高中化學(xué) 第3章 第3節(jié) 用途廣泛的金屬材料 新人教必修1

第三節(jié)用途廣泛的金屬材料1．了解合金的定義及特性。2．了解銅合金和鋼的分類、組成及用途。3．初步認(rèn)識(shí)合理使用金屬材料的意義。.一、常見合金的重要應(yīng)用1．合金的定義合金是指由兩種或兩種以上的

熔合而成的具有

特性的物質(zhì)。2．合金與純金屬的性能差異(1)硬度合金的硬度及機(jī)械加工性能一般

各成分金屬。(2)熔點(diǎn)合金的熔點(diǎn)一般

各成分金屬。金屬(或金屬跟非金屬)金屬高于低于.

合金的性質(zhì)是各成分金屬性質(zhì)的總和嗎？【提示】合金具有許多良好的物理、化學(xué)和機(jī)械性能，在許多方面不同于各成分金屬，不是簡(jiǎn)單加合；但一般認(rèn)為在化學(xué)性質(zhì)上，合金體現(xiàn)的是各成分金屬的化學(xué)性質(zhì)。

3．常見的合金(1)銅合金①青銅：主要含

、

、

②黃銅：主要含

、

等③白銅：主要含

、

、

等(2)鋼銅錫鉛銅鋅銅鎳鋅.二、正確選用金屬材料1．金屬材料的分類2．金屬材料的正確選用在進(jìn)行金屬材料選擇時(shí)，常常要考慮以下幾個(gè)方面：主要用途、

、性質(zhì)(密度、硬度、強(qiáng)度、導(dǎo)電性)、化學(xué)性質(zhì)(對(duì)水的作用、耐

性)、價(jià)格、加工難度、日常維護(hù)等方面。外觀物理腐蝕.一、常見合金及性能

關(guān)于合金下列說法是否正確？①合金一定含有金屬元素。②合金中可能含有非金屬元素。③合金一定是混合物。④合金的硬度一般比各成分金屬的大。⑤合金的熔點(diǎn)一般比各成分金屬的低。⑥合金具有許多優(yōu)良的物理、化學(xué)及機(jī)械性能。在任何情況下都優(yōu)于成分金屬。.⑦合金中成分的含量影響合金的性質(zhì)。⑧合金具有各成分金屬的化學(xué)性質(zhì)。[學(xué)生交流]【提示】除⑥外，其余說法均正確。[歸納小結(jié)]常見的合金及性能合金主要成分主要性能與用途銅合金青銅銅、錫、鉛強(qiáng)度高、可塑性好、耐磨、耐腐蝕，用于制造軸承、齒輪等機(jī)器零件黃銅銅、鋅強(qiáng)度高、可塑性好、易加工、耐腐蝕，用于制造儀表等機(jī)器零件白銅銅、鎳光澤好、耐磨、耐腐蝕、易加工，用于制造精密儀器和裝飾品.鐵合金碳素鋼鐵、碳含碳量越低，韌性越高，強(qiáng)度越低；含碳量越高，韌性越低，強(qiáng)度越高。用于制造鋼板、鋼管、刀具等合金鋼鐵、鉻、錳、鎳等含不同元素的合金，具有不同的優(yōu)良性能，可用于制造不銹鋼及各種特種鋼硬鋁鋁、銅、鎂、硅強(qiáng)度和硬度好，用于火箭、飛機(jī)、輪船等制造業(yè).

碲鋅鎘(Te－Zn－Cd)晶體可以用于制造紅外探測(cè)器的基礎(chǔ)材料，下列有關(guān)它的敘述中不正確的是(

)A．它是由Te、Zn、Cd按一定比例混合而成的，無固定的熔沸點(diǎn)B．它易導(dǎo)電、導(dǎo)熱，具有延展性C．它的熔沸點(diǎn)比Zn的低D．它的硬度和強(qiáng)度比Cd的大【解析】碲鋅鎘晶體是由Te、Zn、Cd按一定比例熔合而成的具有金屬特性的合金，只要比例確定，其組成就固定，因而有固定的熔沸點(diǎn)；合金具有比成分金屬低的熔沸點(diǎn)、高的硬度和強(qiáng)度?！敬鸢浮?/p>

A.下表列出幾種金屬的資料，利用這些資料回答以下問題。金屬導(dǎo)電性導(dǎo)熱性成本($/kg)抗腐蝕性密度g·cm－3強(qiáng)度鈉很好好40很差0.97差銀很好好2000非常好10.5差鋁好一般10很好2.7好鐵好一般1.7差7.9好(1)鈉質(zhì)輕而且是良好的導(dǎo)電體，為什么不用它作架空電纜？試舉兩個(gè)理由。(2)列舉兩個(gè)理由說明為什么鐵常用于建筑大橋？用鐵有什么缺點(diǎn)？(3)船的上部多用鋁制造而不是鐵，試舉兩個(gè)理由解釋。(4)學(xué)校頒發(fā)的獎(jiǎng)杯通常是以鐵制造，然后表面鍍上一層薄銀，為什么？為何不用銀鑄造整個(gè)獎(jiǎng)杯？.【解析】用作架空電纜首先考慮導(dǎo)電性，還要考慮抗腐蝕性、強(qiáng)度、成本

等因素，鐵強(qiáng)度高，價(jià)格便宜可用于建筑大橋。船的上部分用鋁，主要考

慮質(zhì)量輕，抗腐蝕能力強(qiáng)，獎(jiǎng)杯鍍銀主要是美觀、抗腐蝕，純銀會(huì)增加成

本?！敬鸢浮?/p>

(1)太軟，不能抗腐蝕。(2)鐵便宜、堅(jiān)硬，缺點(diǎn)是抗腐蝕性差。(3)用鐵，一是抗腐蝕性差，二是重量增加會(huì)增加動(dòng)力消耗。(4)銀美觀，抗腐蝕，用純銀成本太高。.二、正確選用金屬材料

假如鋁能被開發(fā)利用，其有利因素有哪些？[學(xué)生交流]【提示】在空氣中，鋁表面能形成一層致密的氧化物薄膜，可阻止鋁進(jìn)一步氧化。鋁對(duì)水、濃硝酸有耐腐蝕性能。鋁在高溫時(shí)還原性很強(qiáng)，可用來冶煉高熔點(diǎn)金屬。鋁的最大優(yōu)點(diǎn)是輕盈?，F(xiàn)代飛機(jī)有70%是鋁和鋁合金制造的，所以人們稱之為“會(huì)飛”的金屬。鋁的導(dǎo)電性僅次于銀和銅，常用于制造電線和電纜。在建筑行業(yè)，鋁門窗、鋁梁也應(yīng)用得十分廣泛，日用器皿也有許多是用鋁制成的。.

一般來說選擇金屬材料時(shí)，從哪些方面考慮？[師生互動(dòng)]【提示】通常從金屬(或合金)的用途，外觀，硬度、密度，熔點(diǎn)，導(dǎo)電導(dǎo)熱性，耐酸堿性，穩(wěn)定性，加工難度。維護(hù)、價(jià)格及對(duì)環(huán)境的影響等方面考慮來選擇最佳材料。[歸納小結(jié)]正確使用金屬材料注意以下方面：(1)選擇金屬材料應(yīng)考慮的因素①主要用途：材料的用途與材料的性能有很密切的關(guān)系。②外觀：不僅要材料本身外觀美，還要使材料的外觀與周邊環(huán)境相協(xié)調(diào)。③物理性質(zhì)：物理性質(zhì)包括密度、硬度、強(qiáng)度、伸縮性、導(dǎo)電導(dǎo)熱性、被水浸潤(rùn)性等。.④化學(xué)性質(zhì)：化學(xué)性質(zhì)主要包括在空氣、水、陽光、酸、堿、鹽等的環(huán)境里的化學(xué)穩(wěn)定性。這些性質(zhì)影響到材料的使用壽命。⑤價(jià)格：考慮價(jià)格時(shí)要把對(duì)材料的基本需求和材料的基本性能放在前面。⑥加工難度：考慮加工難度時(shí)要將材料的性質(zhì)與加工的技術(shù)、設(shè)備相結(jié)合。⑦日常維護(hù)：金屬材料耐腐蝕性相對(duì)較弱，在選金屬材料時(shí)必須要考慮到使用后的日常維護(hù)問題。⑧對(duì)環(huán)境的影響：一是要考慮到在使用材料的過程中，它的反光性、放射性、產(chǎn)生的噪音等對(duì)環(huán)境的不利影響；二是要考慮到材料的廢棄物對(duì)環(huán)境有哪些不利影響。要盡量做到避免有關(guān)的不利影響。(2)正確使用金屬材料在使用金屬材料時(shí)，除注意選擇的因素外，還要考慮防止和減緩金屬材料的腐蝕。.

鈦和鈦的合金被譽(yù)為“21世紀(jì)最有發(fā)展前景的金屬材料”，它們具有很多優(yōu)良的性能，如熔點(diǎn)高、密度小、可塑性好、易于加工、耐腐蝕等，尤其是鈦合金與人體器官具有很好的“生物相容性”。根據(jù)它們的主要性能，下列用途不切合實(shí)際的是(

)A．用來做保險(xiǎn)絲B．用于制造航天飛機(jī)C．用來制造人造骨D．用于家庭裝修，做鈦合金裝飾門【解析】由于鈦和鈦的合金密度小、可塑性好，因此可用于航天領(lǐng)域，B正確；由于鈦和鈦合金與人體器官具有很好的“生物相容性”，可與人體的組織相容，不引起排異反應(yīng)，因此可以用來制造人造骨，C正確；由于其密度小、可塑性好、易于加工，因此可用于家庭裝修，做鈦合金裝飾門，D正確；只有A錯(cuò)誤，由于其熔點(diǎn)高，不適合做保險(xiǎn)絲。【答案】

A.

除以上作用外，鈦及其合金還有哪些重要用途？【提示】鈦還可用于制造深海潛艇、海底石油管道等。.【點(diǎn)撥】

1.合金在許多方面優(yōu)于各成分金屬，故合金比純金屬使用更為廣泛。2．合金中各成分金屬元素的含量影響著合金的性質(zhì)，故因含金屬成分不同或含量不同，合金的性能也不相同，所以在選材上應(yīng)當(dāng)引起注意和重視。.1．(2009年安慶高一檢測(cè))下列關(guān)于合金的敘述中正確的是(

)A．合金是由兩種或多種金屬熔合而成的B．日常生活中用到的五角硬幣屬于銅合金C．合金在任何情況都比單一金屬性能優(yōu)良D．商代的司母戊鼎是純銅打造而成的【解析】合金是金屬與金屬或金屬與非金屬熔合形成的，A項(xiàng)錯(cuò)誤；

在機(jī)械加工時(shí)，合金的性能一般較單一金屬優(yōu)良，但并不是任何情況都

是，如純鋁導(dǎo)電性比鋁合金要強(qiáng)等，司母戊鼎是銅合金制成的，只有B

正確。

【答案】

B.2．日常生活中常用鋁制炊具，它質(zhì)輕且堅(jiān)固耐用，其中的原因是(

)A．鋁很不活潑，不易與其他物質(zhì)反應(yīng)B．鋁雖然很活潑，但是只有在高溫下才能與其他物質(zhì)反應(yīng)C．鋁制品表面有一層致密的氧化物薄膜，起保護(hù)作用D．鋁制品表面鍍有一層銅，可以保護(hù)鋁制品【解析】鋁很活潑，常溫下能與氧氣反應(yīng)生成一層致密堅(jiān)硬的氧化物薄膜，能阻止鋁繼續(xù)被氧化，故鋁有一定的抗腐蝕能力?！敬鸢浮?/p>

C.3．下列說法正確的是(

)A．所有不銹鋼都只含有金屬元素B．我國(guó)流通的硬幣材質(zhì)是金屬單質(zhì)C．廣東打撈的明代沉船上存在大量鋁制餐具D．鎂合金的硬度和強(qiáng)度均高于純鎂

【解析】不銹鋼是在普通鋼的基礎(chǔ)上，加入鉻、鎳等多種元素?zé)挸傻?/p>

鋼材，其中還含有碳、硅等非金屬元素，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；我國(guó)流通的硬幣

材質(zhì)是合金的，故B項(xiàng)錯(cuò)誤；廣東正在打撈的明代沉船上存在大量陶瓷

餐具，故C項(xiàng)錯(cuò)誤；合金的性能(如硬度和強(qiáng)度)優(yōu)于其成分金屬，故D項(xiàng)

正確。

【答案】

D.4．所謂合金，就是不同種金屬(也包括一些非金屬)在熔化狀態(tài)下形成的一

種熔合物或冷卻后的固體。下表中金屬難與表中其他金屬形成二元合

金的元素的是(

)FeCuZnAgAuW熔點(diǎn)/°5960.810633380沸點(diǎn)/°C30002595907221227075627A.Zn、Fe

B．Fe、WC．Zn、WD．Fe、Ag【解析】合金是在熔化狀態(tài)下形成的一種熔合物。熔點(diǎn)之間相差過大不易形成熔合物。Zn熔點(diǎn)較低，419.5℃時(shí)熔化，而其他金屬還未熔化；而其他金屬熔化時(shí)，它已汽化；W熔點(diǎn)過高，同樣不易熔化?！敬鸢浮?/p>

C.5．(1)選擇填空：將鋁的用途與性質(zhì)搭配起來(每個(gè)選項(xiàng)只選用一次)。A．質(zhì)輕B．延展性好C．易傳熱D．易導(dǎo)電E．氧化時(shí)放熱①太陽能熱水器：________；②飛機(jī)：________；③焊接鐵軌：________；④電纜：________；⑤鋁箔________。(2)佛山是有色金屬之鄉(xiāng)，其中鋁合金材料的產(chǎn)量約占全國(guó)的一半。鋁合

金材料屬于________(填“純凈物”“混合物”或“單質(zhì)”)。

【解析】

(1)鋁在太陽能熱水器上的應(yīng)用是由于它的導(dǎo)熱性好。鋁合金硬

度大質(zhì)輕，是制造飛機(jī)的良好材料，鋁被氧化時(shí)放熱可作鋁熱劑，因而可

用來焊接鐵軌。鋁用做電纜和鋁箔則分別是由于其導(dǎo)電性和延展性。(2)合金是由一種金屬跟其他一種或幾種金屬(或非金屬)一起熔合而成的具

有金屬特性的物質(zhì)，因此肯定是混合物。

【答案】

(1)①C

②A

③E

④D

⑤B

(2)混合物.6．黃銅是銅與鋅及少量的錫、鉛、鋁等形成的合金，其外觀和黃金差不多，

現(xiàn)有三種方法區(qū)別黃銅和黃金。方法一：根據(jù)黃銅的密度比黃金的密度小，用浮力定律進(jìn)行區(qū)別。方法二：根據(jù)銅能與O2反應(yīng)，而黃金不與O2反應(yīng)，利用燃燒的方法加以

區(qū)別。方法三：根據(jù)銅