高中化学必修1全册课件（人教版） (19) 64页

第三节用途广泛的金属材料\n目标导学(学生用书P74)\n1.认识金属与合金在性能上的主要差异｡2.知道生活中常见合金——铁合金及铜合金的主要成分及性能｡3.通过实践活动认识如何正确使用金属及如何爱护金属资源｡4.了解金属材料的发展历史,重要作用和面临的挑战,激发学生的爱国热情和社会责任感｡\n课前自主学习(学生用书P74)\n一､常见合金的重要应用1.合金的定义合金是由两种或两种以上的金属(或金属跟非金属)熔合而成的具有金属特性的物质｡2.合金与纯金属的性能差异(1)合金的熔点一般低于它的各成分金属｡(2)合金的硬度一般高于各成分金属｡(3)合金具有许多优良的物理､化学或机械性能｡合金一定是混合物｡\n3.常见的合金(1)铜合金:我国最早使用的合金是青铜(主要含铜和锡),另外,还有黄铜(主要含铜和锌),白铜(主要含铜和镍)｡(2)钢:根据化学成分,钢可分为两大类:碳素钢和合金钢｡碳素钢是铁和碳的合金,根据含碳量的不同,碳素钢可分为低碳钢､中碳钢､高碳钢｡合金钢是指:在碳素钢中加入铬､锰､钨､镍､钼､钴､硅等合金元素｡\n二､正确选用金属材料1.金属材料的分类\n2.金属材料的正确选用在进行金属材料选择时,常常要考虑以下几个方面:主要用途､外观､物理性质(密度､硬度､强度､导电性)､化学性质(耐腐蚀性)､价格､加工难度､日常维护､对环境的影响等方面｡诱思探究:碳素钢中的含碳量与其硬度和韧性有怎样的关系?提示:含碳量越低,钢的韧性越好,含碳量越高,钢的硬度越大｡\n课堂深化探究(学生用书P74)\n一､常见合金的成分及其重要应用1.铜合金\n合金主要成分主要性能主要用途青铜铜､锡强度高､可塑性好､耐磨､耐腐蚀机械零件,如轴承､齿轮等黄铜铜､锌强度高､可塑性好､易加工､耐腐蚀机械零件､仪表､日用品白铜铜､镍光泽好､耐磨､耐腐蚀､易加工钱币､代替银做饰品\n2.合金钢\n名称主要合金元素主要特性主要用途锰钢锰韧性好,硬度大钢轨､轴承､钢模､挖掘机铲斗､坦克装甲不锈钢铬､镍抗腐蚀性好医疗器械､容器､反应釜､炊具硅钢硅导磁性好变压器､发电机和电动机中的铁芯钨钢钨耐高温､硬度大刀具\n3.铝合金成分元素主要特性主要用途Al、Mg、Cu、Si等密度小,强度大用于汽车､飞机､火箭､船舶制造\n4.钛合金钛的合金具有密度小､强度高､耐腐蚀､耐高温等优点,主要用于飞机､火箭､导弹､人造卫星､宇宙飞船等领域｡\n二､正确选用金属材料金属材料的使用范围很广｡对金属材料的选择是一个涉及方方面面的综合性问题,它不仅关系到生活质量､生产效益､经济支付等问题,还关系到环境保护等方面的长远利益｡一般来说,选择金属材料时,常常要考虑以下几个方面: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:材料本身不仅要外观美,而且材料的外观要与周边环境相协调｡\n3.物理性质:包括密度､硬度､强度､伸缩性､导电导热性､被水浸润性等｡4.化学性质:主要包括在空气､水､阳光､酸､碱､盐等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:考虑价格是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｡\n7.日常维护:在选金属材料时必须要考虑到使用后的日常维护问题｡8.对环境的影响:一是要考虑到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;二是要考虑到材料的废弃物对环境有哪些不利影响,要尽量做到避免这些不利影响｡\n典例剖析(学生用书P75)\n知识点一合金的组成和性质例1根据下列金属的熔沸点:金属NaCuAlFe熔点(℃)97.510836601535沸点(℃)883259522003000\n其中不能形成合金的是()A.Cu与NaB.Fe与CuC.Fe与NaD.Al与Na解析合金是金属在熔化状态时相互溶解或相互混合形成的,熔化时的温度需达到两种金属中最高的金属的熔点,但又不能超出成分金属中的最低沸点的温度,选项中的Cu与Na､Fe与Na不符合合金要求｡答案AC\n知识点二合金中元素的测定和计算例2含镁3%~5%铝镁合金,现已成为轮船制造､化工生产､机械制造等行业的重要材料｡现有一块已知质量的铝镁合金,欲测定其中镁的质量分数,几位同学设计了以下几种不同的实验方案｡\n(1)上述实验方案中,各发生了哪些化学反应?请尝试写出有关的化学方程式｡这些反应体现了铝､镁单质的哪些性质?(2)上述各实验方案能否测出合金中镁的质量分数?请说出理由｡\n〔解析〕铝与镁都与盐酸反应放出H2,测定生成的气体总体积,又知道镁铝合金的质量,可以计算出具体镁铝的质量分数,实验设计1合理;铝可与NaOH反应放出氢气,而镁不反应,通过测定H2的体积可以计算出铝的质量分数,也便知道了镁的质量分数;实验设计3合金溶于盐酸后生成MgCl2和AlCl3,而加入过量NaOH,MgCl2生成了Mg(OH)2沉淀,Al(OH)3则溶于NaOH生成NaAlO2,因此,测定沉淀的质量可以计算出镁的质量,可以算出镁的质量分数｡\n〔答案〕(1)设计1:发生了置换反应:Mg+2HCl＝MgCl2+H2↑2Al+6HCl＝2AlCl3+3H2↑体现了镁铝的还原性｡设计22Al+2NaOH+2H2O＝2NaAlO2+3H2↑铝的还原性设计3MgCl2+2NaOH＝Mg(OH)2↓+2NaClAlCl3+3NaOH＝Al(OH)3↓+3NaClAl(OH)3+NaOH＝NaAlO2+2H2O\n(2)实验设计1:Mg+2HCl＝MgCl2+H2↑24gVmm(Mg)V1(H2)2Al+6HCl＝2AlCl3+3H2↑54g3Vmm(Al)V2(H2)\n由于m(Mg)+m(Al)已知,V1(H2)+V2(H2)已知,所以上述方程中,只有两个未知数,m(Mg)可求,ω(Mg)也可求｡\n实验设计2:根据H2体积可求出Al的质量,进而可求出Mg的质量和质量分数.2Al+2NaOH+6H2O＝2Na[Al(OH)4]+3H2↑54g3Vmm(Al)V由于Vm､V已知,所以m(Al)可知,则m(Mg)可求,ω(Mg)也可求｡\n实验方案3:根据Mg原子守恒:Mg～MgCl2～Mg(OH)22458m(Mg)m[Mg(OH)2]可见,由m[Mg(OH)2]可求m(Mg),进而可求ω(Mg)｡\n课内针对性训练(学生用书P76)\n1.选用金属材料时,以下方面需要考虑的是()①主要用途②物理性质､化学性质③价格④加工难度⑤日常维护⑥环境保护A.①②③B.③④⑤C.①⑤⑥D.①②③④⑤⑥答案:D\n2.下列说法中不正确的是()A.人类历史上使用最早的合金是青铜B.司母戊鼎是我国目前已发现的最重的青铜器C.目前世界上使用量最大的合金是铝合金D.目前世界上用途最广的合金是钢答案:C解析:目前世界上使用量最大的合金是钢｡\n3.关于合金的性质的说法中,错误的是()A.多数合金的硬度一般比其各成分金属的硬度高B.多数合金的熔点一般比其各成分金属的熔点低C.合金的物理性质一般与其各成分金属的物理性质不同D.合金的化学性质一般与其各成分金属的化学性质不同答案:D\n解析:合金的性质与成分金属相比,一般硬度､机械强度会变大,但是熔点却比其任意一种成分金属要低,所以物理性质发生变化,但是在发生化学反应的时候,各种金属还是按照纯金属的反应进行,即形成合金后,各成分金属的化学性质不变｡\n4.物质的性质决定了物质的用途,下面列出了金属的几种性质:①导热性､②导电性､③还原性､④延展性､⑤具有金属光泽｡请在下面金属用途后的横线上填上金属性质对应的序号｡(1)用铝锭制成包装用的铝箔________;(2)用铝制成的高压铝锅________;(3)用铁粉回收照相业废液中的银________;(4)电信业中大量使用的铜丝､金属电缆________｡④①③②\n解析:根据金属的用途不难分析｡(1)利用铝的延展性;(2)利用铝的导热性;(3)利用了铁的还原性;(4)利用了铜的导电性｡\n课后优化训练(学生用书P76)\n基础强化1.(2007·广东高考)下列说法正确的是()A.所有不锈钢都只含有金属元素B.我国流通的硬币材质是金属单质C.广东正在打捞的明代沉船上存在大量铝制餐具D.镁合金的硬度和强度均高于纯镁答案:D\n解析:A项,不锈钢亦可含有非金属元素;B项,我国流通的硬币为合金,含有锡等金属;C项,明代没有发现冶炼铝的方法,不可能有铝制餐具;D项,合金的硬度一般比其成分金属的硬度大｡\n2.合金有许多特点,如NaK合金为液体,而Na和K的单质均为固体｡据此推测:生铁､纯铁､碳三种物质中,熔点最低的是()A.纯铁B.生铁C.碳D.无法确定答案:B\n3.下列物质中,不属于合金的是()A.硬铝B.黄铜C.钢铁D.水银答案:D解析:硬铝是铝､铜､镁､锰等形成的合金;黄铜是铜锌合金;钢是铁碳合金;而水银是纯净的汞单质｡\n4.某合金与铁的物理性质的比较如下表所示:熔点/℃密度(g/cm3)硬度(金钢石为10)导电性(银为100)某合金25003.007.42.3铁15357.864.617\n还知该合金耐腐蚀､强度大｡从以上性能看,该合金不适合做()A.导线B.门窗框C.炉具D.飞机外壳答案:A解析:由表中信息可知,该合金的导电性能差｡\n5.将10g铁碳合金放入O2中高温灼烧,反应后的气体通入过量石灰水中得沉淀1.4g,则铁碳合金是()A.生铁B.高碳钢C.中碳钢D.低碳钢答案:B解析:碳元素质量为碳元素质量分数为故为高碳钢｡\n6.合金与纯金属制成的金属材料相比,优点是()①合金的硬度一般比它的各成分金属的大②一般地,合金的熔点比它的各成分金属的低③改变原料的配比､改变生成合金的条件,可以得到具有不同性能的合金④合金比纯金属的导电性能更强⑤合金比纯金属的应用范围更广泛\nA.①②③⑤B.②③④C.①②④D.①②④⑤答案:A解析:合金的导电性能不一定比纯金属的强｡\n7.铜锌合金的颜色酷似金的颜色,所以用铜锌合金制成的假金元宝欺骗人的事件屡有发生｡下列不易区别其真伪的方法是()A.测定密度B.放入硫酸铜溶液中,测定质量变化C.放入盐酸中D.观察外观答案:D\n解析:合金的颜色酷似金的颜色,观察外观很难辨别真伪,合金的密度一定比金的小,纯金性质稳定,不与盐酸､硝酸反应,而铜锌合金可以和盐酸反应,并有气体放出,铜锌合金放入硫酸铜溶液中,锌能与CuSO4反应,由方程式CuSO4+Zn＝ZnSO4+Cu,可知反应后固体质量减少｡故A､B､C都可用于辨别真伪｡\n8.金币､银币､铜币等金属货币在我国历史上曾发挥过重要的作用,其中的一些被收藏爱好者珍藏着,在一位收藏家的家中,陈列了很多金属货币｡\n(1)其中有些货币表面是黑色,且有少量的绿色锈状物,则这肯定是________币,黑色物质是________,形成这种物质的化学方程式为__________________;绿色物质是________________,形成这种物质的化学方程式为________________________________｡若要除去这些物质应选用________,发生反应的离子方程式为________________________________｡_________________________________________充分反应后,这枚金属币的真面目为________色｡铜氧化铜Cu2(OH)2CO32Cu+O2+CO2+H2O＝Cu2(OH)2CO3稀酸CuO+2H+＝Cu2++H2OCu2(OH)2CO3+4H+＝2Cu2++CO2↑+3H2O红\n(2)其中有一枚是闪闪发光的黄色金属币,它肯定是________币,表面一直未被氧化的原因是________________________________｡金金不活泼,不易与空气中O2反应\n解析:铜在铜､银､金中比较活泼,能与空气中氧气发生反应生成氧化铜,也能与空气中氧气､水及CO2一起发生反应而得到铜锈;氧化铜和碱式碳酸铜都可溶于强酸,所以将其放入到稀酸,如稀盐酸或硫酸中即可恢复原貌;而银和金都不活泼很难与空气中氧气等反应,所以保持原样｡\n能力提升1.汞合金是目前使用较多的补牙材料｡英国《新科学家》杂志最近发表了一篇文章,对汞合金补牙材料的安全性提出了质疑｡汞合金补牙材料中除了水银外,还含有锌锡､铜等金属｡下列有关汞合金的说法不正确的是()A.汞合金是一种具有金属特性的物质,易导热导电B.汞合金的强度和硬度比锡的大C.汞合金的熔点比汞的低D.汞合金的毒性远低于汞的毒性\n答案:C解析:合金是金属与金属或非金属熔合成的具有金属特性的物质,所以A正确;合金一般比成分金属的强度和硬度都大,所以B正确;而长期使用中未见中毒现象,说明了它比汞的毒性要低;只有C不正确,补牙的结果是得到强度较大的固体,所以汞合金应不是呈液态,即其熔点不会比汞的低｡\n2.有镁铝合金10.2g,将它溶于500mL4mol·L-1的盐酸里,若要使沉淀质量达到最大值,则需加入2mol·L-1氢氧化钠溶液的体积为()A.500mLB.900mLC.1000mLD.1200mL答案:C\n解析:题目中涉及多个化学反应,若是用化学方程式来列式计算,会十分繁琐,而且计算量大｡运用守恒定律,分析题意,不难发现当沉淀达到最大值时,即是镁､铝元素分别与氢氧根离子完全结合生成沉淀时,溶液中的阳离子只能为钠离子,阴离子必为氯离子,且二者的物质的量相等｡n(NaOH)＝n(HCl)＝0.5L×4mol·L-1＝2mol,V(NaOH)＝2mol÷2mol·L-1＝1L＝1000mL｡\n3.钛和钛的合金被誉为“21世纪最有发展前景的金属材料”,它们具有很多优良的性能,如熔点高､密度小､可塑性好､易于加工､耐腐蚀等,尤其是钛合金与人体器官具有很好的“生物相容性”｡根据它们的主要性能,下列用途不切合实际的是()A.用来做保险丝B.用于制造航天飞机C.用来制造人造骨D.用于家庭装修,做钛合金装饰门\n答案:A解析:由于钛和钛的合金密度小､可塑性好,因此可用于航天领域,B正确;由于钛和钛合金与人体器官具有很好的“生物相容性”,可与人体的组织相容,不引起排异反应,因此可以用来制造人造骨,C正确;由于其密度小､可塑性好､易于加工,因此可用于家庭装修,做钛合金装饰门,D正确;只有A错误,由于其熔点高,不适合做保险丝｡\n4.右图所示的是将铁､锌､铝､银分别插入足量的CuSO4溶液后,金属溶解的质量与析出金属的质量关系｡图中直线a表示()A.铝B.铁C.锌D.银答案:A\n解析:析出等量的金属需要转移相等的电子,从图象中可看出a用的金属质量最小,所以a提供等量电子数时,它的质量最小.\n5.某铝合金中含有元素镁､铜､硅,为了测定该合金中铝的含量,设计如下实验方案,请回答有关问题:(1)称取样品ag,称量时应该使用的仪器名称是________｡(2)将样品溶于足量的稀盐酸,过滤,溶液中主要含有_______________,滤渣中含有____________｡(3)滤液中加入过量的NaOH溶液,过滤｡所得滤渣的化学式为____________｡托盘天平MgCl2、AlCl3Cu、SiMg(OH)2\n(4)往步骤(3)的滤液中通入足量的CO2气体,过滤｡反应的离子方程式为_________________________________________________.(5)步骤(4)过滤所得的滤渣用蒸馏水洗涤3次,烘干后高温灼烧至质量不再减轻为止,称得其质量为bg,则原样品中的铝的质量分数为______________(用a、b表示)｡9b/17a×100%\n解析:由题意可知,用托盘天平称取的ag样品在实验操作中完成了如下的转换关系:\n所以样品中Al的质量分数为:(bg×27×2÷102)÷ag×100%＝9b/17a×100%｡