高中化学人教版必修1精讲精练 第3章第3讲 用途广泛的金属材料

(1)金属具有许多共同的物理性质，如不透明、有金属光泽、易导电、易导热、有延展性。(2)工业上常把金属分为黑色金属和有色金属两大类：铁、锰、铬属于黑色金属，其余的金属都属于有色金属。(3)生产、生活中应用较多的合金是生铁和钢，历史上应用最早的金属是铜。一、常见合金的重要应用1合金(1)定义：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。(2)性质：硬度：合金的硬度及机械加工性能一般高于各成分金属；熔点：合金的熔点一般低于各成分金属。2常见的合金(1)铜合金：(2)钢用量最大、用途最广的合金。二、正确选用金属材料1金属材料的分类2金属材料的正确选用1判断正误(正确的打“”，错误的打“”)。(1)合金只能由两种或两种以上的金属熔合而成()(2)钢是纯净物，不是合金()(3)铜比黄铜的熔点低()(4)镁铝熔合成合金的过程是化学变化()答案：(1)(2)(3)(4)2碳素钢的分类依据是()A硬度B含碳量C用途 D机械性能分析：根据含碳量的不同，把碳素钢分为低碳钢，中碳钢和高碳钢。答案：B3将下列合金与其用途接线。青铜A不锈钢铬镍合金 B司母戊鼎低碳钢 C门窗框架铝合金 D钢丝、钢管答案：B，A，D，C4下列适宜制作不锈钢用具的钢是()A低碳钢 B中碳钢C高碳钢 D合金钢解析：不锈钢是在碳素钢中加入Ni、Cr等制成的合金钢，有很好的耐腐蚀性。答案：D常见合金的成分、性能及应用1铜合金合金主要成分主要性能主要用途青铜铜、锡强度高、可塑性好、耐磨、耐腐蚀机械零件，如轴承、齿轮等黄铜铜、锌强度高、可塑性好、易加工、耐腐蚀机械零件、仪表、日用品白铜铜、镍光泽好、耐磨、耐腐蚀、易加工钱币、代替银做饰品2合金钢名称主要合金元素主要特性主要用途锰钢锰韧性好，硬度大钢轨、轴承、钢模、挖掘机铲斗、坦克装甲不锈钢铬、镍抗腐蚀性好医疗器械、容器、反应釜、炊具硅钢硅导磁性好变压器、发电机和电动机中的铁芯钨钢钨耐高温、硬度大刀具3铝合金成分元素主要特性主要用途Al、Mg、Cu、Si等密度小，强度大用于汽车、飞机、火箭、船舶制造4钛合金钛的合金具有密度小、强度高、耐腐蚀、耐高温等优点，主要用于飞机、火箭、导弹、人造卫星、宇宙飞船等领域。例1铁是人类较早使用的金属之一。据有关报道，目前已能冶炼出纯度高达99.999 9%的铁。纯铁的实际使用范围有限，人们大量使用的是铁的合金。钢铁是铁碳合金的总称，其强度高、价格便宜、应用广泛。以下关于不锈钢和普通钢的认识中，你认为正确的是()A它们的组成元素是相同的B耐腐蚀的性能不同C它们都属于钢，因此物理性质是一样的D构成普通钢和不锈钢的主要元素都是铁，因此它们的化学性质完全相同解析不锈钢是在普通钢的基础上，加入Cr、Ni等多种元素炼制成的钢材，它在空气中能保持金属光泽，也就是具有不易生锈的特性。铬元素的加入使不锈钢表面形成致密且坚固的氧化膜，防止内部铁与外部物质接触。镍元素的加入，使不锈钢在多种酸、碱、盐的水溶液中也能具有很好的化学稳定性和耐腐蚀性。综上所述，不锈钢具有优良的性能，在很多方面不同于普通钢，故B项正确。答案B(1)合金的种类和性能与成分有关。不同的原料，不同的原料配比，不同的制造工艺，得到不同性能的合金。(2)由于合金的形成改变了金属的内部结构，所以对金属的物理性质和化学性质都有影响。如不锈钢的抗腐蚀性比普通钢(碳素钢)强得多。金属材料的选择及利用1选择材料应注意的问题某种金属能不能成为一种应用广泛的材料主要取决于该金属的储量、冶炼成本、市场价格以及所具有的性能和是否易于加工等。选择金属材料时，除了要考虑金属的用途、外观和价格外，还要考虑金属的物理性质和化学性质。(1)物理性质：密度、硬度、强度、导电性和导热性等，这些性质决定金属材料的加工难易程度。(2)化学性质：对水的作用、耐腐蚀性等，这些性质决定金属材料的日常维护和环境对其的影响。2金属的回收和资源保护(1)废旧金属的最好处理方法是回收利用。(2)回收利用废旧金属的意义是减少垃圾量，防止污染环境且缓解资源短缺的矛盾。例2下列用途主要体现铝的物理性质的是()家用铝锅制盛浓硝酸的容器制导线焊接钢轨制包装铝箔做防锈油漆制成合金作制造飞机的材料ABC D解析因为金属铝具有良好的导热、导电性，故可制作家用铝锅和输电线路的导线；铝的密度小、延展性好，可制包装铝箔；铝合金的密度小、强度高，可作飞机、火箭等航空制造业的材料；制盛浓硝酸的容器是利用了铝被钝化的化学性质；焊接钢轨是利用了铝热反应，做防锈油漆是利用了铝是活泼金属的化学性质。答案C正确选用金属材料的一般思路(1)金属的性质决定其主要用途，在选用材料时应首先考虑其性质与用途的一致性。(2)所选材料的强度 、机械性能、外观、加工难度等主要从金属的物理性质考虑，如密度、硬度、延展性、导电性、导热性、强度等。(3)材料的稳定性、日常维护应从其化学性质考虑，如在空气、水、酸、碱、盐环境中的化学稳定性及耐腐蚀性等。(4)材料的经济性，如价格，应从原料的储量、开采与冶炼难度等方面考虑。1(对应考点一)下列关于合金的叙述中正确的是()A合金是由两种或多种金属熔合而成的B日常生活中用到的五角硬币属于铜合金C合金在任何情况都比单一金属性能优良D钢不属于合金解析：合金是金属与金属或金属与非金属熔合形成的，A项错误；在机械加工时，合金的性能一般较单一金属优良，但并不是任何情况下都是，如纯铝导电性比铝合金要强等，C项错误；钢是铁碳合金，D项错误。答案：B2(对应考点一)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项正确，C项错误。答案：C3(对应考点二)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、耐腐蚀等，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，下列用途不切合实际的是()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，做钛合金装饰门解析：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，做钛合金装饰门，D正确；由于其熔点高，不适合做保险丝，只有A错误。答案：A4(对应考点二)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强度高解析：由题目的描述可得上述的装潢材料与导电性无关。答案：B5(探究题)已知合金A由两种常见金属组成。为测定其组成，某同学的实验流程如图所示：请回答：(1)过程中分离C和E的化学实验基本操作是_；(2)溶液H中所含的阳离子有_(用离子符号表示)；(3)合金A与D在高温下反应的化学方程式：_。解析：(1)分离固体与溶液采用过滤的方法。(2)溶液H中加入过量氨水生成沉淀F，说明F是氢氧化物沉淀，再由E加适量盐酸生成F，F在过量盐酸中不沉淀而生成溶液H，说明F是Al(OH)3，F溶于过量盐酸，所得溶液中的阳离子是Al3和H。(3)由沉淀C的颜色知C为Fe(OH)3，则D是Fe2O3，则合金是FeAl，Al在高温下可置换出Fe(铝热反应)。答案：(1)过滤(2)Al3、H(3)2AlFe2O3Al2O32Fe(1)合金是指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。(2)合金属于混合物，其硬度一般大于它的成分金属，其熔点一般低于它的成分金属。(3)青铜是我国使用最早的合金。(4)钢是用量最大，用途最广的合金，它可分为碳素钢和合金钢。一、选择题(本题包括5小题，每小题4分，共20分)1纯铁的熔点为1 535，而高炉中炼铁时生铁(含碳量较高的铁合金)在1 200左右就熔化了，这是因为()A铁的纯度越高，熔点越低B合金的熔点比其成分物质的熔点高C形成了铁碳合金，所以熔点变低D在高炉中熔化的过程发生了化学反应解析：合金的熔点比成分金属低。答案：C2有关合金的叙述正确的是()A合金的密度比各成分金属小B合金的抗腐蚀性能都很好C合金的导电性能比成分金属强D多数合金比成分金属熔点低，硬度大解析：合金一般比成分金属硬度和机械性能大，而抗腐蚀性能有的较差，导电性减弱。熔点比各成分金属低。答案：D3下列说法正确的是()A所有的不锈钢都只含有金属元素B我国流通的硬币材质是金属单质C广东打捞出的明代沉船上存在大量铝制餐具D镁合金的硬度和强度均高于纯镁解析：不锈钢是在普通钢的基础上，加入铬、镍等多种元素炼成的钢材，其中还含有碳等非金属元素，A项错误；我国流通的硬币材质是合金，B项错误；广东打捞出的明代沉船上大量存在的是陶瓷餐具，C项错误；合金的性能(如硬度和强度)一般高于其成分金属，故D项正确。答案：D4合金与纯金属制成的金属材料相比，优点是()合金的硬度一般比它的各成分金属的大；一般地，合金的熔点比它的各成分金属的低；改变原料的配比、改变生成合金的条件，可以得到具有不同性能的合金；合金比纯金属的导电性能更强；合金比纯金属的应用范围更广泛。ABC D解析：合金一般比成分金属熔点低，硬度大，具有更好的机械加工性能，故应用范围更广泛，但合金的导电性却不一定比纯金属更强，比如铝合金的导电性比纯铝要差。答案：A5某合金与铁的物理性质的比较如下表所示：熔点()密度(g/cm3)硬度(金刚石为10)导电性(银为100)某合金2 5003.007.42.3铁1 5357.864.517还知该合金耐腐蚀、强度大。从以上性能看，该合金不适合做()A导线 B门窗框C炉具 D飞机外壳解析：该合金与银、铁相比较导电性差，不适合做导线；做门窗主要是利用合金的硬度大和耐腐蚀性强；做炉具主要利用其熔点高和耐腐蚀性强；做飞机外壳则是利用硬度大和密度小的性质，B、C、D与合金性质相符。答案：A二、非选择题(本题包括3小题，共30分)6(7分)把以下左栏列举的金属的用途与右栏列举的有关金属的性质用线连起来。金属可制成比纸还薄的金箔a导电性好生活中用铁锅做饭 b还原性强用铁回收照相定影液中的银 c延展性好用铜制作印刷电路 d导热性好用铝合金做门窗框架 e强度、硬度大用铝做电线、电缆 f耐腐蚀用青铜、黄铜做雕像 g质软且轻答案：cdbaefaef7(10分)铜是生命必需的元素，也是人类最早使用的金属之一，铜的生产和使用对国计民生各个方面产生了深远的影响，请完成(1)(3)题。(1)在化学反应中，铜元素可表现为0、1、2价。在西汉古籍中曾有记载：曾青得铁则化为铜曾青(CuSO4)跟铁反应就生成铜。试写出该反应的化学方程式：_。(2)铜器表面有时会生成铜绿Cu2(OH)2CO3。这层铜绿可用化学方法除去。试写出除去铜绿而不损伤器物的反应的化学方程式：_。(3)铜钱在历史上曾经是一种广泛流通的货币。试从物理性质和化学性质的角度分析为什么铜常用于制造货币(铜的熔点是1 183.4，铁的熔点是1 534.8)：_。解析：(1)中实际上是用铁还原CuSO4得到单质铜。(2)中因为铜绿(碱式碳酸铜)能与酸反应，生成可溶性盐和气体，故可用盐酸除之。(3)铜在古代作为货币主要因为其熔点低，易于铸造，且不易腐蚀。答案：(1)CuSO4Fe=FeSO4Cu(2)Cu2(OH)2CO34HCl=2CuCl2CO23H2O(3)铜的化学性质比较稳定，不易被腐蚀；铜的熔点低，容易冶炼铸造成形8(13分)某铝合金中含有元素铝、镁、铜、硅，为了测定该合金中铝的含量，设计了如下实验，请回答有关问题：(1)称取样品a g(精确到0.1 g)，称量时通常使用的主要仪器的名称是_。(2)将样品溶解于足量的稀盐酸，过滤并洗涤滤渣。滤液中主要含有_，滤渣为_，溶解、过滤用到的玻璃仪器是_。(3)向滤液中加过量的氢氧化钠溶液，过滤并洗涤滤渣。有关的离子方程式是_。(4)向步骤(3)的滤液中通入足量的二氧化碳气体，过滤并洗涤滤渣。有关的离子方程式是_。(5)将步骤(4)中所得的滤渣烘干并灼烧至恒重、冷却后称量，其质量为b g。有关反应的化学方程式是_，原样品中铝的质量分数是_。解析：(1)称取a g样品使用的主要仪器为托盘天平。(2)合金中Al、Mg可与盐酸反应生成AlCl3、MgCl2和H2，而Cu、Si不溶于盐酸，故样品溶于盐酸后过滤可得Cu、Si，滤液中主要含AlCl3和MgCl2。(3)向(2)的滤液中加过量NaOH溶液，发生的反应为Mg22OH=Mg(OH)2、Al34OH=AlO2H2O，过滤后滤液中含AlO、OH。(4)向含AlO、OH的滤液中通入足量CO2，发生的反应为OHCO2=HCO、AlOCO22H2O=Al(OH)3HCO，过滤可得Al(OH)3。(5)所得b g固体为Al2O3，故合金中含Al的质量分数为100%。答案：(1)托盘天平(2)MgCl2、AlCl3Cu、Si烧杯、玻璃棒、漏斗(3)Mg22OH=Mg(OH)2，Al34OH=AlO2H2O(4)OHCO2=HCO，AlOCO22H2O=Al(OH)3HCO(5)2Al(OH)3Al2O33H2O%10