初中化学《金属和金属材料》课件

金属和金属材料金属材料种类繁多，在现代社会中发挥着重要作用。从我们日常生活中常见的金属制品，到尖端科技领域不可或缺的金属合金，金属材料无处不在。单元目标11.金属和金属材料的分类学习区分常见金属和金属材料，并了解其主要特点。22.金属的性质和应用了解金属的物理性质和化学性质，以及它们在日常生活中的应用。33.常用金属材料的性能和应用掌握铁、铝、铜等常用金属材料的性能和应用领域。44.金属材料的回收利用和环保理解金属材料回收利用的重要性，以及相关环保问题。金属的性质金属光泽金属通常具有光泽，例如银、金、铜等，它们的光泽是由金属表面的自由电子反射光线造成的。延展性金属可以被拉伸成细丝，例如金丝、银丝，也可以被压成薄片，例如金箔、银箔。可塑性金属可以被锤打成各种形状，例如金属制品、金属器皿等，这与金属的延展性和可塑性有关。金属的熔点和沸点金属的熔点和沸点是重要的物理性质，反映了金属原子之间的相互作用力。一般来说，金属的熔点和沸点较高，这是因为金属原子之间存在着强烈的金属键。1535铁熔点2750铁沸点1083铜熔点2567铜沸点不同的金属，其熔点和沸点差异很大，例如钨的熔点高达3422℃，而汞的熔点仅为-38.87℃。金属的导电性和导热性金属具有良好的导电性和导热性，这得益于金属原子结构的特殊性。金属原子最外层电子容易脱离原子核的束缚，形成自由电子，这些自由电子可以在金属晶格中自由移动，从而传递电荷和热量。例如，铜的导电性很高，被广泛用于制作电线、电缆等导电材料。铝的导热性很好，常用于制作炊具、散热器等。金属的密度密度是物质在单位体积下的质量。不同金属密度不同。金属密度(g/cm³)金19.3银10.5铜8.9铝2.7铁7.8密度与金属的原子结构、原子量、排列方式有关。金属的化学反应活性金属与氧气的反应金属在空气中与氧气反应，生成氧化物，例如铁生锈，铝表面形成氧化铝保护膜。金属与酸的反应大部分金属能与酸反应，生成盐和氢气，例如铁与稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气。金属与盐的反应活动性强的金属能置换出活动性弱的金属，例如铁能置换出硫酸铜溶液中的铜。金属的抗腐蚀性腐蚀金属与周围环境发生化学反应，导致金属表面生成氧化物、氢氧化物等物质，从而破坏金属的完整性和功能。抗腐蚀性金属抵抗腐蚀的能力，可以采用表面涂层、合金化、添加缓蚀剂等方法提高抗腐蚀性。腐蚀的危害降低金属强度和使用寿命造成环境污染增加经济损失金属的应用建筑材料钢筋混凝土、钢结构建筑等，广泛应用于高楼大厦、桥梁等工程项目。交通工具汽车、飞机、轮船、高铁等交通工具，需要使用各种金属材料，如钢材、铝合金等。日常生活用品炊具、餐具、家具、电子产品等，金属制品在日常生活用品中随处可见。工业设备机械设备、电力设备、化工设备等，金属材料是各种工业设备的必要组成部分。金属材料的种类黑色金属铁、锰、铬等金属。具有强度高、硬度大等优点。广泛应用于建筑、机械制造等领域。有色金属铜、铝、锌、锡等金属。具有良好的导电性、导热性、耐腐蚀性等特性。广泛应用于电子、航空航天等领域。铁及其合金1铁的特性铁是重要的金属材料，具有良好的延展性、可塑性和强度。2合金将铁与其他元素（如碳、锰、硅、磷、硫）混合，形成合金。3合金种类常见的铁合金包括碳钢、不锈钢、铸铁等，具有不同的性能。4应用领域铁及其合金广泛应用于建筑、机械、交通、能源等各个领域。铁的组成和结构1铁原子铁元素2晶胞体心立方结构3晶体宏观结构4合金其他元素铁是一种金属元素，原子排列形成体心立方结构的晶胞，多个晶胞形成晶体。铁制品一般都含有其他元素，形成合金，例如碳钢、不锈钢等。铁的组成和结构决定了它的物理和化学性质，也影响了铁制品的性能。铁制品的制造原料准备铁矿石、焦炭、石灰石等原料被运送到高炉，经过破碎、筛分等处理。高炉冶炼在高炉中，铁矿石与焦炭、石灰石混合，在高温下发生化学反应，生成生铁。铸造将熔化的生铁倒入铸模中，冷却后得到各种形状的铸件。锻造通过锤击或压力将生铁或钢材塑造成所需的形状。机械加工利用机床对铁制品进行切削、钻孔、磨削等加工，使其达到最终尺寸和精度。铁制品的性能强度高铁制品具有较高的强度，可以承受较大的负荷，广泛应用于建筑、机械等领域。韧性好铁制品具有良好的韧性，不易断裂，可承受冲击和弯曲，是制造工具和机器的重要材料。易加工铁制品易于加工成型，可通过锻造、铸造、焊接等工艺制作各种形状的制品。耐腐蚀铁制品具有一定的耐腐蚀性能，但需采取防腐措施来延长其使用寿命。铝及其合金轻质铝密度小，重量轻，易于加工，广泛用于航空航天、汽车制造等领域。耐腐蚀铝表面形成氧化铝保护膜，具有良好的抗腐蚀性能，在建筑、家居等领域应用广泛。导电性铝具有良好的导电性，可用于制造电线、电缆、电器元件等。可回收铝可回收利用，节约资源，减少环境污染。铝合金的性能和应用轻量化铝合金密度低，重量轻，广泛用于航空航天领域，降低飞机载重，提高燃油效率。强度高铝合金强度高，耐腐蚀，适合制造自行车框架、汽车零部件等，提高产品耐久性。耐腐蚀铝合金耐腐蚀性能强，适合制造门窗、建筑装饰材料，延长产品使用寿命。铜及其合金铜的特性铜具有良好的导电性和导热性，以及优良的抗腐蚀性。它还具有延展性，可以被加工成各种形状。铜合金种类常见的铜合金包括黄铜、青铜和白铜。每种合金都拥有不同的物理和化学性质，使其适合不同的应用。铜合金应用铜合金被广泛用于制造电线、管道、硬币、乐器等。它们也用于建筑材料、装饰品和艺术品。铜合金的性能和应用青铜青铜是铜锡合金，强度高、硬度大、耐腐蚀，常用於制造机械零件、工具、装饰品等。黄铜黄铜是铜锌合金，具有良好的加工性能和耐腐蚀性，广泛应用于建筑、机械、电子等领域。镁及其合金镁合金的应用镁合金密度低、强度高，应用于汽车、航空航天等领域。镁合金的特点镁合金具有良好的可加工性和可焊接性，易于成型。镁合金的优越性镁合金具有优异的减震性、抗电磁干扰性能。镁合金的性能和应用轻量化镁合金密度低，强度高，可用于航空航天、汽车等领域，降低产品重量，提高燃油效率。耐腐蚀镁合金表面形成氧化膜，具有良好的耐腐蚀性，可在恶劣环境中使用。可降解镁合金可生物降解，有利于环保，在生物医用材料领域应用广泛。金属材料的未来发展趋势轻量化未来金属材料将更加轻便，以满足航空航天、汽车等领域对材料轻量化的需求。高性能新型金属材料将具有更高的强度、耐腐蚀性、耐高温性等性能，以满足各种高科技领域的应用。智能化未来金属材料将具备感知环境、自我修复等智能功能，以满足更加复杂的需求。绿色环保金属材料的生产和应用将更加环保，减少对环境的污染。研究金属材料的意义促进科技发展金属材料是许多科技领域的基石，例如航空航天、电子信息、生物医药等。改善生活质量金属材料广泛应用于日常生活中，提高生活质量，例如厨具、餐具、家居用品等。推动社会进步金属材料在基础设施建设、交通运输、能源开发等领域发挥重要作用。金属材料的生产流程1原料开采从矿石中提取金属2冶炼从矿石中分离金属3铸造将金属熔化并浇入模具中4加工根据需要对金属进行加工5表面处理提高金属的耐腐蚀性金属材料的生产流程是一个复杂的系统，从矿石开采到最终的金属制品，需要经过多个步骤。金属材料的回收利用节约资源金属材料回收利用可以减少对自然资源的开采，保护环境。例如，回收铝可以节省大量电力，并减少二氧化碳排放。降低成本回收利用可以降低金属材料的生产成本，节约能源和资源。例如，回收钢铁可以节省开采、冶炼等环节的成本。减少污染回收利用可以减少金属材料的废弃物，减少对环境的污染。例如，回收塑料可以减少塑料垃圾的堆积，避免塑料对土壤和水体的污染。循环经济金属材料回收利用是循环经济的重要组成部分，可以实现资源的循环利用。例如，回收铜可以制成新的铜制品，形成闭环的循环利用模式。金属材料的环保问题环境污染金属开采、冶炼和加工过程会产生各种污染物，如粉尘、废气、废水等，对环境造成严重危害。资源浪费金属资源不可再生，过度开采和浪费会导致资源枯竭，影响可持续发展。能源消耗金属冶炼和加工需要大量能源，消耗大量化石燃料，加剧温室效应。结构部件设计与金属材料选择11.结构要求结构部件需要满足强度、刚度和稳定性要求，例如承载能力、抗变形能力和抗倒塌能力。22.环境因素金属材料在不同环境下表现出不同的性能，如高温、低温、腐蚀性环境等。33.成本控制需要考虑金属材料的成本、加工成本和运输成本，选择性价比高的材料。44.可加工性金属材料的加工性能影响生产效率和产品质量，例如焊接、切割、锻造和铸造等。金属材料研究的新技术先进的材料表征技术例如透射电子显微镜（TEM）、扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）等，可以对金属材料的微观结构和性能进行更深入的分析。计算机模拟与计算利用计算机模拟和计算方法，可以对金属材料的微观结构、性能和加工过程进行预测和优化。增材制造技术利用3D打印技术，可以制造出具有复杂几何形状和特殊性能的金属零件，拓展了金属材料的应用领域。人工智能和机器学习人工智能和机器学习技术可以应用于金属材料的研究，加速新材料的发现、设计和优化，提高效率。金属材料的创新应用汽车制造高强度、轻质金属材料应用于汽车车身，提高燃油效率，降低排放。航空航天耐高温、耐腐蚀的金属合金应用于飞机发动机，提高飞行安全。医疗器械生物相容性良好的金属材料应用于手术器械，提高手术效率，减少感染风险。智能建筑智能金属材料应用于建筑结构，实现自感知、自适应，提高建筑安全性，节约能源。金属材料的科学素养培养培养科学思维金属材料的学习可以帮助学生建立科学思维，培养其观察、分析、推理等能力。增强实践能力通过实验、探究等活动，学生可以增强动手能力，加深对金属材料的理解。树立环保意识学习金属材料的回收利用，可以培养学生的环保意识，使其了解资源的宝贵和保护环境的重要性。提升社会责任感金属材料的应用与社会发展息息相关，学习金属材料可以帮助学生树立社会责任感。本单元知识点总结金属的性质金属具有延展性、导电性和导热性等特点，其物理性质和化学性质决定了金属的应用。金属材料常见的金属材料包括铁、铝、铜等，它们经过加工处理后成为各种合金，拥有更加优异的性能。金属材料的应用金属材料广泛应用于建筑、交通、电子、航空航天等领域，为社会发展提供重要的支撑。金属材料的环保问题金属资源的开采和利用会带来环境污染问题，因此需要加强金属材料的回收利用，实现可持续