高中化学人教版 (2019)必修 第一册第三章 铁 金属材料第二节 金属材料优质学案设计

这是一份高中化学人教版 (2019)必修 第一册第三章 铁 金属材料第二节 金属材料优质学案设计，共12页。学案主要包含了化学计算常用的方法等内容，欢迎下载使用。






















核心知识点一：


1. 合金


（1）概念：合金是指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）性能：合金具有不同于各成分金属的物理、化学或机械性能。


①熔点：一般比它的各成分金属的低；


②硬度和强度：一般比它的各成分金属的大。


2. 常见的金属材料





3. 合金的性质


（1）合金的熔点一般比各成分金属的低。


（2）合金在硬度、密度、强度以及其他一些机械性能上要优于各成分金属


（3）合金具有金属特性，如具有导热性、导电性


（4）合金中各成分金属的化学性质一般不变


4. 铁合金





5. 铁合金的理解


（1）纯铁的抗腐蚀性虽然比生铁强，但由于性能不好，使用少，铁合金使用的多。


（2）碳素钢的含碳量越低，钢的韧性越好；含碳量越高，钢的硬度越大。


（3）铁碳合金中含碳量低于0.03%叫熟铁，含碳量为0.03%~2%叫钢，含碳量为2%~4.3%的叫生铁。


6. 新型合金


（1）储氢合金


（2）钛合金


（3）耐热合金


（4）形状记忆合金


（5）泡沫合金





核心知识点二：


一、物质的量在化学方程式计算中的应用


以钠和水反应的化学方程式为例：


2Na + 2H2O===2NaOH+H2↑


化学计量数 2 2 2 1


扩大NA倍 2×NA 2×NA 2×NA 1×NA


物质的量 2 ml 2 ml 2 ml 1 ml


结论：化学方程式中各物质的化学计量数之比=参加反应的物质的微粒个数之比=参加反应的物质的物质的量之比=参加反应的物质的气体体积（相同状况）之比。





二、根据化学方程式进行计算的基本步骤





1. 有关物质的量的计算中的“三个规范”


（1）书写规范：各种符号的书写要规范，大写字母与小写字母的意义各不相同。如“M”表示摩尔质量，而“m”表示质量，“N”表示微粒数，而“n”表示物质的量。


（2）符号规范：


①设未知数直接用各物理量的符号表示，且要注明物质（或粒子）的符号。如设参加反应HCl溶液的体积为V[HCl（aq）]。


②各物理量及单位、物质的名称、公式等尽量用符号表示。如已知NaOH溶液的体积和物质的量浓度，求NaOH溶液的质量时就写成：m（NaOH）=c（NaOH）×V[NaOH（aq）]×M（NaOH）。


（3）单位规范：把已知量代入计算式中计算时都要带单位且单位要统一。


2. 物质的量在化学方程式计算中应用的注意事项


（1）化学方程式中各物质的化学计量数之比等于各物质的物质的量之比，而非质量之比


（2）计算时，各种物质不一定都用物质的量表示，也可以用质量表示，气态物质还可以用体积表示，但要注意物质的量与其他各物理量之间的换算关系；只要做到“上下一致，左右相当”即可。





三、化学计算常用的方法


（1）关系式法


当已知物和未知物之间是靠多个反应来联系时，只需直接确定已知量和未知量之间的比例关系，即“关系式”


①根据化学方程式确定关系式：写出发生反应的化学方程式，根据量的关系写出关系式。


如：把CO还原Fe2O3生成的CO2通入澄清石灰水中，求生成沉淀的量。


发生反应的化学方程式：3CO+Fe2O3eq \(\s\up 7(高温),\s\d 0(=====))2Fe+3CO2，CO2+Ca（OH）2===CaCO3↓+H2O。


则关系式为3CO~3CO2~3CaCO3，即CO~CaCO3。


②根据原子守恒确定关系式：上述例子中也可直接根据碳原子守恒得出CO~CaCO3。


（2）守恒法





（3）差量法


根据反应前后物质的有关物理量发生的变化，找出所谓“理论差量”，该差量的大小与反应物的有关量成正比关系。差量法就是借助这种比例关系，解决一定量变的计算方法。





如Fe+CuSO4===Cu+FeSO4 固体质量增加


56 g64 g64 g-56 g=8 g


xm g


则 QUOTE \* MERGEFORMAT 56g/8g=x/mg x=7m g。








核心知识点一：





1. 合金是一类用途广泛的金属材料，下列关于合金的说法正确的是（ ）


A. 钢是铁的一种合金


B. 通常合金的硬度比其成分金属的硬度小


C. 合金是两种金属熔合而成的具有金属特性的物质


D. 一般地，合金的熔点比它的成分金属的熔点都高


【答案】A


【解析】A. 钢是铁的一种合金是对的；


B. 合金的硬度一般大于成分金属，所以B错误；


C. 合金是两种或两种以上的金属与金属（或非金属）熔合而成的具有金属特想的物质。所以C错误。


D. 合金的熔点多数低于成分金属


【考点】合金的组成及性质





2. 下列说法正确的是（ ）


A. 高碳钢的含碳量大于2%


B. 生铁既可铸造也可锻造


C. 生铁和钢都属于铁合金


D. 生铁是用途最广的合金


【答案】C


【解析】A. 钢的含碳量为0.03%～2%，所以A错误。


B. 生铁硬度大，抗压、性脆、可以铸造不可锻造；B选项错误


C. 生铁和钢都属于铁合金


D. 钢是用量最大，用途最广的合金。所以D错误。


【考点】铁合金的组成及性质








下列说法正确的是（ ）


A. 用来制造储存氢气所用的钢瓶的合金是储氢合金


B. 不锈钢是最常见的新型合金


C. 新型合金主要应用于航天航空、生物工程等领域


D. 碳纤维复合材料属于新型合金材料


【答案】C


【解析】A. 用来制造储存氢气所用的钢瓶是铁


B. 不锈钢是最常见的铁合金


C. 新型合金主要应用于航天航空、生物工程等领域


D. 碳纤维复合材料不属于新型合金材料


【考点】常见的新型合金





核心知识点二：





等物质的量的Fe、Mg、Al与同体积、同浓度的HCl反应，产生H2的体积相同（相同状况），下列判断正确的是（ ）


A. 反应掉的三种金属的质量相等


B. 反应后的三种金属质量相等


C. 所用盐酸均过量


D. 三种金属可以都有剩余


【答案】D


【解析】在题目条件下产生相同的氢气，反应掉的三种金属的质量和剩余金属的质量均不相等，如果盐酸过量，则产生的氢气的体积不相等。


【考点】物质的量的相关计算








铁粉可与高温水蒸气反应，若反应后得到的干燥固体质量比反应前铁粉的质量增加了32g，则参加反应的铁粉的物质的量是（ ）


A. 0.5 ml B. 1 ml C. 1.5 ml D. 2 ml


【答案】C


【解析】3Fe＋4H2O（g）Fe3O4＋4H2 Δm


3 ml 64 g


n（Fe） 32 g


，解得n（Fe）＝1.5 ml。


【考点】物质的量在化学方程式中的计算








（答题时间：35分钟）


一、选择题：


1. 所谓合金，就是不同种金属（也包括一些非金属）在熔化状态下形成的一种熔合物，根据下列四种金属的熔沸点：


其中不能形成合金的是（ ）


A. Cu和Na B. Fe与Cu C. Fe与Al D. Al与Na


2. 下列物质中，不属于合金的是（ ）


A. 硬铝 B. 黄铜 C. 水银 D. 钢铁


3. 有关合金的叙述不正确的是（ ）


A. 合金的熔点比它的各成分金属的熔点低


B. 合金一定是金属熔合而成的物质


C. 合金的硬度和强度一般比纯金属高


D. 硬铝、黄铜和钢均为合金


4. Mg、Al组成的混合物与足量盐酸反应，产生标准状况下的氢气4.48 L，下列推断中不正确的是（ ）


A. 参加反应的Mg、Al共0.2 ml


B. 参加反应的HCl为0.4 ml


C. Mg、Al在反应中共失去0.4 ml电子


D. 若与足量的稀硫酸反应能产生0.2 ml H2


5. a g铁粉与含有H2SO4的CuSO4溶液完全反应后，得到a g铜，则参与反应的CuSO4与H2SO4的物质的量之比为（ ）


A. 1∶7 B. 7∶1 C. 7∶8 D. 8∶7


6. 分别将23 g金属钠放入足量的m g水中和24 g金属镁放入足量的m g稀盐酸中，反应后所得溶液的质量分别为a g和b g。那么a和b的关系应是（ ）


A. a>b B. a

7. 将足量铁粉放入100 mL 0.1 ml·L－1的CuSO4溶液中，充分反应后析出的铜的质量为（ ）


A. 32 g B. 6.4 g C. 0.64 g D. 3.2 g


8. 将等物质的量的金属Na、Mg、Al分别与100 mL 2 ml/L的盐酸反应，生成气体的体积均为V L（标准状况下），下列说法错误的是（ ）


A. 反应中，三种金属中有两种金属过量


B. 参加反应的金属Na、Mg、Al的物质的量之比为6∶3∶2


C. 镁的物质的量为0.1 ml


D. V＝2.24


9. （1）分别取W g钠、镁、铝与足量的盐酸反应，在相同条件下产生氢气的体积比是________。


（2）分别取0.1 ml钠、镁、铝与足量的盐酸反应，在相同条件下产生氢气的体积比是________。


（3）若产生相同物质的量的氢气，所需钠、镁、铝的质量比为________。


（4）若产生相同体积（同温同压下）的氢气，所需钠、镁、铝的物质的量比为________。


（5）若将0.2 ml钠、镁、铝分别投入到10 mL 1 ml·L－1的盐酸中，在标准状况下，产生氢气体积的大小顺序是________。


10. 在标准状况下进行甲、乙、丙三组实验。三组实验各取同浓度的盐酸30 mL，加入同一种镁铝合金粉末，产生气体，有关数据列表如下（气体体积在标准状况下测定）：


（1）乙组实验中，盐酸________（填“过量”“适量”或“不足量”），理由是________________。


（2）要计算盐酸的物质的量浓度，题中可作计算依据的数据是________。


（3）要计算合金中Mg、Al的物质的量之比，题中可作计算依据的数据是________，Mg、Al的物质的量之比是________。


11. 将MgCl2•xH2O的晶体4.06g溶于水配成100mL溶液，此溶液50mL恰好与50mL 0.4ml•L﹣1的AgNO3溶液完全反应。


（1）4.06g的MgCl2•xH2O物质的量是________ml。


（2）x的数值________。











1. A 【解析】合金形成的条件是有共同的熔化状态，所以看两种金属的熔沸点的范围：A中钠达到沸点时Cu还没熔化，所以不能形成合金；而其他三项均可。


考点：考查合金的基本知识


2. C 【解析】硬铝是指Al、Cu为主要合金元素的一类铝合金，故A错误；黄铜是由铜和锌所组成的合金，故B错误；水银是纯净物，故C正确；钢铁是铁和碳组成的合金，故D错误。


3. B 【解析】A. 合金的熔点一般比它的成分金属低，正确；B. 合金可以是金属与非金属熔合而成的物质，错误；C. 合金的硬度一般比它的成分金属高，正确；D. 硬铝是铝合金、黄铜是铜锌合金、钢是铁合金，均为合金，正确。


4. A 【解析】Mg、Al组成的混合物与足量盐酸反应，产生标准状况下的氢气4.48L，，A. 因为反应后Mg、Al化合价不同，且金属混合物的质量未知，所以无法计算混合金属的物质的量，故A错误；


B. 根据H原子守恒得n（HCl）=2n（H2）=0.4ml，故B正确；


C. 根据转移电子相等知，Mg、Al在反应中共失去物质的量=0.2ml×2=0.4 ml，故C正确；D. 因为金属混合物不足量，且Mg、Al与稀盐酸、稀硫酸反应生成物中金属元素化合价相同，所以只要金属混合物的量不变，则与硫酸反应生成的氢气和与盐酸生成的氢气量相同，故D正确. 故选A.


5. B 【解析】设参与反应的CuSO4和H2SO4的物质的量分别为x、y，则根据相应的化学方程式得：


Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu


x x x


Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑


y y


又根据题意，固体的质量不变，故有：


（x＋y）·56 g·ml－1＝64 g·ml－1·x＝a g


解得。


6. C 【解析】Na→H2


23 1


23 g m1＝1 g


a＝（23＋m－1） g＝（22＋m） g。


Mg→H2


24 2


24 g m2＝2 g


b＝（24＋m－2） g＝（22＋m） g。


7. C 【解析】设析出铜的质量为m g


Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu


1 ml 64 g


0.1×100×10－3 ml m


m＝0.64 g。


8. C 【解析】Na、Mg、Al均与盐酸反应生成氢气，盐酸不足时，Mg、Al不能与水反应，而Na能与水反应生成氢气，根据元素守恒可知Mg、Al与盐酸反应最多生成氢气为0.1 L×2 ml/L×＝0.1 ml，其体积为0.1 ml×22.4 L/ml＝2.24 L，由关系式：2Na～H2、Mg～H2、2Al～3H2，可得生成气体与金属的物质的量关系图为：





反应生成气体的体积均为V L（标准状况下），说明反应生成氢气为2.24 L，金属Mg、Al过量，Na恰好完全反应，参加反应的金属Na、Mg、Al的物质的量分别为0.2 ml、0.1 ml、ml，参加反应的金属的物质的量之比为0.2 ml∶0.1 ml∶ml＝6∶3∶2，综上分析可知，A、B、D正确，C错误，答案选C。


9. 【答案】（1）（2）1∶2∶3 （3）23∶12∶9 （4）6∶3∶2 （5）Na＞Al＝Mg


【解析】本题主要考查金属与水和酸的反应。根据钠、镁、铝与酸反应的化学方程式：2Na+2HCl＝2NaCl+H2↑，Mg+2HCl＝MgCl2+H2↑，2Al+6HCl＝2AlCl3+3H2↑以及2Na+2H2O＝2NaOH+H2↑，按照各小题的要求，从量上分析即可得出答案。


10. 【答案】（1）不足量，金属未完全反应（2）336 mL （3）255 mg、280 mL 1∶1


【解析】盐酸的物质的量不发生变化，甲→乙随着合金质量增加生成气体体积增加，则甲中合金不足量，盐酸过量，若乙中盐酸足量，385 mg合金应放出423 mL（标准状况下）的气体，则乙中盐酸不足量。若计算合金中Mg、Al的物质的量之比，则应用甲组数据。由题意可知：





则n （Mg）∶n （Al）=1∶1。


11. 【答案】（1）0.01 （2）6


【解析】（1）50mL 0.4ml•L﹣1的AgNO3溶液n（AgNO3）=C×V=0.4ml•L﹣1×50mL=0.02ml，


根据MgCl2+2AgNO3=2AgCl↓+Mg（NO3）2可知50ml溶液中MgCl2的物质的量为n（AgNO3）=0.01ml，


故100mL溶液中MgCl2的物质的量为0.01ml×=0.02ml，MgCl2•xH2O的物质的量是0.01ml；


（2）MgCl2•xH2O的摩尔质量M===203 g/ml，MgCl2•xH2O的相对分子质量为203，则203=18x+95，所以x=6。


重难点
题型
分值
重点
1. 考查合金的概念，性质及用途


2. 通过对化学方程式多角度地理解，提高对各种化学量相互转化的运用能力；


3. 通过对例题的分析、讲解，培养综合运用知识和综合计算能力；


4. 通过对计算题格式、方法、思维过程的规范化要求、示范和训练，培养严谨、认真的科学态度。
填空
8-10分
难点
物质的量、物质的量浓度、气体摩尔体积应用于化学方程式的计算。
Na
Cu
Al
Fe
熔点
97.5 ℃
1 083 ℃
660 ℃
1 535 ℃
沸点
883 ℃
2 595 ℃
2 200 ℃
3 000℃
实验序号
甲
乙
丙
合金质量／mg
255
385
459
气体体积／mL
280
336
336