必修一用途广泛的金属材料

第三节用途广泛的的金属材料及金属的冶炼 铝合金轮毂 青铜器 一 合金的概念及特性 合金是由两种或两种以上的金属或 金属与非金属 熔合而成的 具有金属特性的物质 1 合金的概念 2 合金的物理性质 1 合金硬度一般高于其各成分金属 2 合金的熔点一般低于其各成分金属3 一般来说 合金的性质并不是各成分的性质的总和 合金具有优良的物理 化学或机械性能如 生铁的熔点比纯铁的低 硬铝 Cu Mn Si 的强度和硬度都比纯铝大 注意 合金中一定含有金属元素 合金中也可能含有非金属元素 合金中成分的含量影响合金的性质 二 常见的合金及用途 使用不同的原料 改变原料的配比以及改变生成合金的条件等 可以制得具有不同性能的合金 合金在工业上的用途比纯金属更广 更重要 青铜的主要成分 铜 锡 铅我国1939年在河南安阳殷墟出土的商代后期制作的司母戊鼎属于青铜制品 1 铜合金 铜合金的种类很多 常见的有青铜 黄铜 白铜 青铜是我国使用最早的合金 黄铜 Cu Zn Zn20 36 古代称为药金 密度比黄金小 外观与金非常相似 常被误认为是黄金 假如是你 你怎样来判别 药金 和黄金 白铜 Cu和镍 不易生铜绿 2 钢 生铁和钢就是铁的合金 其中钢使用量最大 用途最广的合金 生铁的含碳量为2 4 3 之间 钢的含碳量在0 03 2 之间 根据化学成分 分为两大类 碳素钢 合金钢 低碳钢 中碳钢 含碳量低0 3 0 3 0 6 高碳钢 含碳量高于0 6 钢 合金钢可用于制不锈钢及各种特种钢 3 铝合金 硬铝 Cu4 Mg0 5 Mn0 5 Si0 7 特点 密度小 强度高 抗腐蚀用途 制造飞机和宇宙飞船 铝 有翼的金属 会飞的金属 2 铝及铝合金 3 钛和稀土金属 4 钛合金 1 钛 具有银白色金属光泽 密度4 5g cm3 熔点很高 1725 沸点3260 具有良好的延性和展性 在常温下 钛的外形很像钢铁 但远比钢铁坚硬 而重量只有同样大小的钢铁的一半 安然无恙的 躺 在各种强酸 强碱中 连最凶猛的酸 王水 也不能腐蚀它 金属钛 目前 钛合金70 用于飞机 火箭 导弹 人造卫星 宇宙飞船等尖端领域 这是因为钛的冶炼比较困难 冶炼钛要在高温条件下 而高温时钛的化学性质变得活泼 需用惰性气体保护 还要使用不含氧的材料 工艺要求 冶炼成本高于铁或铝 发现 号航天飞机 人造卫星 选用金属材料时应该考虑的因素 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 二 正确选用金属材料 科学视野 用途广泛的稀土金属 稀土元素是镧系元素系稀土类元素群的总称 包含镧系元素 15种 及钪Sc 钇Y共17个元素 稀土元素能与其它元素组成品种繁多 功能千变万化 用途各异的新型材料 被称为 现代工业的维生素 可以制造引火合金 超导材料和纳米材料而被称为 神奇的新材料宝库 我国稀土资源占世界稀土资源的80 以氧化物 REO 计达3600万吨 远景储量实际是1亿吨 我国稀土资源分南北两大块 北方 轻稀土资源 集中在包头白云鄂博特等地 以后在四川冕宁又有发现 主要含镧 铈 镨 钕和少量钐 铕 钆等元素 南方 中重稀土资源 分布在江西 广东 广西 福建 湖南等省 以罕见的离子态赋存与花岗岩风化壳层中 主要含钐 铕 钆 铽 镝 钬 铒 铥 镱 镥 钇和镧 钕等元素 例如稀土永磁材料 钕铁硼永磁 是当今磁性最强的永磁体 它被称 一代磁王 稀土永磁材料现已广泛的用到了微型电机 工业用电机 风力发电机 音响设备 仪器仪表 航天航空通讯 医用核磁共振成像仪等方面 稀土永磁材料用于电机 使设备小型化 轻型化 同等功率的电机 体积和重量减少30 以上 用稀土永磁同步电机代替工业上的异步电机 节电率可达12 15 真正的稀土三基色荧光灯代替白炽灯 节电率可达到80 稀土金属卤化物灯已被大量用于城市广场 体育场馆和高层建筑的美化泛光照明 新型合金 储氢合金 Ti Fe La Ni耐热合金 镍钴合金喷气式飞机的发动机叶片记忆合金 镍钛合金泡沫合金 以铝 铝合金特殊方法制成 常见金属之最 密度最大的是 锇 硬度最大的是 熔点最低的是 熔点最高的是 延性最好的是 展性最好的是 导电性最好的是 地壳中含量最多的金属元素是 Os Cr Hg W Pt Au Ag Al 铬 思考回答 1 钢铁 铝 铜等能够成为大量使用的金属材料的原因是 2 金属具有哪些优良性质可用于制造电缆 3 铜钱是古代常用的货币 是用铜或铜合金制造的 现代用货币有铝合金 不锈钢 钢芯镀镍等 从中可以推测 用于货币的金属材料具有什么性质 储量丰富 开采冶炼比较容易 化学性质较稳定 较耐腐蚀 硬度 强度大 可回收再利用 导电性好 延展性好 性质稳定不锈蚀 耐磨 耐腐蚀 制备成本低 三 金属的分布和存在金属在自然界元素种类多 分布广 金属活动性差别大 在自然界的存在形式各异 少数不活泼金属以 存在 多数金属以 存在 人们在生活和生产中使用的金属材料多是合金或纯金属 这就需要把金属从矿石中提炼出来 提炼的过程就是金属的冶炼过程 四 金属的冶炼1 原理 利用 反应 使金属化合物中的金属离子 态 得到电子变成金属原子 态 2 步骤 从金属矿石中提炼金属一般需要经过三个步骤 采矿 选矿 冶炼 3 方法 冶炼金属的方法很多 其实质是用还原的方法 由于金属的化学活动性不同 金属离子得到电子还原成金属原子的能力也不同 因此就必须采取不同的冶炼方法 工业上冶炼金属一般用 热分解 法 热还原 法或 电解 法 1 热分解法有些不活泼金属仅用热分解法就能制得 在金属活动性顺序中 某些位于氢后面的金属的氧化物受热就能分解 例如 HgO Ag2O 3 热还原法多数金属的冶炼过程属于热还原法 常用的还原剂有焦炭 CO H2 某些活泼金属等 CuFeW等金属的冶炼 2 电解法在金属活动性顺序中 Na Mg Al 等几种金属的还原性很强 这些金属都很容易失去电子 因此不能用一般的方法和还原剂使其从化合物中还原出来 而只能用电解的方法来冶炼 铝热反应 1 实验原理2Al Fe2O32 步骤3 实验现象4 该类反应的用途 可用来冶炼V Cr Mn W等高熔点的金属 铝热反应 应用焊接钢轨 铝热反应 应用建筑物爆破 铝热反应十分激烈 放出大量热 在钢等混凝土点燃 会熔穿金属物 被用于制作燃烧弹 铝的存在及制法 如何从铝土矿 主要含SiO2 Al2O3 Fe2O3 中提取三氧化二铝并制备金属铝 铁屑稀硫酸 NaOH溶液 出气口 我们怎样才能制得Fe OH 2 3 将镁 铝 铁的单质分别投入质量相等的稀硫酸中 稀硫酸过量 反应结束后 各溶液的质量相等 则投入镁 铝 铁三者的质量关系是 A 铝 镁 铁B 镁 铝 铁C 铁 镁 铝D 铝 镁 铁 在盛有氯化铜 氯化铁混合溶液的容器中加入铁粉 讨论溶液中阳离子与剩余固体金属单质情况 在盛有氯化铜 氯化铁混合溶液的容器中加入锌粒 讨论溶液中阳离子与剩余固体金属单质情况 铁的氧化物1 铁红是 其用途为 2 氧化亚铁和四氧化三铁均为色 后者又名 3 三种氧化物中和为碱性氧化物 它们与盐酸反应的离子方程式为 4 氧化亚铁在加热条件下稳定吗 铁的性质5291 铁在氧气中燃烧的方程式2 铁与水蒸气反应的化学方程式 铁的氢氧化物1 氯化铁溶液中滴入氨水 现象 离子方程式 2 氯化亚铁溶液中滴入氢氧化钠溶液 现象 离子方程式 铁盐和亚铁盐的性质1 氯化铁溶液中分别加入铁粉 铜片 离子方程式 2 氯化亚铁溶液中滴入氯水 离子方程式 铁离子和亚铁离子的检验1 如何检验铁离子2 如何检验亚铁离子3 如何检验含有铁离子的溶液中的亚铁离子4 如何检验溶液中含有亚铁离子而不含铁离子 功能主治 用于缺铁性贫血症 预防