2019-2020学年新教材高中化学 第三章 铁 金属材料 3.2 金属材料课件 新人教版必修第一册

核心微网络素养新目标,1．了解金属及其性能，认识金属材料的分类。2．认识铁合金的类型、性能及用途。3．学会铝和氧化铝的性质，认识两性氧化物的特性。4．了解铝合金、新型合金的用途，理解金属材料的重要性。[预习新知]一、合金1．定义：由两种或两种以上的_____与_____(或_____)熔合而成的具有__________的物质。2．性质：合金具有许多优良的物理、化学或机械性能，在许多方面不同于各成分金属。(1)硬度：合金的硬度一般_____成分金属。(2)熔点：合金的熔点多数_____成分金属。金属金属非金属金属特性大于低于二、铁合金三、铝和铝合金1．铝的性质(1)和氧气反应：____________________，常温下生成氧化铝保护膜。(2)和盐酸反应：2Al＋6HCl===________________。(3)铝和氢氧化钠溶液反应：2Al＋2NaOH＋2H2O===________________4Al＋3O2===2Al2O32AlCl3＋3H2↑2NaAlO2＋3H2↑2．氧化铝(1)和盐酸反应：□19______________________________。(2)和氢氧化钠溶液反应：Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O。结论：像Al2O3这类既能与酸反应生成________，又能与碱反应生成________的氧化物，叫做两性氧化物。3．常见的铝合金(1)铝合金中，常会有的合金元素：________________________及稀土元素等。(2)硬铝中含有的合金元素：________________。Al2O3＋6HCl===2AlCl3＋3H2O盐和水盐和水Cu、Mg、Si、Mn、ZnCu、Mg、Mn、Si四、新型合金五、物质的量在化学方程式计算中的应用化学方程式2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑化学计量数之比____________________________________扩大NA倍____________________________________物质的量之比____________________________________结论：物质的量可以把摩尔质量、物质的量浓度、气体摩尔体积联系起来，使计算更方便。:2::12NA:2NA:NA:NA2mol:2mol:2mol:1mol[即学即练]1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”(1)合金中不可能含有非金属元素。()(2)合金中的金属元素以化合物的形式存在。()(3)合金中各元素的含量一定，所以合金是纯净物。()(4)生铁的熔点比铁低，但机械强度和硬度比铁高。()(5)铝合金的熔点比纯铝的高。()(6)两性氧化物是既有酸性又有碱性的氧化物。()(7)等质量的Al与足量的盐酸、NaOH溶液充分反应，生成的H2的物质的量相同。()(8)同浓度同体积的盐酸、NaOH溶液与足量Al充分反应，生成的H2的物质的量相同。()(9)化学反应前后物质的质量和物质的量均不变。()×××√××√××2．不锈钢通常不与酸、碱、盐反应，是因为加入了()A．Ni和CrB．Ni和AuC．Cr和AuD．Cr和Pt解析：不锈钢中添加的合金元素主要是Ni和Cr，Ni、Cr元素的加入使不锈钢在多种酸、碱、盐溶液中也能具有很好的化学稳定性和耐腐蚀性。答案：A3．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．用碱水洗涤解析：食醋中含有的醋酸呈酸性，能与铝发生反应而腐蚀；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；而用碱水洗涤也同样不行，因为铝能跟碱反应而被腐蚀。答案：B4．将铝投入到一定量的NaOH溶液中，充分反应后，有2mol的电子发生转移，则参加反应的铝的物质的量为()A．13molB．1molC．2molD．23mol解析：铝在参加反应时1molAl可失去3mol电子，因此有2mol电子转移时需Al的物质的量为23mol。答案：D技能素养目标一合金的性质与金属材料[例1]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合金比纯金属的应用范围更广泛A．①②③④B．②③④C．①②④D．①②③【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。【答案】A[提升1]合金是两种或两种以上的金属(或金属跟非金属)熔合而成的具有金属特性的物质。(1)下列物质不属于合金的是()A．明矾B．硬铝C．生铁D．青铜(2)根据下表中四种金属的熔、沸点：金属NaCuAlFe熔点/℃97.810836601535沸点/℃883256724672750其中不能形成合金的是()①Cu与Na②Fe与Cu③Fe与Na④Al与NaA．①②B．①③C．①④D．②④AB(3)某合金与铁的物理性质的比较如下表所示：熔点℃密度g·cm－3硬度(金刚石为10)导电性(银为100)某合金25003.007.42.3铁15357.864.517已知该合金耐腐蚀，强度大。从以上性能看，该合金不适合作()A．导线B．门窗框C．炉具D．飞机外壳A解析：根据题给合金的概念，不难判断出问题(1)的答案；对于问题(2)，要在充分理解合金概念中的“熔合”二字的基础上，认真分析表中的数据，从而得出正确的答案。(1)A属于化合物；硬铝中含铝、镁、硅等，生铁中主要含铁、碳，青铜中含有铜、锡，它们都属于合金。(2)当一种金属的熔点超过另一种金属的沸点时，它们就不可能熔合在一起而形成合金。(3)从表格中总结，该合金具有密度小、机械性能好的特点，所以适合作飞机外壳、门窗框。由于熔点较高，所以适合作炉具。但是导电性不好，所以不适宜作导线。(1)合金的熔点低于成分金属的熔点。(2)一种金属的熔点高于另一种金属的沸点时则不能形成合金。(3)金属与非金属形成合金时：部分不活泼非金属与金属可形成合金，活泼非金属与活泼金属则不能形成合金。目标二铝与酸、碱的反应[例2]有关Al与NaOH溶液反应的说法中，正确的是()A．铝是还原剂，其氧化产物是H2B．NaOH是氧化剂，其还原产物是H2C．铝是还原剂，H2O和NaOH都是氧化剂D．H2O是氧化剂，Al被氧化【解析】Al与NaOH溶液的反应过程如下：2Al＋6H2O===2Al(OH)3＋3H2↑，Al(OH)3＋NaOH===NaAlO2＋2H2O。H2O中的氢元素由＋1价变为0价，H2O得电子，是氧化剂，H2是还原产物；Al元素的化合价由0价变为＋3价，化合价升高被氧化，Al是还原剂，NaAlO2是氧化产物。【答案】D1.通常情况下，金属元素原子在化学反应中易失去电子，表现出较强的还原性。2.金属元素只表现出正化合价，故金属单质不表现氧化性。[提升2]称取两份铝粉，第一份加入足量的浓NaOH溶液，第二份加入足量的盐酸，如果放出等体积的气体(在同温、同压下)，则两份铝粉的质量之比为()A．1:2B．1:3C．3:2D．1:1解析：不论是与NaOH溶液反应，还是与盐酸反应，均是Al失去电子，还原产物都是H2，且都有如下关系：2Al～6e－～3H2，由化学方程式可知，2molAl生成3molH2，只要在酸碱足量的情况下，生成H2的多少取决于参加反应的铝的多少。生成相同质量的H2，消耗铝的质量相同。答案：D[核心能力]铝与酸、碱反应生成H2的量的关系1．反应原理反应原理2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO－2＋3H2↑2．铝与盐酸或氢氧化钠溶液反应中四种“量”的关系(1)等量的铝分别与足量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，消耗盐酸和氢氧化钠的物质的量之比为3:1。(2)等量的铝分别与足量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生H2的体积比为1:1。(3)足量的铝分别与等物质的量浓度、等体积的盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生H2的体积比为1:3。(4)若产生的氢气的体积比：13VHClH2VNaOHH21，则必定是铝与盐酸反应时，铝过量而盐酸不足；铝与氢氧化钠溶液反应时，铝不足而氢氧化钠过量。铝与氢氧化钠溶液反应的实质：由以上分析可知，铝与氢氧化钠溶液反应的实质是铝与水的反应，其生成物再与氢氧化钠反应。目标三物质的量在化学方程式计算中的应用[例3]标准状况下，3.25g锌与足量的盐酸反应生成xL氢气，下列比例式正确的是()A．Zn＋2HCl===ZnCl2＋H2↑1mol1mol3．25gxLB．Zn＋2HCl===ZnCl2＋H2↑65g22.4L3．25gxLC．Zn＋2HCl===ZnCl2＋H2↑1mol2g0．05molxLD．Zn＋2HCl===ZnCl2＋H2↑65g2g3．25gxL【解析】比例式应注意单位要“上下一致，左右相当”。【答案】B[提升3]10gMg、Al合金与足量100mLNaOH溶液反应产生H2的体积为6.72L(标准状况下)，求：(1)合金中Al的质量分数；(2)生成物NaAlO2的物质的量浓度(假设溶液体积不变)。解析：n(H2)＝VH2Vm＝6.72L22.4L/mol＝0.3mol2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑223n(Al)n(NaAlO2)0.3mol(1)n(Al)＝2×0.3mol3＝0.2molm(Al)＝0.2mol×27g·mol－1＝5.4g铝的质量分数＝5.4g10g×100%＝54%。(2)n(NaAlO2)＝2×0.3mol3＝0.2mol，c(NaAlO2)＝nV＝0.2mol0.1L＝2mol/L。答案：(1)54%(2)2mol/L注意：①化学方程式所表示的是纯净物质之间量的关系。②单位问题：上下一致，左右相当。即“纵向一定同，横向可不同”。[核心能力]根据化学方程式计算的基本步骤学考评价1．下列对合金的说法正确的是()A．合金中至少含有两种金属元素B．合金中的金属元素以化合物的形式存在C．生铁是纯净物D．合金中也可含非金属元素解析：掌握合金的概念要把握几个重点：①组成元素：金属与金属或金属与非金属，一定含有金属元素，可能含有非金属元素；②特性：具有金属特性；③合金为混合物。A项错，合金未必含有两种或两种以上的金属元素；B项合金是熔合而成的，保持着金属特性，金属元素一般以单质形式存在；C项中的生铁是一种铁合金，是混合物。答案：D2．镁铝合金因坚硬、轻巧、美观、洁净、易于加工而成为新型建筑装潢材料，主要用于制作窗框、卷帘门、防护栏等。下列与这些用途无关的性质是()A.不易生锈B．导电性好C．密度小D．强度高答案：B3．把下列金属投入0.1mol·L－1盐酸中，反应最剧烈的是()A．CuB．FeC．MgD．Al答案：C4．对于铝和烧碱溶液的反应，下列说法不正确的是()A．铝是还原剂B．H2O是氧化剂C．该反应说明所有金属都能与碱反应D．铝与碱或酸反应都能产生氢气答案：C5．物质在发生化学反应时()A．它们的质量一定相等B．它们的物质的量一定相等C．它们的质量比等于化学方程式中化学计量数之比D．它们的物质的量之比等于化学方程式中化学计量数之比解析：发生化学反应时各物质的物质的量之比等于化学方程式中的化学计量数之比。答案：D6．阅读材料，回答下列问题。近年来，科研人员研究得到一种新型材料——泡沫铝。它是把发泡剂加到熔融铝合金中制成的，其优点是硬度大，密度小(为0.16～0.5g/cm3)，比木材还轻，可浮于水面，又有很大刚性，且隔音、保温，是一种良好的建筑材料和轻质材料，近几年可大批量投放市场。(1)下列关于泡沫铝的说法中错误的是________(填字母序号，下同)。A．泡末铝是铝单质泡沫B．泡沫铝是一种合金C．泡末铝是一种优质的建筑材料和轻质材料D．泡沫铝可用于飞机制造A(2)铝制成铝箔用于食品包装，是利用它的________。A．金属