高中化学 第三章 第三节 用途广泛的金属材料学案 新人教版必修11

用途广泛的金属材料【学习目标】1. 了解金属与合金在性能上的主要差异，掌握合金的性质及用途。2. 了解生活中常见合金铁合金及铜合金的主要成分及性能。【学习过程】金属材料对推动社会文明的发展做出了巨大贡献，青铜时代和铁器时代曾在人类历史上留下光辉的篇章，钢铁的大规模应用则成为工业时代的基础。现在，新型金属材料层出不穷，在工业、农业、国防，科学技术以及人类生活等方面发挥着日益重要的作用。1. 合金：定义：由两种或两种以上的金属与金属或（非金属）熔合而形成的具有金属特性的物质。合金一定是混合物，由于合金的形成改变了金属的内部结构，所以对金属的物理性质和化学性质都有影响。(2)性能：合金的种类和性能与成分有关，不同的原料，不同的原料配比，不同的制造工艺，得到不同性能的合金，合金具有各成分金属的优良性能，合金的硬度及机械性能一般大于它的各成分金属、合金的熔点一般低于它的各成分金属。（3）常见的合金铜合金：合金钢：钢的分类方法较多，按照品种，划分为普通碳素钢、低合金钢、低硅钢、一般碳素结构钢、合金结构钢、合金弹簧钢、轴承钢等。综合划分为普通钢和优质钢两大类。按照规格，划分为大、中、小三类。我们教材按照化学成分分成两类，即碳素钢和合金钢。名称主要合金元素主要特性主要用途锰钢锰韧性好，硬度大钢轨、轴承、钢模、挖掘机铲斗、坦克装甲不锈钢铬、镍抗腐蚀性好医疗器械、容器、反应釜、炊具硅钢硅导磁性好变压器、发电机和电动机中的铁芯钨钢钨耐高温、硬度大刀具铝合金：含有硅、铜、锌、锰等元素的铝合金具有质轻、坚韧、机械性能好等许多优良性质，用途极为广泛。如可以用来做飞机、车船材料、机械零件、门窗等。钛合金：钛的合金具有密度小、强度高、耐腐蚀、耐高温等优点，主要用于飞机、火箭、导弹、人造卫星、宇宙飞船等领域。2金属材料的选用：（1）金属材料的分类：若根据组成，金属材料可分为纯金属和合金；若根据性能特点，可分为黑色金属(包括铁、铬、锰以及它们的合金)和有色金属(除黑色金属以外的其他金属及合金)。（2）选用金属材料的基本依据：金属的用途、外观、价格等；物理性质(密度、硬度、强度、导电性、导热性等)，决定金属材料的加工难易程度；化学性质(对水的作用、耐腐蚀性等)，决定金属材料的日常维护和对环境的影响。【当堂检测】1. 下列有关金属及其合金的说法不正确的是()A目前我国流通的硬币是由合金材料制造的B生铁、普通钢和不锈钢中的碳含量依次增加C镁在空气中燃烧发出耀眼的白光，可用于制作照明弹D日用铝制品表面覆盖着氧化膜，对内部金属起保护作用2. 碲锌镉(TeZnCd)晶体可以用于制造红外探测器的基础材料，下列有关它的叙述中不正确的是 ()A它是由Te、Zn、Cd按一定比例混合而成的，无固定的熔、沸点B它易导电、导热，具有延展性C它的熔、沸点比Zn的低 D它的硬度和强度比Cd的大3. 钛和钛的合金被誉为“21世纪最有发展前景的金属材料”，它们具有很多优良的性能，如熔点高、密度小、可塑性好、易于加工，尤其是钛合金与人体器官具有很好的“生物相容性”。根据它们的主要性能，下列用途不切合实际的是 ()A用来做保险丝 B用于制造航天飞机C用来制造人造骨 D用于家庭装修，做钛合金装饰门4. 将10 g铁碳合金放入O2中高温灼烧，将反应后的气体通入到过量石灰水中得沉淀1.4 g则此铁碳合金是()A生铁 B高碳钢 C中碳钢 D低碳钢5. 某铝合金中含有合金元素镁、铜、硅，为了测定该合金中铝的含量，设计了如下实验，请回答有关问题：(1)称取样品a g，将其溶解于足量的稀盐酸中，过滤。滤液中主要含有_，滤渣中含有_，溶解、过滤用到的玻璃仪器是_。(2)滤液中加过量氢氧化钠溶液、过滤，有关的离子方程式是_。(3)向步骤(2)的滤液中通入足量二氧化碳气体，过滤，有关的离子方程式是_。(4)步骤(3)过滤后的滤渣用蒸馏水洗涤23次，烘干并灼烧至恒重，冷却后称重，其质量为b g，有关的化学方程式是_，原样品中铝的质量分数是_。(5)若步骤(2)中加入氢氧化钠的量不足，则实验结果_(填“偏高”、“偏低”或“不影响”，下同)；若步骤(4)中滤渣没有洗涤，则实验结果_；若滤渣灼烧不充分，则实验结果_。答案与解析题号答案解析1B普通钢的含碳量比生铁要低，而合金钢是在普通钢中掺入其他金属，故其含碳量比普通钢更低2A碲锌镉晶体是由Te、Zn、Cd按一定比例熔合而成的具有金属特性的合金，只要比例确定，其组成就固定，因而有固定的熔、沸点；合金具有比其各成分金属低的熔、沸点，具有较高的硬度和强度3A由于钛和钛的合金密度小、可塑性好，因此可用于航天领域，B正确；由于钛和钛合金与人体器官具有很好的“生物相容性”，可与人体的组织相容，不引起排异反应，因此可以用来制造人造骨，C正确；由于其密度小、可塑性好、易于加工，因此可用于家庭装修，做钛合金装饰门，D正确；只有A错误，由于其熔点高，不适合做保险丝4B 由CCO2CaCO3知：碳的质量为：0.168 g合金中碳的质量分数为1.68%，含碳量高于0.6%，属于高碳钢5(1)MgCl2、AlCl3、HClCu、Si烧杯、玻璃棒、普通漏斗(2)Mg22OH=Mg(OH)2Al34OH=AlO2H2OHOH=H2O(3)CO2OH=HCO，AlOCO22H2O=Al(OH)3HCO(4)2Al(OH)3Al2O33H2O%(5)偏低偏高偏高(1)合金中能与盐酸反应的只有Mg、Al，Mg2HCl=MgCl2H2，2Al6HCl=2AlCl33H2。(2)据滤液中主要含有的溶质，即可写出相应的离子方程式。(3)通入CO2时，CO2可与AlO反应，因CO2过量必须写成HCO的形式。(4)氢氧化铝灼烧：2Al(OH)3Al2O33H2O。做实验取样品a g，实验后得氧化铝b g，设b g氧化铝中含铝的质量为x，则10254b gx，x g g，样品中铝的质量分数： 100%100%。(5)当加入NaOH不足时，有一部分Al(OH)3未转化为AlO而被过滤除去，使Al的质量减少，所以测定结果偏低；若(4)中未洗涤滤渣，则滤渣中附有溶液中的溶质的质量被当作Al2O3的质量，使Al2O3的质量增大，即Al的质量增大，因而测得的结果偏高；若滤渣灼烧不充分，则使Al2O3的质量增大，即Al的质量增大，因而实验结果偏高