1、第3章 铁 金属材料第二节 金属材料【必备方程式】1、Al2O3与稀HCl反应的方程式：Al2O3+6HCl = 2AlCl3+3H2O离子方程式 Al2O3+6H+= 2Al3+3H2O 2、Al与HCl溶液反应方程式：2Al+6HCl=2AlCl3+3H2 离子方程式 2Al+6H+=2Al3+3H2 3、Al与NaOH溶液反应方程式：2Al+2NaOH+2H2O = 2NaAlO2+3H2离子方程式 2Al+2OH-+2H2O = 2AlO2+3H24、Al2O3与NaOH溶液反应的方程式：Al2O3+2NaOH = 2NaAlO2+H2O离子方程式 Al2O3+2OH_= 2AlO2+
2、H2O 5、 扩展方程式1）AlCl3与少量NaOH溶液反应的离子方程式：Al3+3OH- = Al(OH)32）Al(OH)3与NaOH溶液反应方程式：Al(OH)3+NaOH = NaAlO2+2H2O离子方程式 Al(OH)3+OH = AlO2+2H2O 3）AlCl3与过量NaOH溶液反应的离子方程式：Al3+4OH- = AlO2-+2H2O 4）Al(OH)3与稀HCl反应的化学方程式 Al(OH)3+3HCl =AlCl3+ 3H2O离子方程式：Al(OH)3+3H+ = Al3+3H2O5）AlCl3与过量氨水反应的化学方程式：AlCl3+3NH3.H2O = Al(OH)3
3、+3NH4Cl离子方程式：Al3+3NH3.H2O = Al(OH)3+3NH4+6）NaAlO2通入少量二氧化碳：2NaAlO2+CO2 +3H2O=Na2CO3+2Al(OH)37）NaAlO2通入足量二氧化碳：NaAlO2+CO2 +2H2O=NaHCO3+Al(OH)38）Al(OH)3受热分解方程式：2Al(OH)3 加热 Al2O3+3H2O知识点一 合金1、 合金知识点二 铁合金【习题】1、高温合金是一种能够在 600 以上及一定应力条件下长期工作的金属材料，是涡轮发动机热端部件不可替代的关键材料。下列有关高温合金的说法错误的是( ）A.高温合金可能由多种金属(或金属与非金属)组
4、成B.高温合金耐腐蚀、耐高温，具有金属特性C.高温合金的熔点比其成分金属熔点更高D.高温合金硬度大、密度小，适合制造发动机2、2018 年 12 月 28 日，第三架国产大型客机 C919 在上海浦东国际机场实现首飞。C919 机身部分采用第三代新型铝锂合金材料。下列关于铝锂合金的认识不正确的是()。A.铝锂合金密度较小，强度较大，硬度大于纯铝，熔点低于锂单质B.改变原料的配比，可以制得性能不同的铝锂合金C.铝锂合金具有金属光泽，可导电导热D.铝锂合金的性质与各成分金属的性质完全相同2、 为防止碳素钢菜刀生锈，在使用后特别是切过咸菜后，应将其( )A.洗净、擦干B.浸泡在水中C.浸泡在食醋中D
5、.直接置于空气中【方法技巧】(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。知识点三 铝和铝合金1、 铝是地壳中含量最多的金属元素。2、 铝是一种活泼金属，在常温下能与空气中的氧气发生反应，表面生成一层致密的氧化铝薄膜，进而保护内部金属。3、铝氧化铝与酸反应2Al+6HCl=2AlCl3+3H2Al2O3
6、+6HCl= 2AlCl3+3H2O与碱反应2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O4、 像Al2O3这类既能跟酸反应生成盐和水，又能与碱反应生成盐和水的氧化物，叫做两性氧化物。5、 铝制品不宜用来蒸煮或长时间存放酸性或碱性食物。6、 纯铝硬度和强度比较小，不适合制造机器零件，制成铝合金应用广泛，如硬铝，密度小、强度高，强抗腐蚀能力，是制造飞机和宇宙飞船的理想材料。【习题】1、以下关于铝的叙述正确的是（ ）A铝的化学性质很活跃，在空气中极易锈蚀B铝对稀硫酸有耐腐蚀性质C铝在高温下还原性很强，可以用铝冶炼高熔点金属D铝的导电性比铜、银更强
7、，所以常用以制造电线、电缆2、足量下列物质与等质量的铝反应，放出氢气且消耗溶质物质的量最少的是（ ）A氢氧化钠溶液 B稀硫酸 C盐酸 D稀硝酸3、把由NaOH、AlCl3、MgCl2三种固体组成的混合物，溶于足量水中后有1.16g白色沉淀，在所得浊液中，逐滴加入1.00mol/l的盐酸，加入盐酸的体积与生成沉淀的质量关系如右图所示：（1）A点沉淀物的化学式为_，理由_。（2）写出A点到B点发生反应的离子方程式_。（3）原混合物中MgCl2的质量是_，AlCl3的质量是_，NaOH的质量是_。（4）C点溶液的体积为_ml。知识点四 新型合金1、 储氢合金：解决氢能利用的难题，能大量吸收氢气，并于
8、氢气结合成金属氢化物的材料。2、 钛合金、耐热合金和形状记忆合金等新型合金广泛应用于航空航天、生物工程和电子工业等领域。知识点五 物质的量再化学方程式计算中的运用(1)推导过程(以H2与O2反应生成H2O为例) 2H2 O2 =2H2O质量之比 4 g 32 g 36 g计量数之比 2 1 2微粒数之比 2 1 2扩大NA倍 2NA NA 2NA物质的量之比 2 mol 1 mol 2 mol(2)结论：化学方程式中，各物质的化学计量数之比等于相应物质的微粒数之比，也等于物质的量之比。(3)应用：根据化学方程式中物质的化学计量数之比等于相应物质的物质的量之比，可以列比例式计算各反应物或生成物的
9、物质的量。【习题】1设NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法不正确的是()A18 g水中含有的氢原子数为2NAB46 g二氧化氮和46 g四氧化二氮含有的原子数均为3NAC2 mol硝酸镁固体中含有的硝酸根离子数为4NAD1 mol氧中含有的氧原子数为2NA2完全中和0.10 mol NaOH，需要硫酸的物质的量为()A1 molB0.10 molC0.50 mol D0.05 mol3已知16 g A和20 g B恰好完全反应生成0.04 mol C和31.76 g D，则C的摩尔质量为_。【作业】一、合金1.用铜锌合金制成的黄铜制品常被误认为是黄金,下列方法中不能区分其真伪的是()A.观察外观
10、B.放入盐酸中C.测定密度D.高温灼烧【答案】A2.自然界里常见金属元素存在最多的是铝,其次是铁,铜的含量较少。然而人类冶炼金属获得成功最早的反而是含量较少的铜,含量最多的铝较晚被冶炼出来。金属是当今社会不可缺少的材料之一。下列有关金属的说法错误的是()A.铜比铝先获得成功冶炼的原因是铜矿较易被还原,铝矿很难被还原B.目前已制得的纯金属只有90多种,但制得的合金已达几千种,大量使用的不是纯金属而是它们的合金C.生铁易生锈不耐腐蚀,但纯铁具有耐腐蚀性,所以不锈钢应是最纯的铁D.废弃铝制包装既浪费金属材料又造成环境污染【答案】C3.下列有关金属的说法中,不正确的是()A.青铜、不锈钢、硬铝都是合金
11、B.金属元素的单质只有还原性,其离子只有氧化性C.合金的硬度一般比它的各成分金属的大D.某些金属单质灼烧时火焰有颜色【答案】B4.铁是人类较早使用的金属之一。据有关报道,目前已经能冶炼出纯度较高的铁。你估计这种“纯铁”不会具有的性质是()A.硬度比生铁低B.熔、沸点比生铁高C.能与Fe2(SO4)3溶液反应D.不能与盐酸反应【答案】D5.下面关于铝合金的说法中,错误的是()A.铝合金是一种混合物,它比纯铝的熔点低B.高温铝液易被氧化,铝合金应在熔剂层覆盖下熔炼C.镁铝合金耐腐蚀,但能被烧碱腐蚀D.镁铝合金在冷的浓硫酸中钝化【答案】D6.“蛟龙”号载人潜水器成功下潜至西太平洋马里亚纳海沟7 02
12、0米处。“蛟龙”号载人潜水器的外壳是耐超高压的钛合金,下面有关合金的说法中正确的是()A.钛合金是一种新型金属单质B.钛合金熔点比成分金属高,硬度大C.钛合金的化学性质与钛单质相同D.青铜、碳素钢、合金钢和硬铝都是合金【答案】D7.历史上金、银、铜主要是作为货币金属或装饰品被应用。(1)金、银、铜常被作为货币流通,从化学角度来看,主要是利用它们的。A.硬度适中B.密度适中C.在自然界里都可得到纯净的单质D.活动性差(2)一位收藏者有一枚表面是黑色,且有少量绿色锈状物的铜币,黑色物质是,绿色物质是,这枚金属币的真面目为色。【答案】(1)D(2)CuOCu2(OH)2CO3红二、铝1.氢氧化铝可作
13、为治疗胃酸过多的内服药,这是利用了氢氧化铝的()A.酸性B.碱性C.两性D.氧化性解析氢氧化铝具有弱碱性,可以用于中和胃酸。答案B2.下列物质中既能与稀硫酸反应,又能与氢氧化钠溶液反应的是()NaHCO3Al2O3Al(OH)3AlA.B.C.D.解析Al2O3、Al(OH)3、Al都能与稀硫酸反应生成Al2(SO4)3,都能与氢氧化钠溶液反应生成NaAlO2;NaHCO3与稀硫酸反应生成Na2SO4、CO2和H2O,与氢氧化钠溶液反应生成Na2CO3和H2O。答案D3.由Al3+Al(OH)3AlO2-Al3+系列变化中,中应填写的是()A.Al(OH)3B.AlCl3C.HClD.NaOH
14、解析由铝及其化合物转化关系可知,在AlO2-中加入过量强酸才能实现转化为Al3+,其中间产物为Al(OH)3。答案A4.下列各组中两瓶无标签的无色溶液,不用其他试剂能鉴别出来的一组是()A.AlCl3和NaOHB.NaHCO3和NaOHC.Na2SO4和BaCl2D.AgNO3和NaCl解析将AlCl3逐滴加入NaOH溶液中,开始阶段无沉淀,之后生成沉淀,而将NaOH溶液逐滴加入AlCl3溶液中先产生沉淀,后沉淀溶解,两过程现象不一致,可鉴别,A项正确;B项互滴无明显现象;C、D项互滴现象相同。答案A5.镁铝合金溶于适量的盐酸中,再加入过量氢氧化钠溶液,反应后溶液中可能大量存在的离子组是()A
15、.Na+、Mg2+、Al3+、Cl-B.Na+、AlO2-、Cl-、OH-C.Na+、Mg2+、AlO2-、Cl-D.Na+、Al3+、AlO2-、Cl-解析镁铝合金溶于适量的盐酸中,溶液中大量存在的离子有:Mg2+、Al3+、Cl-,加入过量氢氧化钠溶液,则Mg2+反应生成氢氧化镁沉淀,Al3+转化为AlO2-。答案B6.下列离子方程式正确的是()A.铝溶于NaOH溶液:2Al+2OH-+H2O2AlO2-+3H2B.向NaAlO2溶液中加入少量盐酸:AlO2-+4H+Al3+2H2OC.向Al(OH)3沉淀中加入足量盐酸:Al(OH)3+3H+Al3+3H2OD.氧化铝溶于足量NaOH溶液
16、:Al2O3+OH-AlO2-+H2O解析A项中,H、O元素质量不守恒,正确的写法为2Al+2OH-+2H2O2AlO2-+3H2;B项中,向NaAlO2溶液中加入少量盐酸应生成Al(OH)3沉淀,即AlO2-+H2O+H+Al(OH)3;D项中,Al2O3与足量NaOH溶液反应,其离子方程式为Al2O3+2OH-2AlO2-+H2O。答案C7.已知X是某金属单质,X、A、B、C含同一种元素,可发生如下转化:(1)写出下列物质的化学式:X,A,B,C。(2)写出以下反应的离子方程式:;。答案(1)AlAl2O3NaAlO2AlCl3(2)2Al+2OH-+2H2O2AlO2-+3H2Al2O3
17、+2OH-2AlO2-+H2O3、 物质的量在化学方程式的相关计算1.等物质的量的常见金属A、B、C分别与足量的稀盐酸反应,所得氢气的体积依次为VA、VB、VC,已知VB=2VC,且VA=VB+VC,则在金属C的生成物中,该金属的化合价为()A.+1价B.+2价C.+3价D.+4价解析VB=2VC,VA=VB+VC=3VC,根据得失电子守恒,A失去的电子数为C的3倍,金属最外层电子数一般小于4,故A的化合价为C的3倍,C的化合价只能为+1价。答案A2.将足量铁粉放入100 mL 0.1 molL-1的CuSO4溶液中,充分反应后析出的铜的质量为()A.32 gB.6.4 gC.0.64 gD.
18、3.2 g解析n(CuSO4)=0.100 L0.1 molL-1=0.01 mol,由CuSO4+FeFeSO4+Cu,可知n(Cu)=n(CuSO4)=0.01 mol,m(Cu)=0.01 mol64 gmol-1=0.64 g。答案C3.在500 mL NaOH溶液中加入足量铝粉,反应完全后共收集到标准状况下的气体6.72 L,生成物NaAlO2的物质的量浓度为(假定反应前后,溶液体积不变)()A.1 molL-1B.0.4 molL-1C.1.5 molL-1D.2 molL-1解析设NaAlO2物质的量浓度为c,则2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H22 mol322.
19、4 L0.5 Lc6.72 L2 mol(0.5 Lc)=(322.4 L)6.72 L解得c=0.4 molL-1。答案B4.把一小块钠放入足量水中,会发生如下反应:2Na+2H2O2NaOH+H2。有关该反应的下列说法正确的是()A.反应中Na与NaOH的质量相等B.反应中H2O和H2的质量相等C.反应中H2O和H2的质量之比为21D.反应中Na与NaOH的物质的量之比为11解析该反应中,Na与NaOH的物质的量之比为11,质量之比为2340,所以A项错误,D项正确;H2O与H2的物质的量之比为21,质量之比为181,所以B项、C项均错误。答案D5.2 molL-1的盐酸和硫酸各100 m
20、L,分别加入等质量的铁粉,反应后生成的气体质量之比为23,则向盐酸中加入的铁粉的物质的量为()A.0.05 molB.0.075 molC.0.15 molD.0.2 mol解析n(HCl)=0.2 mol,n(H2SO4)=0.2 mol。若酸均不足,即完全反应生成H2的质量之比为12;若酸均过量,即金属不足,则生成H2的质量之比为11。现生成H2的质量之比为23,则说明盐酸不足,硫酸过量;根据盐酸中HCl的物质的量可求出生成H2 0.1 mol,则H2SO4反应生成0.15 mol H2,则铁粉为0.15 mol。答案C6.将钠、镁、铝各0.3 mol分别放入100 mL 1 molL-1
21、的盐酸中,同温同压下产生的气体体积比是()A.123B.632C.311D.111解析根据金属与酸反应的实质2M+2nH+2Mn+nH2可知三种金属都过量,而铝、镁都不与H2O反应,按盐酸计算,两者产生气体的物质的量都为0.05 mol,金属钠可继续与H2O反应最终产生0.15 mol H2,即同温同压下产生气体的体积比为0.15 mol0.05 mol0.05 mol=311。答案C7.将Fe和Al按一定的质量比组成合金。(1)取一定量的该合金,向其中加入足量NaOH溶液,生成气体n L(标准状况),则反应的离子方程式是,合金中Al的物质的量是。(2)另取相同质量的该合金,向其中加入足量稀硫
22、酸,固体全部溶解,生成气体m L(标准状况),则反应中转移电子的物质的量是 mol,合金中Fe的质量是。解析合金中Al既能与NaOH溶液反应,也能与稀硫酸反应,且等量的Al与足量的NaOH溶液或稀硫酸反应生成等量的H2;而Fe只能与稀硫酸反应;由2Al+2OH-+2H2O2AlO2-+3H2可知,合金中Al的物质的量为23nL22.4 Lmol-1=n33.6mol;Fe、Al与稀硫酸反应生成m L H2,由2H+H2可知转移电子物质的量为m11.2 mol;由Fe置换出的H2体积为(m-n) L,故m(Fe)=(m-n)L22.4 Lmol-156 gmol-1即56(m-n)22.4 g。答案(1)2Al+2OH-+2H2O2AlO2-+3H2n33.6 mol(2)m11.256(m-n)22.4 g
