(共68张PPT)
【典例】(2010·东莞高一检测)合金与纯金
属制成的金属材料相比,优点是
①合金的硬度一般比它的各成分金属的大;
②一般地,合金的熔点比它的各成分金属的低;
③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;
④合金比纯金属的导电性能更强;
⑤合金比纯金属的应用范围更广泛。
A.①②③⑤ B.②③④ C.①②④ D.①②④⑤
【思路点拨】
【自主解答】选A。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。
【互动探究】结合各种钢的成分和性能分析题干③中原料配比对合金性能的影响的说法是否正确?
提示:钢可分为碳素钢和合金钢,碳素钢中随含碳量的不同,性质明显不同。低碳钢韧性好,强度低;中碳钢韧性和加工性好,强度高;高碳钢硬而脆。合金钢由于在钢中加入了适量的不同元素,使钢具有不同的特性,如加入铬、镍可形成不锈钢。由此可知③题中的改变原料配比,可以得到不同性能的钢的说法是正确的。
【变式训练】利用铝合金制作钥匙是利用铝合金的( )
A.熔点低 B.不易腐蚀 C.硬度大 D.密度大
【解析】选C。利用铝合金的硬度大可以制作钥匙。
【备选典例】某铝合金(硬铝)中含有铝、镁、铜、硅,为了测定该合金中铝的含量,有人设计了如下实验:(注:硅不与盐酸反应,也不溶于水)
(1)补全上述①②③④各步反应的离子方程式
①Mg+2H+====Mg2++H2↑,_____________________;
②H++OH-====H2O,Mg2++2OH-====Mg(OH)2↓,
_____________________________________;
③___________________________,
CO2+2H2O+AlO2- ====Al(OH)3↓+HCO3-;
④2Al(OH)3 Al2O3+3H2O
△
====
(2)该样品中铝的质量分数是_______________。
(3)第②步中加入NaOH溶液不足时,会使测定结果
______________。第④步中的沉淀没有用蒸馏水洗涤时,会使测定结果_______________。
A.偏高 B.偏低 C.不影响
【解析】(1)①Mg、Al可与盐酸反应,而Cu、Si不与盐酸
反应。
②由于加入足量NaOH,则发生Al3++4OH-====AlO2-+2H2O。
③由于上步NaOH溶液足量,通入CO2先与OH-反应。
(2)灼烧后所得固体为Al2O3,由铝元素守恒知:
则铝的质量分数为
(3)第②步加入NaOH溶液不足时,Al3+不能完全转化为AlO2-使最后所得Al2O3质量减小,测定结果偏低。
第④步中沉淀未洗涤,沉淀表面附着的溶液中的溶质在灼烧时析出,使m(Al2O3)增大,测定结果偏高。
答案:(1)2Al+6H+====2Al3++3H2↑
Al3++4OH-====AlO2-+2H2O
CO2+OH-====HCO3-
(2) (3)B A
【互动探究】若仅由镁铝组成的合金a g,将合金加入足量的氢氧化钠溶液中,为了测定该合金中铝的含量,还应测定哪些其他数据?
提示:(1)可测定产生氢气的体积。
(2)可称量剩余金属的质量。
【变式训练】20 g铁碳合金放入氧气流中高温灼烧,灼烧
后的气体被过量饱和石灰水吸收,得到沉淀2.8 g。则此铁
合金属于( )
A.生铁 B.高碳钢 C.中碳钢 D.低碳钢
【解析】选B。据题意可知最后的2.8 g沉淀是碳酸钙,据
碳原子守恒知碳原子的质量为
所以碳原子的含量为 所以该合金为高碳钢。
【典例】有一镁铝合金共21 g,把其加入到1 L 5 mol/L的盐酸中,共收集到标准状况下的气体22.4 L。
(1)关于合金的下列说法正确的有_________。
a.合金只能由两种或两种以上的金属组成
b.合金的硬度一般比其组成成分金属的硬度大
c.镁铝熔成合金的过程是一个化学过程
d.合金的熔点一般比其组成成分的熔点低
e.合金具备金属的特性
(2)该合金中镁铝的质量分别为____、______。
(3)反应中共消耗5 mol/L的盐酸_________L。
(4)向反应后的溶液中逐滴加入5 mol/L的NaOH溶液,若要使沉淀恰好达到最大值,需要加入NaOH_________L。
(5)再加入NaOH溶液至足量,沉淀减少_________g。最后剩余的沉淀是_____________,其质量是___________g。
【错因剖析】
【标准答案】(1)b、d、e (2)12 g 9 g
(3)0.4 (4)1
(5)26 Mg(OH)2 29
1.下列物质中属于合金的是( )
A.金
B.铜
C.水银
D.钢
【解析】选D。合金是指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,故选D。
2.用于飞机制造业的重要材料是( )
A.Mg-Al合金 B.Cu-Sn合金
C.Al-Si合金 D.不锈钢
【解析】选A。制造飞机的合金应抗腐蚀、质轻。所以要使用Mg-Al合金。
3.联合国卫生组织认为我国的铁锅是一种理想的炊具而向世界推广。其主要原因是( )
A.升热慢,退热也慢,保温效果好
B.烹饪的食物中含有丰富的“铁质”
C.生产过程简单,价格便宜
D.生铁中含有碳元素,因而含有对人体有益的有机物
【解析】选B。用铁锅作炊具,利用了铁的导热性,同时会使烹饪的食物中含有丰富的“铁质”,故选B。
4.制造货币,应该根据下列哪些性质而选材( )
A.从化学性质来看,金属材料化学性质应稳定
B.从物理性质来看,金属材料应有较低的熔点
C.从物理性质来看,金属材料应对强度、硬度无要求
D.制造货币的金属本身的价值应高于货币的面值
【解析】选A。制造货币的材料应该性质比较稳定,具有一定的强度、硬度及熔点,但自身的价值应低于货币的价值,A正确。
5.有关合金的叙述正确的是( )
A.合金的导电性比成分金属强
B.合金的抗腐蚀性能都很好
C.合金的密度比各成分金属小
D.多数合金比成分金属熔点低,硬度大
【解析】选D。一般合金的熔点比各成分金属的熔点低,硬度、强度更大,但抗腐蚀性有的较差,导电性一般比成分金属弱。
6.(1)选择填空:将铝的用途与性质搭配起来(每个选项只能选用一次)。
A.质轻 B.延展性好 C.易传热 D.易导电
①电缆:_________;②铝箔________。
(2)佛山是有色金属之乡,其中铝合金材料的产量约占全国的一半。铝合金材料属于_________(填“纯净物”、“混合物”或“单质”)。
(3)在西汉古籍中曾有记载:曾青得铁则化为铜[即曾青(CuSO4)跟铁反应生成铜]。试写出该反应的化学方程式:_________________________________________。
【解析】(1)铝用作电缆和铝箔分别是利用其导电性和延展性好。
(2)合金是由一种金属跟其他一种或几种金属(或非金属)一起熔合而成的具有金属特性的物质,因此肯定是混合物。
(3)该反应是铁与硫酸铜反应置换出铜的过程。
答案:(1)①D ②B
(2)混合物 (3)Fe+CuSO4====FeSO4+Cu
一、选择题(本题包括5小题,每小题4分,共20分)
1.下列物质有固定熔点的是( )
A.铝 B.青铜 C.生铁 D.镁铝合金
【解析】选A。青铜、生铁、镁铝合金属于合金,是混合物,无固定熔点,铝是纯净物,有固定熔点。
2.日常生活中的容器主要是不锈钢制品,这是利用该合金的( )
A.导电性 B.导热性
C.抗腐蚀性 D.易回收利用
【解析】选C。生活中利用不锈钢制品,主要利用其抗腐蚀性。
3.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】选C。合金的熔点比各成分金属的熔点低,生铁是铁合金,铁的纯度越高,熔点越高;A项、B项错误;合金的熔化过程中发生了化学反应,但不是熔点降低的原因,D项错。
4.(2011·杭州高一检测)下列说法正确的是( )
A.我国流通的硬币材质是金属单质
B.所有的不锈钢都只含有金属元素
C. 商代的司母戊鼎是纯铜打造而成的
D.镁合金的硬度和强度一般都高于纯镁
【解析】选D。我国流通的硬币材质是合金;不锈钢是合金,含碳;商代的司母戊鼎是铜合金;一般,合金比各成分金属的硬度、强度等物理性能更加优良,故D正确。
5.某合金粉末11 g,加入到足量的稀硫酸中,在标准状况下产生的气体体积为11.2 L,此合金可能是( )
A.Mg-Al合金 B.Cu-Zn合金
C.Zn-Fe合金 D.Mg-Zn合金
【解析】选A。设混合物的平均摩尔质量为 ,化合价为
+2,则
M+2H+ M2++H2↑
1 22.4
11.2
=22 g·mol-1
+2价金属的摩尔质量为:Mg-24、Al-18( ×27)、Zn-65
Fe-56、Cu不反应,只有假设的+2价Al的摩尔质量小于
22。故选A。
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二、非选择题(本题包括3小题,共30分)
6.(10分)某课外活动小组收集了一种合金进行研究:
(1)外观灰色,表面光滑;
(2)在酒精灯上灼烧,火焰呈绿色;合金片熔化,但不滴落;
(3)取刮去表皮的金属10克,放入足量的稀硫酸中,收集到标准状况下的氢气9.96升;
(4)另取刮去表皮的金属10克,放入足量的氢氧化钠溶液中,也收集到标准状况下的氢气9.96升。
根据以上信息回答下列问题:
(1)合金中一定含有的金属元素是 (填元素符号)。
(2)如果该合金只有两种元素组成,则它们的质量比
为 。
【解析】(1)因为焰色反应为绿色,所以合金中一定含有
铜;相同质量的合金分别与稀硫酸和氢氧化钠溶液反应放
出等体积的氢气,所以合金中一定含有铝;
(2)合金中铝的质量为 × ×27 g/mol=
8.0 g,则铜的质量为10 g-8.0 g=2.0 g,所以合金中铝
与铜的质量之比为4∶1。
答案:(1)Cu、Al (2)4∶1
【方法技巧】据特征性质确定金属(或合金)
(1)中学阶段,能与强碱反应生成氢气的金属为铝;氧化物或氢氧化物是两性的元素为铝;不断加入强碱溶液时,开始产生白色沉淀,后来白色沉淀又溶解消失的是铝盐。
(2)中学阶段,含有变价元素的是铁(其次为铜),加入硫氰化钾后显红色的是铁盐;加入强碱开始产生白色沉淀,迅速变成灰绿色,最后变成红褐色的是亚铁盐;用量最大,用途最广的合金为钢。
(3)焰色反应为黄色的是钠及其化合物。
(4)使用最早的合金是青铜。
7.(10分)钛(Ti)因为具有神奇的性能越来越引起人们的关
注,常温下钛不和非金属、强酸反应,红热时,却可与常
见非金属单质反应。钛是航空、军工、电力等方面的必需
原料。地壳中含钛矿石之一金红石(TiO2)是目前大规模生
产钛的主要原料,其方法是:
第一步:将金红石、炭粉混合,在高温条件下通入Cl2制
TiCl4和一种可燃性气体。该反应的化学方程式为
TiO2+2C+2Cl2 TiCl4+2CO,该反应的还原剂
是 。
高温
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第二步:在氩气的气氛中,用过量的镁在加热条件下与TiCl4反应制得金属钛。
(1)写出此反应的化学方程式: 。
(2)如何从上述所得产物中获取金属钛?简述步骤。
【解析】据信息反应知还原剂为C;(1)Mg为活泼金属,在
氩气作为保护气的环境中还原
TiCl4:2Mg+TiCl4 2MgCl2+Ti。
(2)还原出的Ti与Mg混合,分离时用强酸,因钛不与强酸反
应,所以可将上述产物溶于过量的盐酸中,然后过滤、洗
涤,即可得到纯净的金属钛。
答案:C
(1)TiCl4+2Mg Ti+2MgCl2
(2)加入足量盐酸,除去过量金属镁,过滤,并用蒸馏水洗
涤固体得金属钛
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8.(10分)(挑战能力)学校课外活动小组为了测定某钢铁厂生铁样品中铁的质量分数,在实验室称取生铁样品5.8 g 放入烧杯中(烧杯的质量为30 g)。然后再加入50 g稀硫酸,使之充分反应后,称量,烧杯及烧杯中物质的总质量为85.6 g(已知该反应中稀硫酸恰好反应完,杂质不参与反应)。请计算:
(1)产生氢气的质量是 g。
(2)该生铁样品中铁的质量分数为 (精确到0.1%)。
(3)样品中杂质的质量为,反应后的溶液中溶质的质量分数为 (精确到0.1%)。
【解析】(1)由于产生的氢气是气体,根据质量守恒定律,
反应前后烧杯中减少的质量就是生成的氢气的质量,所以
产生氢气的质量是5.8 g+30 g+50 g-85.6 g=0.2 g。
(2)设生铁样品中铁的质量为x,生成FeSO4的质量为y
Fe+H2SO4 FeSO4+H2↑
56 152 2
X y 0.2 g
列式解得x=5.6 g y=15.2 g
生铁样品中铁的质量分数为 ×100%=96.6%。
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(3)样品中杂质的质量为5.8 g-5.6 g=0.2 g,反应后溶液的
质量为85.6 g-30 g-0.2 g=55.4 g,所以溶液中溶质的
质量分数为 ×100%=27.4%。
答案:(1)0.2 (2)96.6% (3)0.2 g 27.4%
某学生想测定Cu-Zn合金及Cu-Ag合金中铜的质量分数,实验室只提供了一瓶未标明浓度的稀盐酸和必要的仪器。
【思考探究】
(1)你认为在现有条件下能测出铜的质量分数的是哪种合金?
提示:要用盐酸来测定铜合金中铜的质量分数,可以测得的是Cu-Zn合金。因为在Cu、Zn、Ag三种金属中,只有锌跟盐酸反应放出氢气:Zn+2HCl====ZnCl2+H2↑。
(2)若该同学取该合金的粉末32.5 g,与足量该盐酸充分反应,经测定产生了0.4 g氢气,你能计算出该合金中铜的质量分数吗?
提示:设32.5 g Cu-Zn合金中含锌的质量为x
Zn+2HCl====ZnCl2+H2↑
65 g 2 g
X 0.4 g
该合金中铜的质量分数为: