化學(xué)選修課件

第一節(jié)合金1.了解合金的定義及特點(diǎn)。2.認(rèn)識(shí)金屬單質(zhì)與合金在性能上的差異，知道生活中常見合金的組成。3.了解鐵合金、鋁合金和銅合金的組成、性能和用途。一、認(rèn)識(shí)合金1．合金(1)形成。由兩種或兩種以上的_____(或_____與_______)熔合而成。(2)性質(zhì)。具有金屬特性的物質(zhì)。金屬金屬非金屬2.合金的性能合金與其各成分金屬相比，具有許多優(yōu)良的物理、化學(xué)或機(jī)械性能。(1)合金與純金屬的比較。(2)性能調(diào)節(jié)：合金的性能可以通過所添加的合金元素的_____、_____和生成合金的條件來調(diào)節(jié)。熔點(diǎn)硬度延展性、韌性純金屬相對(duì)高相對(duì)較小良好合金相對(duì)___相對(duì)較___相對(duì)較差低大種類含量二、使用合金1．鐵合金(1)生鐵和鋼的比較。鐵合金生鐵鋼含碳量組成元素性能加工用途2%～4.3%

0.03%～2%鐵、碳等鐵、碳，合金鋼中還有其他元素硬度大，抗壓，性脆有良好的延展性，機(jī)械性能好可鑄不可鍛可鑄、可鍛制造機(jī)座、管道制造機(jī)械和交通工具(2)鋼的分類。一定量的一種或幾種其他元素不同性能(3)不銹鋼的性能和用途。①合金元素不銹鋼的合金元素主要是________。②性能不銹鋼在大氣中比較穩(wěn)定，不容易生銹，具有很強(qiáng)的_______能力。③用途廣泛應(yīng)用于化工生產(chǎn)、醫(yī)療器械制造、建筑裝飾業(yè)、廚房用具和餐具制造等。Cr、Ni抗腐蝕2.鋁合金和銅合金(1)鋁合金。①合金元素：_____________________及稀土元素等。②性能：密度小、強(qiáng)度高，抗腐蝕能力強(qiáng)。③用途：如硬鋁是鋁合金的一種，是制造飛機(jī)和航天器的理想材料。(2)銅合金。Cu、Mg、Mn、Si、ZnZnSn3.新型合金(1)儲(chǔ)氫合金。①儲(chǔ)氫合金能夠___________，并與H2結(jié)合成金屬氫化物的材料。②對(duì)儲(chǔ)氫合金的要求a._________；b._______________________，即金屬氫化物既容易形成，稍稍加熱又容易分解。(2)鈦合金：重量輕、強(qiáng)度高、韌性好、耐腐蝕。(3)耐熱合金、形狀記憶合金等。大量吸收H2儲(chǔ)氫量大室溫下吸、放氫的速率快1.合金與純金屬在性能上有很大差異的原因在純金屬內(nèi)，加入其他合金元素時(shí)，合金元素的原子或大或小，改變了原有的規(guī)則排列。(1)原子層之間的相對(duì)滑動(dòng)變得困難，增大了合金的硬度。(2)加入合金元素后，由于合金元素的原子半徑與原金屬原子不同，使金屬原子的排列變得不規(guī)整了，原子間的相互作用力變小，使合金的熔點(diǎn)變低。

2.鋁的發(fā)現(xiàn)和使用比鐵、銅等金屬晚的原因人類使用材料的進(jìn)化順序?yàn)椋菏鲿r(shí)代→銅器時(shí)代→鐵器時(shí)代→鋁制品。因?yàn)殂~、鐵、鋁的金屬活動(dòng)性逐漸增強(qiáng)，要將它們的化合物還原為金屬單質(zhì)的難度逐漸增大，銅和鐵的冶煉用熱還原法，而鋁的冶煉用電解法。3.不銹鋼不易生銹、抗腐蝕的原因不銹鋼中添加的元素主要是Ni和Cr，Cr是防氧化元素，使不銹鋼表面形成一層致密的氧化物保護(hù)膜，防止內(nèi)部的Fe與外界物質(zhì)接觸；Ni是防腐蝕元素，使不銹鋼在多種酸、堿、鹽溶液中也能具有很好的化學(xué)穩(wěn)定性和耐腐蝕性。合金的性質(zhì)和用途【典例1】(2012·廣州高二檢測(cè))下列有關(guān)合金性質(zhì)的說法正確的是()A.合金與各成分金屬相比較，具有許多優(yōu)良的物理、化學(xué)或機(jī)械性能B.相同金屬元素形成的合金，元素的含量有可能不同，但其性能是相同的C.鎂鋁合金在鹽酸中不能完全溶解D.合金的性質(zhì)是各成分金屬性質(zhì)之和【思路點(diǎn)撥】解答本題應(yīng)注意以下三點(diǎn)：(1)合金的物理、機(jī)械性能與各成分金屬差別較大。(2)合金的化學(xué)性質(zhì)一般仍然表現(xiàn)各成分金屬的化學(xué)性質(zhì)。(3)合金具有比各成分金屬更優(yōu)越的性能，但絕不是各成分金屬的性質(zhì)之和?！窘馕觥窟xA。合金與各成分金屬相比，具有優(yōu)良的物理、化學(xué)、機(jī)械性能，如熔點(diǎn)低，硬度大，利于鑄造，密度小，強(qiáng)度高等，A正確；相同金屬元素形成的合金，元素的含量有可能不同，其性能也隨之變化，B錯(cuò)；鎂鋁合金可與鹽酸反應(yīng)，化學(xué)方程式為：Mg+2HCl===MgCl2+H2↑，2Al+6HCl====2AlCl3+3H2↑，能完全溶解，C錯(cuò)；合金的性質(zhì)并不是各成分金屬性質(zhì)之和，D錯(cuò)?！揪剧姟考兘饘俳M成合金，不是簡(jiǎn)單的加和關(guān)系，而是“1+1＞2”的關(guān)系。合金更加實(shí)用，性能更好?！咀兪絺溥x】鋼筆的筆頭是合金鋼，其尖端是用機(jī)器軋出的便于使用的圓珠體。為了改變筆頭的耐磨性能，在筆頭尖端點(diǎn)上銥金粒，為區(qū)別于普通鋼筆而叫銥金筆，銥金筆是筆頭用黃金的合金，筆尖用銥的合金制成的高級(jí)自來水筆。下列說法中錯(cuò)誤的是()A.銥金筆的筆頭不易被氧化，抗腐蝕性能好B.銥金筆的密度要比鋼筆大C.銥金筆的筆頭和筆尖都是用純金制成的D.銥金筆經(jīng)久耐磨，書寫時(shí)彈性特別好，是一種理想的硬筆【解析】選C。銥金筆的筆頭與筆尖都是由黃金或銥金的合金材料制成的。答案為C。常見合金的組成【典例2】某鋁合金(硬鋁)中含有鎂、銅、硅，為了測(cè)定該合金中鋁的含量，有人設(shè)計(jì)如下實(shí)驗(yàn)：(1)取樣品ag，稱取時(shí)使用的儀器名稱為__________。(2)將樣品溶于足量的稀鹽酸中，過濾，濾液中主要含有________，濾渣中含有________，在溶解過濾時(shí)使用的玻璃儀器有__________________。(3)往濾液中加入過量的NaOH溶液、過濾，寫出該步操作中有關(guān)反應(yīng)的離子方程式:________________________________。(4)在第(3)步的濾液中通入過量的CO2，過濾。有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式為：NaAlO2＋CO2+2H2O====Al(OH)3↓＋NaHCO3。(5)步驟(4)過濾后的濾渣用蒸餾水洗滌數(shù)次后，烘干并灼燒至沉淀質(zhì)量不再減少為止，冷卻后稱量，質(zhì)量為bg，有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式為：_____________________________。原樣品中鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是__________________?！舅悸伏c(diǎn)撥】【解析】鎂和鋁能溶于鹽酸，所以濾液中有氯化鎂和氯化鋁，還有剩余的HCl，濾渣中含硅和銅。向?yàn)V液中加入過量的氫氧化鈉溶液，生成氫氧化鎂沉淀，而Al3+生成AlO2-。向?yàn)V液中通入過量的CO2，生成Al(OH)3，灼燒后生成Al2O3。鋁的含量通過Al2O3的質(zhì)量進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算式是：×2×27×100%。答案：(1)托盤天平(2)AlCl3、MgCl2、HClCu、Si

漏斗、玻璃棒、燒杯(3)H＋＋OH－====H2O、Mg2＋＋2OH－====Mg(OH)2↓、Al3＋＋4OH－====AlO2-+2H2O(5)2Al(OH)3Al2O3＋3H2O9b/17a×100%

△====【延伸探究】(1)若步驟(3)中加入氫氧化鈉的量不足，則實(shí)驗(yàn)結(jié)果會(huì)如何變化？提示：加入氫氧化鈉溶液不足，一部分鋁元素?fù)p失，Al2O3質(zhì)量偏小，會(huì)使結(jié)果偏低。(2)若步驟(5)中濾渣沒有洗滌，則實(shí)驗(yàn)結(jié)果會(huì)如何變化？若濾渣灼燒不充分，則實(shí)驗(yàn)結(jié)果會(huì)如何變化？提示：如果不洗滌，稱量氧化鋁質(zhì)量偏大，會(huì)使結(jié)果偏高。如灼燒不充分，氫氧化鋁部分分解，氧化鋁質(zhì)量偏大，會(huì)使結(jié)果偏高?！咀兪絺溥x】某課外活動(dòng)小組，收集了一種合金進(jìn)行研究(已知Cu的焰色反應(yīng)呈綠色)。①外觀暗灰色，表面光滑；②在酒精燈上灼燒，火焰綠色；合金片熔化，但不滴落；③取刮去表皮的金屬10.0g，放入足量H2SO4溶液中，收集到標(biāo)準(zhǔn)狀況下的H29.96L；④另取刮去表皮的金屬10.0g，放入足量NaOH溶液中，也收集到標(biāo)準(zhǔn)狀況下的H29.96L。(1)試據(jù)此判斷，合金中一定含有的元素是_______(寫元素符號(hào))；下列元素可能含有的是__________(填選項(xiàng)編號(hào))；a.Ag

b.Mg

c.Na

d.Fe(2)如果該合金中只含兩種元素，它們的質(zhì)量比是__________________________________?！窘馕觥垦嫔磻?yīng)呈綠色，表明此合金中含有銅，相同質(zhì)量的合金分別與H2SO4溶液、NaOH溶液反應(yīng)放出等體積的H2，表明合金中有金屬元素Al,且不含比銅活潑的金屬，否則與酸反應(yīng)放出的H2多。2Al～3H254g67.2Lm(Al)9.96Lm(Al)=8.0gm(Cu)=10.0g-8.0g=2.0gm(Cu)∶m(Al)=1∶4答案：(1)Cu、Ala(2)m(Cu)∶m(Al)=1∶4新型合金的性質(zhì)及用途【典例3】(2012·常州高二檢測(cè))鈦(Ti)因?yàn)榫哂猩衿娴男阅芏絹碓揭鹑藗兊年P(guān)注，是航空、軍工、電力等方面的必需材料，被譽(yù)為“空間金屬”和“深海金屬”。(1)鈦和鈦的合金具有很多優(yōu)良的性能，如熔點(diǎn)高、密度小、可塑性好、易于加工，鈦合金與人體有很好的“相容性”。根據(jù)它們的主要性能，下列用途不切合實(shí)際的是______。A．用于做保險(xiǎn)絲B．用于制造航天飛機(jī)C．用于制造人造骨D．用于制造船舶(2)常溫下鈦不和非金屬、強(qiáng)酸反應(yīng)。紅熱時(shí)，可與常見的非金屬單質(zhì)反應(yīng)。地殼中含鈦礦石之一稱金紅石(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，在高溫條件下通入氯氣制得TiCl4和一種可燃性氣體。該反應(yīng)的化學(xué)方程式為：___________________________________________________，該反應(yīng)的還原劑是__________________________。第二步：在氬氣的氣氛中，用過量鎂在加熱條件下與TiCl4反應(yīng)制得金屬鈦。簡(jiǎn)述由上述產(chǎn)物中獲取金屬鈦的步驟_____________________________?！舅悸伏c(diǎn)撥】題中信息→物質(zhì)性質(zhì)物質(zhì)用途?！窘馕觥?1)物質(zhì)的性質(zhì)決定其用途，應(yīng)結(jié)合題干所給的有關(guān)其性質(zhì)的信息來分析。由題干知鈦和鈦合金的熔點(diǎn)高，不能用來做保險(xiǎn)絲；其密度小、熔點(diǎn)高、可塑性好，可用于制造飛機(jī)及船舶，與人體有很好的“相容性”可制造人造骨。(2)第一步得到的可燃性氣體應(yīng)是CO，結(jié)合原子守恒及電子轉(zhuǎn)移守恒，化學(xué)方程式應(yīng)為TiO2+2C+2Cl2TiCl4+2CO，該反應(yīng)中，碳元素化合價(jià)升高，C作還原劑；第二步應(yīng)為鎂置換鈦的反應(yīng)，化學(xué)方程式為TiCl4+2MgTi+2MgCl2，所得產(chǎn)物含雜質(zhì)鎂(鎂過量)、MgCl2，利用鈦不與強(qiáng)酸反應(yīng)，應(yīng)加足量鹽酸除去過量雜質(zhì)鎂、MgCl2，過濾即得鈦。決定高溫====氬氣====答案：(1)A(2)TiO2+2C+2Cl2TiCl4+2CO碳加入足量鹽酸，除去過量鎂，過濾，洗滌高溫====【警示鐘】鎂的性質(zhì)比較活潑，在空氣中能與O2、N2、CO2等反應(yīng)，2Mg+O2

2MgO，3Mg+N2Mg3N2，2Mg+CO22MgO+C，故利用Mg作還原劑時(shí)，應(yīng)注意反應(yīng)環(huán)境。點(diǎn)燃====點(diǎn)燃====點(diǎn)燃====【