【金版教程】2015-2016学年高中化学 3.3用途广泛的金属材料课件 新人教版必修1

第三节
用途广泛的金属材料
回望旧知 1.大多数金属都具有金属光泽，密度和硬度较大， 熔沸点高，具有良好的延展性和导电、导热性能。 除汞外，金属在常温下都是固体。 2．像青铜那样，在一种金属中加热熔合其他金属或 非金属而形成的具有金属特性的物质，叫做合金。
背诵经典 1. 合金是指由两种或两种以上的金属( 或金属和非 金属)熔合而成的具有金属特性的物质。 2． 合金属于混合物， 其硬度一般大于它的成分金属， 其熔点一般低于它的成分金属。 3．青铜是我国使用最早的合金。 4．钢是用量最大，用途最广的合金，它可分为碳素 钢和合金钢。
CO2＋OH－ ===HCO－ 3 ③________________________________________________________________________ ，
－ CO2＋2H2O＋ AlO－ 2 ===Al(OH)3↓＋ HCO3 ；
△ ④2Al(OH)3=====Al2O3＋3H2O
解析 合金一般比各成分金属熔点低、硬度大，具有更好的机械加工性能，故应用范围更广泛。但合 金的导电性却不一定比纯金属更强，比如铝合金的导电性比纯铝要差。
机械性能和强度 (1)机械性能 常用的机械性能包括：强度、塑性、硬度、冲击韧性、多次冲击抗力和疲劳极限等。 (2)强度 是指金属材料零件承受载荷后抵抗发生断裂或超过容许限度的残余变形的能力。也就是说，强度是衡 量零件本身承载能力(即抵抗失效能力 )的重要指标。强度是机械零部件首先应满足的基本要求。
[重难导学] 1．合金的特性 (1)与各成分金属相比，合金具有许多优良的物理、化学和机械性能。 (2)合金的硬度一般大于其成分金属。 (3)多数合金的熔点低于其成分金属。 2.常见的合金 (1)铜合金 铜合金具有优良的导电、导热性能，良好的耐腐蚀性能，易于加工成型，又有足够的强度、弹性和耐 磨性，广泛用于建筑、电气、造船和化工等许多重要的工业领域。 铜合金的分类、性能及用途：
27b ×100% (2)该样品中铝的质量分数是_________________________________________________ 。 51a B (3)第②步中加入 NaOH 溶液不足时，会使测定结果________( 填选项编号，下同)。第④步中的沉淀没
A 有用蒸馏水洗涤时，会使测定结果________ 。
2．镁铝合金中铝元素的测定 (1)案例 已知镁铝合金的质量 a g，与足量的盐酸反应，向反应后的溶液中加入足量的氢氧化钠溶液，过滤除去 沉淀，然后向滤液中通入足量的二氧化碳气体，所得沉淀经过滤、洗涤、灼烧，冷却后称重为 b g，求铝元 素的含量。 (2)方法 发 生 反 应 为 Mg ＋ 2HCl===MgCl2 ＋ H2↑ ， 2Al ＋ 6HCl===2AlCl3 ＋ 3H2↑ ； MgCl2 ＋
3.其他合金
合金的形成改变了金属的内部结构，对部分物理性质影响较大，同时对化学性质也有影响，如不锈钢 的抗腐蚀能力比纯铁强得多。
[典题探究] 例 1 [2014· 广东东莞高一质检]合金相对纯金属制成的金属材料来说优点是( ) ①合金的硬度一般比它的各成分金属的大 ②一般合金的熔点比它各成分金属的更低 ③改变原料的 配比，改变生成合金的条件，可得到具有不同性能的合金 ④合金比纯金属的导电性更强 ⑤合金比纯金 属的应用范围更广泛 A．①②③⑤ C．①②④ B．②③④ D．①②④⑤
(1)补全上述①②③④各步反应的离子方程式 ＋ 3＋ ＋ 2Al ＋ 6H ===2Al ＋3H2↑ 2＋ ① Mg＋2H ===Mg ＋H ↑，_____________________________________________________________ ；
2
② H＋＋OH－ ===H2O， Mg2＋＋2OH－ ===Mg(OH)2↓， － － 3＋ Al ＋ 4OH ===AlO 2 ＋2H2O ________________________________________________________________________ ；
合金 主要成分 青铜 黄铜 白铜 铜、锡 铜、锌 铜、镍
主要性能
主要用途
强度高、可塑性好、耐磨、 用于制机械零件，如轴承、 耐腐蚀 耐腐蚀 光泽好、耐磨、耐腐蚀、易 加工 齿轮等 用品等 用于制钱币、代替银做饰品 强度高、可塑性好、易加工、用于制机械零件、仪表、日
(2)生铁和钢的主要特性和用途
钢
该元素的质量 (1)合金中某元素的质量分数＝ ×100%。 合金的总质量 (2)先分析实验的反应原理，然后找出已知物质的量与待求物质的量的关系，最后列式计算。
[典题探究] 例 2 某铝合金(硬铝)中含有铝、镁、铜、硅，为了测定该合金中铝的含量，有人设计了如下实验：(注： 硅不与盐酸反应，也不溶于水)
答案 ①－B ②－A ③－D ④－C
02课堂合作探究
要点一 常见合金的成分及其重要作用 [探究导引] 1．我国最早使用的合金是什么？其主要成分是什么？ 记录：我国最早使用的合金是青铜，其主要成分为铜和锡。 2．镁铝合金为什么广泛应用于飞机制造？ 记录：镁铝合金的强度高、硬度大、密度小，故广泛应用于飞机制造。 3．钛被称为“21 世纪金属”，其合金大规模应用于航天航空，利用的是合金的哪些优点？ 记录：钛合金的主要优点包括耐高温、耐腐蚀、高强度等。
【类题演练】 [2014· 银川一中高一期末考试]将金属与金属 (或非金属)加热熔合在一起就能形成合金。 根据下列金属的熔点、沸点： Na 熔点/℃ 沸点/℃ 其中不能形成合金的是( A．Fe、Cu C．Cu、Na ) B．Fe、 Al D． Al、Na 97.81 882.9 Cu 1083 2595 Al 660 2467 Fe 1535 3000
解析 由各种单质的熔沸点分析可知，任何温度下都无法同时为液态，故不能形成合金。
要点二 有关合金的组成的分析与计算 [探究导引] 1．根据合金与酸反应生成 H2 的量，如何判断合金组成的情况？ 记录：主要由化学方程式依据金属和 H2 的关系进行判断。 2．一定量的镁铝合金，欲测定 Al 的百分含量你能设计几种方案？ 记录：既可以使合金溶于酸测定产生 H2 的量计算得出，也可以使合金与足量 NaOH 作用，通过测定 剩余金属的质量而得出结论。 [重难导学] 1．合金组成的分析 (1)案例 已知合金的质量 a g，与足量的盐酸反应产生 b g 的氢气，分析合金的组成。 (2)方法 氢气的质量→转移电子的量→合金的平均摩尔质量→确定合金组成的范围→根据所给物质的摩尔质量 确定合金组成。
合金中只有金属吗？合金属于纯净物还是混合物？
提示：合金是指由两种或两种以上的金属或金属与非金属熔合而成的物质，故合金属于混合 物，合金中可能含有非金属，如钢中含有碳。
(1)合金只能由两种或两种以上的金属熔合而成。 ( × ) (2)钢是纯净物，不是合金。( × ) (3)铜比黄铜的熔点低。( × ) (4)镁铝熔合成合金的过程是化学变化。( × )
A．偏高
B．偏低
C．不影响
(1)明确几种单质分别和 HCl 反应的化学方程式； (2)实验误差分析方法：由反应原理分析得出实验结果的计算式，再分析操作对实验数据的影响，最终 得出测定结果的误差。
解析 (1)① Mg、 Al 可与盐酸反应，而 Cu、 Si 不与盐酸反应。②由于加入足量 NaOH，则发生 Al3＋
－
素的含量。
3．铁合金中元素含量的测定 (1)案例 1 及方法 已知铁合金(杂质主要含碳，其他杂质不与酸反应)质量为 a g，与足量的盐酸反应产生氢气 b g，求铁的 含量。 氢气的质量→铁的质量→铁的含量。 (2)案例 2 及方法 已知铁合金(杂质主要含碳)质量为 a g， 在氧气流中充分灼烧， 将所得气体通入足量的 Ba(OH)2 溶液中， 得到 b g 沉淀物，求碳的含量。 b g 沉淀物是 BaCO3→碳的质量→碳的含量。
知识点二 正确选用金属材料 1.金属材料的分类
按组成分①纯金属 ②合金 金属 材料 按性能①黑色金属：包括铁、铬、锰以及它们的合金 特点分②有色金属：除黑色金属以外的其他金属及合金
2．金属材料的正确选用
将下列合金与其用途连线。 ①青铜 ②铬镍合金 ③低碳钢 ④铝合金 A．不锈钢 B．司母戊鼎 C．门窗框架 D．钢丝、钢管
【类题演练】 [2014· 石家庄市第一中学高一期末]由 Na、Mg、 Al、Fe 四种金属单质中的两种组成的 混合物共 12 g，跟足量盐酸反应，产生 5.6 L H2(标准状况下 )，由此可判断混合物中必定含有( A．Fe C． Mg
解析 2Na ～ 2Al ～ 4.5 g H2
)
B．Na D． Al
知识点一 合金 1.合金 (1)定义 由两种或两种以上的 金属 (或 金属与非金属 (2)性质 ①硬度：合金的硬度及机械加工性能一般 高于 各成分金属； ②熔点：合金的熔点一般 低于 各成分金属。 2．常见的合金 (1)铜合金 )熔合而成的具有 金属 特性的物质。
(2)钢 ——用量最大、用途最广的合金
－ ＋ 4OH－ ===AlO－ 2 ＋ 2H2O。 ③由于上步 NaOH 溶液足量，通入 CO2 先与 OH 反应。
(2)灼烧后所得固体为 Al2O3，由铝元素守恒知： bg b n(Al)＝ 2n(Al2O3)＝ 2× ＝ mol 102 g· mol－ 1 51 b mol×27 g· mol－ 1 51 27b 则铝的质量分数为 ×100%＝ ×100%。 ag 51a (3)第 ②步加入 NaOH 溶液不足时，Al3＋ 不能完全转化为 AlO－ 2 使最后所得 Al2O3 质量减小，测定结果偏 低。第 ④步中沉淀未洗涤，沉淀表面附着的溶液中的溶质在灼烧时析出，使 m(Al2O3)增大，测定结果偏高。
Mg ～ 6g 14 g H2 5.6 5.6 L
3H2 Fe ～
由以上关系可知产生 5.6 L H2，只有 Fe 的质量大于 12 g，一定含有 Fe。