
铝合金材料制作的精美奥运火炬备受关注，下列关于合金的叙述：①合金中至少含有两种
金属；②合金中的元素以化合物的形式存在；③合金中一定含金属；④合金一定是混合物；
⑤铁锈是一种合金。其中正确的是( )
A.①②
B.③④
C.只有③
D.②③⑤
5.利用金属的物理性质鉴别下列各组物质(简要写出物质性质即可)：
(1)铁和铝：_________________________________________________________。
(2)银和汞：_________________________________________________________。
(3)铜和金：_________________________________________________________。
(4)铜和铁：_________________________________________________________。
(5)铜片和黄铜片：___________________________________________________。
(6)锡和焊锡：_______________________________________________________。
6.长期以来，人们把飞机速度达到音速2倍～3倍的区域看作是难以逾越的“热障”。但钛合金在较高温度时，强度仍无明显的变化，它能胜任飞机在3倍～4倍音速下的飞行；它在航海方面也开始大显身手。全部钛合金潜艇不仅质量轻、航速高、攻击力强，而且无磁性，在海底不易被雷达发现，因而也就不易遭到攻击。
根据以上材料请回答：
(1)钛合金还可能在_____________方面有应用。文中“热障”的意思你明白吗？请说出你的理解：____________________________________________________
___________________________________________________________________。
(2)钛合金的突出物理性质有___________________________________________
___________________________________________________________________。
(3)钛合金核动力潜艇在海底不易被发现的原因是_________________________
___________________________________________________________________。
【探究创新】
“淬火”是金属热处理中常用的方法，经过这种处理后，金属的硬度和耐磨性增强。铁被烧红后放入冷水中“淬火”时会发生化学反应，小明查阅资料得知：铁与水在高温情况下会发生化学反应生成四氧化三铁和一种无色的气体。为了探究该反应，设计了如图实验装置：
①将一个可乐瓶去底，瓶口塞一带导管的单孔橡皮塞，用小木棍将导管口堵上；
②瓶中注满水，立在盛水的水槽中，将带柄烧红的铁块插入瓶中。根据上述信息回答下列问题：
(1)请你猜测产生的气体可能是_____________；这样猜测的理由是__________
_____________________________________________________________________________________ __________________________________________________。
(2)怎样验证你的猜测________________________________________________。
(3)图中是采用____________法收集气体，该气体还可用____________法收集。
(4)经“淬火”后的铁，其硬度和耐磨性是否发生了变化？简述操作方法。
答案解析
【基础达标】
1.【解析】选B。金属材料包括纯金属和合金，不锈钢是铁与铬或镍组成的合金。故选B。
2.【解析】选A。金属都具有优良的导热、导电和延展性能，但不都具有银白色光泽，如铜是紫红色、金是黄色。
3.【解析】选A。本题考查的是金属材料的发展史。夏商时期开始冶炼铜；春秋战国时期开始冶炼铁；铝的冶炼有100多年的历史；而钛的冶炼和利用的时间很短，因此从早到晚的顺序为①②③④。
4.【解析】选A。水银是金属汞的俗称；青铜是铜和锡的合金；焊锡是锡和铅的合金；钢是碳和铁的合金。
5.【解析】选A。钢和生铁是含碳量不同的铁的两种合金，后者的含碳量较高，均属于混合物；合金(如钢)比组成它们的纯金属(如铁)的硬度大；合金(如钢)仍具有金属特征如导电性。
【拓展归纳】(1)生铁和钢的主要成分都是铁，它们的各种性能不同，主要是由于含碳量不同，一般来说，含碳量越高，硬度越大；含碳量越低，韧性越好。
(2)在钢中加入一种或几种其他金属制成的合金钢，会具有特殊的性能，如不锈钢是在普通钢中加入了定量的铬、镍等金属，使它具有很好的抗腐蚀性能。
6.【解析】选C 。飞机外壳应经得起外力的冲击，所以铝合金的硬度比纯铝大，适合制造飞机外壳，故选C 。
7.【解析】选B 。因生铁含碳量2%～4.3%，钢的含碳量0.03%～2%，故生铁中的含碳量比钢高，经过多次高温锻打，使铁中的碳露出，并和氧气反应生成二氧化碳，由此降低生铁中的含碳量而形成钢。
8.【解析】(1)根据题干可知硬币的组成成分都是金属的合金，所以铸造以上硬币用到的材料都是金属材料；(2)根据硬币的流通特点可知：铸造出的硬币要有较强的耐腐蚀性、硬度较大且硬币价值与面值的吻合度要接近，而金属的导电性不是铸造硬币所考虑的因素。
答案：(1)金属材料 (2)A
9.【解析】铁锅、铁铲一般都要装上木柄，是因为铁具有良好的导热性；铁块可以制成铁丝，是利用它的良好的延展性；做电线时铝比铁好，说明铝的导电性比铁强；纯铜的硬度小，易变形，不能制造钥匙，而黄铜属于合金，硬度大于铜。
答案：优良的导热 优良的延展 铝比铁的导电性强 合金的硬度比组成它的纯金属大
10.【解析】设该铁合金中含碳的质量为x
C ＋O 2 点燃 CO 2
12 44
X 0.185 g
12∶44=x ∶0.185 g x ≈0.05 g
碳的质量分数为g
10.0g 0.05×100％=0.5％，在0.03％～2％范围内，故该铁合金属于钢。 答案：0.5％，钢
【知能提升】
1.【解析】选D 。铜是人类最早利用的金属材料；铁是目前世界年产量最高的金属；青铜属于合金，仍具有金属的特征，即具有导电性和延展性；合金的性能往往比组成它的纯金属性能更优越，在实
际生活中的用途也更广泛，所以日常使用的金属材料大多数是合金。
2.【解析】选C。A项应从硬度方面考虑，该合金的硬度较大，适合制造门窗框；B项从熔点方面考虑，该合金的熔点较高，适合制造炉具；C项从导电性方面考虑，该合金的导电性较差，不适合制导线；D项从密度方面考虑，该合金的密度较小、强度较大适合制造航天器。
3.【解析】选D。灯泡里的灯丝通电时放热，温度很高，故制作灯泡里的灯丝需要熔点高的金属。铁有良好的导热性，故常用铁制炊具；不锈钢的抗腐蚀性好，常用于制造医疗器械、炊具等，A、B、C说法均正确。由于铅锑合金的熔点较低，温度较高时，该合金易熔化，所以铅锑合金不适合用于制成发热体，D说法不正确。
4.【解析】选B。合金是一种金属跟其他金属或非金属熔合在一起的具有金属特征的物质，故①错，应至少含一种金属；合金中元素以单质的形式存在，故②错；合金中的金属仍保持原有的性质，而铁锈没有金属铁的性质，不属于合金，故⑤错。
5.【解析】可根据金属在磁性、硬度、颜色、状态、熔点等方面性质的差异进行鉴别。
答案：(1)能否被磁铁吸引 (2)状态 (3)颜色
(4)颜色(5)硬度 (6)熔点
6.【解析】由题中信息可知，钛合金在航空、航海方面有重要应用；航天飞机在空中飞行时，由于速度大，与空气的摩擦大，因此会产生高温，此时钛合金的强度无明显的改变，而其他金属材料的强度会发生改变；另外钛合金的密度小、无磁性；因为钛合金无磁性，因此不易被雷达发现。
答案：(1)航天等物体在高速运动时与空气摩擦产生高温而导致材料的性能变化(其他合理表述均可)
(2)密度小；在较高温度时，有高强度；无磁性
(3)无磁性
【探究创新】
【解析】根据题意可知铁+水四氧化三铁+气体，根据化学反应前后元素的种类不变，可确定该气体的成分；利用氢气的可燃性及其燃烧的现象检验氢气；由于氢气密度比空气小且难溶于水，所以可以采用向下排空气法或排水法收集；可通过相互刻画“淬火”前后铁时发生的现象检测硬度和耐磨性是否发生了变化。
答案：(1)氢气化学反应前后元素种类不变(或质量守恒定律)
(2)用燃着的木条去点燃收集的气体，如果气体能燃烧，产生淡蓝色火焰，则证明该气体为氢气
(3)排水向下排空气
(4)取两片相同的铁片，对其中的一片铁片“淬火”处理，然后使其与另一片铁片相互刻画，若没有经“淬火”处理的铁片表面有划痕，则说明金属的硬度和耐磨性增强。
初中化学方程式（部分）
一、氧气的性质：
（ 1 ）单质与氧气的反应：（化合反应）
1. 镁在空气中燃烧：2Mg + O 2 点燃2MgO
2. 铁在氧气中燃烧：3Fe + 2O 2 点燃Fe3O4
3. 铜在空气中受热：2Cu + O 2 加热2CuO
4. 铝在空气中燃烧：4Al + 3O 2 点燃2Al2O3
5. 氢气中空气中燃烧：2H 2 + O 2 点燃2H2O
6. 红磷在空气中燃烧（研究空气组成的实验）：4P + 5O 2 点燃2P 2 O 5
7. 硫粉在空气中燃烧：S + O 2 点燃SO 2
8. 碳在氧气中充分燃烧：C + O 2 点燃CO2
9. 碳在氧气中不充分燃烧：2C + O 2 点燃2CO
（ 2 ）化合物与氧气的反应：
10. 一氧化碳在氧气中燃烧：2CO + O 2 点燃2CO 2
11. 甲烷在空气中燃烧：CH 4 + 2O 2 点燃CO 2 + 2H 2 O
12. 酒精在空气中燃烧：C 2 H 5 OH + 3O 2 点燃2CO 2 + 3H 2 O
（ 3 ）氧气的来源：
13 ．玻义耳研究空气的成分实验2HgO 加热Hg+ O 2 ↑
14 ．加热高锰酸钾：2KMnO 4 加热K2MnO 4 + MnO 2 + O 2 ↑ （实验室制氧气原理1 ）
15 ．过氧化氢在二氧化锰作催化剂条件下分解反应：H 2 O 2 MnO2 2H 2 O+ O 2 ↑ （实验室制氧气原理2 ）
二、自然界中的水：
16 ．水在直流电的作用下分解（研究水的组成实验）：2H 2 O 通电2H 2 ↑+ O 2 ↑
17 ．生石灰溶于水：CaO + H 2 O == Ca(OH) 2
18 ．二氧化碳可溶于水：H 2 O + CO 2 ==H 2 CO 3
三、质量守恒定律：
19 ．镁在空气中燃烧：2Mg + O 2 点燃2MgO
20 ．铁和硫酸铜溶液反应：Fe + CuSO 4 == FeSO 4 + Cu
21 ．氢气还原氧化铜：H 2 + CuO 加热Cu + H 2 O
22. 镁还原氧化铜：Mg + CuO 加热Cu + MgO
四、碳和碳的氧化物：
（ 1 ）碳的化学性质
23. 碳在氧气中充分燃烧：C + O 2 点燃CO 2
24 ．木炭还原氧化铜：C+ 2CuO 高温2Cu + CO 2 ↑
25 ．焦炭还原氧化铁：3C+ 2Fe 2 O 3 高温4Fe + 3CO 2 ↑
（ 2 ）煤炉中发生的三个反应：（几个化合反应）
26 ．煤炉的底层：C + O 2 点燃CO 2
27 ．煤炉的中层：CO 2 + C 高温2CO
28 ．煤炉的上部蓝色火焰的产生：2CO + O 2 点燃2CO 2
（ 3 ）二氧化碳的制法与性质：
29 ．大理石与稀盐酸反应（实验室制二氧化碳）：
CaCO 3 + 2HCl == CaCl 2 + H 2 O + CO 2 ↑
30 ．碳酸不稳定而分解：H 2 CO 3 == H 2 O + CO 2 ↑
31 ．二氧化碳可溶于水：H 2 O + CO 2 == H 2 CO 3
32 ．高温煅烧石灰石（工业制二氧化碳）：CaCO 3 高温CaO + CO 2 ↑
33 ．石灰水与二氧化碳反应（鉴别二氧化碳）：
Ca(OH) 2 + CO 2 == CaCO 3 ↓+ H 2 O
（ 4 ）一氧化碳的性质：
34 ．一氧化碳还原氧化铜：CO+ CuO 加热Cu + CO 2
35 ．一氧化碳的可燃性：2CO + O 2 点燃2CO 2