高中化学 专题3 丰富多彩的生活材料 第一单元 应用广泛的金属材料课件10 苏教版选修1-苏教版高二选修1化学课件

1、第一单元第一单元应用广泛的金属材料应用广泛的金属材料二、常见合金的组成及应用二、常见合金的组成及应用学习目标学习目标1认识金属与合金在性能上的主要差异认识金属与合金在性能上的主要差异(B)，知道生活中常见合金的组成知道生活中常见合金的组成(A)。2了解金属腐蚀的化学原理了解金属腐蚀的化学原理(B)；知道金属；知道金属防腐的常用方法及防止金属腐蚀的重要意防腐的常用方法及防止金属腐蚀的重要意义义(A)。3.感受化学是生活中常用材料发展的基础及感受化学是生活中常用材料发展的基础及其在提高生活质量方面所发挥的积极作用其在提高生活质量方面所发挥的积极作用(A)。1.1.概念概念: :两种或两种以上两种或

2、两种以上金属（或金属金属（或金属与非金属）与非金属）熔合熔合而成的具有而成的具有金属特性金属特性的的物质。物质。2.2.特性特性: :合金的合金的熔点低于熔点低于其各组成金属熔点。其各组成金属熔点。合金的合金的硬度高于硬度高于其各组成金属硬度。其各组成金属硬度。小资料：金属钾、钠在常温下均为小资料：金属钾、钠在常温下均为固态，但它们的合金在常温呈液态，固态，但它们的合金在常温呈液态，具有良好的导热性，可作为原子反具有良好的导热性，可作为原子反应队的导热剂。应队的导热剂。 合金种类合金种类主要组成元素主要组成元素常用生活器件常用生活器件碳钢碳钢铁、碳铁、碳刀具刀具黄铜黄铜铜、锌铜、锌门锁及家庭装

3、修材料等门锁及家庭装修材料等青铜青铜铜、锡铜、锡青铜器青铜器白铜白铜铜、镍铜、镍餐具餐具坚铝坚铝铝、铜、镁、锰铝、铜、镁、锰门窗框架门窗框架镁铝合金镁铝合金镁、铝镁、铝计算机和照相机外壳计算机和照相机外壳武德合金武德合金 铅、锡、铋、镉铅、锡、铋、镉保险丝保险丝焊锡焊锡铅、锡铅、锡焊接时使用的材料焊接时使用的材料表表3 33 3 生活中常见的合金生活中常见的合金铁铁合合金金生铁（生铁（含碳含碳2%4.3%2%4.3%，硬度大、抗压性强、，硬度大、抗压性强、性脆，用于制造机座、管道性脆，用于制造机座、管道）钢钢含碳含碳0.03%2%0.03%2%，延，延展性、机械性能好，展性、机械性能好，用于制

4、造机械和交用于制造机械和交通工具。通工具。碳素钢碳素钢高碳钢（硬度较大）高碳钢（硬度较大）中碳钢中碳钢低碳钢（韧性较好）低碳钢（韧性较好）合金钢合金钢不锈钢不锈钢（铬（铬Cr18%,镍镍Ni8%增强钢铁的抗腐蚀能力增强钢铁的抗腐蚀能力）锰钢锰钢（增加强度和韧性）（增加强度和韧性）思考一思考一： 请结合生活实例，小结铁合金的组成及应用。请结合生活实例，小结铁合金的组成及应用。 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 、Mg、Si、 Mn、 Zn 及稀土金属等。及稀土金属等。 如如硬铝硬铝： Cu 4%、 Mg 0.5 % 、 Mn 0.5 % 、 Si 0.7% 质轻、

5、强度大、耐腐蚀、易加工。质轻、强度大、耐腐蚀、易加工。 铝和航空事业紧紧地连在一起，因此，有些国家把铝和航空事业紧紧地连在一起，因此，有些国家把铝誉为铝誉为“带翼的金属带翼的金属”，即能飞的意思。广泛用于飞机、，即能飞的意思。广泛用于飞机、火箭、汽车、火车、船舶等许多军用和民用产品中。火箭、汽车、火车、船舶等许多军用和民用产品中。思考二思考二： 请结合生活实例，小结铝合金的组成及应用。请结合生活实例，小结铝合金的组成及应用。铜铜合合金金黄铜（黄铜（CuZn，Zn20%36%）青铜（青铜（CuSn，Sn10%30%）思考三：思考三：古代称为药金，密度古代称为药金，密度比黄金小，外观与金非常相似，

6、比黄金小，外观与金非常相似，常被误认为是黄金。假如是你，常被误认为是黄金。假如是你，你怎样来判别你怎样来判别“药金药金”和黄金？和黄金？我国最早使用的合金我国最早使用的合金钛钛合合金金 被誉为被誉为“2121世纪金属世纪金属”的钛所形成的钛所形成的合金，在高科技领域发挥了巨大的作的合金，在高科技领域发挥了巨大的作用。同时，由于它有较高的强度、良好用。同时，由于它有较高的强度、良好的抗氧化性和优异的耐腐蚀性，对人体的抗氧化性和优异的耐腐蚀性，对人体无毒和不良反应，还可作为人造骨的材无毒和不良反应，还可作为人造骨的材料，因而又被称为料，因而又被称为“亲生物金属亲生物金属”。现在，。现在，钛合金已广

7、泛应用于钛合金已广泛应用于膝关节、肩关节、膝关节、肩关节、头盖骨的修复或再造。头盖骨的修复或再造。新发现新发现 神奇的形状记忆合金神奇的形状记忆合金形状记忆合金（形状记忆合金（钛钛镍镍合金合金）：）：合金的形状被改变之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，人们把具有这种特殊功能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形状记忆合金。的合金称为形状记忆合金。(a) (a) 原始形状原始形状 (b) (b) 拉拉 直直(c) (c) 加热后恢复加热后恢复新发现新发现 神奇的形状记忆合金神奇的形状记

8、忆合金 记忆合金制成的眼镜框架记忆合金制成的眼镜框架 在医学上的应用在医学上的应用形状记忆合金在现代临床医疗领域内已获得广泛形状记忆合金在现代临床医疗领域内已获得广泛应用，正扮演着不可替代的重要角色。例如，各类人应用，正扮演着不可替代的重要角色。例如，各类人体腔内支架、心脏修补器、血栓过滤器、口腔正畸器、体腔内支架、心脏修补器、血栓过滤器、口腔正畸器、人造骨骼、伤骨固定加压器、脊柱矫形棒、栓塞器、人造骨骼、伤骨固定加压器、脊柱矫形棒、栓塞器、节育环、医用介入导丝和手术缝合线等等，都可以用节育环、医用介入导丝和手术缝合线等等，都可以用形状记忆合金制成。形状记忆合金制成。 （a a）预压缩）预压缩

9、 （b b）受热扩张后）受热扩张后 （c c）植入腔道内效果）植入腔道内效果医用腔内支架的应用原理示意医用腔内支架的应用原理示意 新发现新发现 月球上使用的形状记忆合金天线月球上使用的形状记忆合金天线 科学家用当时刚刚发现不久的形状记忆合金丝科学家用当时刚刚发现不久的形状记忆合金丝制成了如图（制成了如图（a a）所示的抛物线形天线。在宇宙飞船）所示的抛物线形天线。在宇宙飞船 发射之前，首先将抛物面天线折叠成一个小球，如发射之前，首先将抛物面天线折叠成一个小球，如图（图（b b）所示，这样很容易就能装进宇宙飞船上的登）所示，这样很容易就能装进宇宙飞船上的登月舱内。当登月舱在月球上成功着陆后，只需

10、利用月舱内。当登月舱在月球上成功着陆后，只需利用太阳的辐射能对小球加温，折叠成球形的天线因具太阳的辐射能对小球加温，折叠成球形的天线因具有形状有形状 “ 记忆记忆 ” 功能便会自然展开，恢复到原始功能便会自然展开，恢复到原始的抛物面形状，如图（的抛物面形状，如图（c c）所示）所示（a）(b)(c)新发现新发现 A（2017江苏学测）江苏学测）创新发展材料技术科推动人类社会的创新发展材料技术科推动人类社会的进步。在钢材中添加铬、镍等元素的目的进步。在钢材中添加铬、镍等元素的目的是是 。增强钢材的抗腐蚀能力增强钢材的抗腐蚀能力铁锈斑斑铁锈斑斑四川省宜宾市城区的南门大桥四川省宜宾市城区的南门大桥钢

11、铁钢铁生锈生锈造成大桥造成大桥断裂断裂！断裂断裂资料：资料：金属腐蚀给生产生活带来金属腐蚀给生产生活带来很多不便，造成了巨大的经济损失。很多不便，造成了巨大的经济损失。据报据报道，全世界每年因金属腐蚀造成的直接经济损失约达道，全世界每年因金属腐蚀造成的直接经济损失约达7 7 000000亿亿美元，是地震、水灾、台风等自然灾害造成损失美元，是地震、水灾、台风等自然灾害造成损失总和的总和的6 6倍。我国因金属腐蚀造成的损失占国民生产总倍。我国因金属腐蚀造成的损失占国民生产总值值(GNP)(GNP)的的4 4，钢铁因腐蚀而报废的数量约占钢铁当，钢铁因腐蚀而报废的数量约占钢铁当年产量的年产量的2525

12、3030。金属腐蚀还可能造成。金属腐蚀还可能造成环境污染。环境污染。例如，重金属制成的材料被腐蚀后，重金属离子就会例如，重金属制成的材料被腐蚀后，重金属离子就会进入到水体、土壤中，引起重金属污染。进入到水体、土壤中，引起重金属污染。采取各种措施防止金属的腐蚀十分必要采取各种措施防止金属的腐蚀十分必要1.定义：定义：金属的腐蚀金属的腐蚀是指金属或合金与周是指金属或合金与周围的物质接触，发生围的物质接触，发生化学反应化学反应被侵蚀损耗被侵蚀损耗的过程，在金属腐蚀过程中的过程，在金属腐蚀过程中金属失去电子金属失去电子被氧化被氧化。MMn失去电子失去电子 铁合金在使用过程中发生锈蚀的原因铁合金在使用过

13、程中发生锈蚀的原因是什么是什么? ?【探究一探究一】： 为什么炒过菜的铁锅没有及时清洗容为什么炒过菜的铁锅没有及时清洗容易生锈易生锈? ? 【探究二探究二】：2、分类：、分类：（1）化学腐蚀）化学腐蚀（2）电化学腐蚀）电化学腐蚀 金属跟周围的物质接触金属跟周围的物质接触直接直接发生化学反应发生化学反应而引起的腐蚀叫化学腐蚀，而引起的腐蚀叫化学腐蚀，如如钢管被原油中的钢管被原油中的含硫化合物腐蚀，含硫化合物腐蚀，铁被氯气氧化而腐蚀。铁被氯气氧化而腐蚀。 不纯的金属或合金发生不纯的金属或合金发生原电池原电池反应，使较活反应，使较活泼的金属失去电子被氧化而引起的腐蚀。泼的金属失去电子被氧化而引起的腐

14、蚀。钢铁钢铁在潮湿的空气中生锈是典型的电化学腐蚀。在潮湿的空气中生锈是典型的电化学腐蚀。 探究一探究一：铁合金在使用过程中发生锈蚀的：铁合金在使用过程中发生锈蚀的原因是什么原因是什么?探究二探究二：为什么炒过菜的铁锅没有及时清：为什么炒过菜的铁锅没有及时清洗容易生锈洗容易生锈? （1）铁合金在使用过程中发生锈蚀，是因为在潮湿）铁合金在使用过程中发生锈蚀，是因为在潮湿 环境下的铁合金大多数情况下会发生环境下的铁合金大多数情况下会发生“微电池微电池” 腐蚀，属于腐蚀，属于电化学腐蚀电化学腐蚀，其本质是形成了，其本质是形成了原电池原电池。（2）炒过菜的铁锅残留有烹饪用的食盐等电解质，）炒过菜的铁锅残

15、留有烹饪用的食盐等电解质， 溶解在水中形成了电解质溶液，如不及时洗净溶解在水中形成了电解质溶液，如不及时洗净 很容易发生很容易发生电化学腐蚀电化学腐蚀，其本质是形成了其本质是形成了原电池原电池。健身器材如何防锈？健身器材如何防锈？刷油漆刷油漆【学以致用学以致用1 1】 衣架和电线如何防锈？衣架和电线如何防锈？外面包上一层塑料层外面包上一层塑料层【学以致用学以致用2 2】某些工具的某些工具的“机械传动部位机械传动部位” ，能用油漆来防锈吗？能用油漆来防锈吗？不能用油漆来防锈，而是选用涂油不能用油漆来防锈，而是选用涂油应选用什么呢？应选用什么呢？【学以致用学以致用3 3】经过烤蓝处理的螺丝刀经过烤

16、蓝处理的螺丝刀 “烤蓝烤蓝”，又称，又称“发蓝发蓝”，也是一种常用的，也是一种常用的铁器表面处理方法。它可以使铁器表面氧化生成铁器表面处理方法。它可以使铁器表面氧化生成一层致密的四氧化三铁薄膜，增强铁器件的抗腐一层致密的四氧化三铁薄膜，增强铁器件的抗腐蚀能力。铁器件蚀能力。铁器件“烤蓝烤蓝”要使用发蓝液。常用的要使用发蓝液。常用的一种发蓝液是用一种发蓝液是用氢氧化钠、硝酸钠、亚硝酸钠氢氧化钠、硝酸钠、亚硝酸钠等等试剂配制而成的。去除了油污和锈斑的刀片，在试剂配制而成的。去除了油污和锈斑的刀片，在发蓝液中煮沸一段时间后取出，用水洗净，就可发蓝液中煮沸一段时间后取出，用水洗净，就可以看到刀片表面呈

17、现出以看到刀片表面呈现出蓝黑色蓝黑色光泽。光泽。船身如何防腐蚀的？船身如何防腐蚀的？用牺牲锌块的方法来保护用牺牲锌块的方法来保护船身上装锌块船身上装锌块【学以致用学以致用4 4】 如何防止地下钢铁管道的腐蚀？如何防止地下钢铁管道的腐蚀？用牺牲镁块的方法来防止地下钢用牺牲镁块的方法来防止地下钢铁管道的腐蚀，镁块要定期更换铁管道的腐蚀，镁块要定期更换【学以致用学以致用5 5】检索咨询检索咨询牺牲阳极的阴极保护牺牲阳极的阴极保护 在被保护的金属器件上，附着一在被保护的金属器件上，附着一种更易失去电子的金属或合金的方法，种更易失去电子的金属或合金的方法，称为称为“牺牲阳极的阴极保护牺牲阳极的阴极保护”

18、。这种。这种方法可以应用于防止水下的船壳、方法可以应用于防止水下的船壳、 钢钢铁设备和地下管道的腐蚀。铁设备和地下管道的腐蚀。 有些盛放食品的铁罐是用有些盛放食品的铁罐是用“马口铁马口铁”( (镀锡铁镀锡铁皮皮) )制成的；屋檐的水槽、浇花用的水壶和水桶等器制成的；屋檐的水槽、浇花用的水壶和水桶等器具一般是用具一般是用白铁皮白铁皮( (镀锌铁皮镀锌铁皮) )制成的。当制成的。当“马口铁马口铁”铁罐被腐蚀时，锈斑呈点状分布，锈孔容易铁罐被腐蚀时，锈斑呈点状分布，锈孔容易穿透穿透铁铁罐；而罐；而白铁皮白铁皮水槽被腐蚀时，锈斑容易在水槽被腐蚀时，锈斑容易在面上面上扩展扩展开来，镀锌层先被腐蚀而内部的

19、铁却不易被锈蚀。开来，镀锌层先被腐蚀而内部的铁却不易被锈蚀。你知道造成这种现象的原因吗你知道造成这种现象的原因吗? ?【探究三探究三】 四、金属的防护四、金属的防护（1）在金属表面）在金属表面覆盖保护层覆盖保护层， 如：如：刷油漆、涂油、镀刷油漆、涂油、镀Zn、镀、镀Sn、镀、镀Cr等金属等金属, 或烤蓝制成致密的氧化膜或烤蓝制成致密的氧化膜 。（2）在要保护的金属上）在要保护的金属上连接连接一种比该金属一种比该金属更易失更易失 去电子的金属去电子的金属。 -称为称为“牺牲阳极的阴极保护牺牲阳极的阴极保护” 如：如：轮船船身上装锌块轮船船身上装锌块。（3）改变改变金属的金属的内部组织结构内部组

20、织结构。 如：如：将钢铁制成不锈钢将钢铁制成不锈钢。 自行车如何防生锈？自行车如何防生锈？ 为了防止自行车的金属构件生锈，主要采取在为了防止自行车的金属构件生锈，主要采取在金属构件的表面上加金属构件的表面上加防护层防护层的方法。例如：在链条的方法。例如：在链条和齿轮上和齿轮上涂机油涂机油，在车架和挡泥板上，在车架和挡泥板上烤一层漆烤一层漆，将，将车座弹簧用一层车座弹簧用一层“烤蓝烤蓝”（Fe3O4保护层）保护，将保护层）保护，将车把、钢圈和车辐条进行车把、钢圈和车辐条进行电镀电镀（车把、钢圈一般采（车把、钢圈一般采用三层电镀：底层镀铜，中间镀镍，表层镀铬，车用三层电镀：底层镀铜，中间镀镍，表层镀铬，车辐条表面一般镀锌），等等。辐条表面一般镀锌），等等。 此外，用此外，用不锈钢不锈钢制作车辐条，用铝合制作车辐条，用铝合金代替钢铁制作一些金代替