高中化學(xué)第三章鐵金屬材料第二節(jié)金屬材料課件新人教版化學(xué)必修第一冊(cè)-1

第二節(jié)金屬材料第三章鐵金屬材料

課程解讀1．合金合金是指兩種或兩種以上的________(或金屬與_________)熔合而成的具有_____________的物質(zhì)。合金屬于混合物，合金的硬度及機(jī)械性能一般________各成分金屬；合金的硬度一般________它的各成分金屬，合金的熔點(diǎn)一般________它的各成分金屬。金屬非金屬金屬特性優(yōu)于大于低于2．鐵合金生鐵和鋼是含碳量不同的兩種鐵碳合金。(1)生鐵：含碳量為2%～4.3%的鐵碳合金稱為生鐵。生鐵硬度______、抗壓，性脆、可以鑄造成型，是制造機(jī)座、管道的重要材料。(2)鋼：含碳量為0.03%～2%的鐵碳合金稱為鋼。鋼是用量最大、用途最廣的合金。根據(jù)化學(xué)成分，鋼可分為__________和___________兩大類。根據(jù)含碳量不同，碳素鋼可分為__________、__________、__________。大碳素鋼合金鋼低碳鋼中碳鋼高碳鋼合金鋼也叫特種鋼，是在碳素鋼里適量地加入一種或幾種合金元素，使鋼的組織結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，從而使鋼具有幾種特殊性能。不銹鋼是最常見的一種合金鋼，它的合金元素主要是__________和_________。3．鋁和鋁合金(1)鋁與氧氣在常溫下的反應(yīng)：在常溫下能很快被________，

形成致密的氧化膜，具有一定的________作用。鉻(Cr)鎳(Ni)氧化保護(hù)(2)鋁與鹽酸、NaOH溶液的反應(yīng)(3)氧化鋁與鹽酸、NaOH溶液的反應(yīng)寫出Al2O3與酸(以鹽酸為例)反應(yīng)的化學(xué)方程式：___________________________________；寫出Al2O3與堿(以NaOH溶液為例)反應(yīng)的化學(xué)方程式：___________________________________；像Al2O3既能與酸反應(yīng)生成__________，又能與堿反應(yīng)生成鹽和水的氧化物，叫做_______________。(4)純鋁的硬度和強(qiáng)度較小，向鋁中加入少量的合金元素可制成鋁合金。鋁合金是目前用途廣泛的合金之一。硬鋁是含Al2O3＋6HCl===2AlCl3＋3H2OAl2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O鹽和水兩性氧化物Cu、Mg、Mn、Si的鋁合金，它的密度小、強(qiáng)度高，具有較強(qiáng)的抗腐蝕能力，是制造飛機(jī)和宇宙飛船的理想材料。4．新型合金【提醒】當(dāng)已知物理量與被求物理量不一致時(shí)，計(jì)算時(shí)題目中的數(shù)據(jù)必須帶單位，以體現(xiàn)“上下一致，左右相當(dāng)”的原則。1．判斷正誤(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”)。(1)合金中只存在金屬元素，不可能有非金屬元素。(

)(2)生鐵的熔點(diǎn)比鐵低，但機(jī)械強(qiáng)度和硬度比鐵高。(

)(3)熔化燒堿可在氧化鋁坩堝中進(jìn)行。(

)(4)根據(jù)化學(xué)方程式進(jìn)行計(jì)算時(shí)，各物質(zhì)對(duì)應(yīng)的各物理量的單位，左、右、上、下都必須相同。(

)(5)等物質(zhì)的量的鈉、鎂、鋁分別與足量的鹽酸反應(yīng)，產(chǎn)生的氣體在相同狀況下體積之比為1∶2∶3。(

)×√××√(6)0.1molAl與足量的氫氧化鈉溶液反應(yīng)，生成3.36LH2。(

)(7)將鋁投入硫酸溶液中，當(dāng)有3mol電子發(fā)生轉(zhuǎn)移時(shí)，反應(yīng)的鋁為27g。(

)×√2．下列關(guān)于合金的說法錯(cuò)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(zhì)B．鎂鋁合金的熔點(diǎn)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其性能D．青銅、硬鋁、鋼都是合金B(yǎng)3．下列關(guān)于鋁和鋁合金的說法中不正確的是(

)A．在空氣中久置的鋁條放入NaOH溶液中，開始無氣泡產(chǎn)生

過一段時(shí)間后產(chǎn)生大量無色氣泡，鋁條逐漸變細(xì)并發(fā)熱B．Al2O3加熱分解為鋁和氧氣C．Al2O3能與酸或堿溶液反應(yīng)，故不可用鋁制容器盛放鹽酸

和NaOH溶液D．硬鋁是在純鋁中加入Cu、Mg等合金元素，使其具有較強(qiáng)

的抗腐蝕能力B【解析】在空氣中久置的鋁條表面會(huì)形成一層致密的Al2O3薄膜，當(dāng)放入NaOH溶液中時(shí)，首先溶解Al2O3，發(fā)生反應(yīng)：Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O，當(dāng)Al2O3溶解完后再發(fā)生反應(yīng)：2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，故鋁條放入NaOH溶液中，不會(huì)立刻產(chǎn)生無色氣泡，且該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，A正確；Al2O3熔點(diǎn)很高，加熱不分解，B項(xiàng)錯(cuò)誤；Al2O3與鹽酸、NaOH溶液都反應(yīng)，所以鹽酸、NaOH溶液不能盛放在鋁制容器中，C項(xiàng)正確；D項(xiàng)正確。4．(1)為什么合金的硬度比各成分金屬大？(2)鋁制餐具不宜用來蒸煮或長時(shí)間存放顯酸性、堿性的食物，你知道為什么嗎？寫出有關(guān)的離子方程式。(3)根據(jù)化學(xué)方程式計(jì)算，各物質(zhì)對(duì)應(yīng)的各物理量的單位左右、上下都必須相同嗎？請(qǐng)說明理由。答：(1)因?yàn)樵诩兘饘賰?nèi)，所有原子的大小和形狀都是相同的，原子的排列十分規(guī)整；加入或大或小的其他元素的原子后，改變了金屬原子有規(guī)則的層狀排列，使原子層之間的相對(duì)滑動(dòng)變得困難，導(dǎo)致合金的硬度變大。1．反應(yīng)原理2．量的關(guān)系(2)鋁與鹽酸、氫氧化鈉溶液反應(yīng)產(chǎn)生氫氣的體積關(guān)系歸納如

下：例1相同質(zhì)量的兩份鋁，分別放入足量的鹽酸和氫氧化鈉溶液中，放出的氫氣在同溫、同壓下體積之比為(

)A．1∶1

B．1∶6C．2∶3 D．3∶2【解析】2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑、2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，鋁的質(zhì)量相同，鹽酸和氫氧化鈉足量所以產(chǎn)生氫氣的體積之比為1∶1。A例2在500mLNaOH溶液中加入足量鋁粉，反應(yīng)完全后共收集到標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氣體6.72L，生成物NaAlO2的物質(zhì)的量濃度為(假定反應(yīng)前后溶液體積不變)(

)A．1mol·L－1 B．0.4mol·L－1C．1.5mol·L－1 D．2mol·L－1

【解析】2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2

＋3H2↑

2mol

3×22.4L

n(NaAlO2)

6.72LB1．除去鎂粉中的少量鋁粉，可選用(

)A．硫酸 B．水C．鹽酸 D．氫氧化鈉溶液【解析】鋁與NaOH溶液反應(yīng)，而鎂不反應(yīng)。D2．甲、乙兩燒杯中各盛有3mol·L－1的鹽酸和氫氧化鈉溶液100mL，向兩燒杯中分別加入等質(zhì)量的鋁粉，反應(yīng)結(jié)束后測得生成的氣體體積比為V(甲)∶V(乙)＝1∶2，則加入鋁粉的質(zhì)量為(

)A．5.4g B．3.6gC．2.7g D．1.8gA【情境】質(zhì)量守恒定律是俄國科學(xué)家羅蒙諾索夫于1756年最早發(fā)現(xiàn)的。拉瓦錫通過大量的定量實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)了在化學(xué)反應(yīng)中，參加反應(yīng)的各物質(zhì)的質(zhì)量總和等于反應(yīng)后生成的各物質(zhì)的質(zhì)量總和，這個(gè)規(guī)律叫做質(zhì)量守恒定律(Lawofconservationofmass)，也稱物質(zhì)不滅定律，是自然界普遍存在的基本定律之一?！居懻摗?．“化學(xué)反應(yīng)前后質(zhì)量是守恒的，那么物質(zhì)的量也肯定守恒?！边@種說法對(duì)嗎？答：不對(duì)?；瘜W(xué)方程式中各物質(zhì)的物質(zhì)的量之比等于各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，所以化學(xué)反應(yīng)后物質(zhì)的量可能增加，可能減少，也可能不變。2．等量的鋁分別與足量的鹽酸和NaOH溶液反應(yīng)，生成H2的量有什么關(guān)系？答：二者產(chǎn)生氫氣的體積比為1∶1。3．“將6.5g鋅放入足量的鹽酸中充分反應(yīng)，生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氫氣的體積是多少？”題干中鹽酸“足量”的含義是什么？若題干鹽酸中HCl的物質(zhì)的量為0.1mol，此時(shí)將如何解答？答：“足量”的含義是能使6.5g鋅完全反應(yīng)所需的HCl，計(jì)算氫氣體積應(yīng)以鋅為準(zhǔn)，6.5g鋅完全反應(yīng)生成0.1mol氫氣，則在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為2.24L。若鹽酸中HCl的物質(zhì)的量為0.1mol，則鹽酸不足，計(jì)算氫氣的體積應(yīng)以鹽酸為準(zhǔn)，則反應(yīng)生成0.05mol氫氣，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為1.12L。【總結(jié)】化學(xué)反應(yīng)的計(jì)算類型(1)基本計(jì)算已知一種反應(yīng)物(或生成物)的量求其他物質(zhì)的有關(guān)量時(shí)，只要按照化學(xué)方程式的量的關(guān)系，列出已知物質(zhì)和待求物質(zhì)的比例式計(jì)算便可。(2)混合物反應(yīng)的計(jì)算設(shè)混合物中各物質(zhì)的物質(zhì)的量為x、y、z，按照化學(xué)方程式的量的關(guān)系，并用x、y、z表示，列出方程組解答。(3)過量計(jì)算給出了兩種反應(yīng)物的量，求某產(chǎn)物的量。方法：按照化學(xué)方程式的量的關(guān)系判斷哪一種物質(zhì)過量，然后根據(jù)不足的物質(zhì)的量進(jìn)行求解。例1有一塊表面被氧化成氧化鈉的金屬鈉，質(zhì)量為0.584g，放入9.436gH2O中，當(dāng)反應(yīng)結(jié)束時(shí)，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下生成氫氣0.02g，此金屬鈉中有多少克鈉在與水反應(yīng)前被氧化？所得氫氧化鈉溶液的溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)是多少？

答：0.092g

9.6%1．關(guān)系式法當(dāng)已知量和未知量之間是靠多個(gè)反應(yīng)來聯(lián)系時(shí)，只需直接確定已知量和未知量之間的比例關(guān)系，即“關(guān)系式”。(1)根據(jù)化學(xué)方程式確定關(guān)系式寫出發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式，根據(jù)量的關(guān)系寫出關(guān)系式。如把CO還原Fe2O3生成的CO2通入澄清石灰水中，求生成沉淀的量。發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2，CO2＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋H2O。則關(guān)系式為3CO～3CO2～3CaCO3，即CO～CaCO3。(2)根據(jù)原子守恒確定關(guān)系式上述例子中也可直接根據(jù)碳原子守恒得出CO～CaCO3。2．守恒法3．差量法根據(jù)化學(xué)反應(yīng)前后物質(zhì)的有關(guān)物理量發(fā)生的變化，找出所謂“理論差量”，如反應(yīng)前后的質(zhì)量差、物質(zhì)的量差、氣體體積差等，該差量的大小與反應(yīng)物的有關(guān)量成正比。差量法就是借助這種比例關(guān)系來解決問題。如把一鐵棒插入CuSO4溶液中，過一段時(shí)間取出，鐵棒的質(zhì)量增加了4g，據(jù)此可求參加反應(yīng)的Fe的質(zhì)量。Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu

Δm56

64

64－56＝8→理論差量m(Fe)

4g→實(shí)際差量例2把足量的鐵粉投入稀硫酸和硫酸銅的混合溶液中，充分反應(yīng)后，剩余金屬的質(zhì)量與原加入鐵粉的質(zhì)量相等，則原溶液中H＋與SO2－4的物質(zhì)的量濃度之比為(

)A．1∶4 B．2∶7C．1∶2 D．3∶8【解析】設(shè)原溶液中H2SO4和CuSO4的物質(zhì)的量分別為x、y。

Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑Δm(固體質(zhì)量減少)56g

1mol

56g

x

56xA例3硫黃制硫酸時(shí)發(fā)生的反應(yīng)：(1)寫出由硫黃制取硫酸的關(guān)系式：______________。(2)假設(shè)64g硫黃完全反應(yīng)，可制取硫酸的質(zhì)量為_______g。S～H2SO4196例4已知：①碳酸鈉高溫不分解；②碳酸氫鈉受熱發(fā)生分解反應(yīng)：2NaHCO3Na2CO3＋H2O↑＋CO2↑。充分加熱碳酸鈉和碳酸氫鈉的混合物19g，完全反應(yīng)后固體質(zhì)量減輕了3.1g，求(1)原混合物中碳酸鈉的質(zhì)量是________g。(2)將剩余固體溶于水配成300mL溶液，其中c(Na＋)是_____________。(3)在剩余固體中加入過量鹽酸，反應(yīng)后放出二氧化碳的體積(標(biāo)準(zhǔn)狀況)是__________L。10.61mol·L－13.361．物質(zhì)在發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí)(

)A．它們的質(zhì)量一定相等B．它們的物質(zhì)的量一定相等C．它們的質(zhì)量比等于化學(xué)方程式中化學(xué)計(jì)量數(shù)之比D．它們的物質(zhì)的量之比等于化學(xué)方程式中化學(xué)計(jì)量數(shù)之比【解析】物質(zhì)在發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí)，各物質(zhì)的物質(zhì)的量之比等于化學(xué)方程式中化學(xué)計(jì)量數(shù)之比。D2．標(biāo)準(zhǔn)狀況下，3.25g鋅與足量的鹽酸反應(yīng)生成xL氫氣，下列比例式正確的是(

)A．Zn＋2HCl===ZnCl2＋H2↑1mol

1mol3．25g

xLB．Zn＋2HCl===ZnCl2＋H2↑65g

22.4L3．25g

xLBC．Zn＋2HCl===ZnCl2＋H2↑1mol

2g0．05mol

xLD．Zn＋2HCl===ZnCl2＋H2↑65g

2g3．25g

xL【解析】比例式應(yīng)注意單位要“上下一致，左右相當(dāng)”。3．高溫下鐵粉可與水蒸氣反應(yīng)，若反應(yīng)后得到干燥固體的質(zhì)量比反應(yīng)前鐵粉的質(zhì)量增加了32g，則參加反應(yīng)的鐵粉的物質(zhì)的量是(

)A．0.5mol

B．1molC．1.5mol D．2molC4．80gFe2O3在高溫下被足量的CO還原生成Fe的質(zhì)量是多少？

答：56g1．下列有關(guān)金屬及其合金的說法正確的是(

)A．在化學(xué)反應(yīng)中，金屬失電子，被還原B．合金與各組分金屬相比一般具有更低的熔點(diǎn)C．生鐵、普通鋼和不銹鋼中的碳含量依次增加D．Fe2O3是磁鐵礦的主要成分，屬于堿性氧化物【解析】在化學(xué)反應(yīng)中，金屬失電子，被氧化，故A錯(cuò)誤；合金的熔點(diǎn)比組分金屬低，故B正確；生鐵含碳量最高，普通鋼次之，不銹鋼最少，故C錯(cuò)誤；磁鐵礦的主要成分是Fe3O4，故D錯(cuò)誤。B2．金屬及其合金是生活中常見的材料，下列說法錯(cuò)誤的是(

)A．銅制品表面的銅綠主要成分是CuCO3B．生鐵、碳素鋼、合金鋼中都含碳元素C．合金的硬度大于它的成分金屬D．目前我國流通的硬幣是用合金材料鑄造的【解析】銅制品表面的銅綠主要成分是堿式碳酸銅，化學(xué)式為Cu2(OH)2CO3，A錯(cuò)誤；生鐵、碳素鋼、合金鋼都是鐵合金，其中都含有碳元素，B正確；合金的硬度大于它的成分金屬，C正確；目前我國流通的硬幣是由鐵、鎂、鎳等金屬形成的合金材料鑄造而成，D正確。A3．鋁熱反應(yīng)是用鋁做還原劑，在高溫下將相對(duì)不活潑的金屬從其化合物中置換出來。對(duì)氧化鐵與鋁粉發(fā)生的“鋁熱反應(yīng)”(裝置如圖)的現(xiàn)象有這樣的描述：“反應(yīng)放出大量的熱，并發(fā)出耀眼的光芒，紙漏斗的下部被燒穿，有熔融物落入沙中?！辈殚嗁Y料得知：Al、Al2O3、Fe、Fe2O3的熔點(diǎn)數(shù)據(jù)如表，下列敘述正確的是(

)BA．反應(yīng)后所得混合物的總質(zhì)量減小B．該反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Al＋Fe2O3Al2O3＋2FeC．該反應(yīng)所得熔融物熔點(diǎn)高于1535℃D．將少量該反應(yīng)所得的熔融物溶于足量稀硫酸，充分反應(yīng)

后，滴加KSCN溶液無明顯現(xiàn)象，說明熔融物中無Fe2O3【解析】該反應(yīng)的反應(yīng)物和生成物都是固體，根據(jù)質(zhì)量守恒定律，反應(yīng)前后混合物的總質(zhì)量不變，A錯(cuò)誤；根據(jù)題干對(duì)“鋁熱反應(yīng)”的描述，可知該反應(yīng)是鋁和氧化鐵在高溫下反應(yīng)生成鐵和氧化鋁，化學(xué)方程式為4．將磁性氧化鐵放入稀硝酸中可發(fā)生如下反應(yīng)：3Fe3O4＋28HNO3===9Fe(NO3)x＋NO↑＋14H2O。下列判斷正確的是(

)A．Fe(NO3)x中的x為2B．反應(yīng)中每生成0.2mol還原產(chǎn)物，就有0.6mol電子轉(zhuǎn)移C．HNO3在反應(yīng)中只表現(xiàn)氧化性D．磁性氧化鐵中的鐵元素全部被氧化B【解析】由N原子守恒可知，28＝9x＋1，解得x＝3，A錯(cuò)誤；N元素的化合價(jià)由＋5價(jià)降為＋2價(jià)，則反應(yīng)中每生成0.2mo