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1、 第三章 铁 金属材料第二节 金属材料 课时1 铝 合金课堂导入Al是地壳中含量最高的金属元素。课堂学习铝的物理性质铝的物理性质Al是活泼金属，自然界中以化合态存在，主要是以Al2O3的形式存在于铝土矿中。颜色状态熔点沸点质地密度导电、导热性延展性银白色固态6602327软相对较小(2.7 gcm-3)良好好课堂学习铝的化学性质铝的化学性质性质预测物质类别活泼金属与非金属反应与酸反应与盐反应原子结构易失电子 具有还原性元素价态最低价态 具有还原性课堂学习铝的化学性质铝的化学性质与非金属反应：4Al+3O2=2Al2O3物质物质AlAl2O3熔点6602054Al2O3的熔点要比Al高得多，所以
2、加热铝片或铝球时会熔而不滴。课堂学习铝的化学性质铝的化学性质与非金属反应：4Al+3O2=2Al2O3Al是一种比铁要活泼的金属，很容易与O2反应，为什么铝制品不用施加防锈措施呢？结构决定性质，从图片上面能够发现Al2O3是一种非常致密的氧化膜，当表面的Al被氧化之后，内部的Al就不会再接触到O2了，起到了自身防锈的效果，但铁锈结构就较为疏松，所以表面锈蚀之后反而会加快内部的锈蚀速度。课堂学习铝的化学性质铝的化学性质与酸反应：2Al+6H+=2Al3+3H2因为Al可以和酸反应，所以铝制易拉罐不能直接用来装可乐等碳酸饮料，内部会添加一层环氧树脂薄膜。与盐反应：2Al+3Cu2+=2Al3+3C
3、u课堂学习铝的化学性质铝的化学性质在铝的金属单质通性里，我们不难发现铝的化合价都是上升的，符合根据原子结构和元素价态预测的还原性，那铝有没有什么样的特性呢？如果向打磨过的易拉罐中加入厨房清洁剂(碱性)会有什么现象？课堂学习铝的化学性质铝的化学性质我们发现，碱性的溶液也可以将铝质的易拉罐腐蚀掉，暴露出内部的有机膜。反应原理：2Al+2NaOH+6H2O=2NaAl(OH)4+3H2实验证明Al不仅能够和酸反应，还能够和碱反应，对于像Al这种与酸和碱都能反应的金属，我们称为两性金属。也正因为Al属于两性金属，所以铝制餐具不宜用来蒸煮或长时间放置酸性或碱性食物。课堂学习氧化铝的性质氧化铝的性质氧化铝
4、，俗称刚玉，是难溶于水的白色固体，无臭、无味、质极硬，熔点为2054，沸点为2980，自然界中红宝石、蓝宝石的主要成分都是氧化铝。氧化铝可以溶于盐酸：Al2O3+6H+=2Al3+3H2O铝是两性金属，可以溶于氢氧化钠溶液的，那氧化铝可以与氢氧化钠溶液反应吗？课堂学习氧化铝的性质氧化铝的性质实验操作：在两支试管中分别加入少量的NaOH溶液，然后向一支试管放入一小块铝片，向另一只试管中放入用砂纸仔细打磨过(除去表面氧化膜)的一小块铝片，观察现象。过一段时间后，将点燃的木条分别放在两支试管口，观察现象。实验现象：放入打磨后铝片的试管立即产生气泡，放入未被打磨的铝片的试管开始没有气泡，一段时间后产生
5、气泡，将点燃的木条放置于试管口，均能听到爆鸣声。课堂学习氧化铝的性质氧化铝的性质实验结论：Al和Al2O3均能够与氢氧化钠溶液反应，Al与NaOH溶液反应会生成H2，Al2O3与NaOH溶液反应不会产生气体。实验原理：Al2O3+2NaOH+3H2O=2NaAl(OH)4对于这种既能与酸反应，也能与碱反应的氧化物，我们称为两性氧化物。氧化铝溶于盐酸：Al2O3+6H+=2Al3+3H2O2Al+2OH-+6H2O=2Al(OH)4-+3H2Al2O3+2OH-+3H2O=2Al(OH)4-请你分别写出Al和Al2O3分别与NaOH溶液反应的离子方程式，并判断电子转移情况。Al与NaOH溶液的反
6、应是氧化还原反应；Al2O3的不是氧化还原反应，没有电子转移。课堂学习氢氧化铝的性质氢氧化铝的性质Al(OH)3是否像Al与Al2O3一样具有两性，既能和酸反应也能和碱反应呢？实验现象：向Al2(SO4)3溶液中滴加NaOH溶液，先产生沉淀后变澄清，滴加氨水只能产生沉淀不能溶解，再加入稀硫酸后沉淀溶解。Al(OH)3受热分解：2Al(OH)3=Al2O3+3H2O课堂学习氢氧化铝的性质氢氧化铝的性质实验原理：铝盐与少量强碱反应：Al3+3OH-=Al(OH)3铝盐与过量强碱反应：Al3+4OH-=Al(OH)4-铝盐与弱碱反应：Al3+3NH3H2O=Al(OH)3+3NH4+Al(OH)3与
7、强酸、强碱反应：Al(OH)3+3H+=Al3+3H2O Al(OH)3+OH-=Al(OH)4-实验结论：向Al2(SO4)3溶液中滴加NaOH溶液或者氨水，产生的沉淀都是 Al(OH)3，但是Al(OH)3沉淀能继续溶解在强酸或强碱溶液中，而不能溶解在弱酸或弱碱溶液中，说明Al(OH)3也具有两性，属于两性氢氧化物。课堂学习氢氧化铝的性质氢氧化铝的性质通过实验，我们能总结出铝的相关转化如右图所示。除此之外，铝的化合物间还可以发生如下转化：Al3+3Al(OH)4-=4Al(OH)3根据转化，如果需要制备Al(OH)3，一般选择向铝盐溶液中滴加氨水。Al3+Al(OH)3Al(OH)4-足量
8、强酸足量强酸弱酸、少量强酸弱酸、少量强酸弱碱、少量强碱弱碱、少量强碱强酸强酸足量强碱足量强碱强碱强碱如果是向NaOH溶液中滴加AlCl3溶液，现象会是什么？我们之前学习过，向AlCl3溶液中滴加NaOH溶液，会先产生白色沉淀，后沉淀溶解；若是向NaOH溶液中滴加AlCl3溶液，则开始无明显现象，后产生白色沉淀。课堂学习铝盐的性质和铝的制取铝盐的性质和铝的制取明矾，化学式为KAl(SO4)212H2O，是一种无色晶体，可溶于水，常用作净水剂。作用原理：KAl(SO4)2=K+Al3+SO42-Al3+3H2O=Al(OH)3(胶体)+3H+铝的制取：2Al2O3(熔融)=4Al+3O2课堂学习合
9、金合金在进行Fe和Al两种单质学习的时候，我们知道，它们的质地都是软的，但是在实际生活中却并不是这样，你知道其中的原因吗？在生产和生活中，对于纯金属的应用相对较少，应用的最多的是具备着一些优良性能的合金。合金：由一种金属和其他金属或非金属熔合而成的、具有金属特性的物质。合金具有许多优良的物理、化学或机械性能，合金的硬度一般高于成分金属、熔点一般低于成分金属。课堂学习合金合金结构决定性质，合金的硬度会变大的原因是混入了其它元素的原子后，改变了金属原子有规则的层状排列，使原子层之间的相对滑动变得困难。铁合金生铁(含碳量2%-4.3%)硬度大、抗压、性脆、可以制造成型制造机座、管道的重要材料钢(含碳
10、量0.03%-2%)良好的延展性，机械性能好，可以锻轧和铸造广泛用于制造机械和交通工具等课堂学习合金合金钢碳素钢(只含有铁和碳两种元素)低碳钢(含碳量低于0.3%)韧性、焊接性好，但强度低，用于制造钢板、钢丝和钢管等中碳钢(含碳量0.3%-0.6%)强度高，韧性及加工性好，用于制造钢轨、车轮和建材等高碳钢(含碳量高于0.6%)硬而脆，热处理后弹性好，用于制造器械、弹簧和刀具等合金钢(特种钢)在碳素钢中加入其它合金元素(如Cr、Mn、W、Mo、Co、Ni、Si)各种特殊性能，如强度、硬度大，可塑性、韧性好，耐磨，耐腐蚀课堂学习合金合金不锈钢是最常见的一种合金钢，它的合金元素主要是Cr和Ni，在大
11、气中比较稳定，不易生锈，抗腐蚀能力强。合金元素合金元素主要作用主要作用铬(Cr)增强耐磨性和抗氧化性；增强高温强度；提高高碳钢的耐磨性等锰(Mn)防止硫引起的脆性；增强钢的强度和韧性等钼(Mo)降低脆性；增强高温强度；提高红热时的硬度和耐磨性等钨(W)提高高温时的强度和硬度；增强工具钢的耐磨性等钴(Co)提高红热时的硬度和耐磨性；用于制造磁性合金等镍(Ni)增强低温时的韧性；改变高铬钢的内部结构等硅(Si)提高低合金钢的强度和硬度；增强高温时的抗氧化性等名称名称主要合金元素主要合金元素主要特性主要特性主要用途主要用途不锈钢铬、镍比较稳定，不易生锈、具有很强的抗腐蚀能力医疗器械、厨房用具和餐具、
12、地铁列车的车体材质等超级钢锰、碳、铝、钒强度很大，能够实现钢板的轻薄化汽车、航空和航天等领域锰钢锰韧性好，硬度大钢轨、轴承、钢模、挖掘机铲斗、坦克装甲硅钢硅导磁性好变压器、发电机和电动机中的铁芯钨钢钨耐高温，硬度大刀具课堂学习合金合金铁的合金在生产生活中应用极其广泛，钢甚至是世界上用量最大、用途最广的合金。而由于铝的含量丰富、密度小、耐腐蚀等优良性能，铝合金已经成为目前用途最广泛的合金之一。硬铝是在铝中添加了一定比例的Cu、Mg、Mn、Si形成的合金，它的密度小，强度高，具有较强的抗腐蚀能力，是制造飞机和宇宙飞船的理想材料。课堂学习合金合金储氢合金：储氢合金能够大量吸收H2，并与H2结合成金属
13、氢化物的材料，一般要求储氢量大，金属氢化物既容易形成，稍稍加热又容易分解，室温下吸、放氢的速率快，如Ti-Fe合金和La-Ni合金。形状记忆合金：合金的形状被改变之后，在加热至一定温度时，又可以变回原来的形状。除此之外还有钛合金、耐热合金等新型合金广泛应用于航空航天、生物工程和电子工业等领域。课堂巩固正误判断1.合金一定含有两种或两种以上金属元素。4.将氧化铝溶于碱溶液，可以直接制得氢氧化铝固体。2.任意两种金属都能形成合金，例如铜和钠。3.储氢合金利用的是其成分金属的物理性质。课堂小结两性金属：Al两性氧化物：Al2O3两性氢氧化物：Al(OH)3合金铁合金生铁钢碳素钢低碳钢中碳钢高碳钢合金钢铝合金硬铝新型合金储氢合金钛合金耐热合金形状记忆合金谢谢观看THANKS