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1、第三章铁金属材料第二节 金属材料第1课时 合金问题2：为什么我们日常使用的大部分金属材料都是合金？合金是由两种或两种以上的_熔合而成的具有_特性的物质。问题1：金属材料包括纯金属和它们的合金，什么是合金？金属金属(或金属和非金属或金属和非金属)金属金属 合金具有许多优良的物理、化学或机械性能。合金的硬度、熔点不同于其各成分金属。合金的性能可以通过所添加的合金元素的种类、含量和生成合金的条件等来调节，可满足不同的需要，因此合金在工业上具有比纯金属更广泛的用途。合金的定义(1)合金的硬度比其成分金属 ，机械性能一般_各成分金属。(2)合金的熔点一般_它的各成分金属。合金与纯金属的性能差异优于优于
2、低于低于(3)合金的导电性和导热性低于任一组分金属。利用合金的这一特性，可制造高电阻和高热阻材料，制造有特殊性能的材料。(4)有的抗腐蚀能力强(如不锈钢)，在铁中掺入15%铬和9%镍得到一种耐腐蚀的不锈钢，适用于化学工业。大问题3：为什么合金的硬度比成分金属大？1、下列关于合金的叙述正确的是下列关于合金的叙述正确的是()具有金属的特性具有金属的特性 通过熔合而成通过熔合而成含有两种或两种以上金属或金属与非金属含有两种或两种以上金属或金属与非金属一般来说，合金的熔点比各成分的熔点低一般来说，合金的熔点比各成分的熔点低AB C D全部全部【解解析析】合合金金一一般般是是由由两两种种或或两两种种以以
3、上上的的金金属属(或或金金属属与与非非金金属属)熔熔合合而而成成的的具具有有金金属属特特性性的的物物质质，其其熔熔点点一一般般低低于于成成分分金属，硬度高于成分金属。金属，硬度高于成分金属。【练习】D1铁合金的分类铁合金的分类一、铁合金一、铁合金铁铁合合金金分分类类含碳量含碳量性能性能用途用途生生铁铁2%4.3%_大大、抗抗压压，性性脆脆、可铸造成型可铸造成型制造制造_和管道等和管道等钢钢0.03%2%良良好好的的_性性，机机械械性能好，可锻轧和铸造性能好，可锻轧和铸造制造机械和制造机械和交通工具交通工具硬度硬度 机座机座 延展延展 下水井盖（生铁制造）2钢的分类钢的分类(1)钢是用量钢是用量
4、_、用途最广的合金，分为：、用途最广的合金，分为：_和和_。(2)碳素钢。碳素钢。最大最大 碳素钢碳素钢 合金钢合金钢 韧性0.3%0.6%钢板弹性弹性钢轨钢轨硬而脆硬而脆弹簧弹簧0.6%2%0.03%0.3%(3)合金钢。合金钢。又叫特种钢，特殊性能：强度、又叫特种钢，特殊性能：强度、_大，可塑性、大，可塑性、_好，好，耐磨，耐磨，_等。等。不锈钢不锈钢合金元素合金元素性能性能用途用途Cr、Ni在大气中稳定，不容在大气中稳定，不容易生锈，具有很强的易生锈，具有很强的_能力能力制制造造_器器材材、厨厨房房用用具具和和餐餐具具；地地铁铁列列车车的的车车体等体等硬度硬度 韧性韧性 耐腐蚀耐腐蚀 抗
5、腐蚀抗腐蚀 医疗医疗 含铬含铬17%19%含镍含镍8%13%思考：阅读书本P74资料卡片 2、在碳素钢中，由于含碳量不同，高碳钢、中碳钢和低碳钢的性能有很大差异；向碳素钢中加入不同的合金元素，可制得不同性能的合金钢。这对你有什么启示？1 1、合金元素不同，其性能不同、合金元素不同，其性能不同2 2、结构决定性能，性能决定其用途、结构决定性能，性能决定其用途3 3、改变合金元素来开发新功能的金属材料、改变合金元素来开发新功能的金属材料启示：启示：【思考与讨论】1、碳素钢的含碳量的高低与其硬度、韧性有何关系？【答】碳素钢的含碳量越高，硬度越大；【答】碳素钢的含碳量越高，硬度越大；含碳量越低，韧性越
6、好。含碳量越低，韧性越好。2018年，王国栋所在的东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室，在国际上率先研发出2000MPa级汽车用热冲压用高强钢；在液化天然气低温容器用钢上，世界上普遍采用的材料是9Ni（镍）钢，在保证钢材性能的前提下，实验室与企业合作，用5Ni钢做出了9Ni钢的性能，大幅节约了成本。在生产工艺上，研发出薄带连铸、无头轧制等新流程、新工艺，正在向企业转化，可应用于多个重要钢种的生产。二、铝和铝合金二、铝和铝合金 银白色金属、密度小、质软银白色金属、密度小、质软银白色金属、密度小、质软银白色金属、密度小、质软,熔点低、良好的导电熔点低、良好的导电熔点低、良好的导电熔点低、良好
7、的导电导热性和延展性。导热性和延展性。导热性和延展性。导热性和延展性。1 1、铝的、铝的、铝的、铝的物理性质物理性质2 2、铝的原子结构与化学性质、铝的原子结构与化学性质、铝的原子结构与化学性质、铝的原子结构与化学性质画出铝的原子结构示意图为画出铝的原子结构示意图为画出铝的原子结构示意图为画出铝的原子结构示意图为:K Ca Na Mg Zn Fe Sn Pb K Ca Na Mg Zn Fe Sn Pb HH Cu Hg Cu Hg AlAlAlAl的化学性质活泼的化学性质活泼的化学性质活泼的化学性质活泼,具有较强的还原性。具有较强的还原性。具有较强的还原性。具有较强的还原性。Al+132 8
8、 3问题问题3 3：AlAlAlAl的化学性质活泼，的化学性质活泼，的化学性质活泼，的化学性质活泼，为什么不易被氧化呢？为什么不易被氧化呢？为什么不易被氧化呢？为什么不易被氧化呢？阅读课本P76第一段加热铝箔加热铝箔实验现象：实验现象：实验结论：实验结论：铝箔熔化，表面失去光泽，熔化的铝并不滴落，铝箔熔化，表面失去光泽，熔化的铝并不滴落，好象有一层膜兜着好象有一层膜兜着 因为铝表面有一层氧化膜保护了铝。构因为铝表面有一层氧化膜保护了铝。构成膜的氧化铝成膜的氧化铝(Al2O3)的熔点很高，没有熔化，的熔点很高，没有熔化，包在外面使熔化的液态铝不会滴落下来。包在外面使熔化的液态铝不会滴落下来。活泼
9、的金属在空气中易与氧气反应，生有一层氧化物。有的氧化膜疏松，不能保护内层金属，如铁和钠等。有的氧化物致密，可以保护内层金属不被继续氧化，如镁和铝等。实验3-4 在一支试管，加入5mL盐酸，再向试管中放入一小块铝片。观察现象。过一段时间后，将点燃的木条放在试管口，你观察到什么现象？实验表明，铝表面的保护膜和铝均能与盐酸发生反应。Al2O3+6HCl =2AlCl3+3H2O2Al+6HCl=2AlCl3+3H2 写出以上实验发生的化学反应方程式 取两支试管，分别加固5mLNaOH溶液，再向试管中分别放入铝片和打磨过的铝片。观察现象。过一段时间后，将点燃的木条放在试管口，你观察到什么现象问题问题4
10、 4：为什么铝锅是不能存放碱性溶液的？：为什么铝锅是不能存放碱性溶液的？实验3-5 放入打磨过的铝片的试管中立即产生气泡;而放入未打磨过的铝片的试管中开始没有气泡，一段时间后才产生气泡。两只试管中均放出一种可燃性的气体。写出以上实验发生的化学反应方程式实验表明，铝表面的保护膜和铝均能与NaOH发生反应Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2 （偏铝酸钠）写出氧化铝与盐酸，氧化铝与氢氧化钠溶液反应的离子方程式。【练习】AlAl2 2O O3 3+2OH+2OH-=2AlO=2AlO2 2-+H+H2 2O OAlAl2 2O O3 3+6
11、H+6H+=2Al=2Al3 3+3H+3H2 2O O 像氧化铝这样既能与酸反应生成盐和水，又能与碱反应生成盐和水的氧化物，叫做两性氧化物两性氧化物。由于铝和氧化铝均能与酸、碱反应，因此铝制餐具不宜用来蒸煮或长时间存放酸性或碱性食物。3铝合金(1)铝合金中的合金元素有：_、_、Si、Mn、Zn及_等。Cu Mg 稀土元素稀土元素(2)硬铝。硬铝。合金元素合金元素性能性能用途用途Cu、Mg、Mn、Si_小小、强强度度高高、抗腐蚀能力较强抗腐蚀能力较强制造制造_、宇宙飞船宇宙飞船密度密度 飞机飞机(3)稀土元素。包含元素：镧系元素(从镧到镥，原子序数从5771的15种元素)及_、_共17种元素。
12、钪钪 钇钇【解析】车厢大部分采用铝合金材料制造，这是因为铝合金具有质地轻、强度大、抗腐蚀能力比较强的优点，A正确；铝合金的化学性质的确比较活泼，但与被用于制造高铁车厢没有必然联系，B错误；2哈大齐高铁的通车，标志我国高寒地区高铁技术领先世界，哈大齐高铁的通车，标志我国高寒地区高铁技术领先世界，车厢大部分采用铝合金材料制造，这是因为铝合金车厢大部分采用铝合金材料制造，这是因为铝合金()A质地轻，强度大，抗腐蚀能力比较强质地轻，强度大，抗腐蚀能力比较强B具有比较活泼的化学性质具有比较活泼的化学性质C各种成分在自然界中含量丰富，容易获取各种成分在自然界中含量丰富，容易获取D比纯铝熔点高，耐高温比纯铝
13、熔点高，耐高温【练习】铝元素在地壳中含量居第三位，含量比较丰富，但因铝性质活泼，只能采用电解法制取，成本较高，并不容易获得，C错误；铝合金的熔点比纯铝的低，D错误。A3、Al(OH)3既能与酸反应，生成铝盐既能与酸反应，生成铝盐(Al3)，又能与碱反应，又能与碱反应生成偏铝酸盐生成偏铝酸盐(AlO2)，属于两性氢氧化物，属于两性氢氧化物，试写出试写出Al(OH)3与盐酸、氢氧化钠溶液反应的离子方程式。与盐酸、氢氧化钠溶液反应的离子方程式。【练习】Al(OH)3 3H =Al33H2OAl(OH)3 OH =AlO2 2H2O4、储氢合金是一类新型合金，如铁系储氢合金、钛系储氢合金。储氢合金既能
14、在一定条件下吸收H2，又能在一定条件下放出H2，该循环中发生变化：H2 2H。下列说法错误的是()A储氢合金的吸氢和放氢都是物理变化B温度和压强都会影响储氢合金的吸氢和放氢C铁系储氢合金可以做成纳米合金D铁系储氢合金和钛系储氢合金可以用磁铁进行鉴别A A【解析】由H2 2H可知，储氢合金的吸氢和放氢都是化学变化。【练习】第三章铁金属材料第二节 金属材料第2课时 物质的量在化学方程式计算中的应用三、新型合金三、新型合金1、储氢材料 一种新型合金，一种新型合金，一定条件下能吸收氢气，一定条件下能吸收氢气，一定条件一定条件下下能放出氢气，能放出氢气，循环寿命性能优异，并循环寿命性能优异，并可被用于大
15、型电池，尤可被用于大型电池，尤其是电动车辆、混合动其是电动车辆、混合动力电动车辆、高功率应力电动车辆、高功率应用等等。用等等。Ti-Fe合金和La-Ni合金等2、钛合金 钛合金强度钛合金强度高、耐蚀性好、高、耐蚀性好、耐热性高。耐热性高。钛合金主要用于钛合金主要用于制作飞机发动机制作飞机发动机压气机部件，其压气机部件，其次为火箭、导弹次为火箭、导弹和高速飞机的结和高速飞机的结构件构件。中国巡航导弹射3、耐热合金 合金在高温下还具有高强度和良好的抗氧化性，因而还可用于热处理工业，制造各种结构件4、形状记忆合金人造卫星的天线 发射人造卫星之前，将抛物面天线折叠起来装进卫星体内，火箭升空把人造卫星送
16、到预定轨道后，只需加温，折叠的卫星天线因具有记忆功能而自然展开，恢复抛物面形状。小结：小结：练习练习1：下列说法不正确的是下列说法不正确的是()A钠和钾的合金可用于快中子反应堆作热交换剂钠和钾的合金可用于快中子反应堆作热交换剂B氧化镁氧化镁(熔点熔点2 800)是优良的耐高温材料是优良的耐高温材料C镧镍合金能大量吸收镧镍合金能大量吸收H2形成金属氢化物，可作储氢材料形成金属氢化物，可作储氢材料D2.4 g镁在足量的氧气中燃烧，转移的电子数为镁在足量的氧气中燃烧，转移的电子数为0.1NAD四、物质的量在化学方程式计算中的应用N N、n n、m m、V V、（aqaq）之间的相互转化之间的相互转化
17、NnmNAMNAM V(气体气体)22.4（标况）（标况）22.4（标况）（标况）aqc（）（）c（）（）（溶液）（溶液）2Na +2H2O =2NaOH +H2 质量质量 46g ：36g ：80g ：2g化学计量数之比化学计量数之比 2 ：2 ：2 ：1扩大扩大6.02 6.02 X X 10102323倍倍 2NA ：2NA ：2NA ：1NA物质的量之比物质的量之比 2 mol ：2mol ：2mol ：1mol 方程式中化学计量数之比方程式中化学计量数之比 =各物质的各物质的_ _之比之比 =各各物质的物质的_ _ 之比之比粒子数粒子数物质的量物质的量 四、四、物质的量在化学方程式计
18、算中的应用物质的量在化学方程式计算中的应用从上例从上例可以看出可以看出化学反应中粒子之间的数目有什么化学反应中粒子之间的数目有什么关系关系？=各各物质的物质的_ _ 之比之比气体体积（相同条件）气体体积（相同条件）250mL 2mol/L的硫酸与足量的铁屑完全反应。计算：（1）参加反应的铁屑的物质的量；（2）生成H2的体积（标准状况）。【例题】11.2L“上下一致，上下一致，左右相当左右相当”两个问题，可以利用同一个化学方程式1mol1mol1mol1mol小结：小结：根据化学方程式进行计算的基本步骤根据化学方程式进行计算的基本步骤 练习练习2 2：把把10.2 g10.2 g镁铝合金的粉末放
19、入过量的烧碱镁铝合金的粉末放入过量的烧碱溶液中，在标准状况下生成溶液中，在标准状况下生成6.72 L6.72 L氢气。氢气。试计算：试计算：(1)(1)该合金中铝的质量分数是该合金中铝的质量分数是_。(2)(2)该合金中镁与铝的物质的量之比是该合金中镁与铝的物质的量之比是_。(3)(3)该该合合金金溶溶于于足足量量的的盐盐酸酸中中，标标准准状状况况下下产产生生氢氢气的体积是气的体积是_。【解析】【解析】(1)(1)把镁铝合金的粉末放入过量的烧碱溶把镁铝合金的粉末放入过量的烧碱溶液中，镁不反应，只有铝能与氢氧化钠溶液反应。液中，镁不反应，只有铝能与氢氧化钠溶液反应。设铝的物质的量为设铝的物质的量为n(Al)n(Al)，则：，则：2Al2Al 2NaOH 2NaOH 2H 2H2 2O O=2NaAlO 2NaAlO2 2 3H 3H2 22 mol 322.4 L2 mol 322.4 Ln(Al)6.72 Ln(Al)6.72 L(1)(1)该合金中铝的质量分数是该合金中铝的质量分数是_。(2)(2)该合金中镁与铝的物质的量之比是该合金中镁与铝的物质的量之比是_。