第二節(jié)

金屬材料1第三章鐵

金屬材料幾千種84多種什么是合金？合金的性質(zhì)與其成分金屬有何差異？一、認識合金【定義】由兩種或兩種以上的金屬與金屬（非金屬）熔合而成的具有金屬特性的物質(zhì)?！拘再|(zhì)】1.硬度：合金的硬度一般大于其成分金屬。2.熔點：合金的熔點多數(shù)低于其成分金屬。3.化學(xué)性質(zhì)：合金中各成分金屬的化學(xué)性質(zhì)不變。【提醒】1.合金一定是混合物，且通過熔合而成；2.合金中一定含金屬元素，可能含有非金屬元素3.合金中各成分的含量影響合金的性能鐵合金生鐵鋼碳素鋼合金鋼低碳鋼中碳鋼高碳鋼(2%—4.3%)(0.03%—2%)根據(jù)含碳量不同(低于0.3%)(0.3%—0.6%)(高于0.6%)韌性、焊接性好，但強度低，用于制造鋼板、鋼絲和鋼管等強度高,韌性及加工性好,用于制造鋼軌、車輪和建材等硬而脆,熱處理后彈性好,用于制造器械、彈簧和刀具等根據(jù)化學(xué)成分根據(jù)含碳量不同（特種鋼）合金鋼也叫特種鋼，是在碳素鋼里適量加入一種或多種合金元素，使鋼的組織結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，從而使鋼具有各種特殊性能，如強度，硬度大，可塑性、韌性好，耐磨，耐腐蝕等。20世紀50年代后，世界上鋁的年產(chǎn)量已經(jīng)超過銅，成為僅次于鋼鐵的第二大金屬材料。導(dǎo)彈的用鋁量占總質(zhì)量的10%～

50%一架超音速飛機約由70%的鋁及其合金構(gòu)成

軍事發(fā)展離不開鋁航空航天離不開鋁金屬單質(zhì)金屬氧化物堿鹽金屬及其化合物研究路徑鋁及其化合物的研究今日任務(wù)：鋁單質(zhì)的性質(zhì)(一)鋁在自然界中的存在在自然界中以?的形式存在鋁土礦主要成分：(Al2O3)還有少量SiO2，F(xiàn)e2O3雜質(zhì)）寶石(Al2O3)鋁是地殼中含量最多的金屬元素化合物物理性質(zhì)顏色狀態(tài)硬度密度熔點沸點導(dǎo)電導(dǎo)熱性延展性用途銀白色，有金屬光澤固體較小2.7g/cm3660℃2467℃良好良好鋁制餐具鋁合金門窗鋁制電線(二)鋁的物理性質(zhì)為什么鋁的熔點并算太高，但生活中從未見鋁鍋熔化呢？另取一塊鋁箔，用砂紙仔細打磨，除去表面的保護膜，

再加熱至熔化。(三)鋁的化學(xué)性質(zhì)與O2等非金屬單質(zhì)反應(yīng)與酸溶液反應(yīng)與某些鹽溶液反應(yīng)

Al物質(zhì)類別元素價態(tài)易失去3個電子Al還原性Al3+強還原性金屬單質(zhì)注意：常溫下，Al、Fe遇到濃硫酸、濃硝酸發(fā)生鈍化。微觀結(jié)構(gòu)(三)鋁的化學(xué)性質(zhì)與O2等非金屬單質(zhì)反應(yīng)與酸溶液反應(yīng)與某些鹽溶液反應(yīng)

Al物質(zhì)類別元素價態(tài)易失去3個電子Al還原性Al3+強還原性金屬單質(zhì)注意：常溫下，Al、Fe遇到濃硫酸、濃硝酸發(fā)生鈍化。微觀結(jié)構(gòu)在試管中加入鹽酸，再放入一小塊鋁片；過一段時間后，將點燃的木條放在試管口【實驗3—4】實驗步驟實驗現(xiàn)象實驗原理在一支試管中加入5mL鹽酸，再向試管中放入一小塊鋁片。觀察現(xiàn)象。過一段時間后，將點燃的木條放在試管口，觀察到現(xiàn)象結(jié)論開始沒有氣泡，一段時間后才產(chǎn)生氣泡，木條安靜地燃燒。Al2O3＋6HCl=2AlCl3＋3H2O、2Al＋6HCl=2AlCl3＋3H2↑。產(chǎn)生的氫氣能燃燒通常情況下，鋁表面會生成一層氧化物（Al2O3）保護膜能與鹽酸反應(yīng)生成鹽（氯化鋁）和水。(三)鋁的化學(xué)性質(zhì)與O2等非金屬單質(zhì)反應(yīng)與酸溶液反應(yīng)與某些鹽溶液反應(yīng)

Al物質(zhì)類別元素價態(tài)易失去3個電子Al還原性Al3+強還原性金屬單質(zhì)注意：常溫下，Al、Fe遇到濃硫酸、濃硝酸發(fā)生鈍化。微觀結(jié)構(gòu)？在兩支試管中分別加入少量的NaOH溶液，然后向其中一支試管中放入一小塊鋁片，向另一支試管中放入用砂紙仔細打磨過(除去表面的氧化膜)的一小塊鋁片。3.鋁與氫氧化鈉反應(yīng)

實驗操作實驗現(xiàn)象實驗結(jié)論實驗原理開始沒有氣泡，一段時間后才產(chǎn)生氣泡，鋁片逐漸溶解，將點燃的木條放在試管口有爆鳴聲。Al2O3＋2OH-+3H2O=2Al(OH)4-立即產(chǎn)生大量氣泡，鋁片逐漸溶解，將點燃的木條放在試管口有爆鳴聲。兩支試管均放出H2，鋁、氧化鋁均能與強堿反應(yīng)。2Al＋2OH-+6H2O=2Al(OH)4-＋3H2↑2Al+2NaOH+6H2O=2Na[Al(OH)4]+3H2↑Al2O3+2NaOH+3H2O=2Na[Al(OH)4]課堂小結(jié)Al鋁的原子結(jié)構(gòu)示意圖、存在、物理性質(zhì)及用途鋁的化學(xué)性質(zhì)與氧氣反應(yīng)：4Al+3O2=

Al2O3與堿反應(yīng)：與酸反應(yīng)：2Al+6H+=2Al3++3H2↑與鹽反應(yīng)：2Al+3Cu2+=3Cu+2Al3+2Al＋2OH-+6H2O=2Al(OH)4-＋3H2↑(四)氧化鋁的性質(zhì)（1）顏色狀態(tài)：白色固體（2）硬度：硬度大（3）熔點：

沸點：（4）溶解性：難溶于水1、氧化鋁的物理性質(zhì)用于制造耐火材料、耐火坩堝、耐火管、耐高溫的實驗儀器。純凈的氧化鋁俗稱剛玉（硬度僅次于金剛石）2054℃

2980℃使用說明書（摘錄）清洗

：

使用后，食物及時取出，及時清洗干凈，以免殘留的食物尤其是酸性或堿性物質(zhì)腐蝕鍋體。清洗宜用（熱）清水加清潔劑，不要用鋼絲球等磨損性大的東西擦洗。1、為什么避免與酸性、堿性物質(zhì)接觸？2、為什么不能用鋼絲球擦洗？2、氧化鋁的化學(xué)性質(zhì)(1)氧化鋁與稀鹽酸反應(yīng)

因此鋁制餐具不宜用來蒸煮或長時間存放酸性或堿性食物。Al2O3+6HCl=2AlCl3+3H2OAl2O3+6H+=2Al3++3H2O(2)氧化鋁與氫氧化鈉反應(yīng)

Al2O3＋2NaOH+3H2O=2Na[Al(OH)4]Al2O3＋2OH-＋3H2O=2[Al(OH)4]-

兩性氧化物：既能與酸反應(yīng)生成鹽和水，又能與堿反應(yīng)生成鹽和水

的氧化物。Al2O3:兩性氧化物①破壞氧化膜：鋁鍋表面通常有一層氧化膜，能防止鋁進一步氧化。鋼絲球的摩擦?xí)p壞這層膜，使鋁暴露在空氣中，加速氧化。②加速鋁溶出：破壞氧化膜后，鋁元素更容易溶入食物中。長期攝入鋁可能對神經(jīng)系統(tǒng)造成損害。③影響使用壽命：頻繁用鋼絲球擦洗會使鋁鍋表面出現(xiàn)劃痕、凹坑，縮短其使用年限。④增加清潔難度：刮花的表面容易藏污納垢，后續(xù)清潔更加困難。⑤殘留鋼絲碎屑：可能有鋼絲碎屑殘留，混入食物中影響健康。為什么不能用鋼絲球擦洗？（1）顏色狀態(tài)：白色膠狀固體（2）溶解性：幾乎不溶水(五)氫氧化鋁的性質(zhì)氫氧化鋁膠體可用作凈水劑、色素吸附劑等。（3）用途：能凝聚水中的懸浮物,并能吸附色素,可凈水KAl(SO4)2--硫酸鋁鉀

KAl(SO4)2·12H2O:(復(fù)鹽)俗名明礬,無色晶體,易溶于水,,常用作凈水劑。凈水原理:明礬在水中生成氫氧化鋁膠體，能凝結(jié)水中懸浮物，吸附色素，所以可用于凈水1、物理性質(zhì)2、氫氧化鋁的制備根據(jù)所學(xué)知識設(shè)計實驗:如何制備Al(OH)3?Al2(SO4)3溶液NaOH溶液氨水(NH3·H2O)溶液2、氫氧化鋁的實驗室制備根據(jù)所學(xué)知識設(shè)計實驗:如何制備Al(OH)3?Al2(SO4)3溶液NaOH溶液氨水(NH3·H2O)溶液Al2(SO4)3+6NH3·H2O＝2Al(OH)3↓+3(NH4)2SO4Al3++3NH3·H2O＝Al(OH)3↓+3NH4+2、氫氧化鋁的制備根據(jù)所學(xué)知識設(shè)計實驗:如何制備Al(OH)3?Al2(SO4)3溶液NaOH溶液氨水(NH3·H2O)溶液思考：為什么常用氨水與硫酸鋁溶液反應(yīng)制取氫氧化鋁，而不用氫氧化鈉溶液呢?Al3++3NH3·H2O===Al（OH）3+3NH4+3、氫氧化鋁的化學(xué)性質(zhì)(1)氫氧化鋁與稀鹽酸反應(yīng)

Al(OH)3+3H+=Al3++3H2O(2)氫氧化鋁與氫氧化鈉溶液反應(yīng)

Al(OH)3＋OH-=[Al(OH)4]-Al(OH)3＋3HCl

=

AlCl3＋3H2OAl(OH)3＋NaOH

=

Na[Al(OH)4]用作胃酸中和劑(3)Al(OH)3的不穩(wěn)定性2Al(OH)3＝Al2O3+3H2O△兩性氫氧化物：像Al(OH)3這樣既能與酸反應(yīng)生成鹽和水，又能與堿反應(yīng)生成鹽和水的氫氧化物，稱為兩性氫氧化物。[Al(OH)4]-+CO2(過量）=Al(OH)3↓

+HCO3-4、[Al(OH)4]-鹽的性質(zhì)（與氫氧化鋁的相互轉(zhuǎn)化）思考1：向

AlCl3溶液中逐滴加入NaOH溶液至過量，會產(chǎn)生什么現(xiàn)象？寫出相應(yīng)反應(yīng)的離子方程式。畫出生成Al(OH)3的物質(zhì)的量與加入NaOH的物質(zhì)的量的關(guān)系圖象思考2：向

Na[Al(OH)4]溶液中逐滴加入HCl溶液至過量，會產(chǎn)生什么現(xiàn)象？寫出相應(yīng)反應(yīng)的離子方程式。畫出生成Al(OH)3的物質(zhì)的量與加入HCl的物質(zhì)的量的關(guān)系圖象AlAl2O3Al(OH)3化合價0Al3+Al(OH)4-單質(zhì)

氧化物

堿

鹽

物質(zhì)類別+3金屬單質(zhì)金屬氧化物堿鹽金屬及其化合物研究方法3min自行總結(jié)時間Al3+Al(OH)3Al(OH)4-Al2O3Al如何轉(zhuǎn)化？了解鋁及鋁合金用途P83四、新型合金儲氫合金記憶合金鈦合金耐熱合金近年來，為滿足某些尖端技術(shù)發(fā)展的需要，人們又設(shè)計和合成了許多新型合金。例如：P8336氫能是人類未來的理想能源之一，氫能利用存在兩大難題。制取儲存H2是一種易燃易爆的氣體，要利用H2，關(guān)鍵要解決H2的安全儲存和運輸問題。組成：常見以Mg,Ti,Nb,V,Zr和稀土類金屬為主，添加Cr,Fe,Mn,Co,Ni,Cu性質(zhì)：易活化，吸氫量大；用途：貯存氫氣一類能夠大量吸收H2，并與H2結(jié)合成金屬氫化物的材料。如Ti-Fe合金、La--Ni合金等，為氫氣作為能源的實際應(yīng)用起到重要的推動作用。儲氫合金了解儲氫合金工作原理常溫、常壓吸收H2升溫或減壓釋放H2儲氫合金金屬氫化物生物相容性好鈦合金耐腐蝕強度大耐高溫組成：以鈦為基礎(chǔ)加入其他金屬元素（常有：鉬、釩、鉻、錳、銅、鐵、硅等）性質(zhì)：強度高、熱強度高、抗腐蝕性好用途：航天器的燃料貯箱、構(gòu)架和火箭殼體，人造地球衛(wèi)星、登月艙、載人飛船和航天飛機。組成：以鎳為基礎(chǔ)加入Fe,C,Co性質(zhì)：耐高溫用途：航空、艦艇和工業(yè)用燃氣輪機的渦輪葉片、導(dǎo)向葉片、渦輪盤、高壓壓氣機盤和燃燒室等高溫部件耐熱合金記憶合金低溫下把半球形天線變形縮小體積裝入登月艙組成：鎳（Ni）-鈦(Ti)形變條件：溫度性能：形變后遇高溫（或低溫）恢復(fù)形狀。形狀記憶合金制成的移動跳躍的機器人物質(zhì)的量在化學(xué)計量數(shù)中的應(yīng)用請你回憶！

化學(xué)方程式表示哪些含義？P84-85請你回憶！

化學(xué)方程式表示哪些含義？系數(shù)：粒子數(shù)（微觀）：2