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1、第九单元第九单元 金金 属属第一节第一节 常见的金属材料常见的金属材料 18671867年冬天，俄国彼得堡海军仓库的大批锡砖，一夜年冬天，俄国彼得堡海军仓库的大批锡砖，一夜之间不翼而飞，留下了泥土一样的灰色粉末。之间不翼而飞，留下了泥土一样的灰色粉末。1912 1912年，英国斯科特探险队的船只，在去南极的途中，年，英国斯科特探险队的船只，在去南极的途中，天气十分寒冷，可是用于取暖的煤油却漏光了，以致探险天气十分寒冷，可是用于取暖的煤油却漏光了，以致探险队员全部冻死在南极冰原。原来装煤油的铁桶是用锡焊接队员全部冻死在南极冰原。原来装煤油的铁桶是用锡焊接的，而锡却莫名其妙地化为了灰尘。的，而锡却
2、莫名其妙地化为了灰尘。听了上面两个小故事，你能猜出产生事故的原因吗？听了上面两个小故事，你能猜出产生事故的原因吗？现在，你最想知道关于金属材料的哪些知识？现在，你最想知道关于金属材料的哪些知识？情景引入情景引入应用广泛的金属材料应用广泛的金属材料一、金属的物理性质一、金属的物理性质知识讲解知识讲解大多数为银白色常温下一般为固体（除汞外）金属光泽一般较大一般较大优良导电性优良导热性一般较高延展性好1.颜色2.状态3.光泽4.密度5.硬度6.导电性7.导热性8.熔、沸点9.延展性 金金属属共共有有的的物物理理性性质质铂的延性好，可以抽成直径只有1/5 000 的细丝；金的展性好，可以压成厚度只有1
3、/1 0000 的薄片；钨的熔点高，可以做灯丝；铜的导电性好，广泛用于电子制造业（如印刷电路板）；金的稀有象征着富有和高贵，被大量用做饰品等。不同的金属还具有各自的特性，比如：不同的金属还具有各自的特性，比如：金属之最（金属之最（红色红色需记忆）需记忆）熔点最低的金属是熔点最低的金属是-汞汞熔点最高的金属是熔点最高的金属是-钨钨密度最小的金属是密度最小的金属是-锂锂密度最大的金属是密度最大的金属是-锇锇硬度最小的金属是硬度最小的金属是-铯铯硬度最大的金属是硬度最大的金属是-铬铬延性最好的金属是延性最好的金属是-铂铂展性最好的金属是展性最好的金属是-金金地壳中含量最高的金属元素地壳中含量最高的金
4、属元素铝铝目前世界年产量最高的金属目前世界年产量最高的金属铁铁导电性最好的金属导电性最好的金属银银人体中含量最高的金属元素人体中含量最高的金属元素钙钙根据你的生活经验和下表提供的信息，分析并回答下列问题：（1）为什么菜刀、锤子等通常用铁制，而不是用铅制？（2）银的导电性比铜的好，金的导电性比铝好，为什么导线一般用铜、铝，而不用银、金？远距离送电为什么多用铝少用铜？物理性质金属材料导电性（以银的100为最好）优银铜金铝锌铁铅良10099746127177.9密度/（gcm-3）大金铅银铜铁锌铝小19.311.310.58.927.867.142.70硬度（以金刚石的10为最大）大铬铁银铜金铝铅小
5、945242323231.5物质性质物质性质物质用途物质用途决定决定物质用途的主要决定因素及其他影响因素：物质用途的主要决定因素及其他影响因素：原料价格原料价格原料资源原料资源是否是否美观美观使用使用是否是否便利便利废废料料是是否否易易于于回回收收是否环保是否环保金属分类金属分类1.在冶金工业上，人们常把金属分为黑色金属(Fe、Cr、Mn)和有色金属(Fe、Cr、Mn以外的金属)两大类。2.人们也常按照密度大小将金属分为轻金属与重金属（密度小于4.5g/cm3的叫轻金属）。3.此外，还可以将金属分为常见金属与稀有金属。要把“神舟”5号飞船送入太空，就需要推力很大的火箭，并且要求火箭的飞行速度达
6、到每秒8千米以上才行。在这样快的速度下，火箭外壳与大气摩擦将会产生上千度的高温。与此同时，当火箭发动机工作时，还要喷出几千度的高温气流，这样一来，火箭尾部就得承受摄氏四千度以上的高温。事实上，目前已制得的纯金属只有90余种。由于科学技术的日新月异仅有的这些纯金属已经远远不能满足工农业生产和国防技术现代化的需求。因此合金材料应运而生。情景引入情景引入二、合金二、合金知识讲解知识讲解1.1.概念概念 在一种金属中加热熔合其他金属或非金属而形成的具有金属特性的混合物。2.2.优良性能优良性能硬度大、熔点低、密度小、耐磨、耐腐蚀等。铁合金铁合金:生铁：生铁：钢：钢：含碳量为含碳量为2%2%4.3%4.
7、3%。含碳量为含碳量为0.03%0.03%2%2%。铁合金铁合金常见的合金常见的合金生铁 钢铜铜合合金金黄铜：（含黄铜：（含Zn 20%Zn 20%36%36%）青铜：青铜：（含（含Sn 10%Sn 10%30%30%）白铜：白铜：含含CuCu、ZnZn耐腐蚀，耐磨，可塑性强，耐腐蚀，耐磨，可塑性强，硬度较小。硬度较小。含含CuCu、SnSn、PbPb等等硬而脆，强度大。硬而脆，强度大。含含NiNi、ZnZn（少量（少量MnMn）制酒具等。制酒具等。铜合金：铜合金：硬铝：硬铝：Cu 40%Cu 40%、Mg 0.5%Mg 0.5%、Mn 0.5%Mn 0.5%、Si 7%Si 7%。性能：性能
8、：密度小、强度大、抗腐蚀。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。合金元素的含量，合金的性质也会发生改变。铝合金：铝合金：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，故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。铝及其合金的用途：铝及其合金的用途：用钛-镍形状记忆合金制成的人造卫星天线 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
9、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，以及牙齿矫正等材料。低温下形状记忆合金：形状记忆合金：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。钛金属腕表钛和钛合金：钛和钛合金：探究：金属与合金的性质比较探究：金属与合金的性质比较性质比较现象黄铜铜铝合金铝光泽和颜色
10、黄色紫红色银白色银白色硬度黄铜大于铜铝合金大于铝结论合金的硬度大实验探究实验探究黄铜：铜锌合金(Cu-Zn)；铝合金：铝镁铜合金。探究：金属和合金的性质比较：将锡片和焊锡放在铁片上，加热铁片的中心部位，观察它们熔化的难易。现象 焊锡最先熔化，锡次之结论 合金比组成它的纯金属熔点低合金比纯金属的主要优越性：合金比纯金属的主要优越性：合金比其组分金属的颜色更鲜艳；合金的硬度大于组成它们的金属；合金的密度小于组成它们的金属；合金的熔点低于组成它们的金属；合金的抗腐蚀能力一般强于组成它们的金属。青铜器青铜器白铜上白铜上:清代的锁清代的锁 下下:古币古币古代常用合金：古代常用合金：焊锡丝焊锡丝18K18
11、K黄金饰品黄金饰品18K18K白金饰品白金饰品现代常用合金：现代常用合金：资料阅读：飞机上的合金和金属资料阅读：飞机上的合金和金属 1.金：用覆盖了纯金膜的聚合物作成的档风玻璃，因金膜中通过电流时能产生足够的热量，而能保证档风玻璃不起水雾；此外金也不会与空气、水反应。2.铁合金：飞机的主体结构必须极其牢固。含有碳和其他金属的钢是制造这些部件的最佳材料。3.铝合金：飞机的外壳必须牢固、质轻、抗腐蚀，所以用铝合金制造。铝合金是由铝、镁、铜和其他一些能增加强度的微量金属制成的。磁铁矿（主要成分Fe3O4）赤铁矿（主要成分Fe2O3）菱铁矿（主要成分FeCO3）常见的铁矿石黄铁矿（主要成分FeS2)三
12、、金属矿物及冶炼三、金属矿物及冶炼知识讲解知识讲解黄铁矿黄铁矿 菱铁矿菱铁矿 磁铁矿磁铁矿赤铁矿赤铁矿(CO)(Fe2O3)ACBCa(OH)2 A、B、C三处各发生哪些化学反应，分别有什么现象？红棕色粉末变为黑色CO2+Ca(OH)2 CaCO3 +H2O澄清石灰水变浑浊 2CO+O2 2CO2点燃产生蓝色火焰工业炼铁的化学原理：工业炼铁的化学原理：实验步骤：实验步骤：一、通入经检验是纯净的CO一会儿。二、点燃酒精灯加热。四、待装置完全冷却后，再撤走通CO的导管。三、熄灭酒精灯。实验探究实验探究思考思考:1.为什么要先通纯净的CO一会儿，再加热？防止管内空气与一氧化碳受热发生爆炸。2.实验结
13、束时,为什么要熄灭酒精灯，再撤走导管？防止生成的Fe又被氧化成Fe2O3。交流讨论交流讨论3.通入纯净一氧化碳前先 。4.澄清石灰水的作用是什么？5.为什么要进行尾气处理？如何处理？6.如上图，尾气处理装置如何改进？改进后有何优点？7.如何证明生成的黑色粉末是铁？检查装置的气密性验证反应是否产生验证反应是否产生COCO2 2。COCO有毒，会污染空气；燃烧或收集起来。有毒，会污染空气；燃烧或收集起来。转到转到A A处点燃，可以充分利用能源。处点燃，可以充分利用能源。用磁铁靠近，黑色粉末能被吸引。用磁铁靠近，黑色粉末能被吸引。3.3.还原性：还原性：具有从含氧化合物里夺取具有从含氧化合物里夺取氧
14、氧的能力。的能力。（具（具有还原性的物质叫还原剂）有还原性的物质叫还原剂）氧化氧化-还原反应还原反应:1.1.什么叫氧化反应：什么叫氧化反应：2.2.什么叫还原反应：什么叫还原反应：含氧化合物里的含氧化合物里的氧氧被夺取的反应。被夺取的反应。物质与物质与氧氧发生的反应。发生的反应。4.4.氧化性氧化性:能够提供能够提供氧氧的性质。的性质。（具有氧化性的物质叫氧（具有氧化性的物质叫氧化剂）化剂）还原性、氧化性都是物质的化学性质。还原性、氧化性都是物质的化学性质。1.1.金属材料：金属材料：纯金属（90多种）；合金（几千种）。2.2.金属的物理性质：金属的物理性质：(1)常温下一般为固态（汞为液态
15、），有金属光泽。(2)大多数呈银白色（铜为紫红色，金为黄色）。(3)有良好的导热性、导电性、延展性。归纳总结归纳总结3.3.金属分类：金属分类：黑色金属：通常指铁、锰、铬及它们的合金。重金属：如铜、锌、铅等。轻金属：如钠、镁、铝等。有色金属：通常是指除黑色金属以外的其他金属。常见金属：如铁、铝等。稀有金属：如锆、钼、铌等。5.5.合金比纯金属的主要优越性：合金比纯金属的主要优越性：合金比其组分金属的颜色更鲜艳；合金的硬度大于组成它们的金属；合金的密度小于组成它们的金属；合金的熔点低于组成它们的金属；合金的抗腐蚀能力一般强于组成它们的金属。4.4.合金：合金：在一种金属中加热熔合其他金属或非金属
16、而形成的具有金属特性的混合物。1.钨用来制造灯丝，因为钨具有导电性且（）A.密度大 B.熔点高 C.硬度大 D.延展性好 B跟进训练跟进训练2.钛和钛合金是21世纪的重要金属材料，它们具有优良的性能如熔点高、密度小、可塑性好、易于加工、抗腐蚀能力强,钛合金与人体有很好的“相容性”。根据它们的主要性能，下列用途不切合实际的是（）A.用于制造船舶 B.用于制造航天设备 C.用来做保险丝 D.可用来制造人造骨C3.菜刀用铁制而不用铅制的原因是（）A.铁的硬度大，铅的硬度小 B.铁的熔点高，铅的熔点低 C.铁的密度大，铅的密度小 D.铁的导电性好，铅的导电性差A4.铜能够制成铜片或拉成铜丝，是因为铜具
17、有良好的（）A导热性 B导电性 C延展性 D金属活动性5.鞍钢集团全力支持上海世博会，为上海虹桥交通枢纽建设提供4.7万吨精品钢材。关于钢的说法不正确的是（）A钢是纯净物 B钢是铁合金C钢的含碳量低于生铁 D钢的性能优于生铁CA6.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C7.下表列出的是一种金属的部分性质：根据所列出的该金属的性质，该金属可用于制造 ，因为它既 ，又 。由于其密度仅约为铁的三分之一，所以它的合金是制造飞机机身的重要材料。要成为飞机机身材料，其合金的性质至少应在 方面与它的纯金属相比较要有明显提高。导线硬度密度熔点导电性导热性延展性较软2.70g/cm3660优良优良优良有优良的导电性有优良的延展性硬度