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第二节金属材料（一）铁合金一、合金1、定义：合金是由两种或两种以上的金属（或金属与非金属）熔合而成的具有金属特性的物质2、成分：一种金属为主，另一种或几种是金属或非金属3、制作过程：熔合4、特性：（1）合金的硬度一般比各成分金属的大（2）合金的熔点一般比各成分金属的低（3）合金的物理、化学及机械性能一般优于各成分金属注：1、合金是混合物2、稀土元素被称为“冶金工业的维生素”5、结构变化：纯金属中，所有原子大小、形状都相同，排列规整；加入其它元素的原子后，改变了金属原子有规则的层状排列，使原子层之间的相对滑动变得困难，导致合金的硬度变大。
二、铁合金(1)铁碳合金1、分类：含碳量为0.03%-2%，为钢；含碳量为2%-4.3%，为生铁。
2、性能及用途：生铁硬度大、抗压、性脆、可以铸造成型，是制造机座、管道的重要材料；钢有良好的延展性，机械性能良好，可以锻轧和铸造，广泛用于制造机械和交通工具等（2）钢钢是用量最大、用途最广的合金。
根据化学成分，钢分为两大类：碳素钢和合金钢1、碳素钢：铁与碳的合金2、合金钢：也叫特种钢，在碳素钢中适量加入一种或几种合金元素，使钢的组织结构发生变化，从而具有特殊性能例：不锈钢是最常见的一种合金钢，它的合金元素主要是铬和镍。
不锈钢特点：比较稳定，不易生锈，有很强的抗腐蚀能力；不锈钢用途：医疗器材、厨房用具、餐具、地铁列车车体（二）铝和铝合金一、铝的性质1、物理性质：铝是地壳中含量最多的金属。
银白色，有金属光泽的固体，熔点较低，硬度较小，是电和热的良导体。
常温下在空气中常被氧化成致密的氧化膜（Al2O3熔点2050℃），这层膜起到保护内部金属Al（熔点660℃）的作用，所以活泼的Al可以在空气中稳定存在。
2、化学性质：（1）与非金属反应：①与氧气反应：4Al+3O2点燃2Al2O3②与氯气反应:2Al+3Cl2点燃2AlCl3（2）与酸反应：2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑ 2Al+6H+=2Al3++3H2↑（3）与碱反应：2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑ 2Al+2OH―+2H2O=2AlO2-+3H2↑实质：先与水反应，生成的氢氧化铝再与强碱溶液反应（4）与某些氧化物反应（即铝热反应）：2Al+Fe2O3高温2Fe+ Al2O33、铝合金的用途①铝合金：向铝中加入少量法合金元素，如Cu、Mg、Si、Mn、Zn及稀土元素等，可制成铝合金。
第三章铁金属材料第一节铁及其化合物【必备方程式】知识点一铁的单质一、铁元素的存在1、含量铁元素在地壳中的含量仅次于氧、硅和铝。
2、存在形态(1)游离态：存在于陨铁中。
(2)化合态：主要以+2、+3价铁的化合物存在。
如黄铁矿(FeS2)、赤铁矿( Fe2O3)、磁铁矿(Fe3O4)、菱铁矿(FeCO3)等。
【习题】判断正误。
(1)铁元素在地壳中含量位于第三位。
()(2)在工业中炼制铁单质，所以自然界中无游离态铁。
()(3)工业炼铁，需加入还原剂。
()(4)钢和铁都是铁的合金，钢不易生锈，生铁易生锈，铁锈的主要成份是Fe3O4。
()二、铁的单质1、物理性质：银白色光泽、密度大，熔沸点高，延展性、导电、导热性较好、能被磁铁吸引。
2、化学性质：铁是较活泼的金属，铁原子的最外层电子数为2个，可失去2个或3个电子而显+2价或+3价，但+3价的化合物较稳定。
①与非金属反应：3Fe + 2O2Fe3O42Fe + 3C122FeCl3说明：铁丝在氯气中燃烧时，生成棕黄色的烟，加水振荡后，溶液显黄色。
△Fe + S FeS说明：铁跟氯气、硫反应时，分别生成+3价和+2价的铁，说明氧化性：氯气＞硫。
①与水反应：A．在常温下，在水和空气中的O2、CO2等的共同作用下，Fe易被腐蚀(铁生锈)。
B．在高温下，铁能与水蒸气反应生成H2：3Fe + 4H2O(g)Fe3O4 + 4H2①与酸反应：A．与非氧化性酸（如稀盐酸、稀H2SO4等）的反应。
例如：Fe + 2H＋Fe2＋+ H2↑B．铁遇到冷的浓H2SO4、浓HNO3时，产生钝化现象，因此金属铁难溶于冷的浓H2SO4或浓HNO3中。
但在加热条件也可以反应。
①与比铁的活动性弱的金属的盐溶液发生置换反应。
例如：Fe + Cu2＋Fe2＋+ Cu【习题】1、下列物质中，不能与铁发生化学反应的是()A．盐酸B．氯化铁溶液C．氢氧化钠溶液D．氯气2、下列关于铁的叙述正确的是()。
一、碱金属元素概述 1. 定义碱金属元素为第ⅠA 族（除氢）的元素。
包括锂（Li ）、钠（Na ）、钾（K ）、铷（Rb ）、铯（Cs ），钫（Fr ），其中钫为放射性元素。
2.相似性碱金属元素原子的最外层都有_____个电子，很容易_______，最高正价为_____价，最高价氧化物对应的水化物均为_____碱，是典型的活泼金属元素。
3.递变性随着核电荷数的增加，碱金属元素原子的电子层数逐渐_______，原子半径逐渐______。
【答案】1失去 +1 强增多增大知识精讲知识导航第30讲 碱金属元素二、碱金属元素的物理性质1. 相似性碱金属单质都有______色的金属光泽（但____略带金色光泽）、硬度小、有延展性，密度小、熔沸点较低，导电、导热性良好，液态钠钾合金可做原子反应堆的导热剂。
2. 递变性随着核电荷数的增加，单质的熔点和沸点逐渐______，密度逐渐______，（但ρK___ρNa），且Li、Na、K的密度_____1，Rb、Cs的密度_____1。
【答案】银白铯降低增大＜＜＞三、碱金属与氧气的反应Cs 燃烧反应更剧烈，生成更复杂的氧化物【实验结论】随着核电荷数的增加，碱金属与O2反应越来越_____，产物越来越_________。
【答案】剧烈复杂四、碱金属与水的反应碱金属现象及产物化学方程式Li 反应较慢，生成H22Li + 2H2O === 2LiOH + H2↑Na 反应剧烈，生成H22Na + 2H2O === 2NaOH + H2↑K 反应剧烈，轻微爆炸，生成H22K + 2H2O === 2KOH + H2↑Rb 遇水立即燃烧，爆炸，生成H2Cs 遇水立即燃烧，爆炸，生成H2【实验结论】碱金属都能与水反应，反应的通式为2R + 2H2O===2ROH + H2↑，随着核电荷数的增加，碱金属与水反应越来越______，生成的ROH（最高价氧化物对应的水化物）的碱性越来越______。
专题九常见金属元素注：(1)表示1月学业水平考题。
考点1 金属的活动性顺序1．(2015·广东1月学业水平测试T36)将铜币置于盛有20 mL 0.1 mol ·L －1AgNO 3溶液的烧杯中，可观察到( )A ．溶液变红B ．溶液颜色不变C ．铜币表面变色D ．有大量气泡逸出2．(2014·广东学业水平测试T29)将4种金属分别加入到4支装有稀盐酸的试管中，记录的现象如下表所示，正确的是( )3.(2013·广东学业水平测试T40)下列操作能导致置换反应发生的是( ) A ．将铜片置于盐酸中 B ．将锌片置于MgCl 2溶液中 C ．将铁片置于CuSO 4溶液中 D ．Na 2CO 3溶液与CaCl 2溶液混合1．由金属活动性顺序分析金属性质的规律2.判断金属活动性强弱的规律(1)单质与水或酸反应的难易程度：反应越剧烈，该金属越活泼。
(2)最高价氧化物对应水化物的碱性强弱：碱性越强，该金属越活泼。
(3)金属间的置换反应：若A 能置换B ，则A 的活动性比B 的强。
(4)简单阳离子氧化性的强弱：氧化性越强，该金属的活动性越弱。
(5)两金属构成原电池(电解质溶液为盐酸)时，作负极(或电子流出或电流流入或发生氧化反应等)的金属比作正极(或电子流入或电流流出或发生还原反应等)的金属活泼。
[温馨提示] 常温下，铝、铁遇浓硫酸、浓硝酸发生钝化。
下列关于金属的叙述中正确的是( ) A ．所有的金属都是固态的B ．金属具有导电性、导热性和延展性C ．所有金属都能与酸反应D ．金属元素在自然界中都是以化合态存在的[解析] 汞在常温下呈液态。
金属活动性顺序中，排在氢之前的金属都可与酸反应，但排在氢之后的金属难以与酸反应，如铜不与盐酸或稀硫酸反应。
金属元素在自然界中除金、铂外大多数以化合态形式存在。
[答案] B(多选)下列事实中，不能说明铁的金属活动性比铜强的是( ) A ．铁的年产量比铜高B ．铁桶不能用来盛装农药波尔多液(CuSO 4)C ．铁的硬度比铜大D ．相同条件下，铁比铜更易被腐蚀[解析] 金属的年产量和硬度大小不能说明金属活动性强弱。
铁的活动性顺序在铜之前，能与CuSO 4发生置换反应。
活泼金属不一定容易生锈，如铝比铁活泼，但比铁更耐腐蚀，因为铝表面有一层致密保护膜Al 2O 3。
[答案] ACD 考点2 金属的冶炼1．热分解法对于不活泼金属，可以直接用加热分解的方法将金属从其化合物中还原出来。
适用于金属活动性顺序中排在铜后面的金属，其氧化物分解可生成金属单质。
例如：2HgO=====△2Hg ＋O 2↑；2Ag 2O=====△4Ag ＋O 2↑。
2．热还原法在金属活动性顺序表中处于中间位置的金属(Zn ～Cu)，通常是用还原剂(C 、CO 、H 2、Al 等)将金属从其化合物中还原出来。
例如：Fe 2O 3＋3CO=====高温2Fe ＋3CO 2↑；ZnO ＋C=====高温Zn ＋CO↑。
3．电解法通常采用电解熔融的金属化合物的方法冶炼活泼金属。
例如：2NaCl(熔融)=====电解2Na ＋Cl 2↑；MgCl 2(熔融)=====电解Mg ＋Cl 2↑；2Al 2O 3=====电解冰晶石4Al ＋3O 2↑。
电解法还可以用来精炼Cu 、Ag 等不活泼金属。
4．铝热法铝能用于冶炼难熔的金属(如Fe 、Cr 、V 、Mn 等)。
例如：Fe 2O 3＋2Al=====高温2Fe ＋Al 2O 3(铝热反应)。
Al 和金属氧化物的混合物叫作铝热剂。
[温馨提示] 金属铝的冶炼只能电解熔融的氧化铝，不能电解熔融的氯化铝；而金属镁的冶炼则是电解熔融的氯化镁。
(多选)下列金属冶炼的反应原理，正确的是( ) A ．2NaCl(熔融)=====电解2Na ＋Cl 2↑ B ．Al 2O 3＋3H 2=====高温2Al ＋3H 2O C ．Fe 3O 4＋4CO=====高温3Fe ＋4CO 2↑ D ．2HgO=====△2Hg ＋O 2↑[解析] 根据金属的活动性顺序，选择冶炼金属的方法。
可用表格表示：[答案] ACD考点3 钠及其重要化合物的主要性质1．(2017·广东学业水平测试T19)Na 呈银白色，质软而有延展性。
关于Na 的说法正确的是( )A ．化学性质活泼B ．可保存于水中C ．可保存于空气中D ．非金属性很强2．(2013·广东学业水平测试T64)(多选)根据元素周期律，碱金属元素的下列性质从上到下依次递增的有( )A ．金属性B ．化合价C ．原子半径D ．单质的还原性1．钠(1)物理性质：银白色、硬度小(可用小刀切割)、密度小、熔点低。
(2)化学性质 ①与非金属反应 2Na ＋ Cl 2=====点燃2NaCl ；4Na ＋O 2===2Na 2O(常温)，现象：银白色表面变暗； 2Na ＋ O 2=====△Na 2O 2，现象：黄色火焰，生成淡黄色固体。
②与水反应2Na ＋2H 2O ===2NaOH ＋H 2↑，现象：浮(密度比水小)、熔(熔点低)、游、嘶(响声)、红(反应前向水中加入酚酞，反应生成NaOH ，使溶液变红)。
(3)保存实验室中钠保存在石蜡油或煤油中。
2．钠的化合物 (1)钠的氧化物(2)碳酸钠与碳酸氢钠3.焰色反应(1)定义许多金属或它们的化合物在灼烧时都能使火焰呈现特殊的颜色。
焰色反应是物理变化。
(2)基本步骤烧(将铂丝在火焰上灼烧至原火焰颜色)——蘸[蘸取溶液(或固体)在火焰上灼烧，观察火焰颜色]——洗(用盐酸洗铂丝)。
(3)常见元素的焰色钠元素焰色反应为黄色；钾元素焰色反应为紫色，但要透过蓝色钴玻璃观察。
[温馨提示] (1)Na2O2不是碱性氧化物，因为其与水反应除了生成碱外，还有氧气；(2)焰色反应是元素的性质，只要物质里面含有这种元素，在灼烧时都能使火焰呈现这种元素的特殊颜色。
溶于水后溶液呈碱性的物质是( )A．NO2B．HClC．SO2D．Na2O2[解析] A中3NO 2＋H2O===2HNO3＋NO，C中SO2＋H2O H2SO3，HNO3、H2SO3、HCl的水溶液均显酸性；而D中2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑，NaOH溶液显碱性。
[答案] D(多选)纯碱和小苏打都是白色晶体，在日常生活中都可以找到。
要将它们区分开，下面的方法可行的是( )A．观察加热时能否放出气体B．取等物质的量的样品，分别加入足量盐酸，测量产生气体的体积C．将等物质的量样品溶解，分别滴加酚酞，观察溶液颜色变化D．将样品溶解，分别滴加CaCl2溶液，观察是否有白色沉淀生成[解析] NaHCO3受热分解，但加热固体时，看不到是否有气体产生。
CO2－3＋2H＋===H2O＋CO2↑，HCO－3＋H＋===H2O＋CO2↑，等物质的量的样品生成CO2气体的体积相同。
滴加酚酞，溶液颜色较红的是Na2CO3。
滴加CaCl2溶液，产生沉淀的是Na2CO3。
[答案] CD[特别提醒] HCO－3＋OH－===H2O＋CO2－3，Na2CO3、NaHCO3与Ca(OH)2反应，都生成CaCO3沉淀。
考点4铝及其重要化合物的主要性质1．(2017·广东学业水平测试T40)往下列溶液中加入足量NaOH溶液，充分反应后，不会出现沉淀的是( )A．MgCl2溶液B．AlCl3溶液C．CaCl2溶液D．FeCl3溶液2．(2015·广东学业水平测试T41)既能与酸又能与碱反应是两性化合物的特征。
下列物质属于两性化合物的是( )A．Al B．Na2CO3C．Al(OH)3D．(NH4)2SO43．(2014·广东学业水平测试T16)欲将溶液中的Al3＋沉淀完全，最合适的试剂是( )A．NaOH溶液B．氨水C．Na2SO4溶液D．NaCl溶液4．(2013·广东学业水平测试T41)生活中我们常用到铝制餐具。
铝在空气中稳定存在的原因是( )A．铝能产生铝热反应B．铝的化学性质不活泼C．常温下铝不能与氧气反应D．铝表面能形成致密的氧化膜1．铝(1)物理性质：银白色，有良好的导电性、导热性、延展性。
(2)化学性质①常温下，与氧气反应生成致密的氧化膜，使其有较强的耐腐蚀性：4Al ＋ 3O2===2Al2O3。
铝灼烧的现象：铝箔在灯焰上灼烧表面变暗，熔而不落。
②既能与强酸反应产生氢气，又能与强碱反应产生氢气：2Al ＋ 6HCl===2AlCl3＋3H2↑；2Al ＋ 2NaOH ＋ 2H2O===2NaAlO2＋3H2↑。
但铝在冷的浓硫酸或浓硝酸中发生钝化。
2．氧化铝两性氧化物，用于冶炼铝及耐火材料。
Al2O3＋ 6H＋===2Al3＋＋3H2O；Al2O3＋ 2OH－===2AlO－2＋ H2O。
3．氢氧化铝(1)性质：两性氢氧化物，可治疗胃酸过多。
Al(OH)3＋ 3H＋===Al3＋＋3H2O；Al(OH)3＋OH－===AlO－2＋ 2H2O。
(2)制取铝盐与氨水反应：AlCl3＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH4Cl，现象：白色絮状沉淀。
4．明矾化学式：KAl(SO4)2·12H2O。
用途：净水剂。
净水原理：明矾溶于水生成有很强吸附性的氢氧化铝胶体，吸附水中悬浮物而沉淀。
[温馨提示] (1)氧化铝和氢氧化铝只能和强酸或者强碱反应；(2)明矾只能净水，不能杀毒、消菌。
将一小块铝箔在酒精灯上加热至熔化，下列实验现象描述正确的是( ) A．铝箔熔化，失去光泽B．铝箔燃烧，发出耀眼的白光C．铝箔熔化，火星四射D．铝箔燃烧，有黄色火焰[解析] 在酒精灯上加热铝箔，铝箔熔化，失去金属光泽，不会发生燃烧，没有耀眼白光、火星四射、黄色火焰等现象。
[答案] A[特别提醒] 铝在空气中，表面生成致密的保护膜Al2O3，所以铝不容易生锈。
(2016·广东学业水平测试)铝土矿为自然界中铝的重要存在形式，通常含有50%左右的Al2O3，以及SiO2、Fe2O3和MgO等成分。
上述4种氧化物中，属于两性氧化物的是( ) A．Al2O3B．SiO2C．Fe2O3D．MgO[解析] Al2O3是两性氧化物，既能与酸反应生成盐和水，也能与强碱反应生成盐和水。
[答案] A考点5铁及其重要化合物的主要性质1．(2017·广东学业水平测试T21)铁是目前世界上用量最大的金属材料，有关铁及其化合物说法正确的是( )A．磁铁矿的成分是Fe2O3B．Fe2＋遇KSCN溶液显红色C．Fe可被冷的浓HNO3钝化D．Fe2＋可被还原剂还原为Fe3＋2．(2014·广东学业水平测试T38)下列反应结束后，向其中滴加KSCN溶液，溶液变成红色的是( )A．铁锈与过量稀盐酸B ．FeCl 3溶液与过量铜片C ．FeCl 3溶液与过量铁粉D ．FeCl 2溶液与过量Zn 粉1．铁的化学性质铁在干燥空气中很难跟氧气反应，但在潮湿空气中很容易被腐蚀，若在酸性气体氛围中腐蚀更快。
