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高中一年级化学

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    阅读材料,回答下列问题。 近年来,科技人员研究得到一种新型材料--泡沫铝。它是把发泡剂加到熔融或固体粉末的铝合金中而制成的,其优点是硬度高,密度小(约为0. 16 g/cm3~0.5 g /cm3),比木材还轻,可浮于水面,又有很大刚性,且隔音、保温,是一种良好的建筑材料和轻质材料,近几年就可大批量投放市场。
    (1)下列关于泡沫铝的说法错误的是(    )。
    A.泡沫铝即是铝单质泡沫
    B.泡沫铝是一种合金
    C.泡沫铝是一种优质的建筑材料和轻质材料
    D.泡沫铝可用于飞机制造
    (2)铝制成铝箔做食品包装,是利用它的( )。
    A.金属光泽
    B.延展性
    C.导电性
    D.导热性
    (3)铝在空气中会被氧化生成一层致密的氧化膜(氧化物)而对铝起保护作用,但这层氧化膜(氧化物)遇到强酸或强碱都会溶解,请写出:与盐酸反应的离子方程式:____。与氢氧化钠溶液反应的化学方程式:____。
    本题信息:2011年同步题化学填空题难度一般 来源:杨云霞
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本试题 “阅读材料,回答下列问题。 近年来,科技人员研究得到一种新型材料--泡沫铝。它是把发泡剂加到熔融或固体粉末的铝合金中而制成的,其优点是硬度高,密度小(约...” 主要考查您对

单质铝

氧化铝

合金

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  • 单质铝
  • 氧化铝
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铝的主要性质:

  • 物理性质:
    铝是银白色,具有金属光泽的固体,硬度较小,具有良好的导电性、导热性和延展性。
  • 化学性质:
    活泼金属,具有较强的还原性;常温下铝在浓硫酸和浓硝酸中发生钝化;既可以与酸反应又可以与碱反应。
    (1)与氧气反应:(纯氧中发出耀眼的白光)
    (2)与Cl2 、S 、N2反应:
    (Al2S3在溶液中完全双水解)

    (AlN与水反应生成Al(OH)3和NH3↑)
    (3)与水反应:
    (4)与酸反应:
    (5)与碱的反应:
    (6)铝热反应:2Al+Fe2O3=(高温)=Al2O3+2Fe
  • 铝的用途
    纯铝制作导线,铝合金用于制造飞机、汽车、生活用品等。



铝的特殊性质:

铝既能与酸反应,也能与强碱反应。
铝与酸反应:铝与浓硫酸在常温下发生钝化,2Al+6HCl==2AlCl3+3H2
铝与碱反应:2Al+2NaOH+2H2O==2NaAlO2+3H2

铝热反应:

铝热法是一种利用铝的还原性获得高熔点金属单质的方法。此种反应被称为铝热反应。 
可简单认为是铝与某些金属氧化物(如Fe2O3、Fe3O4、Cr2O3、V2O5等)或非金属氧化物(如SiO2等)在高热条件下发生的反应。    
铝热反应常用于冶炼高熔点的金属,并且它是一个放热反应,   
其中镁条为引燃剂,氯酸钾为助燃剂。
其装置如下图所示:


铝热反应配平技巧:

取反应物和生成物中氧化物中两边氧的最小公倍数,即可快速配平,如8Al+3Fe3O4=4Al2O3+9Fe中,可取Fe3O4和Al2O3中氧的最小公倍数12,则Fe3O4前应为3Al2O3前应为4,然后便可得到Al为8,Fe为9。


镁铝的化学性质比较:

单质
与非金属反应 2Mg+O2=(点燃)=2MgO
(发出耀眼白光)
Mg+Cl2=(点燃)=MgCl2
3Mg+N2=(点燃)=Mg3N2
4Al+3O2=(加热)=2Al2O3
2Al+3Cl2=(加热)=2AlCl3
2Al+3S=(加热)=Al2S3
与沸水反应 Mg+2H2O=(加热)=Mg(OH)2+H2 不反应
与酸反应 Mg+2H+==Mg2++H2
与稀硝酸反应生成Mg(NO3)2、NOx(或者N2、NH4NO3)、H2O
2Al+6H+==2Al3++3H2
在冷的浓硝酸或浓硫酸中钝化
与氧化物反应 2Mg+CO2=(点燃)=2MgO+C
(剧烈燃烧,生成白色粉末和黑色固体)
2Al+Fe2O3=(高温)=2Fe+Al2O3(铝热反应)
与盐溶液反应 Mg+2NH4++2H2O==Mg2++2NH3·H2O+H2
Mg+Cu2+==Mg2++Cu
2Al+3Hg2+=2Al3++3Hg
与强碱反应 不反应 2Al+2OH-+2H2O==2AlO2-+3H2

铝热反应配平技巧:

取反应物和生成物中氧化物中两边氧的最小公倍数,即可快速配平,如8Al+3Fe3O4=4Al2O3+9Fe中,可取Fe3O4和Al2O3中氧的最小公倍数12,则Fe3O4前应为3Al2O3前应为4,底下便可得到Al为8,Fe为9。

铝与酸、碱反应的计算技巧:

铝与酸、碱反应的实质都是,所以根据得失电子守恒可知:,利用此关系可以方便地进行有关计算。

铝与酸或碱溶液反应生成H2的量的计算:

 Al是我们中学阶段学习的唯一既与H反应也与OH反应的金属,它与酸、碱反应既有相同点,也有不同点。

相同点:Al均被氧化成+3价,所以1molAl不论与H还是与OH反应均生成3gH2
不同点:1molAl与H反应消耗3molH,而与OH反应只消耗1molOH,所以含有等物质的量的NaOH溶液和HCl溶液分别与足量的铝反应时生成的氢气的物质的量之比为3∶1。


“铝三角”关系:


Al3++3OH-===Al(OH)3
Al(OH)3+OH-===AlO2-+2H2O
Al3++4OH-===AlO2-+2H2O
AlO2-+2H2O+CO2===Al(OH)3↓+HCO3-
AlO2-+H++H2O===Al(OH)3
AlO2-+4H+===Al3++2H2O


钝化:

铝、铁在常温下与浓硫酸发生钝化,钝化不是不反应,而是被氧化成一层致密的氧化物薄膜,恰恰说明金属的活泼性。


氧化铝的性质:

  • 物理性质:白色固体,熔点高,是较好的耐火材料,天然的Al2O3叫刚玉,硬度仅次于金刚石;
  • 化学性质:不溶于水的两性化合物,既能与酸反应,又能与强碱反应。
    (1)与酸反应:
    (2)与碱反应:

氧化铝的两性:

氧化铝属于两性氧化物,既能与酸反应,也能与强碱反应:
Al2O3+6H+===2Al3++3H2O
Al2O3+2OH-===2AlO2-+H2O


氧化铝与氧化镁的比较:

氧化物 MgO Al2O3
工业制备 MgCO3=(煅烧)=MgO+CO2 铝土矿——Al2O3
中央物理性质 白色固体,熔点高,密度小 白色固体,熔点高,密度较小
主要化学性质 H2O MgO+H2O==Mg(OH)2,很慢 不溶解,也不反应
H+ MgO+2H+==Mg2++H2O Al2O3+6H+==2Al3++3H2O
OH- 不反应 Al2O3+2OH-==2AlO2-+H2O
重要用途 制造耐火、耐高温器材 制造耐火、耐高温器材;工业冶炼铝

合金的概念:

由两种或两种以上的金属(或金属与非金属)熔合而成的具有金属特性的物质。


合金的特性:

合金与各成分金属相比,具有许多优良的物理、化学和机械性能。
(1)合金的硬度一般比它的成分金属的大。
(2)合金的熔点一般比它的成分金属的低。


钢:

(1)钢和生铁同属于铁的合金。将铁矿石冶炼成生铁,生铁进一步冶炼可成为钢。
(2)钢是用量最大、用途最广的合金,按其化学成分可分为两大类:碳素钢和合金钢。
(3)碳素钢俗称普通钢。根据含碳量的多少,碳素钢又可以分为三类,见下表:

合金名称 含碳 主要性质
低碳钢 <0.3% 韧性、焊接性好,但强度低
中碳钢 0.3%~0.6% 强度高,韧性及加工性好
高碳钢 >0.6% 硬而脆,热处理后弹性好
(4)合金钢是在碳素钢中适量地加入一种或几种其他元素而形成的具有特殊性能的钢。下表是几种常见合金钢的主要特性和用途。
名称 其他主要合金元素 主要特性 主要用途
锰钢 韧性好,硬度大 钢轨、轴承、钢磨、挖掘机铲斗、坦克装甲
不锈钢 铬、镍 抗腐蚀性好 医疗器械、容器、炊具等
硅钢 导磁性好 变压器、发电机和电动机的铁芯
钨钢 耐高温,硬度大 刀具

其他几种常见合金的主要成分,性能和用途:

合金 主要成分 主要性能 主要用途
球墨铸铁 铁,碳,硅,锰 机械强度好 在某些场合可代替钢
黄铜 铜,锌 强度高、可塑性
好、易加工、耐腐蚀
机器零件、仪表、日用品
青铜 铜,锡 强度高、可塑性好、
耐磨、耐腐蚀
机器零件如轴承、齿轮等
白铜 镍,铜 光泽好、耐磨、
耐腐蚀、易加工
钱币、代替银做饰品
焊锡 锡,铅 熔点低 焊接金属
硬铝 铝,铜,锰,镁,硅 强度和硬度好 火箭、飞机、轮船等制造业
钛合金 钛,铝,钒 耐高温、耐腐蚀、高强度 用于宇航、飞机、造船,化学工业
金合金 金,银,铜,稀土元素 有光泽、易加工、耐磨、耐腐蚀、易导电 金饰品、电子元件、钱币、笔尖
Ti-Fe合金 Ti,Fe 室温下吸收H2快,且吸收H2量大,稍稍加热放H2速率快 储氢合金

合金的分类:

(1)铝合金:常见的有镁铝合金、硬铝等。硬铝密度小,强度高,具有较强的抗腐蚀能力,是制造飞机和字宙飞船的理想材料。
(2)铜合金
(3)
(4)新型合金:钛合金、耐热合金和形状记忆合金等。


 几种有色金属材料的比较及新型金属材料:

1.金,银,铜的重要物理性质,性能及应用比较

物理性质 颜色 黄色 银白色 紫红色
硬度 Au<Ag<Cu
延展性 Au>Ag>Cu
导电性 Ag>Cu>Au
导热性 Ag>Cu>Au
性能 极高的抗腐蚀性 催化,抗腐蚀性 在潮湿空气中易锈蚀
应用 电子工业,航空,航天工业 有机合成,能源开发,医用材料制造 电气和电子工业,建筑材料

2.新型金属材料
(1)铀(U)用作核电站反应堆的核燃抖
(2)镅(Am)在烟雾探测器中用作烟雾监测材料
(3)钛(Ti)被誉为“21世纪的金属”,是一种“亲生物金属”

金属资源的合理开发和利用:

1.合理开采矿物地球上的金属矿产资源是有限的,而且是不可再生的。随着人类不断地开发利用,矿产资源日渐减少,节约并合理地开采矿产资源是合理利用金属资源最直接,最基本水的措施
2.防止金属腐蚀金属制品在使用过程中会因腐蚀而损坏,每年因腐蚀造成的钢铁资源损失占当年总产量的10%以上,因此防腐是避免金属资源损失、浪费的重要手段
3.回收和利用废旧金属回收的废旧金属制品,大部分可以重新制成金属或它们的化合物,再进行使用。例如废旧钢铁可以用于炼钢;废铁屑可用于制铁盐
4.寻找金属替代品随着金属资源的目益减少,利用可再生资源开发、研制出新型材料代替金属材料的应用,是当今社会的一项重要科研课题,例如已经研制出并已实际运用的高硬度、耐高温材料;新型的替代钢铁的无机非金属材料料;有机化工合成的各种强度的橡胶、塑料,复合材料等


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