人教版高中化学【选修1-1】教学课件：3.1合金.ppt

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1、第三章探索生活材料第一节合金,一、认识合金1.合金的概念：合金是由两种或两种以上的_(或_与_)熔合而成的具有金属特性的物质。2.合金的性能：合金与各成分金属相比，具有许多优良的_、_或_的性能。(1)合金的硬度_。(2)多数合金的熔点比各成分金属的_。(3)合金的性能可以通过所添加的合金元素的_、_和生成合金的条件来调节。,金属,金属,非金属,物理,化学,机械,较大,低,种类,含量,二、合金的种类1.铁合金：(1)生铁和钢的比较。,2%4.3%,0.03%2%,铁、碳等,铁、碳,硬度大,抗压，性脆,延展性,铸,锻,锻,(2)钢的分类。,含碳量,较大,较强,一定量的一种或几种其他元素,不同性能

2、,(3)不锈钢。性能：不锈钢是最常见的合金钢，它的合金元素主要是_。不锈钢在大气中比较稳定，不容易生锈，具有很强的_。用途：不锈钢具有的优良性能，使它在化工生产、医疗器械制造、建筑装饰业及人类生活中得到广泛的应用。生活中常见的医疗器械、厨房用具和餐具等很多都是用不锈钢制成的。,Cr、Ni,抗腐蚀能力,2.铝合金和铜合金：(1)铝合金。合金元素：_及稀土元素等。硬铝：由Al与_和Si等元素组成的合金，它的密度_、强度_，具有较强的_能力。适用于制造飞机和航天器。(2)铜合金。黄铜：合金元素是_。青铜：合金元素是_。,Cu、Mg、Si、Mn、Zn,Cu、Mg、Mn,小,高,抗腐蚀,Zn,Sn,3.

3、新型合金：(1)储氢合金。储氢合金的定义：能够_，并与H2结合成金属氢化物的材料。对储氢合金的要求。a._；b._，即金属氢化物既容易形成，稍稍加热又容易分解。(2)钛合金：重量轻、强度高、韧性好、耐腐蚀。(3)其他还有耐热合金、形状记忆合金等。,大量吸收H2,储氢量大,室温下吸、放氢的速率快,1.合金与纯金属结构以及性能的比较：,2.铝的发现和使用比铁、铜等金属晚的原因：人类使用材料的进化顺序：石器时代铜器时代铁器时代铝制品。因为铜、铁、铝的金属活动性逐渐增强，要将它们的化合物还原为金属单质的难度逐渐增大，铜和铁的冶炼用热还原法，而铝的冶炼用电解法。3.不锈钢抗腐蚀的原因：不锈钢中添加的元素

4、主要是Cr和Ni，Cr是防氧化元素，使不锈钢表面形成一层致密的氧化物保护膜，防止内部的Fe与外界物质接触；Ni是防腐蚀元素，使不锈钢在多种酸、碱、盐溶液中也能具有很好的化学稳定性和耐腐蚀性。,4.重要的合金类型与主要的性质和用途：,类型一 合金的性质与用途【示范题1】下列有关合金的性质说法不正确的是()A.合金的硬度一般比它的各成分金属的大B.一般地，合金的熔点比它的各成分金属的更低C.合金比纯金属的导电性更强D.合金比纯金属的应用范围更广泛,【解题指南】解答本题时要注意以下两点：(1)合金是由金属与金属或金属与非金属熔合成的，其熔点要比各成分金属要低。(2)合金的机械性能优于各成分金属。【解

5、析】选C。合金的机械性能优于各成分金属，故A正确；合金的熔点较各自的成分金属低，B正确；合金的电阻率比纯金属要大，故C错误；合金由于性能好而应用广泛，D正确。,【示范题2】(2014承德高二检测)下列有关合金的说法正确的是()A.合金的性质是各成分金属性质的总和B.铝热剂是铝合金C.将镁粉和铝粉混合即得镁铝合金D.合金具有金属的特征【解析】选D。A项中合金的性质并不是各成分金属性质的总和，A错；B项中铝热剂是铝与某些金属氧化物的混合物，不是合金，B错；C项中镁粉和铝粉简单混合不是合金，C错。,【误区警示】认识合金的常见误区(1)误认为合金都是由金属构成的。事实上，凡是在金属中加热熔合某些金属或

6、非金属而得到的具有金属特性的物质都是合金；尽管合金的许多性能都优于纯金属，但并不是说其所有性能都比纯金属要好，要根据实际需要，灵活选择使用纯金属或合金。(2)“性质决定用途”，这一传统的说法正在受到挑战。我们不能完全依据物质的性质来确定物质的应用，要综合考虑多种因素，使物质的应用得到充分的发挥，以最小的投入换取最大的价值。,(3)误以为金属材料都是由金属单质制成的。实际上，很多的金属材料都是应用了该金属的合金，合金具有较纯金属更广阔的应用范围。(4)合金不一定是固态，如作原子反应堆导热剂的钠-钾合金，常温下为液态。,【变式训练1】(双选)下列有关合金性质的说法正确的是()A.合金与各成分金属相

7、比，具有许多优良的物理、化学或机械性能B.相同金属元素形成的合金，元素的含量有可能不同，但其性能是相同的C.镁铝合金在盐酸中能完全溶解D.合金具有各成分金属性质之和,【解析】选A、C。其中C的反应为Mg+2HCl=MgCl2+H2，2Al+6HCl=2AlCl3+3H2。因合金元素的含量不同，其性能亦不同，故B错。合金具有比各成分金属更优越的性能，但不是各成分金属的性质之和。,【变式训练2】(2013宁波高二检测)钛(Ti)因为具有神奇的性能而越来越引起人们的关注，是航空、军工、电力等方面的必需材料，被誉为“空间金属”和“深海金属”。(1)钛和钛的合金具有很多优良的性能，如熔点高、密度小、可塑

8、性好、易于加工，钛合金与人体有很好的“相容性”。根据它们的主要性能，下列用途不切合实际的是_。A.用于做保险丝 B.用于制造航天飞机C.用于制造人造骨 D.用于制造船舶,(2)常温下钛不和非金属、强酸反应。红热时，可与常见的非金属单质反应。地壳中含钛矿石之一称金红石(TiO2)，目前大规模生产钛的方法是：第一步：金红石、炭粉混合，在高温条件下通入氯气制得TiCl4和一种可燃性气体。该反应的化学方程式为_，该反应的还原剂是_。第二步：在氩气的气氛中，用过量镁在加热条件下与TiCl4反应制得金属钛。简述由上述产物中获取金属钛的步骤_。,【解析】(1)物质的性质决定其用途，应结合题干所给的有关其性质

9、的信息来分析。由题干知钛和钛合金的熔点高，不能用来做保险丝；其密度小、熔点高、可塑性好，可用于制造飞机及船舶，与人体有很好的“相容性”可制造人造骨。,(2)第一步得到的可燃性气体应是CO，结合原子守恒及电子转移守恒，化学方程式应为TiO2+2C+2Cl2 TiCl4+2CO，该反应中，碳元素化合价升高，C作还原剂；第二步应为镁置换钛的反应，化学方程式为TiCl4+2Mg Ti+2MgCl2，所得产物含杂质镁(镁过量)、MgCl2，利用钛不与强酸反应，应加足量盐酸除去过量杂质镁、MgCl2，过滤即得钛。,答案：(1)A(2)TiO2+2C+2Cl2 TiCl4+2CO碳加入足量盐酸，除去过量镁，

10、过滤，洗涤,类型二 常见的合金的组成【示范题3】某铝合金(硬铝)中含有镁、铜、硅，为了测定该合金中铝的含量，有人设计如下实验：(1)取样品ag，称取时使用的仪器名称为_。(2)将样品溶于足量的稀盐酸中，过滤，滤液中主要含有_，滤渣中含有_，在溶解过滤时使用的玻璃仪器有_。,(3)往滤液中加入过量的NaOH溶液、过滤，写出该步操作中有关反应的离子方程式：_。(4)在第(3)步的滤液中通入过量的CO2，过滤。有关反应的化学方程式为NaAlO2+CO2+2H2O=Al(OH)3+NaHCO3。(5)步骤(4)过滤后的滤渣用蒸馏水洗涤数次后，烘干并灼烧至沉淀质量不再减少为止，冷却后称量，质量为bg，有

11、关反应的化学方程式为_。原样品中铝的质量分数是_。,【解题指南】解答本题时要注意以下4点：(1)称量一定质量的固体一般使用托盘天平；(2)单质硅和铜与盐酸不反应；(3)Al(OH)3可溶解在NaOH中形成NaAlO2；(4)Al(OH)3受热不稳定易分解生成Al2O3。,【解析】镁和铝能溶于盐酸，所以滤液中有氯化镁和氯化铝，还有剩余的HCl，滤渣中含硅和铜。向滤液中加入过量的氢氧化钠溶液，生成氢氧化镁沉淀，而Al3+生成 。向滤液中通入过量的CO2，生成Al(OH)3，灼烧后生成Al2O3。铝的含量通过Al2O3的质量进行计算，计算式是 227100%。,答案：(1)托盘天平(2)AlCl3、

12、MgCl2、HClCu、Si漏斗、玻璃棒、烧杯(3)H+OH-=H2O、Mg2+2OH-=Mg(OH)2、Al3+4OH-= +2H2O(5)2Al(OH)3 Al2O3+3H2O9b/17a100%,【示范题4】(2014杭州高二检测)将5.0 g某金属合金放入足量的稀盐酸中，共收集氢气在标准状况下的体积为2.24 L，则该金属合金可能是()A.Mg-Al合金 B.Fe-Al合金C.Fe-Zn合金 D.Cu-Zn合金,【解析】选B。由题意知，n(H2)= =0.1 mol，即产生0.1 mol H2消耗金属合金为5.0 g，产生1 mol H2消耗金属合金为50 g，满足此条件的要求是产生1

13、 mol H2时消耗一种金属质量大于50 g，一种金属质量小于50 g。对于给出的金属，产生1 mol H2时消耗金属的质量分别为m(Mg)=24 g，m(Al)=18 g，m(Fe)=56 g，m(Zn)=65 g，Cu与稀盐酸不反应，故选B。,【互动探究】(1)若示范题3中的步骤(3)中加入氢氧化钠的量不足，则实验结果会如何变化？提示：加入氢氧化钠溶液不足，一部分铝元素损失，Al2O3质量偏小，会使结果偏低。(2)若示范题3中的步骤(5)中滤渣没有洗涤，则实验结果会如何变化？若滤渣灼烧不充分，则实验结果会如何变化？提示：如果不洗涤，称量氧化铝质量偏大，会使结果偏高。如果灼烧不充分，氢氧化铝

14、部分分解，氧化铝质量偏大，会使结果偏高。,(3)示范题4中的合金可能为Zn-Al合金吗？提示：可能。产生1 mol H2消耗金属合金为50 g，满足此条件的要求是产生1 mol H2时消耗一种金属质量大于50 g，一种金属质量小于50 g。对于给出的金属，产生1 mol H2时消耗金属的质量分别为m(Al)=18 g，m(Zn)=65 g。,【变式训练3】(2014肇庆高二检测)现代建筑的门窗框架常用电解加工成的古铜色合金制造。取合金样品进行如下实验(每一步试剂均过量)，由此可以推知该合金的组成可能为()A.Al、Mg(OH)2、Si、S B.Al、Fe、Mg、SiC.Al、Si、C、CuO

15、D.Al2O3、SiO2、Fe、C,【解析】选B。从四个选项中可以看出，与NaOH溶液反应放出H2的有Si、Al；而与盐酸反应放出H2的有Al、Fe和Mg；因此符合条件的只有B。,【变式训练4】(2014晋城高二检测)某课外活动小组收集了一种合金进行研究。(1)外观暗灰色，表皮光滑。(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10.0 g，放入足量H2SO4中，收集到标准状况下的H29.96 L。(4)另取刮去表皮的金属10.0 g，放入足量NaOH(aq)中，也收集到标准状况下的H29.96 L。,试据此判断，合金中一定含有的元素是_(写元素符号)；下列元素可能含有的是_(填选项编号)。a.Agb.Mgc.Nad.Fe如果该合金中只含两种元素，它们的质量比是_。【解析】焰色反应呈绿色，表明此合金中含有铜。相等质量的合金分别与H2SO4(aq)或NaOH(aq)反应，放出等体积的H2，表明该合金中含有金属铝，且不再含有比铜活泼的金属，否则与酸反应放出的H2多，故有可能含有Ag。,由反应方程式可得关系式2Al3H254 g 67.2 Lm(Al) 9.96 Lm(Al)=8.00 g，则m(Cu)=10.0 g-8.00 g=2.00 gm(Cu)m(Al)=14答案：Cu、Alam(Cu)m(Al)=14,