金屬材料金屬的性質(zhì)

1、【主要內(nèi)容】一、幾種重要的金屬金屬和金屬材料與生活和社會(huì)發(fā)展的關(guān)系非常密切，我們生活中很多日常用品都是金屬材料制成的。金屬材料包括純金屬和合金兩類，目前已制得的純金屬只有90余種，但這些純金屬按一定比例制得的合金已達(dá)幾千種。鐵、銅、鋁及其合金是人類使用最多的金屬材料。地殼中最多的金屬是鋁，應(yīng)用最廣泛的 是鐵。1.物理性質(zhì)的共性狀態(tài)：通常情況下，除 Hg外，其余金屬都是固態(tài)。有金屬光澤，不透明。有良好的導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性。有延展性。密度、硬度較大，熔點(diǎn)較高。注意：以上是金屬物理性質(zhì)上的一般通性，除此以外，金屬還具有各自的特性。要在學(xué)習(xí)中把握一般 通性的同時(shí)，把握特殊性。物理性質(zhì)物理性質(zhì)比較導(dǎo)電性Ag

2、 Cu Au Al Zn Fe Pb導(dǎo)電性逐漸減弱密 度Au Pb Ag Cu Fe Zn Alk密度逐漸減小熔 點(diǎn)W Fe Cu Au Ag Al Sn熔點(diǎn)由局到低硬 度Cr Fe Ag Cu Au Al Pbk硬度由大到小2.金屬的用途物質(zhì)的性質(zhì)在很大程度上決定了物質(zhì)的用途，但這不是唯一的決定因素，在考慮物質(zhì)的用途時(shí)，還需 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環(huán)境的影響等多種因素。為什么電線一般用銅制而不用鐵制、銀制？因?yàn)殍F的導(dǎo)電性比銅差，銀的價(jià)格高，不經(jīng)濟(jì)。為什么電燈中的燈絲用鎢絲而不用錫制？因?yàn)殒u的熔點(diǎn)高，錫的熔點(diǎn)低，錫受熱會(huì)熔化，而引起斷路。為什么菜刀、鐮

3、刀用鐵制而不用鋁制？因?yàn)殍F的硬度更大。為什么鐵制水龍頭表面鍍鉻？為什么不鍍金？因?yàn)殂t的硬度大，而金的硬度較小，且價(jià)格高。3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)熱性最好的金屬銀硬度最高的金屬鉻熔點(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、合金合金是在金屬中加熱熔合某些金屬或非金屬而制得的具有金屬特性的材料。如生鐵和鋼等，這些合金具有某些比純金屬更好的性能。合金的強(qiáng)度和硬度一般比組成它們的純金屬更高，抗腐蝕性能等也更好，因此，合金具有更廣泛的用途。目前已制得的純金屬只有90 余種，但這些純金屬按一定比例制得的合金已達(dá)幾

4、千種。合金的特殊性能主要有以下幾個(gè)方面：1、硬度和強(qiáng)度：如純鋁的強(qiáng)度低，只有通過合金化才能得到可作結(jié)構(gòu)材料使用的各種鋁合金。鋁合金的突出特點(diǎn)是密度小、強(qiáng)度高。硬鋁合金的強(qiáng)度較鋁高，這類合金有Al-Cu-Mg 系和 Al-Cu-Mg-Zn 系。新近開發(fā)的高強(qiáng)度硬鋁，強(qiáng)度進(jìn)一步提高，而密度比普通硬鋁減小15%，且能擠壓成型，可用作摩托車骨架和輪圈等構(gòu)件。Al-Li 合金可制作飛機(jī)零件和承受載重的高級運(yùn)動(dòng)器材。目前高強(qiáng)度鋁合金廣泛應(yīng)用于制造飛機(jī)、艦艇和載重汽車等，可增加它們的載重量以及提高運(yùn)行速度，并具有抗海水侵蝕，避磁性等特點(diǎn)。2、抗腐蝕性能：金屬材料在腐蝕性介質(zhì)中所具有的抵抗介質(zhì)侵蝕的能力，稱金

5、屬的耐蝕性。純金屬中耐蝕性高的通常具備下述三個(gè)條件之一：熱力學(xué)穩(wěn)定性高的金屬。耐蝕性好的貴金屬，如 Pt、Au、Ag、Cu等就屬于這一類。易于鈍化的金屬。不少金屬可在氧化性介質(zhì)中形成具有保護(hù)作用的致密氧化膜，這種現(xiàn)象稱為鈍化。金屬中最容易鈍化的是Ti 、 Zr、 Ta、 Nb、 Cr 和 Al 等。表面能生成難溶的和保護(hù)性能良好的腐蝕產(chǎn)物膜的金屬。這種情況只有在金屬處于特定的腐蝕介質(zhì)中才出現(xiàn)，例如，Al在濃H2SO溶液中，Zn在大氣中等。金屬腐蝕是工業(yè)上危害最大的自發(fā)過程，因此耐蝕合金的開發(fā)與應(yīng)用，有重大的社會(huì)意義和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。鋁中加入Mn Mg形成的Al-Mn、Al-Mg合金具有很好的耐蝕性，

6、良好的塑性和較高的強(qiáng)度，稱為防銹 鋁合金，用于制造油箱、容器、管道、鉚釘?shù)取?、低熔點(diǎn)：合金的熔點(diǎn)比任一組分金屬的熔點(diǎn)都要低。如焊錫的熔點(diǎn)(183C)比錫的熔點(diǎn)(232C)、鉛的熔點(diǎn)(327 C)都要低。4、機(jī)械加工性能：合金鋼又叫特種鋼，在碳鋼的基礎(chǔ)上加入一種或多種合金元素，使鋼的組織結(jié)構(gòu)和性能發(fā)生變化，從 而具有一些特殊性能，如高硬度、高耐磨性、高韌性、耐腐蝕性，等等。5、光澤：白金全稱為“白色 K金”，是將黃金與銅、饃、鋅等金屬熔合在一起后所制成的一種白色合金。其 中，黃金的質(zhì)量分?jǐn)?shù)最多為75%鈦的密度小，其強(qiáng)度是不銹鋼的3.5倍，鋁合金的1.3倍，液態(tài)的鈦幾乎能溶解所有的金屬，形成固熔

7、體或金屬化合物等各種合金。合金元素如Al、V、Zr、Sn、Si、Mo和Mn等的加入，可改善鈦的性能，以適應(yīng)不同的需要。由于上述優(yōu)異性能，鈦享有“未來的金屬”的美稱。鈦合金已廣泛用于國民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng) 域，它是火箭、導(dǎo)彈和航天飛機(jī)不可缺少的材料。船舶、化工、電子器件和通訊設(shè)備以及若干輕工業(yè)領(lǐng)域 中要大量應(yīng)用鈦合金，只是目前鈦的價(jià)格較昂貴，限制了它的廣泛使用。三、金屬的化學(xué)性質(zhì)1、金屬的化學(xué)性質(zhì)我們可以將金屬的化學(xué)性質(zhì)歸納為下表：金屬的化竽性質(zhì)實(shí)例睨明(1)金屬與*氣的反應(yīng)4人】+3。2 = 犯。32Cu+O3=2CuO大多數(shù)金JS都能與氟 氣反應(yīng).但反應(yīng)的難易和劇 烈程度不同。Mg. Al等在 常溫下

8、就能與氧氣反應(yīng)：F入 等在常溫時(shí)幾乎不與氧氣 反應(yīng)，金在高溫時(shí)也不與就氣 反應(yīng),金屬與鹽酸、稀 硝酸的反應(yīng)Mg + H2SO4 =+ HJFe + SHCFeClj+Hjf在金屬活動(dòng)性順序里， 位于氫前面的金屬能置換 出鹽酸,稀硫酸中的氫，而 位于氫后面的金屬則不能金屬與某些化 合物溶液的反應(yīng)2AJ+ 3Cu£0產(chǎn)他岱。4)3+ 3cliFt + CuSOfl=Cw + FeSOCu + 2AgNO3=Cu(NOJ)2 + 2Ag在金II活動(dòng)性頓序里，位于前面的金屬能把位 于后面的金霆從它們的化 合物溶液里置換出來鎂、鋁具有很好的抗腐蝕性能，是因?yàn)殇X的表面在空氣中與氧氣反應(yīng)，生成一層

9、致密的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定 的氧化膜，可阻止鎂、鋁進(jìn)一步被氧化?！罢娼鸩慌禄馃挕?，說明金在高溫下也不與氧氣反應(yīng)。2、置換反應(yīng)由一種單質(zhì)與一種化合物反應(yīng)，生成另一種單質(zhì)與另一種化合物的反應(yīng)叫做置換反應(yīng)。金屬活動(dòng)性順序排在氫前的金屬與鹽酸或稀硫酸等酸白反應(yīng)，以及類似鐵與硫酸銅溶液的反應(yīng)（金屬活動(dòng)性順序里前面的金屬與后面的金屬鹽溶液的反應(yīng)）等都屬于置換反應(yīng)。鐵跟酸（鹽酸、稀硫酸）或某些化合物溶液（如CuSO）發(fā)生置換反應(yīng)時(shí)，其化合價(jià)由0一+2,而不是0 3,即生成低價(jià)鐵的化合物而不是高價(jià)鐵的化合物。歸納已學(xué)過的基本化學(xué)反應(yīng)類型，有以下三類：化合反應(yīng)：A+ B+ AB- -分解反應(yīng)：AB > A+ B+

10、置換反應(yīng)：A+ BO AC+ B3、金屬活動(dòng)性順序經(jīng)過大量的實(shí)驗(yàn)探究和分析，人們歸納和總結(jié)出了常見金屬在溶液中的活動(dòng)性順序：K Ca Na Mg Al Zn & Sn Pb （H） Cu Hg Ag Pt Au»金屬活動(dòng)性由強(qiáng)逐漸減弱金屬活動(dòng)性順序可采用“五元素一句”的方法記憶，即“鉀鈣鈉鎂鋁、鋅鐵錫鉛氫、銅汞銀鉆金”。 金屬活動(dòng)性順序可以作為金屬能否與不同物質(zhì)的溶液發(fā)生置換反應(yīng)的一種判斷依據(jù)?！纠}解析】 1.下列物質(zhì)不屬于合金的是（）A.生鐵B.不銹鋼C.氧化鐵D.青銅【分析】本題主要考查對合金定義的理解。合金是金屬和金屬（或非金屬）熔合而成具有金屬特性的 物質(zhì)。合金一定

11、是混合物，而 C中氧化鐵（FezQ）是純凈物，因此不屬于合金。本題答案：C 2.下列化學(xué)方程式正確的是（）A. Cu+ 2AgNO= Cu（NQ%+2AgB . Cu+ FeSQ= CuSO+ FeC. 2K+ CuSO（溶液）=K2SO+CuD. 2Fe+6HCl= 2FeCl3 + 3HJ【分析】本題考查金屬和酸、金屬和某些化合物的溶液的反應(yīng)。A是正確的；由于 Cu沒有Fe活潑,不能置換出Fe,故B是錯(cuò)誤的；由于 K、Ca、Na的活動(dòng)性很強(qiáng)，在化合物的溶液中的反應(yīng)復(fù)雜，不能置換 出排在它們后面的金屬，故 C是錯(cuò)誤的；Fe參與的置換反應(yīng)中，生成的 Fe都是+2價(jià)的鐵元素的化合物， 故D也是錯(cuò)

12、誤的。本題答案：A 3.鐵是人們廣泛使用的金屬，下列關(guān)于鐵的說法正確的是（）A.純凈的生鐵屬于金屬單質(zhì)B.鐵是地殼中含量最多的金屬元素C.人類的歷史上鐵器的使用早于銅器D.鐵容器不能用來配制波爾多液【分析】本題主要考查鐵的相關(guān)知識(shí)，包括合金、地殼中的含量、使用歷史及化學(xué)性質(zhì)。選項(xiàng)A:生鐵是鐵的一種合金，包含鐵及少量碳、硅、鎰、硫、磷，其中除鐵外主要元素為碳，含量為2%-4.3%。單質(zhì)指的是由一種元素組成的純凈物，所以生鐵不是單質(zhì)而是一種混合物。選項(xiàng)B:地殼中含量在前五位的元素分別是：氧、硅、鋁、鐵、鈣。所以地殼中含量最多的金屬元素是鋁。選項(xiàng)C:早在歷史上的“青銅器時(shí)期”早于“鐵器時(shí)期”，Au、Ag、Cu Fe、Al，比較它們的活潑性可D:波爾多液中含有硫酸銅，鐵可以和硫酸人們使用銅、鐵之前，人們就使用黃金和白銀作為飾物和貨幣, 而近百年才大量使用鋁制品，人類使用金屬從早到晚的順序?yàn)?得如下結(jié)論：金屬越不活潑越易冶煉，使用的時(shí)間越早。選項(xiàng) 銅溶液發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，所以鐵容器不能用來配制波爾多液。本題