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大家想一想我們身邊的金屬材料有哪些？
純金屬單質(zhì)和合金
第二節(jié) 金屬材料 課時1
第三章 鐵 金屬材料
1.了解合金的概念，并能聯(lián)系純金屬與合金的微觀結(jié)構(gòu)解釋二者性能的差異。
2.以鐵合金、鋁合金為例，能從元素組成上對合金進(jìn)行分類，并認(rèn)識不同類型金屬材料組成、性能與應(yīng)用的聯(lián)系，強(qiáng)化“性能決定用途”的觀念。
3.通過實(shí)驗(yàn)探究鋁和氧化鋁的性質(zhì)及轉(zhuǎn)化，認(rèn)識兩性氧化物，豐富對金屬多樣性的認(rèn)識。
4.了解儲氫合金、鈦合金等新型合金，感受化學(xué)科學(xué)對創(chuàng)造等多新材料以滿足人類生活需要和促進(jìn)科技發(fā)展的重要作用。
知識點(diǎn)一：合金
1.定義：在金屬中加熱熔合某些金屬或非金屬，就可以制得具有金屬特性的物質(zhì)，叫做合金。
物理變化
混合物
2.性質(zhì)：
具有許多優(yōu)良的物理、化學(xué)或機(jī)械性能。
（1） 硬度大于各成分金屬
（2） 熔點(diǎn)低于各成分金屬
結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)：
合金的性能可以通過所添加的合金元素的種類、含量和生成合金的條件等來加以調(diào)節(jié)。
純金屬與合金的結(jié)構(gòu)比較
【思考】小胖想制備K-Fe合金卻得不到（其他條件均已滿足），化學(xué)大師根據(jù)K、Fe金屬的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)數(shù)據(jù)得出原因是：
金屬 K Fe
熔點(diǎn)/℃ 63.6 1535
沸點(diǎn)/℃ 774 2750
——兩種金屬要熔化在一起成為合金，
熔點(diǎn)A金屬 沸點(diǎn)B金屬
鉀的沸點(diǎn)低于鐵的熔點(diǎn)，鐵熔化時，而鉀已變成氣體
＜
[特別注意]
(1)合金一定是混合物。
(2)合金在許多方面不同于各組成金屬，不是簡單加合，需加熱熔合；
但在化學(xué)性質(zhì)上，一般認(rèn)為合金體現(xiàn)的是各成分金屬的化學(xué)性質(zhì)。
(3)若一種金屬的熔點(diǎn)高于另一金屬的沸點(diǎn)，則二者不能形成合金。
工業(yè)生產(chǎn)中，常將兩種或多種（或金屬與非金屬）在同一容器中加熱使其熔合，冷凝后得到具有金屬特性的熔合物——合金，這是制取合金的常用方法。僅根據(jù)下表數(shù)據(jù)判斷，不宜用上述方法制取的合金是（ ）
A. Fe—Cu合金 B. Cu—Al合金 C. Al—Na合金 D. Cu—Na合金
金屬 Na K Al Cu Fe
熔點(diǎn)/℃ 97.5 63.6 660 1083 1535
沸點(diǎn)/℃ 883 774 2467 2567 2750
練一練
D
知識點(diǎn)二：鐵合金
鐵碳合金
生鐵
鋼
含C量為2%到4.3%
含C量為0.3%到2%
性能：硬度大，抗壓性好，性脆
性能：良好的延展性，機(jī)械能好，可以鍛扎和鑄造
碳素鋼
合金鋼
低碳鋼
中碳鋼
高碳鋼
韌性、焊接性好，強(qiáng)度低
強(qiáng)度高，韌性、加工性好
硬而脆，熱處理后彈性好
在碳素鋼里加入一種或者多種合金元素，使鋼的組織結(jié)構(gòu)發(fā)生變化（元素種類多，性能差異大）
不銹鋼
(特種鋼)
不銹鋼是最常用的一種合金鋼，它的合金元素是鉻（Cr）和鎳（Ni）
在碳素鋼中，由于含碳量不同，高碳鋼、中碳鋼和低碳鋼的性能有很大差異；向碳素鋼中加入不同的合金元素，可制得不同性能的合金鋼。這對你有什么啟示？
思考與討論
1.合金元素不同，其性能不同
2.結(jié)構(gòu)決定性能，性能決定其用途
3.改變合金元素來開發(fā)新功能的金屬材料
下列有關(guān)鐵和鐵合金的說法錯誤的是(　　)
A．生鐵比鐵軟
B．鐵有良好的導(dǎo)熱性
C．鋼是鐵的合金
D．鐵在潮濕的空氣中容易生銹
A
練一練
知識點(diǎn)三：鋁和鋁合金
鋁元素在地殼中的含量排在第三位，是含量最多的金屬元素
鋁原子的結(jié)構(gòu)
Al－3e-=Al3+
還原性
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb H Cu Hg …
鋁在金屬活動順序表中的位置
鋁屬于活潑金屬
常溫下，鋁和氧氣反應(yīng)
4Al+3O2=2Al2O3
想一想同樣是活潑金屬，鈉也能和氧氣反應(yīng)，但為什么鈉不能在空氣中存放，而鋁卻可以長時間存放呢？
氧化鋁薄膜性質(zhì)比較穩(wěn)定，有較好的耐磨、耐腐蝕性，阻止內(nèi)部金屬與空氣發(fā)生反應(yīng)，從而可以保護(hù)內(nèi)部的金屬。
耐火坩堝
耐火磚
燃器具點(diǎn)火瓷頭
Al2O3是一種白色難熔的固體,不溶于水，可作耐火材料(熔點(diǎn)2050℃)，硬度也很大。
資料卡
鋁制品的表面處理
在空氣中，鋁的表面自然形成的氧化膜很薄，耐磨性和抗蝕性還不夠強(qiáng)。為了使鋁制品適應(yīng)于不同的用途，常采用化學(xué)方法對鋁的表面進(jìn)行處理，如增加膜的厚度，對氧化膜進(jìn)行著色等。例如，化學(xué)氧化（用鉻酸做氧化劑）可以使氧化膜產(chǎn)生美麗的顏色。市場上有不少鋁制品是經(jīng)過這種方法處理的。
1.鋁和氧化鋁的性質(zhì)
【實(shí)驗(yàn)3-4】觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，完成下列表格。
視頻
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 實(shí)驗(yàn)原理（反應(yīng)方程式）
反應(yīng)剛開始，___________
一段時間后，產(chǎn)生_________ 點(diǎn)燃的木條放在試管口， 。
現(xiàn)象不明顯
大量氣泡
聽到爆鳴聲
2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑
Al2O3+6HCl=2AlCl3+3H2O
Al和Al2O3都能與酸發(fā)生反應(yīng)
【實(shí)驗(yàn)3-5】觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，完成下列表格。
視頻
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 實(shí)驗(yàn)原理（反應(yīng)方程式）
鋁片與NaOH溶液反應(yīng)
鋁片（打磨過）與NaOH溶液反應(yīng)
開始沒有氣泡，一段時間后產(chǎn)生氣泡，將點(diǎn)燃的木條放在試管口可聽到爆鳴聲。
立即產(chǎn)生氣泡，將點(diǎn)燃的木條放在試管口可聽到爆鳴聲。
Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O
2Al+2NaOH+2H2O =2NaAlO2+3H2 ↑
2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2 ↑
【思考】通過實(shí)驗(yàn)，你對鋁和氧化鋁的性質(zhì)有什么認(rèn)識？
兩性氧化物：
既能與酸反應(yīng)生成鹽和水,又能與堿反應(yīng)生成鹽和水的氧化物。
Al和 A12O3均能與酸、堿反應(yīng)。
分別屬于兩性金屬和兩性氧化物。
【應(yīng)用】由于Al和A12O3均能與酸、堿反應(yīng)，因此鋁制餐具不宜用來蒸煮或長時間存放酸性、堿性或食物。
2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑
Al2O3+6HCl=2AlCl3+3H2O
2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑
Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O
1.稱取兩份鋁粉，第一份加入足量的濃NaOH溶液，第二份加入足量的鹽酸，如果放出等體積的氣體(在同溫、同壓下)，則兩份鋁粉的質(zhì)量之比為(　　)
A.1∶2 B.1∶3 C.3∶2 D.1∶1
D
練一練
2.下列說法正確的是(　　)
A．金屬氧化物都是堿性氧化物，非金屬氧化物都是酸性氧化物。
B．Al2O3能與所有的酸、堿溶液反應(yīng)。
C．Al2O3屬于兩性氧化物。
D．用Al2O3坩堝加熱NaOH固體。
E．擦去表面氧化鋁的鋁條，在酒精燈上灼燒時，熔化的鋁紛紛滴落下來。
C
3.在加入鋁粉能放出氣體的溶液中，一定能大量共存的離子組是(　　)
2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑
2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑
C
2.鋁合金
為什么生活中很少見到以純鋁為材料的制品？
純鋁的硬度和強(qiáng)度都比較小，不適合作為生產(chǎn)生活中的材料使用，使用較多的是具有不同組成和性質(zhì)的鋁合金。
硬鋁
硬鋁中含Cu 4%、Mg 0.5%、Mn 0.5%、Si 0.7%，它密度小、強(qiáng)度高，具有較強(qiáng)的抗腐蝕能力，是制造飛機(jī)和宇宙飛船的理想材料。
知識點(diǎn)四：新型合金
1.儲氫合金
一種新型合金，一定條件下能吸收氫氣，一定條件能放出氫氣：循環(huán)壽命性能優(yōu)異，并可被用于大型電池，尤其是電動車輛、混合動力電動車輛、高功率應(yīng)用等等。
2.鈦合金
鈦合金強(qiáng)度高、耐蝕性好、耐熱性高。主要用于制作飛機(jī)發(fā)動機(jī)壓氣機(jī)部件，其次為火箭、導(dǎo)彈和高速飛機(jī)的結(jié)構(gòu)件
3.耐熱合金
人造衛(wèi)星的天線
4.形狀記憶合金
稀土（Rare earth）元素是化學(xué)周期表中鑭系元素和鈧、釔共十七種金屬元素的總稱。
下列說法正確的是(　　)
A．用來制造儲存氫氣所用鋼瓶的合金是儲氫合金
B．不銹鋼是最常見的新型合金
C．新型合金主要應(yīng)用于航天航空、生物工程等領(lǐng)域
D．碳纖維復(fù)合材料屬于新型合金材料
C
練一練
金屬材料
合金
鐵合金
鋁和氧化鋁
生鐵含碳量為：2%~4.3%
鋼含碳量為：0.03%~2%
碳素鋼
合金鋼
高碳鋼
中碳鋼
低碳鋼
鋁
氧化鋁：
兩性氧化物
Al2O3 + 6HCl === 2AlCl3 + 3H2O
Al2O3 + 2NaOH === 2NaAlO2 + H2O
2Al + 6HCl === 2AlCl3 + 3H2↑
2Al + 2NaOH + 2H2O === 2NaAlO2 + 3H2↑
新型合金

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