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金属材料
【学****目标与素养】
:认识合金的概念。了解常见合金的分类、组成和用途。
:了解化学方程式中化学计量数与各化学计量间的关系。
:了解合金在生产、生活中的应用,会合理选用金属材料。
:掌握物质的量在化学方程式计算中的应用。
【学****重难点】
了解常见合金的分类、组成和用途。熟悉新型合金的类型和用途,了解稀土元素的概念以及稀土金属的应用场景和在我国的地位,熟练掌握物质的量在化学方程式计算中的应用,根据题意列出方程并求解出答案。
【学****过程】
【第一课时】
(一)基础知识填充
一、合金
:由两种或两种以上的金属与金属(或非金属)熔合而成的具有金属特性的物质。
微点拨:合金一般是混合物,没有固定的熔点。合金中各成分金属的化学性质不变。
:合金具有许多优良的物理、化学或机械性能,在许多方面不同于各成分金属。
(1)硬度:合金的硬度一般大于成分金属。
(2)熔点:合金的熔点多数低于成分金属。
思考:为什么合金硬度比成分金属大?
提示:纯金属所有原子的大小和形状相同,原子排列十分规整;加入或大或小的其他元素的原子后,改变了金属原子有规则的层状排列,使原子层之间的相对滑动变得困难,导致合金硬度变大。
元素的种类、元素含量、生产条件。
二、铁合金
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三、铝和铝合金
铝是地壳中含量最多的金属。铝性质活泼,铝和铝合金制品比较稳定的原因是表面覆盖着致密的氧化铝薄膜,保护内部金属。
、碱的反应
(1)金属铝溶于盐酸的化学方程式:2Al+6HCl===2AlCl3+3H2↑。
(2)铝与氢氧化钠溶液反应的化学方程式:2Al+2H2O+2NaOH===2NaAlO2+3H2↑,离子方程式:2Al+2OH-+2H2O===2AlO+3H2↑。
、碱的反应
(1)***氧化物:既能与酸反应生成盐和水,又能与碱反应生成盐和水的氧化物,如Al2O3。
铝合金是目前广泛应用的合金之一。硬铝密度小、强度高,具有较强的抗腐蚀能力,是制造飞机和宇宙飞船的理想材料。
四、新型合金
(二)自学检测
(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)人类历史上使用最早的合金是青铜()
(2)合金中只存在金属元素,不可能有非金属元素()
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(3)镁铝熔合成合金的过程发生了化学变化()
(4)合金是混合物,具有金属的特性()
答案:(1)√(2)×(3)×(4)√
()
,这是因为表面覆盖着氧化膜,对内部金属起保护作用
,可用于制作照明弹
答案:D
解析:合金性能受合金元素的种类、含量、生产条件影响。组成元素相同的合金性能不一定相同,如钢和生铁。
***金属,既能与酸反应,又能与强碱溶液反应。回答下列问题:
(1)在铝与盐酸和氢氧化钠溶液的反应中,铝元素化合价的变化都是________,还原剂都是______。
(2)1mol的铝分别与足量的稀盐酸和氢氧化钠溶液反应,生成氢气的体积在相同状况下比值为______,消耗***化氢和氢氧化钠的物质的量之比为______。
答案:(1)由0价变为+3价;铝
(2)1∶1;3∶1
(三)重难点突破
重难点1:铝与盐酸、NaOH溶液反应的比较
铝与盐酸、NaOH溶液反应的应用与定量关系
2Al+6H+===2Al3++3H2↑(1)
2Al+2OH-+2H2O===2AlO+3H2↑(2)
,消耗HCl和NaOH的物质的量之比为3∶1。
,产生氢气的体积比为VHCl(H2)∶VNaOH(H2)=1∶1。
,产生氢气的体积比为VHCl(H2)∶VNaOH(H2)=1∶3。
,若产生氢气的体积比为1∶3<VHCl(H2)∶VNaOH(H2)<1∶1,则必定是①铝与盐酸反应,铝过量而盐酸不足;②铝与氢
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氧化钠溶液反应,铝不足而氢氧化钠溶液过量。
,也能与碱反应产生氢气,前者是置换反应,后者不是置换反应。
、氢氧化钠的反应中,还原剂都是铝,还原产物都是氢气,故铝与产生氢气的关系式是相同的。
典例:甲、·L-·L-1NaOH溶液,,在相同状况下产生气体的体积比为()
∶1
∶3
∶2
∶1
答案:B
解析:甲、乙两烧杯中含HCl、,根据化学方程式:2Al+6HCl===2AlCl3+3H2↑、2Al+2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2↑可知,()Al分别与盐酸和NaOH溶液反应时,盐酸不足量而NaOH过量,,,其体积比为2∶3。
【第二课时】
(一)基础知识填充
一、化学方程式中化学计量数与各化学计量间的关系
2Na + 2H2O===2NaOH+H2↑
质量之比: 46g ∶ 36g ∶ 80g ∶ 2g
计量数之比: 2 ∶ 2 ∶ 2 ∶ 1
扩大NA倍: 2NA ∶ 2NA∶ 2NA ∶ NA
物质的量之比:2mol ∶ 2mol∶ 2mol ∶ 1mol
结论:化学方程式中化学计量数之比等于粒子个数之比,也等于物质的量之比,对于有气体参与的反应还等于体积之比。
思考:为什么利用化学方程式进行计算时,同一种物质的单位必须统一,而不同的物质则不必统一?
提示:同一种物质用不同的物理量表示时,比例是相同的。例如1mol钠和23g钠完全相同。
二、有关物质的量的计算中的“三个规范”
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各种符号的书写要规范,大写字母与小写字母的意义各不相同。如“M”表示摩尔质量,而“m”表示质量,“N”表示微粒数,而“n”表示物质的量。
(1)设未知数直接用各物理量的符号表示,且要注明物质(或粒子)的符号。如设参加反应HCl溶液的体积为V[HCl(aq)]。
(2)各物理量及单位、物质的名称、公式等尽量用符号表示。如已知NaOH溶液的体积和物质的量浓度,求NaOH溶液的质量时就写成:m(NaOH)=c(NaOH)×V[NaOH(aq)]×M(NaOH)。
把已知量代入计算式中计算时都要带单位且单位要统一。
(二)自学检测
判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)铝与NaOH溶液反应中,每转移3mole-,()
(2)化学方程式中各物质的化学计量数之比等于各物质的质量之比()
(3)化学反应前后反应物和生成物遵循质量守恒,也遵循物质的量守恒()
(4)根据化学方程式计算时,各物质对应物理量的单位,左、右、上、下都必须相同()
答案:(1)√(2)×(3)×(4)×
(三)重难点突破
重难点1:物质的量在化学方程式计算中的方法
(1)化学方程式中各物质的化学计量数之比等于各物质的物质的量之比,而非质量之比。
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(2)计算时,各种物质不一定都用物质的量表示,也可以用质量表示,气态物质还可以用体积表示,但要注意物质的量与其他各物理量之间的换算关系;只要做到“上下一致,左右相当”即可。
典例:,得到100mL溶液,试计算:
(1)生成的气体在标准状况下的体积为________________________________________。
(2)反应后所得溶液中溶质的物质的量浓度_______________________________________。
解析:n(Na)==,设生成标准状况下气体的体积为V,溶液中溶质的物质的量浓度为c。
2Na+2H2O===2NaOH + H2↑
2mol 2mol
×c V
V==;
c==·L-1。
答案:(1)
(2)·L-1
重难点2:化学计算中常用的方法
——化学方程式计算中的巧思妙解
化学反应前后物质的量发生变化时均可用差量法。解题的一般步骤为
(1)准确写出有关反应的化学方程式。
(2)深入细致地分析题意,关键在于有针对性地找出产生差量的“对象”及“理论差量”。该“理论差量”可以是质量、物质的量、气体体积、压强等,且该差量的大小与参加反应的物质的有关量成正比。
(3)根据反应方程式,从“实际差量”寻找比例关系,列比例式求解。
——解答连续反应类型计算题的捷径
当已知量和未知量之间是靠多个反应来联系时,只需直接确定已知量和未知量之间的比例关系,即“关系式”。
(1)根据化学方程式确定关系式
写出发生反应的化学方程式,根据量的关系写出关系式。
(2)根据原子守恒确定关系式。
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【反馈检测】
第一课时
()
答案:B
解析:合金是金属与金属或金属与非金属熔合而成的,A项错误;在机械加工时,合金的性能一般较单一金属优良,但并不是任何情况下都是,如纯铝导电性比铝合金要强,C项错误;钢是铁碳合金,D项错误。
,放出氢气且消耗溶质物质的量最少的是()
D.***化钠溶液
答案:C
解析:铝与***化钠溶液不反应,由2Al+6H+===2Al3++3H2↑,2Al+2OH-+2H2O===2AlO+3H2↑可知,Al~3H+~H2,Al~OH-~H2,即1mol铝消耗氢氧化钠1mol、、***化氢3mol。
()
,可以防止生锈
、锰钢、钨钢和不锈钢
,不能作还原剂
,没有机械强度,所以在任何场合都不可以代替钢
答案:B
解析:A项,生成致密的氧化膜是化学变化;C项,有些氧化物可以作还原剂,如一氧化碳,利用它的还原性可以在工业上冶炼金属;D项,生铁中的球墨铸铁具有很高的机械强度,在一些场合可代替钢。
()
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,可用Al2O3这种材料制成
,是一种较好的耐火材料
***氧化物,既能与强酸反应,也能与强碱反应
答案:A
解析:若用Al2O3材料制成的坩埚熔化烧碱,会损坏坩埚,因为两者会发生反应:Al2O3+2NaOH===2NaAlO2+H2O。
、铝的混合物进行如下实验:
(1)操作X的名称是________。
(2)气体A是________。
(3)A与Cl2混合光照可能发生爆炸,生成________(填化学式),A在该反应中作为__________(填“氧化剂”或“还原剂”)。
(4)溶液B中阴离子除OH-外还有________,溶液D中存在的金属离子为________。
解析:(1)加入足量NaOH溶液,Al溶解,操作X为过滤。(2)Al与氢氧化钠溶液反应产生氢气,气体A为H2。(3)H2与Cl2反应生成HCl。(4)溶液B中阴离子有OH-、AlO,溶液D中金属离子为Fe2+。
答案:(1)过滤
(2)H2(或氢气)
(3)HCl;还原剂
(4)AlO;Fe2+
第二课时
+bB===cC+dD(A、B、C、D表示物质的化学式,a、b、c、d为化学方程式中的化学计量数),下列说法不正确的是()
,则生成的C、D的质量之和一定等于
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(m1+m2)
C.(a+b)不一定等于(c+d)
,不一定等于C和D中的元素种类
答案:D
解析:化学反应中的守恒既包括质量守恒,也包括元素种类守恒、原子个数守恒,故D错误。
,会发生如下反应:2Na+2H2O===2NaOH+H2↑。有关该反应的下列说法正确的是()
∶1
∶1
答案:D
解析:该反应中,Na与NaOH的物质的量之比为1∶1,质量之比为23∶40,所以A项错误,D项正确;H2O与H2的物质的量之比为2∶1,质量之比为18∶1,所以B项、C项均错误。
,。该NaOH溶液的物质的量浓度为()
·L-1
·L-1
·L-1
·L-1
答案:B
2Al+2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2↑
2mol
n(NaOH)
n(NaOH)==1mol,c(NaOH)==·L-1。
,溶液中的铜离子全部被还原时,,则原硫酸铜溶液的物质的量浓度为()
·L-1
-10-/11
·L-1
·L-1
·L-1
答案:B
Fe+CuSO4===FeSO4+Cu Δm
1mol 8g
n(CuSO4) (-8)g
n(CuSO4)==,c(CuSO4)==·L-1。
%的大理石(杂质与盐酸不反应)投入150mL盐酸中恰好完全反应,计算:
(1)反应生成的CO2的体积(标准状况)。
(2)原盐酸中HCl的物质的量浓度。
解析:n(CaCO3)==,
CaCO3+2HCl===CaCl2+H2O+CO2↑
1mol 2mol
n(HCl) V(CO2)
=
=
故:n(HCl)=,V(CO2)=,c(HCl)==2mol·L-1。
答案:(1)
(2)2mol·L-1