1、第一节 合 金1.1.了解合金的定义及特点。了解合金的定义及特点。2.2.认识金属单质与合金在性能上的差异，知道生活中常见合金认识金属单质与合金在性能上的差异，知道生活中常见合金的组成。的组成。3.3.了解铁合金、铝合金和铜合金的组成、性能和用途。了解铁合金、铝合金和铜合金的组成、性能和用途。一、认识合金一、认识合金1 1合金合金(1)(1)形成。形成。由两种或两种以上的由两种或两种以上的_(_(或或_与与_)_)熔合而成。熔合而成。(2)(2)性质。性质。具有金属特性的物质。具有金属特性的物质。金属金属金属金属非金属非金属2.2.合金的性能合金的性能合金与其各成分金属相比，具有许多优良的物理
2、、化学或机械合金与其各成分金属相比，具有许多优良的物理、化学或机械性能。性能。(1)(1)合金与纯金属的比较。合金与纯金属的比较。(2)(2)性能调节：合金的性能可以通过所添加的合金元素的性能调节：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。和生成合金的条件来调节。熔点熔点硬度硬度延展性、韧性延展性、韧性纯金属纯金属相对高相对高相对较小相对较小良好良好合金合金相对相对_相对较相对较_相对较差相对较差低低大大种类种类含量含量二、使用合金二、使用合金1 1铁合金铁合金(1)(1)生铁和钢的比较。生铁和钢的比较。铁合金铁合金生铁生铁钢钢含碳量含碳量组成元素组成元素性能性能加工加
3、工用途用途2%2%4.3%4.3%0.03%0.03%2%2%铁、碳等铁、碳等铁、碳，合金钢中还有铁、碳，合金钢中还有其他元素其他元素硬度大，抗压，性脆硬度大，抗压，性脆有良好的延展性，机械有良好的延展性，机械性能好性能好可铸不可锻可铸不可锻可铸、可锻可铸、可锻制造机座、管道制造机座、管道制造机械和交通工具制造机械和交通工具(2)(2)钢的分类。钢的分类。一定量的一种或几种其他元素一定量的一种或几种其他元素 不同性能不同性能(3)(3)不锈钢的性能和用途。不锈钢的性能和用途。合金元素合金元素不锈钢的合金元素主要是不锈钢的合金元素主要是_。性能性能不锈钢在大气中比较稳定，不容易生锈，具有很强的不
4、锈钢在大气中比较稳定，不容易生锈，具有很强的_能力。能力。用途用途广泛应用于化工生产、医疗器械制造、建筑装饰业、厨房用具广泛应用于化工生产、医疗器械制造、建筑装饰业、厨房用具和餐具制造等。和餐具制造等。CrCr、NiNi抗腐蚀抗腐蚀2.2.铝合金和铜合金铝合金和铜合金(1)(1)铝合金。铝合金。合金元素：合金元素：_及稀土元素等。及稀土元素等。性能：密度小、强度高，抗腐蚀能力强。性能：密度小、强度高，抗腐蚀能力强。用途：如硬铝是铝合金的一种，是制造飞机和航天器的理想用途：如硬铝是铝合金的一种，是制造飞机和航天器的理想材料。材料。(2)(2)铜合金。铜合金。CuCu、MgMg、MnMn、SiSi
5、、ZnZnZnZnSnSn3.3.新型合金新型合金(1)(1)储氢合金。储氢合金。储氢合金储氢合金能够能够_，并与，并与H H2 2结合成金属氢化物的材料。结合成金属氢化物的材料。对储氢合金的要求对储氢合金的要求a._a._；b._b._，即金属氢化物既容易形成，即金属氢化物既容易形成，稍稍加热又容易分解。稍稍加热又容易分解。(2)(2)钛合金：重量轻、强度高、韧性好、耐腐蚀。钛合金：重量轻、强度高、韧性好、耐腐蚀。(3)(3)耐热合金、形状记忆合金等。耐热合金、形状记忆合金等。大量吸收大量吸收H H2 2储氢量大储氢量大室温下吸、放氢的速率快室温下吸、放氢的速率快1.1.合金与纯金属在性能上
6、有很大差异的原因合金与纯金属在性能上有很大差异的原因在纯金属内，加入其他合金元素时，合金元素的原子或大或小，在纯金属内，加入其他合金元素时，合金元素的原子或大或小，改变了原有的规则排列。改变了原有的规则排列。(1)(1)原子层之间的相对滑动变得困难，增大了合金的硬度。原子层之间的相对滑动变得困难，增大了合金的硬度。(2)(2)加入合金元素后，由于合金元素的原子半径与原金属原子加入合金元素后，由于合金元素的原子半径与原金属原子不同，使金属原子的排列变得不规整了，原子间的相互作用力不同，使金属原子的排列变得不规整了，原子间的相互作用力变小，使合金的熔点变低。变小，使合金的熔点变低。2.2.铝的发现
7、和使用比铁、铜等金属晚的原因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为：石器时代人类使用材料的进化顺序为：石器时代铜器时代铜器时代铁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。还原法，而铝的冶炼用电解法。3.3.不锈钢不易生锈、抗腐蚀的原因不锈钢不易生锈、抗腐蚀的原因不锈钢中添加的元素主要是不锈钢中添加的元素主要是NiNi和和CrCr，CrCr是防氧化元素，使不锈是防氧
8、化元素，使不锈钢表面形成一层致密的氧化物保护膜，防止内部的钢表面形成一层致密的氧化物保护膜，防止内部的FeFe与外界物与外界物质接触；质接触；NiNi是防腐蚀元素，使不锈钢在多种酸、碱、盐溶液中是防腐蚀元素，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。也能具有很好的化学稳定性和耐腐蚀性。合金的性质和用途合金的性质和用途【典例典例1 1】(2012(2012广州高二检测广州高二检测)下列有关合金性质的说法正下列有关合金性质的说法正确的是确的是()()A.A.合金与各成分金属相比较，具有许多优良的物理、化学或机合金与各成分金属相比较，具有许多优良的物理、化学或机械性能械性能B
9、.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，但其性能是相同的能是相同的C.C.镁铝合金在盐酸中不能完全溶解镁铝合金在盐酸中不能完全溶解D.D.合金的性质是各成分金属性质之和合金的性质是各成分金属性质之和【思路点拨思路点拨】解答本题应注意以下三点：解答本题应注意以下三点：(1)(1)合金的物理、机械性能与各成分金属差别较大。合金的物理、机械性能与各成分金属差别较大。(2)(2)合金的化学性质一般仍然表现各成分金属的化学性质。合金的化学性质一般仍然表现各成分金属的化学性质。(3)(3)合金具有比各成分金属更优越的性能，但绝不是各成分金属的
10、合金具有比各成分金属更优越的性能，但绝不是各成分金属的性质之和。性质之和。【解析解析】选选A A。合金与各成分金属相比，具有优良的物理、化学、。合金与各成分金属相比，具有优良的物理、化学、机械性能，如熔点低，硬度大，利于铸造，密度小，强度高等，机械性能，如熔点低，硬度大，利于铸造，密度小，强度高等，A A正确；相同金属元素形成的合金，元素的含量有可能不同，其性正确；相同金属元素形成的合金，元素的含量有可能不同，其性能也随之变化，能也随之变化，B B错；镁铝合金可与盐酸反应，化学方程式为：错；镁铝合金可与盐酸反应，化学方程式为：Mg+2HCl=MgClMg+2HCl=MgCl2 2+H+H2 2
11、，2Al+6HCl=2AlCl2Al+6HCl=2AlCl3 3+3H+3H2 2，能完全溶解，能完全溶解，C C错；合金的性质并不是各成分金属性质之和，错；合金的性质并不是各成分金属性质之和，D D错。错。【警示钟警示钟】纯金属组成合金，不是简单的加和关系，而是纯金属组成合金，不是简单的加和关系，而是“1+11+12”2”的关的关系。合金更加实用，性能更好。系。合金更加实用，性能更好。【变式备选变式备选】钢笔的笔头是合金钢，其尖端是用机器轧出的便钢笔的笔头是合金钢，其尖端是用机器轧出的便于使用的圆珠体。为了改变笔头的耐磨性能，在笔头尖端点上于使用的圆珠体。为了改变笔头的耐磨性能，在笔头尖端点
12、上铱金粒，为区别于普通钢笔而叫铱金笔，铱金笔是笔头用黄金铱金粒，为区别于普通钢笔而叫铱金笔，铱金笔是笔头用黄金的合金，笔尖用铱的合金制成的高级自来水笔。下列说法中错的合金，笔尖用铱的合金制成的高级自来水笔。下列说法中错误的是误的是()()A.A.铱金笔的笔头不易被氧化，抗腐蚀性能好铱金笔的笔头不易被氧化，抗腐蚀性能好B.B.铱金笔的密度要比钢笔大铱金笔的密度要比钢笔大C.C.铱金笔的笔头和笔尖都是用纯金制成的铱金笔的笔头和笔尖都是用纯金制成的D.D.铱金笔经久耐磨，书写时弹性特别好，是一种理想的硬笔铱金笔经久耐磨，书写时弹性特别好，是一种理想的硬笔【解析解析】选选C C。铱金笔的笔头与笔尖都是
13、由黄金或铱金的合金。铱金笔的笔头与笔尖都是由黄金或铱金的合金材料制成的。答案为材料制成的。答案为C C。常见合金的组成常见合金的组成【典例典例2 2】某铝合金某铝合金(硬铝硬铝)中含有镁、铜、硅，为了测定该合中含有镁、铜、硅，为了测定该合金中铝的含量，有人设计如下实验：金中铝的含量，有人设计如下实验：(1)(1)取样品取样品a ga g，称取时使用的仪器名称为，称取时使用的仪器名称为_。(2)(2)将样品溶于足量的稀盐酸中，过滤，滤液中主要含有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，滤渣中含有_，在溶解过滤时使用的玻璃仪器有，在溶解过滤时使用的玻璃仪器有_。(3)(3)往
14、滤液中加入过量的往滤液中加入过量的NaOHNaOH溶液、过滤，写出该步操作中有溶液、过滤，写出该步操作中有关反应的离子方程式关反应的离子方程式:_:_。(4)(4)在第在第(3)(3)步的滤液中通入过量的步的滤液中通入过量的COCO2 2，过滤。有关反应的化，过滤。有关反应的化学方程式为：学方程式为：NaAlONaAlO2 2COCO2 2+2H+2H2 2O=Al(OH)O=Al(OH)3 3NaHCONaHCO3 3。(5)(5)步骤步骤(4)(4)过滤后的滤渣用蒸馏水洗涤数次后，烘干并灼烧至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，质量为沉淀质量不再减
15、少为止，冷却后称量，质量为b gb g，有关反应，有关反应的化学方程式为：的化学方程式为：_。原样品。原样品中铝的质量分数是中铝的质量分数是_。【思路点拨思路点拨】【解析解析】镁和铝能溶于盐酸，所以滤液中有氯化镁和氯化铝，镁和铝能溶于盐酸，所以滤液中有氯化镁和氯化铝，还有剩余的还有剩余的HClHCl，滤渣中含硅和铜。向滤液中加入过量的氢氧，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，而化钠溶液，生成氢氧化镁沉淀，而AlAl3+3+生成生成AlOAlO2 2-。向滤液中通。向滤液中通入过量的入过量的COCO2 2，生成，生成Al(OH)Al(OH)3 3，灼烧后生成，灼烧后
16、生成AlAl2 2O O3 3。铝的含量通过。铝的含量通过AlAl2 2O O3 3的质量进行计算，计算式是：的质量进行计算，计算式是：2 22727100%100%。b102a答案：答案：(1)(1)托盘天平托盘天平(2)AlCl(2)AlCl3 3、MgClMgCl2 2、HClHCl Cu Cu、SiSi漏斗、玻璃棒、烧杯漏斗、玻璃棒、烧杯(3)H(3)HOHOH=H=H2 2O O、MgMg2 22OH2OH=Mg(OH)=Mg(OH)2 2、AlAl3 34OH4OH=AlO=AlO2 2-+2H+2H2 2O O(5)2Al(OH)(5)2Al(OH)3 3 AlAl2 2O O3
17、 33H3H2 2O 9b/17aO 9b/17a100%100%=【延伸探究延伸探究】(1)(1)若步骤若步骤(3)(3)中加入氢氧化钠的量不足，则实验结果会如何变中加入氢氧化钠的量不足，则实验结果会如何变化？化？提示：提示：加入氢氧化钠溶液不足，一部分铝元素损失，加入氢氧化钠溶液不足，一部分铝元素损失，AlAl2 2O O3 3质量质量偏小，会使结果偏低。偏小，会使结果偏低。(2)(2)若步骤若步骤(5)(5)中滤渣没有洗涤，则实验结果会如何变化？若滤中滤渣没有洗涤，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？渣灼烧不充分，则实验结果会如何变化？提示：提示：如果不洗涤，称
18、量氧化铝质量偏大，会使结果偏高。如如果不洗涤，称量氧化铝质量偏大，会使结果偏高。如灼烧不充分，氢氧化铝部分分解，氧化铝质量偏大，会使结果灼烧不充分，氢氧化铝部分分解，氧化铝质量偏大，会使结果偏高。偏高。【变式备选变式备选】某课外活动小组，收集了一种合金进行研究某课外活动小组，收集了一种合金进行研究(已已知知CuCu的焰色反应呈绿色的焰色反应呈绿色)。外观暗灰色，表面光滑；外观暗灰色，表面光滑；在酒精灯上灼烧，火焰绿色；合金片熔化，但不滴落；在酒精灯上灼烧，火焰绿色；合金片熔化，但不滴落；取刮去表皮的金属取刮去表皮的金属10.0 g10.0 g，放入足量，放入足量H H2 2SOSO4 4溶液中
19、，收集到标溶液中，收集到标准状况下的准状况下的H H2 29.96 L9.96 L；另取刮去表皮的金属另取刮去表皮的金属10.0 g10.0 g，放入足量，放入足量NaOHNaOH溶液中，也收集溶液中，也收集到标准状况下的到标准状况下的H H2 29.96 L9.96 L。(1)(1)试据此判断，合金中一定含有的元素是试据此判断，合金中一定含有的元素是_(_(写元素符写元素符号号)；下列元素可能含有的是；下列元素可能含有的是_(_(填选项编号填选项编号)；a.Aga.Agb.Mgb.Mgc.Nac.Nad.Fed.Fe(2)(2)如果该合金中只含两种元素，它们的质量比是如果该合金中只含两种元素
20、，它们的质量比是_。【解析解析】焰色反应呈绿色，表明此合金中含有铜，相同质量的焰色反应呈绿色，表明此合金中含有铜，相同质量的合金分别与合金分别与H H2 2SOSO4 4溶液、溶液、NaOHNaOH溶液反应放出等体积的溶液反应放出等体积的H H2 2，表明合，表明合金中有金属元素金中有金属元素Al,Al,且不含比铜活泼的金属，否则与酸反应放且不含比铜活泼的金属，否则与酸反应放出的出的H H2 2多。多。2Al 2Al 3H3H2 254 g 67.2 L54 g 67.2 Lm(Alm(Al)9.96 L)9.96 Lm(Alm(Al)=8.0 g )=8.0 g m(Cum(Cu)=10.0
21、 g-8.0 g=2.0 g)=10.0 g-8.0 g=2.0 gm(Cu)m(Alm(Cu)m(Al)=14)=14答案：答案：(1)Cu(1)Cu、Al a (2)m(Cu)m(Al)=14Al a (2)m(Cu)m(Al)=14 新型合金的性质及用途新型合金的性质及用途【典例典例3 3】(2012(2012常州高二检测常州高二检测)钛钛(Ti)(Ti)因为具有神奇的性能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，被誉为材料，被誉为“空间金属空间金属”和和“深海金属深海金属”。(1)(1)钛和钛的合
22、金具有很多优良的性能，如熔点高、密度小、钛和钛的合金具有很多优良的性能，如熔点高、密度小、可塑性好、易于加工，钛合金与人体有很好的可塑性好、易于加工，钛合金与人体有很好的“相容性相容性”。根。根据它们的主要性能，下列用途不切合实际的是据它们的主要性能，下列用途不切合实际的是_。A A用于做保险丝用于做保险丝 B B用于制造航天飞机用于制造航天飞机C C用于制造人造骨用于制造人造骨 D D用于制造船舶用于制造船舶(2)(2)常温下钛不和非金属、强酸反应。红热时，可与常见的非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金属单质反应。地壳中含钛矿石之一称
23、金红石(TiO(TiO2 2)，目前大，目前大规模生产钛的方法是：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第一步：金红石、炭粉混合，在高温条件下通入氯气制得TiClTiCl4 4和一种可燃性气体。该反应的化学方程式为：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第二步：在氩气的气氛中，用过量镁在加热条件下与TiClTiCl4 4反反应制得金属钛。简述由上述产物中获取金属钛的步骤应制得金属钛。简述由上述产物中获取金属钛的步骤_。【思路点拨思路点拨】题中信息题中信息物质性质物质性质 物质
24、用途。物质用途。【解析解析】(1)(1)物质的性质决定其用途，应结合题干所给的有关物质的性质决定其用途，应结合题干所给的有关其性质的信息来分析。由题干知钛和钛合金的熔点高，不能用其性质的信息来分析。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，与人体有很好的及船舶，与人体有很好的“相容性相容性”可制造人造骨。可制造人造骨。(2)(2)第一步得到的可燃性气体应是第一步得到的可燃性气体应是COCO，结合原子守恒及电子转，结合原子守恒及电子转移守恒，化学方程式应为移守恒，化学方程式应为TiOTiO
25、2 2+2C+2Cl+2C+2Cl2 2 TiClTiCl4 4+2CO+2CO，该，该反应中，碳元素化合价升高，反应中，碳元素化合价升高，C C作还原剂；作还原剂；第二步应为镁置换钛的反应，化学方程式为第二步应为镁置换钛的反应，化学方程式为TiClTiCl4 4+2Mg+2MgTi+2MgClTi+2MgCl2 2，所得产物含杂质镁，所得产物含杂质镁(镁过量镁过量)、MgClMgCl2 2，利用钛不与，利用钛不与强酸反应，应加足量盐酸除去过量杂质镁、强酸反应，应加足量盐酸除去过量杂质镁、MgClMgCl2 2，过滤即得钛。，过滤即得钛。决定决定高温高温=氩气氩气=答案：答案：(1)A(1)A
26、(2)TiO(2)TiO2 2+2C+2Cl+2C+2Cl2 2 TiCl TiCl4 4+2CO +2CO 碳碳加入足量盐酸，除去过量镁，过滤，洗涤加入足量盐酸，除去过量镁，过滤，洗涤高温高温=【警示钟警示钟】镁的性质比较活泼，在空气中能与镁的性质比较活泼，在空气中能与O O2 2、N N2 2、COCO2 2等反应，等反应，2Mg+O2Mg+O2 22MgO2MgO，3Mg+N3Mg+N2 2 Mg Mg3 3N N2 2，2Mg+CO2Mg+CO2 2 2MgO+C2MgO+C，故利，故利用用MgMg作还原剂时，应注意反应环境。作还原剂时，应注意反应环境。点燃点燃=点燃点燃=点燃点燃=【
27、变式训练变式训练】高功率高功率Ni/MH(MNi/MH(M表示储氢合金材料表示储氢合金材料)电池已经用于电池已经用于混合动力汽车，其放电时的反应为混合动力汽车，其放电时的反应为NiOOH+MHNiOOH+MH=M+Ni(OH)=M+Ni(OH)2 2,下下列有关说法不正确的是列有关说法不正确的是()()A.A.储氢合金是一种新型合金储氢合金是一种新型合金B.B.储氢合金的一大重要特点是吸收储氢合金的一大重要特点是吸收H H2 2的能力强的能力强C.C.此电池工作时，储氢合金中的此电池工作时，储氢合金中的H H2 2释放出来参与反应释放出来参与反应D.D.此电池工作时，释放出的此电池工作时，释放出的H H2 2在原电池的负极上发生失电子的在原电池的负极上发生失电子的还原反应还原反应【解析解析】选选D D。电池工作时，储氢合金释放出的。电池工作时，储氢合金释放出的H H2 2在负极上发在负极上发生失电子的氧化反应，即生失电子的氧化反应，即H H2 2-2e-2e-=2H=2H+。
