金属材料经典课件

课题(kètí)1金属材料有金属光泽；有良好的导电性；有良好的延展性、韧性；硬度较大(jiàodà)、熔点较高等。2.金属(jīnshǔ)的特性：金属(jīnshǔ)除具有一些共同的物理性质外，还具有各自的特性。如：颜色（大多数金属(jīnshǔ)为银白色）：铜为紫红色，铁为银白色但铁粉为黑色，金呈黄色；状态（大多数金属(jīnshǔ)在常温下为固态）：汞是液态；硬度：铬仅次于非金属(jīnshǔ)单质—金刚石；钠、钾等较软，可以用小刀切割。知识点1金属材料包括金属及其合金

第一页，共38页。3.金属的用途：金属在生活、生产中有着非常广泛的应用，根据不同(bùtónɡ)的用途选用不同(bùtónɡ)性能的金属。金属的物理性质应用导电性制电线、电缆导热性制炊具延展性拉成丝、制成箔机械强度制造车辆、防盗门窗、机械等金属光泽制装饰品

第二页，共38页。物质的性质决定物质的用途，物质的用途反映物质的性质。金属的性质很大程度上决定了它们的用途，但这不是唯一的决定因素。在考虑物质的用途时，还要考虑价格、资源、是否美观(měiguān)、使用是否便利、废料是否易于回收和对环境的影响等多种因素。第三页，共38页。知识点2合金(héjīn)

：合金(héjīn)是由一种金属跟其他金属（或非金属）熔合形成的具有金属特性的物质；生铁和钢是含碳量不同的铁的两种合金(héjīn)，其中生铁的含碳量为2%--4.3%，钢的含碳量为0.03%--2%。制造合金的过程是加热熔合，而不是化合，合金中的各成分只是混合在一起，该过程发生的是物理变化(wùlǐbiànhuà)。合金中的各成分仍各自保持原来的化学性质，合金中最少有一种金属。第四页，共38页。（1）性能：①合金的强度和硬度一般比组成它们的纯金属更大；②机械加工性能好；③合金的熔点比组成它们的纯金属低；④抗腐蚀性能更好。（2）一些(yīxiē)合金的成分、性能和用途生铁和钢随着含碳量的不同，性能相应地发生了变化，一般来说，含碳量越高，硬度越大；含碳量越低，韧性越好。在钢中加入一种或几种其他元素可以制成具有特殊性能的钢。第五页，共38页。（3）其他几种(jǐzhǒnɡ)合金的成分、性能和用途合金主要成分主要性能主要用途黄铜铜、锌强度大、可塑性强、易加工、耐腐蚀机器零件、仪表、日用品焊锡锡、铅熔点低焊接金属硬铝铝、铜、镁、硅强度和硬度大、密度小、耐腐蚀火箭、飞机、轮船等制造业第六页，共38页。课题(kètí)2金属的化学性质知识点1金属(jīnshǔ)和氧气的反应1.镁、铝与氧气的反应（1）常温下（在空气中）现象：银白色镁条露置于空气中，表面(biǎomiàn)会逐渐变暗，生成白色固体。银白色铝露置于空气中，表面(biǎomiàn)会逐渐变暗，生成一层致密的薄膜—氧化铝；氧化铝薄膜可以阻止内部的铝进一步氧化，从而对铝制品起保护作用。因此，铝制品具有很好的抗腐蚀性。2Mg+O2=2MgO4Al+3O2=2Al2O3第七页，共38页。（1）常温下在干燥的空气中，铁很难与氧气发生反应。（2）常温下在潮湿的空气中，铁与空气中的氧气和水共同作用会生成暗红色疏松的物质——铁锈（主要成分是三氧化二铁）（3）铁丝在氧气中燃烧时现象：剧烈(jùliè)燃烧，火星四射，放出大量的热，生成一种黑色固体。3Fe+2O2Fe3O4第八页，共38页。（1）铜在常温下干燥的空气中几乎不与氧气反应。(但铜遇氧气、水、二氧化碳(èryǎnghuàtàn)能生锈)（2）铜在加热时现象：铜丝表面逐渐变成黑色。2Cu+O22CuO4.金、银等金属与氧气(yǎngqì)的反应金、银等金属即使在高温条件下也不与氧气(yǎngqì)发生反应，“真金不怕火炼”就是对金的化学性质的描述。第九页，共38页。知识点2金属(jīnshǔ)与盐酸、稀硫酸的反应1.镁、锌、铁、铜等金属与盐酸、稀硫酸的反应现象和化学方程式。由金属与稀酸反应的现象可以得出(déchū)：镁、锌、铁三种金属都能与盐酸和稀硫酸反应，反应后都生成了氢气，但反应的剧烈程度不同；而铜与盐酸或稀硫酸不反应。说明镁、锌、铁、铜的化学活动性依次减弱。实验证明：金属能否与酸反应，以及反应的剧烈程度与金属的化学活动性有关。第十页，共38页。（1）概念：一种单质和一种化合物反应，生成另一种单质与另一种化合物的反应叫做置换(zhìhuàn)反应。（2）置换(zhìhuàn)反应与化合反应、分解反应的区别第十一页，共38页。知识点3金属与金属化合物的反应：金属的活动性顺序(shùnxù)，金属与某些金属化合物溶液的反应：如Al与CuSO4溶液Fe与CuSO4溶液Cu与AgNO3溶液反应的现象及化学方程式？第十二页，共38页。几个问题1、把锌放入硝酸铜硝酸银的混合溶液中，充分反应后向固体加硫酸(liúsuān)看是否有气泡的问题。2、把铁铜的混合物放入硝酸银溶液中的问题。3、设计方案验证金属的活动性顺序。4、金属和盐溶液反应后，金属质量变化的问题。第十三页，共38页。总结：1、金属距离(jùlí)越远越先反应。2、先排顺序一般不用中间产物（有时用酸）第十四页，共38页。知识点4关于金属与稀硫酸反应产生氢气(qīnɡqì)的两种情况1.足量金属与等量的同种酸反应相同质量的足量的铝、镁、铁、锌四种金属与同浓度、等质量的稀硫酸（或稀盐酸）反应，由于稀硫酸（或稀盐酸）全部参加反应，则产生氢气的质量相等。原因：金属与酸反应产生氢气实际是金属将酸中的氢元素置换出来(chūlái)，因为用的是同浓度、等质量的稀硫酸（或稀盐酸），酸又全部参加反应，所以酸所含的氢元素相等，因此产生的氢气质量相等。第十五页，共38页。解答此类题型要注意：因为酸是足量的，所以金属完全反应(fǎnyìng)，计算氢气质量时，可直接找金属与氢气的质量关系，与酸的种类与质量无关。由此可知，相等质量的铝、镁、铁、锌四种金属与足量的稀硫酸反应(fǎnyìng)产生氢气的质量由多到少的顺序为：铝＞镁＞铁＞锌第十六页，共38页。例1：把相同体积、相同质量分数的稀盐酸，分别滴到等质量、颗粒大小相同的X、Y、Z三种较活泼金属中，生成H2的质量与反应时间的关系如下图所示。这三种金属的活动性顺序为

；假如(jiǎrú)X、Y、Z都是+2价金属，则相对原子质量由大到小的顺序为

。第十七页，共38页。关于含杂质(zázhì)物质的计算1、弄清铁矿石氧化铁生铁铁的关系2、铜锌合金和足量酸反应求铜的质量分数的问题3、56克铁锌合金产生多少氢气的问题第十八页，共38页。课题3金属(jīnshǔ)资源的利用和保护知识点1金属矿物；铁的冶炼1.例：有磁铁矿（主要(zhǔyào)成分是Fe3O4）、黄铁矿（主要(zhǔyào)成分是FeS2）、赤铁矿（主要(zhǔyào)成分是Fe2O3），请从多角度分析三种矿石中哪种不适合炼铁？原因是什么？第十九页，共38页。（2）实验(shíyàn)装置：（1）冶炼(yěliàn)原理：Fe2O3+3CO2Fe+3CO2第二十页，共38页。（3）实验步骤：①检查装置的气密性；②将适量的氧化铁放入玻璃管内；③点燃装置最右边的酒精灯并通入一氧化碳气体(qìtǐ)；④待装置内的空气完全排净后，点燃酒精喷灯给氧化铁加热；⑤当玻璃管内的红色粉末变为黑色时，停止加热；⑥待玻璃管内的固体冷却后，停止通入一氧化碳，最后熄灭装置最右边的酒精灯。第二十一页，共38页。（4）实验现象：红色粉末逐渐变为黑色，生成(shēnɡchénɡ)一种能使澄清石灰水变浑浊的气体。（1）原料：铁矿石、焦炭、石灰石、空气（2）主要设备：高炉（3）方法(fāngfǎ)：将铁矿石（如赤铁矿石）、焦炭和石灰石按一定的比例一起加入到高炉中，从炉的下部通进氧气或富氧的热空气，在高炉内发生复杂的化学反应，最终使铁矿石转化成生铁。第二十二页，共38页。说明：炼铁高炉中的还原剂主要是一氧化碳，它能够与铁矿石充分接触，使反应更加完全。焦炭的作用是燃烧放出热量为炼铁提供高温，并且产生(chǎnshēng)气体还原剂一氧化碳；石灰石的作用是造渣，除去铁矿石中难熔的二氧化硅。第二十三页，共38页。知识点2铁的锈蚀(xiùshí)和防护防止铁生锈的方法：根据铁的锈蚀条件不难推断出防止铁生锈的方法是使钢铁制品隔绝空气或隔绝水。具体方法如下：（1）保持铁制品表面干燥和洁净；（2）在铁制品表面涂一层保护膜，如：刷油漆、涂油、电镀、烧搪瓷(tángcí)、烤蓝等。（3）改变铁制品的内部结构，制成合金，如不锈钢。第二十四页，共38页。知识点3金属资源(zīyuán)的保护（1）防止金属锈蚀（2）回收利用(lìyòng)废旧金属（3）合理有效地开采矿物（4）寻找金属的代用品第二十五页，共38页。例1：下图所示为实验室用一氧化碳还原氧化铁的实验装置图，两位同学在老师的指导下按下图连接实验装置、检查装置的气密性、装药品、固定实验装置。但就下面的实验操作顺序问题出现了分歧：小菊同学认为先通一段时间的一氧化碳排净空气，然后再点燃酒精灯和酒精喷灯，小玲同学觉得这样(zhèyàng)做不好，她的理由是：

；小玲同学主张先点燃酒精灯和酒精喷灯，然后再通一氧化碳，小菊同学又提出反对，她的理由是

，老师认为他们的反对意见都有道理。请你帮助两位同学解决他们的困难，你的方法是

。第二十六页，共38页。一氧化碳还原(huányuán)氧化铁（Fe2O3）的化学方程式是

。第二十七页，共38页。例2.抗氧化剂能吸收氧气，降低食品内部及周围环境的含氧量，阻止氧气和食品发生氧化反应，从而延长食品的保质期。小明发现新买来的茶叶(cháyè)包装盒内有一个印有“抗氧化剂”字样的小包，内装灰黑色粉末，其成分最可能是（）第二十八页，共38页。例3.工业炼铁(liàntiě)是把铁矿石和焦炭等原料一起加入高炉，在高温下通入空气进行一系列反应把铁还原出来。（1）通入空气使固态的焦炭转化为具有还原性的气态物质，转化过程中涉及的反应的化学方程式是：

。（2）赤铁矿（主要成分为Fe2O3）在高炉里反应生成单质铁的化学方程式是

。（3）计算：①氧化铁（Fe2O3）的相对分子质量是

；②5000t含氧化铁84%的赤铁矿中，氧化铁的质量是

；③上述赤铁矿理论上可炼得含铁98%的生铁

t。第二十九页，共38页。例4.联合钢铁工业的基本生成(shēnɡchénɡ)流程示意图如下所示：铁矿石焦炭(jiāotàn)、空气生铁(shēngtiě)钢坯设备A废铜铁、纯氧请回答下列问题：（1）写出设备A的名称：

（2）写出以赤铁矿为原料在高温条件下与一氧化碳反应制取铁的化学方程式：

。（3）应用化学原理分析，工业炼钢时用纯氧而不用空气的原因是：

。第三十页，共38页。（4）铁粉与生石灰都是常用的干燥剂，现欲用化学方法检验某食品袋中的干燥剂究竟是其中(qízhōng)的哪一种，请你简述方法和现象：

（5）生产上配制1200g溶质质量分数为10%的盐酸来测定钢坯中铁的含量，则约需溶质质量分数为40%的浓盐酸（密度以1.2g/mL计）多少毫升？第三十一页，共38页。例4：为探究金属的活动性顺序，张丽同学利用铁丝、锌片、铜丝、稀盐酸、硫酸铜溶液、硝酸银溶液进行了下面的实验：实验一：将锌片与铜片放入稀盐酸中，锌片表面有气泡产生，铜片无明显变化。实验二：将铁丝放入硫酸铜溶液中，铁丝表面有红色固体沉淀。实验三：将铜片放入硝酸银溶液中，一段时间后逐渐变为银白色。（1）由实验可得出金属的活动性关系是

（2）要确定上述四种(sìzhǒnɡ)金属的活动性顺序，应补充

实验，理由是

。第三十二页，共38页。例2：在已调平的托盘天平两边各放一个等质量的烧杯，向烧杯中各倒入质量相等、质量分数也相等的稀硫酸，然后在左盘的烧杯中放入一定质量的金属X粉末(fěnmò)，同时在右盘的烧杯中放入与X等质量的金属Y粉末(fěnmò)，观察到天平的指针先偏向左边，当两种金属完全溶解后，天平的指针偏向右边。则X、Y是下表组合中的（）ABCDXMgZnZnFeYFeMgFeZn第三十三页，共38页。例1：等质量的三份相同的稀硫酸分别与足量的镁、铁、锌三种金属反应，下图所示图象能正确反映(fǎnyìng)生成氢气质量与反应时间之间关系的是（）第三十四页，共38页。例6：把一小包铁粉放入一定量的硝酸铜溶液中，使其充分反应后，过滤、洗涤、干燥，得到(dédào)固体。请你对固体的成分进行探究。（1）猜想：固体的成分可能是

。（2）实验：请设计实验验证你的猜想。说明实验过程、现象和结论：

。第三十五