金属材料金属的性质

1、【主要内容】一、几种重要的金属金属和金属材料与生活和社会发展的关系非常密切，我们生活中很多日常用品都是金属材料制成的。 金属材料包括纯金属和合金两类，目前已制得的纯金属只有90余种，但这些纯金属按一定比例制得的合 金已达儿t种。铁、铜、铝及其合金是人类使用最多的金属材料。地壳中最多的金属是铝，应用最广泛的 是铁。1.物理性质的共性状态：通常情况下，除hg外，其余金属都是固态。有金属光泽，不透明。冇良好的导热性和导电性。冇延展性。密度、硬度较人，熔点较高。注意：以上是金属物理性质上的一般通性，除此以外，金属还具有各口的特性。耍在学习屮把握一般 通性的同时，把握特殊性。物理性质物理性质比较导电性a

2、g cu au al zn fe pb导电性逐渐减弱密度au pb ag cu ee zn al密度逐渐减小熔点w fe cu au ag al sn熔点由高到低硬度cr fe ag cu au al pb硬度由大到小2. 金属的用途物质的性质在很大程度上决定了物质的用途，但这不是唯一的决定因素，在考虑物质的用途时，还需 考虑价格、资源、是否美观、使用是否便利，以及废料是否易于回收和对环境的影响等多种因素。能緋刃轉wli!为什么电线一般用铜制而不用铁制、银制？ 因为铁的导电性比铜差，银的价格高，不经济。 为什么电灯中的灯丝用餌丝而不用锡制？ 因为餌的熔点高，锡的熔点低，锡受热会熔化，而引起断路

3、。 为什么菜刀、镰刀用铁制而不用铝制？ 因为铁的硬度更大。为什么铁制水龙头表面镀銘？为什么不镀金？ 因为铭的硕度大，而金的硬度较小，价格高。3. 金属之最地壳屮含最最高的金属元素铝人体中含量最高的金属元素钙h前世界年产量最高的金属铁导电、导热性最好的金属银硕度最高的金属一洛熔点最高的金属一钩熔点授低的金属一汞密度最人的金属一娥密度坝小的金属锂 厶仝> 口血合金是在金属中加热熔合某些金属或非金属而制得的具冇金属特性的材料。如生铁和钢等，这些合金 具有某些比纯金属更好的性能。合金的强度和硕度一般比组成它们的纯金属更高，抗腐蚀性能等也更好， 因此，合金具有更广泛的用途。目丽已制得的纯金属只有9

4、0余种，但这些纯金属按一定比例制得的合金 己达儿千种。合金的特殊性能主要有以下儿个方面：1、硬度利强度：如纯铝的强度低，只有通过合金化才能得到对作结构材料使用的各种铝合金。铝合金的突出特点是密 度小、强度高。硬铝合金的强度较铝高，这类合金冇al-cu-mg系和al-cu-mg-zn系。新近开发的高强度 硕铝，强度进一步提高，而密度比普通侦铝减小15%,且能挤压成型，可用作摩托车骨架和轮圈等构件。 al-li合金可制作飞机零件和承受载重的高级运动器材。目前高强度铝合金广泛应用于制造飞机、舰艇和 载垂汽车等，可增加它们的载重量以及提高运行速度，并具冇抗海水侵蚀，避磁性等特点。2、抗腐蚀性能：金属材

5、料在腐蚀性介质中所具有的抵抗介质侵蚀的能力，称金属的耐蚀性。纯金属小耐蚀性高的通常 具备下述三个条件之一： 热力学稳定性高的金属。耐蚀性好的贵金属，如pt、au、ag、cu等就属于这一类。 易于钝化的金属。不少金属可在氧化性介质屮形成具有保护作用的致密氧化膜，这种现象称为钝化。 金属中最容易钝化的是ti、zr、ta、nb、cr和al等。 表面能生成难溶的和保护性能良好的腐蚀产物膜的金属。这利惴况只有在金属处于特定的腐蚀介质 中才出现，例如，a1在浓h2so4溶液中,zn在大气中等。金屈腐蚀是工业上危害最人的自发过程，因此耐蚀合金的开发与应用，有重人的社会意义和经济价值。 铝中加入mn. mg形

6、成的al-mn. al-mg合金具有很好的耐蚀性，良好的塑性和较高的强度，称为防锈 铝合金，用于制造油箱、容器、管道、钏钉等。3、低熔点:合金的熔点比任一组分金属的熔点都要低。如焊锡的熔点(183°c)比锡的熔点(232°c)、铅的熔点 (327°c)都要低。4、机械加工性能：合金钢又叫特种钢，在碳钢的基础上加入一种或多种合金元素，使钢的组织结构和性能发生变化，从 而具有一些特殊性能，如高锁度、高耐磨性、高韧性、耐腐蚀性，等等。5、光泽：白金全称为“白色k金”，是将黄金铜、镰、锌等金属熔合在一起后所制成的一种白色合金。其 中，黄金的质最分数最多为75%。钛的密度小

7、，其强度是不锈钢的3. 5倍，铝合金的1.3倍，液态的钛几乎能溶解所冇的金属，形成固 熔体或金属化合物等各种合金。合金元素如a1、v、zr、sn、si、mo和mn等的加入，町改善钛的性能， 以适应不同的需要。山于上述优界性能，钛享有“未來的金属”的美称。钛合金已广泛用于国民经济各领 域，它是火箭、导弹和航天飞机不可缺少的材料。船舶、化工、电子器件和通讯设备以及若干轻工业领域 中要大最应用钛合金，只是1=1前钛的价格较昂贵，限制了它的广泛使用。三、金属的化学性质1、金属的化学性质我们可以将金属的化学性质归纳为下表:金厲的化学性质实例说明(1)全属与氧气的 反应2mg+o2=2mgo4a1+3o2

8、 = 2a12o33氏+2。2亠邑-庁皿2cu+o22cuo大多数金属都能与氧 气反应，但反应的难易和剧 烈程度不同。mg、a1等在 常温下就能与氧气反应；fe. cu铮在常温时几乎不与氧气 反应，金在高温时也不与氧气 反应。(2)金厲与盐酸、稀 硫酸的反应mg+h2so4 = mgso4-l-h21zn + h2so4 = znso4 + h2 tfe + h2so4 = feso4 + h2 tfe+2hcl = fecl2 + h2t在全属活动性顺序里， 位于氢前面的金属能置换 出盐酸、稀硫酸中的氢，而 位于氢后面的全属则不能金属与某些化 合物溶液的反应2a1+ 3cuso4=a12(s

9、o4)3+3cufe + cuso4=cu + feso4cu+ 2agno3=cu(no3)2 + 2ag在金厲活动性顺序里，位于前面的全属能把位 于后面的金属从它们的化 合物溶液里置换岀耒镁、铝具有很好的抗腐蚀性能，是因为铝的表面在空气屮与氧气反应，生成一层致密的化学性质稳定 的氧化膜，可阻止镁、铝进一步被氧化。“真金不怕火炼”，说明金在高温下也不与氧气反应。2、置换反应由一种单质与一种化合物反应，生成另一种单质与另一种化合物的反应叫做置换反应。金属活动性顺序排在氢前的金属与盐酸或稀硫酸等酸的反应，以及类似铁与硫酸铜溶液的反应（金属 活动性顺序里前而的金属与后面的金属盐溶液的反应）等都属于

10、置换反应。恢跟酸（盐酸、稀硫酸）或某些化合物溶液（如cusoj发生置换反应时，其化合价由0- + 2,而不是0 -> +3, 即生成低价铁的化合物而不是高价铁的化合物。归纳已学过的基木化学反应类型，有以下三类：化合反应：a+b+->ab分解反应：ab a+b+置换反应：a + bc-ac+b3、金属活动性顺序经过大量的实验探究和分析，人们归纳和总结出了常见金属在溶液中的活动性顺序：k ca na mg al zn fe sa pb （h） cu hg ag pt au金属活动性由程逐渐减弱金属活动性顺序可采用“五元素一句”的方法记忆，即“钾钙钠镁铝、锌铁锡铅蛍、铜汞银钳金”。 金属

11、活动性顺序可以作为金属能否与不同物质的溶液发生置换反应的一种判断依据。【例题解析】w 1.下列物质不属于合金的是（）a.生铁b.不锈钢c.氧化铁d.青铜【分析】本题主要考查对合金定义的理解。合金是金属和金属（或非金属）熔合而成具有金属特性的 物质。合金一定是混合物，而c屮氧化铁（fezoq是纯净物，因此不属于合金。本题答案：cy 2下列化学方程式正确的是（）a. cu + 2agno：5=cu （n03）2+2agb. cu+feso.cusoi + fcc. 2k + cusoi（溶液）=&s0彳+cud. 2fe+6hcl =2fecl3+3h：> t【分析】本题考查金属和酸

12、、金属和某些化合物的溶液的反应。a是正确的；由于cu没有fe活泼， 不能置换出fo,故b是错误的；由于k、ca、na的活动性很强，在化合物的溶液中的反应复杂，不能置换 出排在它们后面的金属，故c是错谋的；fc参与的置换反应中，牛成的fe都是+ 2价的铁元素的化合物, 故d也是错误的。本题答案：av 3.铁是人们广泛使用的金属，下列关于铁的说法正确的是（）a. 纯净的生铁属于金属单质b. 铁是地壳中含量最多的金属元素c. 人类的历史上铁器的使用早于铜器d. 恢容器不能用來配制波尔多液【分析】本题主要考杳铁的相关知识，包括合金、地壳屮的含最、使用历史及化学性质。选项a：生铁是铁的一种合金，包含铁及少量碳、硅、镭、硫、磷，其中除铁外主要元素为碳，含量 为2%4.3%。单质指的是由一种元素组成的纯净物，所以生铁不是单质而是一种混合物。选项b：地壳中 含量在前五位的元索分别是：氧、硅、铝、铁、钙。所以地壳中含量最多的金属元素是铝。选项c：早在 人们使用铜、铁z前，人们就使用黄金和口银作为饰物和货币，历史上的“青铜器时期”早于“铁器时期”， 而近百年才大最使用铝制品，人类使用金属从早到晚的顺序为au、ag、cu、fe、al,比较它们的活泼性可 得如下结论：金属越不活泼越易冶炼，使川的时间越早。选项d：波尔多液中含冇硫酸铜，铁町以和硫酸 铜溶液发生化学反应，所以铁容器不能用来配制波尔