人教版高考化学一轮复习第3章铁金属材料第2节金属材料学案含答案

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第二节　金属材料铁合金[以练带忆]1．合金的导电性能比其成分金属强吗？提示：合金的组成和结构都与成分金属不同，导致合金的导电性能比成分金属弱。2．只含有下列成分的物质一定不是合金的是(　　)A．Fe、C B．Cu、ZnC．Al、Cu D．C、SiD　解析：合金是指由一种金属与其他金属或非金属熔合而成的具有金属特性的物质。合金中至少有一种金属，C、Si都是非金属，不能形成合金。3．合金相对于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合金比纯金属的导电性更强　⑤合金比纯金属的应用范围更广泛A．①②③⑤ B．②③④C．①②④ D．①②④⑤A　解析：合金具有许多优良的物理、化学或机械性能，在许多方面优于各成分金属。例如，合金的硬度一般比其各成分金属的硬度大，多数合金的熔点比其各成分金属的熔点低，但合金的导电性比纯金属弱。[练后梳理]1．合金(1)合金的定义与性能(2)影响性能的因素由于所添加合金元素的种类、含量和形成合金的条件不同，则使合金的组成结构不同，进而使合金具有的性能不同。2．铁合金(1)生铁和钢的比较(2)钢的分类其中不锈钢是一种重要的合金钢，合金元素主要是铬和镍，在大气中比较稳定，不易生锈，抗蚀能力强，常用于制造医疗器械、厨房用具和餐具以及地铁列车的车体等。铝和铝合金[以练带忆]1．将两小块质量相等的金属钠，一块直接放入水中，另一块用铝箔包住，在铝箔上刺些小孔，再投入水中，试分析两者放出的氢气质量是否相等？提示：不相等。因为用铝箔(刺有小孔)包住的钠放入水中，钠先与水反应，产生的H2与直接把钠投入水中所产生的H2的量相同，但生成的氢氧化钠溶液会与铝箔反应产生H2，故后者产生的H2质量大于前者。2．(2020·江苏高考)下列有关物质的性质与用途具有对应关系的是(　　)A．铝的金属活泼性强，可用于制作铝金属制品B．氧化铝熔点高，可用作电解冶炼铝的原料C．氢氧化铝受热分解，可用于中和过多的胃酸D．明矾溶于水并水解形成胶体，可用于净水D　解析：铝在空气中可以与氧气反应生成致密氧化铝，致密氧化铝覆盖在铝表面阻止铝进一步反应，铝具有延展性，故铝可用于制作铝金属制品，A错误；氧化铝为离子化合物，可用作电解冶炼铝的原料，B错误；氢氧化铝为两性氢氧化物，可以用于中和过多的胃酸，C错误；明矾溶于水后电离出的铝离子水解生成氢氧化铝胶体，氢氧化铝胶体能吸附水中的悬浮物，用于净水，D正确。3．相同物质的量的铝、铁分别与足量盐酸反应时放出氢气的体积比是________；相同质量的铝、铁与足量盐酸反应时放出氢气的体积比是________。解析：相同物质的量的铝、铁分别与足量的盐酸反应时，产生氢气的体积比等于铝、铁呈现的化合价之比，即3∶2。相同质量的铝、铁分别与足量盐酸反应时，失去电子的物质的量之比为(eq \f(1,27)×3)∶(eq \f(1,56)×2)＝eq \f(1,9)∶eq \f(1,28)＝28∶9，即产生氢气的体积比为28∶9。答案：3∶2　28∶9[练后梳理]1．铝(1)存在铝在地壳中的含量仅次于氧和硅，居第三位。在自然界中铝元素以化合态存在。(2)物理性质：银白色固体，质软，密度小，导电性仅次于金、银和铜。(3)化学性质①铝与O2反应②铝与酸、碱的反应铝与酸及氢氧化钠溶液反应的计量关系(1)无论是铝与强酸反应还是铝与强碱反应都有关系：2Al～3H2。(2)等量Al分别与足量酸(H＋)和碱(OH－)溶液反应，生成H2的物质的量之比为1∶1，消耗H＋和OH－的物质的量之比为3∶1。(3)足量Al分别与物质的量相等的H＋和OH－溶液反应，生成H2的物质的量之比为1∶3。(4)一定量的铝分别与一定量的盐酸和NaOH溶液反应，若产生氢气的体积比为eq \f(1,3)<eq \f(V酸H2,V碱H2)<1，则①与酸反应时，Al过量、H＋不足；②与碱反应时，Al不足、OH－过量。2．氧化铝(1)物理性质(2)化学性质(3)用途①冶炼金属铝的原料；②良好的耐火材料。3．铝合金新型合金[以练带忆]1．钛和钛的合金被誉为“21世纪最有发展前景的金属材料”，它们具有很多优良的性能，如熔点高、密度小、可塑性好、易于加工。2020年11月28日，成功完成万米海试并胜利返航的“奋斗者”号全海深载人潜水器便采用了高强度的钛合金耐压材料。根据它们的主要性能，下列用途不切合实际的是(　　)A．用来作保险丝B．用于制造航天飞机C．用来制造人造骨D．用于家庭装修，作钛合金装饰门A　解析：钛和钛的合金密度小，可塑性好，因此可用于航天领域，B项正确；由于钛和钛合金与人体器官具有很好的“生物相容性”，可与人体的组织相容，不引起排异反应，因此可以用来制造人造骨，C项正确；由于其密度小、可塑性好、易于加工，因此可用于家庭装修，作钛合金装饰门，D项正确；由于其熔点高，不适合作保险丝，A项错误。2．科学家研制出了一种新型的贮氢材料——铝镁合金，这种镁铝合金的成分可表示为Mg17Al12；其贮氢和释氢的原理可表示为Mg17Al12＋17H2eq \o(,\s\up8(贮氢),\s\do7(释氢))17MgH2＋12Al，下列有关说法正确的是(　　)A．Mg17Al12是离子化合物B．为防止金属氧化，熔炼制备Mg17Al12时通氮气做保护气C．732 g的合金能吸收380.8 L氢气D．该合金的熔点比镁和铝的熔点低D　解析：合金是加热熔合而成的，不存在阴、阳离子，不属于离子化合物，A项错误；Mg、Al为较活泼金属，加热时易和氮气发生反应，可以通入氩气来防止金属被氧化，不可以通氮气做保护气，B项错误；氢气所处的状况未知，不能计算出氢气的具体体积，C项错误；合金的熔点比各成分的熔点低，该合金的熔点低于金属镁、金属铝的熔点，D项正确。[练后梳理]物质的量在化学方程式中的应用[以练带忆]1．有关Al与NaOH溶液反应的说法中，正确的是(　　)A．Al是还原剂，NaOH及H2O均是氧化剂B．还原产物是H2，且由H2O还原所得的H2与NaOH还原所得的H2物质的量之比为2∶1C．反应中1 mol Al失去4 mol电子D．此反应中，只有水是氧化剂，NaOH既不是氧化剂也不是还原剂D　解析：Al与NaOH溶液反应的分析如下：所以反应中，氧化剂是H2O，还原剂是Al，NaOH既不是氧化剂也不是还原剂。2．1.15 g金属钠跟水反应，得到100 mL溶液，试计算：(1)生成的气体在标准状况下的体积是________。(2)反应后所得溶液的物质的量浓度是________。解析：设生成标准状况下气体的体积为V，物质的量浓度为c。2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑2×23 g　　　2 mol　　22.4 L1．15 g　　　 0.1 L×c　VV＝eq \f(22.4 L×1.15 g,2×23 g)＝0.56 L，c＝eq \f(2 mol×1.15 g,2×23 g×0.1 L)＝0.5 mol/L。答案：(1)0.56 L　(2)0.5 mol/L3．已知MnO2与浓盐酸反应的化学方程式为MnO2＋4HCl(浓)eq \o(=====,\s\up8(△))MnCl2＋Cl2↑＋2H2O，回答下列问题：(1)该反应的离子方程式为______________________________________________________________________________________________________________。(2)被氧化的HCl占HCl总量的________。(3)当标准状况下有11.2 L氯气生成时，该反应转移的电子数为________(设NA为阿伏加德罗常数的值)。(4)1.74 g MnO2与100 mL 12 mol/L的过量浓盐酸完全反应(假设HCl无挥发)，在反应后的溶液中加入足量的AgNO3溶液，可生成________g沉淀。解析：(1)书写该反应的离子方程式时，HCl、MnCl2要拆写成离子形式，故反应的离子方程式为MnO2＋4H＋＋2Cl－eq \o(=====,\s\up8(△))Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O。(2)该反应中一半HCl作还原剂，一半HCl作酸。(3)当标准状况下有11.2 L氯气生成时，该反应转移的电子数为NA。(4)n(MnO2)＝eq \f(1.74 g,87 g/mol)＝0.02 mol，n(HCl)＝12 mol/L×0.1 L＝1.2 mol。反应中被氧化的n(HCl)＝n(MnO2)×2＝0.04 mol，反应后溶液中n(Cl－)＝1.2 mol－0.04 mol＝1.16 mol，加入足量的AgNO3溶液生成1.16 mol AgCl，m(AgCl)＝1.16 mol×143.5 g/mol＝166.46 g。答案：(1)MnO2＋4H＋＋2Cl－eq \o(=====,\s\up8(△))Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O(2)eq \f(1,2)　(3)NA　(4)166.46[练后梳理]1．不同物质相同物理量之间的计算依据化学方程式中各物质的化学计量数之比，等于各物质的粒子数之比，等于各物质的物质的量之比，也等于相同状况下对应气体的体积之比。2．不同物质不同物理量之间的计算关系(1)物质的量应用于化学方程式计算的基本步骤(2)常用物理量之间换算关系3．计算类型(1)基本计算已知一种反应物(或生成物)的量求解其他物质的有关量，此时，只要按照化学方程式中量的关系，列出已知物质和待求物质的比例式计算便可。(2)过量计算给出了两种反应物的量，求解某产物的量。方法：按照化学方程式中量的关系判断哪一种物质过量，然后根据量不足的物质进行求解。1．(命题情境：传统文化与化学问题)中国传统文化对人类文明贡献巨大。对于下列古代文献涉及的化学研究成果，说明不合理的是(　　)A．《天工开物·五金》中记载：“若造熟铁，则生铁流出时，相连数尺内……众人柳棍疾搅，即时炒成熟铁。”炒铁是为了降低铁水中的碳含量，且熟铁比生铁质地更硬，延展性稍差B．《抱朴子·黄白》中“曾青涂铁，铁赤色如铜”主要发生了置换反应C．《浪淘沙》中“吹尽黄沙始到金”，说明金在自然界中常以游离态形式存在D．《梦溪笔谈》中“以剂钢为刃，柔铁为茎干，不尔则多断折”中的“剂钢”是指铁的合金A　解析：铁的合金含碳量越低，其硬度越小、延展性越好，故熟铁比生铁硬度小、延展性好，A项错误；“曾青涂铁，铁赤色如铜”主要发生了铁与硫酸铜反应生成铜与硫酸亚铁，属于置换反应，B项正确；金是不活泼金属，在自然界中以游离态形式存在，C项正确；合金的硬度比其成分金属大，剑刃硬度要大，所以“剂钢”为铁的合金，D项正确。2．(命题情境：生活常用材料的性能与应用)镁铝合金质优体轻，又不易锈蚀，被大量用于航空工业、造船工业、日用化工等领域。下列关于镁铝合金性质的叙述中，正确的是(　　)A．此合金的熔点比镁和铝的熔点都高B．此合金能全部溶解于稀盐酸中C．此合金能全部溶解于氢氧化钠溶液中D．此合金的硬度比镁和铝的硬度都小B　解析：镁铝合金的熔点比它的各成分金属的熔点低，硬度比它的各成分金属的硬度大，合金的化学性质与各成分金属的化学性质基本相同。3．我国人民早在商代就已掌握青铜(铜、锡、铅合金)冶铸技术。在商代首都——河南安阳，曾经出土多处炼铜遗址和大量青铜器件，其中有一件司母戊大鼎，高 133 cm、长110 cm、宽78 cm，重875 kg，是迄今为止被发现的我国古代青铜器中最壮观的一件珍品。下列有关说法不正确的是(　　)A．铜是人类历史上使用最早的金属材料B．青铜合金具有比铜单质更好的机械性能C．青铜不易生锈是因为铜的性质不活泼D．铜被最早使用是因为铜的性质不活泼，易冶炼C　解析：铜的化学性质不活泼，易于冶炼为单质，故A、D正确；合金比纯金属具有更优良的物理、化学和机械性能，故青铜比铜单质的机械性能好，且提高了其抗腐蚀性能，故B正确，C错误。4．碲锌镉(Te­Zn­Cd)晶体可以用于制造红外探测器的基础材料，下列有关它的叙述中不正确的是(　　)A．它是由Te、Zn、Cd按一定比例混合而成的，无固定的熔、沸点B．它易导电、导热，具有延展性C．它的熔、沸点比Zn的低D．它的硬度和强度比Cd的大A　解析：碲锌镉晶体是由Te、Zn、Cd按一定比例熔合而成的具有金属特性的合金，只要比例确定，其组成就固定，因而有固定的熔、沸点；合金具有比成分金属低的熔、沸点，比成分金属高的硬度和强度。考试评价解读核心素养达成1.能结合真实情境中的应用实例或通过实验探究，理解合金的主要性质。2．能结合真实情境中的应用实例，明确合金在生产、生活中的应用。 宏观辨识与微观探析从多角度认识合金的组成，认识合金的形成对物理性质的影响。科学态度与社会责任通过金属材料的正确选择，培养化学服务于生活的意识；通过金属材料的回收利用，培养节约能源和保护资源的可持续发展意识。生铁钢含碳量2%～4.3%0.03%～2%性能特征硬度大、抗压、性脆、可铸造成型有良好的延展性、机械性能好、可以锻轧和铸造主要应用制造机座、管道等制造机械和交通工具等铝与盐酸反应铝与氢氧化钠溶液反应化学方程式2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑离子方程式2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑2Al＋2OH－＋2H2O===2AlOeq \o\al(－,2)＋3H2↑颜色、状态溶解性熔点硬度白色固体难溶很高很大种类储氢合金钛合金耐热合金形状记忆合金应用用于以H2为燃料的汽车制造耐压球壳制造喷气式飞机发动机叶片制造航天器天线