高中化學(xué)3.3《用途廣泛的金屬材料》課件新人教版必修1

第三節(jié)用途廣泛的金屬材料金屬材料在生活中隨處可見(jiàn)，常見(jiàn)的金屬材料有哪些？如何正確的選擇金屬材料呢？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)正確選擇和合理使用金屬材料的意義。1．合金的定義合金是指由兩種或兩種以上的_____(或______

______)熔合而成的具有金屬特性的物質(zhì)。常見(jiàn)合金金屬金屬跟非金屬2．合金的部分性質(zhì)(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。高于低于3．常見(jiàn)的合金(1)銅合金(2)鋼

常見(jiàn)合金的成分及其重要應(yīng)用1．銅合金合金主要成分主要性能主要用途青銅銅、錫強(qiáng)度高、可塑性好、耐磨、耐腐蝕機(jī)械零件，如軸承、齒輪等黃銅銅、鋅強(qiáng)度高、可塑性好、易加工、耐腐蝕機(jī)械零件、儀表、日用品白銅銅、鎳光澤好、耐磨、耐腐蝕、易加工錢幣、代替銀做飾品2.合金鋼名稱主要合金元素主要特性主要用途錳鋼錳韌性好，硬度大鋼軌、軸承、鋼模、挖掘機(jī)鏟斗、坦克裝甲不銹鋼鉻、鎳抗腐蝕性好醫(yī)療器械、容器、反應(yīng)釜、炊具硅鋼硅導(dǎo)磁性好變壓器、發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)中的鐵芯鎢鋼鎢耐高溫、硬度大刀具3.鋁合金4.鈦合金鈦的合金具有密度小、強(qiáng)度高、耐腐蝕、耐高溫等優(yōu)點(diǎn)，主要用于飛機(jī)、火箭、導(dǎo)彈、人造衛(wèi)星、宇宙飛船等領(lǐng)域。成分元素主要特性主要用途Al、Mg、Cu、Si等密度小，強(qiáng)度大用于汽車、飛機(jī)、火箭、船舶制造[溫馨提示]合金的形成改變了金屬的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，對(duì)部分物理性質(zhì)影響較大。同時(shí)對(duì)化學(xué)性質(zhì)也有影響，如不銹鋼的抗腐蝕能力比純鐵強(qiáng)的多。1．合金相對(duì)純金屬制成的金屬材料來(lái)說(shuō)優(yōu)點(diǎn)是(

)①合金的硬度一般比它的各成分金屬的大②一般合金的熔點(diǎn)比它的各成分金屬的更低③改變?cè)系呐浔?，改變生成合金的條件，可得到具有不同性能的合金④合金比純金屬的導(dǎo)電性更強(qiáng)⑤合金比純金屬的應(yīng)用范圍更廣泛A．①②③⑤ B．②③④C．①②④ D．①②④⑤解析：

合金具有許多優(yōu)良的物理、化學(xué)或機(jī)械性能，在許多方面優(yōu)于各成分金屬。例如，合金的硬度一般比各成分金屬硬度大，多數(shù)合金的熔點(diǎn)一般比各成分金屬的熔點(diǎn)低。答案：

A1．金屬材料的分類金屬材料正確選用金屬材料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

正確選用金屬材料金屬材料的用途廣泛，涉及日常生活、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研究等方面，它的選擇不僅關(guān)系到生活質(zhì)量、生產(chǎn)效益、經(jīng)濟(jì)成本等問(wèn)題，還關(guān)系到環(huán)境保護(hù)、可持續(xù)發(fā)展等方面。選擇金屬材料時(shí)，一般從以下幾個(gè)方面考慮：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(yáng)光、酸、堿、鹽等的環(huán)境里的化學(xué)穩(wěn)定性。這些性質(zhì)會(huì)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(wèn)題。8．對(duì)環(huán)境的影響：一是要考慮到在使用材料的過(guò)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．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(lái)做保險(xiǎn)絲B．用于制造航天飛機(jī)C．用來(lái)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(lái)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

銅是生命必要的元素，也是人類最早使用的金屬之一，銅的生產(chǎn)和使用對(duì)國(guó)計(jì)民生各個(gè)方面產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。在化學(xué)反應(yīng)中，銅元素可表現(xiàn)為0、＋1、＋2幾種化合價(jià)。合金的性質(zhì)(1)在西漢古籍中曾有記載：曾青得鐵則化為銅[即曾青(CuSO4)跟鐵反應(yīng)生成銅]，試寫出該反應(yīng)的離子方程式：_________________。(2)雖然銅比鐵穩(wěn)定，但銅器表面經(jīng)常會(huì)生成銅銹[即銅綠，化學(xué)式為Cu2(OH)2CO3]，其中生成銅綠的反應(yīng)物除銅外還有O2、CO2和H2O。試寫出保護(hù)銅制品的方法：______________________________________________。(3)銅錢在歷史上曾經(jīng)是一種廣泛流通的貨幣，試從物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)的角度分析為什么銅常用于制造貨幣(銅的熔點(diǎn)是1183.4℃，鐵的熔點(diǎn)是1534.8℃)：________________________________________________________________________。思路點(diǎn)撥：解答本題要注意以下兩點(diǎn)：(1)銅元素的主要性質(zhì)及其單質(zhì)的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)。(2)準(zhǔn)確分析并應(yīng)用題給信息。解析：

(1)鐵跟硫酸銅發(fā)生置換反應(yīng)；(2)銅生銹的反應(yīng)物有好幾種，缺一不可，所以保持空氣干燥，可以減緩銅的銹蝕；(3)從物理性質(zhì)上看，銅比鐵熔點(diǎn)低，易于鑄造，從化學(xué)性質(zhì)看，銅排在金屬活動(dòng)性順序中氫之后，比較穩(wěn)定，不易銹蝕。答案：

(1)Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu(2)干燥空氣中保存(3)銅的化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定，不易被腐蝕；銅的熔點(diǎn)比較低，容易冶煉鑄造成型1．純鐵的熔點(diǎn)為1535℃，而高爐中煉鐵時(shí)生鐵(含碳量較高的鐵合金)在1200℃左右就熔化了，這是因?yàn)?

)A．鐵的純度越高，熔點(diǎn)越低B．合金的熔點(diǎn)比其成分物質(zhì)的熔點(diǎn)高C．形成了鐵碳合金，所以熔點(diǎn)變低D．在高爐中熔化的過(guò)程發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)解析：合金的熔點(diǎn)比各成分金屬的熔點(diǎn)低。生鐵是鐵合金，鐵的純度越高，熔點(diǎn)越高。A項(xiàng)、B項(xiàng)錯(cuò)誤，合金的熔化過(guò)程沒(méi)有發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，D項(xiàng)錯(cuò)。答案：

C金屬材料的選用鋁鎂合金因堅(jiān)硬、輕巧、美觀、潔凈、易于加工而成為新型建筑裝潢材料，主要用于制作窗框、卷簾門、防護(hù)欄等。下列與這些用途無(wú)關(guān)的性質(zhì)是(

)A．不易生銹 B．導(dǎo)電性好C．密度小 D．強(qiáng)度高解析：鎂鋁合金強(qiáng)度高，制成的門窗、防護(hù)欄等堅(jiān)硬牢固；密度小，同體積下比較輕，方便運(yùn)輸、搬運(yùn)；不容易生銹，制成的裝潢材料經(jīng)久耐用。只有導(dǎo)電性好與這方面用途無(wú)關(guān)。答案：

B[思考感悟]選擇金屬材料用做裝修應(yīng)盡量做到：①外觀美②強(qiáng)度高③密度?、懿灰咨P⑤便于加工⑥經(jīng)久耐用。2．有資料顯示，鋁元素在人體內(nèi)的殘留積累量過(guò)多后對(duì)大腦發(fā)育有不良影響，建議多用不銹鋼代替鋁合金作為材料制作餐廚等日用品。下列說(shuō)法中不正確的是(多選)(

)A．不銹鋼中的主要元素是鎳、鉻B．不銹鋼屬于鐵合金C．不銹鋼是無(wú)腐蝕性的D．不銹鋼是絕對(duì)不能被腐蝕的解析：

不銹鋼是含有鎳、鉻元素的鐵合金，主要成分還是鐵。不銹鋼本身無(wú)腐蝕性，耐腐蝕性也很強(qiáng)，但不銹鋼也并不是絕對(duì)不能被腐蝕的。答案：

AD熱點(diǎn)實(shí)驗(yàn)合金中各成分含量的測(cè)定[探究舉例]用定量方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，測(cè)定某鐵鋁合金中鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程如下：稱取該合金試樣1.0g，放入燒杯中加足量鹽酸，蓋上玻璃片，使其充分反應(yīng)。反應(yīng)停止，經(jīng)冷卻向其中加入過(guò)量NaOH溶液，充分放置后過(guò)濾，過(guò)濾出的沉淀經(jīng)洗滌在空氣中加熱灼燒至恒重，得到固體物1.2g，試回答：(1)實(shí)驗(yàn)中以玻璃片蓋燒杯的原因是_________________________________；(2)加入過(guò)量NaOH溶液的作用是________________________________________________________________________；(3)加入NaOH溶液后充分放置的作用是________________________________________________________________________；(4)在空氣中將沉淀灼燒的目的是_________________________________；(5)合金中鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為(寫出計(jì)算式)

_________________________________。(6)想一想，還可用什么方法來(lái)測(cè)定Al的質(zhì)量分?jǐn)?shù)？解析：

鐵、鋁合金中的鐵和鋁均與鹽酸反應(yīng)，產(chǎn)生的Fe2＋、Al3＋與過(guò)量的NaOH反應(yīng)后，F(xiàn)e2＋先生成Fe(OH)2沉淀，放置后進(jìn)一步轉(zhuǎn)化成Fe(OH)3，而Fe(OH)3受熱分解后得Fe2O3；Al3＋轉(zhuǎn)化為AlO，仍存在于溶液中。沉淀物為Fe(OH)3,1.2g固體的成分為Fe2O3。答案：

(1)防止液體濺出，影響測(cè)定結(jié)果(2)使Al完全反應(yīng)進(jìn)入溶液和Fe(OH)2分離(3)使不穩(wěn)定的Fe(OH)2完全轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3(4)將Fe(OH)3轉(zhuǎn)化為Fe2O31．下列關(guān)于合金的敘述正確的是(

)①具有金屬的特性②通過(guò)熔合而成③含有兩種或兩種以上金屬或金屬和非金屬④一般來(lái)說(shuō)，合金的熔點(diǎn)比各組分的熔點(diǎn)低A．僅①② B．僅③④C．僅②③④ D．全部解析：合金是由兩種或兩種以上的金屬(或金屬和非金屬)熔合而成的具有金屬特性的物質(zhì)，其熔點(diǎn)一般低于成分金屬，硬度高于成分金屬。答案：

D2．下表中金屬難與表中其他金屬形成二元合金的是(

)A.Cu、Fe B．Fe、AuC．Zn、W D．Cu、AgFeCuZnAgAuW熔點(diǎn)/596210643410沸點(diǎn)/℃30002595907221227075627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(guò)大不易形成熔合物。Zn熔點(diǎn)較低，491.5℃時(shí)，其他金屬還未熔化；其他金屬熔化時(shí)，它已氣化。W熔點(diǎn)過(guò)高，同樣不易與表中其他金屬形成合金。答案：

C3．為驗(yàn)證全運(yùn)金牌為純金制造，而非合金，可選用下列哪種試劑進(jìn)行鑒別(

)A．硫酸銅溶液 B．鹽酸C．稀硝酸 D．硝酸銀溶液解析：

硝酸能溶解除Au、Pt以外的其他金屬，故取制造金牌的金屬粉末加入硝酸，如能部分溶解則為合金，不溶則為純金。答案：

C4．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。答案：

C5．根據(jù)你的生活經(jīng)驗(yàn)和下表所提供的信息，分析并回答下列問(wèn)題。物理性質(zhì)物理性質(zhì)比較導(dǎo)電性(以銀的導(dǎo)電性為100作標(biāo)準(zhǔn))銀銅金鋁鋅鐵鉛100

99

74

61

27

17

7.9密度g/cm3金鉛銀銅鐵鋅鈉19.3

11.3

10.5

8.92

7.86

7.14

2.70熔點(diǎn)℃鎢

鐵

銅

金

銀

鋁

錫3410

1535

1083

1064

962

660232硬度(以金剛石的硬度為10作標(biāo)準(zhǔn))鉻鐵銀

銅金鋁

鉛9.4～9.5

2.5～4

2.5～3

2.5～3

2～2.9

1.5(1)為什么菜刀、錘子等通