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第3节 金属材料和复合材料【自主学习】一、 金属与金属材料1金属的分类（1）冶金工业黑色金属：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）有色金属：除Fe、Cr、Mn以外的所有金属。（2）按密度轻金属：密度4.5g/cm3（如钠、镁、铝）重金属：密度4.5g/cm3（如铁、铜、W）（3）按自然界中的含量常见金属：如铁（4.75%） 铝（7.7%） 钙（3.45%）等稀有金属：如锆、铌、钼等2金属的通性：有金属光泽、有延展性，是电和热的良导体，具有还原性。金属之最：在生活生产中使用最广泛的金属是铁；地壳中含量最多的金属元素是铝（Al）；最稳定的金属单质，延展性最好的都是金（Au）；导电性能最好的是银（Ag）；自然界中最活泼的金属是铯（Cs）；最硬的金属单质是铬（Cr）；熔点最高的金属单质是钨（3413）（W）；熔点最低的金属单质是汞（39）（Hg）；密度最大的是锇（22.57g/cm3）。3钢铁（1）生铁：含碳量24.3%，硬度大，但较脆且不易机械加工。（2）普通钢：含碳量0.03%2%，增加了铁锰等元素，改善了性能，但易锈蚀。（3）不锈钢：在普通钢基础上，加入铬镍等元素，含铬在一般在12以上，在空气中能保持金属光泽，且有不生锈的特性。4金、银、铜等金属材料（1）物理性质 特性：金是黄色金属；银是白色金属；铜是紫红色金属。 共性：硬度较小，熔点较高，密度较大，具有金属光泽、良好的延展性、导电性和导热性。（2）化学性质：金、银、铜都属于不活泼金属，相对而言，其活泼性依次增强。 金：金是最稳定的金属之一，在高温下也不能与氧气反应，不能被硝酸等强氧化性酸氧化。但金能溶解在王水中。 银：银虽然不能与盐酸、稀硫酸反应，但能溶解在硝酸等强氧化性酸中：Ag2HNO3 (浓)AgNO3NO2H2O；3Ag4HNO3 (稀)3AgNO3NO2H2O 铜：a 与非金属单质反应： 2CuO2 2CuO；2 CuS Cu2S；CuCl2CuCl2b 与酸反应：与银相似，铜不能与盐酸、稀硫酸反应，但能溶解在硝酸等强氧化性酸中：Cu2H2SO4(浓) CuSO4SO22H2OCu4HNO3 (浓)Cu(NO3)2 2NO22H2O3Cu8HNO3 (稀) 3Cu(NO3)2 2 NO 4H2Oc 与盐溶液反应： Cu2FeCl3CuCl22FeCl2d 铜的锈蚀：铜在干燥空气中性质稳定，在潮湿空气中会被腐蚀，在表面逐渐形成一层绿色的铜锈：2CuO2H2OCO2 Cu2(OH)2CO3（又叫铜绿）（3）用途：金及其合金除了用于首饰以外，在电子工业的用量占工业用量的90以上。在航空航天工业中，金在飞机和航天器有关部件所用的材料也占有重要地位。银除了用于首饰以外，在有机合成、能源开发、材料制造等方面的应用越来越被重视。铜在电气和电子工业中主要用于制造电线、通讯电缆等。这方面应用占铜的工业总用量的一半左右，半导体器件中的硅芯片上用铜代替铝线；建筑业上用铜制造水管及其它排水设施，具有独特的杀菌功能，抑制细菌生长。钛（Ti） “21世纪的金属”性能优储量大，用于制造飞机、导弹、宇宙飞船、舰艇、化工设备、纺织机械、人造卫星、医疗器械、“人造骨骼”等。铀（U） 做核电厂反应堆的核燃料。镅（Am） 用作烟雾探测器中的烟雾监测材料。4铜的常见化合物（1）颜色、溶解性：CuO黑色、难溶；Cu2O红色、难溶；Cu2S黑色、难溶；CuSO4白色、易溶；CuSO45H2O蓝色、易溶；Cu2(OH)2CO3绿色、难溶；Cu(OH)2蓝色、难溶。（2）化学性质氧化铜a. 氧化铜有金属氧化物的性质，例如： CuO2HClCuCl2H2O b. 氧化铜具有弱氧化性，可与某些还原剂反应。例如：H2CuO CuH2O； C2CuO 2CuCO2；COCuO CuCO2； 2NH33CuO 3CuN23H2Oc. 氧化铜在高温下可发生分解反应： 4CuO 2Cu2OO2硫酸铜： CuSO4 晶体与无水CuSO4之间可以相互转化CuSO45H2O CuSO45H2O；CuSO45H2OCuSO45H2O二、 复合材料1概念：将_的材料经_而制成的材料。2组成： 复合材料3优点：既保持了_的特点，又使各组分之间_，形成了_原材料的特性。题型一、复合材料的组成及特点例1：下列关于复合材料的说法正确的是A将不同性质的材料经简单混合便成复合材料B合金就是复合材料C复合材料中的各部分作用相同D复合材料两种或两种以上不同性质的材料经特殊加工而制成的研析：本题考查复合材料的概念，它不同于混合物、不同于合金。复合材料两种或两种以上不同性质的材料经特殊加工而制成的，并不是简单的混合。复合材料的两部分作用是不同的，基体起连接作用，增强体起骨架作用。答案：D题型二、重要的复合材料例2：下列对玻璃钢的叙述正确的是A玻璃钢是由普通玻璃加强热然后骤冷而得到的，所以其成分与普通玻璃相同B玻璃钢是以玻璃为基体，钢纤维做增强体的复合材料C玻璃钢的基体是合成树脂，增强体是玻璃纤维D玻璃的强度和机械加工性能比合金钢稍差，但耐腐蚀性和绝缘性比合金钢好研析：玻璃钢是人们熟悉的一种多用途的复合材料，它的学名叫玻璃纤维增强塑料，诞生于30年代。以玻璃纤维为骨料，以合成树脂作基本和粘结剂，加热压制成型就得到玻璃钢，其成品强度可与钢材媲美，比重仅为钢的1/51/4，耐高温、抗腐蚀、电绝缘、抗震抗裂、隔音隔热、加工方便。在航空、机械、汽车、舰船、建筑、化工等部门得到广泛的应用。答案：C。【小试牛刀】1、“垃圾是放错了位置的资源”，应该加以回收。生活中的铁锅、铝制易拉罐、铜导线等可以归为一类加以回收，它们属于（ ）A、氧化物 B、化合物C、金属或合金D、单质2.下列叙述中，正确的是.( )A含金属元素的离子不一定都是阳离子；B在氧化还原反应中，非金属单质一定是氧化剂；C某元素从化合态变为游离态时，该元素一定被还原；D金属阳离子被还原不一定得到金属单质3、“绿色化学”的主要内容之一是指从技术、经济上设计可行的化学反应，使原子充分利用，不产生污染物。下列化学反应符合 “绿色化学” 理念的是( )A制CuSO4：Cu + 2H2SO4(浓) CuSO4 + SO2+ 2H2OB制CuSO4：2Cu + O2 2CuO； Cu + H2SO4(稀) CuSO4 + H2OC制Cu(NO3)2：Cu + 4HNO3(浓) = Cu(NO3)2 +2NO2+ 2H2OD制Cu(NO3)2：3Cu + 8HNO3(稀) = 3Cu(NO3)2 +2NO+ 4H2O4在一次香港拍卖会上，保利集团花费3000多万港币购回火烧圆明园时流失的国宝：铜铸的牛首、猴首和虎首。普通铜器时间较长容易出现铜绿，其主要成分是 Cu2（OH）2CO3。这三件1760年铜铸的国宝在240年后看上去依然熠熠生辉，不生锈，下列对其原因的分析，最可能的是（ ） A它们的表面都镀