用途廣泛的金屬材料

【教法探析】

一、引入新課

［引入］金屬材料對推動社會文明的發(fā)展做出了巨大貢獻，青銅

時代和鐵器時代曾在人類歷史上留下光輝的篇章，鋼鐵的大規(guī)模應(yīng)用

則成為工業(yè)時代的基礎(chǔ)?，F(xiàn)在，新型金屬材料層出不窮，在工業(yè)、農(nóng)

業(yè)、國防，科學(xué)技術(shù)以與人類生活等方面發(fā)揮著日益重要的作用。

［問］什么叫合金？合金有哪些特性？有哪些用途？

［引］今日我們來介紹幾種合金

一、用途廣泛的金屬材料

1.銅合金

［講解］

(1)銅材：以純銅或銅合金制成各種形態(tài)包括棒、線、板、帶、

條、管、箔等統(tǒng)稱銅材。銅材的加工有軋制、擠制與拉制等方法，銅

材中板材和條材有熱軋和冷軋的；而帶材和箔材都是冷軋的，管材和

棒材則分為擠制品和拉制品，線材都是拉制的。

(2)黃銅：黃銅是銅與鋅合金。最簡潔的黃銅是銅鋅二元合金,

稱為簡潔黃銅或一般黃銅。黃銅中鋅的含量較高，其強度也較高，塑

性稍低。工業(yè)上采納的黃銅含鋅量不起過45%,含鋅量再高將會產(chǎn)生

脆性，使合金性能變壞。為了改善黃銅的某種性能，在二元黃銅的基

礎(chǔ)上加入其他合金元素的黃銅稱為特殊黃銅。常用的合金元素有硅、

鋁、錫、鉛、鎰、鐵與銀等。在黃銅中加鋁能提高黃銅的屈服強度和

抗腐蝕性，稍降低塑性。含鋁小于4%的黃銅具有良好的加工、鑄造

等綜合性能。在黃銅中加設(shè)的錫能顯著改善黃銅的抗海水和大氣腐

蝕的實力，因此稱為“海軍黃銅”。錫還能改善黃銅的切削加工性能。

黃銅加鉛的主要目的是改善切削加工性和斃高耐磨性，鉛對黃銅的強

度影響不大。銃黃銅具有良好的機械性能、熱穩(wěn)定性和抗蝕性；在缽

黃銅中加鋁，還可以改善它的性能，得到表面光滑的鑄件。黃銅可以

分為鑄造和壓力加工兩類產(chǎn)品。

（3）青銅：青銅是歷史上應(yīng)用最早的一種合金，原指銅錫合金,

因顏色呈青灰色，故稱青銅。為了改善合金的工藝性能和機械性能，

大部分青銅內(nèi)還加入其他合金元素，如鉛、鋅、磷等。由于錫是一種

稀缺元素，所以工業(yè)上還運用很多不含錫的無錫青銅，它們不僅價格

便宜，還具有而須要的特殊性能。無錫青銅主要有鋁青銅、被青銅、

錦青銅、硅青銅等。此外還有成分較為困難的三元或四元青銅。現(xiàn)在

除黃銅和白銅（銅銀合金）以外的銅合金均稱為青銅。錫青銅有較高

的機械性能，較好的耐蝕性、減摩性和好的鑄造性能；對過熱和氣體

的敏感性小，焊接性能好，無鐵磁性，收縮系數(shù)小。錫青銅在大氣、

海水、淡水和蒸汽中的抗蝕性都比黃銅高。鋁青銅有比錫青銅高的機

械性能和耐磨、耐蝕、耐寒、耐熱、無鐵磁性，有良好的流淌性，無

偏析傾向，可得到致密的鑄件。在鋁青銅中加入鐵、銀和鋅等元素，

可進一步改善合金的各種性能。青銅也分為壓力加工和鑄造產(chǎn)品兩大

類。

（4）白銅：以鍥為主要添加元素的銅基合金呈銀白色，稱為白

銅。銅銀二元合金稱一般白銅，加錦、鐵、鋅和鋁等元素的銅銀合金

稱為困難白銅，純銅加銀能顯著提高強度、耐蝕性、電阻和熱電性。

工業(yè)用白銅依據(jù)性能特點和用途不同分為結(jié)構(gòu)用白銅和電工用白銅

兩種，分別滿意各種耐蝕和特殊的電、熱性能。

］2.鋼

［講］鋼的分類方法較多，依據(jù)品種，劃分為一般碳素鋼、低合

金鋼、低硅鋼、一般碳素結(jié)構(gòu)鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼、合金彈簧鋼、軸承鋼

等。綜合劃分為一般鋼和優(yōu)質(zhì)鋼兩大類。依據(jù)規(guī)格，劃分為大、中、

小三類。我們教材依據(jù)化學(xué)成分分成兩類，即碳素鋼和合金鋼。

［問］碳素鋼按什么分成哪幾類？各具有哪些性能？合金鋼中含

有哪些元素？

［投影總結(jié)］

f嵌＞鋼:I

中哂：含嗓0.3%~0.6%y

鋼《

I高碳鋼:含碳量高于0.6%-

合金鋼：在碳素鋼中加入練隘修

蟆械鉆等合金元素的不銹鋼）”

［講］隨著現(xiàn)代工業(yè)與科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，碳鋼的性能已不能

完全滿意須要，于是人們研制了各種合金鋼。合金鋼是在碳鋼基礎(chǔ)上,

有目的地加入某些元素（稱為合金元素，如：銘、錦、鴇、鋁、鉆、

硅等）而得到的多元合金。合金鋼具有優(yōu)良的性能。

［過］我們了解金屬合金的性質(zhì)，那么在實際生活中如何運用

呢？

［板書］二、正確運用金屬材料

［思索與溝通］如何選用材料

案例剖析:

某家庭打算裝修窗戶，可運用的材料有：木材、鋼鐵、鋁合金等,

請你調(diào)查每種材料的性能、價格、制造或安裝成本、利弊，進行分析。

你認為選用哪種材料比較好？說說你的理由。

提示：選材須要考慮以下幾個方面：（1）主要用途（2）外觀

（3）物理性質(zhì)（密度、硬度、強度、導(dǎo)電性）（4）化學(xué)性質(zhì)（對

水的作用，耐腐蝕性）（5）價格（6）加工難度（7）日常修

理等。

可以讓學(xué)生對自己家庭或某一單位的裝潢依據(jù)以上提示的幾個

方面進行調(diào)查，可寫出調(diào)查報告，再讓學(xué)生進行比較。

［實踐活動］針對是否應(yīng)當(dāng)停止運用鋁制飲料罐的問題，讓學(xué)生

自選扮演角色，打算好表達自己看法的材料，開展一下探討。

［小結(jié)］本節(jié)探討了合金的特點、組成和性質(zhì)，通過銅合金、合

金鋼的學(xué)習(xí)加深了學(xué)生對合金的相識，同時通過對我國合金的發(fā)展和

現(xiàn)狀的了解培育學(xué)生的社會責(zé)任感，明確了自己努力的方向，可以激

勵學(xué)生奮勉學(xué)習(xí)，將來去更大的社會責(zé)任。主動開展社會調(diào)查活動，

提高學(xué)生對金屬材料的相識，增加其社會活動實力，開展多種形式的

溝通活動，培育學(xué)生的互助合作精神。

【學(xué)法導(dǎo)引】

一、考綱展示

（1）了解常見金屬的活動依次

（2）了解合金的概念與其重要應(yīng)用

（3）了解銅與其重要化合物的主要性質(zhì)與其應(yīng)用

二、考點關(guān)注

（1）合金的性質(zhì)和應(yīng)用

（2）金屬活動性依次的應(yīng)用

（3）銅單質(zhì)與化合物的性質(zhì)

三、考試誤區(qū)：

L病例：鋁合金的熔點比純鋁高

診斷：合金的熔點比成分金屬低

2.病例：純鐵比生鐵硬度大

診斷：合金的硬度一般比各成分金屬大

3.病例：2S溶液中：、K\一、2+可以大量共存

診斷：2+與+-不能共存

4.病例：、、三者的單質(zhì)放置在空氣中溝只生成氧化物

診斷：銅在空氣中生銹生成堿式碳酸銅不是氧化銅

四、溫馨提示

［特殊提示］

（1）在活動性依次中，金屬位置越靠前，其單質(zhì)的還原性越強,

對應(yīng)陽離子的氧化性越弱。

（2）氫后面的金屬可與強氧化性酸反應(yīng)，但產(chǎn)物不是H2。

【模擬練習(xí)】

1.下列有關(guān)金屬元素特征的敘述正確的是（）

A.金屬元素的原子只有還原性，離子只有氧化性

B.金屬元素在化合物中肯定顯正價

C.金屬元素在不同化合物中的化合價二勻相同

D.金屬元素的單質(zhì)在常溫下均為固態(tài)

2,下列關(guān)于生鐵和鋼的敘述，正確的是（）

A.由鐵礦石煉成鐵是化學(xué)改變，由生鐵煉成鋼是物理改變

B.用鐵制容器盛放硫酸銅溶液，容器易被腐蝕

C.生鐵和鋼都是鐵、碳合金，它們在性能和用途上差別不大

D.它們都能完全溶解在鹽酸中

3.下列說法中，正確的是（）

A.鐵是人類在生產(chǎn)、生活中最早運用的金屬

B.金、銀、銅是應(yīng)用最廣泛的金屬材料

C.鈦被譽為“21世紀的金屬”，應(yīng)用前景很廣袤

D.銅是導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性最好的有色金屬

4.［雙選題］我國古代“藥金”的冶煉方法是：將爐甘石G）和

赤銅礦（20）與木炭按肯定的比例混合后加熱至800℃,即可煉出閃

耀著金子般光澤的“藥金”，則下列說法中不正確的是（）

A.“藥金”實質(zhì)上是銅鋅合金

B.冶煉爐中爐甘石干脆被碳還原為鋅

C.用王水或硝酸均可區(qū)分黃金和“藥金”

D.用火焰灼燒法不能區(qū)分黃金和“藥金”

5、、溶液組成的原電池中，為負極，能說明比活潑嗎？

參考答案

1.解析：A不正確，對于變價金屬離子，較低價態(tài)的金屬離子

既有氧化性乂有還原性，如人；B止確，因為金屬元素的原子只具有

還原性，故在化合物中只顯正價；C不正確，有變價金屬元素；D不

正確，少數(shù)金屬在常溫下為液態(tài)，如。

答案：B

2.答案：B

3.答案：C

4.答案：

5.答案：不能。金屬活動性依次的比較是在酸溶液或鹽溶液中，

而不是堿溶液中。

【真題再現(xiàn)】

L[2012?江蘇化學(xué)卷20](14分)鋁是地殼中含量最高的金屬

元素，其單質(zhì)與合金在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用日趨廣泛。

(1)真空碳熱還原一氯化法可實現(xiàn)由鋁礦制備金屬鋁，其相關(guān)的

熱化學(xué)方程式如下：

203(s)+3(g)+3C(s)=3(g)+3(g)△?f

3(g)=3(1)+3(g)△?f

①反應(yīng)2O3(s)+3C(s)=2(1)+3(g)的4(用

含a、b的代數(shù)式表示)。

②?是反應(yīng)過程的中間產(chǎn)物。C與鹽酸反應(yīng)（產(chǎn)物之一是含氫

量最高的烽）的化學(xué)方程式。

（2）鎂鋁合金（m2）是一種潛在的貯氫材料，可在氧氣愛護下,

將肯定化學(xué)計量比的、單質(zhì)在肯定溫度下熔煉獲得。該合金在肯定條

件下完全吸氫的反應(yīng)方程式為⑺2+17112=5+⑵得到的混合物Y1172

+12）在肯定條件下釋放出氫氣。

①熔煉制備鎂鋁合金（⑺2）時通入氤氣的目的

是。

②在6.0?「1溶液中，混合物Y能完全釋放出也。1口2完全吸

氫后得到的混合物Y與上述鹽酸完全反應(yīng)，釋放出Hz的物質(zhì)的量

為O

③在0.5-L-1和1.0?「I2溶液中，

混合物Y均只能部分放出氫氣，反應(yīng)后殘留固體物質(zhì)射

線衍射譜圖如右圖所示（射線衍射可用于推斷某晶態(tài)物質(zhì)是

否存在，不同晶態(tài)物質(zhì)出現(xiàn)衍射峰的衍射角不同）。在上述

2x衍射角/度

溶液中，混合物Y中產(chǎn)生氫氣的主要物質(zhì)是（填

化學(xué)式）。

（3）鋁電池性能優(yōu)越，電池可用作水下動力電源，其原理如右

下圖所示。該電池反應(yīng)的化學(xué)方程式

Q

為：__________________________________________i

【參考答案】

隔膜

（1）①a+b

②4c：s+124：3+3《t

（2）①防止被空氣氧化

②52

③

（3）2+3+222+3+H20

【解析】本題以新能源、新材料為背景涉與元素化合物性質(zhì)、熱

化學(xué)方程式和電極反應(yīng)方程式的書寫、讀圖讀表計算與分析的綜合

題，是以常見物質(zhì)相關(guān)的化學(xué)學(xué)問在生產(chǎn)、生活中詳細運用的典型試

題。

【備考提示】高三復(fù)習(xí)肯定要關(guān)注社會、關(guān)注生活、關(guān)注新能源

新材料、關(guān)注環(huán)境愛護與社會發(fā)展，適度加強綜合訓(xùn)練，把學(xué)生的實

力培育放在高三復(fù)習(xí)的第一位。

2.12012?新課程理綜卷26]（14分）鐵是應(yīng)用最廣泛的金屬,

鐵的鹵化物、氧化物以與高價鐵的含氧酸鹽均為重要化合物。

（1）要確定鐵的某氯化物的化學(xué)式，可利用離子交換和滴定地

方法。試驗中稱取0.54g的樣品，溶解后先進行陽離子交換預(yù)處理，

再通過含有飽和的陰離子交換柱，使和發(fā)生交換。交換完成后，流出

溶液的用0.40」的鹽酸滴定，滴至終點時消耗鹽酸25.0。計算該

樣品中氯的物質(zhì)的量，并求出中x的值：（列出計算過

程）

（2）現(xiàn)有一含有2和3的混合物樣品，采納上述方法測得n（）：

n（）=1：2.1,則該樣品中3的物質(zhì)的量分數(shù)為。在試驗

室中，2可用鐵粉和反應(yīng)制備，3可用鐵粉和反應(yīng)制

備；

(3)3與氫碘酸反應(yīng)時可生成棕色物質(zhì)，該反應(yīng)的離子方程式

為O

(4)高鐵酸鉀(K24)是一種強氧化劑，可作為水處理劑和高容

量電池材料。3和在強堿性條件下反應(yīng)可制取兒4,其反應(yīng)的離子方程

式為；與2—電池類似，降一也可以組成堿性電池，電在電池

中作為正極材料，其電極反應(yīng)式為，該電池總反

應(yīng)的離子方程式為o

【答案I(1)Vn()=0.0250LX0.40-1=0.01

m()=0.54g-0.10X35.5g-1=0.19g

故n()=0.19g/56g*1=0.0034

An()：n()=0.0034：0.0101：3,即x=3

(2)0.10；鹽酸，氯氣；

2+2+

(3)2"+2=2+I2(或2"+2=2+I；)；

(4)2()3+3+4=2/+5H+3；

4"+3+4H20=()3+5；

2產(chǎn)+8HQ+3=2()3+3()2+4

【解析】：此題為中檔題。前第1~3問較基礎(chǔ)。在計算第1問X

值的時候，完全可以把2或者3代入，這樣可以節(jié)約時間。第4問也

是近幾年多次考到的高鐵酸鉀，有關(guān)高鐵酸鉀的制備與電化學(xué)，第4

問考查化學(xué)基本功，這里面有很好的區(qū)分度，扎實的同學(xué)拿滿分應(yīng)當(dāng)

沒