1、1第 02 讲_合金及金属冶炼一合金的定义合金是指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。二合金的特性1合金比它的成分金属具有许多良好的物理的、化学的或机械的等方面的性能。知识图谱合金知识精讲22一般地说，合金的熔点比它的各成分金属的熔点都低。例如，铝硅合金的熔点为564，比纯铝或硅都低。3合金比成分金属具有更好的硬度和强度及机械加工性能。例如:硬铝（含铜、镁、锰、硅）的强度和硬度都比纯铝大，几乎相当于钢材，且密度较小。三常见合金1钢铁（1）钢铁是指铁与碳、硅、锰、磷、硫以及少量的其他元素所组成的合金。除铁外，碳的含量对钢铁的机械性能起着主要作用，故统称为铁碳合金
2、。（2）按含碳量不同，铁碳合金分为钢与生铁两大类：钢是含碳量为 0.03%2%的铁碳合金。铁是含碳量 2%4.3的铁碳合金。若碳以球状石墨分布则称球墨铸铁，其机械性能、加工性能接近于钢。2铝合金：（1）铝合金的突出特点是密度小，强度高。（2）常用的有：AlMn、AlMg 合金，耐蚀性好，称防锈铝合金。AlCuMg、AlCuMgZn 合金。AlLi 合金，可制作飞机零件和承受载重的高级运动器材。3铜合金：广泛使用的有：黄铜、青铜和白铜。（1）黄铜：CuZn 合金，有优良的导热性和耐腐蚀性。（2）青铜：CuSn 合金，常用于制造齿轮等耐磨零部件和耐蚀配件。（3）白铜：CuNi 合金，有优异的耐蚀性
3、和高的电阻。421 世纪的重要金属材料钛合金钛合金已广泛用于国民经济各部门，它是火箭、导弹和航天飞机不可缺少的材料。3船舶、化工、电子器件和通讯设备以及若干轻工业部门中要大量应用钛合金。总之，目前工业上应用的合金种类数以千计，更多地应用在生活、生产、国防等。四常见合金的主要成分，性能和用途：常见合金的主要成分、性能和用途一考点:1合金的概念和性能2合金与组成它们的金属的性质比较3合金的应用二重难点:1铁和钢的比较2几种钢的比较3钛和钛合金的应用三易错点:钢和铁的区分：金属材料包括金属和合金两大类，铁是纯金属，而钢是铁的合金，是按照含碳量的多少来划分的，铁合金包括生铁和钢两大类，生铁的含碳量为
4、2%4.3%，钢的含碳量为 0.03%2%。题模一：合金的特性三点剖析题模精讲4例 1.1.1 下列关于合金的叙述正确的是（ ）A 合金可能是混合物也可能是化合物B 合金的所有性质和性能都比其纯金属好C 合金也是金属材料D 合金是在金属中加热熔合某些金属而成例 1.1.2 下列比较正确的是（ ）A 含碳量：钢生铁 B 抗腐蚀性：不锈钢纯铁C 硬度：铜黄铜 D 熔点：焊锡锡题模二：合金的分类例 1.2.1 生铁和钢的主要区别（ ）A 生铁和钢的主要成分都是铁，其含碳量不同，性能不同B 生铁是铁，钢是铁的氧化物C 生铁和钢都是铁合金D 生铁和钢的主要成分不同例 1.2.2 下列物质不属于合金的是（
5、 ）A 球墨铸铁 B 氧化铁 C 锰钢 D 不锈钢题模三：合金与组成金属的性能差异例 1.3.1 将 t 时的某饱和溶液蒸发一定量水后再恢复到 t 有晶体析出。下列说法不正确的是（ ）A 溶液质量减小 B 溶液仍为 t 时的饱和溶液C 溶质在 t 时的溶解度不变 D 溶质质量分数减小例 1.3.2 制取合金常用的方法是将两种或多种金属（或金属与非金属）加热到某一温度，使其全部熔化，再冷却成为合金。根据下表中的数据判断（其他条件均满足） ，下列合金不宜采用上述方法制取的是（ ）A FeCu 合金 B MgFe 合金C NaAl 合金 D NaCu 合金例 1.3.3 下列说法中错误的是（ ）A
6、合金中可能含有非金属B 高炉炼铁的废气可以不经过处理直接排放到大气中C 铁锈是一种疏松多孔的物质，其主要成分是氧化铁5D 金属的回收利用是保护金属资源的有效途径之一随练 1.1 下列有关合金的说法正确的是（ ）A 合金不能导电、传热 B 合金没有延展性C 合金属于化合物 D 合金的许多性能与其组成成分不同随练 1.2 下列物质中不属于合金的是（ ）A 水银 B 黄铜 C 18K 白金 D 焊锡随练 1.3 人类的生产和生活中离不开金属材料。通常所说的“金属材料” ，既包括纯金属，也包括各种合金。下列金属材料不属于合金的是（ ）A 青铜 B 生铁 C 紫铜 D 焊锡随练 1.4 所谓合金，就是不
7、同种金属（或金属与非金属）在熔化状态下形成的一种熔化物，根据下表中四种金属的熔沸点判断，其中不能形成合金的是（ ）A Cu和 lB Fe和 CuC Fe和 NaD Al和 Na随练 1.5 下列说法中不正确的是（ ）A 生铁的含碳量比钢多B 生铁和钢都是铁的合金C 球墨铸铁机械强度较差，主要用于炼钢D 炼铁的主要设备是高炉，炼钢的主要设备是转炉、电炉或平炉随练 1.6 青铜、黄铜、白铜都是铜的合金，具有重要的用途（1）工业上用青铜制造轴承、齿轮，而不用纯铜，其原因之一是青铜的硬度比纯铜的硬度（填“大”或“小” ）_。（2）黄铜主要由铜、锌组成，要出去黄铜粉末中的锌，可以加入足量的稀盐酸，反应的
8、化学方程式为：_。（3）白铜可用于制造钱币，可以推测白铜所具有的性质之一是_。随堂练习金属的冶炼6一常见的金属矿物1在工业上把能够用来提炼金属的矿物叫做矿石。用金属矿石可以冶炼金属。2常见的金属矿石有：（1）铁的矿物主要有：赤铁矿（主要成分 Fe2O3） 、磁铁矿（主要成分 Fe3O4） 、菱铁矿（主要成分 FeCO3） 、黄铁矿（主要成分 FeS2） 、褐铁矿（主要成分 Fe2O3xH2O）（2）铜的矿物主要有：黄铜矿、赤铜矿（主要成分 Cu2O） 、孔雀石（主要成分Cu2(OH)2CO3） 、斑铜矿等。（3）铝的矿物主要有：铝土矿、明矾石等。二铁的冶炼1铁的冶炼铁的化学性质比较活泼，所以地
9、壳中的铁都是以化合物的形式存在。（1）冶炼原理：在高温下用 CO 从铁的氧化物中将铁还原出来。如磁铁矿（主要成分 Fe3O4） 、赤铁矿（主要成分 Fe2O3）等。（2）炼铁设备：高炉（3）原料：铁矿石、焦炭、石灰石、空气2金属冶炼的一般方法：用焦炭、氢气或一氧化碳还原知识精讲73金属冶炼的方程式： 22CO点 燃32aaC高 温2CO高 温232FeFe3CO高 温 23CaOSiai高 温三实验室用一氧化碳还原氧化铁实验原理： 232COFe=eCO高 温仪器试剂：实验操作：1按下图组装仪器，并检查其密性。2把少量研细的氧化铁粉末装进硬质玻管中，轻轻转动，使氧化铁粉末均匀地附在玻璃管内壁上
10、。3把硬质玻管接入装置系统中，先通入一氧化碳气体排气；待排尽后，点燃出气口处的酒精灯及酒精喷灯，并观察装置中所发生的变化。4当红棕色粉末已转变成黑色后，停止加热，再通一会儿一氧化碳，直至玻璃管冷却。8实验现象：红棕色的氧化铁粉末逐渐变成黑色，同时澄清的石灰水逐渐变浑浊。注意问题：1一氧化碳还原氧化铁是在封闭的硬质玻管中进行的，先通一氧化碳，可以把管内的空气排出，防止一氧化碳与空气混合受热爆炸。2一氧化碳应预先制备好，放在贮气瓶内，也可以球胆代替贮气瓶。实验改进：可将上述装置除尾气的部分，改成用气球收集，这样收集得到的未燃一氧化碳气体可重复利用。一考点:1常见金属矿石2铁的工业冶炼3铁的实验室还
11、原原理二重难点:1工业炼铁的原理和相关化学反应方程式2实验室还原氧化铁的原理和现象三点剖析9三易错点:一氧化碳和氧化铁反应生成铁和二氧化碳不属于置换反应。置换反应是一种单质和一种化合物反应生成新的化合物和新单质的过程。题模一：常见的金属矿物例 2.1.1 为了初步确定某种铁矿石的种类，取该铁矿石用盐酸溶解，有气体放出，这种铁矿石的名称是（ ）A 磁铁矿 B 赤铁矿 C 菱铁矿 D 大理石题模二：铁的冶炼例 2.2.1 下列变化前者属于化学变化，后者属于物理变化的是（ ）A 粉碎铁矿石，生铁冶炼成钢B 钢锭钆成钢条，钢铁熔化C 铁矿石冶炼成铁，钢铁生锈D 铝器皿表面形成保护膜，钢铁表面涂油漆例
12、2.2.2 某炼铁厂冶炼生铁的过程中有 2%的铁损失，该厂每天要生产含有 4%（质量分数）杂质的生铁 80t，需要含氧化铁的质量分数为 70%的赤铁矿多少吨？题模三：实验室还原氧化铁例 2.3.1 在检验一包混有氧化铁的铁粉中氧化铁含量时，某小组同学称取 10 g 该样品，按下图所示装置进行实验，请你一同参与并解答问题。（1）装置 A 中反应的化学方程式为_。（2）若他们想通过 B 装置反应前后的质量变化来测定该样品中氧化铁的含量时，你认为B 中最好应使用_的浓溶液，该反应的化学方程式为_。（3）从防止大气污染和节约资源角度考虑，你对尾气处理的建议是_。（4）实验完毕后，某同学称得 A 中剩余
13、固体的质量为 9.04g，装置 B 增重 2.64g，则该铁粉样品中含氧化铁的质量分数为_。题模精讲10随练 2.1 铜矿孔雀石的主要成分是（ ）A CuOB 2CuOC SD 3(H)随练 2.2 工业上高炉炼铁用的原料是（ ）（1）焦炭 （2）石灰石 （3）一氧化碳 （4）铁矿石A （1） （2） B （3） （4）C （1） （2） （4） D （2） （3） （4）随练 2.3 某钢铁厂高炉炼铁的主要原料是焦炭、赤铁矿石（主要成分为氧化铁） 、空气等，主要反应过程如图（1）在上面方框中写出有关反应的生成物化学式。（2）写出、两步的化学方程式_ _随练 2.4 某学生小组对过量炭粉与氧化铁反应产物中气体的成分进行研究（1）假设：该反应的气体产物全部是二氧化碳（2）设计方案：将一定量氧化铁在隔绝氧气的条件下与过量炭粉完全反应，测定生成气体中碳元素与氧元素的质量比（3）查阅资料：氮气不与碳、氧化铁产生反应，可用来隔绝氧气（4）实验：（5）数据处理：生成气体中的碳元素与氧元素的质量比_（6）结论：根据数据处理结果，得出原假设不成立，理由是_（7）用你学过的化学知识解释上述实验所得的结论：_随堂练习
