第一单元-应用广泛的金属材料

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,应用广泛的金属材料,金属的性质及其应用,绚丽多彩的金属世界,地壳中元素含量示意图,金属之最,硬度最高的金属,熔点最高的金属,熔点最低的金属,地壳中含量最高的金属元素,目前世界上应用最广、用量最大的金属元素,人体中含量最高的金属元素,铝,铁,钙,铬,钨,汞,金属的物理性质,1.金属的颜色、光泽,绝大多数金属都是 色，具有金属光泽，少数金属是特殊颜色如铜是 ，金是金黄色。,银白,紫红色,导电、导热,压,拉,3.延展性,延性：拉成细丝,展性：压成薄片,2.良好的 性,思考:,为什么地球上的绝大多数金属元素是以化合态存在于自然界？,大多数金属的化学性质比较活泼,易与自然界中的O,2,、酸等发生反应,思考和交流,金属有哪些共同的,化学,性质,？,联想:金属可以与哪些物质反应?,与氧气等非金属单质反应,与酸反应,与盐溶液反应,除去铝箔表面的保护膜后，再加热至,熔化,熔化的铝仍不滴落,现象：,实验2、,打磨过,的铝箔的加热呢？,问题解决：致密、熔点高的氧化铝包在铝的外面。所以熔点低的铝融化后不会滴下来。也不能和氧气接触而燃烧。,想一想：氧化铝可以有什么用途？,思考:金属铝作为材料被广泛应用，是因为金属铝性质稳定吗?,铝表面容易形成致密的氧化物，可以隔绝,铝与空气的接触,阻止内部铝被氧化.正因,为如此, 铝成为一种应用广泛的金属材料。,思考：钠表面的氧化物能否是致密的？铁呢？,猜想:铜和氧气的反应:,常温下,很难反应.加热条件下, “艰难”的生成氧化铜.,小结:金属活动顺序表,从左到右,金属与氧气反应，条件不同，产物也不同，难易程度是:,易,难,K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb Cu Hg Ag Pt Au,常温时生成正常价态氧化物，加热时生成复杂氧化物。,不与氧气反应,常温反应成膜,点燃或加热条件下,生成氧化物,思考导课,1、铁铝等金属可制成水壶烧水，说明他们与热水不反应，是不是所有金属都不与水反应？,2、我们知道金属可以与非金属单质反应，可以与酸反应，也可以与盐溶液反应，,是不是所有的金属都不能与碱反应呢？,合 金,思考与交流,1、什么是合金？你日常生活中见到的金属制品中哪些属于合金，试举三个例子。,2、为什么我们使用的金属材料主要是合金，而不是纯金属？,认识合金,合金是由两种或两种以上金属或非金属融合而成的具有金属特性的物质。,合金与纯金属的比较,熔点,硬度,延展性,韧性,纯金属,合金,相对高,相对低,较软,相对硬,良好,一般相对差,小资料：金属钾、钠在常温下均为固态，但它们的合金在常温呈液态，具有良好的导热性，可作为原子反应队的导热剂。,纯金属和合金的结构不同,使用合金,铁合金,生铁（,铁碳合金，含碳,2%4.3%,，硬度大、抗压性强、性脆，用于制造机座、管道,）,钢,含碳,0.03%2%,，延展性、机械性能好，用于制造机械和交通工具。,碳素钢,高碳钢（硬度较大）,中碳钢,低碳钢（韧性较好）,合金钢,不锈钢（Cr18%,Ni8%）,锰钢（增加强度和韧性）,铝合金,硬铝：Cu 4%、Mg 0.5%、,Mn 0.5%、Si 0.7%,特点：密度小、强度高、抗腐蚀,用途：制造飞机和宇宙飞船,铜合金,铜合金,黄铜（CuZn，Zn20%36%）,青铜（CuSn，Sn10%30%）,古代称为药金，密度比黄金小，外观与金非常相似，常被误认为是黄金。假如是你，你怎样来判别“药金”和黄金？,思考与交流对我国第五套人民币中的硬币涉及到的几个问题进行思考。,24K金和18K 金,金合金,新型合金,储氢合金：TiFe, LaNi,钛合金：Ti，V，Fe，Al等，,飞机起落架,耐热合金：,喷气式飞机的发动机叶片,记忆合金：,泡沫合金：,归纳与整理,1、能解释合金与纯金属在性能上的差异。,2、认识一些重要的合金。,合金,主要成分,用途举例,生铁,Fe.C,机座、管道,不锈钢,Fe.Cr.Ni.C,医疗器材、厨具、餐具,硬铝,Al.Cu.Mg.Mn.Si,飞机和宇宙飞船的外壳,黄铜,Cu.Zn,一些器皿,青铜,Cu.Sn,向一铝制易拉罐中充满 CO,2,后，再往罐中注入足量的质量分数为 20% 的 NaOH 溶液，立即严封罐口，不一会儿就发现易拉罐变瘪，再过一会易拉罐又鼓胀起来，解释上述实验现象。,（1）易拉罐开始变瘪的原因是：_，,_,反应的化学方程式为：_。,（2）易拉罐又鼓胀起来的原因是：_,_,其反应的离子方程式为：,NaOH与 CO,2,反应，,罐内压强减小，大气压将易拉罐压瘪。,2NaOH + CO,2,= Na,2,CO,3,+ H,2,O,NaOH溶液与Al反应，,产生H,2,，使罐内压强增大。,2Al + 2OH,+2H,2,O = 2AlO,2,+ 3H,2,铁锈斑斑,铁管生锈了,四川省宜宾市城区的南门大桥,钢铁,生锈,造成大桥,断裂,！,断裂,铜器表面生成一层薄薄的,铜绿,铜绿的主要成分是Cu,2,(OH),2,CO,3,金属的腐蚀和防护,金属的腐蚀现象非常普遍：,1、钢铁生锈：,铁锈的主要成分：,Fe,2,O,3,XH,2,O,2、铜器表面生成铜绿：,铜绿的主要成分：,Cu,2,(OH),2,CO,3,左边家用燃气灶的中心部位很容易生锈，而右边的食品罐头放在南极80多年了，却很少生锈,升温可加快金属腐蚀,温度对化学腐蚀的影响：,升温加快,金属腐蚀,降温减慢,金属腐蚀,1、定义：,指金属或合金与周围接触到的气体或液体进行,化学反应,而腐蚀损耗的过程。,一、金属的腐蚀,2、分类,1）、化学腐蚀,金属跟接触到的物质 (如O,2,、Cl,2,、 SO,2,等) 直接发生,化学反应,而引起的腐蚀。,不纯的金属（或合金）跟电解质溶液接触时，会发生,原电池反应,，比较活泼的金属失去电子而被氧化，这种腐蚀，叫做电化学腐蚀,2）、电化学腐蚀（电化腐蚀）,海边的铁制品比较容易生锈，为什么？,原电池反应可加快金属腐蚀,原电池反应对化学腐蚀的影响：,加快,金属腐蚀,1、化学腐蚀,金属跟接触到的物质,直接,发生化学,反应而引起的腐蚀,原理：,氧化还原反应,例如：,铁与氯气直接反应,钢管被原油中的含硫,化合物腐蚀,2、电化学腐蚀,不纯的金属(或合金)跟电解质溶液,接触时，会发生,原电池,反应，比较,活泼的金属失去电子而被氧化的反应,原理：,原电池反应,本质：,氧化还原反应,例如：,钢铁在潮湿的空气中被腐蚀,复习：原电池反应原理,条件：1、有电解质溶液,2、有活泼性不同的两种金属,或其中一种是非金属,3、闭合电路,电极判断：,比较活泼的一极是负极,比较不活泼的是正极,讨论：钢铁的腐蚀,钢铁在潮湿的空气中更容易腐蚀,原因：,空气中溶解CO,2,的水分,酸性增强（形成电解质溶液）,Fe和C构成原电池的两极,Fe：负极,C：正极,金属腐蚀的危害,金属的腐蚀对国民经济带来的损失是惊人的，据70年代美国的一份统计报告，全世界每年由于腐蚀而报废的金属设备和材料，约相当于金属年产量的1/3，至于因设备腐蚀损坏而引起的停工减产、产品质量下降、污染环境、危害人体健康甚至造成严重事故的损失，就更无法估计了。当前，世界各国都有许多优秀的科学家，从事金属腐蚀理论及防护方法的研究工作。有志者可选择这方面的课题研究，一定会大有作为；一旦有新的突破，产生的经济效益和社会影响，必将是巨大的。,二.金属防护,1.影响金属腐蚀的两个因素,金属本性,介质,金属是否活泼，纯净,金属与哪些物质共存,2.金属腐蚀的本质,金属原子,失去电子,成为阳离子的过程,思考,金属腐蚀的防护思路和方法是？,金属腐蚀的防护思路和方法是：主要从金属的本质和介质两方面考虑，如改变金属的内部组织结构，在金属表面覆盖保护层等等,(三),、金属的,防护方法 P56,将Cr、Ni等金属加进钢里,制成不锈钢,1、改变金属的内部组织结构，,例如：,思考与交流 P,89,讨论自行车不同构件的防锈措施,自行车如何防生锈？,是,在金属表面镀上一层耐腐蚀的金属，如自行车的钢圈和车铃是在钢上,镀,上一层既耐腐蚀又耐磨的,Cr,自行车的车把、车辐条、钢圈和车铃防锈措施是什么？,健身器材如何防锈？,刷油漆,衣架和电线如何防锈？,外面包上一层塑料层,某些工具的“机械传动部位” ，能用油漆来防锈吗？,不能用油漆来防锈，而是选用油脂,应选用什么呢？,船身如何防腐蚀的？,用牺牲锌块的方法来保护,船身上装锌块,如何防止地下钢铁管道的腐蚀？,用牺牲镁块的方法来防止地下钢铁管道的腐蚀，镁块要定期更换,使用馬口鐵:在鐵皮鍍上千分之一釐米的錫,可隔絕空氣與水,在金属表面烤漆,(1)、改变金属的内部组织结构，如,(2)、在金属表面覆盖保护层，如,(3)、电化学保护法 （消除引起金属发生电化腐蚀的原电池反应的方法）,在要保护的金属上,连接,比该金属,更活泼的金属,或合金 P57,不锈钢,覆盖油脂、油漆、搪瓷、塑料、电镀金属、氧化成致密的气化膜等,(三)、金属防护的方法,知识总结,