【学霸笔记：同步精讲】第三章 第二节 第1课时 常见的合金及应用(基础课) 课件--2026版高中化学人教版必修第一册

(共59张PPT)
复习任务群一
现代文阅读Ⅰ
把握共性之“新”　打通应考之“脉”
第三章　铁　金属材料
第二节　金属材料
第1课时　常见的合金及应用(基础课)
素养目标
1．能从合金结构与组成的角度理解合金的特殊性能。
2．能列举常见合金的组成和性能，能科学、合理地选择和使用金属材料。
初高衔接


知识点一　合金和铁合金
1．合金
(1)合金的特点
①合金具有许多优良的物理、____或____性能，如合金的硬度、熔点不同于其成分金属。
②合金的性能可以通过所添加的______________、含量和______________等来加以调节。
化学
机械
合金元素的种类
生成合金的条件
(2)合金的结构：其他元素的原子加入后，改变了金属原子有规则的________，使原子层之间的相对滑动变得困难，导致合金的硬度变大。
层状排列
微点拨
①合金中一定含有金属元素，可能含有非金属元素。②合金是混合物，但有固定的熔点，原因是合金有固定的组成。③合金具有金属特性，如导电、传热等。④一般来说各成分金属均保持了其原有的化学性质。
2．铁合金
(1)____和__是含碳量不同的两种铁碳合金。
(2)生铁的含碳量比钢的__。生铁的____大，钢具有良好的____性。
生铁
钢
高
硬度
延展
(3)____是用量最大、用途最广的合金，钢的分类如下：
(4)不锈钢是最常见的一种合金钢，它的合金元素主要是______。
钢
合金
低
中
高
铬和镍
1．合金相对于纯金属制成的金属材料来说优点是(　　)
①合金的硬度一般比它的各成分金属的大
②一般合金的熔点比它的各成分金属的更低
③改变原料的配比，改变生成合金的条件，可得到具有不同性能的合金
④合金比纯金属的导电性更强
⑤合金比纯金属的应用范围更广泛
A．①②③⑤　　　　 B．②③④
C．①②④ D．①②④⑤
√
A　[合金具有许多优良的物理、化学或机械性能，在许多方面优于各成分金属。例如，合金的硬度一般比其各成分金属的硬度大，多数合金的熔点比其各成分金属的熔点低，但合金的导电性比纯金属弱。]
2．下列有关钢的说法中错误的是(　　)
A．钢和硬铝均属于合金
B．与生铁相比，钢的含碳量更高
C．不锈钢的合金元素主要是Ni和Cr
D．稀土元素可增加钢的韧性与耐热性
√
B　[钢为铁与碳的混合物，硬铝主要成分：Al、Cu、Mg、Mn，均属于合金，A正确；钢的含碳量为0.03%～2%，生铁的含碳量一般为2%～4.3%，生铁含碳量更高，B错误；不锈钢的主要成分是铁，还含有铬和镍等元素，C正确；在钢中加入稀土元素，可以增加钢的塑性、韧性、耐磨性、耐热性和抗氧化性等，D正确。]
铝与盐酸反应 铝与氢氧化钠溶液反应
实验操作
1．铝与酸、碱的反应
知识点二　铝、铝合金和新型合金
铝与盐酸反应 铝与氢氧化钠溶液反应
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______
化学方程式
离子方程式
实验结论 铝既能与盐酸反应，又能与氢氧化钠溶液反应，都产生____
逐渐溶解
爆鸣声
2Al＋6HCl===
2AlCl3＋3H2↑
2Al＋2NaOH＋6H2O===
2Na[Al(OH)4]＋3H2↑
2Al＋6H＋===
2Al3+＋3H2↑
===
＋3H2↑
氢气
2．氧化铝与酸、碱的反应
(1)Al2O3是两性氧化物，既能与酸反应，又能与碱反应。
(2)氧化铝的两性(写出反应的离子方程式)
①与稀盐酸反应：_____________________________________。
②与NaOH溶液反应：_______________________________________。
Al2O3＋6H＋===2Al3+＋3H2O
Al2O3＋2OH－＋3H2O===2[Al(OH)4]－
3．铝合金的应用
铝合金是目前用途广泛的合金之一。硬铝密度小、强度高，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。
4．新型合金
氢气
金属氢化物
5．用途广泛的稀土金属
(1)镧系元素(57～71号元素)及钇和钪，共17种元素为稀土元素。
(2)稀土金属有着广泛的用途，它既可以单独使用，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”。
(3)稀土金属可用于制造引火合金、永磁材料、超导材料和发光材料等。稀土金属除广泛应用在冶金、石油化工、材料工业、医药及农业领域外，还逐渐深入到许多现代科技领域。
微思考
盛放饮品“苹果醋”适合使用铝制容器吗？为什么？怎样减少人体摄入铝元素？
提示：不适合。因为苹果醋显酸性，能与铝反应生成铝盐，铝盐易被人体吸收，对人体有害。生活中应减少使用铝制炊具，食品包装不用铝制材料等，以便减少人体摄入铝元素。
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。
(1)铝与盐酸、NaOH溶液反应的产物相同。 (　　)
(2)等量的铝分别与足量盐酸和NaOH溶液反应时，产生H2的量相同。 (　　)
(3)铝与NaOH溶液反应，氧化剂是NaOH和H2O。 (　　)
(4)Al2O3溶于过量的氨水生成NH4[Al(OH)4]。 (　　)
×
√
×
×
2．铝是典型的两性金属，既能与酸反应，又能与强碱溶液反应。回答下列问题：
(1)在铝与盐酸和氢氧化钠溶液的反应中，铝元素化合价的变化都是__________________，还原剂都是________。
(2)1 mol的铝分别与足量的稀盐酸和氢氧化钠溶液反应，生成氢气的体积在相同状况下比值为________，消耗氯化氢和氢氧化钠的物质的量之比为________。
由0价变为＋3价
铝
1∶1
3∶1
(3)甲、乙两个烧杯中分别盛有的盐酸和100 mL 4.0 mol·L-1的氢氧化钠溶液，向两个烧杯中都加入5.4 g铝粉，在相同状况下产生气体的体积比为________。
2∶3
[解析]　(3)由2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑，2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑可知：①1 mol铝消耗3 mol氯化氢，生成 mol氢气；
②1 mol铝消耗1 mol氢氧化钠，生成 mol氢气。
③5.4 g(即0.2 mol)铝与0.4 mol HCl(不足量)反应时，生成氢气0.2 mol;
④5.4 g(即0.2 mol)铝与0.4 mol氢氧化钠(过量)反应时，生成氢气
0.3 mol。
1．金属材料的使用见证了人类文明发展过程，历史上人类冶炼部分金属的大致年代如图所示，下列说法正确的是 (　　)
随堂评估 知能落实
A．由图可知最早冶炼的金属为Au
B．人类最早使用的合金为铁合金
C．铝是地壳中含量最高的金属元素，但铝的冶炼时间较晚
D．铁、铁合金、铁的氧化物都为金属材料
√
C　[据题图可知最早冶炼的金属为Cu，A错误；人类最早使用的合金为铜合金，B错误；铝元素在地壳中的含量仅次于氧和硅，是地壳中含量最高的金属元素，人类直到19世纪才掌握了冶炼铝的技术，C正确；金属材料包括纯金属和它们的合金，D错误。]
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
√
D　[镧镍合金能大量吸收H2，并与H2结合成金属氢化物，金属氢化物稍稍加热又容易分解，故可用作储氢材料，A正确；钛合金有生物相容性好、强度大等优异性能，常用作人造骨骼，B正确；形状记忆合金具有记忆功能，可在使形状记忆合金发生形变的作用力消失后恢复原状，C正确；耐热合金的熔点很高，D错误。]
3．我国很早就已将不同碳含量的铁合金进行了区分，如《天工开物》中“凡铁分生、熟，出炉未炒则生，既炒则熟。生熟相和，炼成则钢。”下列叙述正确的是(　　)
A．生铁的含碳量比熟铁低
B．生铁变为熟铁是物理变化
C．钢的含碳量越高，硬度越小
D．合金钢与碳素钢的组织结构不同
√
D　[“出炉未炒则生，既炒则熟”，此过程中含碳量降低，则生铁的含碳量比熟铁高，A错误；生铁变为熟铁过程中部分碳元素发生了氧化反应，是化学变化，B错误；钢的含碳量越高，硬度越大、韧性越小，C错误；结构决定物质性质，合金钢与碳素钢的性能不同，组织结构不同，D正确。]
4．阅读材料，回答下列问题。
近年来，科研人员研究得到一种新型材料——泡沫铝。它是把发泡剂加到熔融铝合金中制成的，其优点是硬度大，密度小(为0.16～0.5 g·cm-3)，比木材还轻，可浮于水面，又有很大刚性，且隔音、保温，是一种良好的建筑材料和轻质材料。
(1)下列关于泡沫铝的说法中错误的是________(填字母，下同)。
A．泡沫铝是铝单质泡沫
B．泡沫铝是一种合金
C．泡沫铝是一种优质的建筑材料和轻质材料
D．泡沫铝可用于飞机制造
(2)铝制成铝箔用于食品包装，是利用它的________。
A．金属光泽　　　　　　 B．延展性
C．导电性 D．导热性
A
B
(3)铝在空气中会被氧化生成一层致密的氧化膜而对内部铝起保护作用，但这层氧化膜遇到强酸或强碱溶液都会溶解，请写出：
①氧化膜与盐酸反应的离子方程式： _______________________________。
②氧化膜与氢氧化钠溶液反应的离子方程式： _________________________________________________________________________________。
Al2O3＋6H＋===2Al3+＋3H2O
===
(选择题只有一个选项符合题目要求，每小题2分)
1．工业生产中常将两种或多种金属(或金属与非金属)在同一容器中加热使其熔合，冷凝后得到具有金属特性的熔合物——合金。这是制取合金的常用方法之一。根据下表数据判断，不宜用上述方法制取合金的是(　　)
数智分层作业(二十二)　常见的合金及应用
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
(分值：45分)
A．Fe－Cu合金　　　　 B．Cu－Al合金
C．Al－Na合金 D．Cu－Na合金
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
金属 Na Al Cu Fe
熔点/℃ 97.79 660 1 083 1 538
沸点/℃ 882.9 2 200 2 595 2 861
D　[熔点相差不大的金属可以融合在一起，而铜的熔点高于钠的沸点，二者不能融合形成合金，D项符合题意。]
√
2．我国科技工作者新研发出的一种Mg-Al合金具有硬度高，导热性好和电磁屏蔽性优良的特点。下列说法错误的是(　　)
A．该合金的熔点高于金属镁的熔点
B．铝是地壳中含量最多的金属元素
C．该合金可与稀盐酸发生反应
D．该合金有望用于制造手机外壳
√
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
A　[合金的熔点一般低于其成分金属的熔点， A错误；铝是地壳中含量最多的金属元素， B正确；合金保留成分金属的化学性质，该Mg-Al合金可与稀盐酸发生反应， C正确；由题干对于该Mg-Al合金的描述可知其有望用于制造手机外壳， D正确。]
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
3．储氢合金是一种新型合金。下列关于储氢合金的说法错误的是
(　　)
A．储氢合金是一类能够大量吸收氢气，并与氢气结合成金属氢化物的新型合金材料
B．储氢合金具有储氢量大、能耗低，工作压力低、使用方便的特点
C．储氢合金具有很强的捕捉氢的能力，氢分子在合金中先分解成单个的原子，氢原子进入合金原子的缝隙中，并与合金生成金属氢化物
D．储氢合金形成的金属氢化物性质稳定，高温条件下也不易分解
√
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
D　[储氢合金中形成的金属氢化物既要容易形成，稍稍加热又容易分解，室温下吸、放氢的速率快。]
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
4．(8分)世界首个电磁推进地面超高速试验设施“电磁橇”在山东济南成功运行，它可以把超过1吨的物体在短时间内从0加速到1 030公里/小时，创造了大质量超高速电磁推进技术的世界最高速度纪录。
(1)“电磁橇”的轨道材料为铁合金，其优点是__________(写一条)。(2分)
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
硬度大
(2)建设“电磁橇”的过程中，对铁质材料进行深加工时，可用
________清洗其表面的铁锈，该反应的离子方程式为____________________________________。(3分)
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
稀盐酸
Fe2O3＋6H＋
===2Fe3+＋3H2O
(3)生产“电磁橇”的铁质材料时，炽热的铁水注入模具之前，模具必须进行充分的干燥处理，不能留有水，原因是_________________________________(用化学方程式解释)。(3分)
3Fe＋4H2O(g)
Fe3O4＋4H2
[解析]　(1)铁合金具有硬度大、强度高、可塑性好等优点，可用于轨道材料。(2)除铁锈可使用稀盐酸，发生的离子反应为Fe2O3＋
6H＋===2Fe3+＋3H2O。(3)模具若有水，高温条件下铁与水反应生成四氧化三铁和氢气，化学方程式为3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2。
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
(选择题有一个或两个选项符合题目要求，每小题4分)
5．取两块大小一样的铝片，进行如图实验：
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
根据该实验，下列说法不正确的是(　　)
A．氧化铝有保护作用，因此烧杯Ⅰ中没有反应发生
B．烧杯Ⅰ中开始没有气泡，一段时间后才产生气泡；烧杯Ⅱ中立即产生气泡
C．两个烧杯中均发生反应：2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑
D．铝制餐具不宜长时间存放碱性食物
√
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
A　[NaOH溶液能和Al2O3反应，Al2O3不能起保护作用，A错误；NaOH溶液与Al2O3反应生成Na[Al(OH)4]，Al和NaOH溶液反应生成Na[Al(OH)4]和H2，故烧杯Ⅰ中开始没有气泡，一段时间后才产生气泡，而烧杯Ⅱ中立即产生气泡，B正确；结合B项分析可知两烧杯中均发生反应：2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑，C正确；Al、Al2O3都能和强碱反应，故铝制餐具不宜长时间存放碱性食物，D正确。]
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
6．等体积的盐酸和NaOH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NaOH溶液的物质的量浓度之比为(　　)
A．1∶1　　B．2∶1　　C．3∶1　　D．2∶3
√
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
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HCl和氢氧化钠的物质的量之比为1∶1，溶液的体积相同，故盐酸和NaOH溶液的物质的量浓度之比也为1∶1。]
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
7．(9分)我国自主研制的C919大型客机的机身大量采用第三代铝锂合金减重并提高刚度。某铝锂合金成分(质量百分比)如下(Bal指剩余的百分含量)：
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
成分 Si Fe Cu Mn Mg Zn Ti Li Al
含量 0.08 0.1 2.9～3.5 0.5 0.25～0.8 0.25 0.1 0.8～1.1 Bal
为了使合金具有高耐腐蚀性能，通常先用酸腐蚀除去铝锂合金表面的氧化层，再进行氧化处理，并进行适当封闭，以提高合金表面耐腐蚀性能。
仔细阅读上述信息，回答下列问题：
(1)铝锂合金可用于制造飞机，你认为铝锂合金材料的主要特点是____________________。(2分)
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
轻、坚固(或硬)
(2)除铝外，铝锂合金组成元素中含量最高的是________(填元素名称)。(1分)
(3)先用酸腐蚀除去铝锂合金表面的氧化层，请你写出酸腐蚀发生反应的化学方程式： ____________________________________________ (写一个即可)。(2分)
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
铜
CuO＋2HCl===CuCl2＋H2O(合理即可)
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
(4)合金后期也采用碱腐蚀工艺，具体做法是采用40～60 g/L的
NaOH溶液，在40～55 ℃下处理0.5～2 min 时间。写出碱腐蚀主要反应的化学方程式：________________________________________(写一个即可)。(2分)
2NaOH＋Al2O3＋3H2O===2Na[Al(OH)4]
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
(5)钢铁、铝合金、铜合金三种合金具有广泛的用途，下列说法正确的是________。(2分)
A．碳钢与生铁的主要成分相同，所以性能相同
B．铝镁合金可用于制造飞机、汽车等部件
C．铜合金具有优良的导电、导热性能，但耐腐蚀能力较差
D．铝铁合金具有很高的熔点，能用于制造火箭外层材料
B
[解析]　(1)第三代铝锂合金减重并提高刚度，其特点是轻、坚固(或硬)。(2)由信息可知，除铝外铜的含量最高。(3)酸可以溶解氧化铜、三氧化二铁等。(4)碱可溶解氧化铝，其化学方程式为2NaOH＋Al2O3＋3H2O===2Na[Al(OH)4]。(5)碳钢和生铁都是铁碳合金，二者含碳量不同，所以性能差异很大，A项错误；铝镁合金具有质地轻、硬度大、耐腐蚀等性能，决定了其能用于制造飞机、汽车等部件，B项正确；铜是不活泼金属，其合金性质稳定、耐腐蚀能力很强，C项错误；一般合金的熔点比成分金属的低，铝铁合金的熔点低于单质铁的熔点，不能用于制造火箭外层材料，D项错误。
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
8．(14分)一位同学在复习时遇到这样一道习题：某无色溶液中可能含有H＋、OH－、Na＋、，加入铝粉后，产生的气体只有H2，问该无色溶液中能大量存在哪几种离子。已知：铝与稀硝酸反应时，生成的气体为NO，NO在空气中会进一步被氧化为红棕色气体NO2。
(1)未开始实验前，__________(填“能”或“不能”)确定溶液的酸碱性；加入铝粉产生H2，说明铝具有__________(填“氧化性”或“还原性”)。(4分)
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
能
还原性
装置 现象
ⅰ．实验初始，未见明显现象
ⅱ．过一会儿，出现气泡，液面上方呈浅棕色
ⅲ．试管变热，溶液沸腾
该同学分析：若H＋大量存在，则不能大量存在。设计实验如下：
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
(2)盐酸溶解Al2O3薄膜的离子方程式是______________________________________。(2分)
(3)根据现象ⅱ，推测溶液中产生了NO，将生成NO的离子方程式补充完整：________Al＋__________＋________===__________
Al3+＋________NO↑＋________。(3分)
再假设：若OH－大量存在也可能大量存在。重新设计实验如下：
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
Al2O3＋6H＋ ===2Al3+＋
3H2O
1
1
4H＋
1
1
2H2O
装置 现象
ⅰ．实验初始，未见明显现象
ⅱ．过一会儿，出现气泡，有刺激性气味，经检验产生的气体中含NH3
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
(4)在NaOH溶液中加入铝粉，结果只检验出有H2生成，其化学方程式是_________________________________________________，该反应的氧化剂为__________。(3分)
(5)由上述实验得出：该溶液的溶质为__________。(2分)
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑
H2O
NaOH
[解析]　(1)无色溶液中可能含有H＋、OH－、Na＋、，加入铝粉后，产生的气体只有H2，因Al与稀硝酸反应生成NO气体，则H＋与不能同时存在，又H＋与OH－不能同时存在，所以无色溶液中不含H＋，一定含有OH－，实验前能确定溶液呈碱性；加入铝粉产生H2，Al失去电子，则Al为还原剂，具有还原性。(2)盐酸与氧化铝反应生成氯化铝和水，离子方程式为6H＋＋Al2O3===2Al3+＋3H2O。(3)Al与H＋、发生氧化还原反应生成Al3+、NO和水，离子方程式为＋4H＋===Al3+＋NO↑＋2H2O。(4)在NaOH溶液中加
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
入铝粉，结果只检验出有H2生成，即反应生成四羟基合铝酸钠和氢气，化学方程式为2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑；H2O中H元素化合价降低，得电子，H2O为氧化剂。(5)若同时存在OH－和，则会生成NH3，题述溶液中加入铝粉后，只产生H2，说明是铝和NaOH溶液反应，则溶质为NaOH。
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
谢 谢！