(二)重要的黑色金属材料--钢铁

铁的合金有:生铁(含碳2-4.3%),钢(含碳0.03-2%)合金的很多性质比生成它们的某一纯金属的各项性能要优良。更容易适合于各种不同用途。如铁的合金“不锈钢” (含铬量一般在12%以上),钛的合金“人造骨”,钛镍合金“形状记忆金属”等。

注意:合金的特性:(1)熔点较各成分的熔点低。

(2)有特殊的性能。合金比成分金属具有更好的硬度和强度、机械加工性能如:耐腐蚀性,硬度大

典型题解析

例1.工业生产中常将两种金属在同一容器中加热使其熔化,冷却后得到具有金属特性的熔合物--合金。试根据下表所列金属的熔点和沸点的数据(其它条件均已满足),判断哪种金属不易跟其它金属制得合金___________(填代号)。

金属
Fe
Cu
Zn
Ag
Au
W
熔点(℃)
1535
1083
419.5
960.8
1063
3380
混点(℃)
3000
2595
907
2212
2707
5637

A.Zn   B.Fe   C.W   D.Ag

解析:合金是两种金属在熔化状态下熔合后,再冷却生成的,分析表中熔沸点数据可得出,6种金属中锌的沸点较低(907℃),钨的熔点特别高(3380℃)。当锌达到沸点汽化时,其它金属还不能熔化;而当钨达到熔化温度时,其他金属都已汽化。由此可估计这两种金属较难跟其他金属形成合金。

答案:AC。

例2.0℃,1.01×105Pa时,分别向甲、乙、丙三个容器中加入30.0mL同浓度的盐酸,再加入不同质量的由两种金属组成的合金粉末,测量放出气体的体积。若在甲、乙、丙三个容器中加入与盐酸同体积同浓度的氢氧化钠溶液,再分别加入与上述实验相同质量的同种合金,测量放出气体的体积,如下表:

反应容器
甲
乙
丙
加入合金质量(g)
0.510
1.53
3.57
与盐酸反应生成气体(L)
0.560
0.672
0.672
与氢氧化钠反应产生气体(L)
0.336
x
y

(1)根据表中数据可以计算得出的是_________;

 A.合金的组成      B.合金中组分的含量

 C.盐酸的物质的量浓度  D.盐酸的密度

   能计算出的量的值为__________________;

(2)若两种金属是下列选项中的某两种,则从甲容器中的两次实验:

①不经计算,肯定没有________________(填字母符号);

A.40Ca   B.56Fe   C.64Cu   D.24Mg   E.27Al

②通过计算讨论推测合金的成分____________;(3)根据(2)的推测结果,计算x和y的值分别为多少?

分析:(1)由表中数据可知:甲中盐酸过量,丙中盐酸不足,则由丙中氢气的量可求出盐酸为0.06mol,进而求出盐酸的物质的量浓度为2mol/L。

(2)由题知:①中合金与盐酸、氢氧化钠溶液反应放出气体的量不等,则说明肯定没有与盐酸、氢氧化钠溶液都不反应的金属(即铜)存在;若存在铜,则另一金属与盐酸、氢氧化钠反应产生的氢气的量要么相等,要么有一个为0。

②合金中肯定有一种金属与氢氧化钠溶液反应,而另一种金属与氢氧化钠溶液不反应。能与氢氧化钠溶液反应放出氢气的只有选项中的Ca和Al。

若含有Ca:

则n(Ca)=0.015mol×40g/mol=0.600g>0.510g,所以合金中不含Ca必含Al。则m(Al)=(0.015mol×2×27g/mol)/3=0.27g,另一种金属的质量为0.51g-0.27g=0.24g,其与足量盐酸反应产生的氢气为:0.560L-0.336L=0.224L,即0.1mol。故该金属失去1mol电子时消耗的质量为12g,即Mg。

(3)由上可知:n(Mg):n(Al)=1:1,

则乙中n(Mg)=n(Al)=0.03mol,

丙中n(Mg)=n(Al)=0.07mol,

而n(NaOH)=n(HCl)=0.06mol,故乙中NaOH足量,丙中NaOH不足。由于Al~NaOH~1.5H2,所以x=0.03mol×1.5×22.4mol/L=1.008L,y=0.06mol×1.5×22.4mol/L=2.016L。

[答案](1)C   2mol/L   (2)①C   ②Mg和Al   (3)x=1.008L,  y=2.016L。

 0  290223  290231  290237  290241  290247  290249  290253  290259  290261  290267  290273  290277  290279  290283  290289  290291  290297  290301  290303  290307  290309  290313  290315  290317  290318  290319  290321  290322  290323  290325  290327  290331  290333  290337  290339  290343  290349  290351  290357  290361  290363  290367  290373  290379  290381  290387  290391  290393  290399  290403  290409  290417  447090 

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