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第二节金属材料第1课时金属材料第三章铁金属材料课程标准核心素养1.知道金属材料的常见类型，结合实例认识材料组成、性能与应用的联系。2．认识铝和铝合金的性质。1.变化观念：知道铝及铝合金既能与酸反应，又能与碱反应。2．科学探究：探究铝合金与酸和碱的反应情况。第三章铁金属材料一、合金的定义及性能1．合金的定义合金是由两种或两种以上的____________________熔合而成的具有_____特性的物质。2．合金与纯金属的性能差异(1)合金的硬度比其成分金属大，机械性能一般_____各成分金属。(2)合金的熔点一般_____它的各成分金属。(3)合金具有各成分金属的__________，合金一定是__________。金属(或金属和非金属)金属优于低于化学性质混合物二、金属材料的类型1．铁合金_____和_____是含碳量不同的两种铁碳合金。生铁的含碳量为___________，钢的含碳量为____________。由于含碳量不同，钢和生铁在性能上有很大差异。例如，生铁硬度大、抗压，性脆、可以铸造成型，是制造机座、管道的重要材料；钢有良好的__________，____________，可以锻轧和铸造，广泛用于制造机械和交通工具等。生铁钢2%～4.3%0.03%～2%延展性机械性能好_____是用量最大、用途最广的合金，根据其化学成分，可分为两大类：__________和__________。根据含碳量不同，碳素钢可分为_____碳钢、_____碳钢和_____碳钢。合金钢也叫_____钢，是在碳素钢里适量地加入一种或几种_____元素，使钢的组织结构发生变化，从而使钢具有各种特殊性能，如强度、硬度大，可塑性、韧性好，耐磨，耐腐蚀等。__________是最常见的一种合金钢，它的合金元素主要是__________和__________。钢碳素钢合金钢高中低特种合金不锈钢铬(Cr)镍(Ni)2．铝和铝合金(1)_____是地壳中含量最多的金属元素。铝是一种活泼金属，在常温下就能与空气中的氧气发生反应。人们日常用的铝制品通常都是由__________制造的，其表面总是覆盖着致密的__________薄膜，这层膜起着保护内部金属的作用。(2)纯铝的硬度和强度较小，不适合制造机器零件等。向铝中加入少量的合金元素可制成铝合金。铝合金是目前用途广泛的合金之一。如硬铝是制造飞机和宇宙飞船的理想材料。铝铝合金氧化铝3．新型合金储氢合金是一类能够大量吸收H2，并与H2结合成_______________的材料。此外，钛合金、耐热合金和形状记忆合金等新型合金广泛应用于航空航天、生物工程和电子工业等领域。金属氢化物三、铝、氧化铝的化学性质1．铝的化学性质铝作为一种活泼金属，具有金属的化学通性，此外，铝既能与酸反应又能与碱反应。写出下列反应的化学方程式和离子方程式：2．氧化铝的化学性质Al2O3是_____氧化物，与_____或_____溶液都能反应生成盐和水。写出下列反应的离子方程式：两性酸碱金属铝与酸、碱反应生成H2的量的关系1．反应原理2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑；2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO－2＋3H2↑。2．量的关系定量关系2Al～6H＋～3H22Al～2OH－～3H2(1)等量的铝分别与足量的盐酸和NaOH溶液反应，产生H2的量相等，此时消耗HCl与NaOH的物质的量之比为3∶1。(2)足量的铝分别与等物质的量的盐酸和NaOH溶液反应，产生H2的物质的量之比为1∶3，此时消耗铝的物质的量之比也为1∶3。(3)一定量的铝分别与一定量的盐酸和NaOH溶液反应，若13nHCl（H2）nNaOH（H2）1，则必定有：①铝与盐酸反应时，铝过量而盐酸不足；②铝与NaOH溶液反应时，铝不足而NaOH过量。3．灵活利用数轴正确分析量的关系铝与氢氧化钠溶液反应的实质是铝先与强碱溶液中的水反应生成H2和Al(OH)3，然后Al(OH)3再与NaOH反应生成H2O和NaAlO2，反应中铝做还原剂，水做氧化剂，NaOH无电子得失。用双线桥法和单线桥法分别表示1．下列有关铁和铁合金的说法错误的是()A．生铁比铁软B．铁有良好的导热性C．钢是铁的合金D．生铁在潮湿的空气中容易生锈解析：选A。合金的硬度一般大于各成分金属，生铁比铁的硬度大；铁具有良好的导热性；钢是铁的合金；生铁在潮湿的空气中容易生锈。2．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，尤其是钛合金与人体器官具有很好的“生物相容性”。根据它们的主要性能，下列用途不切实际的是()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，制作钛合金装饰门解析：选A。由于钛和钛的合金密度小、可塑性好，因此可用于航天领域，B正确；由于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，不引起排斥反应，因此可以用来制造人造骨，C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，制作钛合金装饰门，D正确；由于其熔点高，不适合做保险丝，A错误。3．铝分别与足量的稀盐酸和氢氧化钠溶液反应，当两个反应放出的气体在相同状况下体积相等时，反应中消耗的HCl和NaOH的物质的量之比为()A．1∶1B．2∶1C．3∶1D．1∶3解析：选C。由铝与盐酸反应的化学方程式2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑和铝与氢氧化钠溶液反应的化学方程式2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑可知，生成等量氢气需要两者物质的量之比为n(HCl)∶n(NaOH)＝3∶1。课堂小结合格考训练1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。(1)人类历史上使用最早的合金是青铜。()(2)合金中只存在金属元素，不可能有非金属元素。()(3)生铁的熔点比铁低，但机械强度和硬度比铁高。()(4)生铁中的铁与纯铁的化学性质不同。()(5)镁、铝熔合成合金的过程发生了化学变化。()(6)储氢合金属于金属氢化物材料。()(7)合金是混合物，具有金属的特性。()答案：(1)√(2)×(3)√(4)×(5)×(6)√(7)√2．纯铁的熔点为1535℃，而高炉中炼铁时生铁(含碳量较高的铁的合金)在1200℃左右就熔化了，这是因为()A．铁的纯度越高，熔点越低B．合金的熔点一般比其成分物质的熔点低C．形成了铁碳合金，所以熔点变高D．在高炉内熔化的过程中发生了化学反应解析：选B。合金的熔点一般比其各成分金属的熔点低。3．下列关于铝合金的说法中错误的是()A．铝合金是一种混合物，它比纯铝的熔点低B．高温铝液易被氧化，铝合金应在熔剂层覆盖下熔炼C．镁铝合金耐腐蚀，但能被烧碱腐蚀D．镁铝合金在盐酸中无法溶解解析：选D。A项，合金均为混合物，一般来说，合金的熔点比成分金属的熔点低；B项，在熔剂层覆盖下熔炼，可隔绝空气，防止高温铝液被O2氧化；C项，镁铝合金中的铝能与NaOH溶液反应；D项，合金中的Mg、Al均能与盐酸反应。4．下列有关厨房中铝制品的使用，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：选B。食醋的主要成分是CH3COOH(显酸性)，它能与铝及铝表面覆盖的氧化铝保护膜发生反应，使铝制品被腐蚀；用金属丝擦洗时会破坏铝表面覆盖的氧化铝保护膜，使铝制品容易被腐蚀；用碱水洗涤也会腐蚀铝及铝表面的保护膜。5．合金是由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。(1)下列物质不属于合金的是________(填字母，下同)。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，回答问题：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．②④(3)镁铝合金与盐酸完全反应后，加入过量的氢氧化钠溶液，最后的结果是________。A．没有沉淀物生成B．只有氢氧化铝沉淀生成C．只有氢氧化镁沉淀生成D．有氢氧化铝和氢氧化镁沉淀生成解析：(1)明矾属于化合物；硬铝中含铝、铜、镁、锰、硅等，生铁中主要含铁、碳，青铜中含有铜、锡、铅，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形成合金。(3)Mg、Al都与盐酸反应，Mg(OH)2不溶于NaOH溶液，而Al(OH)3溶于NaOH溶液生成NaAlO2和H2O。答案：(1)A(2)B(3)C