第七單元 金屬和金屬材料

1、第七單元 金屬和金屬材料第一節(jié) 金屬材料一、幾種重要的金屬：1、金屬材料：金屬材料包括純金屬以及它的合金。金屬有鐵、鋁、銅、銀等，24K金、體溫計(jì)中的汞都是純金屬。合金有鐵合金、銅合金（如青銅、黃銅、白銅）、鋁合金、鈦合金等。注意：金屬屬于金屬材料，但金屬材料不一定是純金屬，也可能是合金。有些物質(zhì)雖含有金屬元素，但不是金屬材料，如Fe3O4、 MgO 、 MnO2等，因?yàn)樗麄儾痪哂薪饘俚奈锢硇再|(zhì)。2、金屬材料的發(fā)展史商朝，人們開始使用青銅器；春秋時(shí)期開始冶鐵；戰(zhàn)國(guó)時(shí)期開始煉鋼；鋼和鐵一直是人類廣泛用著的金屬材料。在100多年前，又開始了鋁的使用。因鋁具有密度小和抗腐蝕等許多優(yōu)良性能，現(xiàn)在，鋁的

2、年產(chǎn)量已起過了銅，位于第二位。3、金屬的物理性質(zhì)：（1）、共性：一般金屬都有金屬光澤、能導(dǎo)電、導(dǎo)熱、有良好的延展性；密度、硬度較大，熔點(diǎn)、沸點(diǎn)較高。（2）、特性：多數(shù)金屬呈銀白色；銅卻呈紫紅色；金呈金黃色；多數(shù)金屬常溫下呈固態(tài)，汞（水銀）卻呈液態(tài)。鐵能被磁鐵吸引，而其它金屬卻不能，（金屬的特性可作為鑒別和分離金屬的依據(jù)，如分離銅粉和鐵粉的混合物，可用磁鐵將鐵粉吸引出來）。4、討論：（1）、為什么菜刀、鐮刀、錘子等用鐵制而不能用鋁制？答：制作菜刀、鐮刀、錘子用硬度較大的鐵，而不能用硬度較小的鋁。（2）、銀的導(dǎo)電性能比銅好，為什么電線一般用銅制作而不用銀制？答：雖然銀的導(dǎo)電性比銅好，但銀的價(jià)格要比

3、銅高很多。（3）、為什么燈泡里的燈絲用鎢制而不用錫制？如果用錫制的話，可能會(huì)出現(xiàn)什么情況？答：鎢是熔點(diǎn)最高的金屬，在通電產(chǎn)生高溫時(shí)不易熔化。錫的熔點(diǎn)低，如果使用錫作燈絲通電易熔化斷開。（4）、為什么有的鐵制品如水龍頭等要鍍鉻？如果鍍金怎樣？答：水龍頭鍍鉻是因?yàn)殍F在潮濕的空氣中容易生銹。鉻是硬度最大的金屬，鍍?cè)阼F的表面既耐磨、美觀，又防銹，能延長(zhǎng)水龍頭的使用壽命；如果在水龍頭表面鍍金，不僅增加了成本，而且由于金的硬度小，使水龍頭不耐用，縮短了水龍頭的使用壽命。5、金屬的性質(zhì)決定其用途：（1）、性質(zhì)決定用途：物質(zhì)的性質(zhì)在很大程度上決定了物質(zhì)的用途，但這一是唯一的決定因素。在考慮物質(zhì)的用途時(shí)，還需要

4、考慮價(jià)格、資源、是否美觀、使用是否便利，以及廢料是否易于回收和對(duì)環(huán)境的影響等多種因素。（2）、常見金屬的應(yīng)用與相應(yīng)物理性質(zhì)的關(guān)系：金屬的應(yīng)用物理性質(zhì)作裝飾品，如金銀首飾 具有金屬光澤用鐵制用菜刀、錘子硬度大包裝巧克力用鋁箔紙延展性好銅、鋁制作電線、電覽導(dǎo)電性好鐵鍋、鋁鍋導(dǎo)熱性好6、金屬之最地殼中含量最高的金屬元素鋁；人體中含量最高的金屬元素鈣；目前世界年產(chǎn)量最高的金屬鐵；導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能最好的金屬銀；硬度最大的金屬鉻；熔點(diǎn)最高的金屬鎢；熔點(diǎn)最低的金屬汞；密度最大的金屬鋨；密度最小的金屬鋰。二、合金1、合金：由一種金屬跟其他金屬（或非金屬）熔合形成的具有金屬特性的物質(zhì)叫合金。2、合金的性質(zhì)：（1）

5、、合金的硬度高于組成它的純金屬的硬度。（2）、合金的熔點(diǎn)低于組成它的純金屬的熔點(diǎn)。3、鐵合金：鐵合金包括生鐵和鋼 生鐵鋼含碳量2%4.3%0.03%2%其它元素硅、錳等不銹鋼含鉻、鎳等性能硬而脆堅(jiān)硬、有韌性，抗腐蝕性能強(qiáng)。用途鍋鐵、暖氣片等制作機(jī)械、交通工具等說明生鐵和鋼最根本的區(qū)別是含碳量不同。4、鈦和鈦合金（1）、性能： 熔點(diǎn)高、密度小，可塑性好，易于加工、優(yōu)異的耐腐蝕性能，與人體具有很好的“相容性”。（2）、用途：可用于火箭、導(dǎo)彈、化工和通訊設(shè)備、醫(yī)學(xué)補(bǔ)形、制人造骨等。鈦和鈦合金被譽(yù)為21世紀(jì)重要的金屬材料。5、對(duì)合金的正確認(rèn)識(shí)（1）、合金一定是混合物。（2）、合金中至少含一種金屬。除金

6、屬與金屬形成合金外，金屬與非金也可以形成合金，但非金屬與非金屬不可能形成合金。（3）、合金中的各元素以單質(zhì)形式存在，如生鐵含鐵、碳等單質(zhì)。（4）、合金具有金屬特性，如有金屬光澤、導(dǎo)電、導(dǎo)熱等性能。（5）、制作合金的變化屬于物理變化。（6）、合金屬于金屬材料。 三、本節(jié)知識(shí)點(diǎn)梳理； 物理性質(zhì)：有金屬光澤，導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、延展性好，密度大、熔點(diǎn)高. 純金屬 (體現(xiàn)) (決定) 用 途：主要由物質(zhì)性質(zhì)決定，還與價(jià)格、資源、是否美觀，使用是否便利，廢料回收是否容易， 對(duì)環(huán)境的影響等有關(guān)。 定義：在金屬中加熱熔合某些金屬或非金屬制得的 的具有金屬特征的物質(zhì)。 生鐵：含碳量2%-4% 金 鐵合金 屬 鋼

7、：含碳量0.03%-2% 材 合金 青銅 料 合金種類 銅合金 黃銅 白銅 鈦合金 熔點(diǎn)比組成它的任意一種純金屬低； 合金的性質(zhì) 硬度：比組成它的任何純金屬大； 抗腐蝕性：比組成它的純金屬?gòu)?qiáng)。 四、例題講解：例1、下列物質(zhì)屬于金屬材料的是（D）A、金剛石；B、大理石；C、氧化銅；D、銅。分析：金屬材料包括純金屬和合金。金剛石是碳單質(zhì)，大理石的主要成分是碳酸鈣，氧化銅是一種含有金屬元素的化合物，它們不具有金屬的特性，既不是純金屬，也不是合金，故不屬于金屬材料。銅具有金屬特性，是純金屬，屬于金屬材料。例2、下列關(guān)于金屬物理性質(zhì)描述正確的是（ C ）。A、常溫下都是固體；B、常溫下金屬不與其它物質(zhì)發(fā)

8、生反應(yīng)；C、大多數(shù)金屬具有優(yōu)良的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、延展性；D、金屬都具有銀白色金屬光澤。分析：常溫下大多數(shù)金屬都是固體，但汞是液體，故A錯(cuò)；金屬能否與其它物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)是金屬的化學(xué)性質(zhì)，不是物理性質(zhì)，故B錯(cuò)；大多數(shù)金屬具有銀白色金屬光澤，有良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、延展性，故C正確；銅呈紫紅色，金呈金黃色，故D錯(cuò)。3、在下面的物理性質(zhì)中，銀白色金屬；延展性；導(dǎo)電性；導(dǎo)熱性；被磁鐵吸引。其中鐵、銅、鋁三種金屬都具有的是（ B ）。A、；B、；C、；D、。分析；抓住鐵、銅、鋁三種金屬的共性和特性，逐項(xiàng)分析。A×銅是紫紅色金屬BP鐵、銅、鋁都是具有良好導(dǎo)電、導(dǎo)熱性和延展性金屬C×鐵能被磁

9、鐵吸引，而銅、鋁不能D×銅、鋁不能被磁鐵吸引。4、金屬鎢廣泛用于制造燈絲，有“光明使者”的美譽(yù)。這是因?yàn)殒u能導(dǎo)電且（ C ）。A、密度大；B、硬度大；C、熔點(diǎn)高；D、延展性好。 分析：A× 能制造燈絲的金屬必須具有導(dǎo)電性好，熔點(diǎn)高，耐高溫。與密度、硬度、延展性無多大關(guān)系。B×CPD×5、（材料分析題）工業(yè)生產(chǎn)中常將兩種金屬在同一容器中加熱使其熔化，冷凝后得到具有金屬特性的熔融物合金。試根據(jù)下表所列金屬的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)（其它條件已滿足），判斷不能制得合金的是（ B ）。金屬NaKAlCuFe熔點(diǎn)/97.863.666010831535沸點(diǎn)/8837742200

10、25952750A、KNa合金；B、KFe合金；C、Na Al合金 D、 FeCu合金。分析：AP兩種金屬若能制成合金，熔化溫度必須大于高熔點(diǎn)金屬的熔點(diǎn)，小于低熔點(diǎn)金屬沸點(diǎn)。B選項(xiàng)中，K的沸點(diǎn)774，F(xiàn)e的熔點(diǎn)1535，當(dāng)鐵熔化時(shí)，鉀早已成了蒸氣了。B×CPDP6、下列關(guān)于合金的說法中正確的是（ D ）。A、合金是由金屬和金屬共同組成的；B、合金中一定含有碳和鐵兩種元素；C、合金不能導(dǎo)電、導(dǎo)熱；D、合金的很多性能與組成它的純金屬不同。分析：解題的關(guān)鍵是要掌握合金的概念和特性。A×合金是在金屬中加入其它金屬或非金屬形成的具有金屬特性的物質(zhì)。它是混合物，但不一定含碳，也不一定含

11、鐵。B×C×DP與組成合金的純金屬比，合金的硬度增大了，熔點(diǎn)降了。7、青銅、黃銅、白銅都是銅的合金，具有重要用途。（1）、工業(yè)上用青銅制造軸承和齒輪，而不用純銅，其原因之一是青銅硬度比純銅的硬度 （填“大”或“小”）。（2）、白銅可用于制造錢幣，可以推測(cè)白銅具有的性能之一是 。分析：本題考查合金的有關(guān)知識(shí)。合金的硬度一般比組成它們的純金屬的硬度大，多數(shù)合金的熔點(diǎn)低于組成它的純金屬的熔點(diǎn)。根據(jù)白銅能夠制造錢幣，推斷白銅光澤好，耐磨、耐腐蝕、易加工。答：（1）、大；（2）、光澤好（易加工、耐磨等之一）。8、鈦和鈦合金被認(rèn)為是21世紀(jì)的重要材料，它們具有很多優(yōu)良的性能，如熔點(diǎn)高、

12、密度小、可塑性好，易于加工、鈦合金與人體有很好的“相容性”等。根據(jù)它們的主要性能，下列用途不切合實(shí)際的是（ A ）。A、用來作保險(xiǎn)絲；B、用于制造航天飛機(jī)；C、用來制造人骨；D、用于制造船舶的主要部件。分析：由于鈦和鈦合金的熔點(diǎn)高，故不宜作保險(xiǎn)絲，保險(xiǎn)絲需用熔點(diǎn)低的金屬材料。鈦和鈦合金密度小，可塑性好，可用于制航天飛機(jī)和船舶；利用其與人體有很好的“相容性”，可用于制人造骨。9、鋁是當(dāng)前應(yīng)用最廣泛的金屬材料之一，鋁的化合物在日常生活和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中也有著重要的用途。（1）、在地殼中，鋁是含量最多的金屬元素。如下圖所示是鋁的原子結(jié)構(gòu)示意圖：+13 2 8 3 ，鋁原子的核電荷數(shù)為 ，在化學(xué)反應(yīng)中容易

13、 （填“得到”或“失去”）電子，形成鋁離子 （填符號(hào)）。（2）、鋁冶煉廠以氧化鋁為原料，在熔融狀態(tài)下電解生成鋁和一種常見的氣體，其反應(yīng)的化學(xué)方程式為 。（3）、在日常生活中，家里防盜鐵網(wǎng)上常刷一層“銀粉”漆，其實(shí)“銀粉”就是金屬鋁粉；鋁也可用來制導(dǎo)線；盛裝飲料的易拉罐和家用高壓鍋是用鋁合金制造的；鋁合金還應(yīng)用于飛機(jī)制造上作為材料，我發(fā)現(xiàn)它們具有以下優(yōu)良性能（各答一條，不雷同）：鋁： ；鋁合金： 。分析：鋁的核電荷數(shù)為13，因最外層電子數(shù)為3，在反應(yīng)中易失去最外層電子形成鋁離子（Al3+），電解熔融狀態(tài)的氧化鋁生成鋁（Al)和氧氣（O2）；通過日常生活中的應(yīng)用可見鋁有較強(qiáng)的耐腐蝕性，良好的導(dǎo)電、

14、導(dǎo)熱性；鋁合金也因質(zhì)輕、強(qiáng)度大、易于加工被廣泛應(yīng)用。答：（1）13，失去，Al3+; (2)、2Al2O3 通電 4Al + 3O2# (3)、具有良好的延展性（或良好的導(dǎo)電性、抗腐蝕性等）；密度?。ㄙ|(zhì)輕、硬度大、強(qiáng)度大、易加工等）。10、某同學(xué)做了如下實(shí)驗(yàn)：（1）、用黃銅片和銅片相互刻劃，用錫和焊錫相互刻劃；（2）、將綠豆粒大的焊錫、錫和鋁放置在鐵片上（呈三角形擺放），加熱鐵片的中心部分（使三種金屬材料的溫度同步上升），觀察熔化情況：請(qǐng)幫助該同學(xué)完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告：（1）實(shí)驗(yàn)?zāi)康模罕容^ 和 的性質(zhì)。（2）、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：銅、錫上留下明顯的劃痕；、焊錫稍加熱即熔化，鋁最后熔化。（3）實(shí)驗(yàn)結(jié)論：分析：黃銅

15、和焊錫為合金，銅片和錫為純金屬，相互刻劃可比較合金和純金屬的硬度。 焊錫、鋁合金，與錫、鋁一起加熱，可比較合金和純金屬的熔點(diǎn)，通過實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的分析可以得出相應(yīng)的結(jié)論。答：（1）、合金 組成它們的純金屬 （2）、合金的性能與組成它們的純金屬不同。 一般合金的硬度和強(qiáng)度比組成它們的純金屬高，合金的熔點(diǎn)比組成它們的純金屬低。11、我們看到過高大的鐵架支撐著一根根高壓電纜，這些電纜主要由鋁制成。（1）、閱讀“資料一”和“資料二”：導(dǎo)電性（以銀的導(dǎo)電性為100作標(biāo)準(zhǔn)）密度（g/cm3)銅998.92鋁612.70資料二 通過對(duì)上述資料的分析，說明高壓電纜用鋁制而不用銅制的原因 。（2）、合金比純金屬用途更

16、廣泛。因此，在我們的生活、生產(chǎn)中使用的金屬材料大都是合金。合金是 （填“純凈物”或“混合物”）。當(dāng)今世界上使用量最大的合金是 。分析：（1）、根據(jù)資料一知：鋁在地殼中含量比銅高；根據(jù)資料二知：銅的導(dǎo)電性比鋁強(qiáng)，但密度比鋁大得多，使用鋁作導(dǎo)線可以避免鐵架承受過大的壓力和電纜承受過大的拉力，且鋁比銅價(jià)格便宜，所以選用鋁制導(dǎo)線，不選銅制導(dǎo)線。（2）、鋼鐵是使用最多的金屬材料，鋼鐵屬鐵合金。答：（1）、鋁在地殼中含量比銅在地殼中的含量高；鋁的導(dǎo)電性大約是銅的導(dǎo)電能力的2/3，但密度不到銅的1/3，制相同長(zhǎng)度、相同導(dǎo)電能力的電纜，鋁的質(zhì)量比銅小，避免鐵架承受過大的壓力和電纜承受過大的拉力。 （2）、混合

17、物，鐵合金。 作業(yè)1填空：（）、常溫下，它們都是固體，（ 除外），大多數(shù)呈現(xiàn)（ ）色的金屬光澤，（銅為 色，金為黃色），大多數(shù)為（ ）和（ ）的良導(dǎo)體，可用于做（ ）、（ ）等。（）、物質(zhì)的（）在很大程度上決定的物質(zhì)的用途，同時(shí)還需要考慮價(jià)格因素、是否美觀，使用是否便利，以及廢料是否易于回收和對(duì)環(huán)境的影響等多種因素。（）、下列生活中使用的各種金屬制品主要利用了金屬的什么物理性質(zhì)？銅導(dǎo)線（）；鋁鍋（）；金項(xiàng)鏈（）；燈泡中我鎢絲（）。、選擇題：（）、下列物理性質(zhì)中，屬于金屬共有的是（）。導(dǎo)電性；熔點(diǎn)低；延展性；有金屬光澤；不易導(dǎo)電；導(dǎo)熱性。、；、；、；、。（）、鈦合金是世紀(jì)重要的金屬材料，具有優(yōu)良的性能，如熔點(diǎn)高、密度小、可塑性好、機(jī)械性能好、抗腐蝕能力強(qiáng)，且鈦合金與人體有很好的“相容性”。根據(jù)它們的主要性能，不合實(shí)際的用途是（）。、用于核潛艇設(shè)備的制造；、用于制造航天設(shè)備；、用來做保險(xiǎn)絲；、可用來制造人造骨。（3）、下列應(yīng)用在高鐵列車上的材料，不屬于金屬材料的是（）。、特種鋼；、玻璃；、鋁合金；、銅線。（）、銅能夠制成銅片或拉成銅絲，是因?yàn)殂~具有良好的（）。、導(dǎo)熱性；、導(dǎo)電性；、延展性；、金屬活動(dòng)性。（）、焊錫是錫鉛合金，把鉛加入錫中制成合金的主要目的是（）。、增加強(qiáng)度；、降低熔點(diǎn)；、增加延展性；、增強(qiáng)抗腐蝕性。（）、鞍鋼集團(tuán)為上海虹橋交通樞紐建設(shè)提供4.7萬噸精品鋼材