合金课件高一上学期化学人教版

第三章

铁

金属材料第二节

金属材料第一课时

合金1、了解铁合金的分类及用途。2、了解铝合金的分类及用途。3、了解新型合金的分类及用途。教学目标课前导入人类文明史，从某种意义上说，也是世界材料的发展史。陶瓷、青铜和铁等材料的兴起和广泛应用对社会进步起到了关键的推动作用，这些材料成为划分一个时代的重要标志，如石器时代、青铜时代、铁器时代。石器时代铜器时代铁器时代合成材料课前导入铝合金[思考与讨论]

制造飞机的材料中为什么大量使用铝合金而不用纯铝？纯铝的强度不够，为了确保飞机的机身材质能够抵抗得住高速飞行时的阻力压强，又要兼顾减轻机体重量，所以选用了高强度的铝合金。一、合金材料1.金属材料：是指金属元素或以金属元素为主构成的具有金属特性的材料的统称。2.合金：是由两种或两种以上的金属(或金属和非金属)熔合而成的具有金属特性的物质。纯金属合金90多种几千种金属材料物理变化故合金中各成分保持各自原有的化学性质一、合金材料1.金属材料：是指金属元素或以金属元素为主构成的具有金属特性的材料的统称。2.合金：是由两种或两种以上的金属(或金属和非金属)熔合而成的具有金属特性的物质。✭

注意：合金可以由金属与金属熔合而成，也可以由金属与非金属熔合而成。✭

例如：生铁和钢就是含碳量不同的两种铁合金。纯金属合金90多种几千种金属材料一、合金材料3.合金与纯金属的性能差异：(1)合金的硬度比其成分金属

，机械性能一般

各成分金属。(2)合金的熔点一般

各成分金属。(3)合金的导电性和导热性低于各成分金属。利用合金的这一特性，可制造高电阻和高热阻材料，制造有特殊性能的材料。(4)有的抗腐蚀能力强(如不锈钢)。(5)具有金属通性。大优于低于一、合金材料

思考1：已知铜的熔点为1083℃，钠的沸点为883℃，请

问铜和钠能否形成合金？

思考2：合金比成分金属的硬度一般都大，原因是什么？[解析]不能，当铜开始熔化时，钠已经汽化，故二者不能形成合金。[解析]纯金属内所有原子的大小和形状相同，原子的排列十分规整，形成合金后，改变了有规则的层状排列，使原子之间的相对滑动变得困难，导致合金的硬度变大。形成合金的前提是两种金属在同一温度范围内都能熔化，如果一种金属的熔点高于另一种金属的沸点时，二者不能形成合金。一、合金材料在纯金属内加入其他元素形成合金以后，结构发生变化使性能出现很大的差异。例如，常见的一些合金的硬度比其成分金属的大，是因为在金属内，所有原子的大小和形状都是相同的，原子的排列十分规整；加入或大或小的其他元素的原子后，改变了金属原子有规则的层状排列，使原子层之间的相对滑动变得困难，导致合金的硬度变大。合金的性能可以通过所添加的合金元素的种类、含量和生成合金的条件等来加以调节。对应训练[典例1]下列关于合金的叙述正确的是()

①具有金属的特性②通过熔合而成

③含有两种或两种以上金属或金属与非金属

④一般来说，合金的熔点比各成分的熔点低A．①② B．③④

C．②③④

D．全部D对应训练[典例2]人类的日常生活中离不开合金，下列物质中不属于合金的是()A．用于门窗框架上的硬铝B．用于冶炼金属铁的赤铁矿C．用于生产铁锅的生铁D．用于制造手术刀的不锈钢B对应训练[典例3]某合金与铁的物理性质的比较如表所示：又知该合金耐腐蚀，强度大，从以上性能看该合金不适合制()A．导线

B．门窗框

C．炉具

D．飞机外壳A

熔点/℃密度/(g/cm3)硬度(金刚石为10)导电性(银为100)某合金25003.007.42.3铁15357.864～517二、铁合金铁合金生铁钢(2%

~

4.3%)(0.03%~2%)根据含碳量不同✮性能：硬度大、抗压、性脆、可以铸造成型。✮用途：制造机座和管道等。✮性能：良好的延展性和机械性，可锻轧和铸造。✮用途：制造机械和交通工具。

✮钢是用量最大、用途最广的合金。1、铁合金二、铁合金低碳钢(低于0.3%)中碳钢(0.3%~0.6%)高碳钢(高于0.6%)根据化学成分2、钢的分类(1)钢是用量_____、用途最广的合金，分为：_______和_______。(2)碳素钢：最大碳素钢合金钢钢碳素钢合金钢韧性、焊接性好，但强度低，用于制造钢板、钢丝和钢管等。强度高，韧性及加工性好，用于制造钢轨、车轮和建材等。硬而脆，热处理后弹性好，用于制造器械、弹篢和刀具等。二、铁合金2、钢的分类(3)合金钢：

合金钢也叫特种钢，是在碳素钢里适量地加入一种或几种合金元素，使钢的组织结构发生变化，从而使钢具有各种特殊性能，如强度、硬度大，可塑性、韧性好，耐磨，耐腐蚀等。医疗器材厨房用具和餐具地铁列车的车体二、铁合金名称主要合金元素主要特性主要用途不锈钢铬(Cr)、镍(Ni)比较稳定，不易生锈，具有很强的抗腐蚀能力医疗器材、厨房用具和餐具、地铁列车的车体材质等超级钢Mn

CAl

V强度很大且耐磨，能够实现钢板的轻薄化汽车、航空和航天等领域锰钢锰(Mn)韧性好，硬度大钢轨、轴承、钢模、挖掘机铲斗、坦克装甲硅钢硅(Si)导磁性好变压器、发电机和电动机中的铁芯钨钢钨(W)耐高温、硬度大刀具二、铁合金

思考1：碳素钢的含碳量的高低与其硬度、韧性有何关系？[解析]碳素钢的含碳量越高，硬度越大；含碳量越低，韧性越好。

思考2：在碳素钢中，由于含碳量不同，高碳钢、中碳钢和低碳钢的性能有很大差异；向碳素钢中加入不同的合金元素，可制得不同性能的合金钢。这对你有什么启示？[解析]1、合金元素不同，其性能不同。

2、结构决定性能，性能决定其用途。

3、改变元素的种类和含量可以调节金属的性能。对应训练[典例4]判断正误。(1)合金一定是不同金属熔合而成的具有金属特性的化合物()(2)生铁的熔点比纯铁低，但机械强度和硬度比纯铁高()(3)铁、铬、镍熔合成不锈钢是化学变化()(4)生铁中的铁与纯铁的化学性质不同()(5)地震灾区重建要使用大量钢材，钢材是合金()对应训练[典例4]判断正误。(6)人类历史上使用最早的合金是青铜。(

)(7)合金中只存在金属元素，不可能有非金属元素。(

)(8)镁铝熔合成合金的过程是化学变化。(

)(9)合金的硬度一般比它的各成分金属的小。(

)(10)一般合金的熔点比它的各成分金属的低。(

)三、铝铝制餐具铝合金门窗铝制电线易拉罐✬铁合金、铝合金是生活、生产中使用最广泛的金属材料。三、铝✮

铝是地壳中含量最高的金属元素✭

铝是一种活泼金属，常温下能被空气中的氧气氧化，写出该反应的化学方程式。4Al＋3O2===2Al2O3✭

铝容易被空气氧化，那为什么人们日常生活中总喜欢使用铝合金制造的物品呢？

因为表面覆盖着的致密的氧化膜薄膜起着保护内部金属的作用。三、铝1、铝的物理性质颜色状态延展性硬度外观其它银白色金属常温下为固体延展性好质地软电和热的良导体具有金属光泽

熔点：660.4℃

沸点：2467℃三、铝2、铝元素的原子结构易失去3个电子还原性AlAl3+3、铝的用途①纯铝用作导线；②铝合金用于制造汽车、飞机、生活用品等。三、铝4、铝的化学性质①常温：铝与空气中的氧气反应，表面生成一层致密的氧化铝薄膜，对内部金属起着保护作用，化学方程式为：4Al＋3O2===2Al2O3

②点燃：铝在氧气中点燃，放出大量的热和耀眼的白光，化学方程式为：4Al＋3O2===2Al2O3

与氧气反应点燃三、铝4、铝的化学性质与盐酸反应[实验3-4]

在一支试管中加入5mL盐酸，再向试管中放入一小块铝片。观察现象。过一段时间后，将点燃的木条放在试管口，你观察到什么现象？三、铝4、铝的化学性质与盐酸反应实验现象：刚开始没有气泡，一段时间后，铝片逐渐溶解，有无色气泡冒出，将点燃的木条放在试管口有爆鸣声。Al2O3＋6HCl==2AlCl3＋3H2O

2Al＋6HCl==2AlCl3＋3H2↑

Al2O3＋6H＋==2Al3＋＋3H2O

2Al＋6H＋==2Al3＋＋3H2↑

三、铝4、铝的化学性质与氢氧化钠反应[实验3-5]

在两支试管中分别加入少量的NaOH溶液，然后向其中一支试管中放入一小块铝片，向另一支试管中放入用砂纸仔细打磨过(除去表面的氧化膜)的一小块铝片。观察现象。过一段时间后，将点燃的木条分别放在两支试管口。你观察到什么现象?三、铝4、铝的化学性质与氢氧化钠反应实验现象：试管①中一开始无气泡产生，一段时间后，铝片逐渐溶解，有无色气泡冒出，试管②中铝片溶解，立即产生无色气泡，将点燃的木条放在试管口，都有爆鸣声(说明均有H2生成)Al2O3＋2NaOH＋3H2O==2Na[Al(OH)4]2Al＋2NaOH＋6H2O==2Na[Al(OH)4]＋3H2↑Al2O3＋2OH—＋3H2O==2Al(OH)4—2Al＋2OH—＋6H2O==2Al(OH)4—＋3H2↑

四羟基合铝酸钠四羟基合铝酸根离子四、氧化铝和氢氧化铝1、Al2O3两性氧化物：既能与酸反应生成盐和水，又能与碱反应生成盐和水的氧化物。2、Al(OH)3两性氢氧化物：既能与酸反应生成盐和水，又能与碱反应生成盐和水的氢氧化物。Al(OH)3溶于盐酸：Al(OH)3＋3HCl

==AlCl3＋3H2OAl(OH)3溶于NaOH溶液：Al(OH)3＋NaOH

==Na[Al(OH)4]四、氧化铝和氢氧化铝1、Al2O3两性氧化物：既能与酸反应生成盐和水，又能与碱反应生成盐和水的氧化物。(1)白色固体，难溶于水，纯净的氧化铝俗称刚玉。(2)熔点高(2050℃)，可制作耐火材料。(3)硬度大，可制作防弹玻璃。四、氧化铝和氢氧化铝铝制餐具为何不易用来蒸煮或长时间存放酸性或碱性食品？[解释]由于Al和Al2O3均能与酸、碱反应，因此铝制餐具不宜用来蒸煮或长时间存放酸性或碱性食物。铝比铁活泼，但是铝的抗腐蚀性却比铁强的多，这是为什么呢？[解释]常温下，活泼的金属在空气中易与氧气反应，表面生成一层氧化膜，但有的氧化膜致密，可以保护内部的金属不会继续被氧化，如镁、铝表面的氧化膜，因此镁、铝可在空气中保存；有的氧化膜疏松，不能保护内部金属，如铁表面形成的铁锈。四、氧化铝和氢氧化铝

如何除去铁粉中的铝粉？如何除去氧化铁中的氧化铝？[解释]向样品加入足量的NaOH溶液，然后过滤、洗涤、干燥。五、铝合金铝合金：铝合金是目前用途广泛的合金之一。铝合金具有密度小、强度高、塑性好、制造工艺简单、成本低、耐抗腐蚀等特点，主要用于建筑外墙材料及房屋的门窗，可制成汽车车轮骨架和飞机构件等。主要组成元素主要特性主要用途铝合金硬铝Al、Mg、Cu、Si、Mn等(Mg0.5%、Cu4%、Si0.7%、Mn0.5%)密度小，强度和硬度都比纯铝的大，具有较强的抗腐蚀能力用于汽车、飞机、火箭、船舶等制造业镁铝合金Mg、Al强度和硬度都比纯铝和纯镁的大用于火箭、飞机、轮船等制造业Al(OH)4—归纳总结——Al3+、Al(OH)3、Al(OH)4—的转化对应训练[典例5]取等质量的铝粉两份，分别放入足量的浓氢氧化钠溶液和盐酸溶液中，充分反应后，两者放出氢气的体积()A．1：1 B．1：3 C．1：2 D．2：1A2Al＋6HCl==2AlCl3＋3H2↑

2Al＋2NaOH＋6H2O==2Na[Al(OH)4]＋3H2↑对应训练[典例6]用氧化铝为原料来制取氢氧化铝的最好的方法是(

)A．将氧化铝粉末溶于水 B．将氧化铝粉末溶于盐酸，再滴加氢氧化钠溶液C．将氧化铝粉末溶于盐酸中，再滴加氨水 D．将氧化铝粉末溶于氢氧化铝溶液中，再滴加盐酸C六、新型合金储氢合金记忆合金钛合金耐热合金近年来，为满足某些尖端技术发展的需要，人们又设计和合成了许多新型合金。六、新型合金六、新型合金六、新型合金六、新型合金储氢合金是一类能够大量吸收H2，并与H2结合成金属氢化物的材料。具有实用价值的储氢合金要求储氢量大，金属氢化物既容易形成，稍稍加热又容易分解，室温下吸、放氢的速率快，如Ti-Fe合金和La-Ni合金等。氢能利用存在两大难题是：制取和储存。新型储氢合金材料的研究和开发将为氢气作为能源的实际应用起到重要的推动作用。储氢合金常温常压升温减压六、新型合金钛合金强度高、耐蚀性好、耐热性高。钛合金主要用于制作飞机发动机压气机部件，其次为火箭、导弹和高速飞机的结构件。钛的外形很像钢铁，但远比钢铁坚硬，而重量只有同样大小的钢铁的一半。安然无恙的“躺”在各种强酸、强碱中；连比较凶猛的酸—王水，也不能腐蚀它。六、新型合金耐热合金在高温下还具有高强度和良好的抗氧化性，因而可用于热处理工业，制造各种结构件。六、新型合金形状记忆合金是一种原子排列很有规则、体积变为小于0.5%的马氏体相变合金。这种合金在外力作用下会产生变形，当把外力去掉，在一定的温度条件下，能恢复原来的形状。由于它具有百万次以上的恢复功能，因此叫作“记忆合金”。六、新型合金形状记忆合金发射人造卫星之前，将抛物面天线折叠起来装进卫星体内，火箭升空把人造卫星送到预定轨道后，只需加温，折叠的卫星天线因具有"记忆"功能而自然展开，恢复抛物面形状。六、新型合金在金属元素中，有一类性质相似，并在自然界共生在一起的稀土元素，他们是元素周期表中原子序数从57~71（从镧至镥，称为镧系元素）的15种元素以及钪和钇，共17种元素。稀土元素在科技、生产中有广泛的用途，被誉为新材料的宝库。

稀土金属既可单独使用，也可用于生产合金。在合金中加入适量稀土金属，能大大改善合金的性能。因而，稀土元