3.2 金属材料 ppt课件-（2019）新人教版高中化学必修第一册.pptx

1、 金属材料金属材料地壳中含量最高的金属元素： 人体中含量最高的金属元素：目前世界年产量最高的金属： 世界上最便宜的金属：密度最小的金属： 密度最大的金属：最硬的金属： 最软的金属：导电性最强的金属： 导热性最强的金属：展性最强的金属： 延性最好的金属：熔点最高的金属： 熔点最低的金属：金属性最强的金属： 地壳中含量最高的金属元素：铝 人体中含量最高的金属元素：钙目前世界年产量最高的金属：铁 世界上最便宜的金属：铁密度最小的金属：锂 密度最大的金属：锇最硬的金属：铬 最软的金属：铯导电性最强的金属：银 导热性最强的金属：银展性最强的金属：金 延性最好的金属：铂熔点最高的金属：钨 熔点最低的金属：

2、汞金属性最强的金属：铯 因为铁的表面常常生锈，盖着一层黑色的四氧化三铁与棕褐色的氧化铁的混合物，看去就是黑色的。所以人们称之为“黑色金属”。又因为最常见的合金钢是锰钢与铬钢，这样，人们把锰与铬也算成是“黑色金属”了。金属材料：包括纯金属和合金1、大多数金属为银白色（铜：紫红色，金：黄色）固体（汞：液体）。2、有金属光泽。3、具有导电性、导热性和延展性。导热性延展性导电性金属特性：CuAuAgPtTi纯金属材料实际生活中却使用的最多的是合金，很少使用纯金属。Al合金概念由两种或两种以上的金属与金属（或非金属）熔合而成的具有金属特性的物质必定含有一种及以上的金属元素性质具有许多优良的物理、化学或机

3、械性能合金的导电性、导热性一般低于成分金属合金的硬度一般大于成分金属合金的熔点多数比成分金属低原子大小相等排列规整相对滑动比较容易排列不规整相对滑动变得困难影响因素组成合金的元素种类，每种元素的含量，生成合金的条件都会影响合金的性能资料卡目前已经制得的纯金属只有80多种，但是由这些纯金属（或金属与非金属）制得的合金已达数千种提醒(1)合金是混合物而不是纯净物。 (2)不锈钢的抗腐蚀能力比纯铁强。(3)合金在许多方面不同于各成分金属，不是简单加合； 但在化学性质上，一般认为合金体现的是各成分金属的化学性质。(4)并非所有的金属都能形成合金，两种金属形成合金，其前提是两种金属在同一温度范围内都能熔

4、化，若一种金属的熔点高于另一金属的沸点，则二者不能形成合金。例：工业生产中，常将两种或多种（或金属与非金属）在同一容器中加热使其熔合，冷凝后得到具有金属特性的熔合物合金，这是制取合金的常用方法。仅根据下表数据判断，不宜用上述方法制取的合金是A. FeCu合金 B. CuAl合金 C. AlNa合金 D. CuNa合金金属金属NaKAlCuFe熔点/97.563.666010831535沸点/883774246725672750即一种金属的熔点不能高于另外一种金属的沸点铁合金铁碳合金主要由碳元素和铁元素，以及少量其他元素融合而成的合金铁碳合金生铁钢含C量为2%到4.3%含C量为0.3%到2%性能

5、：硬度大，抗压性好，性脆性能：良好的延展性，机械能好，可以锻扎和铸造碳素钢合金钢低碳钢中碳钢高碳钢韧性、焊接性好，强度低强度高，韧性、加工性好硬而脆，热处理后弹性好在碳素钢里加入一种或者多种合金元素，使钢的组织结构发生变化（元素种类多，性能差异大）不锈钢启示合金元素不同，其性能不同结构决定性能，性能决定其用途改变合金元素来开发新功能的金属材料钢的钢的 含碳量越低含碳量越低，韧性越，韧性越好好，硬度越，硬度越低低； 含碳量越高含碳量越高，韧性越，韧性越差差，硬度越，硬度越高高。资料卡钢中合金元素的主要作用合金元素合金元素主要作用主要作用铬（Cr）增强耐磨性和抗氧化性；增强高温强度；提高高碳钢的耐

6、磨性等锰（Mn）防止硫引起的脆性；增强钢的强度和韧性等钼（Mo）降低脆性；增强高温强度；提高红热时的硬度和耐磨性钨（W）提高高温时的强度和硬度；增强工具的耐磨性钴（Co）提高红热时的强度和耐磨性；用于制造磁性合金镍（Ni）增强低温时的韧性；改变高铬钢的内部结构等硅（Si）提高低合金钢的强度和硬度；增强高温时的抗氧化性1生铁的熔点是1100 1200 ，则可推断纯铁的熔点是 ()A1085 B1160 C1200 D1535 D2.下列关于铁和铁合金的有关说法错误的是 ()A. 工业上用CO将铁矿石中的铁还原出来B. 不锈钢抗腐蚀性能好，长期使用绝对不会生锈C. 制造铁轨、船舶、桥梁的碳素钢是铁

7、和碳的合金D. 使用铁锅烧菜能为人提供微量的铁元素B（1）青铜是我国最早的合金，主要含铜和锡，有良好的强度和塑性、耐磨、耐腐蚀，主要用于制机器零件如轴承、齿轮等。（2）黄铜，主要含铜和锌，有良好的强度和塑性、易加工、耐腐蚀，主要用于制机器零件、仪表和日用品。（3）白铜，主要含铜和镍，它不容易生铜绿，常用于制造精密仪器和装饰品。铜合金铝和铝合金铝元素在地壳中的含量排在第三位，是含量最多的金属元素铝原子的结构Al3e-=Al3+还原性K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb H Cu Hg 铝在金属活动顺序表中的位置铝属于活泼金属常温下，铝和氧气反应4Al+3O2=2Al2O3思考：1、

8、铝容易被空气氧化，但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。2、同样是活泼金属，钠也能和氧气反应，但为什么钠不能在空气中存放，而铝却可以长时间存放呢？ 氧化铝薄膜性质比较稳定，有较好的耐磨、耐腐蚀性，阻止内部金属与空气发生反应，从而可以保护内部的金属耐火坩埚耐火坩埚耐火砖耐火砖燃器具点火瓷头燃器具点火瓷头 Al2O3是一种白色难熔的固体,不溶于水，可作耐火材料(熔点2050)，硬度也很大。 氧化铝的天然存在形式氧化铝的天然存在形式 铝土矿 由氧化铝的水合物和少量的氧化铁和二氧化硅杂质组成 刚玉 氧化铝的天然晶体，硬度大仅次于金刚

9、石、金刚砂（SiCSiC）( (蓝宝石、红宝石是刚玉的一种）资料卡铝制品的表面处理 在空气中，铝的表面自然形成的氧化膜很薄，耐磨性和抗蚀性还不够强。为了使铝制品适应于不同的用途，常采用化学方法对铝的表面进行处理，如增加膜的厚度，对氧化膜进行着色等。例如，化学氧化（用铬酸做氧化剂）可以使氧化膜产生美丽的颜色。市场上有不少铝制品是经过这种方法处理的。【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?实验现象实验原理（反应方程式）反应刚开始，_一段时间后，产生_点燃的木条放在试管口，听到_现象不明显大量气泡爆鸣声2A

10、l+6HCl=2AlCl3+3H2Al2O3+6HCl=2AlCl3+3H2OAl和和Al2O3都能与酸发生反应都能与酸发生反应猜想：把一小块未打磨的铝片分别与2mol/L的盐酸和1mol/L的硫酸反应，哪个反应现象更明显、反应更剧烈？氯离子会破坏氧化膜的结构。实验3-5实验现象反应方程式铝片与NaOH溶液反应 铝片（打磨过）与NaOH溶液反应开始没有气泡，一段时间后产生气泡，将点燃的木条放在试管口可听到爆鸣声。立即产生气泡，将点燃的木条放在试管口可听到爆鸣声。偏铝酸钠【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（

11、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?问：通过实验，你对铝和氧化铝的性质有什么认识？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,例如Al2O3。Al和 A12O3均能与酸、碱反应。分别属于两性金属和两性氧化物。【应用】由于Al和 A12O3均能与酸、碱反应，氯离子又会破坏氧化膜的结构，因此铝制餐具不宜用来蒸煮或长时间存放酸性、碱性或食物。2Al+6HCl=2AlCl3+3H2Al2O3+6HCl=2AlCl3+3H2O2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2Al2O3+2NaOH=2NaAl

12、O2+H2O问：氧化铝是两性氧化物，当作为酸性氧化物时，其对应的酸是什么酸？是几元酸？其中Al(OH)4 AlO2- 2H2O，因此NaAlO2也可写成NaAl(OH)4。Al(OH)3问：氧化铝是两性氧化物，作为碱性氧化物时，其对应的碱是什么？Al(OH)3电离形式：Al是两性金属，试分析铝跟碱反应的本质？2Al + 2H2O + 2NaOH = 2NaAlO2 + 3H2 2Al + 6H2O = 2Al(OH)3 + 3H2Al(OH)3 + NaOH = NaAlO2 + 2H2O +2Al + 6H2O + 2NaOH = 2NaAlO2 + 2H2O + 3H2 问：2mol铝参与

13、反应需要氧化剂多少？2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H22Al+6HCl=2AlCl3+3H2铝合金为什么生活中很少见到以纯铝为材料的制品？纯铝的硬度和强度都比较小，不适合作为生产生活中的材料使用，使用较多的是具有不同组成和性质的铝合金。硬铝硬铝中含Cu 4%、Mg 0.5%、Mn 0.5%、Si 0.7%，它密度小、强度高，具有较强的抗腐蚀能力，是制造飞机和宇宙飞船的理想材料。小结铝、氧化铝铝氧化铝硬铝和氧气反应：4Al+3O2=2Al2O3两性氧化物和酸反应：2Al+6H+=2Al3+3H2和酸反应：Al2O3+6HCl=2AlCl3+3H2O和碱反应： Al2O3+2Na

14、OH=2NaAlO2+H2O既能和酸反应又能和碱反应，都生成盐和水的氧化物密度小、强度高，具有较强的抗腐蚀能力，是制造飞机和宇宙飞船的理想材料练习、铁和铝是科技、生产、生活中应用最广泛的金属材料。现有铁、铝的混合物进行如下实验:(1)操作X的名称是。 (2)气体A是 。 (3)A与Cl2混合光照可能发生爆炸,生成(填化学式),A在该反应中作为 (填“氧化剂”或“还原剂”)。 (4)溶液B中阴离子除OH-外还有,溶液D中存在的金属离子为。 过滤H2(或氢气)HCl还原剂Fe2+AlO2-新型合金 氢能是人类未来的理想能源之一，氢能的利用存在两大难题。 H H2 2是一种易燃易爆的气体，要利用是一

15、种易燃易爆的气体，要利用H H2 2，关键要解决，关键要解决H H2 2的安全储的安全储存和运输问题。一般情况下，存和运输问题。一般情况下，H H2 2采用采用气态和液态气态和液态储存，如在高压下储存，如在高压下把把H H2 2压入钢瓶，压入钢瓶，制取制取储存储存 但运送笨重的钢瓶既不方便也不安全。但运送笨重的钢瓶既不方便也不安全。 新型储氢合金材料的研究和开发为氢气作为能源的实际应用起到重要的推动作用重要的推动作用。储氢合金 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。 具有使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。

16、可循环、寿命长、性能优异，并可被用于大型电池，尤其是电动车辆、混合动力电动车辆、高功率应用等，如Ti-Fe合金和La-Ni合金等。储氢合金储氢合金钛合金其他新型合金： 钛合金强度高、耐蚀性好、耐热性高。主要用于制作飞机发动机压气机部件，以及火箭、导弹和高速飞机的结构件耐热合金人造卫星的天线形状记忆合金练习、判断正误(正确的打“”,错误的打“”)。(1)合金中只存在金属元素,不可能有非金属元素。 ()(2)生铁的熔点比铁低,但机械强度和硬度比铁高。 ()(3)生铁中的铁与纯铁的化学性质不同。 ()(4)硬铝、钢铁、水银均属于合金。 ()(5)镁铝熔合成合金的过程发生了化学变化。 ()(6)熔化烧

17、碱可在氧化铝坩埚中进行。 ()(7)Al2O3与少量的氢氧化钠溶液反应生成Al(OH)3沉淀。 ()(8)硬铝、生铁均属于混合物。 () 粒子之间的数目关系2Na + 2H2O 2NaOH + H2 从上例中化学反应中从上例中化学反应中粒子之间的数目关系粒子之间的数目关系可可以看出什么？以看出什么？三、物质的量在化学方程式中计算中的应用化学计量数之比：扩大扩大6.026.0210102323倍：倍：物质的量之比：2 ： 2 ： 2 ： 126.021023 ：26.02102 3：26.021023 ：26.0210232mol ：2mol ： 2mol ：1mol【例题】250mL 2mol

18、/L的硫酸与足量的铁屑完全反应。计算：（1）参加反应的铁屑的物质的量；（2）生成H2的体积（标准状况）。Fe + H2SO4 FeSO4 + H2上下一致上下一致左右相当左右相当1mol 22.4L0.50mol V(H2)单位问题：上下一致，左右相当。化学方程式所表示的是纯净物质之间的量的关系。如果是离子反应，可以根据离子方程式进行计算。如果是氧化还原反应，也可以利用电子转移关系进行有关计算。注意：4、等体积、等物质的量浓度的稀硫酸、氢氧化钠溶液分别放在甲、乙两烧杯中,各加入等质量的铝,生成氢气的体积之比为56,则甲、乙两烧杯中的反应情况是() B2Al+3H2SO4=Al2(SO4)3+3H22Al+2NaOH+ 2H2O=2NaAlO2+3H23、将等物质的量的Na和Al两种金属加入足量的水中,生成26.88 L(标准状况下)的气体,则下列描述错误的是 ( )A.金属Na无剩余 B.金属Al有剩余C.所得溶液溶质为NaAlO2 D.Na的物质的量是0.6 mol2Al+2NaOH+ 2H2O=2NaAlO2+3H2BA.甲、乙中都是铝过量 B.甲中铝过量,乙中碱过量C.甲中酸过量,乙中铝过量 D.甲中酸过量,乙中碱过量