2.1 金屬材料（解析版）

2.1金屬材料學(xué)習(xí)目錄學(xué)習(xí)目錄目錄模塊一知己知彼 1模塊二知識掌握 2知識點(diǎn)一、金屬與非金屬 2知識點(diǎn)二、常見金屬材料 5知識點(diǎn)三、金屬的污染和回收利用 8模塊三鞏固提高 10知識重點(diǎn)知識重點(diǎn)模塊一知己知彼學(xué)習(xí)目標(biāo)目標(biāo)解讀1.了解金屬與非金屬不同性質(zhì)，了解金屬用途和金屬性質(zhì)的關(guān)系。2.初步認(rèn)識金屬材料(合金材料)是人類賴以生存的物質(zhì)基礎(chǔ)，激發(fā)同學(xué)們熱愛科學(xué)、學(xué)習(xí)科學(xué)的興趣和積極性。3.知道廢棄金屬對環(huán)境的影響，以及回收廢棄金屬的意義。解讀1：區(qū)別金屬與非金屬，列舉金屬和非金屬的主要性質(zhì)差異(如導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、延展性、金屬光澤等)，常見題型為選擇題和填空題，難度較小。知道金屬及金屬材料的性質(zhì)和用途，學(xué)會辨別金屬、非屬、金屬材料。解讀2：知道金屬材料，知道合金的特性等，常見型為選擇題和填空題，難度較小。解讀3：知道廢棄金屬對環(huán)境的影響，知道回收廢棄金屬的意義，培養(yǎng)保護(hù)環(huán)境的意識，常見題題型為選擇題和填空題，難度較小。模塊二知識掌握知識點(diǎn)一、金屬與非金屬我們做飯用的不銹鋼鍋、金銀飾品、鋁合金門窗、鋼筋混凝土中的鋼筋汽車外殼以及農(nóng)用機(jī)械工具都離不開金屬，金屬已廣泛應(yīng)用于我們的生活用品、房屋建筑、交通工具和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中。（一）金屬和非金屬的物理性質(zhì)比較顏色延展性導(dǎo)電性導(dǎo)熱性可鍛性硬度密度熔點(diǎn)金屬有金屬光澤，大多數(shù)為銀白色或灰色良好良好良好良好大大高（汞除外）非金屬大多數(shù)沒有光澤，外表暗淡不具有除石墨外通常不導(dǎo)電差不具有清脆易碎小一般較低（二）常見金屬的性質(zhì)和用途金屬都具有金屬光澤，有良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和延展性，每種金屬又具有獨(dú)特的性質(zhì)，人們常根據(jù)金屬的一般性質(zhì)和特性來選擇使用金屬。下表是一些常見金屬的主要特性和用途：金屬主要特性用途鐵純鐵質(zhì)軟，密度較大，熔、沸點(diǎn)較高，具有鐵磁性機(jī)械制品、建筑材料、刀具、炊具銅具有紫紅色的金屬光澤，密度大，有良好的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性導(dǎo)線、導(dǎo)熱器皿鋁密度小，有良好的延展性、導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性制造電線和電纜、鋁箱包裝、建筑裝飾材料和航天材料金延展性是金屬中最好的，性質(zhì)穩(wěn)定首飾裝飾品銀良好的金屬光澤，質(zhì)軟，是電、熱的優(yōu)良導(dǎo)體首飾、裝飾品鎢熔點(diǎn)高燈絲鈦耐腐蝕、質(zhì)輕眼鏡架、制造飛船(1)大多數(shù)金屬的顏色是銀白色或灰色，但金呈金黃色，銅為紫紅色；除汞(俗稱水銀)外,其他金屬在室溫下都是固體。(2)在常溫下，大多數(shù)非金屬單質(zhì)是氣體，也有一些是固體，溴是唯一在常溫下呈液態(tài)的非金屬單質(zhì)；非金屬中碳單質(zhì)熔點(diǎn)較高，如金剛石的熔點(diǎn)是3550℃，硬度也很大。是天然存在的最硬的物質(zhì)。(3)金屬是一定能導(dǎo)電、導(dǎo)熱的單質(zhì)，但能導(dǎo)電、導(dǎo)熱的單質(zhì)不一定是金屬，如非金屬單質(zhì)石墨也能導(dǎo)電、導(dǎo)熱?！灸芰ν卣埂课镔|(zhì)的性質(zhì)決定了物質(zhì)的用途，物質(zhì)的用途體現(xiàn)了物質(zhì)的性質(zhì)。但物質(zhì)性質(zhì)并不是決定物質(zhì)用途的唯一因素，在考慮物質(zhì)的用途時(shí)，還需要考慮價(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。金屬在日常生活中的應(yīng)用暖氣片上的“銀粉”鋁包裝香煙、巧克力等的金屬箔錫保溫瓶內(nèi)膽上鍍的金屬銀干電池外皮金屬鋅體溫計(jì)、血壓計(jì)中的金屬汞金屬之最地殼中含量最高的金屬鋁人體中含量最高的金屬鈣導(dǎo)電、導(dǎo)熱性最好的金屬銀熔點(diǎn)最高的金屬鎢熔點(diǎn)最低的金屬汞硬度最高的金屬鉻密度最大的金屬鋨密度最小的金屬鋰（2023春?臨海市期末）科技館中機(jī)器人通過一根“手指”取放棋子（如圖），其奧秘是“手指”內(nèi)部有電磁鐵。下列材料能用于制作棋子的是（）A．銅 B．鋁 C．鐵 D．金【解答】解：ABD、鋁、銅、金都不能被電磁鐵吸引，不能用于制作象棋棋子，故ABD不符合題意。C、鐵被電磁鐵吸引，能用于制作象棋棋子，故C符合題意。故選：C。（2022秋?余杭區(qū)校級期中）金屬材料在現(xiàn)實(shí)生活中有著極為重要的作用。下列金屬材料的運(yùn)用與其所性質(zhì)不一致的是（）A．制造白熾燈燈絲——熔點(diǎn)高 B．制造保險(xiǎn)絲——硬度大 C．制造飛機(jī)——堅(jiān)硬而質(zhì)輕 D．制造裝化工原料的容器——耐腐蝕【解答】解：A、做燈絲的材料不但要求能導(dǎo)電，而且要求熔點(diǎn)高，若熔點(diǎn)不夠高則燈絲壽命不長，鎢是所有金屬中熔點(diǎn)最高的，最適合做燈絲，故正確；B、制造保險(xiǎn)絲，關(guān)鍵是熔點(diǎn)低，電流超過正常范圍，瞬間溫度升高，在較低溫度下就能夠熔斷，保護(hù)用電器不被燒毀，而不是需要金屬的硬度大，故錯(cuò)誤C、飛機(jī)是在天上飛的所以需要質(zhì)量輕，為了安全必須材料堅(jiān)硬，故正確；D、化工原料一般具有腐蝕性，盛放的容器一定要耐腐蝕。所以制造裝化工原料的容器一定要耐腐蝕，故正確。故選：B。（2022秋?江北區(qū)校級期中）許多材料都有熱脹冷縮的性質(zhì)，溫度計(jì)就是根據(jù)水銀、煤油等物質(zhì)的熱脹冷縮原理制成的?，F(xiàn)有一扇形的均質(zhì)金屬物體，該材料具有熱脹冷縮的性質(zhì)，如圖所示。室溫狀態(tài)下AB、CD兩邊所成的圓心角為α。若使物體溫度均勻升高，則α角的變化情況是（）A．變大 B．變小 C．不變 D．無法確定【解答】解：因該金屬物體材料具有熱脹冷縮的性質(zhì)，若使物體溫度均勻升高，則AB、CD兩邊受熱膨脹，會變長，但角的大小和邊長的長度無關(guān)，只與兩條邊叉開的大小有關(guān)，因此α角會變不變，故ABD錯(cuò)誤，C正確。故選：C。知識點(diǎn)二、常見金屬材料（一）金屬材料金屬材料包括純金屬和它們的合金。人們?nèi)粘Ｊ褂玫慕饘俨牧?大多數(shù)不是純金屬而是合金，如鋼、鋁合金等。（二）合金把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)，就稱為合金。（三）合金的性能合金不僅組成上發(fā)生了變化，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)也發(fā)生了變化，從而引起了性質(zhì)的變化。合金往往比純金屬具有更好的性能。合金的硬度、強(qiáng)度-般比組成它們的純金屬更高，熔點(diǎn)更低，抗腐蝕性能等也更好，因此合金具有更廣泛的用途。（四）鋼鋼是最常見、應(yīng)用較廣的一種合金材料。(1)成分：一種由鐵與少量碳等物質(zhì)形成的合金。(2)性質(zhì)：機(jī)械性能好、質(zhì)地堅(jiān)硬、有彈性和延展性。(3)用途：汽車車身、刀具、量具和模具等?！灸芰ν卣埂竣黉撹F是使用最多的金屬材料，生鐵和鋼是含碳量不同的兩種鐵合金，生鐵的含碳量為2%~4.3%，鋼的含碳量為0.03%~2%，除含碳元素外，生鐵中還含有硅、錳等元素。②記憶合金：一些特定成分的合金(如鎳鈦合金)，在外力作用下會發(fā)生變形，當(dāng)把外力去掉后，在一定的溫度條件下，能恢復(fù)原來的形狀，這種合金具有百萬次以，上的恢復(fù)功能，人們稱之為記憶合金。③合金是混合物；合金中至少含有一種金屬；合金一定具有金屬特性。制造合金的過程是熔合，而不是化合，該過程發(fā)生的是物理變化，只改變了物理性質(zhì)，不影響其化學(xué)性質(zhì)。（2022秋?濱江區(qū)期末）我國自主研發(fā)的深海載人潛水器球殼，是世界上最大的載人艙球殼，已在馬里亞納海溝海域完成萬米海試任務(wù)。在開發(fā)深海潛水艙時(shí)，科研團(tuán)隊(duì)要考慮深海壓強(qiáng)大、海水腐蝕強(qiáng)、上浮困難等問題，如圖是中科院研究團(tuán)隊(duì)研發(fā)的鈦合金深海潛水器球艙，解決了以上問題。以下說法不正確的是（）A．鈦合金屬于化合物 B．鈦合金具有較好的抗壓和抗腐蝕性能 C．鈦合金的密度大小會影響上浮的難易程度 D．合金往往比純金屬具有更好的性能【解答】解：A、鈦合金屬于混合物，故A錯(cuò)誤；B、鈦合金具有較好的抗壓和抗腐蝕性能，故B正確；C、鈦合金的密度大小會影響上浮的難易程度，故C正確；D、合金往往比純金屬具有更好的性能，故D正確。故選：A。（2023?鄞州區(qū)一模）去年10月初，小金參觀了“神秘的古蜀文明”展覽，他對用金箔制作的太陽神鳥（空氣中保存完好）、用銅制作的太陽形器、用玉石（含Al2O3）制作的四節(jié)玉琮、用銅錫合金制作的青銅大立人作出以下判斷，正確的是（）A．保存太陽神鳥時(shí)需隔絕空氣以防被氧化 B．加工太陽形器時(shí)未體現(xiàn)金屬延展性 C．清洗玉琮時(shí)可使用稀鹽酸等強(qiáng)酸性溶液 D．制作大立人時(shí)需幾種金屬熔合在一起【解答】解：A、金的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，保存太陽神鳥時(shí)不需隔絕空氣，該選項(xiàng)不正確。B、加工太陽形器時(shí)體現(xiàn)金屬延展性，該選項(xiàng)不正確。C、洗玉琮時(shí)，不能用稀鹽酸，是因?yàn)橄←}酸和氧化鋁反應(yīng)生成氯化鋁和水，該選項(xiàng)不正確。D、制作大立人時(shí)需幾種金屬熔合在一起，例如銅錫合金就是銅和錫熔合在一起形成的，該選項(xiàng)正確。故選：D。（2023?鄞州區(qū)模擬）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)。查閱資料可知合金的熔點(diǎn)低于其中任何一種金屬的熔點(diǎn)。下表是幾種金屬熔點(diǎn)的數(shù)據(jù)。金屬錫鉛銻熔點(diǎn)/℃232327630（1）鉛錫合金具有導(dǎo)電性，該性質(zhì)屬于合金的性質(zhì)。（2）如圖表示鉛錫合金的熔點(diǎn)隨其中一種金屬的質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化的圖像，則該圖中橫坐標(biāo)表示金屬的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。（3）一般家用保險(xiǎn)絲大都是用鉛（不少于98%）和銻（0.3～1.5%）制成的合金，根據(jù)以上信息及生活經(jīng)驗(yàn)判斷該合金的熔點(diǎn)可能為。A．20～40℃B．232～300℃C．327～600℃D．630～900℃【解答】解：（1）鉛錫合金具有導(dǎo)電性，不需要通過化學(xué)變化表現(xiàn)出來，屬于物理性質(zhì)；（2）橫坐標(biāo)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為零時(shí)熔點(diǎn)要比質(zhì)量分?jǐn)?shù)為100%時(shí)熔點(diǎn)高，因?yàn)殂U的熔點(diǎn)比錫的熔點(diǎn)高，所以橫坐標(biāo)表示錫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；（3）合金的熔點(diǎn)比它的組成成分熔點(diǎn)要低，鉛、銻這兩種物質(zhì)熔點(diǎn)最低的是327℃，最高是630℃，所以保險(xiǎn)絲應(yīng)該選擇熔點(diǎn)比327℃低，且必須要高于室溫，選項(xiàng)B符合題意。故答案為：（1）物理；（2）錫；（3）B。知識點(diǎn)三、金屬的污染和回收利用（一）金屬污染來源(1)日常生活廢棄的金屬垃圾。(2)大量工業(yè)廢棄的金屬垃圾。(3)工廠排出含重金屬的污水。(4)含鉛汽油的使用及大量廢棄電池。

（二）金屬污染的危害(1)浪費(fèi)大量資源。(2)鋁等金屬在自然界不會自行分解，積累在土壤中,破壞土壤結(jié)構(gòu)。(3)像鉛、鎘等有毒的金屬被腐蝕后會溶于水中形成金屬離子，污染土壤和地下水源。（三）防治金屬污染的方法(1)垃圾進(jìn)行分類回收。(2)回收各種廢棄的金屬材料。基本上所有金屬都可循環(huán)再生，而普遍回收的金屬包括：鋁、鉛、鐵、銅、錫、鋅、銀和金等。回收利用金屬可以降低生產(chǎn)成本，節(jié)約金屬資源，節(jié)約能源，減少對環(huán)境的污染，產(chǎn)生巨大的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。(3)使用無鉛汽油。(4)廢舊電池不能任意丟棄。(5)工業(yè)廢水和廢渣處理后排放?！灸芰ν卣埂恐亟饘傥廴臼侵赣芍亟饘倩蚱浠衔镌斐傻沫h(huán)境污染，主要由采礦、廢氣排放、污水灌溉和使用重金屬制品等人為因素導(dǎo)致。重金屬污染主要來源于工業(yè)污染,其次是交通污染和生活垃圾污染。工業(yè)污染大多通過廢渣、廢水、廢氣排入環(huán)境，并在人體和動(dòng)植物體內(nèi)富集，從而對環(huán)境和人的健康造成很大的危害。我國采取的措施：通過分類回收利用，進(jìn)行循環(huán)再利用等可解決一些金屬污染問題，同時(shí)也保護(hù)了有限的金屬資源；另外還積極推廣無污染的新能源，進(jìn)行無污染冶金；同時(shí)努力治理被污染的水質(zhì)和土壤。（2020秋?德清縣期末）2020年11月10日，德清縣成功上榜第六屆全國文明城市榜單。我縣以全國文明城市創(chuàng)建為契機(jī)，全域推進(jìn)垃圾分類工作。把生活垃圾按圖示分四類進(jìn)行科學(xué)處置，實(shí)行“定時(shí)、定點(diǎn)”投放。金屬易拉罐屬于（）A． B． C． D．【解答】解：各種廢棄金屬、金屬制品、塑料等可回收的垃圾；金屬易拉罐可以回收再利用，屬于可回收物。故選：C。模塊三鞏固提高（2023?平湖市一模）1875年，科學(xué)家布瓦博得朗發(fā)現(xiàn)了門捷列夫預(yù)言的相對原子質(zhì)量大約是68，性質(zhì)與鋁相似的元素一鎵。若把金屬鎵放在手心，能觀察到鎵由固態(tài)變成了液態(tài)，該現(xiàn)象說明鎵具有的性質(zhì)是（）A．比熱小 B．沸點(diǎn)低 C．熔點(diǎn)低 D．硬度小【解答】解：把金屬鎵放在手心，能觀察到鎵由固態(tài)變成了液態(tài)，該現(xiàn)象說明鎵具有的性質(zhì)是熔點(diǎn)低。故選：C。（2022秋?柯城區(qū)期末）現(xiàn)代社會，金屬的應(yīng)用越來越廣泛。下列關(guān)于金屬物理性質(zhì)的描述正確的是（）A．常溫下所有金屬都是固體 B．大多數(shù)金屬具有優(yōu)良的導(dǎo)電性 C．所有固體金屬的硬度都很大 D．金屬都具有銀白色的金屬光澤【解答】解：A、常溫下汞是液體，故A錯(cuò)誤；B、大多數(shù)金屬具有優(yōu)良的導(dǎo)電性，故B正確；C、金屬的硬度相差很大，故C錯(cuò)誤；D、大多數(shù)金屬具有銀白色，但銅是紫紅色固體，故D錯(cuò)誤；故選：B。（2022秋?南潯區(qū)期中）金屬材料在現(xiàn)實(shí)生活中有極為重要的作用。下列金屬材料的應(yīng)用與金屬所具有的性質(zhì)不一致的是（）A．制造飛機(jī)——堅(jiān)硬而輕質(zhì) B．人造衛(wèi)星電路接觸點(diǎn)表面鍍金——不易氧化 C．電路中的保險(xiǎn)絲——硬度大 D．制造裝化工原料的容器——耐腐蝕【解答】解：A、飛機(jī)是在天上飛的所以需要質(zhì)量輕，為了安全必須材料堅(jiān)硬且密度小，故A說法正確；B、人造衛(wèi)星電路接觸點(diǎn)表面鍍金，必須化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，因此鍍金不易氧化。故B說法正確；C、保險(xiǎn)絲是在短路時(shí)斷開，所以熔點(diǎn)要低，與硬度無關(guān)，故C說法錯(cuò)誤；D、化工原料有很多具有腐蝕性的，所以制造裝化工原料的容器必須耐腐蝕，故D說法正確；故選：C。（2022秋?瑞安市校級期中）人類文明的進(jìn)步離不開各種工具的發(fā)明與改進(jìn)，下列工具主要由金屬材料制成的是（）A．石器 B．石斧 C．青銅器 D．瓷碗【解答】解：A、石器是用天然石材制成的，故選項(xiàng)錯(cuò)誤。B、石斧是用天然石材制成的，故選項(xiàng)錯(cuò)誤。C、青銅器是用青銅制成的，青銅是銅的合金，屬于金屬材料，故選項(xiàng)正確。D、瓷碗是用瓷土燒制而成的，屬于無機(jī)非金屬材料，故選項(xiàng)錯(cuò)誤。故選：C。（2022秋?定海區(qū)校級期中）小明將紙條分別緊緊卷在木棒和鐵棒上，加熱紙條（如圖），木棒上的紙條立即燃燒，而鐵棒上的紙條不會立即燃燒。據(jù)此推測木棒和鐵棒具有不同的（）A．密度 B．導(dǎo)熱性 C．硬度 D．延展性【解答】解：加熱紙條（如圖），木棒上的紙條立即燃燒，而鐵棒上的紙條不會立即燃燒。據(jù)此推測木棒和鐵棒具有不同的導(dǎo)熱性；故選：B。（2022秋?瑞安市月考）一般地說，金屬越活潑，冶煉越困難，人類使用該金屬的時(shí)間就越遲。如圖為鐵、銅、鈉、鋅四種金屬的最早冶煉歷史年代，則丁代表的金屬是（）A．鐵 B．銅 C．鈉 D．鋅【解答】解：一般地說，金屬越活潑，冶煉越困難，人類使用該金屬的時(shí)間就越遲，鐵、銅、鈉、鋅四種金屬中鈉的金屬活動(dòng)性最強(qiáng)，冶煉最困難，使用該金屬的時(shí)間最遲，丁代表的金屬是鈉。故選：C。（2022秋?新昌縣期中）飛機(jī)的制造材料主要是鋁合金，一架普通的飛機(jī)，差不多要用50萬個(gè)鋁合金做的鉚釘，飛機(jī)的外殼、機(jī)翼、機(jī)尾、螺旋槳、引擎的許多部件也是用鋁合金制成的．對此，下列敘述錯(cuò)誤的是（）A．鋁合金導(dǎo)電性較差，使飛機(jī)不容易被閃電擊中 B．鋁的密度比較小，大量使用鋁材能減小飛機(jī)質(zhì)量，有利于飛行 C．鋁的表面容易形成致密的氧化物保護(hù)膜，不容易生銹 D．飛機(jī)材料采用鋁合金而不用純鋁的主要原因，是純鋁比較軟而鋁合金比較硬【解答】解：A、鋁合金導(dǎo)電性較好，故A錯(cuò)誤；B、鋁的密度比較小，大量使用鋁材能減小飛機(jī)質(zhì)量，故B正確；C、鋁的表面容易形成致密的氧化物保護(hù)膜，不容易生銹，故C正確；D、鋁合金的硬度較大，可以做飛機(jī)的材料，故D正確。故選：A。（2022秋?湖州期中）下列有關(guān)金屬的說法中，錯(cuò)誤的是（）A．銅質(zhì)插頭是利用銅的導(dǎo)電性 B．鎢制燈絲是利用鎢的熔點(diǎn)低 C．鋁制成鋁箔是利用鋁的延展性 D．用鐵鍋炒菜時(shí)利用鐵的導(dǎo)熱性【解答】解：A、銅具有良好的導(dǎo)電性，可以用來做插頭，故A正確；B、金屬鎢的熔點(diǎn)高，所以可用鎢制燈絲，故B不正確；C、金屬具有延展性，鋁制成鋁箔是利用金屬很好的延展性，故C正確；D、金屬具有良好的導(dǎo)熱性，鐵鍋炒菜是利用鐵的導(dǎo)熱性，故選項(xiàng)說法正確。故選：B。（2022秋?泰順縣校級月考）如圖是中國人民銀行發(fā)行的中華人民共和國成立70周年紀(jì)念幣。在選擇鑄造紀(jì)念幣的材料時(shí)，不需要考慮的因素是（）A．金屬的硬度 B．金屬的耐腐蝕性 C．金屬的延展性 D．金屬的導(dǎo)電性【解答】解：A、金屬的硬度，是選擇鑄造硬幣的材料需要考慮的因素，故選項(xiàng)錯(cuò)誤。B、金屬的耐腐蝕性，是選擇鑄造硬幣的材料需要考慮的因素，故選項(xiàng)錯(cuò)誤。C、金屬的延展性，是選擇鑄造硬幣的材料