人教高中化學(xué)總復(fù)習(xí)2《用途廣泛的金屬材料》-精講版課件

第12課時用途廣泛的金屬材料一、常見合金的重要應(yīng)用1．合金(1)概念：由兩種或兩種以上金屬(或與非金屬)熔合而成的具有金屬特性的物質(zhì)。(2)物理性質(zhì)：①一般情況下，合金比純金屬硬度大、更堅硬；②多數(shù)合金的熔點比各成分金屬的低；③一般來說，合金的性質(zhì)并不是各成分的性質(zhì)的總和，合金具有良好的物理、化學(xué)和機械性能；④合金的性能可以通過所添加的合金元素的種類、含量和生成合金的條件等來加以調(diào)節(jié)。如：生鐵的熔點比純鐵的低、硬鋁(Cu、Mn、Si)的強度和硬度都比純鋁大。2．常見合金材料(1)鐵和鐵合金生鐵鋼含碳量2%～4.3%0.03%～2%性能生鐵硬度大、抗壓、性脆，可鑄不可鍛有良好的延展性，機械性能好，可鑄可鍛碳素鋼和合金鋼的比較相同點成分不同性能碳素鋼合金鐵與碳的合金含碳量高，硬度大；含碳量低，韌性強。合金鋼(不銹鋼)在碳素鋼中加入鉻和鎳不銹鋼在空氣中比較穩(wěn)定，不容易生銹，具有很強的抗腐蝕能力

(2)鋁和鋁合金成分性能鋁Al硬度、強度較小鋁合金向Al中加入少量的合金元素如：Cu、Mg、Si、Mn、Zn及稀土元素①抗腐蝕能力強，強度高，密度較小，如：高壓鍋是由鋁合金制造的②硬鋁的性能(3)銅合金銅合金分類：銅合金分為黃銅、青銅和白銅。①白銅：是銅鎳合金，主要用來制造精密機械、精密儀表中的耐蝕零件及電阻器、熱電偶等。②黃銅：銅和鋅制成的合金統(tǒng)稱為黃銅。其中銅鋅二元合金稱普通黃銅。除鋅外再加入其他元素所組成的多元黃銅稱為特殊黃銅。黃銅具有較高的力學(xué)性能，鑄造性能較好，且價格比青銅低。常用于一般用途的軸承、襯套、齒輪等耐磨件和閥門等耐蝕件。③青銅：可分為普通青銅(錫青銅)和特殊青銅(鋁青銅、鉛青銅、硅青銅、鈹青銅等)兩大類。(4)新型合金①儲氫合金：未來能源的開發(fā)中，氫是一種發(fā)熱高、無污染、無公害、取之不盡、用之不竭的能源，是能源研究的一個發(fā)展方向，關(guān)鍵問題是如何貯存氫，氫氣是一種易燃易爆的氣體，要在－253℃才液化。1968年美國首先發(fā)現(xiàn)Mg－Ni合金具有貯氫功能，但要在250℃時才放出氫。后相繼發(fā)現(xiàn)Ti－Fe、Ti－Mn，La－Ni等合金也有貯氫功能。La－Ni貯氫合金在常溫、0.152MPa下就可放出氫，可用于汽車、燃料電池等，新型貯氫合金材料的發(fā)現(xiàn)和實際應(yīng)用有待于21世紀的繼續(xù)努力。②鈦合金：在鈦金屬中加入其他合金元素組成的合金稱作鈦合金。鈦合金具有密度低、強度高、抗腐蝕性能好、工藝性能好等優(yōu)點，是較為理想的航天工程結(jié)構(gòu)材料。③耐熱合金：鎳鈷合金能耐1200℃高溫，用于噴氣發(fā)動機和燃氣輪機的構(gòu)件。鎳鉻鐵非磁性耐熱合金在1200℃時仍具有高強度、韌性好的特點，可用于航天飛機的部件和原子反應(yīng)堆的控制棒等。尋找耐高溫(1000℃以上)、可長時間運行(10000h以上)、耐腐蝕、高強度等要求的合金材料，仍是今后研究的方向。④形狀記憶合金：它們具有高彈性、金屬橡膠性能、高強度等特點，如Ni－Ti，Ag－Cd，Cu－Cd，Cu－Al－Ni，Cu－Al－Zn等合金，可用作調(diào)節(jié)裝置的彈性元件(如離合器、節(jié)流閥、溫控元素等)、熱引擎材料、醫(yī)療材料(牙齒矯正材料)等。⑤泡沫合金【基礎(chǔ)題一】2000年5月，保利集團在香港拍賣會上以3000多萬港元購回在火燒圓明園時流失的國寶；銅鑄的牛首、猴首和虎首，普通銅器時間久容易出現(xiàn)銅綠，其主要成分是Cu2(OH)2CO3，這三件1760年銅鑄的國寶在240年后看上去仍然熠熠生輝不銹，下列對其原因的分析，最可能的是()A．它們的表面上都鍍上了一層耐腐蝕的黃金B(yǎng)．環(huán)境污染日趨嚴重，它們表面的銅綠被酸雨溶解洗去C．銅的金屬活動性比氫小，因此不易被氧化D．它們是含一定比例金、銀、錫、鋅的銅合金D【解析】銅鑄的國寶是二百多年前制成的，當(dāng)時沒有使用電，更不可能有電鍍工藝，故A不可能；酸能與銅綠反應(yīng)，但文物一般放在室內(nèi)，故B錯；銅的金屬活動性比氫小，但長期放在空氣中，易生成銅銹，故選D。[銅在空氣中，表面生銹生成堿式碳酸銅，反應(yīng)方程式為：2Cu＋CO2＋O2＋H2O===Cu2(OH)2CO3]【基礎(chǔ)題二】將10g鐵碳合金放入O2中高溫灼燒，反應(yīng)后的氣體通入過量石灰水中得沉淀1.4g，則此鐵碳合金是()A．生鐵B．高碳鋼C．中碳鋼D．低碳鋼B【解析】由C＋O2CO2

CO2＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋H2O得：C12gm(C)～CO2～CaCO3100g1.4g即m(C)＝＝0.168g合金中碳的質(zhì)量分數(shù)為：(0.168g/10g)×100%＝1.68%，所以此鐵碳合金是高碳鋼。鐵合金含碳量的測定方法：將鐵合金在一高溫條件下灼燒，用澄清石灰水吸收生成的CO2，測得白色沉淀CaCO3的質(zhì)量即可求出鐵合金中碳的質(zhì)量。二、金屬冶煉1．原理：利用氧化還原反應(yīng)，在一定條件下，把金屬離子還原成金屬單質(zhì)。2．步驟：(1)富集：除去雜質(zhì)，提高礦石中有用成分的含量。(2)冶煉：一定條件下，將化合態(tài)的金屬轉(zhuǎn)變成游離態(tài)，即Mn＋＋ne－===M。(3)精煉：根據(jù)對金屬純度的要求，采用一定的方法(如Cu的精煉——電解法)，提純金屬。3．方法(1)金屬活動順序與金屬冶煉方法的關(guān)系金屬活動性順序NaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAu金屬原子失電子能力強―→弱金屬離子得電子能力弱―→強主要冶煉方法電解法熱還原法熱分解法物理方法(2)金屬冶煉的方法方法名稱主要反應(yīng)原理(舉例)熱分解法2HgO2Hg＋O2↑熱還原法C作還原劑2Fe2O3＋3C4Fe＋3CO2↑CO作還原劑CuO＋COCu＋CO2H2作還原劑WO3＋3H2W＋3H2O活潑金屬作還原劑4Al＋3MnO23Mn＋2Al2O3電解法2Al2O3(熔融)

4Al＋3O2↑MgCl2Mg＋Cl2↑注意：用C作還原劑，當(dāng)?shù)V石不是氧化物而是硫化物(或碳酸鹽)時，先將礦石在空氣中燃燒(或加熱)，將其轉(zhuǎn)變?yōu)檠趸锖笤倥cC反應(yīng)。如從方鉛石(PbS)中提取鉛：2PbS＋3O22PbO＋2SO2，PbO＋CPb＋CO↑?！净A(chǔ)題三】金屬材料在日常生活以及生產(chǎn)中有著廣泛的運用。下列關(guān)于金屬的一些說法不正確的是()A．合金的性質(zhì)與其成分金屬的性質(zhì)不完全相同B．工業(yè)上金屬Mg、Al都是用電解熔融的氯化物制得的C．金屬冶煉的本質(zhì)是金屬陽離子得到電子變成金屬原子D．越活潑的金屬越難冶煉B重要考點1合金及合金的用途【考點釋例1】所謂合金必須是(

)①通過熔合而成②由兩種或兩種以上金屬或金屬與非金屬組成③耐腐蝕④耐高溫⑤具有金屬的特征⑥鑄造性能良好A．①②④B．①②③C．①②⑤D．①⑤⑥【解析】合金是指金屬跟金屬或金屬與非金屬所熔合而成的具有金屬特性的物質(zhì)，合金一般由各組分熔合成液體，再經(jīng)冷凝而制得，合金的基本元素是金屬，故具有金屬的特征，不同的合金性能不同，用途也不一樣。解題關(guān)鍵是了解合金的組成、性質(zhì)。答案：C【溫馨提示】合金屬于混合物，金屬與金屬或金屬與非金屬形成合金時，一般認為沒有發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，各成分的化學(xué)性質(zhì)沒有發(fā)生改變。如鋼的電化學(xué)腐蝕中，鐵作負極被氧化，而其中的碳作正極。1.合金是不同金屬(也包括非金屬)在熔化狀態(tài)下形成的一種具有金屬特性的熔合物，據(jù)表中所給數(shù)據(jù)，不能形成合金的是(雙選)()A.Fe、CuB．Zn、AgC．Ag、AuD．Zn、WFeCuZnAgAuW熔點(℃5960.810633380沸點(℃)30002595907221227075627BD

2.合金比純金屬制成的金屬材料的優(yōu)點是()①合金的硬度一般比它的各成分金屬大②一般來說，合金的熔點比它的各成分金屬更低③改變原料的配比，改變生成合金的條件，得到有不同性能的合金④合金比純金屬的導(dǎo)電性更強⑤合金比純金屬的應(yīng)用范圍更廣泛A．①②③⑤B．②③④C．①②④D．①②④⑤A重要考點2金屬的冶煉【考點釋例2】下列金屬冶煉的原理，錯誤的是(

)A．2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑B．MgO＋H2Mg＋H2OC．Fe3O4＋4CO3Fe＋4CO2D．2HgO2Hg＋O2↑【解析】該題考查了金屬冶煉的基本反應(yīng)原理，A為電解法，正確；B用H2還原MgO來冶煉鎂違背反應(yīng)原理，不正確，應(yīng)使用電解MgCl2的方法來冶煉鎂；C用還原法冶煉鐵正確。D用熱分解法冶煉汞，正確。答案：B【溫馨提示】當(dāng)一種金屬可用多種方法冶煉時，工業(yè)一般采用經(jīng)濟效益高，污染小的方法。①熱分解法優(yōu)于焦炭還原法；②焦炭還原法優(yōu)于鋁熱還原法；③鋁熱還原法優(yōu)于電解還原法；④從環(huán)保角度，H2還原法優(yōu)于CO還原法。

1.我國古代曾用火燒孔雀石和焦炭混合物的方法煉銅?？兹甘闹饕煞质荂u2(OH)2CO3，其冶煉方法是()A．焦炭還原法B．濕法煉銅C．鋁熱還原法D．電解冶煉法A【解析】孔雀石受熱發(fā)生分解反應(yīng)：Cu2(OH)2CO3

2CuO＋H2O＋CO2↑。由CuO煉銅，可用焦炭還原法：C＋2CuO2Cu＋CO2↑；雖然也可用鋁熱還原法，但既浪費能源(高溫)，又浪費鋁，經(jīng)濟效益差；況且我國古代既沒有Al，也沒有掌握冶煉Al的技術(shù)，故C項不選。我國古代沒有電，故不可能用電解冶煉法；Cu2(OH)2CO3和CuO都不溶于水，沒有強酸，也不可能采用濕法煉銅。

2.古代的“藥金”外觀與金相似，常被誤認為金子，冶煉方法如下：將碳酸鋅、赤銅(Cu2O)、木炭