第三章

探索生活材料第一節(jié)合金1.能記住合金的定義及特點(diǎn)。2.認(rèn)識(shí)金屬與合金在性能上的主要差異,知道生活中常見合金的組成。3.能說(shuō)出鐵合金、鋁合金和銅合金的組成、性能和用途。一二一、認(rèn)識(shí)合金1.合金的定義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)。2.合金的性能合金與其各成分金屬相比,具有許多優(yōu)良的物理、化學(xué)或機(jī)械性能。(1)合金的硬度較大。(2)多數(shù)合金的熔點(diǎn)一般比各成分金屬的低。(3)合金的性能可以通過(guò)所添加的合金元素的種類、含量和生成合金的條件等來(lái)加以調(diào)節(jié)。一二合金是混合物還是純凈物?最早使用的合金是什么?提示:合金是混合物。最早使用的合金是銅合金。一二二、使用合金1.鐵合金(1)生鐵和鋼的比較。一二(2)鋼的分類。(3)不銹鋼的性能和用途。①性能:不銹鋼是最常見的合金鋼,它的合金元素主要是Cr、Ni。不銹鋼在大氣中比較穩(wěn)定,不容易生銹,具有很強(qiáng)的抗腐蝕能力。②用途:不銹鋼具有優(yōu)良的性能,使它在化工生產(chǎn)、醫(yī)療器械制造、建筑裝潢及人們?nèi)粘Ｉ钪械玫搅藦V泛的應(yīng)用。生活中常見的醫(yī)療器械、廚房用具和餐具等很多都是用不銹鋼制成的。一二生鐵和鋼的本質(zhì)區(qū)別是什么?如何將生鐵冶煉成鋼?提示:生鐵和鋼的本質(zhì)區(qū)別是含碳量不同,生鐵的含碳量比鋼高。煉鋼是在高溫條件下,用氧化劑把生鐵中過(guò)多的碳和雜質(zhì)氧化除去的過(guò)程。一二2.鋁合金和銅合金(1)硬鋁:合金元素為Cu、Mg、Mn和Si等。硬鋁密度小、強(qiáng)度高、抗腐蝕性強(qiáng)。適用于制造飛機(jī)和宇宙飛船。(2)銅合金:黃銅中合金元素是Zn。青銅中合金元素是Sn。3.新型合金(1)儲(chǔ)氫合金:Ti-Fe合金和La-Ni合金等。(2)鈦合金:密度小、強(qiáng)度高、韌性好、耐腐蝕。(3)耐熱合金、形狀記憶合金等。一二三四一、鐵合金的分類及特點(diǎn)

一二三四二、不銹鋼不與酸、堿、鹽反應(yīng)的原因不銹鋼中添加的元素主要是Ni和Cr,Cr是防氧化元素,使不銹鋼表面形成一層致密的氧化物保護(hù)膜,防止內(nèi)部的Fe與外界物質(zhì)接觸;Ni是防腐蝕元素,使不銹鋼在多種酸、堿、鹽溶液中也能具有很好的化學(xué)穩(wěn)定性和耐腐蝕性。一二三四三、兩種常見的鋁合金與銅合金

一二三四四、認(rèn)識(shí)幾種新型合金1.儲(chǔ)氫合金常見的儲(chǔ)氫合金一般為Ti-Fe合金、La-Ni合金。2.其他合金形狀記憶合金:形狀記憶合金是一種新的功能金屬材料,用這種合金做成的金屬絲,即使將它揉成一團(tuán),但只要達(dá)到某個(gè)溫度,它便能在瞬間恢復(fù)原來(lái)的形狀。最早研究成功的形狀記憶合金是Ni-Ti合金。它的優(yōu)點(diǎn)是可靠性強(qiáng)、功能好,但價(jià)格高。鈦合金:鈦合金是以鈦為基礎(chǔ)加入其他元素組成的合金。鈦合金的優(yōu)點(diǎn):①?gòu)?qiáng)度高;②耐熱性強(qiáng);③抗蝕性好;等等。知識(shí)點(diǎn)1知識(shí)點(diǎn)2知識(shí)點(diǎn)3【例題1】

合金相對(duì)于純金屬制成的金屬材料的優(yōu)點(diǎn)是(

)①合金的硬度一般比它的各成分金屬的大②合金的熔點(diǎn)一般比它的各成分金屬的更低③改變?cè)系呐浔取⒏淖兩珊辖鸬臈l件,可得到有不同性能的合金④合金比純金屬的導(dǎo)電性更強(qiáng)⑤合金比純金屬的應(yīng)用范圍更廣泛A.①②③⑤ B.②③④ C.①②④ D.①②④⑤解析:合金的機(jī)械性能比各成分金屬的優(yōu)良,故①正確;根據(jù)教材知識(shí),②③是正確的;合金的電阻率比純金屬要大,故④是錯(cuò)誤的;合金由于性能好而應(yīng)用更廣泛,⑤是正確的。答案:A知識(shí)點(diǎn)1知識(shí)點(diǎn)2知識(shí)點(diǎn)3點(diǎn)撥認(rèn)識(shí)合金的常見誤區(qū)。(1)誤認(rèn)為合金都是由金屬構(gòu)成的。事實(shí)上,凡是在金屬中加熱熔合某些金屬或非金屬而得到的具有金屬特性的物質(zhì)都是合金;盡管合金的許多性能都優(yōu)于純金屬,但并不是說(shuō)其所有性能都比純金屬要好,要根據(jù)實(shí)際需要,靈活選擇使用純金屬或合金。(2)誤以為金屬材料都是由金屬單質(zhì)制成的。實(shí)際上,很多金屬材料都是合金,合金具有較純金屬更廣闊的應(yīng)用范圍。(3)合金不一定是固態(tài),如用作原子反應(yīng)堆導(dǎo)熱劑的鈉—鉀合金,常溫下為液態(tài)?！纠}2】

現(xiàn)代建筑所用的門窗框架常用電解加工制成的古銅色合金制造。取該合金樣品進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)(每一步試劑均過(guò)量),由此可以推知該合金的組成可能為(

)A.Al、Mg(OH)2、Si、S

B.Al、Fe、Mg、CuC.Al、Si、C、CuO

D.Al2O3、SiO2、Fe、C知識(shí)點(diǎn)1知識(shí)點(diǎn)2知識(shí)點(diǎn)3知識(shí)點(diǎn)1知識(shí)點(diǎn)2知識(shí)點(diǎn)3解析:從四個(gè)選項(xiàng)中可以看出,與NaOH溶液反應(yīng)放出H2的有Si和Al;而與鹽酸反應(yīng)放出H2的有Fe和Mg。因此符合條件的只有B。答案:B點(diǎn)撥在分析合金的組成時(shí),應(yīng)注意:(1)根據(jù)元素單質(zhì)的性質(zhì)判斷單質(zhì)的存在。如Al與NaOH溶液反應(yīng),Si與NaOH溶液反應(yīng)等。(2)加入試劑時(shí)注意反應(yīng)的單一性,即加入的試劑與某種成分反應(yīng)。知識(shí)點(diǎn)1知識(shí)點(diǎn)2知識(shí)點(diǎn)3【例題3】

鈦(Ti)因?yàn)榫哂猩衿娴男阅茉絹?lái)越引起人們的關(guān)注,鈦合金是航空航天、軍工、電力等方面的必需材料。(1)鈦和鈦的合金具有很多優(yōu)良的性能,如熔點(diǎn)高、密度小、可塑性好、易于加工等,某些鈦合金與人體有很好的“相容性”。根據(jù)它們的主要性能,下列用途不切合實(shí)際的是

。

A.用來(lái)作保險(xiǎn)絲B.用于制造航天飛機(jī)C.用來(lái)制造人造骨D.用于制造船舶的材料知識(shí)點(diǎn)1知識(shí)點(diǎn)2知識(shí)點(diǎn)3(2)常溫下鈦不與一般的非金屬單質(zhì)、強(qiáng)酸反應(yīng)。紅熱時(shí),卻可與常見的非金屬單質(zhì)反應(yīng)。地殼中鈦礦石之一稱金紅石(TiO2),目前,利用金紅石大規(guī)模生產(chǎn)鈦的方法是:第一步:金紅石、木炭粉混合,在高溫條件下通入氯氣制得TiCl4和一種可燃性氣體。該反應(yīng)的化學(xué)方程式為

,該反應(yīng)的還原劑是

。

第二步:在氬氣的氣氛中,用過(guò)量鎂在加熱條件下與TiCl4反應(yīng)制得金屬鈦。簡(jiǎn)述由上述所得產(chǎn)物中獲取金屬鈦的步驟。

。

知識(shí)點(diǎn)1知識(shí)點(diǎn)2知識(shí)點(diǎn)3解析:(1)由題干信息知鈦和鈦合金的熔點(diǎn)高,不能用來(lái)作保險(xiǎn)絲;鈦密度小、熔點(diǎn)高、可塑性好,可用于制造航天飛機(jī)及船舶材料;與人體有很好的“相容性”,可制造人造骨。(2)第一步得到的可燃性氣體應(yīng)是CO,結(jié)合原子守恒及電子轉(zhuǎn)移守恒,化學(xué)方程式應(yīng)為TiO2+2C+2Cl2TiCl4+2CO,該反應(yīng)中,碳元素化合價(jià)升高,C作還原劑;第二步應(yīng)為鎂置換鈦的反應(yīng),化學(xué)方程式為TiCl4+2MgTi+2MgCl2,所得產(chǎn)物含雜質(zhì)鎂(鎂過(guò)量),利用鈦不與強(qiáng)酸反應(yīng),應(yīng)加足量鹽酸除去過(guò)量的鎂,過(guò)濾即得鈦。答案:(1)A(2)TiO2+2C+2Cl2TiCl4+2CO

C加足量鹽酸除去過(guò)量的鎂,過(guò)濾,洗滌點(diǎn)撥鈦由于具有較高的強(qiáng)度、良好的抗氧化性和優(yōu)異的耐腐蝕性,對(duì)人體無(wú)毒且無(wú)不良反應(yīng),可作為人造骨的材料。12341鐵和鐵合金是生活中常用的材料,下列說(shuō)法正確的是

(

)A.不銹鋼是鐵合金,只含金屬元素B.一定條件下,鐵粉可與水蒸氣反應(yīng)C.鐵與鹽酸反應(yīng),鐵合金不與鹽酸反應(yīng)D.鐵合金的硬度和強(qiáng)度均低于純鐵Fe3O4+4H2,故B正確。答案:B12342工業(yè)生產(chǎn)中,常將兩種或多種金屬(或金屬與非金屬)在同一容器中加熱使其熔合,冷凝后得到具有金屬特性的熔合物——合金。這是制取合金的常用方法。僅根據(jù)下表數(shù)據(jù)判斷,不宜用上述方法制取的合金是(

)A.Fe-Cu合金

B.Cu-Al合金

C.Al-Na合金

D.Cu-Na合金解析:根據(jù)定義,兩種金屬要“熔合”為合金,則熔合時(shí)溫度須保證兩種金屬在一定溫度范圍內(nèi)均為液體狀態(tài),即一種金屬的熔點(diǎn)不能高于另外一種金屬的沸點(diǎn)。答案:D12343下列有關(guān)合金的敘述正確的是(

)A.合金的導(dǎo)電性比成分金屬?gòu)?qiáng)B.合金的抗腐蝕性能都很好C.合金的密度比各成分金屬小D.多數(shù)合金比成分金屬熔點(diǎn)低,硬度大解析:一般合金的熔點(diǎn)比各成分金屬的熔點(diǎn)低,硬度、強(qiáng)度更大,但抗腐蝕性有的較差,導(dǎo)電性一般較弱。答案:D12344(1)選擇填空:將鋁的用途與性質(zhì)搭配起來(lái)(每個(gè)選項(xiàng)只能選用一次)。A.密度小B.延展性好C.易傳熱D.易導(dǎo)電E.氧化時(shí)放熱①炊具:

;②飛機(jī):

;③焊接鐵軌:

;④電纜:

;⑤鋁箔:

。

(2)佛山是“有色金屬之鄉(xiāng)”,其中鋁合金材料的產(chǎn)量約占全國(guó)的一半。鋁合金材料屬于

(填“純凈物”“混合物”或“單質(zhì)”)。

(3)曾青得鐵則化為銅。試寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式:

。

1234解析