資源簡介

中小學教育資源及組卷應用平臺
金屬材料
【核心素養分析】
1.宏觀辨識與微觀探析:認識鋁與強酸、強堿的反應及其化合物的兩性,理解鋁及其化合物的性質。
2.證據推理與模型認知：具有證據意識,能基于證據對金屬材料性質提出可能的假設,通過分析推理加以證實,能運用模型解釋化學現象,揭示現象的本質和規律；在有關物質的量計算過程中，通過分析、推理等理解計算的方法，建立阿伏加德羅常數、氣體摩爾體積等題目解答的模型。
3.科學探究與創新意識:能對金屬的性質提出有探究價值的問題;能從問題和假設出發,確定探究目的,設計探究方案,進行實驗探究。
【目標導航】
1．能依據物質類別列舉鋁元素的典型代表物，預測其化學性質。
2．能列舉、描述、辨識鋁及其化合物的物理和化學性質及實驗現象。
3．能用化學方程式、離子方程式正確表示鋁及其化合物的主要化學性質。
4．能說明常見合金對社會發展的價值，能根據物質的性質分析實驗室、生產、生活及環境中的某些常見問題。
5．通過對化學方程式化學計量數意義的重新認識，完成對化學反應從微觀到宏觀認知的轉變，明確化學計量數在不同層次的運算中的使用。
6．通過對物質的量在化學方程式中的應用，理解物質的量在高中化學計算的應用，建立高中使用物質的量及相關概念在方程式計算中的基本運用模型。
7．通過運用物質的量及相關物理量根據化學方程式進行簡單計算，感受定量研究對化學科學的重要作用。
【重難點精講】
一、合金
1．定義：由兩種或兩種以上的金屬(或金屬與非金屬)熔合而成的具有金屬特性的物質。
2．組成
①合金中一定含有金屬元素，可能含有非金屬元素。
②合金是混合物，不是化合物。
③在合金中各組成成分元素的化合價都為0價
3.物理性質：合金具有許多優良的物理或機械性能，在許多方面不同于各成分金屬。
(1)硬度：合金的硬度一般大于成分金屬，原因：改變了金屬原子有規則的層狀排列，使原子層間的相對滑動變得困難。
(2)熔點：合金的熔點多數低于成分金屬，原因：熔點的高低由物質內部微粒間作用力的大小決定，同一種金屬原子間以金屬鍵結合，作用力強，熔點高;當外來原子進入該晶體的時候，金屬鍵遭到破壞，金屬內部出現排列混亂的狀態，這時整體金屬內能增大，導致熔點降低。
4．合金的電學性質
（1）合金容易形成原電池
（2）腐蝕速率
①一般合金比純金屬易被腐蝕 ②不銹鋼：不易被腐蝕
5．合金性能的影響因素
(1)元素的種類。(2)元素含量。(3)生成合金的條件。
二、鐵合金
1．合金元素：主要是鐵和碳
2．鐵合金分類：根據含碳的不同分類
（1）生鐵：含碳量2%~4.3%，硬度大，抗壓、性脆、韌性差
（2）鋼：含碳量0.03%~2%，硬度小，延展性好、韌性好、機械性能好
（3）生鐵和鋼的比較
生鐵 鋼
含碳量 2%～4.3% 0.03%～2%
性能特征 硬度大、抗壓、性脆、可鑄造成型 有良好的延展性、機械性能好、可以鍛軋和鑄造
主要應用 制造機座、管道等 制造機械和交通工具等
3．鋼的分類
（1）碳素鋼
①低碳鋼：韌性、焊接性好，但硬度低，用于制造鋼板、鋼絲和鋼管等
②中碳鋼：硬度高，韌性及加工性好，用于制造鋼軌、車輪和建材等
③高碳鋼：硬而脆，熱處理后彈性好，用于制造器械、彈簧和刀具等
【思考與討論】參考答案：
碳素鋼中其他元素原子的加入改變了鐵原子的規則層狀排列，不同合金元素或者不同比例的同一合金元素，對原子規則排列的改變不同，因而制得的合金性能也有差異；我們可依據鋼的使用條件，加入不同的合金元素；利用各種合金元素的不同性質，可以制得具有多種優良性能的合金，以滿足各種不同的性能要求；少量的某種元素可能會對合金的性質造成很大的影響。
（2）合金鋼（特種鋼）
①形成：在碳素鋼中適量加入合金元素，使鋼的組織機構發生變化
②性能：強度、硬度大，可塑性、韌性好，耐磨，耐腐蝕等
③不銹鋼：合金元素主要是鉻（Cr）和鎳（Ni），在大氣中比較穩定，不易生銹，抗蝕能力強，常用于制造醫療器械、廚房用具和餐具，以及地鐵列車的車體等。
三、鋁及其化合物
(一)鋁
1．鋁的存在：自然界中的鋁全部以化合態的形式存在，地殼中鋁含量位列金屬第一位，以鋁土礦的形式存在，主要成分是Al2O3，含少量Fe2O3和SiO2。
2．金屬鋁的物理性質
銀白色有金屬光澤的固體，有良好的延展性、導電性和導熱性等，密度較小，質地柔軟。
3．金屬鋁的化學性質
(1)鋁與氧氣的反應
①鋁粉可以在純氧中燃燒，發出耀眼的白光，生成氧化鋁，4Al＋3O22Al2O3。
②常溫下鋁在空氣中極易與氧氣反應，表面生成一層致密的氧化鋁薄膜，能阻止氧氣與鋁進一步反應。
(2)鋁與氯氣、硫的反應：2Al＋3Cl22AlCl3、2Al＋3SAl2S3
(3)鋁與酸的反應——【實驗3-4】
實驗裝置
實驗原理 Al2O3+6HCl=2AlCl3+3H2O；2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑
實驗用品 鹽酸、鋁片；試管、酒精燈、木條。
實驗步驟 在一支試管中加入5mL鹽酸，再向試管中放入一小塊鋁片。觀察實驗現象。過一段時間后，將點燃的木條放在試管口，你觀察到什么現象？
實驗現象 鋁片表面有大量氣泡產生，試管壁有發熱現象。一段時間后，將，點燃的木條放在試管口，可聽到爆鳴聲
實驗結論 氧化鋁和鋁均能和鹽酸反應。
實驗說明 鋁片表面有一層致密的保護膜氧化鋁，可以與鹽酸發生反應：Al2O3+6HC1=2A1C13+3H20,這個階段沒有氣體生成；隨著反應的進行，保護膜氧化鋁逐漸減少，鋁單質直接與鹽酸接觸，發生反應：2A1+6HC1=2A1C13+3H2↑。因此，鋁片與鹽酸剛開始反應時沒有氣泡產生，一段時間后，當鋁與鹽酸反應產生氫氣、且氫氣將試管中空氣排凈后，即可用點燃的木條檢驗氫氣。試管壁發熱說明反應在生成新物質的同時，放出了熱量。
說明：Al常溫下遇冷的濃硫酸、濃硝酸會發生鈍化。
(4)鋁與強堿溶液的反應——【實驗3-5】
實驗裝置
實驗原理 2Al+2NaOH+6H2O=2Na[Al(OH)4]+3H2↑；Al2O3+2NaOH+3H2O=2Na[Al(OH)4]
實驗用品 NaOH溶液、鋁片；試管、酒精燈、木條。
實驗步驟 在兩支試管中分別加入少量的NaOH溶液，然后向其中一支試管中放入一小塊鋁片，向另一支試管中放入用砂紙仔細打磨過（除去表面的氧化膜）的一小塊鋁片。觀察實驗現象。過一段時間后，將點燃的木條分別放在兩支試管口，你觀察到什么現象？
實驗現象 用砂紙打磨過的鋁片表面立即劇烈反應，有大量氣泡產生，試管壁有發熱現象。未經打磨過的鋁片剛開始反應較慢，后逐漸加快，產生大量氣泡，試管壁有發熱現象。一段時間后，將點燃的木條放在兩支試管口，均可聽到爆鳴聲
實驗結論 鋁表面的Al2O3可溶于NaOH溶液；Al可與強堿溶液反應生成氫氣
實驗說明 用砂紙打磨過的鋁片已擦除表面的保護膜氧化鋁，鋁單質與氫氧化鈉溶液直接接觸。該反應分為兩步，第一步是鋁與水反應：2A1+6H20=2A1(OH)3+3H2↑，由于生成的氫氧化鋁為難溶物，會附著在鋁表面，阻止反應進一步發生，因而鋁和水的反應進行程度很小。第二步是氫氧化鋁與氫氧化鈉反應：Al(OH)3+NaOH=Na[Al(OH)4]。由于氫氧化鋁為兩性氫氧化物，與強堿可以反應，氫氧化鋁被消耗促進了第一步反應的繼續進行，兩步加起來就是總的方程式：2A1+2NaOH+6H20=2Na[A1(OH)4]+3H2↑。試管壁發熱說明反應在生成新物質的同時，放出了熱量。未打磨的鋁片表面有一層致密的保護膜氧化鋁，由于氧化鋁為兩性氧化物既能與酸反應，又能與堿反應，因此，將其放入氫氧化鈉溶液中后，鋁片上的氧化鋁先與氫氧化鈉反應：Al2O3+2NaOH+3H20=2Na[A1(OH)4],氧化鋁逐漸減少，鋁單質露置于氫氧化鈉溶液中，發生反應：2A1+2NaOH+6H20=2Na[A1(OH)4]+3H2↑。試管壁發熱說明反應在生成新物質的同時，放出了熱量。
(5)鋁熱反應
實驗裝置
實驗現象 ①鎂帶劇烈燃燒，放出大量的熱，并發出耀眼的白光，氧化鐵與鋁粉在較高溫度下發生劇烈的反應；②紙漏斗的下部被燒穿，有熔融物落入沙中
實驗結論 高溫下，鋁與氧化鐵發生反應，放出大量的熱：Fe2O3＋2Al2Fe＋Al2O3
原理應用 ①制取熔點較高、活動性弱于Al的金屬，如鐵、鉻、錳、鎢等，3MnO2＋4Al3Mn＋2Al2O3；②金屬焊接，如野外焊接鋼軌等
4.鋁的制備和用途
(1)制備原理：鋁土礦Al2O3Al，電解熔融Al2O3：2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑。
【特別提醒】工業上冶煉Al用電解熔融Al2O3而不用AlCl3的原因：AlCl3是共價化合物，熔融態不導電。
(2)鋁的用途：純鋁用作導線，鋁合金用于制造汽車、飛機、生活用品等，鋁還用作還原劑。
（二）氧化鋁
1.物理性質：白色固體，難溶于水，熔點很高。
2.化學性質——兩性氧化物
(1)兩性氧化物：既能與酸反應，生成鹽和水，又能與堿反應，生成鹽和水的氧化物，叫兩性氧化物。
(2)氧化鋁是一種兩性氧化物，既能與酸(如鹽酸)反應，又能與堿(如NaOH溶液)反應。
①與酸反應：Al2O3+6HCl=2AlCl3+3H2O，Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O
②與堿反應：Al2O3+2NaOH＋3H2O=2Na[A1(OH)4]+H2O，Al2O3＋2OH－＋3H2O===2[A1(OH)4]-
【易錯警示】這里的酸堿是指強酸、強堿。
3.用途：①作耐火材料②冶煉鋁的原料
4.制備：Al(OH)3加熱分解：2Al(OH)3Al2O3＋3H2O
（三）氫氧化鋁
1.物理性質：白色膠狀不溶于水的固體，有較強的吸附性。
2.化學性質——兩性氫氧化物
Al(OH)3的電離方程式為
酸式電離：Al(OH)3＋H2O[A1(OH)4]-＋H＋
堿式電離：Al(OH)3Al3＋＋3OH－
①與酸反應：Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O
②與堿反應：Al(OH)3＋OH－===[A1(OH)4]-
③受熱分解：2Al(OH)3Al2O3＋3H2O
【總結歸納】既能與酸反應又能與堿反應的物質：①弱酸的銨鹽，如：NH4HCO3、CH3COONH4、(NH4)2S等；②弱酸的酸式鹽，如：NaHCO3、KHS、NaHSO3等；③氨基酸；④鋁及鋁的氧化物、氫氧化物。
3.用途①制藥　②凈水作用
4.制備Al(OH)3的三種方法
①向鋁鹽中加入氨水，離子方程式為Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH。
②NaAlO2溶液中通入足量CO2，離子方程式為[A1(OH)4]-＋CO2===Al(OH)3↓＋HCO。
③可溶性鋁鹽和偏鋁酸鹽水溶液中混合：3[A1(OH)4]-＋Al3＋===4Al(OH)3↓。
四、鋁合金
1．形成：向鋁中加入少量合金元素，如Cu、Mg、Si、Mn、Zn及稀土元素等，可制成鋁合金。
2．硬鋁合金
(1)組成：含Cu 4%、Mg 0.5%、Mn 0.5%、Si 0.7%。
(2)性能：密度小、強度高、具有較強的抗腐蝕能力。
(3)用途：制造飛機和宇宙飛船。
3.鎂鋁合金：制造飛機和宇宙飛船的理想材料
五、新型合金
種類 儲氫合金 鈦合金 耐熱合金 形狀記憶合金
應用 用于以H2為燃料的汽車 制造耐壓球殼 制造噴氣式飛機發動機葉片 制造航天器天線
1．儲氫合金
（1）概念：能夠大量吸收氫氣，并與氫氣結合成金屬氫化物的材料
（2）實用性要求
①儲氫量大。
②金屬氫化物容易形成，稍微加熱容易分解。
③室溫下吸、放氫速率快。
（3）代表物：Ti-Fe合金，La-Ni合金
2．其他新型合金：鈦合金、耐熱合金、形狀記憶合金等。
六、物質的量在化學方程式計算中的應用
1、根據化學方程式進行計算的基本步驟
（1）物質的量與其他物理量之間的計算公式
（2）化學方程式中的定量關系
化學方程式 2CO+O22CO2
化學計量數之比 2∶1∶2
物質微粒數之比 2∶1∶2
擴大NA倍之后 2NA∶NA∶2NA
物質的量之比 2 mol∶1 mol∶2 mol
標準狀況下體積之比 44．8 L∶22．4 L∶44．8 L
相同狀況下體積之比 2∶1∶2
結論：化學方程式中各物質的化學計量數之比等于粒子個數之比，也等于各物質的物質的量之比。
（3）物質的量應用于化學方程式計算類的解題步驟
①“審”：審清題目條件和題目要求。
②“設”：設出的未知數直接用各物理量的符號表示，并且不帶單位。
③“寫”：依據題意寫出并配平化學方程式。
④“標”：在化學方程式中有關物質的化學式下面標出已知物質和所求物質有關物理量的關系，并代入已知量和未知量。比較復雜的數量關系可先化簡。
⑤“列”：將有關的幾個量列出比例式。
⑥“解”：根據上述比例式求解未知數。
⑦“答”：根據題目要求簡明地寫出答案。
2、常用計算方法
（1）關系式法：關系式法是一種巧妙利用已知量與未知量之間關系進行解題的一種方法，一般適用于多步進行的連續反應，因前一個反應的產物是后一個反應的反應物，可以根據中間物質的傳遞關系，找出原料和最終產物的相應關系式。它是化學計算中的基本解題方法之一，利用關系式法可以將多步計算轉化為一步計算，免去逐步計算中的麻煩，簡化解題步驟，減少運算量，且計算結果不易出錯，準確率高。關系式法有如下兩種類型：
①縱向關系式：經過多步的連續反應，即后一反應的反應物為前一反應的生成物，采用“加合”，將多步運算轉化為一步計算
②橫向關系式：幾種不同物質中含相同的量，根據該量將幾種不同物質直接聯系起來進行運算。有多個平行的化學反應即多個反應的生成物有一種相同，根據這一相同的生成物，找出有關物質的關系式，依此關系式進行計算可簡化運算過程。
（2）守恒法
所謂“守恒”就是物質在發生“變化”或兩物質在發生“相互作用”的過程中某些物理量的總量保持“不變”。在化學變化中的各種各樣的守恒，如質量守恒、元素守恒、原子守恒、得失電子守恒、電荷守恒、能量守恒等。利用化學反應前后某些量之間的等量關系，推理得出正確答案的方法稱為守恒法。仔細挖題目中隱含的等量關系是守恒法解題的關鍵。
①質量守恒法：宏觀特征：反應前后質量守恒；微觀特征：反應前后各元素的原子個數守恒。
②電荷守恒法：溶液中陰、陽離子個數不一定相等，但正負電荷總數相等。離子方程式中，反應物所帶電荷總數與生成物所帶電荷總數相同且電性相同。
③得失電子守恒：氧化還原反應中，氧化劑得電子總數與還原劑失電子總數相等。
（3）差量法(差值法)
差量法是指根據化學反應前后有關物理量發生的變化，找出“理論差量”。這種物理量可以是質量、物質的量、氣態物質的體積和壓強、反應過程中的熱量等。用差量法解題時先把化學方程式中的對應差量(理論差量)跟實際差量列成比例，然后求解。差量類型①氣體體積差量②氣體質量差量③液-液質量差量④固-液質量差量⑤氣-液質量差量⑥氣-固質量差量⑦溶解度差量。
【特別提醒】①x、y可表示物質的質量、物質的量、氣體體積等,因而差量可指質量之差(△m)物質的量之差(△n)或氣體體積之差(△V)等。
②分清“差量”是增還是減.在較復雜的情況,存在多個反應,可能差量的增減方向并不一致,這就要取其代數和.若方向相同,則總差量等于各個分差量之和。
③正確分析形成差量的原因,找出對應的根據方程式得出的“理論差量”是差量法解題的關鍵。
【典題精練】
考點1 考查合金的性質及應用
例1．下列關于合金的說法中，正確的是
A．生鐵的含碳量為
B．合金中可以含有非金屬元素
C．合金的熔點一定比其各成分金屬的熔點高
D．常見的一些合金的硬度比其成分金屬的大，是因為合金中原子的排列比純金屬中更規整
【解析】A．生鐵的含碳量為2%～4.3%之間，鋼的含碳量為，故A錯誤；B．合金中可以含有非金屬元素，如鋼是鐵和碳的合金，故B正確；C．合金的熔點比其各成分金屬的熔點低，故C錯誤；D．合金內加入了其他元素或大或小的原子，改變了金屬原子有規則的層狀排列，使原子層之間的相對滑動變得困難，所以常見的一些合金的硬度比其成分金屬的大，故D錯誤；選B。
【答案】B
考點2、考查鐵合金
例2．純鐵實際使用范圍有限，鋼和生鐵都是主要含鐵的合金。以下說法正確的是
A．鋼是鐵合金，只含有金屬元素 B．生鐵和鋼都是碳鐵合金
C．生鐵更具韌性，而鋼更脆 D．它們的熔點都比純鐵高
【解析】A．合金指在一種金屬在加熱熔合其他金屬或非金屬形成的具有金屬性質的混合物，故A錯誤；B．生鐵和鋼都是常見的鐵合金，故B正確；C．生鐵的含碳量更高，更脆硬，而鋼強度更高更具韌性，故C錯誤；D．合金的熔點都比純金屬低，故D錯誤。答案為：B。
【答案】B
考點3、考查鋁和鋁合金
例3．下列關于金屬鋁及其化合物的敘述，正確的是
A．鋁耐腐蝕是因為常溫下金屬鋁不能與氧氣反應
B．鋁合金密度小，硬度大，耐腐蝕，是制造飛機的理想材料
C．相同質量的鋁分別與足量鹽酸和燒堿溶液反應產氫氣的質量比為3∶1
D．鋁表面有氧化膜保護，鋁制器皿可以長時間盛放酸堿性溶液
【解析】A. 鋁耐腐蝕是因為常溫下金屬鋁與氧氣反應生成一層致密的氧化鋁薄膜，故A錯誤；B．鋁合金密度小，硬度大，耐腐蝕，是制造飛機的理想材料，故B正確；C．鋁與酸反應生成氯化鋁和H2，鋁和燒堿反應生成偏鋁酸鈉和H2，相同質量的鋁分別與足量鹽酸和燒堿溶液反應產氫氣的質量比為1∶1，故C錯誤；D．氧化鋁是兩性氫氧化物，氧化鋁可以和酸性溶液和堿性溶液反應，故鋁制器皿不可以長時間盛放酸堿性溶液，故D錯誤；故選B。
【答案】B
【易錯提醒】(1)活潑金屬與酸反應是金屬的通性，而鋁不僅能與酸(H＋)反應，還能夠與堿溶液反應，表現出特殊性：2Al＋2OH－＋6H2O===2[A1(OH)4]-＋3H2↑。
(2)常溫下，能用鋁制容器盛放濃硫酸、濃硝酸的原因是二者能使鋁發生“鈍化”，而不是鋁與濃硫酸、濃硝酸不反應。
(3)鋁制品不宜長時間盛放咸菜等腌制食品，原因是氯化鈉溶液中的氯離子會破壞氧化膜的結構。
考點4、考查根據化學方程式進行計算
例4．甲、乙兩燒杯各盛有200 mL 3 mol·L的鹽酸和氫氧化鈉溶液，向燒杯中分別加入等質量的鋁粉，反應結束后測得生成的氣體體積比為甲∶乙，則加入鋁粉的質量為
A．3.6 g B．5.4 g C．7.2 g D．10.8 g
【解析】Al與HCl和NaOH反應的化學方程式分別為2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑和2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑，若酸和堿足量，則生成氫氣體積應相同，現生成氣體體積比為3：4，說明鹽酸不足，則0.6molHCl完全反應生成氫氣0.3mol，因此鋁與NaOH反應生成氫氣0.4mol，氫氧化鈉過量，鋁的物質的量為質量為7.2g，故答案選C。
【答案】C
考點5、考查常用計算方法在化學計算中的運用
例5．使4.6gCu和Mg的合金完全溶于濃硝酸中，假定硝酸被還原后只產生4.48LNO2氣體(標準狀況)，向反應后溶液中加入足量NaOH溶液，生成沉淀的最大量為
A．6.3g B．7.5g C．8.0g D．9.7g
【分析】題中涉及的反應有：，，反應后生成Cu(OH)2和Mg(OH)2，根據以上反應關系可知銅和鎂失去電子的物質的量等于結合的氫氧根的物質的量，反應后沉淀的質量等于合金的質量加上氫氧根的質量。
【解析】由題意得生成氣體只有NO2，，反應中N元素化合價由+5降低到+4，則轉移電子的物質的量為0.2mol，由分析可知生成沉淀的質量為：4.6g+0.2mol×17g/mol=8.0g，故答案選C。
【答案】C
【思維建模】關系式法解題步驟
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金屬材料
【核心素養分析】
1.宏觀辨識與微觀探析:認識鋁與強酸、強堿的反應及其化合物的兩性,理解鋁及其化合物的性質。
2.證據推理與模型認知：具有證據意識,能基于證據對金屬材料性質提出可能的假設,通過分析推理加以證實,能運用模型解釋化學現象,揭示現象的本質和規律；在有關物質的量計算過程中，通過分析、推理等理解計算的方法，建立阿伏加德羅常數、氣體摩爾體積等題目解答的模型。
3.科學探究與創新意識:能對金屬的性質提出有探究價值的問題;能從問題和假設出發,確定探究目的,設計探究方案,進行實驗探究。
【目標導航】
1．能依據物質類別列舉鋁元素的典型代表物，預測其化學性質。
2．能列舉、描述、辨識鋁及其化合物的物理和化學性質及實驗現象。
3．能用化學方程式、離子方程式正確表示鋁及其化合物的主要化學性質。
4．能說明常見合金對社會發展的價值，能根據物質的性質分析實驗室、生產、生活及環境中的某些常見問題。
5．通過對化學方程式化學計量數意義的重新認識，完成對化學反應從微觀到宏觀認知的轉變，明確化學計量數在不同層次的運算中的使用。
6．通過對物質的量在化學方程式中的應用，理解物質的量在高中化學計算的應用，建立高中使用物質的量及相關概念在方程式計算中的基本運用模型。
7．通過運用物質的量及相關物理量根據化學方程式進行簡單計算，感受定量研究對化學科學的重要作用。
【重難點精講】
一、合金
1．定義：由兩種或兩種以上的金屬(或金屬與非金屬)熔合而成的具有金屬特性的物質。
2．組成
①合金中一定含有金屬元素，可能含有非金屬元素。
②合金是混合物，不是化合物。
③在合金中各組成成分元素的化合價都為0價
3.物理性質：合金具有許多優良的物理或機械性能，在許多方面不同于各成分金屬。
(1)硬度：合金的硬度一般大于成分金屬，原因：改變了金屬原子有規則的層狀排列，使原子層間的相對滑動變得困難。
(2)熔點：合金的熔點多數低于成分金屬，原因：熔點的高低由物質內部微粒間作用力的大小決定，同一種金屬原子間以金屬鍵結合，作用力強，熔點高;當外來原子進入該晶體的時候，金屬鍵遭到破壞，金屬內部出現排列混亂的狀態，這時整體金屬內能增大，導致熔點降低。
4．合金的電學性質
（1）合金容易形成原電池
（2）腐蝕速率
①一般合金比純金屬易被腐蝕 ②不銹鋼：不易被腐蝕
5．合金性能的影響因素
(1)元素的種類。(2)元素含量。(3)生成合金的條件。
二、鐵合金
1．合金元素：主要是鐵和碳
2．鐵合金分類：根據含碳的不同分類
（1）生鐵：含碳量2%~4.3%，硬度大，抗壓、性脆、韌性差
（2）鋼：含碳量0.03%~2%，硬度小，延展性好、韌性好、機械性能好
（3）生鐵和鋼的比較
生鐵 鋼
含碳量 2%～4.3% 0.03%～2%
性能特征 硬度大、抗壓、性脆、可鑄造成型 有良好的延展性、機械性能好、可以鍛軋和鑄造
主要應用 制造機座、管道等 制造機械和交通工具等
3．鋼的分類
（1）碳素鋼
①低碳鋼：韌性、焊接性好，但硬度低，用于制造鋼板、鋼絲和鋼管等
②中碳鋼：硬度高，韌性及加工性好，用于制造鋼軌、車輪和建材等
③高碳鋼：硬而脆，熱處理后彈性好，用于制造器械、彈簧和刀具等
【思考與討論】參考答案：
碳素鋼中其他元素原子的加入改變了鐵原子的規則層狀排列，不同合金元素或者不同比例的同一合金元素，對原子規則排列的改變不同，因而制得的合金性能也有差異；我們可依據鋼的使用條件，加入不同的合金元素；利用各種合金元素的不同性質，可以制得具有多種優良性能的合金，以滿足各種不同的性能要求；少量的某種元素可能會對合金的性質造成很大的影響。
（2）合金鋼（特種鋼）
①形成：在碳素鋼中適量加入合金元素，使鋼的組織機構發生變化
②性能：強度、硬度大，可塑性、韌性好，耐磨，耐腐蝕等
③不銹鋼：合金元素主要是鉻（Cr）和鎳（Ni），在大氣中比較穩定，不易生銹，抗蝕能力強，常用于制造醫療器械、廚房用具和餐具，以及地鐵列車的車體等。
三、鋁及其化合物
(一)鋁
1．鋁的存在：自然界中的鋁全部以化合態的形式存在，地殼中鋁含量位列金屬第一位，以鋁土礦的形式存在，主要成分是Al2O3，含少量Fe2O3和SiO2。
2．金屬鋁的物理性質
銀白色有金屬光澤的固體，有良好的延展性、導電性和導熱性等，密度較小，質地柔軟。
3．金屬鋁的化學性質
(1)鋁與氧氣的反應
①鋁粉可以在純氧中燃燒，發出耀眼的白光，生成氧化鋁，____________。
②常溫下鋁在空氣中極易與氧氣反應，表面生成一層致密的氧化鋁薄膜，能阻止氧氣與鋁進一步反應。
(2)鋁與氯氣、硫的反應：____________、____________。
(3)鋁與酸的反應——【實驗3-4】
實驗裝置
實驗原理 ____________；____________
實驗用品 鹽酸、鋁片；試管、酒精燈、木條。
實驗步驟 在一支試管中加入5mL鹽酸，再向試管中放入一小塊鋁片。觀察實驗現象。過一段時間后，將點燃的木條放在試管口，你觀察到什么現象？
實驗現象 鋁片表面有大量氣泡產生，試管壁有發熱現象。一段時間后，將，點燃的木條放在試管口，可聽到爆鳴聲
實驗結論 氧化鋁和鋁均能和鹽酸反應。
實驗說明 鋁片表面有一層致密的保護膜氧化鋁，可以與鹽酸發生反應：____________,這個階段沒有氣體生成；隨著反應的進行，保護膜氧化鋁逐漸減少，鋁單質直接與鹽酸接觸，發生反應：____________。因此，鋁片與鹽酸剛開始反應時沒有氣泡產生，一段時間后，當鋁與鹽酸反應產生氫氣、且氫氣將試管中空氣排凈后，即可用點燃的木條檢驗氫氣。試管壁發熱說明反應在生成新物質的同時，放出了熱量。
說明：Al常溫下遇冷的濃硫酸、濃硝酸會發生鈍化。
(4)鋁與強堿溶液的反應——【實驗3-5】
實驗裝置
實驗原理 ____________；____________
實驗用品 NaOH溶液、鋁片；試管、酒精燈、木條。
實驗步驟 在兩支試管中分別加入少量的NaOH溶液，然后向其中一支試管中放入一小塊鋁片，向另一支試管中放入用砂紙仔細打磨過（除去表面的氧化膜）的一小塊鋁片。觀察實驗現象。過一段時間后，將點燃的木條分別放在兩支試管口，你觀察到什么現象？
實驗現象 用砂紙打磨過的鋁片表面立即劇烈反應，有大量氣泡產生，試管壁有發熱現象。未經打磨過的鋁片剛開始反應較慢，后逐漸加快，產生大量氣泡，試管壁有發熱現象。一段時間后，將點燃的木條放在兩支試管口，均可聽到爆鳴聲
實驗結論 鋁表面的Al2O3可溶于NaOH溶液；Al可與強堿溶液反應生成氫氣
實驗說明 用砂紙打磨過的鋁片已擦除表面的保護膜氧化鋁，鋁單質與氫氧化鈉溶液直接接觸。該反應分為兩步，第一步是鋁與水反應：____________，由于生成的氫氧化鋁為難溶物，會附著在鋁表面，阻止反應進一步發生，因而鋁和水的反應進行程度很小。第二步是氫氧化鋁與氫氧化鈉反應：____________。由于氫氧化鋁為兩性氫氧化物，與強堿可以反應，氫氧化鋁被消耗促進了第一步反應的繼續進行，兩步加起來就是總的方程式：____________。試管壁發熱說明反應在生成新物質的同時，放出了熱量。未打磨的鋁片表面有一層致密的保護膜氧化鋁，由于氧化鋁為兩性氧化物既能與酸反應，又能與堿反應，因此，將其放入氫氧化鈉溶液中后，鋁片上的氧化鋁先與氫氧化鈉反應：____________,氧化鋁逐漸減少，鋁單質露置于氫氧化鈉溶液中，發生反應：____________。試管壁發熱說明反應在生成新物質的同時，放出了熱量。
(5)鋁熱反應
實驗裝置
實驗現象 ①鎂帶劇烈燃燒，放出大量的熱，并發出耀眼的白光，氧化鐵與鋁粉在較高溫度下發生劇烈的反應；②紙漏斗的下部被燒穿，有熔融物落入沙中
實驗結論 高溫下，鋁與氧化鐵發生反應，放出大量的熱：____________
原理應用 ①制取熔點較高、活動性弱于Al的金屬，如鐵、鉻、錳、鎢等，____________；②金屬焊接，如野外焊接鋼軌等
4.鋁的制備和用途
(1)制備原理：鋁土礦Al2O3Al，電解熔融Al2O3：____________。
【特別提醒】工業上冶煉Al用電解熔融Al2O3而不用AlCl3的原因：AlCl3是共價化合物，熔融態不導電。
(2)鋁的用途：純鋁用作導線，鋁合金用于制造汽車、飛機、生活用品等，鋁還用作還原劑。
（二）氧化鋁
1.物理性質：白色固體，難溶于水，熔點很高。
2.化學性質——兩性氧化物
(1)兩性氧化物：既能與酸反應，生成鹽和水，又能與堿反應，生成鹽和水的氧化物，叫兩性氧化物。
(2)氧化鋁是一種兩性氧化物，既能與酸(如鹽酸)反應，又能與堿(如NaOH溶液)反應。
①與酸反應：____________（化學），____________（離子）
②與堿反應：____________（化學），____________（離子）
【易錯警示】這里的酸堿是指強酸、強堿。
3.用途：①作耐火材料②冶煉鋁的原料
4.制備：Al(OH)3加熱分解：____________
（三）氫氧化鋁
1.物理性質：白色膠狀不溶于水的固體，有較強的吸附性。
2.化學性質——兩性氫氧化物
Al(OH)3的電離方程式為
酸式電離：____________
堿式電離：____________
①與酸反應：____________②與堿反應：____________
③受熱分解：____________
【總結歸納】既能與酸反應又能與堿反應的物質：①弱酸的銨鹽，如：NH4HCO3、CH3COONH4、(NH4)2S等；②弱酸的酸式鹽，如：NaHCO3、KHS、NaHSO3等；③氨基酸；④鋁及鋁的氧化物、氫氧化物。
3.用途①制藥　②凈水作用
4.制備Al(OH)3的三種方法
①向鋁鹽中加入氨水，離子方程式為____________。
②NaAlO2溶液中通入足量CO2，離子方程式為____________。
③可溶性鋁鹽和偏鋁酸鹽水溶液中混合：____________。
四、鋁合金
1．形成：向鋁中加入少量合金元素，如Cu、Mg、Si、Mn、Zn及稀土元素等，可制成鋁合金。
2．硬鋁合金
(1)組成：含Cu 4%、Mg 0.5%、Mn 0.5%、Si 0.7%。
(2)性能：密度小、強度高、具有較強的抗腐蝕能力。
(3)用途：制造飛機和宇宙飛船。
3.鎂鋁合金：制造飛機和宇宙飛船的理想材料
五、新型合金
種類 儲氫合金 鈦合金 耐熱合金 形狀記憶合金
應用 用于以H2為燃料的汽車 制造耐壓球殼 制造噴氣式飛機發動機葉片 制造航天器天線
1．儲氫合金
（1）概念：能夠大量吸收氫氣，并與氫氣結合成金屬氫化物的材料
（2）實用性要求
①儲氫量大。
②金屬氫化物容易形成，稍微加熱容易分解。
③室溫下吸、放氫速率快。
（3）代表物：Ti-Fe合金，La-Ni合金
2．其他新型合金：鈦合金、耐熱合金、形狀記憶合金等。
六、物質的量在化學方程式計算中的應用
1、根據化學方程式進行計算的基本步驟
（1）物質的量與其他物理量之間的計算公式
（2）化學方程式中的定量關系
化學方程式 2CO+O22CO2
化學計量數之比 2∶1∶2
物質微粒數之比 2∶1∶2
擴大NA倍之后 2NA∶NA∶2NA
物質的量之比 2 mol∶1 mol∶2 mol
標準狀況下體積之比 44．8 L∶22．4 L∶44．8 L
相同狀況下體積之比 2∶1∶2
結論：化學方程式中各物質的化學計量數之比等于粒子個數之比，也等于各物質的物質的量之比。
（3）物質的量應用于化學方程式計算類的解題步驟
①“審”：審清題目條件和題目要求。
②“設”：設出的未知數直接用各物理量的符號表示，并且不帶單位。
③“寫”：依據題意寫出并配平化學方程式。
④“標”：在化學方程式中有關物質的化學式下面標出已知物質和所求物質有關物理量的關系，并代入已知量和未知量。比較復雜的數量關系可先化簡。
⑤“列”：將有關的幾個量列出比例式。
⑥“解”：根據上述比例式求解未知數。
⑦“答”：根據題目要求簡明地寫出答案。
2、常用計算方法
（1）關系式法：關系式法是一種巧妙利用已知量與未知量之間關系進行解題的一種方法，一般適用于多步進行的連續反應，因前一個反應的產物是后一個反應的反應物，可以根據中間物質的傳遞關系，找出原料和最終產物的相應關系式。它是化學計算中的基本解題方法之一，利用關系式法可以將多步計算轉化為一步計算，免去逐步計算中的麻煩，簡化解題步驟，減少運算量，且計算結果不易出錯，準確率高。關系式法有如下兩種類型：
①縱向關系式：經過多步的連續反應，即后一反應的反應物為前一反應的生成物，采用“加合”，將多步運算轉化為一步計算
②橫向關系式：幾種不同物質中含相同的量，根據該量將幾種不同物質直接聯系起來進行運算。有多個平行的化學反應即多個反應的生成物有一種相同，根據這一相同的生成物，找出有關物質的關系式，依此關系式進行計算可簡化運算過程。
（2）守恒法
所謂“守恒”就是物質在發生“變化”或兩物質在發生“相互作用”的過程中某些物理量的總量保持“不變”。在化學變化中的各種各樣的守恒，如質量守恒、元素守恒、原子守恒、得失電子守恒、電荷守恒、能量守恒等。利用化學反應前后某些量之間的等量關系，推理得出正確答案的方法稱為守恒法。仔細挖題目中隱含的等量關系是守恒法解題的關鍵。
①質量守恒法：宏觀特征：反應前后質量守恒；微觀特征：反應前后各元素的原子個數守恒。
②電荷守恒法：溶液中陰、陽離子個數不一定相等，但正負電荷總數相等。離子方程式中，反應物所帶電荷總數與生成物所帶電荷總數相同且電性相同。
③得失電子守恒：氧化還原反應中，氧化劑得電子總數與還原劑失電子總數相等。
（3）差量法(差值法)
差量法是指根據化學反應前后有關物理量發生的變化，找出“理論差量”。這種物理量可以是質量、物質的量、氣態物質的體積和壓強、反應過程中的熱量等。用差量法解題時先把化學方程式中的對應差量(理論差量)跟實際差量列成比例，然后求解。差量類型①氣體體積差量②氣體質量差量③液-液質量差量④固-液質量差量⑤氣-液質量差量⑥氣-固質量差量⑦溶解度差量。
【特別提醒】①x、y可表示物質的質量、物質的量、氣體體積等,因而差量可指質量之差(△m)物質的量之差(△n)或氣體體積之差(△V)等。
②分清“差量”是增還是減.在較復雜的情況,存在多個反應,可能差量的增減方向并不一致,這就要取其代數和.若方向相同,則總差量等于各個分差量之和。
③正確分析形成差量的原因,找出對應的根據方程式得出的“理論差量”是差量法解題的關鍵。
【典題精練】
考點1 考查合金的性質及應用
例1．下列關于合金的說法中，正確的是
A．生鐵的含碳量為
B．合金中可以含有非金屬元素
C．合金的熔點一定比其各成分金屬的熔點高
D．常見的一些合金的硬度比其成分金屬的大，是因為合金中原子的排列比純金屬中更規整
考點2、考查鐵合金
例2．純鐵實際使用范圍有限，鋼和生鐵都是主要含鐵的合金。以下說法正確的是
A．鋼是鐵合金，只含有金屬元素 B．生鐵和鋼都是碳鐵合金
C．生鐵更具韌性，而鋼更脆 D．它們的熔點都比純鐵高
考點3、考查鋁和鋁合金
例3．下列關于金屬鋁及其化合物的敘述，正確的是
A．鋁耐腐蝕是因為常溫下金屬鋁不能與氧氣反應
B．鋁合金密度小，硬度大，耐腐蝕，是制造飛機的理想材料
C．相同質量的鋁分別與足量鹽酸和燒堿溶液反應產氫氣的質量比為3∶1
D．鋁表面有氧化膜保護，鋁制器皿可以長時間盛放酸堿性溶液
點4、考查根據化學方程式進行計算
例4．甲、乙兩燒杯各盛有200 mL 3 mol·L的鹽酸和氫氧化鈉溶液，向燒杯中分別加入等質量的鋁粉，反應結束后測得生成的氣體體積比為甲∶乙，則加入鋁粉的質量為
A．3.6 g B．5.4 g C．7.2 g D．10.8 g
考點5、考查常用計算方法在化學計算中的運用
例5．使4.6gCu和Mg的合金完全溶于濃硝酸中，假定硝酸被還原后只產生4.48LNO2氣體(標準狀況)，向反應后溶液中加入足量NaOH溶液，生成沉淀的最大量為
A．6.3g B．7.5g C．8.0g D．9.7g
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