第二節金屬材料

學業要求核心素養對接

1.了解合金的含義及特性。

能利用金屬的性質、正確選用金屬材

2.認識常見合金的重要應用。

料，以培養學生創新意識素養水平。

3.掌握物質的量在化學方程式中的應用。

基礎?自主學習預習基礎知識

［知識梳理］

知識點一鐵合金

1?合金

（1）定義：由兩種或兩種以上的金屬或金厘與韭金屬熔合而成的具有金屜技性的

物質。

（2）性質：合金具有許多優良的物理、化學或機械性能，在許多方面不同于各成

分金屬。

①硬度：合金的硬度一般大于成分金屬。

②熔點：合金的熔點多數低工成分金屬。

2.鐵合金

.生鐵

鐵碳合金

.鋼

碳的百廠低碳鋼（含碳狀低于03%）

分含標中碳鋼（含碳量在）

化學「碳素鋼0.3%~0.6%

鋼邈

L高碳鋼（含碳成高于。4％）

L合金鋼：在碳走鋼中加入信、鐳、鴇、鍥、鈿、鉆、硅等合金元素

合金鋼，常見的是不銹鋼

知識點二鋁和鋁合金

1.鋁與氧化鋁的化學性質

⑴A1402的反應：4A1+302-2Ah03。

⑵Al與鹽酸的反應（實驗3-4）

2Al+6HCl=2AlCh+3H2t。

AkCh與鹽酸的反應

AI2O3+6HCl=2AICh+3H2O

⑶Al與NaOH溶液的反應(實驗3—5)

2Al+2NaOH+2H20=2NaA102+3H2t。

ALO3與NaOH溶液的反應

AI2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O°

2.兩性氧化物

像A12O3這類既能與酸反應,生成鹽和丞，又能與堿反應，生成鹽和丞的氧化物,

叫兩性氧化物。

3.鋁合金

向鋁中加入少量合金元素，如Cu.Mg、Si>Mn、Zn及稀土元素等，可制成鋁

合金，例如硬鋁。

知識點三新型合金

ffTi-Fe合金

儲氫合金~二人八

(La—Ni合金

新型合金《鈦合金

耐熱合金

<形狀記憶合金

知識點四物質的量在化學方程式計算中的應用

I.物質的量與各物理量之間的關系

⑴已知物質的質量〃2:〃=令

(2)已知標準狀況下氣體體積%〃=白

Vm

(3)已知物質的粒子數N：〃=/

(4)已知溶液中的物質的量濃度c：n=cV

2.物質的量在化學方程式計算中的應用

化學方程式2Na+2H2O=2NaOH+H2t

化學計量數之比2：2：2：1

擴大M倍之后2NA:2NA：2NA：NA

物質的量之比2mol:2mol:2mol:1mol

結論化學方程式中各物質的化學計量數之比=各物質的粒子數

之比=各物質的物質的量之比

微判斷

(1)合金一定是不同金屬熔合而成的具有金屬特性的化合物。()

⑵生鐵的熔點比鐵低，但機械強度和硬度比鐵高。()

(3)青銅比純銅的硬度低。()

(4)生鐵中的鐵與純鐵的化學性質不同。()

答案(1)X(2)V(3)X(4)X

微訓練

1.鎂鋁合金因堅硬、輕巧、美觀、潔凈、易于加工而成為新型建筑裝潢材料，

主要用于制作窗框、卷簾門、防護欄等。下列與這些用途無關的性質是()

A.不易生銹

B.導電性好

C.密度小

D.強度高

答案B

2.制造貨幣，應該根據下列哪些性質而選材()

A.從化學性質來看，金屬材料化學性質應穩定

B.從物理性質來看，金屬材料應有較低的熔點

C.從物理性質來看，金屬材料應對強度、硬度無要求

D.制造貨幣的金屬本身的價值應高于貨幣的面值

答案A

3.對于鋁和燒堿溶液的反應，下列說法錯誤的是()

A.鋁是還原劑

B.該反應是氧化還原反應

C.該反應說明所有金屬都能與堿反應

D.田為還原產物

解析鋁與燒堿溶液反應的化學方程式為：2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+

3H2f,分析元素化合，介變化可知反應為氧化還原反應，鋁是還原劑，H2為還原

產物，A、B、D正確。鋁能與燒堿溶液反應，并不能說明所有金屬都能與戚反

應，如鎂、鐵、銅等均不與堿溶液反應。

答案c

4.物質在發生化學反應時()

A.它們的質量一定相等

B.它們的物質的量一定相等

C.它們的質量比等于化學方程式中化學計量數之比

D.它們的物質的量之比等于化學方程式中化學計量數之比

解析發生化學反應時各物質的物質的量之比等于化學方程式中的化學計量數

之比。

答案D

微思考

“化學反應前后質量是守恒的，那么物質的量也一定守恒c”這種說法正確嗎？

提示錯誤。化學方程式中各物質的物質的量之比=各物質的化學計量數之比，

所以化學反應前后物質的量可能增大，可能減小，也可能不變。

核心?互動探究突破核心任務

學習任務］合金的性質

交流討論至

1.合金的性質是各成分金屬的性質之和嗎？

提示合金具有許多優良的物理、化學性質和機械性能，在物理性質、機械性能

方面優于各成分金屬，不是簡單地加合；但一般認為在化學性質上，合金體現的

是各成分金屬的化學性質。

2.已知銅的熔點為1083℃,鈉的沸點為883℃,試問銅與鈉能否形成合金？

提示不能。當銅開始熔化時，鈉已經氣化，所以二者不能形成合金。

名師歸納顯

合金的組成及性質合金不一定全是金屬元素

(1)合金中一定含有金屬元素，可能含有非金屬元素。

(2)合金是混合物。

(3)合金具有金屬特性，如導電、傳熱等。

(4)合金形成后會影響各成分金屬的物理性質，如合金的熔點一般比成分金屬低,

而硬度、機械強度一般比成分金屬高；但一般來說各成分金屬均保持了其原有的

化學性質。

[例題1]下列關于合金的說法錯誤的是（）

A.合金是由兩種或兩種以上的金屬或金屬與非金屬熔合而成的具有金屬特性的

物質

B.鎂鋁合金的熔點比鎂和鋁都高

C.在合金中加入適量的稀土金屬能大大改善合金的性能

D.青銅、硬鋁、鋼都是合金

解析合金是由兩種或兩種以上的金屬或金屬與非金屬熔合而成的具有金屬特

性的物質，故A正確；鎂鋁合金的熔點比鎂和鋁都低，故B錯誤；在合金中加

入適量稀土金屬或稀土金屬的化合物，就能大大改善合金的性能，故C正確；

青銅、硬鋁、鋼都是由兩種或兩種以上的金屬（或金屬與非金屬）熔合在一起形成

的具有金屬特性的物質，屬于合金，故D正確。

答案B

變式訓練1合金相對于純金屬制成的金屬材料夾說優點是（）

①合金的硬度一般比它的各成分金屬的大②一般合金的熔點比它的各成分金

屬的更低③改變原料的配比，改變生成合金的條件，可得到具有不同性能的合

金④合金比純金屬的導電性更強⑤合金比純金屬的應用范圍更廣泛

A.①@③⑤B.②③④

C.①②④D.①②④⑤

解析合金具有許多優良的物理、化學或機械性能，在許多方面優于各成分金屬。

例如，合金的硬度一般比其各成分金屬的硬度大，多數合金的熔點比其各成分金

屬的熔點低，但合金的導電性比純金屬弱。

答案A

學習任務2鋁與鹽酸、氫氧化鈉溶液的反應

交流討論&

1.等量的鋁分別與足量的鹽酸和NaOH溶液反應，消耗HC1和NaOH的物質的

量有什么關系？

提示等量鋁與足量鹽酸、NaOH溶液反應，消耗HC1和NaOH的物質的量之

比為3：1。

2.等量的鋁分別與足量的鹽酸和NaOH溶液反應，生成H2的量有什么關系？

提示相同狀況下，二者產生氫氣體積比為1：1。

3.足量的鋁與等物質的量濃度、等體積的鹽酸和NaOH反應，生成H2的量又有

什么關系？

提示足量鋁與等物質的量的鹽酸和NaOH溶液反應，相同狀況下，產生H2體

積比為1：3o

名師歸納顯

1.鋁與氫氧化鈉溶液反應的實質

鋁先與強堿溶液中的水反應生成比和A1(OH)3,然后A1(OH)3再與NaOH反應

生成H2O和NaAKh,反應中鋁作還原劑，水作氧化劑，NaOH無電子得失,

用雙線橋法和單線橋法分別表示為

失2X3e

II

(l)2Al+2NaOH+6II,O=2NaAI()，+3H.f+411.()

「一^

得6Xe

6e

II

(2)2Al+2Na()H+6IL.O=2NaAl()，+3II..f+4H()

2.鋁與鹽酸或氫氧化鈉溶液反應中四種“量”的關系

⑴等量的鋁分別與足量的鹽酸和氫氧化鈉溶液反應，消耗鹽酸和氫氧化鈉的物

質的量之比為3：lo

(2)等量的鋁分別與足量的鹽酸和氫氧化鈉溶液反應，相同狀況下，產生H2的體

積比為1：1。

⑶足量的鋁分別與等物質的量濃度、等體積的鹽酸和氫氧化鈉溶液反應，相同

狀況下，產生H2的體現比為1:3。

(4)特殊情況分析：若產生的氫氣的體積比：K、VI，則必定是鋁與

鹽酸反應時，鋁過量而鹽酸不足；鋁與氫氧化鈉溶液反應時，鋁不足而氫氧化鈉

過量。

［例題2］取兩份鋁片，第一份與足量鹽酸反應，第二份與足量燒堿溶液反應,

標準狀況下均產生5.6L氣體，則兩份鋁片的質量之比為（）

A.一定為1：1B.可能為2：3

C.一定為3：2D.可能為1:6

解析酸、堿均足量，則A1完全反應，且生成氫氣的量相同，則H+得到的電子

數相同，可知A1失去的電子數也相同，即參加反應的A1的量相同，兩份鋁片的

質量之比為1：1,A項正確。

答案A

變式訓練2用鋁箔包裹0.1mol金屬鈉，用針扎若干個小孔，放入水中，完全

反應后，放出的氣體體積（標準狀況）為（）

A.無法確定B.1.12L

C.大于1.12LD,小于1.12L

解析首先發生的反應是2Na+2Hg=2NaOH+H2t,標準狀況下0.1molNa

與水反應產生的H2的體積為1.12L,然后發生的反應是2Al+2NaOH+

2H2O=2NaAIO2+3H2t,此反應又能產生部分H2,故最后放出的Hz的體積大

于1.12L。

答案C

學習任務3（核心素養）物質的量應用于化學方程式的計算

一、知識要點

1.化學計算的基本步驟

寫——寫出相關的化學方程式

標一在方程式中有關物質的化學式下面標出已知物質和所求物質有關物理量

的關系，遵循“左右相當，上下一致”原則并代入已知量和未知量

列一一列出比例式

解一一根據比例式求解

答一一簡明地寫出答案

2.物質的量應用于化學計算的基本方法

（1）把已知物質的物理量轉化為物質的量；

（2）根據化學方程式或關系式，根據已知物質的物質的量求出未知物質的物質的

量，同時注意判斷是否恰好反應，若某反應物量不足，用該物質進行求解；

(3)把未知物質的物質的量轉化為未知物的所求物理量。

3.有關物質的量的計算中的“三個規范”

(1)書寫規范：各種符號的書寫要規范，大寫字母與小寫字母的意義各不相同。

如表示摩爾質量，而“加，表示質量,“AT表示微粒數，而“〃”表示物質的量。

(2)符號規范:

①設未知數直接用各物理量的符號表示，且要注明物質(或粒子)的符號。如設參

加反應HC1溶液的體積為V[HCl(aq)]o

②各物理量及單位、物質的名稱、公式等盡量用符號表示。如已知NaOH溶液

的體積和物質的量濃度，求溶質NaOH的質量時就寫成：w(NaOH)=

c(NaOH)XV[NaOH(aqi]XM(NaOH)。

(3)單位規范：把己知量代入計算式中計算時都要帶單位且單位要統一。

二、核心素養

物質的量=培養學生宏觀辨識與微觀探析素養

物質的量應用于化學計算=提升學生證據推理與模型認知

【素養解題】

[典例示范]將2.3g鈉投入到97.8g水中，反應完畢后，得到100mL溶液，求:

(1)產生的氫氣在標準狀況下的體積為。

(2)所得氫氧化鈉溶液的溶質質量分數為o

(3)所得氫氧化鈉溶液的物質的量濃度為o

⑷在K2Cr2O7+14HC1(濃)=2KC1+3c12t+7H2O+2CrCh的反應中，有0.3mol

電子轉移時生成C12的體積為(標準狀況)，被氧化的HC1的物質的量為

[物質的量應用于化學計算的解題思維模型]

(1)(2)(3)2.3gNa的物質的量為〃一〃一23g/mo1一°」

則2Na+2H2O=2NaOH+H2t

2mol2mol22.4L

解題模板

0.1mol”(NaOH)V(H2)

則：生成的氫氣在標準狀況下的體積為

22.4L/molX().1mol

VTH2)—o2mo1l—1.12L

n(NaOH)=0.1mol

w(NaOH)=〃0.1molX40g/mol=4g

4g

w(NaQH)-10°gX100%-4%

〃°」mol...

c—y—0.1LTmol/L

-i0

(4)2HC1?2C1-C12

212e一

0.3mol0.15mol0.3mol

則生成氯氣的物質的量0.15mol

體積0.15molX22.4L/mol=3.36L

被氧化的HC10.3mol

mVn〃"溶防、八八八A,

所用公式〃—A/、、c」“、tv—X100%

MVmV相溶液

①化學計量數之比等于物質的量之比。

注意要點

②在方程式中計算，轉化為物質的量方便。

答案(1)1.12L(2)4%(3)1mol/L(4)3.36L().3mol

三、對點訓練

1.把足量的鐵粉投入到硫酸和硫酸銅的混合溶液中，充分反應后，剩余金屬粉

末的質量與原加入鐵粉的質量相等，則原溶液中H.與SOK的物質的量濃度之比

為()

A.1：4B.2：7

C.I：2D.3：8

解析設原溶液中H2so4和CuSCh的物質的量分別為工、

△"?(固體質量減少)

Fe+H2SO4—-FeSO4+H2t

56g1mol56g

X56x

Fe+C11SO4——FeSCh+CuAm(固體質量增加)

56g1mol64g8g

y8)，

因為固體在反應前后質量相等，所以△"?(減)=Am(增)

56x=8y,

n(H2SO4)x_8__1

n(CuS04)=y=56=T

c(H+)1X2I

A，Jc(SOF)=T+7=4°

答案A

2.有關合金的敘述正確的是()

A.合金的密度比各成分金屬小

B.多數合金比成分金屬熔點低，硬度大

C.合金的導電性能比成分金屬強

D.合金的抗腐蝕性能都很好

解析合金與成分金屬相比某些性能增強，某些性能減弱。多數合金的熔點比各

成分金屬低。

答案B

3.只含有下列成分的物質一定不是合金的是()

A.Fe^CB.Cu、Zn

C.Al、CuD.C>Si

解析合金必須要含有金屬，是兩種或兩種以上的金屬(或金屬跟非金屬)熔合在

一起所形成的具有金屬特性的物質。

答案D

4.把1.1g鐵、鋁混合物溶于200mL5moiLf鹽酸中，反應后鹽酸的濃度變為

4.6moLLN溶液體積變化忽略不計)。求：

(1)反應中消耗HC1的物質的量。

(2)該混合物中鋁、鐵的物質的量。

解析(1)消耗HC1的物質的量：0.2LX5molL-1-0.2LX4.6molL-I=0.08

molo

(2)設Al、Fe的物質的量分別為x、y。

2A1+6HCl=2AlCh+3H2f

26

x3x

Fe+2HCl=FeCh+H2t

12

y2)，

27g-mol1Xx+56gmol1Xy=1.1g

3x4-2y=0.08mol

解得：x=0.02mol,y=0.01molo

答案(1)0.08mol

(2)A1：0.02mol；Fe：0.01mol

學業-質量評價檢測學習效果

［合格練］

1.汞合金是目前使用較多的補牙材料。英國《新科學家》雜志發表了一篇文章,

對汞合金補牙材料的安全性提出了質疑。汞合金補牙材料中除了水銀外，還含有

鋅、錫、銅等金屬。下列有關汞合金的說法錯誤的是（）

A.汞合金是一種具有金屬特性的物質

B.汞合金的強度和硬度比錫的大

C.汞合金的熔點比汞的低

D.汞合金的毒性遠低于汞的毒性

解析合金是指由兩種或兩種以上的金屬或金屬與非金屬熔合而成的具有金屬

特性的物質，所以A正確；合金一般比各成分金屬的強度和硬度都大，所以B

正確；補牙的結果是得到強度較大的固體，所以汞合金應不是液態，即其熔點不

會比汞的低，C錯誤；而長期使用中未見中毒現象，說明它比汞的毒性要低。

答案C

2.某合金與鐵的物理性質比較如下：

熔點密度硬度（金導電性

"r-其他性質

Xgem3剛石為100）（銀為100）

某合金25003.007.42.3耐腐蝕

純鐵耐

鐵15357.864.517

腐蝕

從以上性能看，該合金不適合制成（）

A.導線B.門窗

C.爐具D.飛機外殼

解析從表格中總結，該合金具有密度小、機械性能好的特點，所以適合制作飛

機外殼、門窗框。由于熔點較高，所以適合制作爐具。但是導電性不好，所以不

適宜制作導線。

答案A

3.制取合金常用的方法是將兩種或多種金屬（或金屬與非金屬）加熱到某一溫度,

使其全部熔化，再冷卻得到合金。根據下表中數據判斷（其他條件均滿足），卜列

合金不易采取這種方法制取的是（）

金屬NaMgAlFe

熔點/℃97.56496601535

沸點/℃883109024672750

A.Fe—Al合金B.Na—A1合金

C.Na—Fe合金D.Mg—A1合金

解析要形成合金，必須滿足各成分都要有共同的液態溫度范圍，即合金中一種

金屬的熔點要高于另一種金屬的熔點而低于它的沸點，這樣才能熔合在一起。當

鐵熔化時，鈉已變為氣態，所以鐵和鈉用加熱熔化的方法不能形成合金。

答案C

4.降鋅鎘（Te-Zn-Cd）晶體可以用于制造紅外探測器的基礎材料，下列有關它

的敘述中錯誤的是（）

A.它是由Te、Zn、Cd按一定比例熔合而成的，無固定的熔、沸點

B.它易導電、導熱，具有延展性

C.它的熔、沸點比Zn的低

D.它的硬度和強度比Cd的大

解析磁鋅鎘晶體是由Te、Zn、Cd按一定比例熔合而成的具有金屬特性的合金,

只要比例確定，其組成就固定，因而有固定的熔、沸點；合金一般具有比成分金

屬低的熔、沸點、高的硬度和強度。

答案A

5.下列說法正確的是（）

A.所有不銹鋼都只含有金屬元素

B.我國流通的硬幣材質是金屬單質

C.廣東打撈的明代沉船上存在大量鋁制餐具

D.鎂合金的硬度和強度均高于純鎂

解析不銹鋼中含有非金屬元素碳，A項錯誤；我國流通的硬幣材質是合金，B

項錯誤；鋁的冶煉方法在十九世紀才被發現，明朝時不可能有大量鋁制餐具，C

項錯誤；合金的機械加工性質一般優于其成分金屬，D項正確。

答案D

6.鋁硅合金（Si的質量分數為13.5%）在凝固時收縮率很小，因而這種合金適合鑄

造。有下列三種晶體：①鋁，②硅，③鋁硅合金，它們的熔點由低到高的順序是

（）

A.①?②B.③①②

C.③②①D.②①③

解析合金的熔點一般比其各成分金屬的熔點都要低，所以最低的是鋁硅合金。

硅晶體是熔點極高的晶體。

答案B

7.下列有關廚房鋁制品的使用中，你認為合理的是（）

A.盛放食醋

B.燒煮開水

C.用金屬絲擦洗表面的污垢

D.用堿水洗滌

解析A中食醋中含有的醋酸呈酸性，能與鋁發生反應而腐蝕；C中用金屬絲擦

洗時會破壞鋁表面覆蓋的氧化鋁層，使鋁裸露在外繼續被腐蝕；D中用堿水洗滌

也同樣不行，因為鋁能跟堿反應而被腐蝕。

答案B

8.某新型“防盜玻璃”為多層結構，每層中間嵌有極細的金屬線，當玻璃被擊

碎時，與金屬線相連的警報系統就會立刻報警。“防盜玻璃”能報警，這利用了

金屬的（）

A.延展性B.導電性

C.彈性D.導熱性

解析玻璃被擊碎時，各層中間嵌有的極細金屬線相連，連接報警系統，主要利

用了金屬的導電性。

答案B

9.將鋁投入到一定量的NaOH溶液中，充分反應后，有2moi的電子發生轉移,

則參加反應的鋁的物質的量為()

A.gmolB.1mol

2

C.2molD.gmol

解析鋁在參加反應時1molAl可失去3mol電子，因此有2mol電子轉移時需

2

Al的物質的量為molo

答案D

10.合金是生活中常用的材料，請回答下列問題：

(1)現代社會應用最廣泛的金屬是_______________________________。

(2)生鐵和鋼是含碳量不同的鐵碳合金，含碳量在2%?4.3%的稱為o不

銹鋼在空氣中比較穩定，不易生銹，有強的抗腐蝕能力，其合金元素主要是

⑶鋼鐵的腐蝕給社會造成的損失是巨大的，所以采取措施防止鋼鐵的腐蝕是十

分必要的，請列舉兩種防止鋼鐵腐蝕的方法

(4)青銅的主要合金元素為,黃銅的主要合金元素為o

解析(1)現代社會應月最廣泛的金屬是鐵。(2)碳素鋼的含碳量較生鐵低，小于

2%,生鐵中含碳量在2%?4.3%,而不銹鋼中加入的含金元素主要是帑、鑲,(3)

鋼鐵的腐蝕主要是與環境中的化學物質(如空氣、水、酸等)接觸而發生化學反應，

故防止鋼鐵的腐蝕，只要使其避免與上述物質接觸即可。可采用覆膜法、改變內

部結構等方法。

答案⑴鐵⑵生鐵格和銀

⑶在鋼鐵的表面噴涂油漆；表面涂油；在鋼鐵的表面鍍上格、鋅等金屬；對鋼

鐵的表面進行烤藍處理(增厚氧化膜)；制成不銹鋼(答案合理即可)(4)SnZn

11.如圖是某學校實驗室從化學試劑商店買回來的氫氧化鈉試劑標簽上的部分內

容。某同學從該試劑瓶中取出24.0g固體，配成1L溶液，請計算：

氫氧化鈉化學純(CP)

500g

品名：氫氧化鈉

化學式：NaOH

相對分子質量：40

(1)所得氫氧化鈉溶液的物質的量濃度為。

(2)從所得氫氧化鈉溶液中取出200mL于一燒杯中，投入足量的金屬鋁，完全反

應后，產生的氣體在標準狀況下的體積為o

rn(NaOH)24.0父

解析〃(NaOH)=A/Z八1-]—0.6mol,

M(NaOH)40g-mol1

n(NaOH)0.6mol/

C(NaOH)=V[NaOH(aq)]=IL=06molL°

2A14-2NaOH+2H2O=2NaAIO2+3H2t

2mol22.4LX3

0.6molL-,X0.2LV

0.6molL-,X0.2LX22.4LX3

心-----------2^i----------------乜。L。

答案(1)0.6molL-?(2)4.0L

12.(1)鋁是以“貴族的身份”作為金屬材料開始使用的。一百多年前，為了表

彰門捷列夫對化學作出的杰出貢獻，英國皇家學會不惜重金制作了一個比黃金還

要貴重的獎杯一一鋁杯，贈送給門捷列夫。鋁開始作為金屬材料之所以貴于黃金,

其原因是(填字母，下同)。

A.鋁是稀有金屬

B.鋁礦開采困難

C.缺乏廉價的鋁冶煉技術

D.鋁熔點高，作為材料不易加工

⑵鋁在轎車上的應用已經大獲成功，這是無可爭辯的事實。比較鋼而言，再生

鋁（回收利用）作為金屬材料在汽車上應用的優點是（多選）。

A.汽車重量減輕B.鋁的導電性能好

C.降低成本D.鋁的冶煉比鐵容易

（3）目前市場上某些品牌筆記本電腦（如神舟電腦、IBM電腦等）的外殼一改以往的

有機合成材