《金屬材料》生活中的金屬材料金屬材料的發(fā)展新型合金鋁器資料堯舜禹時代西周19世紀末期21世紀鐵器銅器金屬材料純金屬合金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)?！局R回顧】合金（常用）金屬材料純金屬【知識回顧】合金（常用）物理性能化學(xué)性能機械性能熔點硬度結(jié)構(gòu)差異決定性能不同與純金屬相比，合金的熔點往往比較低、硬度比較大結(jié)論：純金屬內(nèi)原子的排列十分規(guī)整合金內(nèi)原子層之間的相對滑動變得困難一、鐵合金地殼中的元素分布鐵礦石思考與討論：1、鐵合金的的組成2、請同學(xué)們對鐵合金進行分類一、鐵合金低碳鋼中碳鋼高碳鋼鐵合金生鐵鋼合金鋼(特種鋼）碳素鋼（含碳量低于0.3%）（含碳量0.3%～0.6%）（含碳量高于0.6%）制造鋼板、鋼絲和鋼管等制造鋼軌、車輪和建材等制造器械、彈簧和刀具等不銹鋼超級鋼以鉻和鎳為主要合金元素配比：Mn10%；C0.47%；Al2%；V0.7%鋼中合金元素的主要作用可翻閱教材P74

資料卡片內(nèi)容【化學(xué)與職業(yè)】測試工程師

運用各類高精度化學(xué)檢測儀器或化學(xué)檢測方法，對合金等金屬材料或冶煉產(chǎn)品中的各種元素進行定性和定量分析，獲得金屬材料的組成及其含量。測試工程師在工作二、鋁和鋁合金（一）鋁及其化合物鋁單質(zhì)性質(zhì)：是一種活潑金屬空氣中放置：4Al+3O22Al2O3地殼中的元素分布1.與酸溶液反應(yīng)二、鋁和鋁合金Al2O3+6HCl2Al+6HCl（一）鋁及其化合物Al2O3+6H+2Al3++3H2O

2Al+6H+2Al3++3H2↑2AlCl3+3H2O2AlCl3+3H2↑

二、鋁和鋁合金（一）鋁及其化合物Al2O3+2NaOH2NaAlO2+H2O2.與堿溶液反應(yīng)2Al+2NaOH+2H2O

+3H2↑

0+1+1偏鋁酸鈉2NaAlO2+30與堿溶液反應(yīng)生成鹽和水與酸溶液反應(yīng)生成鹽和水兩性氧化物Al2O3二、鋁和鋁合金（一）鋁及其化合物Al2O3+2NaOH2NaAlO2+H2OAl2O3+6HCl2AlCl3+3H2O（二）鋁合金二、鋁和鋁合金硬鋁常用于制造飛機外殼Cu4%Mg0.5%Mn0.5%Si0.7%純鋁硬鋁硬度小強度小低密度強度高耐腐蝕（二）鋁合金二、鋁和鋁合金三、新型合金儲氫合金鈦合金記憶合金課堂練習(xí)

1.目前用量最大、用途最廣的合金是，根據(jù)其化學(xué)成分可分為和。不銹鋼在空氣中比較穩(wěn)定，不易生銹，有很強的抗腐蝕能力，其合金元素主要是。2.下列關(guān)于合金的說法中，正確的是（

）A

.合金的熔點一定比各成分金屬低B

.在我國使用最早的合金是鋼C

.生鐵的含碳量為0.03%~2%D

.碳素鋼可根據(jù)含碳量不同，分為低碳鋼、中碳鋼和高碳鋼課堂練習(xí)3.下列關(guān)于鋁的說法中，正確的是（）

A.鋁的化學(xué)性質(zhì)不活潑B.鋁不與酸、堿反應(yīng)C.常溫下鋁不與氧氣反應(yīng)D.鋁表面容易生成一層致密的氧化鋁保護膜課堂練習(xí)課堂練習(xí)4.鎂鋁合金因其堅硬、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、防護欄等。下列與這些用途無關(guān)的是（）

A.鎂鋁合金不易生銹B.鎂鋁合金導(dǎo)電性好C.鎂鋁合金密度小D.鎂鋁合金強度高

課堂練習(xí)答案1.鋼、碳素鋼、合金鋼、鉻和鎳2.D3.D4.B課堂小結(jié)2.鐵合金的分類和性質(zhì)3.鋁和鋁合金的性質(zhì)1.合金的結(jié)構(gòu)與性能生鐵鋁合金鋁單質(zhì)及氧化鋁鋼與酸溶液反應(yīng)與堿溶液反應(yīng)探究一常見合金的成分、性能及應(yīng)用【問題探究】2020年我國嫦娥五號探測器成功在月球軟著陸并回收成功。1.月球白天地面溫度高達150度,而到了夜晚,溫度又跌落到零下180度。嫦娥五號探測器使用了大量合金材料,這些合金材料應(yīng)具有哪些性質(zhì)?提示

密度小、強度大、既耐高溫又耐低溫等。2.形狀記憶合金是一種在加熱升溫后能完全消除其在較低的溫度下發(fā)生的變形,恢復(fù)其變形前原始形狀的合金材料。嫦娥五號探測器,使用了記憶合金制作天線,試分析其好處。提示

嫦娥五號探測器使用記憶合金制作,天線折疊起來裝進探測器內(nèi),工作時只需升溫,折疊的衛(wèi)星天線因具有“記憶”功能而自然展開,恢復(fù)設(shè)計形狀。3.已知銅的熔點為1083℃,鈉的沸點為883℃,試問銅與鈉能否形成合金?提示

不能。當銅開始熔化時,鈉已經(jīng)是氣體,所以二者不能形成合金。4.鎂鋁合金為什么廣泛應(yīng)用于飛機?提示

因為其具有密度小、強度大的特性,且價格較低。5.合金通常比組成它的純金屬有哪些更優(yōu)良的性質(zhì)?提示

合金具有許多優(yōu)良的物理、化學(xué)或機械性能,在許多方面不同于各成分金屬。如合金的硬度一般比它的各成分金屬的大,多數(shù)合金的熔點一般也比它的各成分金屬的低等?！旧罨卣埂?.合金的形成條件(1)金屬與金屬形成合金時:合金是金屬在熔化狀態(tài)時相互混合形成的,熔化時的溫度需達到成分金屬中熔點最高的金屬的熔點,但又不能超出成分金屬中沸點最低的金屬的沸點。一種金屬的熔點高于另一種金屬的沸點時則不能形成合金。(2)金屬與非金屬形成合金時:部分不活潑非金屬與金屬可形成合金,活潑非金屬與活潑金屬一般不能形成合金。2.金屬材料選擇的依據(jù)某種金屬能不能成為一種應(yīng)用廣泛的材料主要取決于該金屬的儲量、冶煉成本、市場價格以及所具有的性能和是否易于加工等。(1)物理性質(zhì):密度、硬度、強度、導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性等,這些性質(zhì)決定金屬材料的加工難易程度。(2)化學(xué)性質(zhì):對水的作用、耐腐蝕性等,這些性質(zhì)決定金屬材料的日常維護和環(huán)境對其產(chǎn)生的影響?！舅啬軕?yīng)用】典例1(2021河北,1)“灌鋼法”是我國古代勞動人民對鋼鐵冶煉技術(shù)的重大貢獻,陶弘景在其《本草經(jīng)集注》中提到“鋼鐵是雜煉生钅柔作刀鐮者”。“灌鋼法”主要是將生鐵和熟鐵(含碳量約0.1%)混合加熱,生鐵熔化灌入熟鐵,再鍛打成鋼。下列說法錯誤的是(

)A.鋼是以鐵為主的含碳合金B(yǎng).鋼的含碳量越高,硬度和脆性越大C.生鐵由于含碳量高,熔點比熟鐵高D.冶煉鐵的原料之一赤鐵礦的主要成分為Fe2O3答案

C解析

本題考查化學(xué)與傳統(tǒng)文化及鋼鐵的基本知識。鋼和生鐵均屬于鐵碳合金,鋼中的含碳量低、生鐵中的含碳量高,鐵合金的硬度和脆性隨含碳量增大而增大,A、B項均正確。合金的熔點通常比各組分的熔點低,C項錯誤。赤鐵礦的主要成分為氧化鐵,D項正確。溫馨提示

(1)合金是混合物而不是純凈物。(2)合金具有許多優(yōu)良的物理和機械性能,在許多方面不同于各成分金屬;但在化學(xué)性質(zhì)上,一般認為合金體現(xiàn)的是各成分金屬的化學(xué)性質(zhì)。(3)并非任意兩種金屬都能形成合金,兩種金屬形成合金,其前提是兩種金屬在同一溫度范圍內(nèi)都能熔化。變式訓(xùn)練1中國第5架國產(chǎn)大飛機C919大型客機的機身部分采用第三代新型鋁鋰合金材料。下列關(guān)于鋁鋰合金的認識不正確的是(

)A.鋁鋰合金密度較小,強度較大,硬度大于純鋁,熔點低于鋰單質(zhì)B.改變原料的配比,可以制得性能不同的鋁鋰合金C.鋁鋰合金具有金屬光澤,可導(dǎo)電導(dǎo)熱D.鋁鋰合金的性質(zhì)與各成分金屬的性質(zhì)完全相同答案

D解析

鋁、鋰密度較小,其合金密度也較小;合金是不同金屬熔合而成的具有金屬特性的物質(zhì),改變原料的配比,可以制得性能不同的鋁鋰合金;合金一般比其成分金屬的顏色更鮮艷,可導(dǎo)電導(dǎo)熱;合金的熔點比它的各成分金屬的熔點低,硬度大于其成分金屬,鋁鋰合金的性質(zhì)與各成分金屬的性質(zhì)不完全相同。探究二鋁與酸、堿溶液的反應(yīng)【問題探究】藍寶石、紅寶石雖然色彩各異,但它們都是剛玉的一種,剛玉是天然的無色Al2O3晶體的俗稱,硬度僅次于金剛石。但是佩戴時也要注意盡量少接觸酸性或堿性溶液,因為氧化鋁是兩性氧化物,與酸、堿都能反應(yīng)。(1)鋁也都能與鹽酸和氫氧化鈉溶液反應(yīng),那么能否稱鋁為兩性元素?提示

不能。鋁為金屬,與氫氧化鈉溶液反應(yīng)的實質(zhì)是與水反應(yīng)。(2)如何除去鎂粉中的鋁粉?提示

將樣品加入足量的NaOH溶液,然后過濾、洗滌、干燥。(3)等量的鋁分別與足量的稀鹽酸、氫氧化鈉溶液反應(yīng),生成氫氣的量有什么關(guān)系?提示

相同。(4)等濃度、等體積的NaOH溶液和稀鹽酸與足量鋁反應(yīng),生成H2的質(zhì)量有什么關(guān)系?提示

3∶1。(5)Al與等濃度的NaOH溶液、稀鹽酸反應(yīng)生成等質(zhì)量的H2,所需NaOH溶液、稀鹽酸的體積比為多少?提示

1∶3?！旧罨卣埂夸X與鹽酸或氫氧化鈉溶液反應(yīng)中四種“量”的關(guān)系(1)等量的鋁分別與足量的鹽酸和氫氧化鈉溶液反應(yīng),消耗HCl和氫氧化鈉的物質(zhì)的量之比為3∶1。(2)等量的鋁分別與足量的鹽酸和氫氧化鈉溶液反應(yīng),產(chǎn)生H2的體積比為1∶1。(3)足量的鋁分別與等物質(zhì)的量濃度、等體積的鹽酸和氫氧化鈉溶液反應(yīng),產(chǎn)生H2的體積比為1∶3。(4)特殊情況分析:若產(chǎn)生的氫氣的體積比為,則必定是鋁與鹽酸反應(yīng)時,鋁過量而鹽酸不足;鋁與氫氧化鈉溶液反應(yīng)時,鋁不足而氫氧化鈉過量?！舅啬軕?yīng)用】典例2甲、乙兩燒杯中各盛有100mL3mol·L-1的鹽酸和氫氧化鈉溶液,向兩燒杯中分別加入等質(zhì)量的鋁粉,反應(yīng)結(jié)束后測得生成的氣體體積比為1∶2,則加入的鋁粉質(zhì)量為(

)A.5.4g B.3.6gC.2.7g D.1.8g答案

A解析

由2Al+6HCl===2AlCl3+3H2↑、2Al+2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2↑可知,若兩份等質(zhì)量的Al都完全反應(yīng)時,生成H2的量相等,消耗HCl與NaOH的物質(zhì)的量不相等。實際上HCl、NaOH同為0.3

mol,且已知生成H2的體積比為1∶2,所以發(fā)生反應(yīng)時分別為HCl不足,Al過量;NaOH過量,Al不足。與0.3

mol

HCl完全反應(yīng)的Al的質(zhì)量為2.7

g,則由生成H2的體積比為1∶2可知,反應(yīng)的Al的質(zhì)量之比也為1∶2,即與NaOH溶液反應(yīng)的Al的質(zhì)量為5.4

g。變式訓(xùn)練2甲、乙兩個燒杯中分別盛有100mL4.0mol·L-1的鹽酸和100mL4.0mol·L-1的NaOH溶液,向兩個燒杯中均加入5.4g鋁粉,在相同狀況下產(chǎn)生氣體的體積比為(

)A.1∶1 B.2∶3C.3∶2 D.3∶1答案

B解析