第三章 第二节 第一课时　常见的合金及应用-2025年高中化学必修第一册同步课件

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第1课时　常见的合金及应用【课程目标】　1.能从合金结构与组成的角度理解合金的特殊性能，培养宏观辨识与微观探析的能力。2．能列举常见合金的组成和性能，能科学、合理地选择和使用金属材料，培养学生的科学态度和社会责任感。内容索引01.夯基提能02.素养落实03.课时作业（二十）知识点一　合金知识点二　铁合金知识点三　铝和铝合金、新型合金题型 氧化铝、氢氧化铝的知识拓展01.夯基提能知识点一　合金1．合金的含义合金是由两种或两种以上的金属(或金属和非金属) 合金中一定含有金属元素熔合而成的具有金属特性具有金属光泽、导电性、导热性和延展性的物质。属于混合物2．合金的特性(1)合金的硬度比其成分金属的________。(2)合金的熔点一般比其成分金属的________。(3)合金的性能不是各成分金属的性能之和。合金具有许多优良的物理、化学或机械性能，但许多性能不同于各成分金属，不是简单的性能加和。合金具有各成分金属的化学性质(4)合金的性能可以通过所添加的合金元素的种类、含量和生成合金的条件等来加以调节。大低【师说·助学】　(1)常温下，多数合金呈固态，但钾钠合金呈液态。(2)合金的导电性和导热性一般低于任一成分金属。3．纯金属与合金的结构比较在纯金属内，所有原子的大小和形状都是相同的，原子的排列十分规整；加入或大或小的其他元素的原子后，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。[即学即练]1．合金是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。下列物质不属于合金的是(　　)A．明矾　　B．硬铝 C．生铁　　D．青铜答案：A2．相对于纯金属制成的金属材料来说合金的优点是(　　)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的各成分金属的更低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合金比纯金属的应用范围更广泛A．①②③④ B．②③④ C．①②④ D．①②③答案：A解析：合金具有许多优良的物理、化学或机械性能，在许多方面优于它的各成分金属。例如，合金的硬度一般比各成分金属的硬度大，多数合金的熔点比各成分金属的熔点低。3．已知铜的熔点为1 083 ℃，钠的沸点为883 ℃，试问铜与钠能否形成合金？答案：不能。当铜开始熔化时，钠已经气化，所以二者不能形成合金。知识点二　铁合金1．铁合金的两大类型——生铁和钢用量最大、用途最广的铁合金是________。钢2．钢的分类不锈钢是最常见的一种合金钢，它的合金元素主要是________，不易生锈，抗腐蚀能力强。铬和镍【师说·助学】根据以上所述，说明碳素钢含碳量与其性能的关系。提示：钢的含碳量越低，韧性越好，硬度越低；含碳量越高，韧性越差，硬度越高。[即学即练]1．正误判断，错误的说明原因。(1)合金一定是不同金属熔合而成的具有金属特性的化合物：__________________________________________________________________________________________________________________。(2)生铁的熔点比纯铁低，但机械强度和硬度比纯铁高：________。(3)生铁中的铁与纯铁的化学性质不同：_________________________________________________________。错误。合金是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，合金不属于“化合物”，应属于“混合物”。正确。错误。合金中的铁与纯铁的化学性质相同。2．合金有许多特点，如Na­K合金为液体，而Na和K的单质均为固体。据此试推测生铁、纯铁、碳三种物质熔点最低的是(　　)A．纯铁 B．生铁 C．碳 D．无法确定答案：B解析：合金的硬度一般比各成分金属的大，熔点一般比各成分金属的低；生铁是铁碳合金，其熔点应比碳和铁的熔点低。3．[2024·江苏宜兴高一期末]钛和钛的合金具有很多优良的性能，如熔点高、密度小、可塑性好、易于加工，尤其是钛合金与人体器官具有很好的“生物相容性”。下列有关钛用途不合适的是(　　)A．用来做保险丝B．用于制造航天飞机C．用来制造人造骨D．用于家庭装修，做钛合金装饰门答案：A解析：钛的熔点较高，如果用钛做保险丝，在电路发生短路时，保险丝难以熔断，达不到断路的作用，无法实现保险丝作用，故A符合题意；钛的熔点较高，且密度较小，且易于加工，因此可用于制造航天飞机，故B不符合题意；钛与人体器官具有很好的“生物相容性”，因此可用于制造人造骨，故C不符合题意；钛和钛的合金密度小、可塑性好、易于加工，所以可用于家庭装修，做钛合金装饰门，故D不符合题意。知识点三　铝和铝合金、新型合金【知识衔接】　铝是地壳中含量最多的金属元素。推断题突破口根据金属活动性顺序可知，铝是一种活泼金属。1．铝与氧气的反应(1)常温下就能与空气中的氧气发生反应。(2)铝箔在氧气中的反应现象：铝箔熔化，失去金属光泽，但熔化的铝并不滴落。化学方程式：___________________________________________。 【师说·助学1】　常温下，铁和铝都能与氧气反应，为什么铁合金会因生锈报废，而铝制品却能稳定存在？提示：铁与氧气反应生成的铁锈比较疏松，不能阻止内部的铁与氧气的进一步反应，所以铁合金会因生锈而报废；铝和氧气反应表面生成一层致密的氧化铝薄膜，这层膜能防止内部金属进一步被氧化，故铝制品在空气中能稳定存在。2．铝、氧化铝的性质(1)铝、氧化铝与酸的反应【教材实验3－4】Al2O3＋6HCl===2AlCl3＋3H2O　2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑(2)铝、氧化铝与碱的反应【教材实验3－5】2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑Al2O3＋2OH－＋3H2O===2[Al(OH)4]－2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑3.两性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氧化物，叫做两性氧化物。如Al2O3。【师说·助学2】　(1)为什么铝制餐具不适宜用来蒸煮或长时间盛放酸性、碱性食物？(2)向集满CO2的铝制易拉罐中加入过量NaOH浓溶液，立即封闭罐口，易拉罐渐渐凹瘪；再过一段时间，罐壁又重新凸起。写出上述过程中发生反应的离子方程式。 状元随笔　Al、Al2O3的主要性质4．铝合金铝合金是目前用途广泛的合金之一。硬铝密度小、强度高，具有较强的抗腐蚀能力，是制造飞机和宇宙飞船的理想材料。5．新型合金(1)储氢合金：能够大量吸收H2，并与H2结合成金属氢化物的材料。如Ti­Fe合金、La­Ni合金等。(2)其他新型合金：如钛合金、耐热合金和形状记忆合金等。【即学即练】1．[2024·天津河西区高一期末]下列关于铝及其化合物的叙述不正确的是(　　)A．工业上可以用NaOH溶液去除铝表面的氧化膜B．在同温同压下，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，放出氢气的体积比为1∶1C．铝合金密度小、强度高，广泛应用于航空领域D．铝制品在生活中被广泛使用，说明铝是一种不活泼的金属答案：D解析：氧化铝和氢氧化钠反应生成四羟基合铝酸钠，工业上可以用NaOH溶液去除铝表面的氧化膜，故A正确；铝和盐酸反应生成氯化铝和氢气，铝和氢氧化钠反应生成四羟基合铝酸钠和氢气，铝元素化合价由0价升高为＋3价，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，根据得失电子守恒，放出氢气在同温同压下体积比为1∶1，故B正确；铝合金密度小、强度高，广泛应用于航空领域，故C正确；铝化学性质活泼，铝制品在生活中被广泛使用，是因为铝表面能生成一层氧化膜，故D错误。2．[2024·新疆乌鲁木齐高一期末]除去铁粉中混有的少量铝粉，可选用的试剂是(　　)A．NaOH溶液 B．稀硫酸C．AlCl3溶液 D．稀盐酸答案：A解析：Al与NaOH溶液反应，而Fe不能，反应后过滤可除杂，A符合题意；Fe、Al均与稀硫酸反应，不能除杂，B不符合题意；Fe、Al与AlCl3不发生反应，不能除去杂质Al，C不符合题意；Fe、Al均与盐酸反应，不能除杂，D不符合题意。3．铝既能与酸反应，又能与强碱溶液反应。回答下列问题。(1)在铝分别与盐酸、氢氧化钠溶液的反应中，铝元素化合价的变化都是__________________，还原剂都是________。(2)1 mol的铝分别与足量的稀盐酸、氢氧化钠溶液反应，生成氢气的体积在相同状况下比值为________，消耗氯化氢和氢氧化钠的物质的量之比为________。由0价变为＋3价铝1∶13∶1 02.素养落实题型 氧化铝、氢氧化铝的知识拓展1.氧化铝(1)氧化铝的两性Al2O3与强酸、强碱反应生成的盐不一样，与酸反应生成铝盐电离出Al3＋的盐为铝盐，与碱反应则生成四羟基合铝酸盐。电离出[Al(OH)4]－的盐为四羟基合铝酸盐　(2)氧化铝的用途Al2O3的熔点很高，可用作耐火材料，但氧化铝坩埚不能用于熔融NaOH固体。2．氢氧化铝(1)化学性质①Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O②Al(OH)3＋OH－===[Al(OH)4]－③2Al(OH)3△Al2O3＋3H2O例 [2024·湖南长沙高一期末]利用废铝箔(主要成分为Al，含少量Mg、Fe等)制明矾[KAl(SO4)2·12H2O]的一种工艺流程如下 答案：D 状元随笔　利用Al(OH)3能与强碱溶液反应，可分离Al3＋与其他金属阳离子的混合物。 答案：C 2．下列两瓶没有标签的无色透明溶液，不用任何试剂，只需互滴就能鉴别出来的是(　　)A．明矾溶液和烧碱溶液B．明矾溶液和盐酸C．Na[Al(OH)4]溶液和烧碱溶液D．盐酸与烧碱溶液答案：A解析：明矾溶液滴加到氢氧化钠溶液中，开始没有现象，后生成沉淀，而氢氧化钠滴加到明矾溶液中，开始生成沉淀，后沉淀溶解，现象不同，可鉴别，选项A符合；明矾溶液和盐酸不反应，无论互滴的顺序如何，均无明显现象，不可鉴别，选项B不符合；Na[Al(OH)4]溶液和烧碱溶液不反应，无论互滴的顺序如何，均无明显现象，不可鉴别，选项C不符合；盐酸与烧碱溶液，无论如何滴加，均无明显现象，不可鉴别，选项D不符合。03.课时作业（二十）【基础练|学考测评】题组一　合金及铁合金1．(3分)下列物质中不属于铁合金的是(　　)A．不锈钢 B．生铁 C．碳素钢 D．氧化铁答案：D解析：合金是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。不锈钢、生铁、碳素钢是铁合金；氧化铁是氧化物，属于纯净物，不是合金，故D项符合题意。2．(3分)碲锌镉(Te-Zn-Cd)晶体可作制造红外探测器的基础材料，下列有关它的叙述错误的是(　　)A．它是由Te、Zn、Cd按一定比例熔合而成的，无固定的熔、沸点B．它的硬度比Cd的大C．它的熔、沸点比Zn的低D．它的硬度比Zn的大答案：A解析：依据题干材料可知，碲锌镉(Te-Zn-Cd)晶体是由Te、Zn、Cd按一定比例熔合而成的具有金属特征性质的晶体，晶体有固定的熔、沸点，故A错误；合金的硬度和强度大于其成分金属，故B、D正确；碲锌镉是金属合金，合金的熔、沸点低于其成分金属的熔、沸点，它的熔、沸点比Zn的低，故C正确。3．(3分)北宋沈括对生铁炼钢有这么一段评价：“世间锻铁所谓钢铁者，用柔铁屈盘之，乃以‘生铁’陷其间，泥封炼之，锻令相入，谓之‘团钢’，亦谓之‘灌钢’。此乃伪钢耳……”。下列说法正确的是(　　)A．生铁和钢都是铁的含碳合金，生铁中碳的含量较低B．通过炼制和锻打，可以调节铁中元素的组成、元素的含量等来改变铁的性能C．高碳钢的韧性较好，低碳钢的硬度较大D．不锈钢是一种常见的合金钢，它的合金元素主要是钨(W)和硅(Si)答案：B题组二　铝和铝合金4．(3分)[2024·山东昌乐高一检测]高铁、移动支付、共享单车、网购，被称为中国“新四大发明”。用于高铁和共享单车制造业的重要金属材料是(　　)A．Na-K合金 B．Cu-Sn合金C．Sn-Pb合金 D．Mg-Al合金答案：D解析：Na-K合金熔点低，导热性好，所以用Na-K合金作原子反应堆的导热剂，不是用于高铁和共享单车制造业的重要金属材料，故A错误；Cu-Sn合金、Sn-Pb合金密度较大，不适宜用于高铁和共享单车制造业，故B、C错误；Mg-Al合金(如硬铝，成分为0.5% Mg、0.5% Mn、0.7% Si、4% Cu，其余为Al)由于强度和硬度大，几乎相当于钢材，且密度小，被广泛应用于汽车、船舶、飞机、高铁和共享单车等制造业，故D正确。5．(3分)下列有关厨房铝制品的使用中，你认为合理的是(　　)A．盛放食醋 B．烧煮开水C．用金属丝擦洗表面的污垢 D．用碱水洗涤答案：B解析：食醋中含有的醋酸呈酸性，能与氧化铝及铝发生反应而使其腐蚀，A不符合题意；用金属丝擦洗时会破坏铝表面覆盖的氧化铝层，使铝裸露在外继续被腐蚀，C不符合题意；氧化铝及铝能跟碱反应而被腐蚀，不能用碱水洗涤，D不符合题意。6．(3分)[2024·云南昆明高一期末]如图所示的实验中，投入铝片后(　　)A．①中产生气泡，②中不产生气泡B．①和②中都不产生气泡C．①和②中都产生气泡，①中是H2，②中是O2D．①和②中都产生气泡，且都是H2答案：D解析：铝与盐酸反应生成氯化铝和氢气，与氢氧化钠溶液反应生成四羟基合铝酸钠和氢气，①、②均产生气泡，且都是氢气，D正确。7．(3分)[2024·安徽砀山高一期末]下列说法正确的是(　　)A．Al2O3难溶于水，不与水反应，所以它不是Al(OH)3对应的氧化物B．因为Al2O3是金属氧化物，所以它是碱性氧化物C．Al2O3能跟所有的酸、碱溶液反应D．Al2O3能跟强酸、强碱溶液反应答案：D题组三　新型合金8．(3分)下列不属于新型合金材料的是(　　)A．储氢合金 B．形状记忆合金C．不锈钢 D．镍钴耐热合金答案：C9．(3分)下列关于新型合金材料说法不正确的是(　　)A．镧镍合金能大量吸收H2形成金属氢化物，可作储氢材料B．钛合金生物相容性好，强度大，可作人造骨骼C．形状记忆合金可在使合金发生形变的作用力消失后恢复原状D．利用合金的熔点低于成分金属这一特点可制得耐热合金答案：D10．(3分)[2024·湖南长沙高一期末]化学与生产、生活等密切相关，下列说法错误的是(　　)A．“超级钢”属于合金B．合金的熔点比其各成分金属的高，有利于金属高温工作C．储氢金属可用于解决氢能储存和运输难题D．用铝制锅烧水、煮饭，因为铝表面覆盖着耐高温的致密氧化铝的保护膜答案：B解析：超级钢是Fe、Mn、Al、V、C等金属和非金属形成的合金，A正确；合金的熔点比其各成分金属低，不利于金属高温工作，B错误；氢气为气体，不易储存和运输，则储氢金属可用于解决氢能储存和运输难题，C正确；铝表面覆盖着耐高温的致密氧化铝的保护膜，可以用于制作铝锅等，D正确。【综合练|选考通关】11．(3分)[2024·浙江镇海中学高一期末]关于铁、铝及其合金的说法不正确的是(　　)A．生铁的含碳量为2%～4.3%B．稀土金属可以用于生产合金C．铝是一种活泼金属，铝表面的保护膜和铝均能与盐酸发生反应D．向装有氢氧化钠溶液的试管中放入未打磨的铝片，一直观察不到气泡答案：D解析：生铁和钢均属于铁碳合金，生铁的含碳量为2%～4.3%，钢的含碳量为0.03%～2%，A正确；稀土金属添加到合金中，可以改善合金的物理或化学性能，因此稀土金属在冶金工业上应用广泛，可以用于生产合金，B正确；Al和Al2O3均为两性物质，均能与盐酸反应，C正确；当表面的氧化膜被NaOH溶液溶解后，里面的铝与NaOH溶液反应能产生氢气，可观察到气泡，D错误。12．(3分)[2024·北京朝阳高一期末]下列说法正确的是(　　)①Al和Fe可用于做建筑材料，也可用于制作饮料罐②Al和Fe表面在空气中都可自然生成一层致密的氧化膜，保护内层金属不被腐蚀③Al2O3和Fe2O3都为碱性氧化物，所以都能溶于硫酸④Al(OH)3与Fe(OH)3加热都会分解，生成对应的氧化物A．①②　　B．②③ C．①④　　D．③④答案：C  答案：B 14．(7分)我国高铁、航空航天、手机制造等都已经跻身世界一流水平，根据下列材料的应用回答问题。(1)上述材料中属于金属材料的是____________(写一种即可)。(2)飞机外壳用钛合金、铝合金的优点是______________________。(3)在对高铁钢轨中的缝隙进行焊接时，常用铝和氧化铁在高温条件下反应生成熔融状态下的铁和另一种氧化物。写出该反应的化学方程式为_______________________，反应基本类型是____________。高速钢密度小、强度高、耐腐蚀等 置换反应解析：聚酰亚胺塑料是一种有机合成材料，合金相对于其成分金属往往硬度更大，熔点低，更耐腐蚀。15．(7分)铁和铝是科技、生产、生活中应用最广泛的金属材料。现有铁、铝的混合物进行如下实验。(1)操作X的名称是____________。(2)气体A是____________。(3)溶液B中阴离子除OH－外还有__________，溶液D中存在的金属离子为____________。过滤H2(或氢气)[Al(OH)4]－Fe2＋解析：加入足量NaOH溶液，Al溶解；操作X为过滤。解析：Al与NaOH溶液反应产生氢气，气体A为H2。解析：溶液B中阴离子有OH－、[Al(OH)4]－，溶液D中金属离子为Fe2＋。【培优练|能力提升】16．(7分)某课外活动小组收集了一种合金进行研究。①外观灰色，表面光滑。②在酒精灯上灼烧，火焰呈绿色；合金片熔化，但不滴落。③取已刮去表面氧化膜的金属10 g，放入足量的稀硫酸中，收集到标准状况下的氢气9.96 L。④另取已刮去表面氧化膜的金属10 g，放入足量的氢氧化钠溶液中，也收集到标准状况下的氢气9.96 L。根据以上信息回答下列问题。(1)合金中一定含有的金属元素是____________(填元素符号)。(2)如果该合金只有两种元素组成，则它们的质量比为________。Cu、Al　4∶1解析：因为焰色为绿色，所以合金中一定含有铜；相同质量的合金分别与稀硫酸和氢氧化钠溶液反应放出等体积的氢气，所以合金中一定含有铝。