资源简介

年 级
高一
学 科
化学
版 本
人教实验版
内容标题
用途广泛的金属材料
编稿老师
【本讲教育信息】
教学内容
用途广泛的金属材料
二. 重点、难点
1. 教学的重点是合金的性能，知道生活中铁合金及铜合金的主要成分及性能。
2. 教学难点大家应开展探究活动的探索
三. 具体内容
本节内容的主要知识点有两点：常见合金的重要应用和正确选用金属材料。
（一）常见合金的重要应用
通过上述例子我们不难发现，在生产和生活中，金属材料是非常重要的。最简单的金属材料是纯金属，但我们实际应用的都是具有优良性能的合金。
1. 首先，回忆金属的分类和金属的物理通性及化学通性？
2. 我们在初中学过合金知识，什么是合金？合金具有哪些优良性能？
3. 举例说出几种生活中常见的合金吗？
（1）铜合金
铜单质的相关知识
纯铜是紫红色质软的金属，有金属光泽，密度为8.92克/厘米3，熔点为1083℃，可以轧成片、抽成丝，具有优良的导电性和导热性，它的导电性仅次于银。铜在常温下不与干燥空气中的氧气化合，但在潮湿的空气里也会慢慢地被腐蚀，逐渐产生一层绿色物质。这是由于铜在空气中的氧气、水蒸气和二氧化碳作用下生成了铜绿（碱式碳酸铜），它具有毒性，所以铜制的暖锅或食具，它的内部必须镀一层锡。我国早在4000多年前，就会炼铸铜器。现在铜已被广泛用于制造电线、仪器或机器上的零件以及子弹、炮弹等。铜还能与多种金属制成合金。
了解各种铜的合金和特点、用途。
掌握铜生锈的知识。
（2）钢和生铁
生铁和钢性质上为何不同？
生铁和钢的主要类别和性能
（3）铝合金
铝单质的性质
铝是一种银白色的金属，有良好的导电性、导热性和延展性，对光的反射性能也很好。铝的密度为2.7克/厘米3，约为铜的1/3。铝的熔点为660℃，沸点为2467℃。铝是一种活泼的金属，它在空气中容易被氧化，表面生成一层致密的氧化铝薄膜，使铝不再与空气、水或水蒸气进一步作用。为了保护铝器，我们不要任意擦掉铝器表面那种没有光泽的薄膜。铝及铝表面上的这层薄膜，容易溶于酸、碱或食盐的溶液中，所以不要用铝器盛放这些溶液或汤汁，否则铝器易被腐蚀。纯铝的导电性仅次于银、铜，且密度小、耐腐蚀，故除在电线、电缆工业、无线电工业和电器制造工业中有广泛应用外，还用于制造化学反应器、冷冻装置、石油精炼装置、医疗器械等。利用铝对光的反射能力强的特性，还用它制造天文望远镜、太阳灶反射镜等。
其种类、性质特征、主要用途。
其他方面的合金知识。
合金的记忆功能。　　　
在茫茫无际的太空，一架美国载人宇宙飞船，徐徐降落在静悄悄的月球上。安装在飞船上的一小团天线，在阳光的照射下迅速展开，伸张成半球状，开始了自己的工作。是宇航员发出的指令，还是什么自动化仪器使它展开的呢？都不是。因为这种天线的材料，本身具有奇妙的“记忆能力”，在一定温度下，又恢复了原来的形状。多年来，人们总认为，只有人和某些动物才有“记忆”的能力，非生物是不可能有这种能力的。可是，美国科学家在五十年代初期偶然发现，某些金属及其合金也具有一种所谓“形状记忆”的能力。这种新发现，立即引起许多国家科学家的重视。研制出一些形状记忆合金，广泛应用于航天、机械、电子仪表和医疗器械上。为什么有些合金不“忘记”自己的“原形”呢？原来，这些合金都有一个转变温度，在转变温度之上，它具有一种组织结构，而在转变温度之下，它又具有另一种组织结构。结构不同性能不同。上面提及美国登月宇宙飞船上的自展天线，就是用镍钛型合金做成的，它具有形状记忆的能力。这种合金在转变温度之上时，坚硬结实，强度很大；而低于转变温度时，它却十分柔软，易于冷加工。科学家先把这种合金做成所需的大半球形展开天线，然后冷却到一定温度下，使它变软，再施加压力，把它弯曲成一个小球，使之在飞船上只占很小的空间。登上月球后，利用阳光照射的温度，使天线重新展开，恢复到大半球的形状。
总结金属和合金的优点。
（二）正确选用金属材料
1. 材料的含义及分类
（1）含义：材料包括为人类社会所需要并能制造有用器物的物质这两层含义。
（2）按化学组成分类。
2. 选择材料时，常常要考虑以下几个方面
（1）主要用途 （2）外观
（3）物理性质 （4）化学性质
（5）价格 （6）加工难度
（7）日常维护 （8）对环境的影响等。
（三）金属的冶炼
1. 金属元素在自然界中的存在形式
2. 常见金属的冶炼
3. 了解稀土金属的知识
【典型例题】
[例1] 人类历史上大量生产和使用铝、钛、铁、铜四种金属的时间顺序是（ ）
A. 铜、铁、铝、钛 B. 铁、铝、铜、钛
C. 铜、铁、钛、铝 D. 铁、铜、铝、钛
答案：A
解析：金属的活泼性使得金属的存在形式不同，也使得发现的时间有所区别。
[例2] 下列各种冶炼方法中，可制得相应金属的是（ ）
A. 加热氧化铝 B. 加热碳酸钙
C. 电解熔融氯化钠 D. 氯化钠与铝粉高温共热
答案：C
解析：考虑生成物和不同金属的还原性的强弱。
[例3] 我国在春秋战国时期，就懂得将白铁退火处理得到相当于铸钢的武器（如锋利的宝剑），这一技术要比欧洲早近两千年。那么，白铁退火处理的主要作用是（ ）
A. 除硫、磷杂质 B. 适当降低了含碳量
C. 渗进合金元素 D. 改善表面的结构性质
答案：B
解析：注意从生铁和钢的区别入手。
[例4] 下列关于铁的叙述中，正确的是（ ）
A. 纯铁更易生锈
B. 铁在高温密闭条件下氧化生成四氧化三铁
C. 铁是地壳中含量最多的金属元素
D. 铁在高温下与水蒸气反应生成氢气和四氧化三铁
答案：D
解析：掌握铁的相关性质和化合价的变化。

[例5] 20g铁合金放入氧气流中高温灼烧，灼烧后的气体经过过量饱和石灰水吸收，得到沉淀2.8g。则此铁合金属于（ ）
A. 生铁 B. 高碳钢 C. 中碳钢 D. 低碳钢
答案：B
解析：运用化学方程式计算碳元素的质量分数来判断分类。
[例6] 由锌、铁、镁、铝四种金属中的两种组成的混合物10g，与足量的盐酸反应产生的H2在标准状况下的体积为11.2L，则混合物种一定含有的金属是（ ）
A. 锌 B. 铁 C. 铝 D. 镁
答案：C
解析：用平均值法解决混合金属产生氢气的问题。
[例7] 某合金与铁的物理性质的比较如下表所示：
熔点/℃
密度（g /cm3）
硬度（金刚石为10）
导电性（银为100）
某合金
2500
3.00
7.4
2.3
铁
1535
7.86
4.5
17
还知该合金耐腐蚀、强度大。从以上性能看，该合金不适合作（ ）
A. 导线 B. 门窗框 C. 炉具 D. 飞机外壳
答案：A
解析：考察对信息的加工。
[例8] 将金属与金属（或金属与非金属）加热熔合在一起就能形成合金。根据下列金属的熔点、沸点推测，其中不可能形成合金的是（ ）
Na
Cu
Al
Fe
熔点/℃
97.81
1083
660
1535
沸点/℃
882.9
2595
2467
3000
A. Fe、Cu B. Al、Na C. Fe、Na D. Cu、Na
答案：C、D
解析：在金属熔合时，其中任何一种成分不能蒸发掉，即高熔点物质的熔点不能高于低熔点物质的沸点，因而Fe、Na，Cu、Na均不能形成合金。
【模拟试题】
1. 合金有许多特点，如Na—K合金为液体，而Na和K的单质均为固体。根据此，试推测生铁、纯铁、碳三种物质中熔点最低的是（ ）
A. 纯铁 B. 生铁 C. 碳 D. 无法确定
2. 通常所说的不锈钢是（ ）
A. 锰钢 B. 钨钢 C. 镍铬钢 D. 高碳钢
3. 铝在人体中积累可使人慢性中毒，1989年，世界卫生组织正式将铝“确定为食品污染源之一”而加以控制。铝在下列使用场合须加以控制的是（ ）
① 制铝锭 ② 制易拉罐 ③ 制电线、电缆 ④ 制牙膏皮 ⑤ 用明矾净水 ⑥ 制炊具 ⑦ 用明矾和苏打制食物 ⑧ 用Al（OH）3制成药片治疗胃酸过多 ⑨ 制防锈油漆
A. ①②④⑤⑥⑦⑧ B. ②⑤⑥⑦⑧
C. ②④⑤⑥⑦⑧ D. ③④⑤⑥⑦⑧
4. 下列有关说法中，正确的是（ ）
A. 绝大多数的金属在自然界中以化合物形式存在
B. 我国冶炼金属历史悠久，湿法炼铜等金属冶炼工艺就始于中国
C. 我国金属矿藏非常丰富，铁的储量居世界第一
D. 我国金属矿藏种类较为齐全，人均储量也较高
5. 从金属利用的历史来看，先是青铜器时代，而后是铁器时代，铝的利用是近百年的事。跟这个先后顺序有关的是（ ）
① 地壳中的金属元素的含量；② 金属活动顺序；③ 金属的导电性；④ 金属冶炼的难易程度；⑤ 金属的延展性
A. ①③ B. ②⑤ C. ③⑤ D. ②④
6. 合金比纯金属制成的金属材料的优点是（ ）
① 合金的硬度一般比它的各成分金属的大；② 一般合金的熔点比它的各成分金属的更低；③ 改变原料的配比. 改变生成合金的条件，得到有不同性能的合金；④ 合金比纯金属的导电性更强；⑤ 合金比纯金属的应用范围更广泛
A. ①②③⑤ B. ②③④ C. ①②④ D. ①②④⑤
7. 心脏起搏器是一种通过向心脏发送小的电脉冲使心脏跳动的器械，在人体内放起搏器的金属盒是用金属钛制作的，查阅资料，说明可以使用金属钛做金属盒放置起搏器的原因是：________。
8. 下列物质中，不属于合金的是（ ）
A. 硬铝 B. 黄铜 C. 钢 D. 水银
9. 在氯化铁、氯化铜和盐酸混合溶液中加入铁粉，待反应结束，所剩余的固体滤出后含有能被磁铁吸引的物质，则反应后溶液中存在较多的阳离子是（ ）
A. Cu2+ B. Fe3+ C. Fe2+ D. H+
10. 下列用途主要是体现铝的物理性质的是（ ）
① 家用铝锅；② 盛浓硝酸的容器；③ 制铝线；④ 焊接钢轨；⑤ 包装铝箔；⑥ 炼钢的脱氧剂；⑦ 做防锈油漆；⑧ 铝合金用作飞机制造业材料
A. ①②③④ B. ⑥⑦⑧ C. ①③⑤⑦⑧ D. ②④⑥⑧
11. 下列金属中属于黑色金属的是（ ）
A. 铁 B. 金 C. 银 D. 铜
12. 下列关于合金的叙述，说法正确的是（ ）
① 合金中至少含两种金属；② 合金中的元素以化合物的形式存在；③ 合金中一定含有金属；④ 合金一定是混合物；⑤ 铁锈是一种铁合金
A. ①② B. ②③⑤ C. ③④ D. 只有③

【试题答案】
1. B 2. C 3. C 4. AB 5. D 6. A
7. 从金属钛对生物有亲和作用，在人体内不断产生排异作用，钛在表面易形成致密的氧化物保护膜，有一定的抗腐蚀能力，质轻等方面分析。
8. D 9. C 10. C 11. A 12. C
【试题解析】
1. 根据合金的熔点低于纯金属的熔点。
3. 掌握本题考查的是人类食用物质所接触到的物品，会使人受到污染。
4. 人均储量约为世界人均占有量的1/3。
5. 比较活泼的金属在自然界中以化合态存在。金属活动性越强，其阳离子氧化性越弱，越难得电子变成单质，即金属冶炼越难，使用的年代就在后。
9. 磁铁能吸引的物质为铁，从铁剩余入手来推断。
10. 利用的物理性质主要为导热、导电性好，有良好的延展性，密度小。
11. 黑色金属包括铁、锰、铬及其合金。
12. 合金中可以是金属和非金属融合；金属元素以单质形式存在。

展开更多......

收起↑