2015年秋高中化学-第三章-第3节-用途广泛的金属材料课件-新人教版必修.ppt

,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,*,*,*,章金属及其化合物,3.3用途广泛的金属材料,本节课以生产生活中的金属物品和古代金属制品导入新课，从认识人类使用材料的进化顺序到材料的分类。再由金属材料过渡合金。介绍合金的定义和特点“合金的物理性质不同于其组分，但化学性质一般与组分性质相同。”后，重点介绍常用的生活中常见的铜合金、铁合金和铝合金的组成与性质及用途，以增强学生在化学中生活，在生活中学化学的意识。在了解其它合金和稀土金属材料后，补充金属冶炼的内容。最后通过课堂讨论如何正确选用金属材料，并且得出回收再利用金属材料是最必要的做法。,1.了解金属材料的发展史，以及我国金属材料的现状。,2.认识金属与合金在性能上的主要差异。,3.了解常用的生活中常见合金的主要成分、性能及用途。,4.了解稀土金属材料的成分、特殊性能及其应用。,5.了解金属冶炼的原理。,6.知道怎样正确选用金属材料。,在日常生产、生活和科学技术中，金属材料是非常重要的。我们周围的很多物品都中由金属材料制成的。学.科.网,古代金属制品,人类使用材料的进化顺序,材料的分类,石器时代,铜器时代,铁器时代,材 料,金属材料,非金属材料,合成高分子材料,合金材料,纯金属,合成材料,如：陶瓷、水泥、玻璃,如：橡胶、塑料,如：导线、金银首饰,大多数金属制品,下列物品都使用了哪种材料?,1、初中曾学过有关合金的一些知识，你还记得什么是合金吗？合金有哪些优良的性能？,合金是由一种金属跟其他一种或几种金属(或金属跟非金属)一起熔合而成的具有金属特性的物质。合金属于混合物。,合金具有许多优良的物理、化学或机械性能，在许多方面不同于各组分金属。,一般：合金的硬度大于它的各成分金属，合金的熔点低于它的各成分金属。,2、你知道合金在生活中有哪些用途吗？请举出一些例子。,在工农业生产和日常生活中，我们很少使用纯金属，而主要使用合金，常见的合金有铜合金、铁合金和铝合金等。,合金的性能可以通过所添加的合金元素的种类、含量和生成合金的条件等来加以调节。,如：生铁的熔点比纯铁的低；硬铝(Cu、Mn、Si)的强度和硬度都比纯铝大。,一、合金,特别提醒：,合金中一定含有金属元素,合金中也可能含有非金属元素,合金一定是混合物,合金中成分的含量影响合金的性质。,使用不同的原料，改变原料的配比以及改变生成合金的条件等，可以制得具有不同性能的合金。合金在工业上的用途比纯金属更广、更重要。,不锈钢抗腐蚀性好，用来做医疗器械、炊具等；,硬铝强度和硬度好，用来制门窗，也用于制火箭、飞机、轮船等；,青铜强度高、可塑性好、耐磨、耐腐蚀，用于制机器零件，等等。,白铜：主要含铜、镍和锌(少量锰),青铜：主要含铜、锡和铅,黄铜：主要含铜和锌(少量锡、铅、铝),使用最早的合金,有良好的强度和塑性、耐磨、耐腐蚀，主要用于制造机器零件，如轴承、齿轮等。,有良好的强度和塑性、易加工、耐腐蚀，主要用于制造机器零件、仪表和日用品。,它不容易生铜绿，常用于制造精密仪器和装饰品。,1939年在河南安阳殷墟出土的商代后期的司母戊鼎属于青铜制品,铜锰合金 具有极高的电阻。,（一）铜合金,钢,碳素钢,合金钢,低碳钢-含碳量低于0.3%,中碳钢-含碳量0.3%0.6%,高碳钢-含碳量高于0.6%,(1)钢的种类,（二）铁合金,镍、铬-不锈钢，抗腐性强，不易氧化。,铬、钨-高速钢，硬度大，韧性很强。,锰、硅-锰硅钢，韧性特强。,用量最大，用途最广,(铁和碳的合金),(碳素钢中加入铬、锰、钨、镍、钼、钴、硅等合金元素),根据含碳量分为生铁和钢。,生铁的含碳量为2%4.3%之间；,钢的含碳量在0.03%2%之间。,碳素钢中的含碳量与其韧性的关系,碳素钢中的含碳量越低，钢的韧性越好，硬度越小；含碳量越高，钢的韧性越差，钢的硬度越大。,铁的合金,生铁,钢,C%,2%4.3%,0.03%2%,其他杂质,Si、Mn、S、P(较多),Si、Mn、S、P (较少),机械性能,质硬而脆、无韧性,坚硬、韧性大、可塑性好,(2)生铁与钢的比较,铝的重要用途主要有:,延展性-制作铝线、铝箔、多种仪器。,导热性-做热的导体。,银白色、有金属光泽-做涂料(俗称银粉、银漆),导电性-做电的导体。铝的导电性仅次于铜，是优良的、常用的导体。,不透明-做忌光物(如胶卷)包装材料,铝可以制作合金。,（三）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,铝“有翼的金属”“会飞的金属”,镁铝合金：含镁10%30%及硅、铜、锌、锰等元素,特点：质轻、坚韧、机械性能较好密度小,用途：做机械零件、车船材料、门窗等。,（四）其它合金,储氢合金：TiFe,LaNi,金合金：加入银、铜、稀土元素等,（特点：有光泽、易加工、耐磨耐腐蚀）,常用于金饰品、钱币、笔尖、电子元件,钛合金：含Al6%、V4%，Ti，Fe等，飞机起落架,（耐高温、耐腐蚀、高强度）,耐热合金：喷气式飞机的发动机叶片,记忆合金：,泡沫合金：,记忆金属,随着社会的发展，我们希望新的材料的诞生。有一种“记忆金属”即是镍钛合金。如把这样一块金属进行加热，它将形成一定的形态。冷却后，任意揉皱，或使它弯曲，再加热后，它又恢复了原状。,人造骨,1、硬铝是Al、Cu、Mg、Mn、Si的合金，它可以用来作制造飞机的材料，与同学交流一下，这种合金最大的优势是什么?它的主要成分是Al，为什么不可以直接用Al来制造飞机呢?,2、有些不法之徒用CuZn合金制成假元宝、假首饰来骗人。想一想：用什么方法可以戳穿它们呢？,合金的物理性质不同于其组分，但化学性质一般与组分性质相同。,(1)火烧法：俗话说真金不怕火炼，火烧后真金颜色不变，CuZn合金表面变暗。,(2)酸溶法：用醋酸或盐酸浸泡，若有气泡产生，则为假元宝。,中国的改革总设计师邓小平同志早在1992年春南巡时就指出：“中东有石油，中国有稀土，一定要把稀土的事情办好，把中国稀土的优势发挥出来。”,稀土金属：元素周期表中第三纵行(第B族)，除锕系。,科学视野：用途广泛的稀土金属,稀土元素是镧系元素系稀土类元素群的总称，包含钪Sc、钇Y及镧系中的镧La、铈Ce、镨Pr、钕Nd、钷Pm、钐Sm、铕Eu、钆Gd、铽Tb、镝Dy、钬Ho、铒Er、铥Tm、镱Yb、镥Lu，共17个元素。稀土元素能与其它元素组成品种繁多、功能千变万化，用途各异的新型材料，被称为“现代工业的维生素，和神奇的新材料宝库。”,我国稀土资源占世界的80%，以氧化物(REO)计达3600万吨，远景储量实际是1亿吨。我国稀土资源分南北两大块。,北方：轻稀土资源，集中在包头白云鄂博特以及四川冕宁等地。主要含镧、铈、镨、钕和少量钐、铕、钆等元素；,南方：中重稀土资源，分布在江西、广东、广西、福建、湖南等省，以罕见的离子态赋存与花岗岩风化壳层中，主要含钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钇和镧、钕等元素。,稀土作为基体元素能制造出具有特殊“光电磁”性能的多种功能材料，如稀土永磁材料，稀土镍氢电池材料，稀土荧光材料，稀土催化剂，稀土激光材料，稀土精密陶瓷材料。生物工程材料等，它们都是发展电子信息产业，开发新能源，治理环保和国防尖端技术等方面必不可缺少的材料。,例如稀土永磁材料(钕铁硼永磁)是当今磁性最强的永磁体，它被称“一代磁王”。稀土永磁材料现已广泛的用到了微型电机，工业用电机、风力发电机、音响设备、仪器仪表。航天航空通讯，医用核磁共振成像仪等方面。稀土金属卤化物灯已被大量用于城市广场、体育场馆和高层建筑的美化泛光照明。这些电光源不但节电效果明显，而且大大提高了照明质量，其生产过程也减少了污染，被称作“绿色照明”。彩色电视正是采用了稀土三基色荧光粉，才能获得彩色逼真的画面。稀土镍氢电池，可以充电而无记忆效应，代替了有污染的镍镉电池，被称作无污染的“绿色电池”。,黄金的特点之一就是柔软，人们常在黄金中加入银、铜、锌等金属以增加黄金的强度和韧性。黄金的纯度越高其越柔软，纯度越低其越硬。黄金的纯度在珠宝首饰行业通常用K表示。K数与含金量的关系式Au%=K/24 100%，即1K=4.166%,如18K(75%)、22K(91.6%)、24K(100%)理论说法，实际不存在，但有足金(含金量不少于99)、千足金(含金量不少于99.9)、万足金(含金量不少于99.9)的说法,二、金属的冶炼,金属冶炼指的是，用氧化还原方法将金属从其化合物中还原为金属单质。,金属的活泼性不同，其化合物被还原的难度不同，Al和Al前的金属一般只能用电解的方法才能还原得到。Fe等较活泼的金属，其化合物可以用适当的还原剂(如：H2、CO等)在加热的条件还原成金属，这种方法称为热还原法。Hg等不活泼金属，可以加热其化合物，分解生成金属，这种方法称为热分解法。,常见金属之最,密度最大的是 ；,硬度最大的是 ；,熔点最低的是 ；,熔点最高的是 ；,延性最好的是 ；,展性最好的是 ；,导电性最好的是 ；,地壳中含量最多的金属元素是 ；,Os,Cr,Hg,W,Pt,Au,Ag,Al,某家庭准备装修窗户(计划使用10年),可供选用的材料有:木材、钢铁、铝合金、塑钢。请调查分析选用哪种材料比较好？说明理由。,三、正确选用金属材料,提示：选用材料时，常常考虑以下几个方面：主要用途、外观、物理性质、化学性质、价格、加工难度、日常维护、对环境的影响等。,性能,价格,制造安装成本,木材,一般,适中,较高,钢铁,耐用、牢固,适中,适中,铝合金,质轻高强、美观、耐腐蚀,适中,适中,塑钢,保温隔热、隔音降噪,较高,较高,调查内容与结果,金属材料的选用要从多方面考虑，既要考虑实用美观，又要考虑成本低、保护环境、物尽其用等诸方面因素。,我国的金属资源并不够丰富，人均占有量很低。合理利用金属，保护现有资源，最大限度地减少开采过程中对环境的破坏，回收废旧金属，实现循环利用等是需要我们每个人都必须付出努力的。,2005年底以来全国各地建筑材料价格都出现了上涨的情况。比如，钢材涨价超过了150%，水泥涨价超过了130%，木材涨价超过了210%。,请你扮演下列不同的角色对“是否应该停止使用铝质饮料罐”谈一谈自己的看法？,A、饮料公司老板的心思,B、开采铝矿工人的声音,C、生产铝质饮料罐工人诉求,D、售货员的话,E、消费者有话要说,F、环保官员的呼吁,G、公司回收人员的说法,共识：,使用铝质饮料罐有利有弊，但回收铝质饮料罐是目前最有效也是最急迫最有必要的做法。环境保护是全社会的共识，投身环保，不只是你我的责任。,金属的冶炼：,很活泼金属电解法，,较活泼金属热还原法，,不活泼金属分解法,合金是由一种金属跟其他一种或几种金属(或金属跟非金属)一起熔合而成的具有金属特性的物质。合金属于混合物。,一般：合金的硬度大于它的各成分金属，合金的熔点低于它的各成分金属。,合金的物理性质不同于其组分，但化学性质一般与组分性质相同。,1下列物质，不属于合金的是(),A硬铝 B黄铜 C钢铁 D水银,2我国使用最早的合金是(),A青铜 B白铜 C生铁 D石块,3下列几种合金硬度最大的是(),A生铁 B低碳钢 C中碳钢 D高碳钢,4合金有许多特点，如NaK合金为液体，而单质的Na、K均为固态。据此推测生铁、铁、碳三种物质中，熔点最低的是()。,A碳 B纯铁 C生铁 D无法确定,D,A,A,C,Cu和Zn,C+ZnCO,3,+Cu,2,O =2Cu+Zn+2CO,2,800,5除去铜粉中的铝粉，不可选用的试剂是(),A稀硫酸 BCuSO4溶液,CNaOH溶液 DAgNO3溶液,6铝在人体内会引起慢性中毒，引起老年痴呆症，1989 年世界卫生组织将铝确定为“食品污染源之一”而加以 控制。铝在下列使用场合一般无需控制的是(),A电线电缆 B牙膏皮,C制造炊具餐具 D糖果香烟包装,7古代的药金与金相似，常被误认为金子，冶炼的方法如下：将碳酸锌、赤铜(Cu2O)、木炭混合加热到800，得到金光闪闪的“药金”,(1)冶炼的化学方程式_,(2)药金的主要成分_,D,A,8.,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：,_ _,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,NaOH,与,CO,2,反应罐内压强减小，,大气压将易拉罐压瘪。,