1、第一节第一节 常见的金属材料常见的金属材料20世纪，铝和世纪，铝和铝合金的应用铝合金的应用一架波音一架波音767大型飞大型飞机约由机约由70%的铝及的铝及其合金构成。其合金构成。二十一世纪的金属材料钛和钛合金可作人造骨的钛合金知识整理一：知识整理一：一、一、金属的物理性质金属的物理性质问题探究一问题探究一1、在元素周期表中金属元素的位置？、在元素周期表中金属元素的位置？有哪些？有哪些？2、金属材料是指什么？、金属材料是指什么？3、金属有哪些共同的物理性质？联系、金属有哪些共同的物理性质？联系实际和课本实际和课本纯金属以及它们的合金纯金属以及它们的合金金属的物理性质 1.常温下金属都是固体（汞除
2、外）常温下金属都是固体（汞除外）2.有金属光泽有金属光泽 3.大多数金属都导电导热大多数金属都导电导热 4.有延展性有延展性 5.密度、硬度较大密度、硬度较大 6.熔、沸点较高熔、沸点较高问题探究二问题探究二不同金属也有本身的特性，因此用不同金属也有本身的特性，因此用途也不同，你了解多少？途也不同，你了解多少？知识整理二：知识整理二：二、金属的特性与应用二、金属的特性与应用 不同金属的导电性、导热性、密度、熔点、硬不同金属的导电性、导热性、密度、熔点、硬度等度等物理性质物理性质差别也较大。差别也较大。例如大多数金属都是银白色的，但铜却例如大多数金属都是银白色的，但铜却呈呈 ，金呈，金呈 ，做装
3、饰品做装饰品 物理性质物理性质物理性质比较物理性质比较导电性导电性（以银的（以银的导电性为导电性为100100作标准）作标准）密度密度（g gcmcm-3-3）熔点熔点()()硬度硬度（以金刚石的（以金刚石的硬度为硬度为1010作标准）作标准）优优良良金金 铅铅 银银 铜铜 铁铁 锌锌 铝铝 19.3 11.3 10.5 8.92 7.86 7.14 2.70 大大小小钨钨 铁铁 铜铜 金金 银银 铝铝 锡锡 3410 1535 1083 1064 962 660 232 高高低低铬铬 铁铁 银银 铜铜 金金 铝铝 铅铅9 45 2.54 2.53 2.53 22.9 1.5 大大小小银银 铜
4、铜 金金 铝铝 锌锌 铁铁 铅铅100 99 74 61 27 17 7.92.2.银的导电性比铜好，为什么电线一般用铜制而不用银制？银的导电性比铜好，为什么电线一般用铜制而不用银制？大大1、哪些金属可用来打造首饰？为什么？、哪些金属可用来打造首饰？为什么？金、铂可用来打造首饰，原因是它们具有永恒而美丽金、铂可用来打造首饰，原因是它们具有永恒而美丽的光泽的光泽2、哪些金属可用来制造电线，为什么？、哪些金属可用来制造电线，为什么？铜可以用来制造电线是因为它易导电铜可以用来制造电线是因为它易导电3、哪些金属可用来制造炊具，为什么？、哪些金属可用来制造炊具，为什么？铁可以可用来制造炊具是因为它传热快
5、、补铁铁可以可用来制造炊具是因为它传热快、补铁4、哪些金属可拉成细丝或压成薄片，为什么？、哪些金属可拉成细丝或压成薄片，为什么？金、银、铜、铝可拉成细丝或压成薄片，这是由于它金、银、铜、铝可拉成细丝或压成薄片，这是由于它们有延展性，容易加工们有延展性，容易加工5、银的导电性比铜好，为什么电线一般用铜制而、银的导电性比铜好，为什么电线一般用铜制而不用银制？不用银制？6、暖瓶胆上镀的是、暖瓶胆上镀的是7、“银粉银粉”是什么？是什么？铝粉铝粉银银使用使用是否便利是否便利资源资源废料是否废料是否易于回收易于回收价格价格是否是否美观美观对环境对环境的影响的影响考虑物质的用途时，首先考虑物质的用途时，首先
6、要考虑物质的要考虑物质的_，还需要考虑那些因素？还需要考虑那些因素？性质性质问题探究三问题探究三：1、什么是合金？、什么是合金？2、合金合金与其对应金属相比优良性能、合金合金与其对应金属相比优良性能是什么？是什么？3、有重要应用的合金有哪些？有什么用？、有重要应用的合金有哪些？有什么用？日常生活中的金属材料合金二、二、1、定义：、定义：2、组成：金属与金属、金属与非、组成：金属与金属、金属与非金属组成的金属组成的混合物混合物比较纯金属与合金的硬度大小黄铜是铜与锌的合金是是的合金，主要用于的合金，主要用于焊接金属焊接金属等；等；是是的合金，可用于的合金，可用于制电路保险制电路保险丝丝等。根据下表
7、提供的信息，你能获得什么启示？等。根据下表提供的信息，你能获得什么启示？比较纯金属与合金的熔点高低现象：最先熔化的是焊锡，现象：最先熔化的是焊锡，其次是锡，最后熔化的是铅。其次是锡，最后熔化的是铅。说明：制成合金之后，焊锡说明：制成合金之后，焊锡的熔点低于两种纯金属的熔点。的熔点低于两种纯金属的熔点。结论：由于物质的组成的改变，结论：由于物质的组成的改变，其性能也发生了改变。其性能也发生了改变。锡熔点为锡熔点为232.1 铅熔点为铅熔点为327.7 焊锡熔点为焊锡熔点为183 结论：合金与纯金属相比结论：合金与纯金属相比 更大的硬度更大的硬度较低的熔点较低的熔点更高的强度更高的强度(韧性好韧性
8、好,耐拉伸、耐弯耐拉伸、耐弯曲、耐压打曲、耐压打)更好的抗腐蚀性能更好的抗腐蚀性能典型的合金的组成、与性能典型的合金的组成、与性能 1）铜合金铜合金：黄铜（：黄铜（Cu、Zn合金）、合金）、青铜（青铜（Cu、锡合金）、锡合金）4）铁合金铁合金：生铁和钢（：生铁和钢（Fe、C合金）、不合金）、不锈钢（铁、铬、镍合金）。生铁和钢主要锈钢（铁、铬、镍合金）。生铁和钢主要不同：不同：含碳量不同、（见下表）有无韧性含碳量不同、（见下表）有无韧性2）铝合金铝合金（Mg、Al合金），性能：强度合金），性能：强度硬比铝、镁大，仍有金属光泽，耐腐蚀硬比铝、镁大，仍有金属光泽，耐腐蚀3）钛合金钛合金。耐高温耐腐蚀
9、，强度高。耐高温耐腐蚀，强度高铁合金铁合金生铁生铁钢钢碳的含量碳的含量2%4.3%0.03%2%其他元素其他元素硅、锰等铬、镍等熔点1 1001 2001 4501 500机械性能机械性能硬而硬而脆脆，无无韧性韧性 坚硬、韧性坚硬、韧性大大、塑性好塑性好机械加工机械加工可铸、可铸、不可锻不可锻可铸、可铸、可锻可锻、可、可压延压延铁的合金-生铁和钢的比较练习练习1 下列不属于合金的是下列不属于合金的是 （）A 生铁生铁 B 不锈钢不锈钢 C 四氧化三铁四氧化三铁 D 黄铜黄铜2 生铁是由生铁是由 、硅和锰等、硅和锰等加热熔合而成的一种铁的合金，所以合金加热熔合而成的一种铁的合金，所以合金是一种是
10、一种 。A 混合物混合物 B 纯净物纯净物 C 化合物化合物 D 单质单质C铁铁碳碳A 三、炼铁的原理三、炼铁的原理常见的几种铁矿石的成分常见的几种铁矿石的成分黄铁矿黄铁矿主要成分主要成分 FeS2菱铁矿菱铁矿主要成分主要成分FeCO3磁铁矿磁铁矿主要成分主要成分 Fe3O4主要成分主要成分 Fe2O3赤铁矿赤铁矿70%72%48%56%主要成分中的含铁量主要成分中的含铁量 要完成铁的冶炼通常考虑哪些要完成铁的冶炼通常考虑哪些主要方面的问题？主要方面的问题？冶炼原料；冶炼原料；冶炼原理；冶炼原理；冶炼装置冶炼装置(设备设备)等。等。如何从铁矿石中得到铁呢如何从铁矿石中得到铁呢?以以赤铁矿赤铁矿
11、(主要成分主要成分Fe2O3)为例。为例。Fe2O3 FeCO高温高温在高温下，可以用在高温下，可以用CO从铁矿石中从铁矿石中还原出铁。还原出铁。AB氧化铁氧化铁一氧化碳一氧化碳石灰水石灰水具体有关实验仪器、操作、注意事项：具体有关实验仪器、操作、注意事项：仪器：硬质玻璃仪器：硬质玻璃操作操作（1）在硬质玻璃管中装入）在硬质玻璃管中装入Fe2O3,（2）先先通入通入CO（3）用酒精灯给）用酒精灯给Fe2O3加热加热 （4）停止停止加热加热（5）继续通继续通入入CO到玻璃管冷却到玻璃管冷却注意问题：注意问题：1、先通、先通CO的目的：的目的：CO还原氧化铁是在封闭的硬还原氧化铁是在封闭的硬质玻管
12、中进行的，先通质玻管中进行的，先通CO，可以把管内的空气排，可以把管内的空气排出，防止出，防止CO与空气混合受热爆炸与空气混合受热爆炸2、实验完后继续通入、实验完后继续通入CO的目的：防止氧化铁被的目的：防止氧化铁被还原成铁后，在较高的温度下重新被氧化还原成铁后，在较高的温度下重新被氧化3、尾气的处理：因为、尾气的处理：因为CO有毒，要经过处理，变有毒，要经过处理，变成无毒的气体。可点燃使其生成无毒的成无毒的气体。可点燃使其生成无毒的CO2实验现象：实验现象：红色固体变成黑色；澄清石灰水变浑浊。Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2 高温高温 还原反应：还原反应：氧化物中的氧被夺去的反应。氧化物
13、中的氧被夺去的反应。夺取氧的物质叫做夺取氧的物质叫做还原剂还原剂。失氧，失氧，被还原被还原我是我是还原剂还原剂！炼铁原理炼铁原理炼铁高炉示意图炼铁高炉示意图工业炼铁工业炼铁1.原料原料:3.设备设备:高炉高炉铁矿石铁矿石焦炭焦炭石灰石石灰石2.原理原理:高温高温Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2aCo3=CaO+co2高温3co+Fe2o3=2Fe+3co2高温c+co2=2co高温c+o=co2点燃（供热、CO2）（制还原剂）处理方法：回收再利用回收再利用高炉内发生的化学反应炼铁厂利用炼铁厂利用100100吨含吨含FeFe2 2O O3 380%80%的赤铁矿，可以炼出的赤铁矿，可以炼出多
14、少吨纯铁？多少吨纯铁？学以致用学以致用3CO+Fe3CO+Fe2 2O O3 3=2Fe+3CO=2Fe+3CO2 2高温高温160160112112100100吨吨80%80%=80=80吨吨X X1601601121128080吨吨 X X=X=56X=56吨吨解：可以炼出纯铁的质量为解：可以炼出纯铁的质量为X X可以炼出多少吨含铁可以炼出多少吨含铁96%96%的生铁？的生铁？生铁的质量：生铁的质量：5656吨吨96%=58.396%=58.3吨吨3co+Fe2o3=2Fe+3co2高温1 1、在、在反应中，反应中，作为还原剂的物质是：（作为还原剂的物质是：（）、Fe2o3、co、Fe、c
15、o2C2.为适应火车提速，沪宁线上原有的短轨全部接为超为适应火车提速，沪宁线上原有的短轨全部接为超长轨。在焊接过程中，工程技术人员点燃铝热剂（铝长轨。在焊接过程中，工程技术人员点燃铝热剂（铝粉和氧化铁的混合物）能释放大量的能量，生成熔融粉和氧化铁的混合物）能释放大量的能量，生成熔融状态的铁可用来连接铁轨，反应的化学方程式如下：状态的铁可用来连接铁轨，反应的化学方程式如下：Fe2O3+2Al Al2O3+2Fe，其中的还原剂为（，其中的还原剂为（）A.Fe2O3 B.Al C.Al2O3 D.FeB3.某学生改进一氧化碳还原氧化铁的实验装置，如图所示：(1）若先给氧化铁热，氧化铁 再通入一氧化碳
16、，可 CO 能产生的后果是 原因是_ (2)写出A中发生反应的 A B C 化学方程式_（3）装置B中产生的现象可判断反应是否开始发 生，则B中的试剂是（填名称）_（4）装置C的作用是_ (5)装置C收集气体的方法叫做_。4.某学生改进一氧化碳还原氧化铁的实验装置，如图所示：(1）若先给氧化铁热，再 氧化铁 通入一氧化碳，可能 CO 产生的后果是爆 炸，原因是一氧化碳中混 有空气不纯净，加热 A B C 时可能会发生爆炸。(2)写出A中发生反应的化 学方程式 Fe2O33CO 2Fe+3CO2（3）装置B中产生的现象可判断反应是否开始发 生，则B中的试剂是（填名称）澄清石灰水（4）装置C的作用是防止一氧化碳气体污染空气。(5)装置C收集气体的方法叫做排水集气法。铁的合金-生铁和钢的比较铁合金生铁钢碳的含量2%4.3%0.03%2%其他元素硅、锰等铬、镍等熔点1 1001 2001 4501 500机械性能硬而脆，无韧性 坚硬、韧性大、塑性好机械加工可铸、不可锻可铸、可锻、可压延
