第16讲 金属材料-2023-2024学年高一化学易混易错巧讲精练（人教版2019必修第一册）

这是一份第16讲 金属材料-2023-2024学年高一化学易混易错巧讲精练（人教版2019必修第一册），共20页。试卷主要包含了合金，常见金属材料等内容，欢迎下载使用。
第16讲 金属材料

必备知识

合
金
性质
定义
性能
由两种或两种以上的金属(或金属与非金属)熔合而成的具有金属特性的物质

具有金属特性，属于混合物
熔点：多数合金的熔点比它的各成分金属的熔点低
硬度：合金的硬度一般比它的各成分金属的硬度大
一、合金







二、常见金属材料
金属
材料
成分纯度
冶金工业
合金
纯金属
有色金属：除黑色金属以外的其他金属其合金
黑色金属材料：铁、铬、锰以及它们的合金
1．分类







2．常见合金材料
铁
合
金
黑色金属
钢
用量最大、用途最广的合金
生铁
化学成分
碳素钢
合金钢：如不锈钢
C%
不同
高碳钢
中碳钢
低碳钢
（1）铁合金







（2）铝合金铝合金
性能
用途
密度小，强度高，塑性好、易于加工。
应用于建筑业、容器包装业、交通运输业等。



(3)新型合金
新型合金
形状记忆合金
耐热合金
钛合金
储氢合金
La-Ni合金
Ti-Fe合金






三、铝
1．铝的结构和存在
Al
第3周期ⅢA族
原子结构
示意图
地壳中含量最多的金属元素
自然界中以化合态的形式存在
失去3e-
具有强还原性
结 定
构 性
决 质








导电导热性
良好
延展性
良好
硬度
质地柔软
颜色状态
银白色固体
密度
2.7g·cm-3
Al的物理性质
地壳含量
居第3位
2．铝的物理性质






(3)铝的化学性质
Al
非金属
单质
Cl2
S
O2
Al+3O22Al2O3
2Al+3Cl22AlCl3
2Al+3SAl2S3
NaOH溶液
浓硫酸
浓硝酸
氧化性酸
2Al + 6H+ == 2Al3+ + 3H2↑
非氧化性酸
稀盐酸、稀硫酸
酸
电解熔融Al2O3制备Al：
Al+4HNO3(稀)＝Al(NO3)3+NO↑+2H2O
常温：钝化；加热：生成SO2、NO2
稀硝酸
铝热反应：2Al+Fe2O3Al2O3+2Fe
铝热剂：铝与难熔金属氧化物形成的混合物
难熔金属氧化物
如：Fe2O3
2Al + 3Hg(NO3)2 = 2Al(NO3)3 + 3Hg
某些盐溶液
Hg(NO3)2溶液
2Al+2NaOH+2H2O＝2NaAlO2+3H2↑

工业制备金属铝
















物理
性质
Al2O3
常用作耐火材料及冶炼金属铝的原料。
与NaOH反应：Al2O3+2NaOH＝2NaAlO2+H2O

与HCl反应：Al2O3+6HCl＝2AlCl3+3H2O
白色固体，难溶于水，有很高的熔点。
用途
两性
氧化物
2．铝的重要化合物
(1)氧化铝





物理性质
和用途
Al(OH)3
2Al(OH)3Al2O3＋3H2O
与NaOH反应：Al(OH)3+NaOH＝NaAlO2+2H2O

与HCl反应：Al(OH)3+3HCl＝AlCl3+3H2O
白色胶状不溶于水的固体，有较强的吸附性，常用作净水剂。
不稳定性
两性
氢氧化物
(酸式)AlO＋H2O＋H＋⇌Al(OH)3⇌ Al3＋＋3OH－(碱式)
(2)氢氧化铝








易混易错点

一、与合金有关的易混易错点
1．构成合金的成分不一定是两种或两种以上的金属，也可以是金属与非金属，合金中一定含金属元素。合金一定是混合物。
2．常温下，多数合金是固态，但钾、钠合金呈液态。
3．合金的性质不是各成分金属的性质之和。合金具有许多良好的物理、化学和机械性能，在许多方面不同于各成分金属，不是简单加和；但在化学性质上，一般认为合金体现的是各成分金属的化学性质。
4．合金的两个特点：熔点较低，硬度较大。
①常温下，多数合金是固体，但钠钾合金是液体。
②合金的物理性质相比于成分金属有所改变，但合金中各成分金属的化学性质仍然不变。
5．并非所有的金属都能形成合金，两种金属形成合金，其前提是两种金属在同一温度范围内都能熔化，若一种金属的熔点大于另一种金属的沸点，则二者不能形成合金。
二、与铝及化合物有关的易混易错点
1．能与铝反应生成H2的溶液，可能是酸性溶液，也可能是碱性溶液。
2．等质量的铝与足量的酸或碱溶液反应，生成H2的量相同。
3．等物质的量的酸和碱与足量的铝反应，生成H2的量由酸和碱的物质的量决定。
4．铝热反应的三个注意事项
①铝热反应是在高温干态下进行的置换反应，铝只能与金属活动性顺序中排在铝之后的金属的氧化物反应。
②铝热反应会放出大量的热(这一特性常出现在推断题中)。Mg条、KClO3的作用是产生高温，引发铝热反应。
③铝热反应不能用来冶炼大量的金属铁、铜等(要考虑冶炼成本)。
5．镁、铝的特殊化学性质
①铝是活泼金属，但抗腐蚀性能强，原因是常温下Al与O2反应生成一层致密的氧化物薄膜而防止内部金属进一步被氧化。铝能与酸(H＋)反应，是属于活泼金属的通性；铝能与碱溶液反应，是铝表现出来的特殊性。
②铝与某些金属氧化物可发生铝热反应，铝热反应可用于焊接金属、冶炼高熔点的贵重金属，但Al与MgO不能发生铝热反应，原因是Mg的活泼性强于Al。
③镁在空气中燃烧除了与O2反应产生MgO外，还与N2反应产生Mg3N2，与CO2反应生成C和MgO。
④由于Mg能够在CO2中燃烧，所以镁着火时不能用干冰灭火器和泡沫灭火器灭火。
6．铝与酸、碱反应生成氢气的量的关系
①等物质的量的Al分别与足量的非氧化性酸(H＋)和碱(OH－)反应，生成H2的物质的量之比为1︰1，消耗H＋和OH－的物质的量之比为3︰1。
②足量的Al分别与含等物质的量的H＋和OH－的溶液反应，生成H2的物质的量之比为1︰3。
③等质量的铝分别与等物质的量的强酸和强碱溶液反应，若两种反应产生H2的体积之比为Mg=Al
（4） 2Al+2OH-+2H2O=2+3H2↑ 1：1 11.2L
【分析】
（1）
钠与水反应生成氢氧化钠和氢气，离子方程式：2Na+2H2O=2Na++2OH-+H2↑。
（2）
取0.1mol钠、铁、铝与足量的盐酸反应，分别发生反应：、和，则分别产生氢气0.05mol、0.1mol、0.15mol，在相同条件下产生氢气的物质的量之比等于其体积比是1:2:3。
（3）
分别取金属钠、铁、铝0.2mol，分别投入10mL1mol·L-1盐酸中，由方程式可知，HCl少量，但多余的钠与水反应生成氢氧化钠和氢气，故钠产生的氢气最多、铁和铝产生的氢气相等，则在标准状况下产生氢气的体积大小的顺序是Na>Mg=Al。
（4）
①把10.2g镁铝合金的粉末放入过量的烧碱中，镁不与氢氧化钠溶液反应、铝与氢氧化钠溶液反应：，则铝与氢氧化钠溶液反应的离子方程式：2Al+2OH-+2H2O=2+3H2↑。
②由于反应得到6.72LH2(标准状况下)，即 0.3mol H2。由知：合金中含0.2mol Al、其质量为0.2mol ×27g/mol=5.4g，则10.2g合金中含镁为10.2g- 5.4g=4.8g、其物质的量为 ，则合金中镁与铝的物质的量之比为1:1。
③该合金溶于足量的盐酸溶液中，发生和，则0.2mol Mg和0.2mol Al共产生0.5mol H2、其体积(标准状况下)为22.4L/mol×0.5mol =11.2L。
14．铝镁合金已成为飞机制造、化工生产等行业的重要材料。研究性学习小组的同学，为测定某含镁3％~5％的铝镁合金(不含其它元素)中镁的质量分数，设计以下实验方案进行探究。填写下列空白。
〖实验方案〗
将w g铝镁合金与足量NaOH溶液反应，测定生成气体折算为标准状况的体积。
〖问题讨论〗
(1)同学们拟选用下列实验装置完成实验：

①你认为最简易的装置其连接顺序是：______A接( )( )接( )( )接( )(填接口字母，可不填满。)
②实验开始时，先打开分液漏斗上口的玻璃塞，再轻轻打开其活塞，一会儿后NaOH溶液也不能顺利滴入锥形瓶。请你帮助分析原因___________。
③实验结束时，在读取测量实验中生成氢气的体积时，你认为合理的是___________。
A．待实验装置冷却后再读数
B．上下移动量筒F，使其中液面与广口瓶中液面相平
C．上下移动量筒G，使其中液面与广口瓶中液面相平
D．视线与凹液面的最低点水平读取量筒中水的体积
(2)仔细分析实验装置后，同学们经讨论认为以下两点会引起较大误差：NaOH溶液滴入锥形瓶中，即使不生成氢气，也会将瓶内空气排出，使所测氢气体积偏大；实验结束时，连接广口瓶和量筒的导管中有少量水存在，使所测氢气体积偏小。于是他们设计了如图所示的实验装置。

① 装置中导管a的作用是___________。
②实验前后滴定管中液面差为VmL，则w g该样品中镁的质量分数为___________(用含w、V的代数式表示)。
【答案】(1)①EDG ② 镁、铝与稀硫酸反应放热且生成气体，使锥形瓶中气体压强变大 ③ ACD (2) ① 使分液漏斗内气体压强与锥形瓶内气体压强相等，打开分液漏斗活塞时稀硫酸能顺利滴下；滴入锥形瓶的稀硫酸体积等于进入分液漏斗的气体体积，从而消除由于加入稀硫酸引起的氢气体积误差 ②
【解析】
(1)①装置的组装顺序：合金与酸反应，用排水量气法测定氢气的体积，其中盛水的试剂瓶导管一定要短进长出，利用增大压强原理将水排出，量筒中水的体积就是生成氢气的体积，量筒内导管应伸入量筒底部，故连接顺序为：(A)接(E)(D)接(G)；
②镁、铝与稀硫酸反应放热且生成气体，使锥形瓶中气体压强变大，导致硫酸不能顺利滴入锥形瓶；
③反应放热导致氢气的温度偏高，故应冷却后再进行读取氢气的体积，读取实验中生成氢气的体积时上下移动量筒，使其中液面与广口瓶中液面相平，视线与凹液面的最低点水平读取氢气的体积；故选ACD；
(2)①装置中导管a的作用是：保持分液漏斗内气体压强与锥形瓶内气体压强相等，打开分液漏斗活塞时稀硫酸能顺利滴下，滴入锥形瓶的稀硫酸体积等于进入分液漏斗的气体体积，从而消除由于加入稀硫酸引起的氢气体积误差；
②滴定管的数值零刻度在上方，两次的体积之差为测定的氢气的体积，2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑，，则样品中Al的质量为，则Al的质量分数为m/w×100%=，则样品中镁的质量分数为。
15．物质A、B、C、D、E、F、G、H、I、J、K存在下图转化关系，其中气体D、E为单质，试回答：

(1)写出下列物质的化学式：A_______，D_______，K_______。
(2)写出反应“C→F”的离子方程式：_______。
(3)写出反应“F→G”的化学方程式：_______。
(4)写出反应“I→J”的离子方程式：_______
(5)在溶液I中滴入NaOH溶液，可观察到的现象是_______。
【答案】(1)Al H2 Fe(OH)3 (2) (3) (4) 2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl- (5) 产生白色沉淀，迅速变成灰绿色，最后变成红褐色沉淀。
【分析】
K为红褐色沉淀，则应为Fe(OH)3，则溶液J中含有Fe3+，所以H为Fe，D应为H2，E应为Cl2，B为HCl，则I为FeCl2，J为FeCl3，K为Fe(OH)3，白色沉淀F能溶于过量NaOH溶液，则F为Al(OH)3，G为NaAlO2，A为Al，C为AlCl3。据此解答。
【解析】
(1)根据以上分析可知A是Al，D是H2，K是Fe(OH)3；
(2) C为AlCl3，F为Al(OH)3，AlCl3与氨水反应生成Al(OH)3，反应“C→F”的离子方程式：Al3＋＋3NH3·H2O＝Al(OH)3↓＋3NH；
(3) F为Al(OH)3，G为NaAlO2，向A中加入氢氧化钠溶液生成G，反应“F→G”的化学方程式：Al(OH)3＋NaOH＝NaAlO2＋2H2O；
(4) I为FeCl2，J为FeCl3，氯气将二价铁离子氧化为三价铁离子，反应“I→J”的离子方程式：2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-；
(5)FeCl2中滴入NaOH溶液发生反应：FeCl2+2NaOH＝Fe(OH)2↓+2NaCl、4Fe(OH)2+O2+4H2O＝4Fe(OH)3。因此实验现象是先生成白色絮状沉淀，而后迅速变为灰绿色，最后变为红褐色沉淀。
16．准确称取6g铝土矿(含Al2O3、Fe2O3、SiO2)样品，放入盛有100mL 稀H2SO4溶液的烧杯中，充分反应后过滤去掉沉淀，向滤液中加入10mol/L的NaOH溶液，产生沉淀的质量和加入的NaOH溶液的体积(mL)如图所示。试回答下列问题：

（1）当加入NaOH溶液的体积超过35mL时所发生的反应的离子方程式_____。
（2）铝土矿中Al2O3的物质的量是多少？______
（3）若a=2.6，稀硫酸溶液的物质的量浓度为多少？______
【答案】
（1）
（2）0.05mol
（3）1.75mol/L
【分析】
（1）当加入NaOH溶液的体积超过35mL时，沉淀量减少，说明氢氧化铝和氢氧根离子反应生成偏铝酸根离子和水，所发生的反应的离子方程式为 。
（2）由反应消耗氢氧化钠的物质的量为0.1mol，可知铝元素的物质的量为0.1mol，铝土矿中Al2O3的物质的量是0.05mol；
（3）由图象可知，加入35ml氢氧化钠溶液时，溶液中的溶质为硫酸钠，根据钠元素守恒，可知硫酸钠的物质的量为0.175mol；根据硫守恒，稀硫酸溶液中硫酸的物质的量为0.175mol，硫酸的物质的量浓度为。