(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)。
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金属 |
Fe |
Cu |
Zn |
Ag |
Au |
W |
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熔点(℃) |
1535 |
1083 |
419.5 |
960.8 |
1063 |
3380 |
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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:
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反应容器 |
甲 |
乙 |
丙 |
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加入合金质量(g) |
0.510 |
1.53 |
3.57 |
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与盐酸反应生成气体(L) |
0.560 |
0.672 |
0.672 |
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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。