高一化学 用途广泛的金属材料（1课时）课件 新人教版必修1

第三节用途广泛的金属材料 1课时 战国时期 相传越人造出 干将 莫邪 等宝剑 那真是锋利无比 削铁如泥 头发放在剑刃上 吹口气就会断成两截 科学研究表明 这类 宝剑 中含有钨 钼等元素 你能揭开古代宝剑 削铁如泥 的秘密吗 在生产和生活中 金属材料是非常重要的 环顾我们身边 很多物品都是由金属材料制成的 特别是合金材料 因为具有更优良的特性而得到更加广泛的应用 你身边有哪些合金 这些合金有哪些优良的性质 在生活中哪些用途 梳理导引1 金属材料包括 和 叫做合金 合金属于 物 填 混合 或 纯净 合金跟它的成分金属相比 具有耐腐蚀 机械强度高 熔点低等优良性能 2 铜合金主要有 含 含 以及 含 等 3 1 碳素钢包括低碳钢 含碳量 中碳钢 含碳量 和高碳钢 含碳量 含碳量越高 高但 差 2 合金钢是在碳素钢中加入 等合金元素制成的钢 如锰钢 合金元素 不锈钢 合金元素 硅钢 合金元素 钨钢 合金元素 等 4 1 选择材料时 常常要考虑以下几个方面 2 废旧金属的最好的处理方法是 这种处理方法的意义有 参考答案 1 纯金属它们的合金两种或两种以上的金属 或金属与非金属 熔合在一起而形成的具有金属特征的物质混合2 青铜铜 锡 铅黄铜铜 锌 锡 铅 铝白铜铜 镍 锌 锰3 1 0 3 0 3 0 6 0 6 硬度韧性 2 铬 锰 钨 镍 钼 钴 硅锰铬 镍硅钨4 1 主要用途 外观 物理性质 化学性质 价格 加工难度 日常维护 对环境的影响等 2 回收利用减少垃圾量 防止污染环境 缓解资源短缺的问题 问题探究1 合金是不是多种金属简单混合形成的 为什么 提示 不是 合金是在金属中加热熔合某些金属或非金属制得的具有金属特征的材料 2 列举生活中使用合金的几个实例 提示 门窗使用的铝合金 医疗器械使用的不锈钢等 3 合金性质是各成分金属性质的加和吗 提示 合金具有良好的物理 化学性能或机械性能 在许多方面不同于各成分金属 不是简单加和 但一般认为在化学性质上 合金体现的是各成分金属的化学性质 4 某家庭准备装修窗户 计划使用10年 可供使用的材料有 木材 钢铁 铝合金 塑钢 请你调查每种材料的性能 价格 制造或安装成本 利弊等进行综合分析 比较 试着提一个你认为切实可行的选择方案 提示 该活动可以按教科书提示 针对 如何选用材料 进行交流 也可以针对自己家庭或某一单位的装潢根据教科书提示的几个方面进行调查 写出调查报告 同学们再对学校某会议室提出装潢意见 比一比谁的装潢设计最合理 最美观 最有创意 细品教材1 铜合金铜合金的主要类型有青铜 黄铜和白铜等 1 青铜 它是我国使用最早的合金 距今已有三千多年的历史 青铜主要含有铜和锡 1939年在河南安阳殷墟出土的商代后期制作的司母戊鼎 含铜84 8 锡11 6 铅2 8 青铜具有良好的强度和塑性 易加工 耐腐蚀 2 黄铜 主要含有铜和锌 有良好的强度和塑性 易加工 耐腐蚀 3 白铜 主要含有铜和镍 不易产生铜绿 但导电 导热性能差 铜在干燥的空气中化学性质稳定 但在潮湿的空气中易形成铜绿 碱式碳酸铜 2 钢钢是用量最大 用途最广的合金 按其化学成分 可以分为两大类 碳素钢和合金钢 1 碳素钢俗称普通钢 碳素钢又分为低碳钢 含碳量低于0 3 中碳钢 含碳量为0 3 0 6 和高碳钢 含碳量高于0 6 含碳量越低 钢的韧性越大 含碳量越高 钢的硬度越大 因此 低碳钢和中碳钢常用来制造机械零件和钢管等 高碳钢常用来制造刀具 量具和模具等 2 合金钢是在碳素钢中加入一种或几种其他元素而形成的具有特殊性能的钢 锰钢 主要加入金属锰 它的韧性好 硬度大 主要用于制造钢轨 轴承 挖掘机的铲斗和坦克等 不锈钢 主要加入铬和镍等 它的抗腐蚀性好 主要用于制造医疗器械 容器和炊具等 硅钢 主要加入硅等 这种钢的导磁性能好 主要用于制造变压器 发电机和电动机中的铁芯等 钨钢 主要加入钨 这种钢的特点是耐高温 硬度大 主要用于制造刀具 3 铝合金 1 组成元素镁铝合金 含有10 30 的Mg硬铝 含Cu4 Mg0 5 Mn0 5 Si0 7 硅铝合金 含Si元素13 5 2 主要性质镁铝合金 强度和硬度都比纯铝和纯镁大硬铝 强度和硬度都比纯铝大硅铝合金 凝固时收缩率很小 3 主要用途镁铝合金 火箭 飞机 轮船等制造业硬铝 火箭 飞机 轮船等制造业硅铝合金 适用铸造4 钛合金钛的合金具有密度小 强度高 耐腐蚀 耐高温等优点 主要用于飞机 火箭 导弹 人造卫星 宇宙飞船等尖端领域 5 金属材料的分类 温馨提示 1 有些金属并不是银白色 如金是黄色 铜是紫红色等 2 室温下只有汞 俗名水银 元素符号Hg 是液态 其他金属都是固体 3 延性最好的是铂 Pt 展性最好的是金 Au 导电性最好的是银 Ag 密度最大的是金 Au 最稳定的金属单质是金 典例精析 例1 所谓合金 必须是 通过熔合而成 由两种或两种以上金属 或金属与非金属 组成 耐腐蚀 耐高温 具有金属特征 铸造性能好A B C D 解析 本题考查合金的定义 答案 C 例2 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 解析 熟练掌握各种常见铜合金的成分 性能和应用 是解答本题的关键 可结合现实生活中的亲身体验去掌握本知识点 我们目前使用最广泛的合金是铁合金 A错 合金因其构成元素及其配比的不同 性质各异 B错 黄铜的性质使其宜于制造日用品 C对 白铜的导电 导热性很差 D错 答案 C 我国在春秋战国时期 就懂得将白口铁褪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 那么白口铁褪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 点拔 高温下生铁中的杂质碳一部分与空气中氧气反应生成二氧化碳气体 从而降低了含碳量 铝硅合金 含碳15 5 在凝固时收缩率很小 因而这种合金适合铸造 现有下列3种晶体 铝 硅 铝硅合金 它们的熔点从低到高的顺序是 A B C D 答案 D 点拔 根据合金的特性 合金的熔点一般比它的各成分熔点低 另外 铝的熔点不高而晶体硅的熔点很高 细品教材1 家庭装修 在选择金属材料时 应该考虑的主要因素是美观度 价格 日常维修等 2 稀土元素是镧系元素及稀土类元素群的总称 包括原子序数57 71 从镧到镥 称为镧系元素 的15种元素以及钪和钇 共有17种元素 稀土元素能与其他元素组成品种繁多 功能千变万化 用途各异的新型材料 如在合金中加入适量稀土金属就会大大改善合金的性能 被称为 冶金工业的维生素 稀土金属可以制造引火合金 永磁材料等 也被应用于医药及农业等领域 而被称为 神奇的新材料宝库 3 正确选用金属材料在进行金属材料选择时 常常要考虑以下几个方面 主要用途 性质 密度 硬度 强度 导电性 化学性质 对的作用 耐性 价格等方面 外观 物理 水 腐蚀 典例精析 例3 铝镁合金因坚硬 轻巧 美观 洁净 易于加工而成为新型建筑装潢材料 主要用于制作窗框 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 解析 导电性与装饰材料无关 答案 B 点拔 学习化学知识的目的在于应用 要结合日常生活中的知识学习化学 例4 金属活动性的强弱与人类开发利用这些金属单质的时间顺序有着某种内在联系 由此推断 下列金属中人类开发利用最晚的是 A CuB FeC ZnD Al 解析 金属越活泼 越难制得单质 开发利用越晚 答案 D 选择不锈钢作为家用炊具 主要是因为 A 耐酸碱腐蚀 不易生锈 美观 导热性能好B 含铁元素 是人体必须的微量元素C 价格比纯铁制品便宜D 更容易加工成型 答案 A 钛和钛的合金被誉为 21世纪最有发展前景的金属材料 它们具有很多优良的性能 如熔点高 密度小 可塑性好 易于加工 尤其是钛合金与人体器官具有很好的 生物相容性 根据它们的主要性能 下列用途不切合实际的是 A 用来做保险丝B 用于制造航天飞机C 用来制造人造骨D 用于家庭装修 做钛合金装饰门 解析 本题考查合金材料的用途与性能之间的关系 解答关键是读懂题中的信息 答案 A 细品教材合金成分的测定分为定性和定量两个过程 可通过观察法大致判断金属的种类 也可能过测定合金的密度对金属的种类作一大致判断 通过加酸 加碱验证离子的种类 对合金的成分作出精确判断 再通过沉淀 气体的测量即可实现定量测定 典例精析 例5 由两种金属单质组成的混合物60g 与足量的盐酸反应产生的氢气在标准状况下为22 4L 则下列混合物的组合可能是 A 锌和镁B 铁和铝C 铝和镁D 铁和镁 解析 A B C D四项中分别为Mg Al Fe Zn4种金属中的两两组合 首先看一种金属是否可能 另一种与其组合须符合什么条件 答案 A 例6 在标准状况下进行甲 乙 丙三次实验 每次实验均取30mL相同浓度的盐酸 并加入同一种镁 铝合金粉末 产生气体 有关数据列表如下 依据表中数据计算 1 盐酸的物质的量浓度为 2 合金中 镁与铝物质的量之比为 解析 题中3次实验的盐酸的量相同 随金属质量增多 气体体积有所变化 根据表格中的数字信息 可知甲中盐酸过量 丙中金属过量 答案 1 1mol L 1 2 1 1 点拔 解答本题时应首先根据表中数据信息判断每一次实验中金属和盐酸的相对量的情况 然后确定计算依据进行计算 合金是不同种金属 也包括非金属 在熔化状态下形成的一种具有金属特性的熔合物 下表中金属难与表中其他金属形成二元合金的元素是 A FeB ZnC AgD W 答案 BD 点拔 形成合金的二种金属必须在某一温度范围时都呈液态 这是熔合的基本条件 表中锌的沸点低于其他金属的熔点 在其他金属熔化时 锌已成气态 而金属W的熔点比其他金属的沸点都高 当W熔化时 其他金属也成为气态 现有一块铝铁合金 欲测定其铝的质量分数 切下Wg合金 溶于盐酸中 再加入过量NaOH溶液 滤出沉淀 将沉淀在空气中充分灼烧 最后得到Wg红棕色粉末 则此合金中铝的质量分数约为 A 20 B 30 C 70 D 80 解析 铝铁合金的转化 最终以Fe2O3形式存在 即m Al Fe m Fe2O3 答案 B 资料备选19世纪中叶 俄军驻守在彼得堡 冬天来临的时候 军队换装 发棉衣服时发现 成千上万套的棉衣服上 所有的扣子都没有了 俄皇大发雷霆 要把负责监制军服的大臣问罪 大臣明明知道 所有军服都是钉子扣子的 可为什么都丢了呢 他觉得十分奇怪 便要求作一次调查 俄皇同意了 于是这位大臣来到装军服的仓库查看 他拿过几套衣服一看 果真没有扣子 但是 在钉扣子的地方 却有一小堆灰色的粉末 这是怎么回事呢 难道扣子会化了吗 他问下属 扣子是用什么做的 下属说 是锡 这件事被一位科学家知道了 他对愁眉苦脸的大臣说 包上这些粉末 跟我去见皇帝 我会帮助你 两人见了皇帝 科学家告诉皇帝 锡怕冻 一冻就化了 俄皇不信 科学家拿出几枚扣子放到皇宫的院子中 冻了两夜 端到皇帝面