第一单元 应用广泛金属材料

1、专题专题3 3 丰富多彩的生活材料丰富多彩的生活材料金属之最金属之最n 地壳中含量最高的金属元素地壳中含量最高的金属元素n 人体中含量最高的金属元素人体中含量最高的金属元素n 目前世界年产量最高的金属目前世界年产量最高的金属n 导电、导热性最好的金属导电、导热性最好的金属n 硬度最高的金属硬度最高的金属n 熔点最高的金属熔点最高的金属n 熔点最低的金属熔点最低的金属n 密度最大的金属密度最大的金属 n 密度最小的金属密度最小的金属铝铝钙钙铁铁银银铬铬钨钨汞汞锂锂锇锇(22.48 克克/立方厘米立方厘米)下列金属制品通常是用哪些金属材料制成的下列金属制品通常是用哪些金属材料制成的? ?各利用了金

2、属的哪些性质各利用了金属的哪些性质? ? 金属制品金属制品 金属成分金属成分 应用的金属性质应用的金属性质 “ “钢精锅钢精锅” 电线电线 灯泡中的灯丝灯泡中的灯丝 熔断器中的保险丝熔断器中的保险丝 18 18K金首饰金首饰 硬币或纪念币硬币或纪念币 Al 导热性导热性 Cu或或Al 导电性导电性 W 高熔点、导电高熔点、导电Sn、Pb 、Bi、Cd 导电、低熔点导电、低熔点 Au、Cu、Zn 延展性、金属光泽延展性、金属光泽Cu、Zn、Al、Ni等等 延展性、有光泽延展性、有光泽18K约含有约含有75%Au；24K含有含有99%的的Au专题专题3 3 丰富多彩的生活材料丰富多彩的生活材料一、

3、金属的性质及其应用一、金属的性质及其应用金属的共同物理性质金属的共同物理性质金属的导电性、导热性金属的导电性、导热性导电性导电性：由于自由电子在外加电场的作用下产：由于自由电子在外加电场的作用下产生定向移动形成电流。故金属容易导电。生定向移动形成电流。故金属容易导电。导热性导热性：自由电子在运动时与金属离子相互碰：自由电子在运动时与金属离子相互碰撞，在碰撞过程中发生能量交换，使整块金撞，在碰撞过程中发生能量交换，使整块金属达到同样的温度。属达到同样的温度。绝大多数金属有延展性绝大多数金属有延展性最细的白金丝最细的白金丝直径不过直径不过1/5000 mm最薄的金箔只有最薄的金箔只有1/10000

4、 mm厚厚 1 1铝是一种活泼金属，为什么可用它制铝是一种活泼金属，为什么可用它制作铝锅作铝锅? ? 我们在使用铝制炊具时应注意什我们在使用铝制炊具时应注意什么问题么问题? ?表面有致密氧化物保护膜，保护里面的铝不与氧气表面有致密氧化物保护膜，保护里面的铝不与氧气等物质反应；注意不要破坏保护膜，同时不能盛放等物质反应；注意不要破坏保护膜，同时不能盛放酸性或碱性食物，也不要用来盛放含盐食物。洗涤酸性或碱性食物，也不要用来盛放含盐食物。洗涤铝炊具时也不宜使用酸性或碱性的洗涤剂。铝炊具时也不宜使用酸性或碱性的洗涤剂。 铝在常温下遇浓硫酸或浓硝酸时会产生钝化现象铝在常温下遇浓硫酸或浓硝酸时会产生钝化现

5、象（表面生成致密保护膜）（表面生成致密保护膜）2 2为什么铝制容器可盛装浓硫酸和浓硝酸为什么铝制容器可盛装浓硫酸和浓硝酸? ?交流与讨论交流与讨论一、金属的性质及其应用一、金属的性质及其应用铝是一种比较活泼的金属，具有两性，能与铝是一种比较活泼的金属，具有两性，能与酸、强碱溶液反应；酸、强碱溶液反应；表面的铝能与空气中的氧气反应形成一层致表面的铝能与空气中的氧气反应形成一层致密的氧化膜，具有一定的抗腐蚀能力；密的氧化膜，具有一定的抗腐蚀能力；常温下，与强氧化性的酸（如浓硫酸、浓硝常温下，与强氧化性的酸（如浓硫酸、浓硝酸）接触时，表面会钝化；酸）接触时，表面会钝化；铝、氧化铝、氢氧化铝都具有两性

6、，能与酸铝、氧化铝、氢氧化铝都具有两性，能与酸或强碱反应。或强碱反应。归纳：铝的性质归纳：铝的性质合成纤维胶黏剂金属材料金属材料非铁合金非铁合金钢铁钢铁涂料合成橡胶(塑胶跑道)陶瓷材料钢铁材料金属材料金属材料非铁合金非铁合金铁合金铁合金钢铁钢铁铝合金铝合金镁合金镁合金铜合金铜合金金银铂合金金银铂合金铝合金轮毂镁合金笔记本电脑铂合金首饰青铜器钢铁航母钢铁材料二、常见合金的组成及应用二、常见合金的组成及应用二、常见合金的组成及应用二、常见合金的组成及应用 二、常见合金的组成及应用二、常见合金的组成及应用钢的含碳量越低，韧性越好，硬度越低；钢的含碳量越低，韧性越好，硬度越低；含碳量越高，韧性越差，硬

7、度越高。含碳量越高，韧性越差，硬度越高。二、常见合金的组成及应用二、常见合金的组成及应用铁合金生铁（铁碳合金，含碳2%2%4.3%4.3%，硬度大、抗压性强、性脆，用于制造机座、管道）钢含碳0.03%2%，延展性、机械性能好，用于制造机械和交通工具。碳素钢高碳钢（硬度较大）中碳钢低碳钢（韧性较好）合金钢不锈钢（Cr18%,Ni8%）锰钢（增加强度和韧性）二、常见合金的组成及应用二、常见合金的组成及应用铁锈斑斑铁锈斑斑四川省宜宾市城区的南门大桥四川省宜宾市城区的南门大桥钢铁钢铁生锈生锈造成大桥造成大桥断裂断裂！断裂断裂铜器表面生成一层薄薄的铜器表面生成一层薄薄的铜绿铜绿 铜绿铜绿的的主要成分是主

8、要成分是CuCu2 2(OH)(OH)2 2COCO3 3 三、金属的腐蚀与防护三、金属的腐蚀与防护 铁合金在使用过程中发生锈蚀的原因是铁合金在使用过程中发生锈蚀的原因是什么什么?为什么炒过菜的铁锅没有及时清洗为什么炒过菜的铁锅没有及时清洗容易生锈容易生锈? 铁合金在使用过程中发生锈蚀，是因为在潮湿环境下铁合金在使用过程中发生锈蚀，是因为在潮湿环境下的铁合金大多数情况下会发生的铁合金大多数情况下会发生“微电池微电池”腐蚀，属于腐蚀，属于电化学腐蚀，其本质是形成了原电池。电化学腐蚀，其本质是形成了原电池。炒过菜的铁锅残留有烹饪用的食盐等电解质，溶解在炒过菜的铁锅残留有烹饪用的食盐等电解质，溶解在

9、水中形成了电解质溶液，如不及时洗净很容易发生电水中形成了电解质溶液，如不及时洗净很容易发生电化学腐蚀。化学腐蚀。三、金属的腐蚀与防护三、金属的腐蚀与防护 化学腐蚀化学腐蚀金属跟接触到的物质金属跟接触到的物质直接直接发生化学反发生化学反应而引起的腐蚀。应而引起的腐蚀。原理：原理：氧化还原反应氧化还原反应例如：例如：铁与氯气直接反应铁与氯气直接反应钢管被原油中的含硫钢管被原油中的含硫化合物腐蚀化合物腐蚀三、金属的腐蚀与防护三、金属的腐蚀与防护电化学腐蚀电化学腐蚀不纯的金属不纯的金属(或合金或合金)跟电解质溶液接触时，跟电解质溶液接触时，会发生会发生原电池原电池反应，比较活泼的金属失去反应，比较活泼

10、的金属失去电子而被氧化的反应。电子而被氧化的反应。原理：原理：原电池反应原电池反应本质：本质：氧化还原反应氧化还原反应例如：例如： 钢铁在潮湿的空气中被腐蚀钢铁在潮湿的空气中被腐蚀三、金属的腐蚀与防护三、金属的腐蚀与防护化学腐蚀与电化学腐蚀的比较化学腐蚀与电化学腐蚀的比较化学腐蚀化学腐蚀电化学腐蚀电化学腐蚀条件条件金属金属跟跟氧化剂氧化剂直接接触直接接触跟跟 接触接触现象现象无电流产生无电流产生本质本质联系联系两者往往同时发生，电化学腐蚀更普遍两者往往同时发生，电化学腐蚀更普遍不纯金属或合金不纯金属或合金电解质溶液电解质溶液较活泼金属被氧化较活泼金属被氧化有有微弱电流微弱电流产生产生金属被氧化

11、金属被氧化三、金属的腐蚀与防护三、金属的腐蚀与防护条件：条件：1、有电解质溶液、有电解质溶液（水膜）（水膜） 2、有活泼性不同的两种金属、有活泼性不同的两种金属或其中一种是导电非金属或其中一种是导电非金属（FeFe和和C C） 3、闭合回路、闭合回路电极判断：电极判断：比较活泼的一极是负极比较活泼的一极是负极（FeFe）比较不活泼的是正极比较不活泼的是正极（C C）三、金属的腐蚀与防护三、金属的腐蚀与防护金属的电化学腐蚀原理金属的电化学腐蚀原理CFe2e-Fe2+H+H2负极（负极（Fe）：）：Fe - 2e-= Fe2+钢铁的电化学腐蚀钢铁的电化学腐蚀（析氢腐蚀析氢腐蚀） （水膜酸性较强）（

12、水膜酸性较强）正极（正极（C）：）：2H+2e- =H2三、金属的腐蚀与防护三、金属的腐蚀与防护 Fe -2+O2 OHCFe2e-负极（负极（Fe）：）：Fe 2e- = Fe2+正极（正极（C）：）：O2+2H2O+4e- =4OH钢铁的电化学腐蚀钢铁的电化学腐蚀（吸氧腐蚀吸氧腐蚀） （水膜酸性很弱或呈中性）（水膜酸性很弱或呈中性）三、金属的腐蚀与防护三、金属的腐蚀与防护原电池反原电池反应可加快应可加快金属腐蚀金属腐蚀海边的铁制品比较容易生锈，为什么？海边的铁制品比较容易生锈，为什么？三、金属的腐蚀与防护三、金属的腐蚀与防护 金属腐蚀给生产生活带来很多不便，造金属腐蚀给生产生活带来很多不便

13、，造成了巨大的经济损失。成了巨大的经济损失。据报道，全世界每年据报道，全世界每年因金属腐蚀造成的直接经济损失约达因金属腐蚀造成的直接经济损失约达7 0007 000亿亿美元，是地震、水灾、台风等自然灾害造成美元，是地震、水灾、台风等自然灾害造成损失总和的损失总和的6 6倍。我国因金属腐蚀造成的损失倍。我国因金属腐蚀造成的损失占国民生产总值占国民生产总值(GNP)(GNP)的的4 4，钢铁因腐蚀而，钢铁因腐蚀而报废的数量约占钢铁当年产量的报废的数量约占钢铁当年产量的25253030。金属腐蚀还可能造成环境污染。金属腐蚀还可能造成环境污染。例如，重金例如，重金属制成的材料被腐蚀后，重金属离子就会进属制成的材料被腐蚀后，重金属离子就会进入到水体、土壤中，引起重金属污染。因此，入到水体、土壤中，引起重金属污染。因此，采取各种措施防止金属的腐蚀十分必要。采取各种措施防止金属的腐蚀十分必要。三、金属的腐蚀与防护三、金属的腐蚀与防护使用马口铁：在铁皮镀上千分之一厘米的锡，可隔绝空气与水三、金属的腐蚀与防护三、金属的腐蚀与防护使使用用不不锈锈钢钢在在金金属属表表面面烤烤漆漆刷油漆刷油漆外面包上一层塑料层外面包上一层塑料层某些工具的某些工具的“机械传动