题1-金属和金属材料

第八单元金属和金属材料第一节金属材料,悉尼奥运会的金牌味道不错！,哗！我要是有一个该多好！,金、银,这是什么做的？,真气魄!,好壮观啊！,这些你乘坐过吗？,这个你一定没坐过！,用锰钢制成的钢轨,一、金属的物理性质,思考：下列金属都是利用了金属的哪些物理性质？,金属的物理性质,金属铁,金属锌,铜块,金条,汞,金属光泽,有些金属粉末细小到一定程度时，吸收可见光后辐射不出去，所以金属粉末一般呈暗灰色或黑色。,金属的物理性质,金属之最,熔点最低的金属是-,汞,熔点最高的金属是-,钨,密度最小的金属是-,锂,密度最大的金属是-,锇,硬度最小的金属是-,铯,硬度最大的金属是-,铬,最活泼的金属是-,铯,最稳定的金属是-,金,延性最好的金属是-,铂,展性最好的金属是-,金,地壳中含量最高的金属元素铝,目前世界年产量最高的金属铁,导电导热性最好的金属银,人体中含量最高的金属元素钙,1、为什么菜刀用铁制而不用铅制？,2、银的导电性比铜好，为什么电线一般用铜制而不用银制？,3、为什么灯泡里的灯丝用钨制而不用锡制？如果用锡制的话，可能会出现什么情况？,铁的硬度大，铅的硬度小、且有毒,银的价格比铜高许多,钨的熔点高，锡的熔点低。锡丝易熔断,4、为什么有的铁制品如水龙头等要镀铬？如果镀金怎么样？,硬度大，耐腐蚀性好，镀金成本太高，不耐磨,使用是否便利,资源,废料是否易于回收,价格,是否美观,对环境的影响,考虑物质的用途时，需要考虑那些因素？,1、什么是合金？,在一种金属中加热熔合其它金属或非金属而形成的具有金属特性的物质，叫做合金。,2、为什么我们使用的金属材料主要是合金，而不是纯金属？,合金与金属相比，除具有金属的特性外，还具有许多比各成分金属或非金属更优良的物理、化学或机械的性能。如：硬度大、熔点低、密度小、耐磨、耐腐蚀等。,二、合金,3、使用合金材料是否一定比纯金属材料好呢？,查阅资料，填写下列汽车配件所用的金属或合金，并解释使用这些材料的原因。,金属（Cu）,导电能力强,合金,强度大，质量轻,金属,熔点高,合金,耐高温、强度大,合金,耐腐蚀,通过以上对比实验，可得出什么结论？,慢中快,合金和纯金属性质的对比,结论：多数合金的熔点一般比各成分金属的低,通过以上对比实验，可得出什么结论？（从颜色，硬度方面）？,黄铜片铜片锡焊锡,黄色,紫红色,银白色,银白色,合金和纯金属性质的对比,结论：多数合金的硬度一般比各成分金属的大,合金的分类：,、铁合金：,铁合金,按组成元素分类铁合金和非铁合金,根据含碳量的高低,生铁,钢,低碳钢,合金钢,铸造生铁（灰口铁）,炼钢生铁(白口铁),碳素钢,中碳钢,高碳钢,在碳素钢中加入铬锰钨镍钼钴硅等合金元素,2%4.3%,0.03%2%,球墨铸铁,0.3%,0.3%0.6%,0.6%,由于组成不同，导致在性能、应用上均不同。,具有各种不同的优良性能。,1、铁合金,生铁：,钢：,含碳量为2%4.3%,含碳量为0.03%2%,用途:生铁硬度大，抗压，性脆，可以铸造成型，是制造机座、管道的重要材料。,用途：钢有良好的延展性，机械性能好，用于制造机械和交通工具。,铁合金：,钢,碳素钢：,合金钢：,如：不锈钢（合金元素为铬Cr和镍Ni）,低碳钢、中碳钢、高碳钢,2、铜合金：,铜合金,黄铜：（含Zn20%36%）,青铜：（含Sn10%30%）,白铜：,含CuZn耐腐蚀，耐磨，可塑性强，硬度较小。,含CuSnPb等硬而脆，强度大,含NiZn（少量Mn）制酒具等,3、铝合金：向纯铝中加入合金元素如Cu、Mg、Si、Mn、Zn及稀土金属等。,硬铝：Cu40%、Mg0.5%、Mn0.5%、Si7%,性能：密度小、强度大、抗腐蚀。,合金的成分不同，其性质也不相同；如果改变某一合金元素的含量，合金的性质也会发生改变。,高压锅,世界铝的年产量仅次于铁，居第二位。铝有较好的延展性，可制成0.01mm的铝箔，用于包装香烟、糖果；铝的密度小和具有抗腐蚀等优良性能，铝及其合金在电线电缆工业、飞机、汽车等制造业有广泛的用途。,铝合金用途,用钛-镍形状记忆合金制成的人造卫星天线,4、形状记忆合金：合金的形状被改变之后，一旦加热到一定的跃变温度时，它又可以魔术般地变回到原来的形状，人们把具有这种特殊功能的合金称为形状记忆合金。被广泛用于做人造卫星和宇宙飞船的天线，水暖系统、防火门和电路断电的自动控制开关，以及牙齿矫正等医疗材料。,低温下,钛合金与人体有很好的“相容性”，因此可用来制造人造骨。,被认为是21世纪的重要材料，它具有很多优良的性能，如熔点高、密度小、可塑性好、易于加工、机械性能好等。尤其是抗腐蚀性能非常好，即使把它们放在海水中数年，取出后仍光亮如新，其抗腐蚀性能远优于不锈钢，因此被广泛用于火箭、导弹、航天飞机、船舶、化工和通讯设备等。,钛金属腕表,5、钛和钛合金,请充分调动起你的思维,1、为何铁制锅铲需要加上木柄或塑料柄？2、银的导电性比铜好，为什么不用银制造电线、电缆？3、联合国卫生组织为什么推荐使用中国的铁锅炊具？,防止烫手。因为铁具有良好的导热性，而木柄或塑料的导热性较差，这样就可以防止手拿锅铲时被烫伤。,因为银较稀少，价格昂贵，而铜相对较多，价格便宜。,铁锅做炊具，可以补充人体所需的铁元素，防止缺铁性贫血。,选择铸造硬币的金属材料需要考虑哪些因素？,需要考虑价格、硬度、无毒、耐磨、耐腐蚀、色泽美观、性质稳定等因素。,磁铁矿（主要成分Fe3O4）,赤铁矿（主要成分Fe2O3）,菱铁矿（主要成分FeCO3）,铁矿石,常见的铁矿石,黄铁矿（主要成分FeS2),三、炼铁的原理,铁矿石是怎样炼成铁的呢？让我们通过实验来研究铁冶炼的化学原理。,一氧化碳与氧化铁的反应,活动天地,实验的原理,实验的步骤,实验的现象,实验注意那些问题？（先加热还是先通气？实验完毕是先停止加热吗？）,实验需要改进吗？（一氧化碳有毒，实验完毕的尾气怎么处理？）,一氧化碳还原氧化铁实验实验原理：,实验操作：1、按上图组装仪器，并检查气密性2、把少量研细的氧化铁粉末装进硬质玻管中，轻轻转动，使氧化铁粉末均匀地附在玻璃管内壁上,Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2,高温,3、把硬质玻璃管接入装置系统中，先通入一氧化碳气体排气；待排尽后，点燃出气口处的酒精灯及酒精喷灯，并观察装置中所发生的变化4、当红棕色粉末已转变成黑色后，先停止加热，再通一会儿一氧化碳，直至玻璃管冷却.,将产生的气体通入到澄清石灰水中，澄清石灰水变浑浊，则生成二氧化碳：CO2+Ca(OH)2=CaCO3+H2O；红色粉末变黑色，用磁铁检验，证明黑色粉末为铁。（若是一氧化碳还原四氧化三铁，将黑色粉末加入盐酸中，有气体生成，证明有铁。四氧化三铁也有磁性，不能用磁铁吸引的方法检验。）,红色（氧化铁）粉末逐渐变成黑色，同时澄清的石灰水逐渐变浑浊。,实验现象：,问题讨论：1、如何判断反应中生成了什么物质？,把尾气烧掉，防止污染空气,2、装置中右边的酒精灯起什么作用？,3、石灰水的作用有哪些？,澄清石灰水用来检验生成物二氧化碳，并吸收二氧化碳便于处理尾气,1、一氧化碳还原氧化铁是在封闭的硬质玻管中进行的，先通一氧化碳，可以把管内的空气排出，防止一氧化碳与空气混合受热爆炸.2、实验完毕先停止加热，还要继续通入一氧化碳直到玻璃管冷却为止。因为如果先停止通一氧化碳，管内会因为缺少气体而变成真空，这样澄清石灰水中的液体（含水）就会倒吸入管内，冷水遇到热的玻璃管会引起玻璃管炸裂。,注意事项：,(CO:早出晚归;加热:迟到早退),实验改进：可将上述装置除尾气的部分，改成用气球或方便袋收集，这样收集得到的未燃烧一氧化碳气体可重复利用,把尾气烧掉，防止污染空气,Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2,高温,失去氧,得到氧,是氧化剂,是还原剂,化学上把氧化物中氧被夺去的反应叫做还原反应。,具有氧化性,具有还原性,发生还原反应,发生氧化反应,高炉炼铁,钢铁的用途,2%4.3%,0.03%2%,含较多的碳、硫、磷、硅等元素,含碳、硫、磷、硅等元素较少,硬而脆、可铸不可煅,硬而韧、良好的延展性和弹性。可铸又可煅,烧菜用的铁锅、暖气片、机床的底座等,制造机械、交通工具和武器,生铁和钢,炼铁和炼钢,冶炼,钢,生铁,铁合金,在高温条件下，用还原剂一氧化碳从铁的氧化物中将铁还原出来。,原料,铁矿石、焦炭、石灰石、空气,生铁、废钢、氧气、生石灰,高温下用氧气或铁的氧化物将生铁中多余的碳和其它杂质转变为气体或炉渣而除去。,原理,设备,产品,高炉,生铁,转炉、平炉、电炉,钢,1、以下金属的用途主要是利用了金属的什么性质？用铜和铝制造导线和电缆.用钨制成灯丝。,钨的熔点高,铜和铝具有导电性,2、有关合金的叙述不正确的是()A、合金的熔点一般比它的各成分金属的熔点低B、合金的硬度和强度一般比纯金属高C、合金一定是金属和金属熔合而成的物质D、硬铝、黄铜和钢均为合金,C,3、用于飞机制造业的重要材料是()A、MgAl合金B、CuSn合金C、AlSi合金D、不锈钢,A,4、下列关于镁铝合