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第三节 用途广泛的金属材料
教学目标：了解合金的定义及特性；了解铜合金和钢的分类、组成和用途；学会选择金属材料的方法；初步认识并合理使用金属材料的意义。
预习课本P64-68
一、常见合金的重要应用
1. 合金是由两种或两种以上的 (或 ）熔合而成的具有 特性的物质。例如： .
注意：①合金中一定含有金属元素；②合金中可能含有非金属元素；③合金是混合物；④合金同样具有金属的一切共性；⑤调整合金的配方和改变合金的形成条件，可以制成性能不同的各种合金。
2. 合金的特征
（1）合金的熔点一般比它的各成分金属
（2）合金的硬度一般比它的各成分金属
（3）合金的物理、化学或机械性能优于各成分金属
3. 常见的合金
(1) 铜合金
铜具有优良的化学稳定性和耐腐蚀性能，是优良的电用金属材料。工业中广泛使用的铜合金主要有 (主要成分为Cu、Sn、Pb)，黄铜(含 及少量Sn、Pb、Al等)和白铜(含 及少量的Zn、Mn)等.
铜合金的分类、组成和用途如下表：
铜合金 主要成分 主要性能 主要用途
青铜 铜、锡 强度高、可塑性好、耐磨、耐腐蚀 机器零件如轴承、齿轮等
黄铜 铜、锌 强度高、可塑性好、易加工、耐磨、耐腐蚀 机器零件、仪表、日用品
白铜 铜、镍 光泽好、耐磨、耐腐蚀、易加工 钱币、代替银做饰品
(2)钢
钢是用量最大、用途最广的铁合金。
根据化学成分,钢可以分为两大类: 和 .其中碳素钢可以分为 (含碳量低于 )、 (含碳量为 )、 (含碳量高于 ).
钢的分类、组成和用途如下表：
铁合金 主要元素及成分 主要性质 主要用途
生铁 Fe,C(2℅～4.3℅)及Si,Mn,P等 硬而脆，强度大，可铸不可锻 炼钢，制各种铸件
钢 碳素钢 低碳钢 Fe,C(低于0.3℅) 韧性、焊接性好，强度低 制钢板、钢丝、钢管
中碳钢 Fe,C(0.3℅～0.6℅) 强度高、韧性及加工性好 制钢轨、车轮和建材
高碳钢 Fe,C(高于0.6℅) 硬而脆，弹性好 制器械、弹簧、刀具等
合金钢 锰钢 Fe, Mn 韧性好，强度大 钢轨、轴承、坦克装甲
硅钢 Fe, Si 导磁性好 变压器、发电机和电动机中的铁芯
不锈钢 Fe,Cr,Ni 抗腐蚀性好 医疗器械、炊具、容器
二 、正确选用金属材料
金属材料包括金属和它们的合金。
1.金属材料的分类
①按密度
：密度 < 4.5 g/cm3（如钠、钾、铝）
：密度 > 4.5 g/cm3（如铜、锌、铅、汞）
②冶金工业
：Fe、Cr、Mn（黑色金属的颜色不一定是黑色，如纯净的铁、铬的颜色是银白色，它们或它们的合金表面常有灰黑色的氧化物）
：除Fe、Cr、Mn以外的所有金属
2.有些金属并不是银白色的，如金为 黄 色，铜为 紫红 色；熔点最低的金属是 汞 ， 常温下为液态；延性最好的金属是 铂 ；展性最好的金属是 金 ；导电、导热性性最好的金属是 银 ；硬度最高的金属是 铬 ；熔点最高的金属是 钨 ；密度最大的金属是 锇 ；密度最小、最轻的金属是 锂 ；最稳定的金属是 金
3. 金属选材需要考虑的几个方面：
①主要用途 ②外观 ③物理性质（密度、硬度、强度、导电性、导热性等） ④化学性质(耐腐蚀性，对水、酸、碱的作用) ⑤价格 ⑥加工难度 ⑦日常维护 ⑧对环境的影响
随堂练习：
1. 下列对合金的说法正确的是( )
A 合金中至少含有两种金属元素 B 合金中的金属元素以化合物的形式存在
C 黄铜是纯净物 D 合金中也可含非金属元素
2. 下列叙述正确的是( )
A. 合金的密度比各成分金属小 B. 合金的抗腐蚀性能都很好
C. 合金的导电性能比各成分金属强 D. 多数合金比成分金属熔点低,硬度大
3. 下列物质中,不属于合金的是( )
A．硬铝 B. 黄铜 C. 钢铁 D. 水银
4. 在我国最早使用的合金是( )
A．青铜 B．白铜 C．生铁 D．石块
5. 合金有许多特点，例如Na－K合金为液体，而Na和K的单质均为固体，据此试推断生铁、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
6. 纯铁的熔点为1535℃，而高炉中炼铁时生铁(含碳量较高的铁合金)在1200℃左右就熔化了，这是因为( )
A 铁的纯度越高，熔点越低
B 合金的熔点比其成分物质的熔点高
C 形成了铁碳合金，所以熔点变低
D 在高炉中熔化的过程发生了化学变化
7. 铝镁合金因坚硬轻巧、美观、洁净、易于加工而成为新型建筑材料,主要用于制作空框、卷帘门、防护栏等.下列与这些用途无关的性质是( )
A. 不易生锈 B. 导电性好 C. 密度小 D. 强度高
8. 下列关于铁的叙述正确的是( )
A. 铁是地壳中含量最多的金属元素 B. 纯铁是银白色金属
C. 铁是人类使用最早的金属 D. 铁能在氧气中燃烧,但不能与高温水蒸气反应
9. 将一块铸造生铁与足量的稀硫酸共热，最后剩余的固体残渣的成分是
A. 碳 B．Fe C．Fe2(SO4)3 D．FeSO4
10. 根据下列金属的熔、沸点：
金属 Na Cu Al Fe
熔点 97.5℃ 1083℃ 660℃ 1535℃
沸点 883℃ 2595℃ 2200℃ 3000℃
其中不能形成合金的是( )
A．Cu与Na B．Fe与Cu C．Cu与Al D．Al与Na
11. 适宜于制作不锈钢用具的钢是( )
A. 低碳钢 B. 中碳钢 C. 高碳钢 D. 合金钢
12. 有Mg、Al、Fe、Cu四种金属，若两两混合，取混合物26g与足量稀硫酸反应，产生标准状况下H2 11.2L，此混合物的组合方式不可能是( )
A．Mg、Cu B . Mg、Fe C．Mg、Al D．Fe 、Al
13. 1989年世界卫生组织把铝确定为食品污染源之一而加以控制，铝在下列应用中应加以控制的是( )
①制铝合金 ②制电线 ③制炊具 ④制银色漆颜料 ⑤用明矾净水 ⑥用明矾与苏打制食品膨松剂材料 ⑦用氢氧化铝凝胶制胃舒平药 ⑧用铝箔包装糖果和食品 ⑨制易拉罐
A. ③④⑧⑨ B. ⑥⑧⑨ C. ①②③⑤⑨ D. ③⑤⑥⑦⑧⑨
14. 生铁含碳约4%，钢含碳在2%以下。在古代，人们把在高温下烧红的生铁反复捶打，最终使生铁转化为钢，这也是成语“百炼成钢”又作“千锤百炼”的来历。请写出上述转变最关键的一步的化学方程式: .
15. 有0.4g铁的氧化物，用足量的CO在高温下将其还原，把生成的CO2通入足量的澄清石灰水中，得到0.75g固体沉淀物。这种铁的氧化物的化学式是: .
16. 铜是生命必须的元素，也是人类最早使用的金属之一，铜的生产和使用对国计民生各个方面产生是深远的影响。在化学反应中，铜元素可以表现为0、＋1、＋2价。
(1) 在西汉古籍中曾有记载：曾青得铁化为铜[即曾青(CuSO4)跟铁反应生成铜],试写出该反应的离子方程式：
(2) 尽管铜比铁稳定，但铜器表面经常会生成铜锈[即铜绿：Cu2(OH)2CO3]。这层铜绿可用化学方法除去，试写出除去铜绿而不损伤器物的反应的化学方程式:
(3) 铜钱在历史上市一种广泛流通的货币。试从物理性质和化学性质的角度分析为什么铜常用于制造货币。（铜的熔点是1083℃，铁的熔点1535℃）
17. 某课外活动小组收集了一种合金进行研究。
(1) 外观灰色，表面光滑；
(2) 在酒精灯上灼烧，火焰呈绿色，合金熔化，但不滴落；
(3) 取刮去表皮的金属10.0 g，放入足量的H2SO4中，收集到标准状况下的H2 9.96 L；
(4) 另取刮去表面物质的合金10.0 g，放入足量的NaOH溶液中，也收集到标准状况下的H2 9.96 L。
试据此判断：合金中一定含有的金属元素是 (写元素符号)；下列元素可能含有的是 (填选项编号)
a. Ag b .Mg c.Na d.Fe
如果该合金中只含有两种元素，则它们的质量比是
18. 有两种质量比可能相同或不同的镁铝合金样品①、②。甲、乙两位同学各取一种样品，进行下列实验：
（1）甲取样品① m1 g和过量的氢氧化钠溶液反应，然后过滤；再往滤液中通入过量的二氧化碳气体，将所得沉淀过滤、洗涤、烘干、灼烧，得到固体质量仍为m1 g。则合金中镁的质量分数为 。
（2）乙取样品② m2 g和足量的盐酸反应，然后滴加过量的氢氧化钠溶液，将所得沉淀过滤、洗涤、烘干、灼烧，得到固体质量仍为m2 g。则合金中镁的质量分数为 。
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