浙教版九年级科学上册21金属材料课件.ppt
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1、 这些建筑物所用的各种物品都是由什么材这些建筑物所用的各种物品都是由什么材料制成的料制成的?你知道它是由哪些元素组成的吗你知道它是由哪些元素组成的吗?几十万种材料几十万种材料;由由100100多种元素不同的排多种元素不同的排列组合而形成的。列组合而形成的。建筑建筑 桥梁桥梁 器械器械 交通交通 生活生活 其它其它金属材料金属材料纯金属纯金属合合 金金合金是混合物合金是混合物:如黄铜如黄铜.铝合金铝合金.钢铁钢铁最常见的金属材料最常见的金属材料就是铁及其合金就是铁及其合金(一一)铁的物理性质:铁的物理性质:状状态态颜颜色色硬硬度度导导电电性性导导热热性性延展性延展性铁铁磁磁性性延延性性展展性性固
2、固银银白白质质软软有有有有有有有有有有铁粉呈黑色铁粉呈黑色,Fe2+,Fe2+溶液呈浅绿溶液呈浅绿色色,Fe3+,Fe3+溶液呈黄色溶液呈黄色,Fe(OH)3,Fe(OH)3是红褐是红褐色沉淀色沉淀(二二)铁的化学性质铁的化学性质:生锈生锈FeFe3 3O O4 4FeFe3+3+FeFe2+2+FeFe1.1.铁能与氧气、硫、氯气等非金属反应:铁能与氧气、硫、氯气等非金属反应:3Fe+2O23Fe+2O2点燃点燃Fe3O4 Fe3O4 Fe+SFe+SFeS FeS 2Fe+3Cl22Fe+3Cl22FeCl32FeCl32.2.铁能与硫酸、盐酸铁能与硫酸、盐酸等反应置换出氢:等反应置换出氢
3、:Fe+H2SO4=FeSO4+H2 Fe+H2SO4=FeSO4+H2 Fe+2HCl=FeCl2+H2Fe+2HCl=FeCl2+H23.3.铁能与硫酸铜等盐反应:铁能与硫酸铜等盐反应:Fe+CuSO4=FeSO4+CuFe+CuSO4=FeSO4+Cu4.4.铁在潮湿的空气中容易生锈铁在潮湿的空气中容易生锈:Fe2O3Fe2O3金和铜的合金金和铜的合金-18k-18k金金 黄黄 金金 钛合金与人体有很好的钛合金与人体有很好的“相容性相容性”,因此可用来制造人造骨因此可用来制造人造骨 钛和钛合金被认为是钛和钛合金被认为是2121世纪的重要世纪的重要材料,它具有很多优良的性能,如熔点高、材料
4、,它具有很多优良的性能,如熔点高、密度小、可塑性好、易于加工、机械性能密度小、可塑性好、易于加工、机械性能好等。尤其是抗腐蚀性能非常好,即使把好等。尤其是抗腐蚀性能非常好,即使把它们放在海水中数年,取出后仍光亮如新,它们放在海水中数年,取出后仍光亮如新,其抗腐蚀性能远优于不锈钢,因此被广泛其抗腐蚀性能远优于不锈钢,因此被广泛用于火箭、导弹、航天飞机、船舶、化工用于火箭、导弹、航天飞机、船舶、化工和通讯设备等和通讯设备等钛金属腕表钛金属腕表 铝镁合金主要特点铝镁合金主要特点:用其压铸的零部用其压铸的零部件轻薄件轻薄,具有表面光亮具有表面光亮,质量轻质量轻,强度重强度重量比高量比高,尺寸稳定性尺寸
5、稳定性,吸震性好吸震性好,散热快散热快,抗静电等特点。主要用途抗静电等特点。主要用途:广泛应用于广泛应用于高档家用电器高档家用电器,如壁挂式电视机外壳如壁挂式电视机外壳.笔笔记本电脑外壳记本电脑外壳.通讯电子产品通讯电子产品.汽车零汽车零.部件的制造。用此材料加工制造的产品部件的制造。用此材料加工制造的产品可可100%100%的回收再利用的回收再利用,符合环保概念。符合环保概念。镁合金主要用途镁合金主要用途:用于航空用于航空.航天航天.国防国防,汽车工业及制作各种镁合金型材汽车工业及制作各种镁合金型材.用钛用钛-镍形状记忆合金制成的人造卫星天线镍形状记忆合金制成的人造卫星天线 形状记忆合金是具
6、有形状记忆效应的合形状记忆合金是具有形状记忆效应的合金,被广泛用于做人造卫星和宇宙飞船的金,被广泛用于做人造卫星和宇宙飞船的天线,水暖系统、防火门和电路断电的自天线,水暖系统、防火门和电路断电的自动控制开关,以及牙齿矫正等医疗材料动控制开关,以及牙齿矫正等医疗材料.低温下低温下铅铅.锡锡.铅锡合金性质比较铅锡合金性质比较1.1.观察它们的外观观察它们的外观:都具有银白色金属光泽的固体都具有银白色金属光泽的固体.2.2.导电性实验:导电性实验:最最 大大两者之间两者之间最最 小小金属金属铅铅锡锡铅锡合金铅锡合金电流表读数电流表读数3.3.压力实验压力实验:用相同大小的力用相同大小的力,用一枚铁钉
7、在每块金属表用一枚铁钉在每块金属表面往下压面往下压1010秒钟左右秒钟左右,用放大镜观察凹陷面的用放大镜观察凹陷面的深浅。深浅。铅锡合金最浅铅锡合金最浅,锡块最深。锡块最深。4.4.熔化试验熔化试验:各剪下一小块铅各剪下一小块铅.锡和铅锡合金锡和铅锡合金,放入坩锅内放入坩锅内加热加热,观察熔化的先后情况。观察熔化的先后情况。铅锡合金最先熔化铅锡合金最先熔化铅锡合金的性质与纯铅铅锡合金的性质与纯铅.锡金属相比锡金属相比,你觉得有哪些改变你觉得有哪些改变?合金与纯金属相比合金与纯金属相比,性能上发生了改变性能上发生了改变,说明物质组成改变会使其性能改变说明物质组成改变会使其性能改变.合金与组成它们
8、纯金属性质之比较合金与组成它们纯金属性质之比较性质比较性质比较黄铜黄铜铜铜焊锡焊锡锡锡颜色与颜色与 光泽光泽 黄色有黄色有光泽光泽紫红色紫红色有光泽有光泽银白色银白色有光泽有光泽银白色银白色 有光泽有光泽硬度硬度比铜大比铜大坚韧坚韧坚硬坚硬质软质软熔点熔点比铜低比铜低较高较高比锡低比锡低较高较高根据以上实验及通过下表可知合金与根据以上实验及通过下表可知合金与组成它们纯金属的性质有何异同?你组成它们纯金属的性质有何异同?你可得出怎样的结论?可得出怎样的结论?结论结论:合金往往比金属具有更好的性能合金往往比金属具有更好的性能.1.1.合金的熔点比它的各成分金属的熔点都低合金的熔点比它的各成分金属的
9、熔点都低.2.2.合金的导电性能比它的各成分金属的导电性合金的导电性能比它的各成分金属的导电性能都弱能都弱(电阻率大电阻率大).).3.3.合金的强度或硬度大部分比纯金属强合金的强度或硬度大部分比纯金属强.在通常所用的金属材料中在通常所用的金属材料中,很多都是很多都是由合金制成的由合金制成的.那么什么是合金呢那么什么是合金呢?1.1.合金合金:由由2 2种或种或2 2种以上的金属熔合在一起种以上的金属熔合在一起形成的具有金属特性混合物形成的具有金属特性混合物(也可以是金属也可以是金属与非金属结合与非金属结合)注意注意:1.:1.合金一定有金属特征合金一定有金属特征 2.2.合金不是单质合金不是
10、单质,也化合物也化合物,是一种特殊的混合物是一种特殊的混合物 3.3.合金合金=金属金属+金属金属(或非金属或非金属)4.4.合金中至少含一种金属合金中至少含一种金属.2.2.铁的合金铁的合金钢和生铁。钢和生铁。根本区别在于含碳量不同根本区别在于含碳量不同铁碳合金铁碳合金(钢钢):):是最是最常见常见.应用最广的一应用最广的一种合金材料种合金材料铁的合金铁的合金生铁生铁钢钢含碳量含碳量机械性能机械性能加工方法加工方法炼炼制制原料原料设备设备主要主要变化变化2%2%4.3%4.3%0.03%0.03%2%2%铁矿石铁矿石.焦炭焦炭.石灰石石灰石生铁生铁高炉高炉Fe2O3+3CO Fe2O3+3C
11、O 高温高温 2Fe+3CO22Fe+3CO2(1)(1)将过量碳转变为气体将过量碳转变为气体(2)(2)融入有益的合金元素融入有益的合金元素硬而脆硬而脆,无韧性无韧性坚硬坚硬,韧性大韧性大,弹性好弹性好可铸而不可锻可铸而不可锻可铸可锻可压延可铸可锻可压延含碳量越高含碳量越高,越硬越脆越硬越脆;含碳量越低含碳量越低,韧性越好韧性越好,越柔软越柔软(一般来说一般来说,钢的机械性能比生铁好钢的机械性能比生铁好)转炉转炉易锈蚀是易锈蚀是许多金属许多金属共同弊端共同弊端 随着科学技术的不断进步随着科学技术的不断进步,人类对于钢铁的需人类对于钢铁的需求量也在不断的增大求量也在不断的增大,我国是钢铁生产大
12、国我国是钢铁生产大国,钢钢铁工人不断的制造出一些性能优良的钢材铁工人不断的制造出一些性能优良的钢材;但是但是,根据一些数据统计根据一些数据统计,每年由于锈蚀而浪费掉的钢每年由于锈蚀而浪费掉的钢铁材料仍占每年钢铁产量的铁材料仍占每年钢铁产量的1/41/4,因此给国家带,因此给国家带来了较为严重的经济损失。来了较为严重的经济损失。你知道钢铁产生锈蚀的原因是什么吗?你知道钢铁产生锈蚀的原因是什么吗?2 2、建立假设:、建立假设:金属产生锈蚀的金属产生锈蚀的条件有哪些条件有哪些?1 1、提出问题:、提出问题:可能与金属的内部结构有关可能与金属的内部结构有关可能与是否与氧气接触有关可能与是否与氧气接触有
13、关可能与空气的湿度有关可能与空气的湿度有关3 3、设计实验:、设计实验:(以铁的锈蚀为例以铁的锈蚀为例)器材:带塞子的试管若干支器材:带塞子的试管若干支,普通铁钉若干普通铁钉若干,蒸馏水蒸馏水,干燥剂干燥剂.请根据以下提供的器材请根据以下提供的器材,设计实验并画出实设计实验并画出实验装置图。验装置图。A AB BC Cu实验装置图:实验装置图:A AB BC C()干燥剂干燥剂一段一段 时间后时间后u通过通过B.CB.C的比较可知铁的锈蚀与的比较可知铁的锈蚀与 有关有关,通过通过 的比较可知铁的锈蚀与水有关的比较可知铁的锈蚀与水有关;本实验中本实验中 为对照组。为对照组。空气空气A.CA.CC
14、 C4 4、结论、结论:金属的锈蚀与水金属的锈蚀与水.空气等物质有关空气等物质有关若想验证金属的锈若想验证金属的锈蚀可能与金属的内蚀可能与金属的内部结构有关,该如部结构有关,该如何设计实验呢?何设计实验呢?5 5、利用纯铁、利用纯铁(D)(D)按上述方案进行实验,纯按上述方案进行实验,纯铁生锈了吗,为什么?铁生锈了吗,为什么?ABCD6 6、比较、比较(D(D与与A):A):铁锈蚀的内部条件是:铁锈蚀的内部条件是:_。与内部结构有关与内部结构有关生锈现象生锈现象没有生锈没有生锈没有生锈没有生锈没有生锈没有生锈探究影响铁生锈速率的因素探究影响铁生锈速率的因素酸性污染物的存在酸性污染物的存在(酸雨
15、酸雨)加快生锈加快生锈速度速度电解质溶液电解质溶液(如如.氯化钠浓度氯化钠浓度)高溫高溫(加快化学反应速度加快化学反应速度)经刮擦或凹凸扭曲经刮擦或凹凸扭曲表面表面(增加接触面增加接触面)根据铁生锈的条件根据铁生锈的条件,如何采取防锈措施如何采取防锈措施?铁锈蚀的原因:铁锈蚀的原因:1 1周围环境介质(如:周围环境介质(如:H2O.O2.CO2H2O.O2.CO2)2 2金属内部结构金属内部结构(如如:纯铁不易生锈纯铁不易生锈)防锈防锈方法方法保护膜法保护膜法改变内部结构法改变内部结构法(加加Cr.NiCr.Ni制不锈钢制不锈钢)非金属覆盖层非金属覆盖层(如搪瓷等如搪瓷等)金属镀层金属镀层(如
16、镀锌等如镀锌等)自身氧化膜保护层自身氧化膜保护层(Fe3O4)(Fe3O4)最常用最常用最理想最理想 问问1.1.铁内融入铁内融入Cr.NiCr.Ni与表面镀上与表面镀上Cr.NiCr.Ni制成的都是铁合金吗制成的都是铁合金吗?防锈防锈原理一样吗原理一样吗?问问2.2.被水淋湿的自行车能用带油抹布擦吗被水淋湿的自行车能用带油抹布擦吗?问问3.3.铁生锈有其利用价值吗?铁生锈有其利用价值吗?医疗上的医疗上的“理疗特效热理疗特效热”如:热敷如:热敷袋袋食品包装中用作双吸剂食品包装中用作双吸剂红褐色或棕黄色的铁锈红褐色或棕黄色的铁锈(主要成分是氧化铁主要成分是氧化铁Fe2O3)Fe2O3)很疏松很疏
17、松,易吸水易吸水,因此因此,铁制品表面的锈如不及时除铁制品表面的锈如不及时除去去,会加快铁制品的生锈速度。会加快铁制品的生锈速度。铁铁更不易更不易金属的锈蚀还与金属内部的结构有关金属的锈蚀还与金属内部的结构有关.问问4.4.不锈钢和生铁的主要成分是不锈钢和生铁的主要成分是 ,不锈不锈钢比生铁钢比生铁 生锈生锈,为什么?为什么?小林同学发现铜制眼镜框表面出现了绿色物小林同学发现铜制眼镜框表面出现了绿色物 质质,通过化学学习知道该物质为铜锈通过化学学习知道该物质为铜锈,俗称铜俗称铜 绿绿,主要成分是主要成分是Cu2(OH)2CO3Cu2(OH)2CO3。提出问题提出问题 铜是在什么条件下锈蚀的?小
18、林对此进行铜是在什么条件下锈蚀的?小林对此进行 了探究。了探究。猜想猜想 根据铜锈的化学式,猜想铜生锈可能是铜与根据铜锈的化学式,猜想铜生锈可能是铜与水水 .,.,共同作用的结果。共同作用的结果。O2O2CO2CO2 设计与实验设计与实验 借鉴借鉴“铁钉锈蚀条件的探究铁钉锈蚀条件的探究”实验,小林设实验,小林设计了计了“铜片锈蚀条件的探究铜片锈蚀条件的探究”实验如右图所示:实验如右图所示:(1)(1)实验较长时间后,发现实验较长时间后,发现 试管中的光亮铜片最先生试管中的光亮铜片最先生锈(填字母编号)。锈(填字母编号)。(2)(2)从优化实验的角度考虑,从优化实验的角度考虑,A A实验是多余的
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