1、第二节第二节 金属材料金属材料 第第 1 1 课时课时 常见的合金及应用常见的合金及应用 核心素养发展目标 1.能从合金结构与组成的角度理解合金的特殊性能， 培养宏观辨识与微 观探析的能力。2.能列举常见合金的组成和性能，能科学、合理的选择和使用金属材料，培 养学生的科学态度和社会责任感。 一、铁合金 1合金 概念 由两种或两种以上的金属(或金属和非金属)熔合而成的具有金属特性的物质 性能 硬度 硬度一般高于它的成分金属 熔点 熔点一般低于它的成分金属 与纯金属材料相比，合金具有优良的物理、化学或机械性能 2.铁合金 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，
2、抗腐 蚀能力强，常用于制造医疗器材、厨房用具和餐具，以及地铁列车的车体等。 (1)合金一定是不同金属熔合而成的具有金属特性的化合物( ) (2)生铁的熔点比纯铁低，但机械强度和硬度比纯铁高( ) (3)青铜比纯铜的硬度低( ) (4)生铁中的铁与纯铁的化学性质不同( ) (5)地震灾区重建要使用大量钢材，钢材是合金( ) 答案 (1) (2) (3) (4) (5) 1改进合金性能的常用措施有哪些？ 提示 合金的性能可以通过所添加的合金元素的种类、 含量和生成合金的条件等来加以调节。 2合金比成分金属的硬度大，原因是什么？ 提示 纯金属所有原子的大小和形状相同，原子排列十分规整；加入或大或小的
3、其他元素的 原子后，改变了金属原子有规则的层状排列，使原子层之间的相对滑动变得困难，导致合金 硬度变大。 3已知铜的熔点为 1 083 ，钠的沸点为 883 ，试问铜与钠能否形成合金？ 提示 不能。当铜开始熔化时，钠已经气化，所以二者不能形成合金。 二、铝和铝合金 1铝、氧化铝的性质 (1)铝、氧化铝与稀盐酸反应 实验操作 实验现象 铝片逐渐溶解，有无色气泡冒出，将点燃的木条放在试管口有爆鸣声 化学方程式 Al2O36HCl=2AlCl33H2O、2Al6HCl=2AlCl33H2 离子方程式 Al2O36H =2Al33H 2O、2Al6H =2Al33H 2 (2)铝、氧化铝与 NaOH
4、溶液反应 实验操作 实验现象 试管中一开始无气泡产生，一段时间后，铝片溶解，有无色气泡冒 出，试管中铝片溶解，立即产生无色气泡，将点燃的木条放在试管 口，都有爆鸣声 化学方程式 Al2O32NaOH=2NaAlO2H2O、2Al2NaOH2H2O=2NaAlO2 3H2 离子方程式 Al2O32OH =2AlO 2H2O、2Al2OH 2H 2O=2AlO 23H2 (3)实验结论： 铝既能与稀盐酸反应又能与 NaOH 溶液反应，都生成盐和氢气。 氧化铝既能与稀盐酸反应又能与 NaOH 溶液反应，都生成盐和水。 (4)两性氧化物、两性氢氧化物的概念 两性氧化物：既能与酸反应生成盐和水，又能与碱
5、反应生成盐和水的氧化物，如 Al2O3。 两性氢氧化物：既能与酸反应生成盐和水，又能与碱反应生成盐和水的氢氧化物，如 Al(OH)3。 Al(OH)3溶于盐酸：Al(OH)33HCl=AlCl33H2O。 Al(OH)3溶于 NaOH 溶液：Al(OH)3NaOH=NaAlO22H2O。 2铝合金 铝合金是目前用途广泛的合金之一，硬铝是在铝中添加了一定比例的 Cu、Mg、Mn、Si，密 度小，强度高，具有较强抗腐蚀能力，是制造飞机和宇宙飞船的理想材料。 1铝是活泼金属，但在日常生活中铝制品却能稳定存在，原因是什么？ 提示 常温下铝与氧气反应，在铝制品表面形成致密的氧化铝薄膜，保护铝不被腐蚀。
6、2向集满 CO2的铝制易拉罐中加入过量 NaOH 浓溶液，立即封闭罐口，易拉罐渐渐凹瘪； 再过一段时间，罐壁又重新凸起。上述实验过程中发生的离子反应有 (填字母)。 ACO22OH =CO2 3H2O BAl2O32OH =2AlO 2H2O C2Al2OH 2H 2O=2AlO 23H2 DAl3 4OH=AlO 22H2O 答案 ABC 解析 向集满CO2的易拉罐中加入过量NaOH浓溶液， 易拉罐渐渐凹瘪， 是由于 CO2被NaOH 溶液吸收， 气体压强减小， 发生了 A 项反应； 铝制易拉罐表面的 Al2O3会与 NaOH 溶液反应， 发生了 B 项反应；NaOH 溶液能与 Al 发生反
7、应生成 H2，使易拉罐凸起，发生了 C 项反应； 由于溶液中没有 Al3 ，故未发生 D 项反应。 3(2019 广西南宁期中)向某溶液中加入铝粉能放出 H2，下列各组离子一定不能在该溶液中 大量共存的是( ) ANa 、Fe3、SO2 4、Cl BBa2 、Mg2、HCO 3、NO 3 CNa 、K、NO 3、CO 2 3 DK 、NO 3、Na 、SO2 4 答案 B 解析 加入铝粉能放出 H2，说明该溶液可能呈酸性，也可能呈碱性。A 选项中的 4 种离子可 在酸性溶液中大量共存；B 选项中的 Mg2 在碱性溶液中生成 Mg(OH) 2沉淀，HCO 3在碱性溶 液中生成 CO2 3，Ba
8、2与 CO2 3会生成 BaCO3沉淀，HCO 3在酸性溶液中生成 CO2；C 选项中 的离子在碱性溶液中可以大量共存； D 选项中的离子在酸性溶液、 碱性溶液中都可以大量共存。 三、新型合金 1 储氢合金： 一类能够大量吸收 H2， 并与 H2结合成金属氢化物的材料。 如 Ti- Fe 合金、 La- Ni 合金，为氢气作为能源的实际应用起到重要的推动作用。 2其他新型合金：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。 3用途广泛的稀土金属 (1)镧系元素(5771 号元素)及钇和钪，共 17 种元素为稀土元素。 我国拥有丰富的稀土资源，现已查明的
9、世界稀土资源中，80%分布在我国，并且品种齐全。 (2)稀土金属有着广泛的用途，它既可以单独使用，也可用于生产合金。在合金中加入适量稀 土金属，能大大改善合金的性能。因而，稀土元素又被称为“冶金工业的维生素”。 (3)稀土金属可用于制造引火合金、永磁材料、超导材料和发光材料等。稀土金属除广泛应用 在冶金、石油化工、材料工业、医药及农业领域外，还逐渐深入到许多现代科技领域。 1 我国“蛟龙”号载人潜水器已成功下潜至海中 7 062.68 米处。 “蛟龙”号载人潜水器的外 壳是耐超高压的钛合金，下面有关合金的说法正确的是( ) A钛合金是一种新型金属单质 B钛合金熔点比钛金属高 C钛合金的硬度与钛
10、单质相同 D青铜、合金钢和硬铝都是合金 答案 D 解析 合金含有两种或者两种以上元素，不是单质，故 A 错误；合金熔点一般比其组分中任 一金属的熔点低， 故 B 错误； 合金硬度一般比其组分中任一金属的硬度大， 故 C 错误； 青铜、 合金钢和硬铝都是合金，故 D 正确。 2下列关于新型合金材料说法不正确的是( ) A镧镍合金能大量吸收 H2形成金属氢化物，可作储氢材料 B钛合金生物相容性好，强度大，可作人造骨骼 C形状记忆合金可在使合金发生形变的作用力消失后恢复原状 D利用合金的熔点低于成分金属这一特点可制得耐热合金 答案 D 解析 储氢材料是一类能可逆地吸收和释放氢气的材料， 镧镍合金能大
11、量吸收 H2形成金属氢 化物， 是目前解决氢气的储存和运输问题的材料， 故 A 正确； 钛合金与人体有很好的相容性， 且性质稳定，抗腐蚀性强，所以可用来制造人造骨骼，故 B 正确；形状记忆合金可在使合金 发生形变的作用力消失后恢复原状，故 C 正确；耐热合金的熔点很高，与合金的特性无关， 故 D 错误。 1(2019 攀枝花一中高一期中)镁铝合金质优体轻，又不易锈蚀，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，不正确的是( ) A此合金的熔点比镁和铝的熔点都低 B此合金能全部溶解于足量稀盐酸中 C此合金能全部溶解于足量氢氧化钠溶液中 D此合金的硬度比镁和铝的硬度
12、都大 答案 C 解析 A 对，合金的熔点比各成分金属的低；B 对，此合金的主要成分是镁和铝，均能与稀 盐酸反应，能全部溶解于稀盐酸中；C 错，此合金属于镁和铝的混合物，铝能与氢氧化钠反 应，但镁不能与氢氧化钠反应，此合金不能全部溶解于氢氧化钠溶液中；D 对，根据合金的 特点：合金的硬度比它的成分金属的硬度大，可知此合金的硬度比镁和铝的硬度都大。 2下列不属于新型合金材料的是( ) A储氢合金 B形状记忆合金 C不锈钢 D镍钴耐热合金 答案 C 3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 答案 B 解析 食醋中含有的醋酸呈酸
13、性，能与铝发生反应而使其腐蚀；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。 4(2019 黑龙江牡丹江三中期末)称取两份铝粉，第一份中加入足量的盐酸，第二份中加入足 量的 NaOH 溶液，若同温同压下放出相同体积的气体，则两份铝粉的质量之比为( ) A23 B16 C11 D32 答案 C 解析 由铝分别与 HCl、NaOH 反应的化学方程式可知，Al 与 H2的关系式都为 2Al3H2， 同温同压下放出相同体积的气体，需要铝的质量相等。 5合金是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。 (
14、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： 金 属 Na Cu Al Fe 熔点/ 97.8 1 083 660 1 535 沸点/ 883 2 567 2 467 2 750 其中不能形成合金的是 。 Cu 与 Na Fe 与 Cu Fe 与 Na Al 与 Na A B C D (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 答案 (1)A (2)B (3)C 解析 (1)A 属于化合物；硬铝中含铝、铜、镁等，生铁中主要含铁、碳，青铜中含有铜、锡 等，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)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。
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