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人教版 高中 化学 必修 第一册
第三章 铁 金属材料
P68突出情境创设,体现中国元素
P70铁粉与水蒸气反应---注意湿棉花的位置和肥皂液的作用
P70资料卡片:人体中的铁元素
铁在成人体中的含量为4~5 g,是人体必需微量元素中含量最多的一种。人体内的含铁化合物主要分为两类,即功能性铁和储存铁。功能性铁参与氧的运输,其余的铁与一些酶结合,分布于身体各器官。体内缺铁将会导致人的记忆能力、免疫能力和对温度的适应能力等生理功能下降。如果体内的铁不足以供给生命活动的需要,就会发生贫血。
为了满足生理需要,成人每天铁的适宜摄入量为15~20 mg。动物内脏、肉类、鱼类、蛋类等动物性食物中的铁容易被吸收。一般蔬莱中铁的含量较少,吸收率也低,但我国膳食中一般食用蔬菜量很大,仍为铁的重要来源。我国已经实施在某些酱油中加入铁强化剂的措施,以减少缺铁性贫血问题的发生(如图3-6)。
P71氧化铁是一种黑色粉末,不稳定,在空气里受热,能迅速被氧化成四氧化三铁。四氧化三铁是一种复杂的化合物,是具有磁性的黑色晶体,俗称磁性氧化铁。三氧化二铁是一种红棕色粉末,俗称铁红,常用作油漆、涂料、油墨和橡胶的红色颜料。
真题链接1.(2023·浙江·高考真题)物质的性质决定用途,下列两者对应关系不正确的是
A.能使某些色素褪色,可用作漂白剂 B.金属钠导热性好,可用作传热介质
C.溶液呈碱性,可用作消毒剂 D.呈红色,可用作颜料
【答案】C
2.(2021·江苏·高考真题)下列有关物质的性质与用途不具有对应关系的是
A.铁粉能与O2反应,可用作食品保存的吸氧剂
B.纳米Fe3O4能与酸反应,可用作铁磁性材料
C.FeCl3具有氧化性,可用于腐蚀印刷电路板上的Cu
D.聚合硫酸铁能水解并形成胶体,可用于净水
【答案】B
P73含有的盐溶液,遇到溶液时变成红色,我们可以利用这一反应检验的存在。
真题链接1.(2023浙江高考)探究铁及其化合物的性质,下列方案设计、现象和结论都正确的是
实验方案 现象 结论
A 往溶液中加入片 短时间内无明显现象 的氧化能力比弱
B 往溶液中滴加溶液,再加入少量固体 溶液先变成血红色后无明显变化 与的反应不可逆
C 将食品脱氧剂样品中的还原铁粉溶于盐酸,滴加溶液 溶液呈浅绿色 食品脱氧剂样品中没有价铁
D 向沸水中逐滴加5~6滴饱和溶液,持续煮沸 溶液先变成红褐色再析出沉淀 先水解得再聚集成沉淀
A.A B.B C.C D.D
【答案】D
P73铁盐遇到较强的还原剂会被还原成亚铁盐,亚铁盐在较强的氧化剂的作用下会被氧化成铁盐。
真题链接1.(2021·广东·高考真题)部分含铁物质的分类与相应化合价关系如图所示。下列推断不合理的是
A.可与反应生成
B.既可被氧化,也可被还原
C.可将加入浓碱液中制得的胶体
D.可存在的循环转化关系
【答案】C
2.(2021·辽宁·高考真题)磁性材料在很多领域具有应用前景,其制备过程如下(各步均在氛围中进行):
①称取,配成溶液,转移至恒压滴液漏斗中。
②向三颈烧瓶中加入溶液。
③持续磁力搅拌,将溶液以的速度全部滴入三颈烧瓶中,100℃下回流3h。
④冷却后过滤,依次用热水和乙醇洗涤所得黑色沉淀,在干燥。
⑤管式炉内焙烧2h,得产品3.24g。
部分装置如图:
回答下列问题:
(1)仪器a的名称是 ;使用恒压滴液漏斗的原因是 。
(2)实验室制取有多种方法,请根据元素化合物知识和氧化还原反应相关理论,结合下列供选试剂和装置,选出一种可行的方法,化学方程式为 ,对应的装置为 (填标号)。
可供选择的试剂:、、、、饱和、饱和
可供选择的发生装置(净化装置略去):
(3)三颈烧瓶中反应生成了Fe和,离子方程式为 。
(4)为保证产品性能,需使其粒径适中、结晶度良好,可采取的措施有_______。
A.采用适宜的滴液速度 B.用盐酸代替KOH溶液,抑制水解
C.在空气氛围中制备 D.选择适宜的焙烧温度
(5)步骤④中判断沉淀是否已经用水洗涤干净,应选择的试剂为 ;使用乙醇洗涤的目的是 。
(6)该实验所得磁性材料的产率为 (保留3位有效数字)。
【答案】(1) (球形)冷凝管 平衡气压,便于液体顺利流下
(2) (或) A(或B)
(3)
(4)AD
(5) 稀硝酸和硝酸银溶液 除去晶体表面水分,便于快速干燥
(6)90.0%
P74认识元素及其化合物性质的视角:物质类别和元素价态,是学习元素及其化合物性质的重要认识视角。基于物质类别和元素价态,可以预测物质的性质,还可以设计物质间转化的途径。
P74利用覆铜板制作图案
电子工业中常用覆铜板(以绝缘板为基材,一面或两面覆以铜箔,经热压而成的一种板状材料)为基础材料制作印刷电路板(如图3-11),印刷电路板广泛用于电视机、计算机、手机等电子产品中。
用覆铜板制作印刷电路板的原理是,利用FeCl 溶液作为“腐蚀液”,将覆铜板上不需要的铜腐蚀。即把预先设计好的电路在覆铜板上用蜡或不透水的物料覆盖,以保护不被腐蚀;然后,把覆铜板放到FeCl 溶液中。
真题链接1.(2023·北京·高考真题)下列离子方程式与所给事实不相符的是
A.制备84消毒液(主要成分是):
B.食醋去除水垢中的:
C.利用覆铜板制作印刷电路板:
D.去除废水中的:
【答案】B
P78新增合金材料的微观结构,体现结构决定性质
合金具有许多优良的物理、化学或机械性能,如合金的硬度、熔点不同于其成分金属,可满足不同的需要。合金的性能可以通过所添加的合金元素的种类、含量和生成合金的条件等来加以调节。因此,尽管目前已经制得的纯金属只有几十种,但由这些纯金属(或金属与非金属)制得的合金已达数千种,大大拓展了金属材料的使用范围和价值。
在纯金属内加入其他元素形成合金以后,结构发生了变化,使合金的性能与纯金属有很大的差异。例如,常见的一些合金的硬度比其成分金属的大,是因为在纯金属内,所有原子的大小和形状都是相同的,原子的排列十分规整;加入或大或小的其他元素的原子后(如图3-13),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。
生铁和钢是含碳量不同的两种铁碳合金。生铁的含碳量为2%~4.3%,钢的含碳量为0.03%~2%。由于含碳量不同,钢和生铁在性能上有很大差异。例如,生铁硬度大、抗压,性脆、可以铸造成型,是制造机座、管道的重要材料;钢有良好的延展性,机械性能好,可以锻轧和铸造,广泛用于制造机械和交通工具等。
钢是用量最大、用途最广的合金,根据其化学成分,可分为两大类:碳素钢和合金钢。
真题链接1.(2021·河北·高考真题)“灌钢法”是我国古代劳动人民对钢铁冶炼技术的重大贡献,陶弘景在其《本草经集注》中提到“钢铁是杂炼生鍒作刀镰者”。“灌钢法”主要是将生铁和熟铁(含碳量约0.1%)混合加热,生铁熔化灌入熟铁,再锻打成钢。下列说法错误的是
A.钢是以铁为主的含碳合金
B.钢的含碳量越高,硬度和脆性越大
C.生铁由于含碳量高,熔点比熟铁高
D.冶炼铁的原料之一赤铁矿的主要成分为Fe2O3
【答案】C
2.(2022·湖北·高考真题)武当山金殿是铜铸鎏金大殿。传统鎏金工艺是将金溶于汞中制成“金汞漆”,涂在器物表面,然后加火除汞,使金附着在器物表面。下列说法错误的是
A. 鎏金工艺利用了汞的挥发性 B. 鎏金工艺中金发生了化学反应
C. 鎏金工艺的原理可用于金的富集 D. 用电化学方法也可实现铜上覆金
【答案】B
P80钢中合金元素的主要作用
合金元素 主 要 作 用
铬(Cr) 增强耐磨性和抗氧化性;增强高温强度;提高高碳钢的耐磨性等
锰(Mn) 防止硫引起的脆性;增强钢的强度和韧性等
钼(Mo) 降低脆性;增强高温强度;提高红热时的硬度和耐磨性等
钨(W) 提高高温时的强度和硬度;增强工具钢的耐磨性等
钴(Co) 提高红热时的硬度和耐磨性;用于制造磁性合金等
镍(Ni) 增强低温时的韧性;改变高铬钢的内部结构等
硅(Si) 提高低合金钢的强度和硬度;增强高温时的抗氧化性等
P81超级钢的开发与应用已成为国际上钢铁领域的研究热点,是钢铁领域的一次重大革命。2017年8月24日,我国宣布已经成功完成某种性能优异的超级钢的研制,这一突破性的科技成果随即登上了全球著名学术期刊《科学》杂志,在世界上引起了不小的轰动,这标志着我国的超级钢研究居于世界领先地位。
我国研制的这种超级钢具有优异的强度和延展性的结合。这种超级钢中含Mn 10%、C 0.47%、Al 2%、V 0.7%,这种合金配方价格低廉,可以降低生产成本。此外,这种超级钢强度很大,在应用时能够实现钢板的轻薄化。这对于汽车、航空和航天等领域的轻量化发展具有重要意义,不仅可以节约材料,还可以降低能源消耗和减少环境污染等。
P81铝制品的表面处理
在空气中,铝的表面自然形成的氧化膜很薄,耐磨性和抗蚀性还不够强。为了使铝制品适应于不同的用途,常采用化学方法对铝的表面进行处理,如增加膜的厚度,对氧化膜进行着色等。例如,化学氧化(用铬酸作氧化剂)可以使氧化膜产生美丽的颜色等。市场上有不少铝制品是经过这种方法处理的。
P82氧化铝是两性氧化物,既能与酸反应,又能与碱反应。
由于铝和氧化铝均能与酸、碱反应,因此铝制餐具不宜用来蒸煮或长时间存放酸性或碱性食物。
真题链接1.(2023·浙江·高考真题)物质的性质决定用途,下列两者对应关系不正确的是
A.铝有强还原性,可用于制作门窗框架
B.氧化钙易吸水,可用作干燥剂
C.维生素C具有还原性,可用作食品抗氧化剂
D.过氧化钠能与二氧化碳反应生成氧气,可作潜水艇中的供氧剂
【答案】A
2.(2023·浙江·高考真题)下列反应的离子方程式不正确的是
A.通入氢氧化钠溶液:
B.氧化铝溶于氢氧化钠溶液:
C.过量通入饱和碳酸钠溶液:
D.溶液中滴入氯化钙溶液:
【答案】D
P83储氢材料
近年来,为满足某些尖端技术发展的需要,人们又设计和合成了许多新型合金。例如,氢能是人类未来的理想能源之一,氢能利用存在两大难题:制取和储存。H 是一种易燃易爆的气体,要利用H ,关键要解决H 的安全储存和运输问题。一般情况下,H 采用气态或液态储存,如在高压下把H 压入钢瓶,但运送笨重的钢瓶既不方便也不安全。储氢合金是一类能够大量吸收H ,并与H 结合成金属氢化物的材料。具有实用价值的储氢合金要求储氢量大,金属氢化物既容易形成,稍稍加热又容易分解,室温下吸、放氢的速率快,如Ti-Fe合金和La-Ni合金等。新型储氢合金材料的研究和开发将为氢气作为能源的实际应用起到重要的推动作用。此外,钛合金、耐热合金和形状记忆合金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。
P84用途广泛的稀土金属
在金属元素中,有一类性质相似,并在自然界共生在一起的稀土元素,它们是元素周期表中原子序数从57~71(从镧至镥,称为镧系元素)的15种元素以及钪和钇,共17种元素。稀土金属在科技、生产中有广泛的用途,被誉为新材料的宝库。
稀土金属既可单独使用,也可用于生产合金。在合金中加入适量稀土金属,能大大改善合金的性能。因而,稀土元素又被称为“冶金工业的维生素”。例如,在钢中加入稀土元素,可以增加钢的塑性、初性、耐磨性、耐热性、耐腐蚀性和抗氧化性等。因此,稀土金属广泛应用在冶金、石油化工、材料工业(电子材料、荧光材料、发光材料、永磁材料、超导材料、染色材料、纳米材料、引火合金和催化剂等)、医药及农业等领域。
我国是稀土资源大国。到目前为止,我国的稀土储量、稀土产量、稀土用量和稀土出口量均居世界第一位。我国化学家徐光宪院士与其研究团队在稀土元素的分离及应用中作出了重要贡献。
随着稀土资源的不断开采,如何合理利用和保护我国的稀土资源,实现可持续发展战略,已经引起社会各界的高度重视。
P88复习与提高:
1. 人体血液中如果缺乏亚铁离子,就会造成缺铁性贫血。市场出售的某种麦片中含有微量、颗粒细小的还原铁粉,这些铁粉在人体胃酸(胃酸的主要成分是HCI)作用下转化成亚铁盐。
2.铁粉常常作食品包装袋脱氧剂。
3.氯化铁的用途之一是五金蚀刻,蚀刻产品有眼镜架、钟表、电子元件和标牌等。例如,日常生活中不锈钢广告牌上的图形或文字就是用氯化铁溶液蚀刻而成的。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 (共 2 页)
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第三章 铁 金属材料
P68突出情境创设,体现中国元素
P70铁粉与水蒸气反应---注意湿棉花的位置和肥皂液的作用
P70资料卡片:人体中的铁元素
铁在成人体中的含量为4~5 g,是人体必需微量元素中含量最多的一种。人体内的含铁化合物主要分为两类,即功能性铁和储存铁。功能性铁参与氧的运输,其余的铁与一些酶结合,分布于身体各器官。体内缺铁将会导致人的记忆能力、免疫能力和对温度的适应能力等生理功能下降。如果体内的铁不足以供给生命活动的需要,就会发生贫血。
为了满足生理需要,成人每天铁的适宜摄入量为15~20 mg。动物内脏、肉类、鱼类、蛋类等动物性食物中的铁容易被吸收。一般蔬莱中铁的含量较少,吸收率也低,但我国膳食中一般食用蔬菜量很大,仍为铁的重要来源。我国已经实施在某些酱油中加入铁强化剂的措施,以减少缺铁性贫血问题的发生(如图3-6)。
P71氧化铁是一种黑色粉末,不稳定,在空气里受热,能迅速被氧化成四氧化三铁。四氧化三铁是一种复杂的化合物,是具有磁性的黑色晶体,俗称磁性氧化铁。三氧化二铁是一种红棕色粉末,俗称铁红,常用作油漆、涂料、油墨和橡胶的红色颜料。
真题链接1.(2023·浙江·高考真题)物质的性质决定用途,下列两者对应关系不正确的是
A.能使某些色素褪色,可用作漂白剂 B.金属钠导热性好,可用作传热介质
C.溶液呈碱性,可用作消毒剂 D.呈红色,可用作颜料
2.(2021·江苏·高考真题)下列有关物质的性质与用途不具有对应关系的是
A.铁粉能与O2反应,可用作食品保存的吸氧剂
B.纳米Fe3O4能与酸反应,可用作铁磁性材料
C.FeCl3具有氧化性,可用于腐蚀印刷电路板上的Cu
D.聚合硫酸铁能水解并形成胶体,可用于净水
P73含有的盐溶液,遇到溶液时变成红色,我们可以利用这一反应检验的存在。
真题链接1.(2023浙江高考)探究铁及其化合物的性质,下列方案设计、现象和结论都正确的是
实验方案 现象 结论
A 往溶液中加入片 短时间内无明显现象 的氧化能力比弱
B 往溶液中滴加溶液,再加入少量固体 溶液先变成血红色后无明显变化 与的反应不可逆
C 将食品脱氧剂样品中的还原铁粉溶于盐酸,滴加溶液 溶液呈浅绿色 食品脱氧剂样品中没有价铁
D 向沸水中逐滴加5~6滴饱和溶液,持续煮沸 溶液先变成红褐色再析出沉淀 先水解得再聚集成沉淀
A.A B.B C.C D.D
P73铁盐遇到较强的还原剂会被还原成亚铁盐,亚铁盐在较强的氧化剂的作用下会被氧化成铁盐。
真题链接1.(2021·广东·高考真题)部分含铁物质的分类与相应化合价关系如图所示。下列推断不合理的是
A.可与反应生成
B.既可被氧化,也可被还原
C.可将加入浓碱液中制得的胶体
D.可存在的循环转化关系
2.(2021·辽宁·高考真题)磁性材料在很多领域具有应用前景,其制备过程如下(各步均在氛围中进行):
①称取,配成溶液,转移至恒压滴液漏斗中。
②向三颈烧瓶中加入溶液。
③持续磁力搅拌,将溶液以的速度全部滴入三颈烧瓶中,100℃下回流3h。
④冷却后过滤,依次用热水和乙醇洗涤所得黑色沉淀,在干燥。
⑤管式炉内焙烧2h,得产品3.24g。
部分装置如图:
回答下列问题:
(1)仪器a的名称是 ;使用恒压滴液漏斗的原因是 。
(2)实验室制取有多种方法,请根据元素化合物知识和氧化还原反应相关理论,结合下列供选试剂和装置,选出一种可行的方法,化学方程式为 ,对应的装置为 (填标号)。
可供选择的试剂:、、、、饱和、饱和
可供选择的发生装置(净化装置略去):
(3)三颈烧瓶中反应生成了Fe和,离子方程式为 。
(4)为保证产品性能,需使其粒径适中、结晶度良好,可采取的措施有_______。
A.采用适宜的滴液速度 B.用盐酸代替KOH溶液,抑制水解
C.在空气氛围中制备 D.选择适宜的焙烧温度
(5)步骤④中判断沉淀是否已经用水洗涤干净,应选择的试剂为 ;使用乙醇洗涤的目的是 。
(6)该实验所得磁性材料的产率为 (保留3位有效数字)。
P74认识元素及其化合物性质的视角:物质类别和元素价态,是学习元素及其化合物性质的重要认识视角。基于物质类别和元素价态,可以预测物质的性质,还可以设计物质间转化的途径。
P74利用覆铜板制作图案
电子工业中常用覆铜板(以绝缘板为基材,一面或两面覆以铜箔,经热压而成的一种板状材料)为基础材料制作印刷电路板(如图3-11),印刷电路板广泛用于电视机、计算机、手机等电子产品中。
用覆铜板制作印刷电路板的原理是,利用FeCl 溶液作为“腐蚀液”,将覆铜板上不需要的铜腐蚀。即把预先设计好的电路在覆铜板上用蜡或不透水的物料覆盖,以保护不被腐蚀;然后,把覆铜板放到FeCl 溶液中。
真题链接1.(2023·北京·高考真题)下列离子方程式与所给事实不相符的是
A.制备84消毒液(主要成分是):
B.食醋去除水垢中的:
C.利用覆铜板制作印刷电路板:
D.去除废水中的:
P78新增合金材料的微观结构,体现结构决定性质
合金具有许多优良的物理、化学或机械性能,如合金的硬度、熔点不同于其成分金属,可满足不同的需要。合金的性能可以通过所添加的合金元素的种类、含量和生成合金的条件等来加以调节。因此,尽管目前已经制得的纯金属只有几十种,但由这些纯金属(或金属与非金属)制得的合金已达数千种,大大拓展了金属材料的使用范围和价值。
在纯金属内加入其他元素形成合金以后,结构发生了变化,使合金的性能与纯金属有很大的差异。例如,常见的一些合金的硬度比其成分金属的大,是因为在纯金属内,所有原子的大小和形状都是相同的,原子的排列十分规整;加入或大或小的其他元素的原子后(如图3-13),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。
生铁和钢是含碳量不同的两种铁碳合金。生铁的含碳量为2%~4.3%,钢的含碳量为0.03%~2%。由于含碳量不同,钢和生铁在性能上有很大差异。例如,生铁硬度大、抗压,性脆、可以铸造成型,是制造机座、管道的重要材料;钢有良好的延展性,机械性能好,可以锻轧和铸造,广泛用于制造机械和交通工具等。
钢是用量最大、用途最广的合金,根据其化学成分,可分为两大类:碳素钢和合金钢。
真题链接1.(2021·河北·高考真题)“灌钢法”是我国古代劳动人民对钢铁冶炼技术的重大贡献,陶弘景在其《本草经集注》中提到“钢铁是杂炼生鍒作刀镰者”。“灌钢法”主要是将生铁和熟铁(含碳量约0.1%)混合加热,生铁熔化灌入熟铁,再锻打成钢。下列说法错误的是
A.钢是以铁为主的含碳合金
B.钢的含碳量越高,硬度和脆性越大
C.生铁由于含碳量高,熔点比熟铁高
D.冶炼铁的原料之一赤铁矿的主要成分为Fe2O3
2.(2022·湖北·高考真题)武当山金殿是铜铸鎏金大殿。传统鎏金工艺是将金溶于汞中制成“金汞漆”,涂在器物表面,然后加火除汞,使金附着在器物表面。下列说法错误的是
A. 鎏金工艺利用了汞的挥发性 B. 鎏金工艺中金发生了化学反应
C. 鎏金工艺的原理可用于金的富集 D. 用电化学方法也可实现铜上覆金
P80钢中合金元素的主要作用
合金元素 主 要 作 用
铬(Cr) 增强耐磨性和抗氧化性;增强高温强度;提高高碳钢的耐磨性等
锰(Mn) 防止硫引起的脆性;增强钢的强度和韧性等
钼(Mo) 降低脆性;增强高温强度;提高红热时的硬度和耐磨性等
钨(W) 提高高温时的强度和硬度;增强工具钢的耐磨性等
钴(Co) 提高红热时的硬度和耐磨性;用于制造磁性合金等
镍(Ni) 增强低温时的韧性;改变高铬钢的内部结构等
硅(Si) 提高低合金钢的强度和硬度;增强高温时的抗氧化性等
P81超级钢的开发与应用已成为国际上钢铁领域的研究热点,是钢铁领域的一次重大革命。2017年8月24日,我国宣布已经成功完成某种性能优异的超级钢的研制,这一突破性的科技成果随即登上了全球著名学术期刊《科学》杂志,在世界上引起了不小的轰动,这标志着我国的超级钢研究居于世界领先地位。
我国研制的这种超级钢具有优异的强度和延展性的结合。这种超级钢中含Mn 10%、C 0.47%、Al 2%、V 0.7%,这种合金配方价格低廉,可以降低生产成本。此外,这种超级钢强度很大,在应用时能够实现钢板的轻薄化。这对于汽车、航空和航天等领域的轻量化发展具有重要意义,不仅可以节约材料,还可以降低能源消耗和减少环境污染等。
P81铝制品的表面处理
在空气中,铝的表面自然形成的氧化膜很薄,耐磨性和抗蚀性还不够强。为了使铝制品适应于不同的用途,常采用化学方法对铝的表面进行处理,如增加膜的厚度,对氧化膜进行着色等。例如,化学氧化(用铬酸作氧化剂)可以使氧化膜产生美丽的颜色等。市场上有不少铝制品是经过这种方法处理的。
P82氧化铝是两性氧化物,既能与酸反应,又能与碱反应。
由于铝和氧化铝均能与酸、碱反应,因此铝制餐具不宜用来蒸煮或长时间存放酸性或碱性食物。
真题链接1.(2023·浙江·高考真题)物质的性质决定用途,下列两者对应关系不正确的是
A.铝有强还原性,可用于制作门窗框架
B.氧化钙易吸水,可用作干燥剂
C.维生素C具有还原性,可用作食品抗氧化剂
D.过氧化钠能与二氧化碳反应生成氧气,可作潜水艇中的供氧剂
2.(2023·浙江·高考真题)下列反应的离子方程式不正确的是
A.通入氢氧化钠溶液:
B.氧化铝溶于氢氧化钠溶液:
C.过量通入饱和碳酸钠溶液:
D.溶液中滴入氯化钙溶液:
P83储氢材料
近年来,为满足某些尖端技术发展的需要,人们又设计和合成了许多新型合金。例如,氢能是人类未来的理想能源之一,氢能利用存在两大难题:制取和储存。H 是一种易燃易爆的气体,要利用H ,关键要解决H 的安全储存和运输问题。一般情况下,H 采用气态或液态储存,如在高压下把H 压入钢瓶,但运送笨重的钢瓶既不方便也不安全。储氢合金是一类能够大量吸收H ,并与H 结合成金属氢化物的材料。具有实用价值的储氢合金要求储氢量大,金属氢化物既容易形成,稍稍加热又容易分解,室温下吸、放氢的速率快,如Ti-Fe合金和La-Ni合金等。新型储氢合金材料的研究和开发将为氢气作为能源的实际应用起到重要的推动作用。此外,钛合金、耐热合金和形状记忆合金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。
P84用途广泛的稀土金属
在金属元素中,有一类性质相似,并在自然界共生在一起的稀土元素,它们是元素周期表中原子序数从57~71(从镧至镥,称为镧系元素)的15种元素以及钪和钇,共17种元素。稀土金属在科技、生产中有广泛的用途,被誉为新材料的宝库。
稀土金属既可单独使用,也可用于生产合金。在合金中加入适量稀土金属,能大大改善合金的性能。因而,稀土元素又被称为“冶金工业的维生素”。例如,在钢中加入稀土元素,可以增加钢的塑性、初性、耐磨性、耐热性、耐腐蚀性和抗氧化性等。因此,稀土金属广泛应用在冶金、石油化工、材料工业(电子材料、荧光材料、发光材料、永磁材料、超导材料、染色材料、纳米材料、引火合金和催化剂等)、医药及农业等领域。
我国是稀土资源大国。到目前为止,我国的稀土储量、稀土产量、稀土用量和稀土出口量均居世界第一位。我国化学家徐光宪院士与其研究团队在稀土元素的分离及应用中作出了重要贡献。
随着稀土资源的不断开采,如何合理利用和保护我国的稀土资源,实现可持续发展战略,已经引起社会各界的高度重视。
P88复习与提高:
1. 人体血液中如果缺乏亚铁离子,就会造成缺铁性贫血。市场出售的某种麦片中含有微量、颗粒细小的还原铁粉,这些铁粉在人体胃酸(胃酸的主要成分是HCI)作用下转化成亚铁盐。
2.铁粉常常作食品包装袋脱氧剂。
3.氯化铁的用途之一是五金蚀刻,蚀刻产品有眼镜架、钟表、电子元件和标牌等。例如,日常生活中不锈钢广告牌上的图形或文字就是用氯化铁溶液蚀刻而成的。
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