專題3 　應(yīng)用廣泛的金屬材料

1、第一單元應(yīng)用廣泛的金屬材料學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.了解常見金屬制品的金屬材料，認(rèn)識(shí)金屬材料在生產(chǎn)生活中的廣泛應(yīng)用。2.知道鋁及其化合物的性質(zhì)。(重點(diǎn))3.了解常見合金的組成，知道生鐵和鋼等重要合金的性能，了解形狀記憶合金在高科技領(lǐng)域中的重要應(yīng)用。(重點(diǎn))4.知道金屬腐蝕的危害，認(rèn)識(shí)防止金屬腐蝕的重要性。知道各種防止金屬腐蝕的方法及其原理。(重點(diǎn))自 主 預(yù) 習(xí)·探 新 知一、金屬的性質(zhì)及其應(yīng)用1金屬的通性：大多數(shù)金屬呈銀白色，有金屬光澤，具有導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、延展性，熔、沸點(diǎn)較高，密度大。2常見金屬的物理性質(zhì)及其應(yīng)用金屬性質(zhì)用途銅、鋁有良好的導(dǎo)電性用做輸電的導(dǎo)線鎢有很高的熔點(diǎn)用于制作燈絲鋁有良好

2、的延展性可制成鋁箔用于包裝食品3.常見金屬的化學(xué)性質(zhì)及其應(yīng)用(以鋁為例)(1)鋁的化學(xué)性質(zhì)化學(xué)性質(zhì)化學(xué)反應(yīng)方程式或文字解釋與氧氣反應(yīng)常溫在空氣中形成致密的氧化膜，具有抗腐蝕性加熱或點(diǎn)燃4Al3O22Al2O3與酸反應(yīng)與稀鹽酸反應(yīng)2Al6HCl=2AlCl33H2常溫下與濃硫酸、濃硝酸鈍化，鋁表面形成一層氧化膜與堿反應(yīng)2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2與鹽溶液反應(yīng)(如CuSO4溶液)化學(xué)反應(yīng)方程式：2Al3CuSO4=3CuAl2(SO4)3(2)氧化鋁的化學(xué)性質(zhì)與強(qiáng)堿溶液反應(yīng)的離子方程式為Al2O32OH=2AlOH2O。與強(qiáng)酸溶液反應(yīng)的離子方程式為Al2O36H=2Al33H2O

3、。鋁制炊具不能用來長時(shí)間盛裝酸性或堿性及含食鹽的食品。二、常見合金的組成及應(yīng)用1合金的概念 合金：是由兩種或兩種以上的金屬(或金屬與非金屬)熔合而成的具有金屬特性的物質(zhì)。2合金的性質(zhì)(1)一般情況下，合金比純金屬硬度更大、更堅(jiān)固。(2)多數(shù)合金的熔點(diǎn)一般比各成分金屬的低。(3)一般來說，合金的性質(zhì)并不是各成分的性質(zhì)的總和，合金具有良好的物理、化學(xué)或機(jī)械的性能。3常見的合金(1)鐵合金生鐵和鋼是含碳量不同的兩種鐵碳合金。生鐵的含碳量為2%4%，鋼的含碳量為0.3%2%。不銹鋼是最常見的一種合金鋼，其中除含有鐵元素外，還主要含有鉻和鎳元素。(2)鋁合金純鋁的硬度和強(qiáng)度較小，向鋁中加入少量的合金元素

4、如Cu、Mg、Si、Mn、Zn及稀土元素等可制成鋁合金。例如：硬鋁：含Cu 4%、Mg 0.5%、Mn 0.5%、Si 0.7%。 (3)銅合金黃銅(銅鋅合金，含Zn 20%36%)，青銅(銅錫合金。含Sn 10%30%)。(4)鈦合金優(yōu)點(diǎn)：有較高的強(qiáng)度、良好的抗氧化性和優(yōu)異的耐腐蝕性。用途：鈦合金主要用于飛機(jī)、火箭、導(dǎo)彈、人造衛(wèi)星、宇宙飛船等尖端領(lǐng)域。同時(shí)由于它對(duì)人體無毒和無不良反應(yīng)，可作為人造骨的材料，被稱為“親生物金屬”。三、金屬的腐蝕與防護(hù)1金屬的腐蝕(1)原理金屬表面與周圍的物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或因電化學(xué)作用而遭到破壞稱為金屬腐蝕。金屬腐蝕的本質(zhì)是金屬原子失電子變成金屬陽離子的過程。(2

5、)分類(3)金屬腐蝕的化學(xué)通式：Mne=Mn。2金屬的防護(hù)(1)金屬腐蝕的防護(hù)方法：表面保護(hù)法、電化學(xué)保護(hù)法、改變內(nèi)部結(jié)構(gòu)保護(hù)法。(2)常見金屬防護(hù)法電鍍?cè)诮饘俦砻驽兩弦粚佑斜Ｗo(hù)能力的金屬。犧牲陽極的陰極保護(hù)在被保護(hù)的金屬器件上附著一種更易失去電子的金屬或合金的方法?？舅{(lán)通過發(fā)藍(lán)液處理，使鐵器表面氧化生成一層致密的四氧化三鐵薄膜?；A(chǔ)自測1判斷正誤(正確的打“”，錯(cuò)誤的打“×”)(1)合金的硬度和強(qiáng)度一般比它的成分金屬小。()(2)鋼鐵發(fā)生電化學(xué)腐蝕時(shí)，負(fù)極鐵失去電子生成Fe3。()(3)金屬腐蝕可分為化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕。()(4)暫時(shí)不用的金屬刀具要擦干并涂油是為了防止金屬腐蝕。

6、()【答案】(1)×(2)×(3)(4)2下列關(guān)于合金與純金屬性質(zhì)的說法中不正確的是()A合金是兩種金屬或多種金屬組成的混合物，沒有固定的熔點(diǎn)B相同的幾種金屬不同含量組成的幾種合金，其性質(zhì)也可能有所差別C合金跟金屬一樣能導(dǎo)電、導(dǎo)熱、具有較好的延展性D合金的性能在很多方面比純金屬更加優(yōu)越，所以應(yīng)用更加廣泛AA項(xiàng)中由于合金具有特定的結(jié)構(gòu)，所以其熔點(diǎn)也是固定的，A錯(cuò)；合金具有金屬的特性，所以其導(dǎo)電、導(dǎo)熱性和延展性也很好，C正確；合金中不同的金屬，及相同的金屬不同的用量都可以形成性質(zhì)不同的合金，即其性質(zhì)可以調(diào)控，所以我們可以根據(jù)需要添加和控制合金的性質(zhì)，使它的性能更加優(yōu)越，因此應(yīng)用

7、也更加廣泛，B、D正確。3下列措施不是為了金屬防腐的是()A鐵質(zhì)自來水管鍍鋅B汽車本身噴涂油漆C刀表面烤藍(lán)D把普通鋼冶煉為錳鋼DA、B、C都是為了金屬防腐，D是為提高鋼的耐磨性和韌性。合 作 探 究·攻 重 難金屬腐蝕快慢的判斷方法自由女神像的軀干由300塊單個(gè)銅板組成，每塊銅板被用鉸釘固定的銅條獨(dú)特地連接在一根鐵支架上，數(shù)年來鐵生了銹，并產(chǎn)生了隆起，隆起使得450 000顆鉸釘中40%以上的被拉松動(dòng)，這樣就在銅板上留下了一些小孔，使銅板產(chǎn)生了下垂，神像銅質(zhì)的外表也遭受著空氣污染的影響。思考交流1鋼鐵在潮濕的空氣中發(fā)生的主要是化學(xué)腐蝕，還是電化學(xué)腐蝕？【提示】電化學(xué)腐蝕。2金屬越活潑

8、，一般越容易發(fā)生腐蝕。鋁比鐵活潑，但鋁制品卻比鐵制品耐腐蝕，為什么？【提示】鋁在空氣中容易形成一薄層致密的氧化物保護(hù)膜，對(duì)內(nèi)部金屬有保護(hù)作用。3鍍錫鐵板和鍍鋅鐵板鍍層破壞后誰更耐腐蝕？【提示】因?yàn)榻饘俚幕顫娦許n<Fe，Zn>Fe，故鍍層破損發(fā)生原電池反應(yīng)時(shí)，鍍錫鐵板中鐵被腐蝕。鍍鋅鐵板中鋅被腐蝕，鐵被保護(hù)，因此鍍鋅鐵板更耐腐蝕。金屬腐蝕快慢的判斷方法(1)電解原理引起的腐蝕>原電池原理引起的腐蝕>化學(xué)腐蝕>有防護(hù)措施的腐蝕。(2)對(duì)同一種金屬來說，腐蝕的快慢：強(qiáng)電解質(zhì)溶液>弱電解質(zhì)溶液>非電解質(zhì)溶液。(3)活潑性不同的兩金屬，活潑性差別越大，腐蝕越快

9、。(4)對(duì)同一種電解質(zhì)溶液來說，電解質(zhì)溶液濃度越大，腐蝕越快。選擇合適的金屬防護(hù)方法為什么下圖所示的方法都起到了金屬防護(hù)的作用？思考交流1在金屬部件上涂油為什么能防止金屬生銹？【提示】阻止金屬部件與空氣中的氧氣接觸。2在工業(yè)上常用亞硫酸鈉除去水中溶解的氧氣，防止輸水管被腐蝕，請(qǐng)簡要說明原因。【提示】鋼鐵易發(fā)生吸氧腐蝕，Na2SO3具有較強(qiáng)的還原性，能與水中溶解的氧氣反應(yīng)：2Na2SO3O2=2Na2SO4，防止輸水管腐蝕。 3在船體外殼鑲嵌鋅塊保護(hù)船體，這是什么金屬保護(hù)法？【提示】犧牲陽極的陰極保護(hù)法。金屬防護(hù)的常用方法原理方法適用對(duì)象防化學(xué)腐蝕使氧化劑與金屬隔離包覆塑料層工具或車把涂油漆戶外

10、鐵制設(shè)備涂礦物油機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)部分電鍍精密儀器或設(shè)備改變金屬內(nèi)部結(jié)構(gòu)制成不銹鋼精密儀器或設(shè)備防電化學(xué)腐蝕犧牲鋅(鎂)塊犧牲鋅(鎂)保護(hù)鐵大型門閘與艦船與外接電源負(fù)極相連鐵作陰極被保護(hù)大型水上設(shè)施當(dāng) 堂 達(dá) 標(biāo)·固 雙 基1下列性質(zhì)不屬于金屬通性的是()A延展性B導(dǎo)電性C導(dǎo)熱性D硬度大【答案】D2下列金屬中，遇到稀硫酸或氫氧化鈉溶液都能放出氫氣的是()A銀 B鋁 C鎂D鐵B銀與稀H2SO4、NaOH溶液均不反應(yīng)；鎂、鐵均與NaOH溶液不反應(yīng)；2Al3H2SO4=Al2(SO4)33H2、2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2，故選B。雖然鋁既能與酸反應(yīng)，也能與堿反應(yīng)，但鋁不是兩性元素

11、，它屬于金屬元素。3下列關(guān)于合金的說法正確的是() 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：13072026】合金至少含兩種金屬合金中元素以化合物形式存在合金的熔點(diǎn)比組成成分低合金一定是混合物鐵銹是一種鐵合金ABCDC合金概念有三個(gè)特點(diǎn)：一定是混合物；合金中各成分都是以單質(zhì)形式存在；合金中至少有一種金屬。鐵銹的主要成分是氧化鐵，不具有合金的性質(zhì)，因此不屬于合金。4.下列有關(guān)合金性質(zhì)的敘述中正確的是()A合金與各成分金屬相比，具有很多優(yōu)良的物理、化學(xué)或機(jī)械性能B相同金屬元素組成的合金，元素的含量有可能不同，但其性能是相同的C鋁與鎂鋁合金在冷的濃硝酸中的反應(yīng)相同D合金具有各成分金屬性質(zhì)之和A雖然是由相同元素組成的合金，若各元素

12、的含量不同，則其性質(zhì)也有差異，B錯(cuò)；鋁在冷的濃硝酸中發(fā)生鈍化反應(yīng)，在鋁的表面上形成一層致密的氧化膜，而鎂鋁合金則是鎂和鋁依次與濃硝酸發(fā)生常規(guī)的氧化還原反應(yīng)，C錯(cuò)；合金的性質(zhì)并不是各成分金屬性質(zhì)的簡單加和，D錯(cuò)。5下列關(guān)于金屬腐蝕的敘述正確的是 ()A金屬在潮濕空氣中腐蝕的實(shí)質(zhì)是MnH2O=M(OH)nH2B金屬化學(xué)腐蝕的實(shí)質(zhì)是：Mne=Mn，電子直接轉(zhuǎn)移給氧化劑C金屬的化學(xué)腐蝕必須在酸性條件下進(jìn)行D在潮濕的中性環(huán)境下，金屬的電化學(xué)腐蝕主要是以正極上析出H2為主B金屬的化學(xué)腐蝕是金屬直接與氧化劑接觸，發(fā)生氧化還原反應(yīng)，不需在酸性條件下，故B項(xiàng)正確，C項(xiàng)不正確；而金屬在潮濕的空氣中被腐蝕主要是正極上O2得電子生成OH，而在潮濕的酸性環(huán)境中，則主要是正極上：2H2e=H2，而在中性環(huán)境中主要以吸氧腐蝕為主，故A、D項(xiàng)不正確。6日常生產(chǎn)、生活用到許多金屬制品，從實(shí)用美觀的角度考慮選擇下列合適的金屬材料或保護(hù)(防腐蝕)方法，將序號(hào)填入下表相應(yīng)空格中。不銹鋼白鐵(鍍鋅鐵皮)鋁合金鍍鉻鐵管涂漆鑲嵌鋅塊與直流電源負(fù)極相連(陰極保護(hù)法)用途選用材料或保護(hù)方法菜刀樓梯扶手或陽臺(tái)護(hù)欄水桶航海輪船水閘吊車塔架房門窗框【解