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第三单元　金属材料的性能及应用
[核心素养发展目标]　1.能从合金结构与组成的角度理解合金的特殊性能，培养宏观辨识与微观探析的能力。2.能列举常见合金的组成和性能，能科学、合理的选择和使用金属材料，培养学生的科学态度和社会责任感。
一、金属材料的性能
金属材料在工农业生产和社会生活的各个方面应用广泛。从使用的要求和性能看，可以从以下几个方面来分析。
金 属 材 料 使用要求 材料性能
体现出一些_________ _______、_______、_______等
起到_______的作用，而且能够在一定温度范围内稳定工作 与金属材料的_______、_______、_______、导热性等物理性能密切相关
在使用过程中不可避免地会暴露在空气中，或者接触到一些化学药品 具有_______、_______等化学性能
从金属原材料到最后的金属产品，加工成型这一步骤必不可少 _______、_______、_______等工艺性能
(1)用铜制作导线，是因为铜具有良好的导电性和导热性(　　)
(2)铁制炊具可加热食物，是利用金属材料的导热性(　　)
(3)金、银可制作各种各样的装饰品，是因为其具有良好的导电性、延展性等(　　)
(4)铁制品暴露在空气中，容易生锈(　　)
根据你的生活经验和下表所提供的信息，分析并回答下列问题。
物理性质 物理性质比较
导电性(以银的导电性为100作标准) 银 铜 金 铝 锌 铁 铅
100 99 74 61 27 17 7.9
密度/(g·cm－3) 金 铅 银 铜 铁 锌 铝
19.3 11.3 10.5 8.92 7.86 7.14 2.70
熔点/℃ 钨 铁 铜 金 银 铝 锡
3 410 1 535 1 083 1 064 962 660 232
硬度(以金刚石的硬度为10作标准) 铬 铁 银 铜 金 铝 铅
9 4～5 2.5～4 2.5～3 2.5～3 2～2.9 1.5
1.为什么菜刀、锤子等通常用铁制而不用铅制？
________________________________________________________________________
2．银的导电性比铜好，为什么制作导线一般用铜而不用银？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
3．为什么灯泡里的灯丝用钨而不用锡？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
1．金属材料在现实生活中有着极为重要的作用。下列金属材料的运用与金属所具有的性质不一致的是(　　)
A．制造白炽灯灯丝——熔点高
B．制造飞机——坚硬而质轻
C．制造装化工原料的容器——耐腐蚀
D．制造保险丝——硬度大
2．青少年一定要爱护眼睛，在光线不足时看书、写字要用照明工具。如图是一种照明用台灯，请回答下列问题：
(1)图中表示的各部件中，用金属材料制成的是________(填字母，任选一种)。
(2)金属及金属材料有很多优良的性能而被广泛应用。灯管后面的反光片为铝箔，铝块能制成铝箔是利用了铝的________性。
(3)铝制品比铁制品耐用其原因是__________________________________________________。
(4)比较铝和铁的金属活动性强弱：______________________________________________(用一个化学方程式表示)。
二、合金及其应用
1．合金
概念 将两种或两种以上的____(或________________)共熔，可制备出特殊的金属材料，这种材料叫作合金
性能 硬度 硬度一般____它的成分金属
熔点 熔点一般____它的成分金属
与纯金属材料相比，合金具有优良的物理、化学或机械性能
举例 在焊接电子元件中使用的____是锡和铅的合金，生铁和钢都是铁和碳的合金
2.常见的合金
(1)铝合金是目前用途广泛的合金之一，硬铝是在铝中添加了一定比例的________等，密度______，硬度______，具有较强抗腐蚀能力，是制造飞机和宇宙飞船的理想材料。
(2)武德合金
由锡(熔点232 ℃)、铋(熔点271 ℃)、镉(熔点321 ℃)和铅(熔点327 ℃)等金属按照一定的质量比制成的，熔点只有67 ℃，它可以用来做电器、火灾报警等装置中的________。
(3)镍铬铝铁、镍铬铝铜等合金具有很高的电阻率，可用于制备电路中的精密元件。
(4)铁合金
不锈钢是一种重要的合金钢，除铁元素外，主要的合金元素是______(占12%～32%)，抗腐蚀能力强，在空气中表面会生成一层致密的氧化物，从而保护内层金属，常用于制造医疗器材、厨房用具和餐具，以及地铁列车的车体等。
(5)钛合金
①钛合金是一种新型的金属材料，其强度高，密度小，耐热性好，易于加工，抗腐蚀性强，远优于不锈钢，即使将它们放入海水中数年，取出后仍然光亮如新。
②应用
钛和钛合金被认为是21世纪的重要金属材料，被广泛应用于医疗、火箭、导弹、航天飞机、船舶、化工和通信设备等领域。
(1)合金一定是不同金属熔合而成的具有金属特性的化合物(　　)
(2)生铁的熔点比纯铁低，但机械强度和硬度比纯铁高(　　)
(3)合金中只含有金属元素(　　)
(4)合金是混合物，具有金属的特性(　　)
(5)我国最早使用的合金是生铁(　　)
1．合金比成分金属的硬度大，原因是什么？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
1．下列说法正确的是(　　)
A．青铜是我国使用最早的合金，也是目前使用最广泛的合金
B．不管哪种铜合金都含有铜元素，所以它们的性质也和金属铜一样
C．我们日常生活中用到的铜合金制品主要是黄铜制的
D．各种铜合金都有良好的导电、导热性
2．下列关于铝合金的说法错误的是(　　)
A．铝合金是一种混合物，它比纯铝的熔点低
B．高温铝液易被氧化，铝合金应在熔剂层覆盖下熔炼
C．镁铝合金耐腐蚀，但能被烧碱(NaOH)腐蚀
D．镁铝合金在盐酸中无法溶解
三、无机非金属材料
1．传统非金属材料：______、______、______。
2．半导体材料：硅的________介于______________之间，是一种重要的______________，被广泛用于电子工业的各个领域。工业上利用____________可以制得高纯度的硅。
3．光导纤维
光导纤维的主要成分是____________，可用来制造通讯光缆，用于光纤通信或传送高强度的激光等。用光缆代替普通的金属通信电缆可以节约大量有色金属。
4．新型陶瓷材料
新型陶瓷分为__________和____________两大类。____________具有机械功能、热功能和部分化学功能，如高温结构陶瓷主要有高温氧化物(如氧化铝陶瓷)和高温非氧化物(如氮化硅陶瓷)两大类。__________具有光、电、磁、化学和生物等方面的特殊功能，如____________等，压电陶瓷主要成分是钛酸钡和钛酸铅。
(1)光导纤维做通讯材料有许多优点，但怕腐蚀，铺设也很不方便(　　)
(2)化学家采用玛瑙研钵摩擦固体反应物进行无溶剂合成，玛瑙的主要成分是硅酸盐(　　)
(3)三峡大坝的建设使用了大量水泥，水泥是硅酸盐材料(　　)
(4)氮化硅陶瓷、氧化铝陶瓷、光导纤维等属于新型无机非金属材料(　　)
(5)太阳能电池可采用硅材料制作，其应用有利于环保、节能(　　)
氮化硅是一种新型陶瓷材料，它是一种超硬物质，还具有熔点高、耐磨损、抗腐蚀等性能，可用于制汽轮机叶片、制造轴承、做发动机受热面等。
(1)在氮化硅中，N为－3价、Si为＋4价，写出氮化硅的化学式：________________。
(2)粉末状的氮化硅可以由SiCl4的蒸气和NH3的混合物反应制取，写出反应的化学方程式：
________________________________________________________________________。
(3)SiCl4和氮气在氢气气氛保护下加强热发生反应，可制得较高纯度的氮化硅，写出反应的化学方程式：___________________________________________________________________。
(4)粉末状的氮化硅在空气和水中都不稳定。粉末状氮化硅与H2O作用生成两种化合物，其中一种是制玻璃的原料。写出该反应的化学方程式：____________________________________。
(5)氮化硅陶瓷抗腐能力强，除氢氟酸外，它不与其他无机酸反应。该陶瓷与氢氟酸发生复分解反应生成两种气体，请写出反应的化学方程式：____________________________________
______________________________________________________________________________。
无机材料(共36张PPT)
专题9
第三单元　金属材料的性能及应用
核心素养
发展目标
1.能从合金结构与组成的角度理解合金的特殊性能，培养宏观辨识与微观探析
的能力。
2.能列举常见合金的组成和性能，能科学、合理的选择和使用金属材料，培养
学生的科学态度和社会责任感。
一、金属材料的性能
二、合金及其应用
课时对点练
内容索引
三、无机非金属材料
金属材料的性能
一
塑性
金 属 材 料 使用要求 材料性能
体现出一些_________ 、 、 等
起到 的作用，而且能够在一定温度范围内稳定工作 与金属材料的 、 、_______、导热性等物理性能密切相关
金属材料在工农业生产和社会生活的各个方面应用广泛。从使用的要求和性能看，可以从以下几个方面来分析。
力学性能
延展性
硬度
塑性
导热和导电
密度
熔点
导电性
金 属 材 料 在使用过程中不可避免地会暴露在空气中，或者接触到一些化学药品 具有 、_________等化学性能
从金属原材料到最后的金属产品，加工成型这一步骤必不可少 、 、_______
_____等工艺性能
抗氧化性
耐酸碱性
可铸性
可锻性
切削加
工性
正误判断
(1)用铜制作导线，是因为铜具有良好的导电性和导热性
(2)铁制炊具可加热食物，是利用金属材料的导热性
(3)金、银可制作各种各样的装饰品，是因为其具有良好的导电性、延展性等
(4)铁制品暴露在空气中，容易生锈
×
√
×
√
根据你的生活经验和下表所提供的信息，分析并回答下列问题。
深度思考
物理性质 物理性质比较 导电性(以银的导电性为100作标准) 银 铜 金 铝 锌 铁 铅
100 99 74 61 27 17 7.9
密度/(g·cm－3) 金 铅 银 铜 铁 锌 铝
19.3 11.3 10.5 8.92 7.86 7.14 2.70
熔点/℃ 钨 铁 铜 金 银 铝 锡
3 410 1 535 1 083 1 064 962 660 232
硬度(以金刚石的硬度为10作标准) 铬 铁 银 铜 金 铝 铅
9 4～5 2.5～4 2.5～3 2.5～3 2～2.9 1.5
1.为什么菜刀、锤子等通常用铁制而不用铅制？
深度思考
提示　铁的硬度比铅大，且铅有毒，故常用铁而不用铅制菜刀、锤子等。
2.银的导电性比铜好，为什么制作导线一般用铜而不用银？
提示　银和铜的导电性相近，但银比铜贵得多，且电线用量大，所以用铜而不用银。
3.为什么灯泡里的灯丝用钨而不用锡？
深度思考
提示　钨的熔点高(3 410 ℃)，而锡的熔点(232 ℃)太低，通电时锡就熔化了，所以用钨丝而不用锡丝做灯泡的灯丝。
1.金属材料在现实生活中有着极为重要的作用。下列金属材料的运用与金属所具有的性质不一致的是
A.制造白炽灯灯丝——熔点高
B.制造飞机——坚硬而质轻
C.制造装化工原料的容器——耐腐蚀
D.制造保险丝——硬度大
√
应用体验
白炽灯灯丝通电后放出大量的热，故灯丝的熔点必须高，A正确；
飞机在天上飞所以需要质量轻，为了安全必须材料坚硬，B正确；
很多化工原料具有腐蚀性，所以制造装化工原料的容器必须耐腐蚀，C正确；
保险丝在短路时是断开的，熔点要低，D错误。
2.青少年一定要爱护眼睛，在光线不足时看书、写字要用照明工具。如图是一种照明用台灯，请
回答下列问题：
(1)图中表示的各部件中，用
金属材料制成的是_________
(填字母，任选一种)。
应用体验
a(或b或e)
铁螺丝钉、铝箔反光片、铜质插头都属于金属材料。
(2)金属及金属材料有很多优良的性能而被广泛应用。灯管后面的反光片为铝箔，铝块能制成铝箔是利用了铝的_____性。
应用体验
延展
利用金属铝具有良好的延展性可把金属铝制成片。
(3)铝制品比铁制品耐用其原因是________________________________
_________________________________。
常温下，铝与氧气反应表面生成致密
的氧化铝薄膜，阻止铝进一步被氧化
应用体验
铝制品常温下，与氧气反应表面生成致密的氧化铝薄膜，阻止铝进一步被氧化，故比铁制品耐腐蚀。
(4)比较铝和铁的金属活动性强弱：______________________________
(用一个化学方程式表示)。
应用体验
比较铝和铁的金属活动性，可以采用金属与盐溶液反应的方法，将铝片插入硫酸亚铁溶液中，反应的化学方程式为2Al＋3FeSO4===3Fe＋Al2(SO4)3。
2Al＋3FeSO4===3Fe＋Al2(SO4)3
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合金及其应用
二
概念 将两种或两种以上的 (或 )共熔，可制备出特殊的金属材料，这种材料叫作合金 性能 硬度 硬度一般 它的成分金属
熔点 熔点一般 它的成分金属
与纯金属材料相比，合金具有优良的物理、化学或机械性能 举例 在焊接电子元件中使用的 是锡和铅的合金，生铁和钢都是铁和碳的合金 1.合金
金属
金属与非金属
高于
低于
焊锡
2.常见的合金
(1)铝合金是目前用途广泛的合金之一，硬铝是在铝中添加了一定比例的 等，密度 ，硬度 ，具有较强抗腐蚀能力，是制造飞机和宇宙飞船的理想材料。
(2)武德合金
由锡(熔点232 ℃)、铋(熔点271 ℃)、镉(熔点321 ℃)和铅(熔点327 ℃)等金属按照一定的质量比制成的，熔点只有67 ℃，它可以用来做电器、火灾报警等装置中的 。
铜、镁、锰
小
大
保险丝
(3)镍铬铝铁、镍铬铝铜等合金具有很高的电阻率，可用于制备电路中的精密元件。
(4)铁合金
不锈钢是一种重要的合金钢，除铁元素外，主要的合金元素是 (占12%～32%)，抗腐蚀能力强，在空气中表面会生成一层致密的氧化物，从而保护内层金属，常用于制造医疗器材、厨房用具和餐具，以及地铁列车的车体等。
铬
(5)钛合金
①钛合金是一种新型的金属材料，其强度高，密度小，耐热性好，易于加工，抗腐蚀性强，远优于不锈钢，即使将它们放入海水中数年，取出后仍然光亮如新。
②应用
钛和钛合金被认为是21世纪的重要金属材料，被广泛应用于医疗、火箭、导弹、航天飞机、船舶、化工和通信设备等领域。
正误判断
(1)合金一定是不同金属熔合而成的具有金属特性的化合物
(2)生铁的熔点比纯铁低，但机械强度和硬度比纯铁高
(3)合金中只含有金属元素
(4)合金是混合物，具有金属的特性
(5)我国最早使用的合金是生铁
×
√
×
×
√
1.合金比成分金属的硬度大，原因是什么？
深度思考
提示　纯金属中所有原子的大小和形状相同，排列十分规整；加入较大或较小的其他元素的原子后，改变了金属中原子有规则的层状排列，使原子层之间的相对滑动变得困难，导致合金硬度变大。
1.下列说法正确的是
A.青铜是我国使用最早的合金，也是目前使用最广泛的合金
B.不管哪种铜合金都含有铜元素，所以它们的性质也和金属铜一样
C.我们日常生活中用到的铜合金制品主要是黄铜制的
D.各种铜合金都有良好的导电、导热性
√
青铜是我国使用最早的合金，但目前使用最广泛的合金是铁合金；铜合金与铜相比，因熔合了其他元素，其机械性能和硬度、熔点等性质发生了变化；白铜的导电、导热性均比铜单质差。
应用体验
2.下列关于铝合金的说法错误的是
A.铝合金是一种混合物，它比纯铝的熔点低
B.高温铝液易被氧化，铝合金应在熔剂层覆盖下熔炼
C.镁铝合金耐腐蚀，但能被烧碱(NaOH)腐蚀
D.镁铝合金在盐酸中无法溶解
√
应用体验
合金的熔点一般低于任一组分金属的熔点，铝合金的熔点比纯铝的低，A正确；
铝是一种比较活泼的金属，尤其是在熔融状态下会非常容易与空气中的氧气发生氧化还原反应，所以必须采取相应的保护措施，B正确；
由于镁铝合金在空气中会和氧气反应在其表面生成氧化膜，保护内部金属，所以镁铝合金耐腐蚀，但其中的Al2O3、Al能与NaOH反应，所以镁铝合金会被烧碱溶液腐蚀，C正确；
镁、铝均能与盐酸反应，因此镁铝合金在盐酸中能溶解，D错误。
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无机非金属材料
三
1.传统非金属材料： 、 、 。
2.半导体材料：硅的 介于 之间，是一种重要的____________，被广泛用于电子工业的各个领域。工业上利用______
____可以制得高纯度的硅。
3.光导纤维
光导纤维的主要成分是 ，可用来制造通讯光缆，用于光纤通信或传送高强度的激光等。用光缆代替普通的金属通信电缆可以节约大量有色金属。
水泥
玻璃
陶瓷
导电性
导体和绝缘体
半导体材料
二氧化
硅
二氧化硅
4.新型陶瓷材料
新型陶瓷分为 和 两大类。 具有机械功能、热功能和部分化学功能，如高温结构陶瓷主要有高温氧化物(如氧化铝陶瓷)和高温非氧化物(如氮化硅陶瓷)两大类。 具有光、电、磁、化学和生物等方面的特殊功能，如 等，压电陶瓷主要成分是钛酸钡和钛酸铅。
结构陶瓷
功能陶瓷
结构陶瓷
功能陶瓷
压电陶瓷
正误判断
(1)光导纤维做通讯材料有许多优点，但怕腐蚀，铺设也很不方便
(2)化学家采用玛瑙研钵摩擦固体反应物进行无溶剂合成，玛瑙的主要成分是硅酸盐
(3)三峡大坝的建设使用了大量水泥，水泥是硅酸盐材料
(4)氮化硅陶瓷、氧化铝陶瓷、光导纤维等属于新型无机非金属材料
(5)太阳能电池可采用硅材料制作，其应用有利于环保、节能
√
×
×
√
√
氮化硅是一种新型陶瓷材料，它是一种超硬物质，还具有熔点高、耐磨损、抗腐蚀等性能，可用于制汽轮机叶片、制造轴承、做发动机受热面等。
(1)在氮化硅中，N为－3价、Si为＋4价，写出氮化硅的化学式：_____。
应用体验
Si3N4
根据化合价可写出氮化硅的化学式为Si3N4。
(2)粉末状的氮化硅可以由SiCl4的蒸气和NH3的混合物反应制取，写出反应的化学方程式：____________________________。
应用体验
3SiCl4＋4NH3===Si3N4＋12HCl
根据元素守恒、原子守恒可写出SiCl4和NH3反应的化学方程式：3SiCl4＋4NH3===Si3N4＋12HCl。
(3)SiCl4和氮气在氢气气氛保护下加强热发生反应，可制得较高纯度的氮化硅，写出反应的化学方程式：______________________________
_________。
应用体验
＋12HCl
SiCl4与N2反应生成Si3N4，N元素化合价降低而Si元素化合价未发生变化，根据氧化还原反应原理，H元素化合价应升高，因此另一种生成物是HCl。
(4)粉末状的氮化硅在空气和水中都不稳定。粉末状氮化硅与H2O作用生成两种化合物，其中一种是制玻璃的原料。写出该反应的化学方程式：_____________________________。
应用体验
Si3N4＋6H2O===3SiO2＋4NH3↑
根据题意可知，Si3N4与H2O反应的生成物之一是SiO2，则根据元素守恒可判断另一种生成物是NH3。
(5)氮化硅陶瓷抗腐能力强，除氢氟酸外，它不与其他无机酸反应。该陶瓷与氢氟酸发生复分解反应生成两种气体，请写出反应的化学方程式：______________________________。
应用体验
Si3N4＋12HF===3SiF4↑＋4NH3↑
氮化硅与氢氟酸的反应类似于二氧化硅与氢氟酸的反应。
归纳总结
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传统非金属材料：水泥、陶瓷、玻璃
半导体材料：硅
光导纤维：二氧化硅
新型陶瓷材料
无机材料
金属材料
纯金属：如金、银
铝合金
铁合金——不锈钢
钛合金
合金
非金属材料第三单元　金属材料的性能及应用
[核心素养发展目标]　1.能从合金结构与组成的角度理解合金的特殊性能，培养宏观辨识与微观探析的能力。2.能列举常见合金的组成和性能，能科学、合理的选择和使用金属材料，培养学生的科学态度和社会责任感。
一、金属材料的性能
金属材料在工农业生产和社会生活的各个方面应用广泛。从使用的要求和性能看，可以从以下几个方面来分析。
金 属 材 料 使用要求 材料性能
体现出一些力学性能 延展性、硬度、塑性等
起到导热和导电的作用，而且能够在一定温度范围内稳定工作 与金属材料的密度、熔点、导电性、导热性等物理性能密切相关
在使用过程中不可避免地会暴露在空气中，或者接触到一些化学药品 具有抗氧化性、耐酸碱性等化学性能
从金属原材料到最后的金属产品，加工成型这一步骤必不可少 可铸性、可锻性、切削加工性等工艺性能
(1)用铜制作导线，是因为铜具有良好的导电性和导热性(　　)
(2)铁制炊具可加热食物，是利用金属材料的导热性(　　)
(3)金、银可制作各种各样的装饰品，是因为其具有良好的导电性、延展性等(　　)
(4)铁制品暴露在空气中，容易生锈(　　)
答案　(1)×　(2)√　(3)×　(4)√
根据你的生活经验和下表所提供的信息，分析并回答下列问题。
物理性质 物理性质比较
导电性(以银的导电性为100作标准) 银 铜 金 铝 锌 铁 铅
100 99 74 61 27 17 7.9
密度/(g·cm－3) 金 铅 银 铜 铁 锌 铝
19.3 11.3 10.5 8.92 7.86 7.14 2.70
熔点/℃ 钨 铁 铜 金 银 铝 锡
3 410 1 535 1 083 1 064 962 660 232
硬度(以金刚石的硬度为10作标准) 铬 铁 银 铜 金 铝 铅
9 4～5 2.5～4 2.5～3 2.5～3 2～2.9 1.5
1.为什么菜刀、锤子等通常用铁制而不用铅制？
提示　铁的硬度比铅大，且铅有毒，故常用铁而不用铅制菜刀、锤子等。
2．银的导电性比铜好，为什么制作导线一般用铜而不用银？
提示　银和铜的导电性相近，但银比铜贵得多，且电线用量大，所以用铜而不用银。
3．为什么灯泡里的灯丝用钨而不用锡？
提示　钨的熔点高(3 410 ℃)，而锡的熔点(232 ℃)太低，通电时锡就熔化了，所以用钨丝而不用锡丝做灯泡的灯丝。
1．金属材料在现实生活中有着极为重要的作用。下列金属材料的运用与金属所具有的性质不一致的是(　　)
A．制造白炽灯灯丝——熔点高
B．制造飞机——坚硬而质轻
C．制造装化工原料的容器——耐腐蚀
D．制造保险丝——硬度大
答案　D
解析　白炽灯灯丝通电后放出大量的热，故灯丝的熔点必须高，A正确；飞机在天上飞所以需要质量轻，为了安全必须材料坚硬，B正确；很多化工原料具有腐蚀性，所以制造装化工原料的容器必须耐腐蚀，C正确；保险丝在短路时是断开的，熔点要低，D错误。
2．青少年一定要爱护眼睛，在光线不足时看书、写字要用照明工具。如图是一种照明用台灯，请回答下列问题：
(1)图中表示的各部件中，用金属材料制成的是________(填字母，任选一种)。
(2)金属及金属材料有很多优良的性能而被广泛应用。灯管后面的反光片为铝箔，铝块能制成铝箔是利用了铝的________性。
(3)铝制品比铁制品耐用其原因是________________________________________________。
(4)比较铝和铁的金属活动性强弱：______________(用一个化学方程式表示)。
答案　(1)a(或b或e)　(2)延展　(3)常温下，铝与氧气反应表面生成致密的氧化铝薄膜，阻止铝进一步被氧化　(4)2Al＋3FeSO4===3Fe＋Al2(SO4)3
解析　(1)铁螺丝钉、铝箔反光片、铜质插头都属于金属材料。(2)利用金属铝具有良好的延展性可把金属铝制成片。(3)铝制品常温下，与氧气反应表面生成致密的氧化铝薄膜，阻止铝进一步被氧化，故比铁制品耐腐蚀。(4)比较铝和铁的金属活动性，可以采用金属与盐溶液反应的方法，将铝片插入硫酸亚铁溶液中，反应的化学方程式为2Al＋3FeSO4===3Fe＋Al2(SO4)3。
二、合金及其应用
1．合金
概念 将两种或两种以上的金属(或金属与非金属)共熔，可制备出特殊的金属材料，这种材料叫作合金
性能 硬度 硬度一般高于它的成分金属
熔点 熔点一般低于它的成分金属
与纯金属材料相比，合金具有优良的物理、化学或机械性能
举例 在焊接电子元件中使用的焊锡是锡和铅的合金，生铁和钢都是铁和碳的合金
2.常见的合金
(1)铝合金是目前用途广泛的合金之一，硬铝是在铝中添加了一定比例的铜、镁、锰等，密度小，硬度大，具有较强抗腐蚀能力，是制造飞机和宇宙飞船的理想材料。
(2)武德合金
由锡(熔点232 ℃)、铋(熔点271 ℃)、镉(熔点321 ℃)和铅(熔点327 ℃)等金属按照一定的质量比制成的，熔点只有67 ℃，它可以用来做电器、火灾报警等装置中的保险丝。
(3)镍铬铝铁、镍铬铝铜等合金具有很高的电阻率，可用于制备电路中的精密元件。
(4)铁合金
不锈钢是一种重要的合金钢，除铁元素外，主要的合金元素是铬(占12%～32%)，抗腐蚀能力强，在空气中表面会生成一层致密的氧化物，从而保护内层金属，常用于制造医疗器材、厨房用具和餐具，以及地铁列车的车体等。
(5)钛合金
①钛合金是一种新型的金属材料，其强度高，密度小，耐热性好，易于加工，抗腐蚀性强，远优于不锈钢，即使将它们放入海水中数年，取出后仍然光亮如新。
②应用
钛和钛合金被认为是21世纪的重要金属材料，被广泛应用于医疗、火箭、导弹、航天飞机、船舶、化工和通信设备等领域。
(1)合金一定是不同金属熔合而成的具有金属特性的化合物(　　)
(2)生铁的熔点比纯铁低，但机械强度和硬度比纯铁高(　　)
(3)合金中只含有金属元素(　　)
(4)合金是混合物，具有金属的特性(　　)
(5)我国最早使用的合金是生铁(　　)
答案　(1)×　(2)√　(3)×　(4)√　(5)×
1．合金比成分金属的硬度大，原因是什么？
提示　纯金属中所有原子的大小和形状相同，排列十分规整；加入较大或较小的其他元素的原子后，改变了金属中原子有规则的层状排列，使原子层之间的相对滑动变得困难，导致合金硬度变大。
1．下列说法正确的是(　　)
A．青铜是我国使用最早的合金，也是目前使用最广泛的合金
B．不管哪种铜合金都含有铜元素，所以它们的性质也和金属铜一样
C．我们日常生活中用到的铜合金制品主要是黄铜制的
D．各种铜合金都有良好的导电、导热性
答案　C
解析　青铜是我国使用最早的合金，但目前使用最广泛的合金是铁合金；铜合金与铜相比，因熔合了其他元素，其机械性能和硬度、熔点等性质发生了变化；白铜的导电、导热性均比铜单质差。
2．下列关于铝合金的说法错误的是(　　)
A．铝合金是一种混合物，它比纯铝的熔点低
B．高温铝液易被氧化，铝合金应在熔剂层覆盖下熔炼
C．镁铝合金耐腐蚀，但能被烧碱(NaOH)腐蚀
D．镁铝合金在盐酸中无法溶解
答案　D
解析　合金的熔点一般低于任一组分金属的熔点，铝合金的熔点比纯铝的低，A正确；铝是一种比较活泼的金属，尤其是在熔融状态下会非常容易与空气中的氧气发生氧化还原反应，所以必须采取相应的保护措施，B正确；由于镁铝合金在空气中会和氧气反应在其表面生成氧化膜，保护内部金属，所以镁铝合金耐腐蚀，但其中的Al2O3、Al能与NaOH反应，所以镁铝合金会被烧碱溶液腐蚀，C正确；镁、铝均能与盐酸反应，因此镁铝合金在盐酸中能溶解，D错误。
三、无机非金属材料
1．传统非金属材料：水泥、玻璃、陶瓷。
2．半导体材料：硅的导电性介于导体和绝缘体之间，是一种重要的半导体材料，被广泛用于电子工业的各个领域。工业上利用二氧化硅可以制得高纯度的硅。
3．光导纤维
光导纤维的主要成分是二氧化硅，可用来制造通讯光缆，用于光纤通信或传送高强度的激光等。用光缆代替普通的金属通信电缆可以节约大量有色金属。
4．新型陶瓷材料
新型陶瓷分为结构陶瓷和功能陶瓷两大类。结构陶瓷具有机械功能、热功能和部分化学功能，如高温结构陶瓷主要有高温氧化物(如氧化铝陶瓷)和高温非氧化物(如氮化硅陶瓷)两大类。功能陶瓷具有光、电、磁、化学和生物等方面的特殊功能，如压电陶瓷等，压电陶瓷主要成分是钛酸钡和钛酸铅。
(1)光导纤维做通讯材料有许多优点，但怕腐蚀，铺设也很不方便(　　)
(2)化学家采用玛瑙研钵摩擦固体反应物进行无溶剂合成，玛瑙的主要成分是硅酸盐(　　)
(3)三峡大坝的建设使用了大量水泥，水泥是硅酸盐材料(　　)
(4)氮化硅陶瓷、氧化铝陶瓷、光导纤维等属于新型无机非金属材料(　　)
(5)太阳能电池可采用硅材料制作，其应用有利于环保、节能(　　)
答案　(1)×　(2)×　(3)√　(4)√　(5)√
氮化硅是一种新型陶瓷材料，它是一种超硬物质，还具有熔点高、耐磨损、抗腐蚀等性能，可用于制汽轮机叶片、制造轴承、做发动机受热面等。
(1)在氮化硅中，N为－3价、Si为＋4价，写出氮化硅的化学式：________________。
(2)粉末状的氮化硅可以由SiCl4的蒸气和NH3的混合物反应制取，写出反应的化学方程式：_____________________________________________________________________________。
(3)SiCl4和氮气在氢气气氛保护下加强热发生反应，可制得较高纯度的氮化硅，写出反应的化学方程式：_______________________________________________。
(4)粉末状的氮化硅在空气和水中都不稳定。粉末状氮化硅与H2O作用生成两种化合物，其中一种是制玻璃的原料。写出该反应的化学方程式：_________________________________。
(5)氮化硅陶瓷抗腐能力强，除氢氟酸外，它不与其他无机酸反应。该陶瓷与氢氟酸发生复分解反应生成两种气体，请写出反应的化学方程式：___________________________________。
答案　(1)Si3N4　(2)3SiCl4＋4NH3===Si3N4＋12HCl　(3)3SiCl4＋2N2＋6H2Si3N4＋12HCl　(4)Si3N4＋6H2O===3SiO2＋4NH3↑　(5)Si3N4＋12HF===3SiF4↑＋4NH3↑
解析　(1)根据化合价可写出氮化硅的化学式为Si3N4。(2)根据元素守恒、原子守恒可写出SiCl4和NH3反应的化学方程式：3SiCl4＋4NH3===Si3N4＋12HCl。(3)SiCl4与N2反应生成Si3N4，N元素化合价降低而Si元素化合价未发生变化，根据氧化还原反应原理，H元素化合价应升高，因此另一种生成物是HCl。(4)根据题意可知，Si3N4与H2O反应的生成物之一是SiO2，则根据元素守恒可判断另一种生成物是NH3。(5)氮化硅与氢氟酸的反应类似于二氧化硅与氢氟酸的反应。
无机材料

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