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3.2 金屬材料
第三章 鐵 金屬材料
年 級：高一年級 學 科：化學（人教版2019）
[思考] 生活中用到的金屬材料是純金屬較多還是合金較多？
合金具有許多優良的物理、化學或機械性能
這些金屬材料包括純金屬和合金
熔點
多數合金熔點低于其組分中任一種組成金屬的熔點
硬度
導電性
導熱性
抗腐蝕性
一般比其組分中任一金屬的硬度大
低于任一組分金屬
有的強
利用合金的這一特性，可以制造高電阻和高熱阻材料
在鐵中摻入15%鉻
和9%鎳得到一種
耐腐蝕的不銹鋼
合金具有許多優良的物理、化學或機械性能，可以滿足不同的需求。
[思考] 在純金屬中加入其他元素形成合金之后，為什么性能會發生改變？
結構決定性質
[思考] 為什么合金的硬度一般比組成它的純金屬硬度大？
合金內加入其他元素的原子大小不一，改變了金屬原子有規則的層狀排列，使原子層與層之間相對滑動變得困難
純金屬
合金
摻雜其他原子
形成合金
[思考] 為什么合金的熔點一般比組成它的純金屬熔點低？
合金內原子大小不一，排列沒有純金屬那樣整齊，使得原子之間的相互作用力減小，熔點降低
生活中的不銹鋼制品
用錳鋼制成的鋼軌
鋼是用量最大、用途最廣泛的合金
【任務1】認識常見的鐵合金
一、鐵合金
【任務2】了解鋼的分類及性能
一、鐵合金
【任務2】了解鋼的分類及性能
一、鐵合金
組成合金的元素種類相同，但含量不同，結構不同，性能也不同
若要研究新的合金材料，可以從添加元素種類和含量入手分析
一、鐵合金
【任務2】了解鋼的分類及性能
一、鐵合金
【任務2】了解鋼的分類及性能
一、鐵合金
二、鋁及鋁合金
【任務3】認識鋁及其化合物的性質
金屬鋁能和鹽酸反應，寫出化學方程式及離子反應方程式
金屬鋁能和氫氧化鈉溶液反應，寫出化學方程式及離子反應
與酸反應生成鋁鹽
與堿反應生成偏鋁酸鹽和水
1. 鋁單質
二、鋁及鋁合金
【任務3】認識鋁及其化合物的性質
2. 氧化鋁
①與酸反應
Al2O3 + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2O
②與堿反應
Al2O3 + 2NaOH = 2NaAlO2 + H2O
Al2O3 + 6H+ = 2Al3+ + 3H2O
Al2O3 + 2OH- = 2AlO2- + H2O
（偏鋁酸鈉）
二、鋁及鋁合金
【任務3】認識鋁及其化合物的性質
2. 氧化鋁
用途和物理性質
用于制造耐火材料（耐火坩堝）
用于制作手表軸承
熔點高（2050℃）
硬度大
做自來水閥門芯
不溶于水
思考：結合Al2O3的化學性質，提出耐火坩堝使用注意事項？
二、鋁及鋁合金
【任務3】認識鋁及其化合物的性質
3. 氫氧化鋁
Al(OH)3+3HCl = AlCl3+3H2O
Al(OH)3+3H+ = Al3++3H2O
Al(OH)3+NaOH = NaAlO2+2H2O
Al(OH)3+OH- = AlO2-+2H2O
白色難溶于水的膠狀物質
①與酸反應
②與堿反應
③不穩定性 Al(OH)3加熱能分解
二、鋁及鋁合金
【任務4】認識鋁合金
鋁合金——會飛的金屬
在鋁中加入少量合金元素，如Cu、Mg、Si、Mn、Zn及稀土元素
二、鋁及鋁合金
【任務5】了解稀土元素
1.稀土元素包括鑭系元素(57~71號元素)及釔和鈧，共17種元素。
2.用途
(1)稀土金屬有著廣泛的用途，它既可單獨使用，也可用于生產合金。在合金中加入適量稀土金屬，能大大改善合金的性能。因而，稀土元素又被稱為“冶金工業的維生素”。
(2)稀土金屬可用于制造引火合金、永磁材料、超導材料和發光材料等。稀土金屬除廣泛應用在冶金、石油化工、材料工業、醫藥及農業領域外，還逐漸深入到許多現代科技領域。
三、銅合金
【任務6】認識銅合金
黃銅：銅和鋅
青銅器
白銅：銅和鎳
青銅是我國最早的合金， 主要含銅和錫， 用于制機器零件如軸承、齒輪等
用于儀表和日用品
用于精密儀器、裝飾品
四、新型合金
【任務7】認識新型合金
氫能是人類未來的理想能源之一，氫能利用存在兩大難題。
制取
儲存
H2 是一種易燃易爆的氣體，要利用 H2 ，關鍵要解決 H2 的安全儲存和運輸問題
一般情況下，H2采用氣態和液態儲存，如在更高壓下把 H2壓入鋼瓶，但運送笨重的鋼瓶既不方便也不安全。儲氫合金的發現很好的解決了這個問題。
四、新型合金
【任務7】認識新型合金
儲氫合金是一類能夠大量吸收 H2，并與 H2結合成金屬氫化物的材料。具有使用價值的儲氫合金要求儲氫量大，金屬氫化物既容易形成，稍稍加熱又容易分解，室溫下吸、放氫的速率快。
如Ti-Fe合金和La-Ni合金等。
儲氫合金
儲氫合金
四、新型合金
【任務7】認識新型合金
新型合金
近年來，為了滿足某些尖端技術發展的需要，人們設計和合成了許多新型合金。新型儲氫合金材料的研究和開發為氫氣作為能源的實際應用起到重要的推動作用。鈦合金、耐熱合金和形狀記憶合金等新型合金廣泛應用于航空航天、生物工程和電子工業等領域。
鈦合金可以用于制造耐壓球
四、新型合金
【任務7】認識新型合金
合金名稱 主要性質 主要用途
鈦合金 熔點高、密度小、可塑性好、易于加工、機械性能好、抗腐蝕性能好等 廣泛用于火箭、導彈、航天飛機、船舶、化工和通信設備等
耐熱合金 高溫下具有高的抗氧化性、抗蠕變性與持久強度 主要應用于航空、艦艇、火箭等領域
形狀記憶合金 在加熱升溫后能完全消除其在較低的溫度下發生的變形，恢復其變形前的原始形狀 在航空航天領域、臨床醫療領域等有著廣泛的應用，如宇宙飛船的天線、人造骨骼、心臟修補器、手術縫合線等
課后作業
完成《必刷題》70頁之前

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