2023-2024学年（人教版2019）高中化学必修1第三章 第二节 第1课时 常见的合金及应用 学案 （含答案）
文档属性
| 名称 | 2023-2024学年（人教版2019）高中化学必修1第三章 第二节 第1课时 常见的合金及应用 学案 （含答案） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 412.1KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2023-08-06 19:43:56 | ||
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文档简介
第二节 金属材料
第1课时 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
(1)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__________的物质。
(2)合金具有优良的________、________或________性能；一般来说，合金的硬度________各成分金属，熔点________各成分金属。
思考1 根据纯金属与合金的结构比较，说明合金的硬度比其成分金属大的原因。
思考2 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？
2．铁合金
铁和碳形成的合金，因含碳量不同分为________(含碳量为2%～4.3%)和________(含碳量为0.03%～2%)，________是用量最大、用途最广的合金。
________是最常见的一种合金钢，它的合金元素主要是________和________，在大气中比较稳定，不易生锈，抗腐蚀能力强。
思考3 根据以上所述，说明碳素钢含碳量与其性能的关系。
1．判断正误
(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)生铁中的铁与纯铁的化学性质不同( )
(4)地震灾区重建要使用大量钢材，钢材是合金( )
2．合金是一类用途广泛的金属材料，下列关于合金的说法正确的是( )
A．铜铝合金的硬度比铜和铝的都大，熔点比铜和铝的都低
B．合金只能由两种或两种以上的金属组成
C．合金的制备过程发生的是化学变化
D．铁合金不能与酸反应
3．(2022·沈阳重点高中联合体高一月考)北宋沈括对生铁炼钢有这么一段评价：“世间锻铁所谓钢铁者，用柔铁屈盘之，乃以生铁陷其间，泥封炼之，锻令相入，谓入‘团钢’，亦谓之‘灌钢’。此乃伪钢耳……”，下列说法正确的是( )
A．生铁和钢都是铁的含碳合金，生铁中碳的含量较低
B．通过炼制和锻打，可以调节铁中元素的组成、元素的含量等来改变铁的性能
C．高碳钢的韧性较好，低碳钢的硬度较大
D．不锈钢是一种常见的合金钢，它的合金元素主要是钨(W)和硅(Si)
二、铝和铝合金、新型合金
1．铝和铝合金
(1)铝是地壳中含量________的金属元素，常温下就能与空气中的________发生反应。
思考1 常温下，铁和铝都能与氧气反应，为什么铁会因生锈报废，而铝制品却能稳定存在？
特别提醒 在常温下形成致密保护膜的金属，如铝、镁等金属；铁在高温下形成致密保护膜，俗称“烤蓝”；铁或铝遇到浓H2SO4或浓HNO3时，迅速反应生成致密氧化膜，称为钝化。
(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，它的密度________，强度________，具有较强的抗腐蚀能力，是制造飞机和宇宙飞船的理想材料。
2．铝、氧化铝的性质
(1)实验探究
实验操作
实验现象 铝片______________，有无色气泡冒出，将点燃的木条放在试管口有__________ 试管①中一开始无气泡产生，一段时间后，铝片________，有无色气泡冒出；试管②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______
化学方程式 _______________________________________________________________________、 ________________________________________________ _______________________________________________________________________、 ________________________________________________________________________
离子方程式 _______________________________________________________________________、 ________________________ _______________________________________________________________________、 ___________________________________
(2)两性氧化物
既能与____________反应生成盐和水，又能与________反应生成盐和水的氧化物，如Al2O3等，其与强酸、强碱反应的离子方程式分别为
Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O，
Al2O3＋2OH－＋3H2O===2[Al(OH)4]－。
思考2 (1)为什么铝制餐具不适宜用来蒸煮或长时间盛放酸性、碱性食物？
(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______________________
_______________________________________________________________________________。
3．新型合金
(1)储氢合金：一类能够大量吸收H2，并与H2结合成________________的材料。如Ti Fe合金、La Ni合金等，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：________、____________和______________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。
1．(2022·广东清远高一月考)铝是地壳中含量最高的金属元素，下列关于铝及其化合物的性质、用途的说法错误的是( )
A．纯铝的硬度和强度较小，不适合用于制造机器零部件
B．可用NaOH溶液除去Fe2O3粉末中少量的Al2O3
C．铝合金是用来制造飞机和宇宙飞船的理想材料
D．盐酸可以除去镁粉中的铝粉
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
3．等体积的盐酸和苛性钠溶液分别与两份足量的铝粉反应，在相同条件下产生氢气的体积比为1∶3，则盐酸和苛性钠溶液的物质的量浓度之比为( )
A．1∶1 B．2∶1
C．3∶1 D．2∶3
1．(2022·无锡教育科学研究院高一质检)下列关于合金的叙述正确的是( )
A．铝合金硬度比纯铝小
B．生铁是铁碳合金，钢是纯净的铁单质
C．硬铝密度小、强度高，常用于制造飞机外壳
D．不锈钢和钢都是铁合金，性质完全相同
2．下列说法正确的是( )
A．Al2O3难溶于水，不与水反应，所以它不是Al(OH)3对应的氧化物
B．因为Al2O3是金属氧化物，所以它是碱性氧化物
C．Al2O3能跟所有的酸、碱溶液反应
D．Al2O3能跟强酸、强碱溶液反应
3．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( )
A．Na＋、Fe3＋、SO、Cl－
B．Ba2＋、Mg2＋、HCO、NO
C．Na＋、K＋、NO、CO
D．K＋、NO、Na＋、SO
4．铁和铝是科技、生产、生活中应用最广泛的金属材料。现有铁、铝的混合物进行如下实验：
(1)操作X的名称是________________。
(2)气体A是________________。
(3)A与Cl2混合光照可能发生爆炸，生成__________(填化学式)，A在该反应中作为__________(填“氧化剂”或“还原剂”)。
(4)溶液B中阴离子除OH－外还有____________________________________________，
溶液D中存在的金属离子为_________________________________________________。
第二节 金属材料
第1课时 常见的合金及应用
一、
1．(1)金属特性 (2)物理 化学 机械 大于 低于
思考1 纯金属内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，导致合金的硬度变大。
思考2 不能。当铜开始熔化时，钠已经气化，所以二者不能形成合金。
2．生铁 钢 钢 铁 碳 碳素 低 中 高 合金 不锈钢 铬 镍
思考3 钢的含碳量越低，韧性越好，硬度越低；含碳量越高，韧性越差，硬度越高。
应用体验
1．(1)× (2)√ (3)× (4)√
2．A 3.B
二、
1．(1)最多 氧气
思考1 铁与氧气反应生成的铁锈比较疏松，不能阻止内部的铁与氧气的进一步反应，所以铁会因生锈而报废；铝和氧气反应表面生成一层致密的氧化铝薄膜，这层膜能防止内部金属进一步被氧化，故铝制品在空气中能稳定存在。
(2)小 高
2．(1)逐渐溶解 爆鸣声 溶解 爆鸣声 Al2O3＋6HCl===2AlCl3＋3H2O 2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑ Al2O3＋2NaOH＋3H2O===2Na[Al(OH)4] 2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑ Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O 2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑ Al2O3＋2OH－＋3H2O ===2[Al(OH)4]－ 2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑
(2)酸 碱
思考2 (1)由于铝和氧化铝能跟酸、碱反应，因此铝制餐具不宜用来蒸煮或长期存放酸性、碱性食物。
(2)CO2＋2OH－===CO＋H2O、
Al2O3＋2OH－+3H2O ===2[Al(OH)4]－、
2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑
解析 (2)向集满CO2的铝制易拉罐中加入过量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；铝制易拉罐表面的Al2O3会与NaOH溶液反应；后NaOH溶液与Al发生反应生成H2，使易拉罐凸起。
3．(1)金属氢化物 (2)钛合金 耐热合金 形状记忆合金
应用体验
1．D 2.D
3．A [由2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑、2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑可知，产生氢气的体积比为1∶3，需要盐酸和苛性钠的物质的量之比为1∶1，溶液的体积相同，故盐酸和苛性钠溶液的物质的量浓度之比也为1∶1。]
随堂演练 知识落实
1．C 2.D
3．B [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在碱性溶液中生成CO，Ba2＋与CO会生成BaCO3沉淀，HCO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。]
4．(1)过滤 (2)H2 (3)HCl 还原剂 (4)[Al(OH)4]－ Fe2＋
解析 (1)向铁、铝混合物中加入足量NaOH溶液，Al溶解，Fe不溶，操作X为过滤。(2)Al与氢氧化钠溶液反应产生氢气，气体A为H2。(3)H2与Cl2反应生成HCl。(4)溶液B中阴离子有OH－、[Al(OH)4]－，溶液D中金属离子为Fe2＋。
第1课时 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
(1)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__________的物质。
(2)合金具有优良的________、________或________性能；一般来说，合金的硬度________各成分金属，熔点________各成分金属。
思考1 根据纯金属与合金的结构比较，说明合金的硬度比其成分金属大的原因。
思考2 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？
2．铁合金
铁和碳形成的合金，因含碳量不同分为________(含碳量为2%～4.3%)和________(含碳量为0.03%～2%)，________是用量最大、用途最广的合金。
________是最常见的一种合金钢，它的合金元素主要是________和________，在大气中比较稳定，不易生锈，抗腐蚀能力强。
思考3 根据以上所述，说明碳素钢含碳量与其性能的关系。
1．判断正误
(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)生铁中的铁与纯铁的化学性质不同( )
(4)地震灾区重建要使用大量钢材，钢材是合金( )
2．合金是一类用途广泛的金属材料，下列关于合金的说法正确的是( )
A．铜铝合金的硬度比铜和铝的都大，熔点比铜和铝的都低
B．合金只能由两种或两种以上的金属组成
C．合金的制备过程发生的是化学变化
D．铁合金不能与酸反应
3．(2022·沈阳重点高中联合体高一月考)北宋沈括对生铁炼钢有这么一段评价：“世间锻铁所谓钢铁者，用柔铁屈盘之，乃以生铁陷其间，泥封炼之，锻令相入，谓入‘团钢’，亦谓之‘灌钢’。此乃伪钢耳……”，下列说法正确的是( )
A．生铁和钢都是铁的含碳合金，生铁中碳的含量较低
B．通过炼制和锻打，可以调节铁中元素的组成、元素的含量等来改变铁的性能
C．高碳钢的韧性较好，低碳钢的硬度较大
D．不锈钢是一种常见的合金钢，它的合金元素主要是钨(W)和硅(Si)
二、铝和铝合金、新型合金
1．铝和铝合金
(1)铝是地壳中含量________的金属元素，常温下就能与空气中的________发生反应。
思考1 常温下，铁和铝都能与氧气反应，为什么铁会因生锈报废，而铝制品却能稳定存在？
特别提醒 在常温下形成致密保护膜的金属，如铝、镁等金属；铁在高温下形成致密保护膜，俗称“烤蓝”；铁或铝遇到浓H2SO4或浓HNO3时，迅速反应生成致密氧化膜，称为钝化。
(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，它的密度________，强度________，具有较强的抗腐蚀能力，是制造飞机和宇宙飞船的理想材料。
2．铝、氧化铝的性质
(1)实验探究
实验操作
实验现象 铝片______________，有无色气泡冒出，将点燃的木条放在试管口有__________ 试管①中一开始无气泡产生，一段时间后，铝片________，有无色气泡冒出；试管②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______
化学方程式 _______________________________________________________________________、 ________________________________________________ _______________________________________________________________________、 ________________________________________________________________________
离子方程式 _______________________________________________________________________、 ________________________ _______________________________________________________________________、 ___________________________________
(2)两性氧化物
既能与____________反应生成盐和水，又能与________反应生成盐和水的氧化物，如Al2O3等，其与强酸、强碱反应的离子方程式分别为
Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O，
Al2O3＋2OH－＋3H2O===2[Al(OH)4]－。
思考2 (1)为什么铝制餐具不适宜用来蒸煮或长时间盛放酸性、碱性食物？
(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______________________
_______________________________________________________________________________。
3．新型合金
(1)储氢合金：一类能够大量吸收H2，并与H2结合成________________的材料。如Ti Fe合金、La Ni合金等，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：________、____________和______________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。
1．(2022·广东清远高一月考)铝是地壳中含量最高的金属元素，下列关于铝及其化合物的性质、用途的说法错误的是( )
A．纯铝的硬度和强度较小，不适合用于制造机器零部件
B．可用NaOH溶液除去Fe2O3粉末中少量的Al2O3
C．铝合金是用来制造飞机和宇宙飞船的理想材料
D．盐酸可以除去镁粉中的铝粉
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
3．等体积的盐酸和苛性钠溶液分别与两份足量的铝粉反应，在相同条件下产生氢气的体积比为1∶3，则盐酸和苛性钠溶液的物质的量浓度之比为( )
A．1∶1 B．2∶1
C．3∶1 D．2∶3
1．(2022·无锡教育科学研究院高一质检)下列关于合金的叙述正确的是( )
A．铝合金硬度比纯铝小
B．生铁是铁碳合金，钢是纯净的铁单质
C．硬铝密度小、强度高，常用于制造飞机外壳
D．不锈钢和钢都是铁合金，性质完全相同
2．下列说法正确的是( )
A．Al2O3难溶于水，不与水反应，所以它不是Al(OH)3对应的氧化物
B．因为Al2O3是金属氧化物，所以它是碱性氧化物
C．Al2O3能跟所有的酸、碱溶液反应
D．Al2O3能跟强酸、强碱溶液反应
3．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( )
A．Na＋、Fe3＋、SO、Cl－
B．Ba2＋、Mg2＋、HCO、NO
C．Na＋、K＋、NO、CO
D．K＋、NO、Na＋、SO
4．铁和铝是科技、生产、生活中应用最广泛的金属材料。现有铁、铝的混合物进行如下实验：
(1)操作X的名称是________________。
(2)气体A是________________。
(3)A与Cl2混合光照可能发生爆炸，生成__________(填化学式)，A在该反应中作为__________(填“氧化剂”或“还原剂”)。
(4)溶液B中阴离子除OH－外还有____________________________________________，
溶液D中存在的金属离子为_________________________________________________。
第二节 金属材料
第1课时 常见的合金及应用
一、
1．(1)金属特性 (2)物理 化学 机械 大于 低于
思考1 纯金属内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，导致合金的硬度变大。
思考2 不能。当铜开始熔化时，钠已经气化，所以二者不能形成合金。
2．生铁 钢 钢 铁 碳 碳素 低 中 高 合金 不锈钢 铬 镍
思考3 钢的含碳量越低，韧性越好，硬度越低；含碳量越高，韧性越差，硬度越高。
应用体验
1．(1)× (2)√ (3)× (4)√
2．A 3.B
二、
1．(1)最多 氧气
思考1 铁与氧气反应生成的铁锈比较疏松，不能阻止内部的铁与氧气的进一步反应，所以铁会因生锈而报废；铝和氧气反应表面生成一层致密的氧化铝薄膜，这层膜能防止内部金属进一步被氧化，故铝制品在空气中能稳定存在。
(2)小 高
2．(1)逐渐溶解 爆鸣声 溶解 爆鸣声 Al2O3＋6HCl===2AlCl3＋3H2O 2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑ Al2O3＋2NaOH＋3H2O===2Na[Al(OH)4] 2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑ Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O 2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑ Al2O3＋2OH－＋3H2O ===2[Al(OH)4]－ 2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑
(2)酸 碱
思考2 (1)由于铝和氧化铝能跟酸、碱反应，因此铝制餐具不宜用来蒸煮或长期存放酸性、碱性食物。
(2)CO2＋2OH－===CO＋H2O、
Al2O3＋2OH－+3H2O ===2[Al(OH)4]－、
2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑
解析 (2)向集满CO2的铝制易拉罐中加入过量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；铝制易拉罐表面的Al2O3会与NaOH溶液反应；后NaOH溶液与Al发生反应生成H2，使易拉罐凸起。
3．(1)金属氢化物 (2)钛合金 耐热合金 形状记忆合金
应用体验
1．D 2.D
3．A [由2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑、2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑可知，产生氢气的体积比为1∶3，需要盐酸和苛性钠的物质的量之比为1∶1，溶液的体积相同，故盐酸和苛性钠溶液的物质的量浓度之比也为1∶1。]
随堂演练 知识落实
1．C 2.D
3．B [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在碱性溶液中生成CO，Ba2＋与CO会生成BaCO3沉淀，HCO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。]
4．(1)过滤 (2)H2 (3)HCl 还原剂 (4)[Al(OH)4]－ Fe2＋
解析 (1)向铁、铝混合物中加入足量NaOH溶液，Al溶解，Fe不溶，操作X为过滤。(2)Al与氢氧化钠溶液反应产生氢气，气体A为H2。(3)H2与Cl2反应生成HCl。(4)溶液B中阴离子有OH－、[Al(OH)4]－，溶液D中金属离子为Fe2＋。