第一节常见的金属材料

1、第七单元第七单元 金属金属 第一节第一节 常见的金属材料常见的金属材料 悉尼奥运会的金牌味道不错！悉尼奥运会的金牌味道不错！ 哗！我要是有一个该多好！哗！我要是有一个该多好！ 金、银金、银 这是什么做的？这是什么做的？ 一、金属的物理性质一、金属的物理性质 思考：下列金属都是利用了金属的哪些物理性质？思考：下列金属都是利用了金属的哪些物理性质？ 用锰钢制成的钢轨用锰钢制成的钢轨 金属之最金属之最 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

2、- 铯铯 硬度最大的金属是硬度最大的金属是- 铬铬 最活泼的金属是最活泼的金属是- 铯铯 最稳定的金属是最稳定的金属是- 金金 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 导电导热性最好的金属导电导热性最好的金属银银 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 1 1、什么是合金？、什么是合金？ 在一种金属中加热熔合其它金属或非金属而形成的具在一种金属中加热熔合其它金属或非金属而形成的具 有金属特性的物质，叫做合金。有金属特性的物质，叫做

3、合金。 2 2、为什么我们使用的金属材料主要是合金，而不是纯、为什么我们使用的金属材料主要是合金，而不是纯 金属？金属？ 合金与金属相比，除具有金属的特性外，还具有许多合金与金属相比，除具有金属的特性外，还具有许多 比各成分金属或非金属更优良的物理、化学或机械的性比各成分金属或非金属更优良的物理、化学或机械的性 能。如：硬度大、熔点低、密度小、耐磨、耐腐蚀等。能。如：硬度大、熔点低、密度小、耐磨、耐腐蚀等。 二、二、合金合金 3 3、使用合金材料是否一定比纯金属材料好呢？、使用合金材料是否一定比纯金属材料好呢？ 查阅资料，填写下列汽车配件所用的金属或合金，查阅资料，填写下列汽车配件所用的金属或

4、合金， 并解释使用这些材料的原因。并解释使用这些材料的原因。 汽车配件汽车配件金属或合金金属或合金使用原因使用原因 电线芯电线芯 汽车外壳汽车外壳 灯丝灯丝 发动机发动机 排气管排气管 金属（金属（CuCu）导电能力强导电能力强 合金合金强度大，质量轻强度大，质量轻 金属金属 熔点高熔点高 合金合金 耐高温、强度大耐高温、强度大 合金合金耐腐蚀耐腐蚀 1 1、为什么合金的性能与纯金属有很大的差异呢？、为什么合金的性能与纯金属有很大的差异呢？ 2 2、我们在日常生活中使用的合金有铁合金、铝合金、我们在日常生活中使用的合金有铁合金、铝合金、 铜合金等，这些合金的组成是怎么样的？铜合金等，这些合金的

5、组成是怎么样的？ 金属与合金的结构比较：金属与合金的结构比较： 实验探究实验探究 固体的熔点与原子排列是否规整有关。你能否解释固体的熔点与原子排列是否规整有关。你能否解释 为什么多数合金的熔点一般比各成分金属的低呢？为什么多数合金的熔点一般比各成分金属的低呢？ 在纯金属内，所有的原子大小相同，排列十分规整。在纯金属内，所有的原子大小相同，排列十分规整。 而合金内原子的大小不一，排列没有纯金属那样整齐，而合金内原子的大小不一，排列没有纯金属那样整齐， 使得原子之间的相互作用力减小。所以，多数金属的熔使得原子之间的相互作用力减小。所以，多数金属的熔 点一般比各成分金属的低。点一般比各成分金属的低。

6、 合金的分类：合金的分类： 、铁合金：、铁合金： 铁铁 合合 金金 按组成元素分类铁合金和非铁合金按组成元素分类铁合金和非铁合金 根据含碳量的高低根据含碳量的高低 生铁生铁 钢钢 低碳钢低碳钢 合金钢合金钢 铸造生铁（灰口铁）铸造生铁（灰口铁） 炼钢生铁炼钢生铁 ( (白口铁白口铁) ) 碳碳 素素 钢钢 中碳钢中碳钢 高碳钢高碳钢 在碳素钢中加入铬在碳素钢中加入铬 锰锰 钨钨 镍镍 钼钼 钴钴 硅硅 等合等合 金元素金元素 0.03%0.03%2%2% 球墨铸铁球墨铸铁 0.3%0.3% 0.3%0.3%0.6%0.6% 0.6%0.6% 由于组成不同，由于组成不同， 导致在性能、应导致在性

7、能、应 用上均不同。用上均不同。 具有各种不同具有各种不同 的优良性能。的优良性能。 1 1、铁合金、铁合金 生铁：生铁： 钢：钢： 含碳量为含碳量为2% 2% 4.3%4.3% 含碳量为含碳量为0.03% 0.03% 2%2% 用途用途: :生铁硬度大，抗压，性脆，可以铸造成型，是制造生铁硬度大，抗压，性脆，可以铸造成型，是制造 机座、管道的重要材料。机座、管道的重要材料。 用途：用途：钢有良好的延展性，机械性能好，用于制造机械钢有良好的延展性，机械性能好，用于制造机械 和交通工具。和交通工具。 铁合金铁合金： 钢钢 碳素钢：碳素钢： 合金钢：合金钢： 如：不锈钢（合金元素为铬如：不锈钢（合

8、金元素为铬CrCr和镍和镍NiNi） 低碳钢、中碳钢、高碳钢低碳钢、中碳钢、高碳钢 2 2 、铜合金：、铜合金： 铜铜 合合 金金 黄铜黄铜：（含：（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Cu ZnCu Zn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Cu Sn PbCu Sn Pb等等硬而脆，强度大硬而脆，强度大 含含Ni ZnNi Zn（少量（少量MnMn）制酒具等制酒具等 3、铝合金铝合金：向纯铝中加入合金元素如向纯铝中加入合金元素如Cu Cu 、MgMg、 SiSi、

9、 MnMn、 Zn Zn 及稀土金属等。及稀土金属等。 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：密度小、强度大、抗腐蚀。性能：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。 高压锅高压锅 世界铝的年产量仅次于铁，居世界铝的年产量仅次于铁，居 第二位。铝有较好的延展性，可制第二位。铝有较好的延展性，可制 成成0.01mm0.01mm的铝箔，用

10、于包装香烟、的铝箔，用于包装香烟、 糖果；铝的密度小和具有抗腐蚀等糖果；铝的密度小和具有抗腐蚀等 优良性能，铝及其合金在电线电缆优良性能，铝及其合金在电线电缆 工业、飞机、汽车等制造业有广泛工业、飞机、汽车等制造业有广泛 的用途。的用途。 铝合金铝合金用途用途 用钛用钛- -镍形状记忆合金制成的人造卫星天线镍形状记忆合金制成的人造卫星天线 4 4、形状记忆合金、形状记忆合金：合金的形状被改变之后，一旦加热到一定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 具有这种特殊功能的合金称为具有这种特殊

11、功能的合金称为形状记忆合金形状记忆合金。被广泛用于做人被广泛用于做人 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，以及牙齿矫正等医疗材料。动控制开关，以及牙齿矫正等医疗材料。 低温下低温下 钛合金与人体有很好的钛合金与人体有很好的“相容性相容性”，因此可用来制造，因此可用来制造人造骨人造骨。 被认为是被认为是2121世纪的重要材料，它具有世纪的重要材料，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。尤其塑性好、易于加工、机械性能好等。尤其 是抗腐蚀性

12、能非常好，即使把它们放在海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，因此被广泛性能远优于不锈钢，因此被广泛用于火箭、用于火箭、 导弹、航天飞机、船舶、化工和通讯设备导弹、航天飞机、船舶、化工和通讯设备 等。等。 钛金属腕表钛金属腕表 5 5、钛和钛合金、钛和钛合金 金属材料金属材料主要成分主要成分 光泽和颜色光泽和颜色 硬度大小对比硬度大小对比 黄铜片（合金）黄铜片（合金）铜锌铜锌 铜片（纯铜）铜片（纯铜）铜铜 焊锡（合金）焊锡（合金）铅锡铅锡 锡（纯锡）锡（纯锡）锡锡 通过以上对比实验，可得出什么通过以上

13、对比实验，可得出什么 结论？（从颜色，硬度方面）？结论？（从颜色，硬度方面）？ 黄铜片铜片黄铜片铜片 锡锡 焊锡焊锡 黄色黄色 紫红色紫红色 银白色银白色 银白色银白色 合金和纯金属性质的对比合金和纯金属性质的对比实验探究实验探究 金属材料金属材料主要成分主要成分熔化速度对比熔化速度对比 铅（纯铅）铅（纯铅）铅铅 锡（纯锡）锡（纯锡）锡锡 焊锡（合金）焊锡（合金）铅锡铅锡 通过以上对比实验，可得出什么结论通过以上对比实验，可得出什么结论？ 慢慢 中中 快快 合金和纯金属性质的对比合金和纯金属性质的对比 磁铁矿（主要成分磁铁矿（主要成分FeFe3 3O O4 4） 赤铁矿（主要成分赤铁矿（主要成

14、分FeFe2 2O O3 3） 菱铁矿（主要成分菱铁矿（主要成分FeCOFeCO3 3） 铁矿石铁矿石 常见的铁矿石常见的铁矿石 黄铁矿（主要成分黄铁矿（主要成分FeSFeS2 2) ) 三、炼铁的原理三、炼铁的原理 铁矿石是怎样炼成铁的呢？让我们通过实验来研究铁矿石是怎样炼成铁的呢？让我们通过实验来研究 铁冶炼的化学原理。铁冶炼的化学原理。 一氧化碳与氧化铁的反应一氧化碳与氧化铁的反应 活动天地活动天地 实验的原理实验的原理 实验的步骤实验的步骤 实验的现象实验的现象 实验注意那些问题？（先加热还是先通气？实验实验注意那些问题？（先加热还是先通气？实验 完毕是先停止加热吗？）完毕是先停止加热

15、吗？） 实验需要改进吗？（一氧化碳有毒，实验完毕的实验需要改进吗？（一氧化碳有毒，实验完毕的 尾气怎么处理？）尾气怎么处理？） 一氧化碳还原氧化铁实验一氧化碳还原氧化铁实验 实验原理：实验原理： 实验操作：实验操作： 1 1、按上图组装仪器，并检查气密性、按上图组装仪器，并检查气密性 2 2、把少量研细的氧化铁粉末装进硬质玻管中，轻轻转、把少量研细的氧化铁粉末装进硬质玻管中，轻轻转 动动 ，使氧化铁粉末均匀地附在玻璃管内壁上，使氧化铁粉末均匀地附在玻璃管内壁上 FeFe2 2O O3 3 + 3 + 3COCO = 2Fe + 3CO = 2Fe + 3CO2 2 高温高温 3 3、把硬质玻璃

16、管接入装置系统中，、把硬质玻璃管接入装置系统中，先通先通入一氧化碳气入一氧化碳气 体排气；待排尽后，体排气；待排尽后，点燃点燃出气口处的酒精灯及酒精喷出气口处的酒精灯及酒精喷 灯，并观察装置中所发生的变化灯，并观察装置中所发生的变化 4 4、当红棕色粉末已转变成黑色后，、当红棕色粉末已转变成黑色后，先停止加热先停止加热，再通再通 一会儿一氧化碳，直至玻璃管冷却一会儿一氧化碳，直至玻璃管冷却. . 将产生的气体通入到澄清石灰水中，澄清石灰水变将产生的气体通入到澄清石灰水中，澄清石灰水变 浑浊，则生成二氧化碳：浑浊，则生成二氧化碳：COCO2 2+Ca(OH)+Ca(OH)2 2=CaCO=CaC

17、O3 3+H+H2 2O O ；红；红 色粉末变黑色，用磁铁检验，证明黑色粉末为铁。色粉末变黑色，用磁铁检验，证明黑色粉末为铁。（若（若 是一氧化碳还原四氧化三铁，将黑色粉末加入盐酸中，是一氧化碳还原四氧化三铁，将黑色粉末加入盐酸中， 有气体生成，证明有铁。四氧化三铁也有磁性，不能用有气体生成，证明有铁。四氧化三铁也有磁性，不能用 磁铁吸引的方法检验。）磁铁吸引的方法检验。） 红色（红色（氧化铁氧化铁）粉末逐渐变成黑色，同时粉末逐渐变成黑色，同时 澄清的石灰水逐渐变浑浊。澄清的石灰水逐渐变浑浊。 实验现象：实验现象： 问题讨论：问题讨论： 1 1、如何判断反应中生成了什么物质？、如何判断反应中

18、生成了什么物质？ 把尾气烧掉，防止污染空气把尾气烧掉，防止污染空气 2 2、装置中右边的酒精灯起什么作用？、装置中右边的酒精灯起什么作用？ 3 3、石灰水的作用有哪些？、石灰水的作用有哪些？ 澄清石灰水用来检验生成物二氧化碳，并吸收二澄清石灰水用来检验生成物二氧化碳，并吸收二 氧化碳便于处理尾气氧化碳便于处理尾气 1 1、一氧化碳还原氧化铁是在封闭的硬质玻管中进、一氧化碳还原氧化铁是在封闭的硬质玻管中进 行的，行的，先通一氧化碳先通一氧化碳，可以，可以把管内的空气排出把管内的空气排出，防止一防止一 氧化碳与空气混合受热爆炸氧化碳与空气混合受热爆炸. . 2 2、实验完毕、实验完毕先停止加热先停

19、止加热，还要，还要继续通入一氧化碳继续通入一氧化碳 直到玻璃管冷却为止直到玻璃管冷却为止。因为如果先停止通一氧化碳，管因为如果先停止通一氧化碳，管 内会因为缺少气体而变成真空，这样澄清石灰水中的液内会因为缺少气体而变成真空，这样澄清石灰水中的液 体（含水）就会倒吸入管内，冷水遇到热的玻璃管会引体（含水）就会倒吸入管内，冷水遇到热的玻璃管会引 起玻璃管炸裂。起玻璃管炸裂。 注意事项：注意事项： 实验改进：实验改进： 可将上述装置除尾气的部分，改成用气球或方便袋收可将上述装置除尾气的部分，改成用气球或方便袋收 集，这样收集得到的未燃一氧化碳气体可重复利用集，这样收集得到的未燃一氧化碳气体可重复利用

20、 把尾气烧掉，防把尾气烧掉，防 止污染空气止污染空气 FeFe2 2O O3 3 + 3CO = 2Fe + 3CO + 3CO = 2Fe + 3CO2 2 高温高温 失去氧失去氧 得到氧得到氧 是氧化剂是氧化剂是还原剂是还原剂 化学上把氧化物中氧被夺去的反应叫做化学上把氧化物中氧被夺去的反应叫做还原反应。还原反应。 具有氧化性具有氧化性具有还原性具有还原性 发生还原反应发生还原反应发生氧化反应发生氧化反应 高炉炼铁高炉炼铁 生铁生铁钢钢 含碳量含碳量 含其它含其它 元素元素 性能性能 用途用途 2% 2% 4.3%4.3%0.03% 0.03% 2%2% 含较多的碳、硫、磷、含较多的碳、硫

21、、磷、 硅等元素硅等元素 含碳、硫、磷、硅等元含碳、硫、磷、硅等元 素较少素较少 硬而脆、可铸不可硬而脆、可铸不可 煅煅 硬而韧、良好的延展性硬而韧、良好的延展性 和弹性。可铸又可煅和弹性。可铸又可煅 烧菜用的铁锅、暖气烧菜用的铁锅、暖气 片、机床的底座等片、机床的底座等 制造机械、交通工具和制造机械、交通工具和 武器武器 生铁和钢生铁和钢 炼铁和炼钢炼铁和炼钢 冶冶 炼炼 钢钢 生铁生铁 铁合金铁合金 在高温条件下，用还原剂一在高温条件下，用还原剂一 氧化碳从铁的氧化物中将铁还原氧化碳从铁的氧化物中将铁还原 出来。出来。 例：例： FeFe2 2O O3 3+3CO 2Fe+3CO+3CO

22、2Fe+3CO2 2 高温高温 原料原料 铁矿石、焦炭、石灰石、空气铁矿石、焦炭、石灰石、空气 生铁、废钢、生铁、废钢、 氧气、生石灰氧气、生石灰 高温下用氧气或铁高温下用氧气或铁 的氧化物将生铁中多余的氧化物将生铁中多余 的碳和其它杂质转变为的碳和其它杂质转变为 气体或炉渣而除去。气体或炉渣而除去。 原原 理理 设备设备 产品产品 高炉高炉 生铁生铁 转炉、平炉、电炉转炉、平炉、电炉 钢钢 在线练习在线练习 1 1、 以下金属的用途主要是利用了金属的什么性质？以下金属的用途主要是利用了金属的什么性质？ 用铜和铝制造导线和电缆用铜和铝制造导线和电缆 . . 用钨制成灯丝用钨制成灯丝 。钨的熔点高钨的熔点高 铜和铝具有铜和铝具有导电性导电性 2 2、有关合金的叙述不正确的是、有关合金的叙述不正确的是( )( ) A