第三節(jié) 用途廣泛的金屬材料
5分鐘訓(xùn)練(
預(yù)習(xí)類(lèi)訓(xùn)練，可用于課前)
1.下列物質(zhì)中，不屬于合金的是( )
A.硬鋁 B.黃銅 C.鋼鐵 D.水銀
思路解析：硬鋁是鎂鋁合金、黃銅是銅鋅合金、鋼鐵可認(rèn)為是鐵碳合金，只有水銀是汞單質(zhì)。
答案：D
2.下圖是金屬材料用于日常生活與生產(chǎn)的示例，請(qǐng)指出它們主要使用的是什么金屬材料。
思路解析：飛機(jī)對(duì)材料的要求較高，其中密度小是主要特性，所以選鋁合金;手術(shù)刀具要耐腐蝕、強(qiáng)度要大，所以通常選用不銹鋼;自行車(chē)是普通老百姓出行的工具，用普通鋼材就足夠了，但現(xiàn)在隨著人們生活水平的提高，對(duì)自行車(chē)的要求也不斷提高，所以新式自行車(chē)也不斷采用一些質(zhì)輕、強(qiáng)度大、色彩艷麗的合金材料;獎(jiǎng)杯根據(jù)比賽的重要性，可以是塑料、鋁合金、銅及銀甚至金等各種材料;鉗工工具對(duì)強(qiáng)度和耐腐蝕性、耐磨性能及韌性都有較高要求，所以通常用特種鋼材或不銹鋼;殘疾人使用的助步車(chē)一方面要輕便，同時(shí)也要有較高的安全性，所以用的是合金鋼。
答案：飛機(jī)用鋁合金、手術(shù)刀用不銹鋼、自行車(chē)用普通鋼材、鉗工工具用特種鋼或不銹鋼、助步車(chē)用合金鋼、獎(jiǎng)杯則視需要可采用價(jià)值不等的各種材料。
3.銅的合金是我國(guó)古代勞動(dòng)人民最早使用的金屬合金，根據(jù)其組成的不同，人們又常常將它們稱(chēng)為青銅、黃銅、白銅。請(qǐng)寫(xiě)出它們的組成成分。
思路解析：關(guān)于銅合金的材料很多，本題只要求寫(xiě)出其組成成分，查閱教材即可得出答案。
答案：見(jiàn)下表。
名稱(chēng) 青銅 黃銅 白銅
成分 銅、錫及少量的鉛 銅、鋅及少量錫、鉛、鋁等 銅、鋅、鎳及少量錳
10分鐘訓(xùn)練(強(qiáng)化類(lèi)訓(xùn)練，可用于課中)
1.人體內(nèi)所必需的下列元素中，因攝入量不足而導(dǎo)致骨質(zhì)疏松的是( )
A.K B.Ca C.Na D.Fe
思路解析：此題是生活常識(shí)，缺鈣可導(dǎo)致骨質(zhì)疏松。
答案：B
2.隨著人們生活質(zhì)量的不斷提高，廢電池必須進(jìn)行集中處理的問(wèn)題被提到議事日程，其首要原因是( )
A.利用電池外殼的金屬材料
B.防止電池中汞、鎘和鉛等重金屬離子對(duì)土壤和水源的污染
C.不使電池中滲泄的電解液腐蝕其他物品
D.回收其中石墨電極
思路解析：重金屬中毒是非常嚴(yán)重的環(huán)境污染問(wèn)題，與其他選項(xiàng)進(jìn)行比較后可以發(fā)現(xiàn)，其他原因都是比較次要的原因。
答案：B
3.我國(guó)
歷史悠久，文化燦爛，文物眾多。由于
歷史的原因，造成眾多文物流失。2000年5月，在香港拍賣(mài)會(huì)上，保利集團(tuán)花費(fèi)3 000多萬(wàn)港幣購(gòu)回火燒圓明園時(shí)流失的國(guó)寶——銅鑄的牛首、猴首和虎首。普通銅器放置時(shí)間較長(zhǎng)，容易出現(xiàn)銅綠，其主要成分是Cu2(OH)2CO3。這三件1760年銅鑄的國(guó)寶在240年后看上去依然熠熠生輝，不生銹，下列對(duì)其原因的分析，最可能的是( )
A.它們的表面都鍍上了一層耐腐蝕的黃金
B.環(huán)境污染日趨嚴(yán)重，它們表面的銅綠被酸雨溶解洗去
C.銅的金屬活動(dòng)性比氫小，因此不易被氧化
D.鑄造這些國(guó)寶用的銅不是純銅，是銅的合金，成分不同，性質(zhì)不同造成的
思路解析：鑄造這些國(guó)寶用的銅不是純銅，是銀、銅、鋅等金屬的合金，使得其中的銅不易生銹。
答案：D
4.鋼和鐵都是含有多種元素的合金，除了鐵之外，碳是最主要的合金元素之一，它對(duì)鋼和鐵的性質(zhì)有何影響?
思路解析：根據(jù)含碳量的不同區(qū)分鋼和鐵，含碳量較少的是鋼，含碳量較高的是鐵;而鋼又可以根據(jù)其中碳的含量分為高碳鋼、中碳鋼和低碳鋼。它們主要影響到合金的硬度、強(qiáng)度、韌性和加工性能、耐磨性能等。
答案：要影響到合金的硬度、強(qiáng)度、韌性和加工性能、耐磨性能等。
5.哥倫比亞號(hào)航天飛機(jī)曾用金屬鋁粉和高氯酸銨混合物作為固體燃料。加熱鋁粉使其氧化并放出大量熱量，促使混合物中另一種燃料分解。m摩爾高氯酸銨分解時(shí)除產(chǎn)生2m摩爾水蒸氣和m摩爾氧氣外，其他組成元素均以單質(zhì)形式放出，因而產(chǎn)生巨大的推動(dòng)力。試寫(xiě)出其中涉及的
化學(xué)方程式：
(1)__________________________________________________________________________。
(2)__________________________________________________________________________。
根據(jù)此反應(yīng)原理，1摩爾高氯酸銨分解所產(chǎn)生的氣體有_______________摩爾。
思路解析：鋁粉燃燒反應(yīng)是同學(xué)們熟悉的反應(yīng)，它不是本題的難點(diǎn)，高氯酸銨的分解才是本題的關(guān)鍵。高氯酸銨分解，反應(yīng)物就是本身，產(chǎn)物已知有水蒸氣和氧氣，根據(jù)元素守恒，產(chǎn)物中還缺少氮元素和氯元素，根據(jù)已知信息，它們是氮?dú)夂吐葰?。高氯酸銨的配平，可首先暫定高氯酸銨、水蒸氣和氧氣的化學(xué)計(jì)量數(shù)為1、2、1，再根據(jù)氧化還原守恒規(guī)律或氮、氯原子守恒來(lái)配平氮?dú)夂吐葰獾幕瘜W(xué)計(jì)量數(shù)，最后同時(shí)擴(kuò)大2倍即得答案。
答案：(1)4Al 3O2====2Al2O3，ΔH<0
(2)2NH4ClO4(s)====N2(g) Cl2(g) 2O2(g) 4H2O(g) 4
快樂(lè)時(shí)光
畢業(yè)考試
偵探學(xué)校舉行畢業(yè)考試，有一個(gè)問(wèn)題是：“公路上有一輛汽車(chē)飛馳，沒(méi)有開(kāi)燈。突然之間，有一個(gè)穿黑衣服的醉鬼走到路中間。這時(shí)沒(méi)有路燈，也沒(méi)有月亮。眼看那個(gè)人就要被汽車(chē)撞倒，但汽車(chē)忽然剎住了，是什么原因?”
有人答：“因?yàn)樽砉淼难劬Πl(fā)光?！边€有人答：“因?yàn)樽砉泶舐暯泻啊！倍疾粚?duì)。正確的答案是：當(dāng)時(shí)是白天。
30分鐘訓(xùn)練(鞏固類(lèi)訓(xùn)練，可用于課后)
1.鋁硅合金(Si 13.5%)在凝固時(shí)收縮率很小，因而這種合金適合鑄造。有下列三種晶體：①鋁，②硅，③鋁硅合金，它們的熔點(diǎn)由低到高的順序是( )
A.①③② B.③①② C.③②① D.②①③
思路解析：合金的熔點(diǎn)一般比其組成金屬的熔點(diǎn)都要低，所以最低的是鋁硅合金。硅晶體是熔點(diǎn)極高的晶體。
答案：B
2.根據(jù)金屬的不同分類(lèi)
方法可知鎂、鋁都屬于( )
A.黑色金屬 B.輕金屬 C.稀有金屬 D.有色金屬
思路解析：鎂和鋁的密度都很小，所以都是輕金屬;鎂和鋁都不是黑色金屬而是有色金屬。
答案：BD
3.合金在現(xiàn)代生產(chǎn)、生活中應(yīng)用非常廣泛，因?yàn)樗性S多優(yōu)良的特性。下列關(guān)于合金性質(zhì)的說(shuō)法錯(cuò)誤的是( )
A.多數(shù)合金的硬度一般比其各成分金屬的硬度高
B.多數(shù)合金的熔點(diǎn)一般比其各成分金屬的熔點(diǎn)低
C.合金的密度一般比其各成分金屬的密度小
D.合金的化學(xué)性質(zhì)一般與其各成分金屬的化學(xué)性質(zhì)不同
思路解析：合金與其成分金屬相比，表現(xiàn)出“一高兩低”，即“硬度高、密度低、熔點(diǎn)低”，但化學(xué)性質(zhì)與其成分金屬的差別不大。
答案：D
4.對(duì)物質(zhì)性質(zhì)進(jìn)行研究的基本程序是：觀察物質(zhì)的外觀性質(zhì)→預(yù)測(cè)物質(zhì)性質(zhì)→設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)→觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象→對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行分析、解釋→得出結(jié)論。其中預(yù)測(cè)物質(zhì)的性質(zhì)在整個(gè)程序中起著重要的作用。
K與Na在性質(zhì)上具有很大的相似性，但K比Na的活潑性強(qiáng)。下面是根據(jù)Na的性質(zhì)對(duì)K的性質(zhì)的預(yù)測(cè)，其中正確的是( )
A.因?yàn)镵的活潑性強(qiáng)，比鈉更容易與空氣中的氧氣和水蒸氣反應(yīng)，所以鉀也應(yīng)該保存在煤油中
B.K在空氣中可以被空氣中的氧氣氧化，且產(chǎn)物是K2O
C.K與水能夠反應(yīng)，但不如Na與水的反應(yīng)劇烈，但產(chǎn)物都有氫氣
D.K可以與水劇烈反應(yīng)，生成氧氣
思路解析：K的活潑性比鈉的強(qiáng)，K更容易與空氣中的氧氣和水蒸氣反應(yīng)，所以鉀也應(yīng)該保存在煤油中。K在空氣中可以被空氣中的氧氣氧化，但產(chǎn)物不是K2O，而是復(fù)雜的氧化物。K與水比Na與水的反應(yīng)更劇烈，產(chǎn)物是氫氣而不是氧氣。
答案：A
5.近期《美國(guó)化學(xué)會(huì)志》報(bào)道，中國(guó)科學(xué)家以二氧化碳為碳源，金屬鈉為還原劑，在470 ℃、80 MPa下合成出了金剛石，具有深遠(yuǎn)的意義。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是( )
A.由二氧化碳合成金剛石是氧化還原反應(yīng)
B.該反應(yīng)中二氧化碳完全被還原為金剛石
C.鈉被氧化最終生成碳酸鈉
D.通常情況下，二氧化碳不可能轉(zhuǎn)化為金剛石
思路解析：二氧化碳轉(zhuǎn)化成金剛石的過(guò)程中，有一部分碳原子轉(zhuǎn)化成了金剛石，另一部分變成了碳酸鈉。
答案：B
6.實(shí)驗(yàn)室中，要使AlCl3溶液中的Al3 全部沉淀出來(lái)，適宜用的試劑是( )
A.NaOH溶液 B.Ba(OH)2溶液 C.鹽酸 D.氨水
思路解析：因?yàn)锳l(OH)3溶于強(qiáng)酸、強(qiáng)堿，而不溶于弱堿，所以選D。
答案：D
7.可用作磁性材料的物質(zhì)是( )
A.FeO B.Fe2O3 C.Fe3O4 D.FeS
思路解析：四種鐵的化合物中，只有Fe3O4具有磁性。
答案：C
8.一般來(lái)說(shuō)，多數(shù)合金(以硬鋁為例)與其各成分金屬相比較，合金的熔點(diǎn)____________，合金的強(qiáng)度和硬度都比純鋁_______________，其密度_______________。
思路解析：一般來(lái)說(shuō)，多數(shù)合金與其各成分金屬相比較，合金的熔點(diǎn)低于其成分金屬的熔點(diǎn);強(qiáng)度和硬度則比其成分金屬大。
答案：較低 較大 較小
9.用鎂鋁合金的廢料頭、稀硫酸、氫氧化鈉溶液制取MgCl2溶液和Al2(SO3)3溶液，只需通過(guò)四步反應(yīng)完成，請(qǐng)依次寫(xiě)出其化學(xué)方程式：
(1)____________________________________。(2)________________________________。
(3)____________________________________。(4)________________________________。
思路解析：首先要利用鎂和鋁的性質(zhì)不同，將鎂和鋁分離開(kāi)，然后再按照要求通過(guò)一定化學(xué)反應(yīng)制備目標(biāo)產(chǎn)物。所利用的反應(yīng)規(guī)律在
高中化學(xué)里同學(xué)們已經(jīng)學(xué)過(guò)了，此處實(shí)際也是一個(gè)
復(fù)習(xí)過(guò)程。
答案：(1)2Al 2NaOH 2H2O====2NaAlO2 3H2↑
(2)2NaAlO2 H2SO4 2H2O====Na2SO4 2Al(OH)3↓
(3)2Al(OH)3 3H2SO4====Al2(SO4)3 6H2O
(4)Mg 2HCl====MgCl2 H2↑
10.有五種黑色粉末：鐵粉、炭粉、氧化銅、硫化亞鐵、二氧化錳，用一種試劑即能將它們鑒別開(kāi)，這種試劑是_______________。
思路解析：選用一種試劑即能與這些物質(zhì)分別反應(yīng)，又能產(chǎn)生不同的現(xiàn)象，才宜于鑒別?？蛇x與其他物質(zhì)反應(yīng)較少的二氧化錳作為切入口，
高中里學(xué)到的二氧化錳的反應(yīng)是它與濃鹽酸反應(yīng)生成氯氣。濃鹽酸分別與其他物質(zhì)反應(yīng)也有不同的現(xiàn)象產(chǎn)生。濃鹽酸與鐵粉反應(yīng)，有氣體放出，溶液顏色變淺綠。氧化銅與濃鹽酸反應(yīng)，溶液顏色變藍(lán)。硫化亞鐵與濃鹽酸反應(yīng)，溶液顏色變淺綠，同時(shí)有臭雞蛋氣味的氣體放出。二氧化錳與濃鹽酸反應(yīng)，有刺激性氣味的氣體放出。炭粉與濃鹽酸不反應(yīng)。
答案：濃鹽酸
11.鈦(Ti)因?yàn)榫哂猩衿娴男阅茉絹?lái)越引起人們的關(guān)注，常溫下鈦不和非金屬、強(qiáng)酸反應(yīng)，紅熱時(shí)，卻可與常見(jiàn)的非金屬單質(zhì)反應(yīng)，鈦是航空、軍事、電力等方面的必需原料。地殼中含鈦鐵礦石之一是金紅石(TiO2)，目前大規(guī)模生產(chǎn)鈦的方法是：
第一步：金紅石、炭粉混合，在高溫條件下，通入Cl2制得TiCl4和一種可燃?xì)怏w，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)_________________________________________________________，該反應(yīng)的還原劑是____________________________________。
第二步：在氬氣的氣氛中，用過(guò)量的鎂在加熱條件下與TiCl4反應(yīng)制得金屬鈦。
(1)寫(xiě)出此反應(yīng)的化學(xué)方程式____________________________________________________。
(2)簡(jiǎn)述從上述所得產(chǎn)物中獲得金屬鈦的步驟。
思路解析：(1)第一步反應(yīng)的反應(yīng)物有TiO2、Cl2和C，產(chǎn)物有TiCl4和另一種可燃?xì)怏w，從元素守恒來(lái)看，可燃?xì)怏w中只能有C和O，那么它是CO還是CO2呢?在高溫條件下，CO2的穩(wěn)定性不如CO，即在高溫條件下應(yīng)為CO。第二步反應(yīng)是置換反應(yīng)，比較容易給出方程式。
(2)反應(yīng)中可能用到過(guò)量的金屬鎂，因鈦不溶于強(qiáng)酸，所以可以用強(qiáng)酸將鎂與鈦分離開(kāi)。
答案：第一步：TiO2 2C 2Cl2 TiCl4 2CO C 第二步：(1)2Mg TiCl4 2MgCl2 Ti
(2)因鈦不與強(qiáng)酸反應(yīng)，所以可將上述產(chǎn)物溶于過(guò)量的鹽酸中，然后過(guò)濾洗滌，即可得到純凈的鈦。
12.在鋁質(zhì)易拉罐中收集滿(mǎn)CO2氣體，然后在其中倒入10 mL濃NaOH溶液，并迅速用膠帶將易拉罐口封住，發(fā)現(xiàn)易拉罐突然變癟了。
(1)試解釋易拉罐變癟的原因。
(2)經(jīng)過(guò)一段時(shí)間之后，又可以觀察到的現(xiàn)象是什么。
(3)解釋后一現(xiàn)象的原因。
(4)寫(xiě)出反應(yīng)過(guò)程中的兩個(gè)離子方程式：
答案：(1)易拉罐中的CO2與濃NaOH反應(yīng)，致使易拉罐內(nèi)氣壓降低，從而使易拉罐被大氣壓壓癟。
(2)易拉罐又鼓起來(lái)。
(3)濃NaOH與易拉罐(Al)反應(yīng)產(chǎn)生H2，隨著易拉罐內(nèi)H2量的增多，易拉罐內(nèi)氣壓增大。
(4)CO2 2OH-==== H2O
2Al 2OH- 2H2O====2 3H2↑
13.(2010全國(guó)
高考理綜Ⅰ，28)
在呼吸面具和潛水艇中可用過(guò)氧化鈉作為供氧劑。請(qǐng)選用適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)試劑和實(shí)驗(yàn)用品，用上圖中的實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，證明過(guò)氧化鈉可作供氧劑。
(1)A是制取CO2的裝置。寫(xiě)出A中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：_______________________。
(2)填寫(xiě)表中空格：
儀 器 加入試劑 加入該試劑的目的
B 飽和NaHCO3溶液
C
D
(3)寫(xiě)出過(guò)氧化鈉與二氧化碳反應(yīng)的化學(xué)方程式：__________________________________。
(4)試管F中收集滿(mǎn)氣體后，下一步實(shí)驗(yàn)操作是：_________________________________。
思路解析：由裝置圖可以看到A為CO2發(fā)生裝置，B、D為洗氣裝置，C中產(chǎn)生O2，E為收集O2的裝置。實(shí)驗(yàn)室中使用大理石(CaCO3)和HCl反應(yīng)制取CO2，會(huì)混有少量HCl雜質(zhì)，可以用NaHCO3飽和溶液除去，反應(yīng)方程式：NaHCO3 HCl====NaCl H2O CO2↑。生成的O2可以用帶火星的木條檢驗(yàn)。
答案：(1)CaCO3 2HCl====CaCl2 H2O CO2↑
(2)
儀器 加入試劑 加入該試劑的目的
B 飽和NaHCO3溶液 除去CO2中混有的HCl
C Na2O2 反應(yīng)生成O2
D NaOH 吸收沒(méi)有反應(yīng)的CO2
(3)2Na2O2 2CO2====2Na2CO3 O2
(4)把E中的導(dǎo)管移出水面，關(guān)閉分液漏斗活塞，用拇指堵住試管口，取出試管。把帶火星的木條伸入試管口內(nèi)，木條復(fù)燃，證明管中收集的是O2
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