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第四节用途广泛的金属材料开发利用金属矿物一、合金及常见的金属材料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_________的物质。金属特性(2)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。【微点拨】(1)常温下,多数合金是固体,但钠钾合金是液体。(2)合金的物理性质相比于成分金属有所改变,但合金中各成分金属的化学性质仍然不变。(3)并非所有的金属都能形成合金。当一种金属的熔点高于另一种金属的沸点时,则这两种金属不能形成合金。2.常见金属材料(1)重要的黑色金属材料——钢铁①___是用量最大,用途最广的合金。②钢(2)有色金属材料——铜和铝①我国使用最早的合金是_____,常见的铜合金有黄铜和白铜。②铝合金青铜二、金属矿物的开发利用1.金属在自然界中的存在(1)在自然界中绝大多数金属以_______的形式存在。(2)少数化学性质_____的金属存在游离态。化合态稳定2.金属冶炼的步骤3.金属冶炼的实质金属的冶炼过程就是把金属从_____态还原为_____态的过程。即:Mn++ne-====M(反应通式,用M表示金属)。化合游离4.金属冶炼的方法(1)电解法:适合于金属活动顺序表中K～Al的金属。【微点拨】电解法冶炼钠,电解熔融NaCl而不是NaCl溶液;电解法冶炼镁,电解熔融氯化镁而不是氧化镁,因为MgO熔点高;电解法冶炼铝,电解熔融氧化铝而不是氯化铝,因为氯化铝为共价化合物,熔融态不导电。(2)热还原法:适合于金属活动顺序表中Zn～Cu的金属。【微点拨】热还原法冶炼金属,常见的热还原剂有C、CO、H2、Al。(3)热分解法:适合于金属活动顺序表中Hg、Ag。(4)铝热反应实验装置实验现象①镁带剧烈燃烧,放出一定的热,并发出耀眼的白光,氧化铁和铝粉在较高温度下发生剧烈反应;②纸漏斗的下部被烧穿,有熔融物落入沙中实验结论高温下,铝与氧化铁发生反应,放出大量的热,反应的化学方程式为______________________原理应用①制取熔点较高、活泼性弱于Al的金属铬、锰、钨等;②金属焊接,如野外焊接钢轨等2Al+Fe2O32Fe+Al2O3高温====三、铜及其化合物1.单质铜(1)物理性质:铜是_____色金属,具有良好的_____性、_____性和延展性。紫红导电导热(2)化学性质2.氧化铜和氧化亚铜名称氧化铜氧化亚铜颜色黑色砖红色与酸反应(H+)________________________________________与H2反应H2+CuOCu+H2OH2+Cu2O2Cu+H2O转化关系4CuO2Cu2O+O2↑CuO+2H+====Cu2++H2OCu2O+2H+====Cu2++Cu+H2O高温====3.氢氧化铜(1)物理性质:蓝色不溶于水的固体。(2)化学性质及应用:4.铜盐(1)Cu2(OH)2CO3的名称为碱式碳酸铜,是铜绿、孔雀石的主要成分,受热分解可生成黑色的氧化铜,其受热分解的化学方程式为Cu2(OH)2CO32CuO+CO2↑+H2O。(2)CuSO4·5H2O为蓝色晶体,俗称蓝矾、胆矾,其受热分解的化学方程式为CuSO4·5H2OCuSO4+5H2O,蓝色晶体受热转化为白色粉末。无水CuSO4遇水变蓝色(生成CuSO4·5H2O),据此可用来检验水的存在。【微点拨】无水CuSO4只能作为水的检验试剂,不能作为水蒸气的吸收试剂用于除杂。1.(RJ必修1·P66改编)下列说法中正确的是()A.铁是人类在生产、生活中最早使用的金属材料B.金、银、铜是应用最广泛的金属材料C.钛被誉为“21世纪的金属”,应用前景很广阔D.铜是导电性、导热性最好的有色金属【解析】选C。铜是人类使用最早的金属材料,A错;铁、铝及铝合金是应用最广泛的金属材料,B错;银的导电性比铜好,D错。2.(RJ必修1·P67改编)下列说法错误的是()A.制饭勺、饭盒、高压锅等的不锈钢是合金B.镧镍合金能大量吸收H2形成金属氢化物,可作储氢材料C.氢气通过灼热的CuO粉末,反应后固体物质质量减轻D.将锌粒投入Cu(NO3)2溶液,反应后固体物质增重【解析】选D。Zn与Cu(NO3)2的反应:Zn+Cu(NO3)2====Cu+Zn(NO3)2固体物质由Zn变成Cu,质量减轻。3.(RJ必修2·P89改编)用铝热反应还原下列物质,制得金属各1mol时,消耗铝最少的是()A.MnO2B.Cr2O3C.V2O5D.Fe3O4【解析】选D。制得Mn、Cr、V、Fe金属各1mol时,分别转移电子4mol、3mol、5mol、mol,根据得失电子守恒可知Fe3O4消耗铝最少。834.(RJ必修1·P64改编)C919机身部分采用第三代新型铝锂合金材料。下列关于铝锂合金的认识不正确的是()A.铝锂合金密度较小,强度较大,硬度大于纯铝,熔点低于锂单质B.改变原料的配比,可以制得性能不同的铝锂合金C.铝锂合金具有金属光泽,可导电导热D.铝锂合金的性质与各成分金属的性质完全相同【解析】选D。A.合金的熔点比它的各成分金属的熔点低,硬度大于其成分金属,故A正确;B.合金的性质与成分的含量有关,所以改变原料的配比,可以制得性能不同的铝锂合金,故B正确;C.铝锂合金具有金属材料的一些通性,有金属光泽,可导电导热,故C正确;D.合金的熔点比它的各成分金属的熔点低,硬度大于其成分金属,所以铝锂合金的性质与各成分金属的性质不完全相同,故D错误。