陜西省西安市高中化學(xué) 第三章 金屬及其化合物 3.3 用途廣泛的金屬材料學(xué)案2 新人教版必修1（通用）

第三節(jié)廣泛使用的金屬材料知道并指導(dǎo)能力1.合金(1)定義：兩種或多種金屬(或金屬和非金屬)熔合而成的具有金屬特性的物質(zhì)稱為合金。(2)特征：合金的熔點(diǎn)比這種成分金屬低，而不是兩種成分金屬的熔點(diǎn)之間。與成分金屬相比，具有更好的硬度、強(qiáng)度和可加工性。常見合金及其重要應(yīng)用(1)銅合金銅合金成分金屬性能和用途青銅器Cu、Sn、Pb堅(jiān)固易碎的強(qiáng)度，古人用來制造工具、供物、酒等。(。銅鑼Cu、Zn(少量Sn、Pb、Al等)硬度比青銅低，耐磨性、耐腐蝕性、可塑性強(qiáng)，主要用于首飾、耐壓設(shè)備等白銅Cu、Ni、Zn、少量Mn常用于酒具、飾品等(2)鐵合金鐵合金主成分主要特性州生鐵Fe、C(2%-4.3%)和Si、Mn、s、p堅(jiān)固易碎，強(qiáng)度大，不能鑄造煉鋼，制造各種鑄件鋼鐵碳鋼低碳鋼Fe，c(小于0.3%)韌性好，焊接性好，強(qiáng)度低鋼板、鋼絲、鋼管中碳鋼Fe，C(0.3%到0.6%)強(qiáng)度、韌性和可加工性都很好軌道、車輪和建筑材料高碳鋼Fe，c(大于0.6%)結(jié)實(shí)脆，彈性好機(jī)器、彈簧、工具等合金風(fēng)錳鋼Fe，Mn韌性好，強(qiáng)度大軌道、軸承、鋼磨、坦克手套圭強(qiáng)Fe，Si磁導(dǎo)率好變壓器、發(fā)電機(jī)和電動機(jī)的核心不銹鋼Fe、Cr、Ni腐蝕性好醫(yī)療設(shè)備、炊具、反應(yīng)堆、容器(3)鋁合金組件組件主要特性主要用途Al、Mg、Cu、Si等密度小，強(qiáng)度大用于制造汽車、飛機(jī)、火箭、船只(4)鈦合金鈦的合金密度小、強(qiáng)度高、耐蝕性高、耐高溫，主要用于飛機(jī)、火箭、導(dǎo)彈、人造衛(wèi)星、航天器等尖端領(lǐng)域。金屬材料的正確選擇選擇金屬材質(zhì)時(shí)，主要考慮以下方面：(一)主要用途；(2)外觀；(3)物理特性(密度、硬度、強(qiáng)度、導(dǎo)電)；(4)化學(xué)性質(zhì)(對水的作用、耐蝕性等)；(五)價(jià)格；(6)加工的困難；(七)日常維護(hù)；(8)對環(huán)境的影響4.用途廣泛的稀土金屬1.種類：鑭(原子編號57-71)、釔、鈧共17種元素。2.用途：稀土元素在光、電、磁等方面具有獨(dú)特的性質(zhì)，被譽(yù)為“新材料寶庫”、“冶金工業(yè)維生素”。可以單獨(dú)使用或用于生產(chǎn)合金。名稱疑難解答例1合金有很多特征，Na-K合金是液體，而Na和K的硬度是固體。因此，據(jù)推測，生鐵、純鐵、碳三種物質(zhì)中，熔點(diǎn)最低。()A.純鐵b .生鐵c .碳d .不能確定分析：合金的硬度一般大于各種成分，熔點(diǎn)一般低于成分中各種物質(zhì)的熔點(diǎn)。生鐵是鐵碳合金，熔點(diǎn)必須低于碳和鐵的熔點(diǎn)。答案：b反射：合金具有金屬的特性，比合金的各成分具有更好的特性。密度小于每個(gè)成分的情況；如果熔點(diǎn)低于每個(gè)成分，則容易加工。硬度大于各成分沖擊電阻，固體結(jié)構(gòu)改變腐蝕防護(hù)。例2硬幣是歷史上廣泛流通的貨幣。請從物理和化學(xué)性質(zhì)的角度分析銅經(jīng)常用于制造貨幣的原因。(銅的熔點(diǎn)為1183.4 ，鐵的熔點(diǎn)為1534.8 。）分析：銅的化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定，不易腐蝕，銅的熔點(diǎn)比較低，容易冶煉鑄造成型。答案：請參閱解決反射：1。用途要掌握根據(jù)用途選擇合適金屬材料的方法。示例3將以下左側(cè)熱金屬的用途與右側(cè)列的相關(guān)特性和線連接起來：生活用鐵鍋導(dǎo)電黃金可以制成很薄的金箔的導(dǎo)熱性用銅制造印刷電路延性從鐵廢英液中回收銀的還原性鋁用于火箭推進(jìn)劑的燃燒，釋放出大量的熱量分析：生活用鐵鍋的導(dǎo)電性黃金可以制成很薄的金箔的導(dǎo)熱性用銅制造印刷電路延性恢復(fù)鋁電纜鈦人工關(guān)節(jié)燃燒會釋放很多熱量。從鐵廢英液中回收銀鋁用于火箭推進(jìn)劑親生金屬答案：請參閱解決金屬材料對促進(jìn)社會文明發(fā)展做出了巨大貢獻(xiàn)。青銅時(shí)代和鐵器時(shí)代曾在人類歷史上留下了輝煌的篇章，鋼鐵的大規(guī)模應(yīng)用成為工業(yè)化時(shí)代的基礎(chǔ)。金屬材料的應(yīng)用取決于金屬的特性。常溫下，大部分金屬是銀白色金屬光澤的固體，延展性好，電和熱好的導(dǎo)體，還原性強(qiáng)。自我發(fā)展基礎(chǔ)突破關(guān)口一、選擇題1.大部分合金與成分相比較。合金()A.熔點(diǎn)高，硬度小的b .密度大C.機(jī)械強(qiáng)度差。d .熔點(diǎn)低，硬度大。以下兩項(xiàng)中的一項(xiàng)無效：()A.目前世界上最常用的合金是鋁合金B(yǎng).母親程丁是我國目前發(fā)現(xiàn)的最古老的青銅。C.人類歷史上最古老的合金是青銅D.目前世界上使用最廣泛的合金是鋼3.適合制造不銹鋼器具的鋼是()A.合金鋼b .高碳鋼c .中碳鋼d .低碳鋼4.al-si合金(Si 13.5%)適用于鑄造，因?yàn)槟虝r(shí)收縮較小。以下三個(gè)決定在鋁、硅、 al-si合金中，它們的熔點(diǎn)按從低到高的順序排列()A.b .c .d .5.現(xiàn)代建筑的門窗框架一般由電解加工成古銅色的輕質(zhì)鋁是()A.AlSi合金B(yǎng). al-Cu-Mn-si合金C.AlMg合金d .表面有氧化鋁膜的純鋁6.生鐵和豬蹄稀釋H2SO4反應(yīng)，殘留固體殘?jiān)饕獮?)A.鐵b .硫酸鐵c .碳d .硫酸亞鐵以下對鐵的說明無效()A.純鐵是明亮的銀白色金屬B.鐵可以被磁鐵吸引，由于磁場的作用，鐵本身也可以產(chǎn)生磁性C.鐵是地殼中含量最高的金屬元素，因此地殼中分布的鐵有自由狀態(tài)，也有化學(xué)狀態(tài)D.純鐵的防腐能力相當(dāng)強(qiáng)。鐵在干燥的空氣中不易氧化8.新崛起的金屬密度小，耐腐蝕性強(qiáng)，其合金廣泛應(yīng)用于航空及海上工業(yè)?？茖W(xué)家預(yù)測，到21世紀(jì)為止，其用途僅次于鐵和鋁A.鋅b .銅c .鈦d .鎂以下物質(zhì)不屬于鐵合金()A.不銹鋼b .生鐵c .碳鋼d .氧化鐵10.下一種物質(zhì)是純凈水()A.不銹鋼b .生鐵c .汞d .青銅11.用鋁合金制造鑰匙是利用鋁合金()A.熔點(diǎn)低的b .不易腐蝕c .硬度大的d .密度高12.垃圾是位置錯誤的資源.應(yīng)該分類回收利用。生活中廢棄的鐵鍋、鋁罐、銅絲等可以歸為回收類。()A.有機(jī)b .金屬或合金c .氧化物d .鹽13.鎂鋁合金溶解在適量的鹽酸中后，添加過量的氫氧化鈉溶液，溶液中可以大量存在的離子是()A.Na、Mg2、Al3、cl-b.na、alo-2、cl-、oh-C.Na、Mg2、alo-2、cl-d.na、Al3、alo-2、cl-14.蒙古牧民喜歡用銀器盛新鮮牛奶?，F(xiàn)代科學(xué)證明，用銀器盛牛奶確實(shí)有科學(xué)的真理。因?yàn)?)A.溶解極微量的銀離子可以殺死牛奶中的細(xì)菌，防止牛奶變質(zhì)B.用銀器盛牛奶，可以補(bǔ)充人體所需的銀元素C.銀容易傳導(dǎo)熱量，牛奶很快冷卻D.銀的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定耐用15.金屬及其產(chǎn)品容易在腐蝕介質(zhì)中腐蝕，從而大大縮短了壽命。因此，只有對腐蝕介質(zhì)中的金屬及其產(chǎn)品的保護(hù)措施才能確保金屬加工設(shè)備的安全性和工作農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的順利進(jìn)行。以下是金屬及其產(chǎn)品的保護(hù)措施中的錯誤()A.用完鍋后，用水拍打表面的油，保存在潮濕的地方B.通過特殊工藝增加鋁產(chǎn)品表面的氧化膜C.對于保護(hù)網(wǎng)等容易生銹的鐵制產(chǎn)品，要定期進(jìn)行保護(hù)漆D.將Cr、Ni等金屬添加到普通鋼以形成不銹鋼二、填空16.銅是生命所需的要素，也是人類最早使用的金屬之一，銅的生產(chǎn)和使用對國民生活的方方面面產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。在化學(xué)反應(yīng)中，銅元素可以以0，1，2的價(jià)格出現(xiàn)。(1)西漢時(shí)期的古籍記載，全青鐵變成銅即曾表(CuSO4)與鐵反應(yīng)，產(chǎn)生銅，試圖寫下這個(gè)反應(yīng)的離子方程式。(。(2)銅比鐵穩(wěn)定，但銅表面經(jīng)常產(chǎn)生銅銹即：綠膿桿菌，化學(xué)方程式為Cu2(oh)2c O3。(。產(chǎn)生綠膿的反應(yīng)物除了銅外，還有O2，CO2，H2O。試著用保護(hù)銅制品的方法：這種綠膿可以用化學(xué)方法去除。試著寫一個(gè)化學(xué)方程式，在不損害器物的情況下去除綠農(nóng)。三、簡單的回答17.全國時(shí)代，據(jù)說越國有人制作簡史、母樂等寶劍，它真鋒利，把“鐵削成泥”，頭放在刀刃上，吹口氣就斷了兩截?？茖W(xué)研究顯示，這些“寶劍”含有鎢、鉬等元素。你能揭開古代“珍寶劍”的鋒利秘密嗎？18.導(dǎo)電性能最強(qiáng)的三種金屬的導(dǎo)電順序是銀銅鋁，為什么常見的電線是銅和鋁而不是銀；高壓長輸電線是鋁線還是鋼芯鋁線？19.在使用銅鐵之前，人們就用金銀作為首飾和貨幣。你能解釋為什么歷史上的“青銅時(shí)代”早于“鐵器時(shí)代”，近一百年來使用了很多鋁產(chǎn)品嗎？應(yīng)用遷移填補(bǔ)空白問題1.哥倫比亞號航天飛機(jī)曾將金屬鋁粉和高氯酸銨(NH4CO4)混合物用作固體燃料。鋁粉加熱氧化，釋放大量熱量，使高氯酸銨在混合物中分解。M mol高氯酸銨除了2m mol水蒸氣和m mol氧以外，都釋放為元素氣體，產(chǎn)生巨大的推力。試著寫與反應(yīng)相關(guān)的化學(xué)方程式：因此，1mol高氯酸銨分解產(chǎn)生的氣體都是mol。2.磚是用含有鐵元素等雜質(zhì)的黏土隔離空氣進(jìn)行烘烤而成的。燒磚和磚頭時(shí)，粘土制成的坯子被火烤熟，鐵的化合物是用紅磚做成的。烘烤后，在窯頂上慢慢澆水，窯會產(chǎn)生大量的氣體，他們將紅色物質(zhì)與未燃燒的碳粒子一起還原為綠磚制成的黑色物質(zhì)。3.錄制用高性能磁帶的磁粉探傷，地址材料中的一種由3種元素組成，被稱為化學(xué)式Cox Fe 3-xo3 x化合物的氧可以是-2價(jià)，鈷(co)和鐵(Fe)可以是2價(jià)，如果這些化合物中有一個(gè)畫家，x價(jià)，鐵的畫家將是1價(jià)。4.生命起源于原始海洋。科學(xué)家認(rèn)為，由于海洋中Al3的濃度很低，鋁元素不是人體必需的元素，反而對人體有害。鋁主要損傷腦細(xì)胞，是老年癡呆的原因之一。世界衛(wèi)生組織將鋁列為食品污染源之一。每日攝入量應(yīng)控制在4毫克以下。(1)做油帶的時(shí)候，要在1公斤面粉中加入0.5公斤水，4g明盤，10g小蘇打，鹽等輔料。烹飪時(shí)如果質(zhì)量下降了20%，請計(jì)算100g油條的鋁含量是否超過安全攝取量。(2)在三種日常生活中，鋁元素進(jìn)入人的來源(不包括食品添加劑)。實(shí)驗(yàn)探索為了測量某鐵鋁合金中鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，一所學(xué)校的研究小組設(shè)計(jì)了一個(gè)實(shí)驗(yàn)過程，將該合金1.0g拿走，在燒杯中加入足夠的鹽酸，用表面盤子復(fù)蓋，使其反應(yīng)充分。反應(yīng)停止，在冷卻中添加過多的NaOH溶液，充分放置后，清洗過濾后的沉淀物，在空氣中加熱，然后加熱到抗拒，得到固體物1.2g。想想：(1)實(shí)驗(yàn)中用表面盤子復(fù)蓋燒杯的原因。(2)添加過量NaOH溶液的作用(3)加入NaOH溶液后具有完全靜態(tài)的作用。(4)幫我計(jì)算合金中鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。(5)想想看。如何測量Al的質(zhì)量分?jǐn)?shù)？第三節(jié)廣泛使用的金屬材料參考答案基礎(chǔ)突破關(guān)口1 . d 2 . a 3 . a 4 . d 5 . b 6 . c 7 . c 8 . c 9 . d 10 . c 11 . BC 12 . b 13 . b 1416.(1)Cu2 Fe=Cu Fe2(2) Cu2 (oh) 2c O3 4 HCl=2cuc L2 3co217.“金寶刀”是鎢、鉬等元素，可以改變鋼的組織結(jié)構(gòu)，使鋼的強(qiáng)度、硬度、可塑性、韌性、耐磨性、耐蝕性等因素，使鐵像“泥漿”一樣削薄。18.銀的電阻率低于銅，鋁，但價(jià)格昂貴，不使用銀。是鋼芯鋁導(dǎo)線。對于鋼芯鋁導(dǎo)線，傳輸功率主要由導(dǎo)體部分鋁單線完成，鋼芯主要承擔(dān)線材本身的重量和風(fēng)、線材應(yīng)力等機(jī)械力。19.提示：從金屬冶煉的角度回答。應(yīng)用遷移1.2 nh4c lo 4=4h2o2 O2 Cl2 N2 42.Fe2O3還原性氣體FeO3.1、3、24.(1)否(2)飯鍋牙膏皮鋁罐中含有Al(OH)3的胃腸瓶藥。用明礬凈化過的水等。視野擴(kuò)展：(1)Mg，Al和鹽酸的反應(yīng)嚴(yán)重，會釋放很多熱量，因此表面盤子的蓋子旨在防止液體濺出，影響測量結(jié)果；(2)Al(OH)3是陽性氫氧化物，在溶液中添加過多的鋁無形體，與Fe(OH)3分離。(3)加入NaOH溶液后，充分靜置，使Fe(OH)2被空氣中的O2完全氧化為Fe(OH)3；(4)n(Fe)=2n(fe2o 3)=2=0.015 molm(Fe)=0.015 molg mol-1=0.84g；Al的質(zhì)量為：1.0g-0.84g=0.16g，因此