金屬材料課件高一上學(xué)期化學(xué)人教版

2024-2025學(xué)年第一學(xué)期第二節(jié)金屬材料第三章鐵金屬材料人教版(2019)必修第一冊(cè)學(xué)習(xí)目標(biāo)了解合金的概念，并能理解純金屬與合金二者性能的差異。了解鐵合金分類、鋁合金性能及用途。根據(jù)鋁合金的性能，掌握鋁、氧化鋁的化學(xué)性質(zhì)。了解不同類型合金的性能和用途，進(jìn)一步強(qiáng)化性能決定用途的觀念。生活中的金屬材料不銹鋼廚具鋁合金門(mén)窗鈦合金鏡框一、金屬材料金屬材料：是金屬單質(zhì)或以金屬單質(zhì)為主的，具有金屬特性的材料的統(tǒng)稱。金屬單質(zhì)合金金屬材料一、金屬材料合金：是由兩種或兩種以上的金屬或金屬與非金屬熔合而成的具有金屬特性的混合物。??合金可以由金屬和金屬熔合而成，也可由金屬與非金屬熔合而成。合金熔合是物理變化二、合金我國(guó)商代最早使用的銅合金——后母戊鼎目前用量最大、用途最廣——鐵合金二、合金合金的性能：具有許多優(yōu)良的物理、化學(xué)或機(jī)械性能，如合金的硬度、熔點(diǎn)不同于其成分金屬。成分金屬的化學(xué)性質(zhì)保持不變；熔點(diǎn)低于成分金屬；硬度高于成分金屬；合金的硬度為什么大于其成分金屬？純金屬內(nèi)原子的排列十分規(guī)整合金內(nèi)原子層之間的相對(duì)滑動(dòng)變得困難合金中有多種原子，且原子的大小不同，原子排列不規(guī)則合金硬度變大，熔點(diǎn)變低一、鐵合金一、鐵合金鐵合金根據(jù)含碳量不同分為兩大類：生鐵和鋼1、生鐵：含碳量2%-4.3%生鐵硬度大、抗壓、性脆、可以鑄造成型，是制造機(jī)座、管道的重要材料。2、鋼：含碳量0.03%-2%鋼有良好的延展性，機(jī)械性能好，可以鍛軋和鑄造，廣泛用于制造機(jī)械和交通工具等。鋼是用量最大、用途最廣的合金化學(xué)成分含碳量不同鋼碳素鋼合金鋼（特種鋼）低碳鋼含碳量低于0.3%中碳鋼含碳量為0.3%~0.6%高碳鋼含碳量高于0.6%強(qiáng)度高，韌性及加工性好，用于制造鋼軌、車(chē)輪和建材等硬而脆，熱處理后彈性好，用于制造器械、彈篢和刀具等韌性、焊接性好，但強(qiáng)度低，用于制造鋼板、鋼絲和鋼管等。合金鋼合金鋼也叫特種鋼，是在碳素鋼里適量地加入一種或幾種合金元素，使鋼的組織結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，從而使鋼具有各種特殊性能，如強(qiáng)度、硬度大，可塑性、韌性好，耐磨，耐腐蝕等。不銹鋼的合金元素主要是鉻(Cr)和鎳(Ni)

鋼：①含碳量越低，韌性越好，硬度越低；

②含碳量越高，韌性越差，硬度越高。例1根據(jù)定義，判斷對(duì)錯(cuò)(1)合金一定是不同金屬熔合而成的具有金屬特性的化合物()(2)生鐵的熔點(diǎn)比純鐵低，但機(jī)械強(qiáng)度和硬度比純鐵高()(3)鐵、鉻、鎳熔合成不銹鋼是化學(xué)變化()(4)生鐵中的鐵與純鐵的化學(xué)性質(zhì)不同()(5)地震災(zāi)區(qū)重建要使用大量鋼材，鋼材是合金()√√二、鋁和鋁合金鋁及鋁合金1、鋁元素的原子結(jié)構(gòu)易失去3個(gè)電子Al3+還原性Al鋁及鋁合金2、鋁元素在自然界中的存在形式存在：鋁是地殼中含量最多的金屬元素，自然界中的鋁全部以化合態(tài)存在。鋁較活潑，為什么生活中廣泛使用鋁合金制品？鋁在常溫下就能與空氣中的氧氣發(fā)生反應(yīng)，表面生成一層致密的氧化鋁薄膜。這層膜起著保護(hù)內(nèi)部金屬的作用。請(qǐng)你思考

鐵銹能保護(hù)內(nèi)層金屬鐵嗎？一、鋁的物理性質(zhì)常溫下，鋁為銀白色金屬光澤的固體，延展性較好，硬度較小，有良好的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性。二、鋁、氧化鋁的化學(xué)性質(zhì)1、與氧氣的反應(yīng)①常溫：鋁與空氣中的氧氣反應(yīng)，表面生成一層致密的氧化鋁薄膜，對(duì)內(nèi)部金屬起著保護(hù)作用?；瘜W(xué)方程式：4Al＋3O2===2Al2O3

②點(diǎn)燃：鋁在氧氣中點(diǎn)燃，放出大量的熱和耀眼的白光?；瘜W(xué)方程式：4Al＋3O2===2Al2O3

點(diǎn)燃二、鋁、氧化鋁的化學(xué)性質(zhì)2、與稀鹽酸反應(yīng)[實(shí)驗(yàn)3-4]

在一支試管中加入5mL鹽酸，再向試管中放入一小塊鋁片。觀察現(xiàn)象。過(guò)一段時(shí)間后，將點(diǎn)燃的木條放在試管口，你觀察到什么現(xiàn)象?二、鋁、氧化鋁的化學(xué)性質(zhì)2、與稀鹽酸反應(yīng)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：剛開(kāi)始沒(méi)有氣泡，一段時(shí)間后，鋁片逐漸溶解，有無(wú)色氣泡冒出，將點(diǎn)燃的木條放在試管口有爆鳴聲二、鋁、氧化鋁的化學(xué)性質(zhì)2、與稀鹽酸反應(yīng)化學(xué)反應(yīng)方程式：Al2O3＋6HCl==2AlCl3＋3H2O2Al＋6HCl==2AlCl3＋3H2↑

Al2O3＋6H＋==2Al3＋＋3H2O2Al＋6H＋==2Al3＋＋3H2↑

離子反應(yīng)方程式：二、鋁的化學(xué)性質(zhì)3、與氫氧化鈉的反應(yīng)[實(shí)驗(yàn)3-5]

在兩支試管中分別加入少量的NaOH溶液，然后向其中一支試管中放入一小塊鋁片，向另一支試管中放入用砂紙仔細(xì)打磨過(guò)(除去表面的氧化膜)的一小塊鋁片。觀察現(xiàn)象。過(guò)一段時(shí)間后，將點(diǎn)燃的木條分別放在兩支試管口。你觀察到什么現(xiàn)象?二、鋁的化學(xué)性質(zhì)3、與氫氧化鈉的反應(yīng)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：試管①中一開(kāi)始無(wú)氣泡產(chǎn)生，一段時(shí)間后，鋁片逐漸溶解，有無(wú)色氣泡冒出，試管②中鋁片溶解，立即產(chǎn)生無(wú)色氣泡，將點(diǎn)燃的木條放在試管口，都有爆鳴聲（說(shuō)明均有H2生成）二、鋁的化學(xué)性質(zhì)3、與氫氧化鈉反應(yīng)化學(xué)反應(yīng)方程式：離子反應(yīng)方程式：Al2O3＋2NaOH＋3H2O==2Na[Al(OH)4]2Al＋2NaOH＋6H2O==2Na[Al(OH)4]＋3H2↑四羥基合鋁酸鈉Al2O3＋2OH－＋3H2O=2Al(OH)4－2Al＋2OH－＋6H2O==2Al(OH)4－＋3H2↑

四羥基合鋁酸根離子提醒?由于Al和Al2O3均能與酸、堿反應(yīng)，因此鋁制餐具不宜用來(lái)蒸煮或長(zhǎng)時(shí)間存放酸性或堿性食物。三、氧化鋁的化學(xué)性質(zhì)兩性氧化物Al2O3：既能與酸反應(yīng)生成鹽和水，又能與強(qiáng)堿反應(yīng)生成鹽和水的氧化物。Al2O3＋2NaOH＋3H2O==2Na[Al(OH)4]Al2O3＋6HCl==2AlCl3+3H2O補(bǔ)充：氫氧化鋁的化學(xué)性質(zhì)Al(OH)3：兩性氫氧化物既能與酸反應(yīng)生成鹽和水，又能與堿反應(yīng)生成鹽和水的氫氧化物。Al(OH)3溶于鹽酸：Al(OH)3＋3HCl=AlCl3＋3H2OAl(OH)3溶于NaOH溶液：Al(OH)3＋NaOH=Na[Al(OH)4]四、鋁合金鋁合金：鋁合金是目前用途廣泛的合金之一。鋁合金具有密度小、強(qiáng)度高、塑性好、制造工藝簡(jiǎn)單、成本低、耐抗腐蝕等特點(diǎn)，主要用于建筑外墻材料及房屋的門(mén)窗，可制成汽車(chē)車(chē)輪骨架和飛機(jī)構(gòu)件等。例如：硬鋁中含Cu4%、Mg0.5%、Mn0.5%、Si0.7%。它的密度小、強(qiáng)度高，具有較強(qiáng)的抗腐蝕能力，是制造飛機(jī)和宇宙飛船的理想材料。三、新型合金新型合金近年來(lái)，為滿足某些尖端技術(shù)發(fā)展的需要，人們又設(shè)計(jì)和合成了許多新型合金。例如：儲(chǔ)氫合金鈦合金形狀記憶合金耐熱合金請(qǐng)你想想！

氫能是人類未來(lái)的理想能源之一，氫能利用的難題是什么？關(guān)鍵解決安全儲(chǔ)存和運(yùn)輸問(wèn)題氫能利用存在兩大難題是：制取和儲(chǔ)存新型儲(chǔ)氫合金材料的研究和開(kāi)發(fā)為氫氣作為能源的實(shí)際應(yīng)用起到重要的推動(dòng)作用。儲(chǔ)氫合金儲(chǔ)氫合金是一類能夠大量吸收H2，并與H2結(jié)合成金屬氫化物的材料，室溫下吸、放氫的速率快。如Ti-Fe合金和La-Ni合金等，新型儲(chǔ)氫合金材料的研究和開(kāi)發(fā)將為氫氣作為能源的實(shí)際應(yīng)用起到重要的推動(dòng)作用。鈦合金鈦合金強(qiáng)度高、耐蝕性好、耐熱性高。鈦合金主要用于制作飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)部件，其次為火箭、導(dǎo)彈和高速飛機(jī)的結(jié)構(gòu)件。鈦的外形很像鋼鐵，但遠(yuǎn)比鋼鐵堅(jiān)硬，而重量只有同樣大小的鋼鐵的一半。安然無(wú)恙的“躺”在各種強(qiáng)酸、強(qiáng)堿中；連比較兇猛的酸—王水，也不能腐蝕它。耐熱合金耐熱合金在高溫下還具有高強(qiáng)度和良好的抗氧化性，因而還可用于熱處理工業(yè)，制造各種結(jié)構(gòu)件。形狀記憶合金這種合金在外力作用下會(huì)產(chǎn)生變形，當(dāng)把外力去掉，在一定的溫度條件下，能恢復(fù)原來(lái)的形狀。用途廣泛的稀土金屬在金屬元素中，有一類性質(zhì)相似，并在自然界共生在一起的稀土元素，他們是元素周期表中原子序數(shù)從57~71（從鑭至镥，稱為鑭系元素）的15種元素以及鈧和釔，共17種元素。稀土元素在科技、生產(chǎn)中有廣泛的用途，被譽(yù)為新材料的寶庫(kù)。稀土金屬既可單獨(dú)使用，也可用于生產(chǎn)合金。在合金中加入適量稀土金屬，能大大改善合金的性能。因而，稀土元素又被稱為“冶金工業(yè)的維生素”。例如，在鋼中加入稀土元素，可以增加鋼的塑性、韌性、耐磨性、耐熱性、耐腐蝕性和抗氧化性等。因此，稀土金屬?gòu)V泛應(yīng)用在冶金、石油化工、材料工業(yè)（電子材料、熒光材料、發(fā)光材料、永磁材料、超導(dǎo)材料、染色材料、納米材料、引火合金和催化劑等）、醫(yī)藥及農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域。我國(guó)是稀土資源大國(guó)。到目前為止，我國(guó)的稀土儲(chǔ)量、稀土產(chǎn)量、稀土用量和稀土出口量均居世界第一位。我國(guó)化學(xué)家徐光憲院士與其研究團(tuán)隊(duì)在稀土元素的分離及應(yīng)用中做出了重要貢獻(xiàn)。隨著稀土資源的不斷開(kāi)采，如何合理利用和保護(hù)我國(guó)的稀土資源，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，已經(jīng)引起政府和社會(huì)各界的關(guān)注。課堂練習(xí)2．下列有關(guān)鐵和鐵合金的說(shuō)法錯(cuò)誤的是(

)A．生鐵比鐵軟B．鐵有良