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第三章 铁 金属材料
第二节 金属材料
一、 合金
(1)并非所有金属都能形成合金，
因为两种金属必须熔合在一起才能形成合金。
(2)合金拥有各成分的共性，
各成分的含量也会影响合金的性质。
(3)形成合金的各成分熔点相近，
即一种成分的沸点不能低于另一种成分的熔点。
(4)合金的两个特点：合金的熔点一般
比成分金属低，硬度比成分金属大。
对点练习1
（2020·大安市第一中学校高一月考）2020年11月24日4时30分，我国在中国文昌航天发射场，用长征五号遥五运
载火箭成功发射探月工程“嫦娥五号”探测器，开启我国首次地外天体采样返回之旅。“嫦娥五号”中使用了大量合
金。下列有关金属或合金的说法中不正确的是( )
A．生铁属于合金
B．一般合金的熔点比各成分金属的低
C．合金的化学性质与其成分金属的化学性质不同
D．改变原料的配比、生成合金的条件，可以得到具有不同性能的合金
二、 合金的性能与特点
(1)合金比成分金属具有许多优良的
物理的(强度大、硬度大)、
化学的(耐腐蚀)和
机械的(易加工——熔点一般比成分金属都低)性能。
(2)合金中的成分金属仍具有各成分金属的化学性质。
对点练习2
（2020·浙江高一月考）下列关于合金的说法不正确的是（ ）
A．合金中至少含有两种金属元素B．多数合金的熔点比各成分金属的熔点低
C．硬铝(一种铝合金)是制造飞机和宇宙飞船的理想材料
D．储氢合金是一类能够大量吸收H，并与H 结合成金属氢化物的材料
2 2
对点练习3
（2020·宁波市北仑中学高一期中）关于合金的叙述：①多数合金比成分金属熔点低，硬度大；②合金中的元素以化
合物的形式存在；③合金中一定含金属；④合金一定是混合物。其中正确的是
A．①②③④ B．①③④ C．②③④ D．③④
三、铁与钢
(1)含碳量是生铁和钢区别的主要标志。
(2)碳素钢又称普通钢，含碳量越低，钢的韧性越大；
含碳量越大，钢的硬度越大。
对点练习4
铁和铁合金是生活中常见的材料，下列说法正确的是( )
A．纯铁和铁合金都能导电、传热
B．纯铁的熔点低于铁合金
C．纯铁的硬度和强度都高于铁合金
D．纯铁与盐酸反应，铁合金不与盐酸反应
四、 金属的燃烧
(1)活泼金属钠在常温下即被氧化，加热或点燃所得的产物为NaO。
2 2
(2)较活泼金属镁在空气中加热能剧烈燃烧，而铝则不能燃烧。
(3)较活泼金属铁在纯氧气中能剧烈燃烧，在潮湿的空气中易形成铁锈。
(4)不活泼的金属(如金、铂等)一般不与氧气反应。
对点练习5
在一定条件下，钠与O 反应可生成1.5g固体，若将相同质量的钠与80mL 0.5mol/L的盐酸反应，钠恰好完全转化为
2
NaCl，则1.5g固体的成分可能是( )
A．NaO B．NaO C．NaO和NaO D．NaO 和NaO
2 2 2 2 2 2 2 2 2
五、 铝与酸和强碱反应的一般规律
(1)金属铝无论是与酸还是与强碱反应，铝与氢气的关系式均为
2Al～3H↑，利用此式可以很方便地进行有关计算。
2(2)一定量的铝分别与一定量的盐酸和氢氧化钠溶液反应时，
若产生的氢气的体积比为1∶3<V (H )∶V (H )<1∶1，
HCl 2 NaOH 2
则必定是铝与盐酸反应时，铝过量而盐酸不足，
铝与氢氧化钠溶液反应时，铝不足而氢氧化钠溶液过量。
对点练习6
（2020·平罗中学高一月考）铝分别与足量的稀盐酸和氢氧化钠溶液反应，当两个反应放出的气体在相同状况下体积
相等时，消耗的铝物质的量之比为( )
A．3:1 B．2:l C．1:1 D．l:3
六、 两性物质误区
中学化学涉及的两性物质有：Al O——两性氧化物、Al(OH) ——两性氢氧化物和氨基酸，但某些物质，如Al、
2 3 3
NaHCO 、(NH )CO、NH HCO 等，也既能与强酸反应，又能与强碱反应，但不是两性物质。
3 4 2 3 4 3
对点练习7
（2020·汪清县汪清第六中学高三月考）下列物质中，既能与强酸反应，又能与强碱反应的是( )
①NaCO ②Al ③Al O ④Al(OH) ⑤NaHCO
2 3 2 3 3 3
A．②③④ B．②③④⑤ C．①③④⑤ D．①②③④⑤
七、根据化学方程式计算的注意事项
(1)化学方程式所表示的是纯净物之间的量的关系，
因此不纯物质必须换算成纯物质再进行计算。
(2)如果是离子反应，可以根据离子方程式进行计算。
如果是氧化还原反应，也可以利用电子转移的关系进行有关计算。
(3)如果两种反应物的量都是已知的，求解某种产物的量时，
必须先判断哪种物质过量，然后根据不足量的物质进行计算。
对点练习8
把3.9gNa O 放入100mL水中，充分反应后，计算：
2 2
（1）生成O 的体积（标准状况）；
2
（2）反应后所得NaOH的物质的量浓度（反应前后溶液体积变化忽略不计）．
八、“摩尔电子质量”或“平均摩尔电子质量”的应用
(1)摩尔电子质量：某物质在反应中转移1 mol电子时该物质的质量，如Mg的摩尔电子质量为12 g·mol－1，Al的
摩尔电子质量为9 g·mol－1。(2)平均摩尔电子质量：两种或两种以上物质的混合物在反应中转移1 mol电子时混合物的质量，如2 g金属混合
物与酸反应生成2.24 L H (标准状况)，则平均摩尔电子质量为＝10 g·mol－1。则混合物中金属的摩尔电子质量有的小于
2
10 g·mol－1，有的大于10 g·mol－1。
对点练习9
将一定质量的Mg、Zn、Al混合物与足量稀HSO 反应，生成H 2.8L(标准状况），原混合物质量可能是（ ）
2 4 2
A．2g B．4g C．10g D．12g
九、“差量法”在化学计算中的应用
根据化学反应前后物质的有关物理量发生的变化，找出所谓“理论差量”，如反应前后的质量、物质的量、气体
体积等。该差量的大小与反应物质的有关量成正比。
如把一铁棒插入CuSO4溶液后，过一段时间取出，铁棒的质量增加了4 g，
据此可求参加反应的Fe的质量。
Fe＋CuSO ===FeSO＋Cu Δm
4 4
56 64 64－56＝8→
理论差量 m(Fe) 4 g →
实际差量 ＝，
所以m(Fe)＝28 g。
对点练习10
取标况下11.2LC H 在氧气中完全燃烧，120℃时将气体产物作如下处理，回答有关问题：
2 4
（1）若将气体先通过浓硫酸再通过碱石灰，碱石灰将增重______g。
（2）若将气体直接通过碱石灰，则碱石灰将增重______g。
（3）若将气体通过足量过氧化钠，则过氧化钠将增重_______g。
本节跟踪练习
1．（2020·肇庆市第一中学高一月考）2020年11月10日8时12分，中国“奋斗者”号载人潜水器在马里亚纳海沟成
功坐底。“奋斗者”号研制及海试的成功，标志着我国具有了进入世界海洋最深处开展科学探索的能力，体现了我国
在海洋高技术领域的综合实力。其中，“奋斗者”号使用了钛合金材料。有关合金的说法中正确的是( )
A． 钛合金是一种新型金属单质
B．在合金中加入稀土金属，对改善合金的性能无太大影响
C．钛合金熔点比成分金属低，但硬度大
D．钛合金的化学性质与钛单质相同
2．（2020·大安市第一中学校高一月考）某合金含有两种金属，现在取该合金12g与足量的稀硫酸充分反应产生标准状况下4.48L氢气，则该合金中的两种金属元素是( )
A．Mg和Al B．Al和Fe C．Zn和Cu D．Fe和 Zn
3．（2020·乾安县第七中学高一月考）50g镁、锌、铝的混合物与适量的稀硫酸反应，得三种盐的混合溶液，然后加
热、蒸发、结晶得三种盐的晶体共(不含结晶水)218g，则反应中生成H 的物质的量为（ ）
2
A．1.75mol B．1mol
C．1.5mol D．0.75mol
4．（2020·灵璧县第一中学高一月考）将物质的量均为0.3mol的钠、镁、铝分别放入100mL 的盐酸中，相
同条件下产生气体的体积比是（ ）
A．1：2：3 B．6：3：2 C．3：1：1 D．1：1：1
5．（2019·上海市奉贤区奉城高级中学高二期末）铝合金因具有坚固、轻巧、美观、易于加工等优点而成为多数现代
家庭封闭阳台时的首选材料，这与铝合金的下列物理性质无关的是( )
A．不易生锈 B．较大的硬度
C．良好的导电性 D．密度小
6．（2020·山西吕梁市·高三期中）金属材料在日常生活中应用广泛，下列描述不正确的是( )
A．日常生活中的 金中金的含量接近100%
B．随含碳量升高，碳钢的硬度增加、韧性下降
C．铝合金可制作飞机零件和承受载重的高级运动器材
D．钾钠合金的熔点很低
7．（2020·全国高一课时练习）将 、 ，样品溶解在过量的 的盐酸中，然后向
其中加入 溶液使 、 刚好完全沉淀，消耗 溶液 ，则 溶液的浓度为( )
A． B． C． D．无法计算
8．（2020·山西迎泽区·太原五中高一月考）下列转化关系中，含有不能通过一步反应实现的是( )
A．CaO→Ca(OH) →CaCl B．Na→Na O→NaCO
2 2 2 2 2 3
C．NaO→NaCO→NaHCO D．Al→Al O→Al(OH)
2 2 2 3 3 2 3 3
9．（2020·吉林南关区·长春市实验中学高一期中）高铁酸钠(Na FeO)是一种高效的饮用水处理剂，可由下列方法制得：
2 4
2Fe(OH) +3NaClO+4NaOH=2Na FeO+3NaCl+5HO。关于该反应说法正确的是( )
3 2 4 2
A．Fe(OH) 中铁元素化合价为+3，只有氧化性
3
B．NaFeO 具有强氧化性，能消毒杀菌
2 4
C．反应中NaClO是氧化剂，NaCl是氧化产物D．生成5 mol H O，转移了3 mol电子
2
10．（2020·湖南高三月考）硫酸亚铁铵隔绝空气加热到500℃发生的反应为：
，下列说法错误的是( )
A．该反应的氧化产物为 和
B．X是
C．每生成 转移的电子的物质的量为
D．分别氧化铁元素、氮元素所需的硫酸根离子的物质的量之比为1∶1
11．（2020·长葛市第一高级中学高一期中）某中学有甲、乙两个探究性学习小组，他们拟用一定质量的纯铝片与足量
稀硫酸的反应测定通常状况(约20℃，101kPa)下气体摩尔体积的方法．
(1)甲组同学拟选用下列实验装置完成实验(如图)：
①该组同学必须选用的装置的连接顺序是A接 ______接 ______接_____(填接口字母，可不填满．)
②实验开始时，先打开分液漏斗上口的玻璃塞，再轻轻打开其活塞，一会儿后稀硫酸也不能顺利滴入锥形瓶．请你帮
助分析原因 ______
③实验结束时，该组同学应怎样测量实验中生成氢气的体积？ _______
(2)乙组同学仔细分析甲组同学的实验装置后，认为：稀硫酸滴入锥形瓶中，即使不生成氢气，也会将瓶内空气排出，
使所测氢气体积偏大；实验结束时，连接广口瓶和量筒的导管中有少量水存在，使所测氢气体积偏小．于是他们设计
了如图所示的实验装置．装置中导管a的作用是 ______12．（2020·全国高一单元测试）铝镁合金是飞机制造、化工生产等行业的重要材料。研究性学习小组的同学，为测
定某铝镁合金(不含其他元素)中铝的质量分数，设计了下列两种不同实验方案进行探究。填写下列空白：
[方案一]
[实验方案]将铝镁合金与足量NaOH溶液反应，测定剩余固体质量。
(1)实验中发生反应的离子方程式是___。
[实验步骤]
(2)称取10.8 g铝镁合金粉末样品，溶于体积为V、物质的量浓度为4.0 mol·L-1NaOH溶液中，充分反应。则NaOH溶
液的体积V≥___mL。
(3)过滤、洗涤、干燥、称量固体。该步骤中若未洗涤固体，测得铝的质量分数将_____(填“偏高”、“偏低”或“无
影响”)。
[方案二]
[实验方案]将铝镁合金与足量稀硫酸溶液反应，测定生成气体的体积。
[实验步骤]
(4)同学们拟选用下列实验装置完成实验：
你认为最简易的装置其连接顺序是A接（ ），（ ）接（ ），（ ）接（ ）(填接口字母，注意：可不填
满)___。
(5)仔细分析实验装置后，同学们经讨论认为以下两点会引起较大误差：稀硫酸滴入锥形瓶中，即使不生成氢气，也会
将瓶内空气排出，使所测氢气体积偏大；实验结束时，连接广口瓶和量筒的导管中有少量水存在，使所测氢气体积偏
小。于是他们设计了如图所示的实验装置。
①装置中导管a的作用是_______。
②为了较准确测量氢气的体积，在读反应前后量气管中液面的读数求其差值的过程中，除视线平视外还应注意
_______(填字母编号)。A．冷却至室温
B．等待片刻，待乙管中液面不再上升时读数
C．读数时应移动右侧量气管，使两端液面相平
D．读数时不一定使两端液面相平
③若实验用铝镁合金的质量为5.1 g，测得氢气体积为5.6 L(标准状况)，则合金中铝的质量分数为___(保留两位有效数
字)。
13．（2020·四川省泸县第二中学高一期中）不用火不用电，只需拆开发热包倒入凉水，就能享用美食的自热食品，
受到消费者的追捧。
[查阅资料]
I．发热包中物质的主要成分是生石灰、碳酸钠、铝粉。
Ⅱ．铝和强碱溶液反应生成氢气。
探究一：发热包的发热原理
(1)小明买了一盒自热米饭，取出发热包加入凉水，发生剧烈反应，迅速放出大量的热，写出产生该现象的主要化学反
应方程式 ______________ ；同时发热包内固体物质变硬、结块，依据观察到的实验现象，小明猜想发热包内的物质
可能发生多个化学反应，写出其中一个反应的化学方程式_________________。
(2)发热包上的安全警示图标有“禁止明火”，其原因可能是使用过程中______________。
(3)小明向使用后的发热包中加入稀盐酸，并对产生的气体展开进一步探究。
探究二：确定气体的成分
[猜想与假设]小明认为该气体可能是：
a．H； b．_____________________________； c．CO 和H 的混合气体。
2 2 2
[实验设计]小明同学设计下图实验装置，对气体成分进行探究。
[实验验证]甲装置中的实验现象是_____________________。丁装置中黑色的粉末逐渐变为红色，试管口有水珠产生，
证明猜想c正确。若甲、乙装置交换位置，________(填“能"或 不能”)确定气体中含有CO，理由是
2
______________________。
[总结与反思]通过以上探究，小明做出如下反思：
a．发热包应密封防潮保存
b．能与水混合放出热量的物质均可做发热包的发热材料c．使用后的发热包应包好按照垃圾分类投放
你认为其中正确的是___________。
14．（2018·黑龙江哈尔滨市第六中学校高一月考）将mg Al O 和Fe O 的混合物溶于100mL盐酸中，然后逐滴加入
2 3 2 3
1mol/LNaOH溶液，其结果如图所示：
（1）最初加入VmLNaOH溶液的作用是____________；
1
（2）盐酸的物质的量浓度是___________________；
（3）若mg混合物中Al O 和Fe O 按不同比例进行上述实验(其他条件不变)，则V 的值会不会改变__________(填
2 3 2 3 2
“会”或 “不会”)，(V—V)的取值范围是____________。
2 1
15．（2020·福建南安市·高一期中）液体化合物 ，常用做火箭燃料。 在一定量的 中恰好完全燃烧，
反应方程式为 ，则：
(1)反应前需要标准状况下 的体积为多少 ？_______。
(2)生成 的质量为多少 ？_______。
16．（2015·辽宁高三月考）铝是重要的金属材料，铝土矿（主要成分是Al O 和少量的SiO、Fe O 杂质）是工业上
2 3 2 2 3
制取铝的原料。实验室模拟工业上以铝土矿为原料制取Al (SO ) 和铵明矾晶体[NH Al(SO )·12H O]的工艺流程如图所
2 4 3 4 4 2 2
示；
请回答下列问题：
(1)固体a的化学式为_______________，Ⅲ中通入足量CO 气体发生反应的离子方程式为_________________。
2
(2)由Ⅴ制取铵明矾溶液的化学方程式为____________，从铵明矾溶液中获得铵明矾晶体的实验操作依次为(填操作名
称)______________、冷却结晶、过滤洗涤。
(3)以1 000 kg含氧化铝36%的铝土矿为原料制取Al (SO )，需消耗质量分数98%的硫酸(密度1.84 g/cm3）
2 4 3_________________L(保留4位有效数字)。
(4)若同时制取铵明矾和硫酸铝，通过控制硫酸的用量调节两种产品的产量。若欲使制得的铵明矾和硫酸铝的物质的量
之比为1∶1，则投料时铝土矿中的Al O 和HSO 的物质的量之比为____________________。
2 3 2 4
