新教材适用2023-2024学年高中化学专题9金属与人类文明第3单元金属材料的性能及应用课件苏教版必修第二册

专题9金属与人类文明第三单元金属材料的性能及应用自主预习·新知导学合作探究·释疑解惑课堂小结课标定位素养阐释1.了解金属材料的性能,知道合金及其应用。2.通过对金属材料应用案例的学习,知道化学发展对人类社会进步具有重要的意义;并通过对合金及无机非金属材料应用的学习,明确材料的组成与用途之间的关系。

自主预习·新知导学一、金属材料的性能金属材料的制备与使用时应考虑的因素。二、合金及其应用1.合金定义。将两种或两种以上的金属(或金属与非金属)共熔,可制备出特殊的金属材料,这种材料叫作合金。如:焊锡是锡和铅的合金,生铁和钢是铁和碳的合金。2.合金性质。(1)硬度:合金的硬度一般比组成它的纯金属大。如:硬铝等铝合金材料的硬度比纯铝大。(2)熔点:多数合金的熔点低于组成它的任何一种组分金属。(3)导电性和导热性:合金的导电性和导热性一般低于任一组分金属。【自主思考1】

合金一定是多种金属的混合物吗?钢和纯铁,哪种物质的熔点高?提示:不一定。因为合金也可能含有非金属;合金不是多种金属的简单混合,它是由两种或两种以上的金属(或金属与非金属)熔合而成的具有金属特性的物质。钢属于合金,其熔点低于纯铁,故纯铁熔点高。3.常见合金的应用。(1)如镍铬铝铁、镍铬铝铜等合金,具有很高的电阻率,可用于制备电路中的精密元件。(2)铝合金。①性能:成本低、性能优异、密度小、强度大、塑性好,可加工成各种型材,具有优良的导电性、导热性,抗腐蚀能力强,装饰效果好。②用途:主要用于航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业。(3)钛合金。①性能:强度高、密度小、耐热性好、易于加工、抗腐蚀性强。②用途:广泛应用于医疗、火箭、导弹、航天飞机、船舶、化工和通信设备等领域。【自主思考2】

为什么航空工业中铝合金比铁合金用途更广泛?提示:①铝合金比铁合金密度小;②铝合金表面易形成致密的氧化膜,此氧化膜耐高温、防腐蚀,而铁合金的氧化膜易脱落,起不到防腐蚀的作用。三、无机非金属材料1.早期使用的无机非金属材料:石器工具、陶瓷器皿。2.现代广泛利用的无机非金属材料:水泥、玻璃、半导体材料(如硅)、光导纤维(主要成分二氧化硅)等。四、新型陶瓷材料1.高温结构陶瓷:主要有高温氧化物(如氧化铝陶瓷)和高温非氧化物(如氮化硅陶瓷)两大类。2.压电陶瓷:主要成分是钛酸钡和钛酸铅。【效果自测】

1.判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。(1)人类历史上使用最早的合金是青铜。(

)(2)焊锡是锡和铅的合金。(

)(3)铝合金的熔点比铝低,但机械强度和硬度比铝高。(

)(4)生铁中的铁与纯铁的化学性质不同。(

)(5)镁铝熔合成合金的过程发生了化学变化。(

)(6)光导纤维的主要成分是硅。(

)(7)合金是混合物,具有金属的特性。(

)(8)石墨烯是无机非金属材料。(

)√√√×××√√2.化学行业把材料分为金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料等。金属材料在现实生活中有极为重要的作用。下列金属材料的用途与金属所具有的性质不相符的是(

)。A.制造白炽灯灯丝——熔点高B.制造飞机——硬度大而密度小C.制造保险丝——硬度大D.制造盛装化工原料的容器——耐腐蚀答案:C解析:制造保险丝的材料应具备熔点低的特性。3.阅读材料,回答下列问题。近年来,科研人员研究得到一种新型材料——泡沫铝。它是把发泡剂加到熔融铝合金中制成的,其优点是硬度大、密度小(为0.16~0.5

g·cm-3),比木材还轻,可浮于水面,又有很大刚性,且隔音、保温,是一种良好的建筑材料和轻质材料,近几年可大批量投放市场。(1)下列关于泡沫铝的说法中错误的是

(填字母,下同)。

A.泡沫铝是铝单质泡沫B.泡沫铝是一种合金C.泡沫铝是一种优质的建筑材料和轻质材料D.泡沫铝可用于飞机制造(2)铝制成铝箔用于食品包装,是利用它的

。

A.金属光泽 B.延展性C.导电性 D.导热性(3)铝在空气中会被氧化生成一层致密的氧化膜而对内部铝起保护作用,但这层氧化膜遇到强酸或强碱溶液都会溶解。①请写出该氧化膜与盐酸反应的离子方程式:

。

②请写出该氧化膜与氢氧化钠溶液反应的离子方程式:

。

答案:(1)A

(2)B

(3)①Al2O3+6H+══2Al3++3H2O

解析:(1)根据题给信息可知,泡沫铝是一种合金,是混合物;泡沫铝是一种优质的建筑材料和轻质材料;由于泡沫铝有很大刚性,密度小,且隔音、保温,故泡沫铝可用于飞机制造。(2)铝制成铝箔用于食品包装,利用的是铝的延展性。(3)Al2O3与盐酸、氢氧化钠溶液反应的离子方程式分别为

合作探究·释疑解惑探究任务

探究任务

合金的形成、性能和金属材料的选用问题引领根据你的生活经验和下表所提供的信息,分析并回答下列问题。物理性质银铜金铝铁铅钨锡导电性(以银的导电性为100作标准)100997461177.9——1.为什么菜刀、锤子等通常用铁制而不用铅制?提示:制作菜刀、锤子所用的金属硬度要大,铁比铅的硬度大。且制造菜刀,应该选择无毒的金属,这是首先要考虑的。故菜刀、锤子等通常用铁制而不用铅制。2.银的导电性比铜强,金的导电性比铝强,为什么导线一般用铜、铝而不用银、金?为什么远距离输电多用铝而少用铜?提示:银的导电性比铜强,金的导电性比铝强,但它们的导电性相差不大而价格却差距太大。且金属导线对金属的需求量很大,银、金储量较少,因此不能大量使用银、金。虽然铝的导电性比铜、银稍差,但铝的密度只有铜的三分之一,同时铜的价格也高于铝,故我们在远距离输电时多用铝而少用铜。3.为什么灯泡里的灯丝用钨制而不用锡制?提示:因为钨的熔点高(3

410

℃),而锡的熔点(232

℃)太低,通电时锡制的灯丝很容易就熔断了,所以用钨丝而不用锡丝作灯泡的灯丝。归纳提升1.合金的形成条件。(1)金属与金属形成合金时:合金是金属在熔化状态时相互熔合形成的,熔化时的温度需达到组分金属中熔点最高的金属的熔点,但又不能高于组分金属中沸点最低的金属的沸点。一种金属的熔点高于另一种金属的沸点时则不能形成合金。(2)金属与非金属形成合金时:部分不活泼非金属与金属可形成合金,活泼非金属与活泼金属则不能形成合金。2.合金的组成及性能。(1)合金中一定含有金属元素,可能含有非金属元素。(2)合金是混合物,不是化合物。(3)合金具有金属特性,如导电、导热等。(4)合金形成后会影响各组分金属的物理性质,如合金的熔点一般比各组分金属低,而硬度、机械强度一般比各组分金属高;但一般来说各组分金属均保持了其原有的化学性质。3.选择金属材料应考虑的因素。(1)主要用途:材料的用途与材料的性能有很密切的关系。(2)外观:不仅要材料本身外观美,还要使材料的外观与周边环境相协调。(3)物理性质:物理性质包括密度、硬度、强度、伸缩性、导电性、导热性、被水浸润性等。(4)化学性质:化学性质主要包括在空气、水、阳光、酸、碱、盐等的环境里的化学稳定性。这些性质会影响到材料的使用寿命。(5)价格:考虑价格时要把对材料的基本需求和材料的基本性能放在前面。(6)加工难度:考虑加工难度时要将材料的性质与加工的技术、设备相结合。(7)日常维护:金属材料耐腐蚀性相对较弱,在选择金属材料时必须要考虑材料使用后的日常维护问题。(8)对环境的影响:一是要考虑在使用材料的过程中,它的反光性、放射性、产生的噪音等对环境的不利影响;二是要考虑材料的废弃物对环境有哪些不利影响,要尽量避免有关的不利影响。典型例题【例题】

合金是两种或两种以上的金属(或金属与非金属)熔合而成的具有金属特性的物质。(1)下列物质不属于合金的是

(填字母,下同)。

A.明矾

B.硬铝C.生铁

D.青铜(2)下表为四种金属的熔点、沸点。其中不能形成合金的是

。

①Cu与Na

②Fe与Cu

③Fe与Na

④Al与NaA.①②

B.①③

C.①④

D.②④(3)镁铝合金与盐酸完全反应后,加入过量的氢氧化钠溶液,最后的结果是

。

A.没有沉淀物生成B.只有氢氧化铝沉淀生成C.只有氢氧化镁沉淀生成D.有氢氧化铝和氢氧化镁沉淀生成答案:(1)A

(2)B

(3)C解析:(1)明矾属于化合物;硬铝中含铝、铜、镁等,生铁中主要含铁、碳,青铜中含有铜、锡等,它们都属于合金。(2)当一种金属的熔点超过另一种金属的沸点时,它们就不可能熔合在一起而形成合金。(3)Mg、Al都与盐酸反应,Mg(OH)2不溶于NaOH溶液,而Al(OH)3溶于NaOH溶液生成NaAlO2和H2O。【变式训练】

合金相对于纯金属制成的金属材料来说优点是(

)。①合金的硬度一般比它的各组分金属的大②一般合金的熔点比它的各组分金属的更低③改变