【2020秋备课】高中化学学案新人教版必修1-3.3-用途广泛的金属材料.docx

3.3 用途广泛的金属材料 【学习目标】1、了解合金的定义及一般性质；2、了解铜合金、铝合金、铁合金等金属材料的基础学问；3、学会正确选用金属材料。【要点梳理】要点一、常见合金的重要应用用途广泛的金属材料#生疏合金】 1合金及其性质。 合金定义：由两种或两种以上的金属（或金属与非金属）熔合在一起形成的具有金属特性的物质。合金属于混合物，如：黄铜、青铜、钢、生铁、钠钾合金等。 合金的性质特点：一般说来，合金的熔点比其成分金属都低，而在硬度、韧性等方面却往往有其成分金属所不具有的独特性质。如：纯铁的硬度很小而钢的硬度较大。用途广泛的金属材料#使用合金】 2常见合金的比较。 （1）铁合金（钢）钢主要成分元素主要特征主要用途碳素钢低碳钢Fe、C（低于0.3%）韧性、焊接性好，强度低制钢板、钢丝、钢管等中碳钢Fe、C（0.3%0.6%）强度高、韧性及加工性好制钢轨、车轮和建材等高碳钢Fe、C（高于0.6%）硬而脆，热处理后弹性好制器械、弹簧、刀具等合金钢锰钢Fe、Mn韧性好，强度大钢轨、轴承、坦克装甲等硅钢Fe、Si导磁性好变压器、发电机和电动机中的铁芯等不锈钢Fe、Cr、Ni抗腐蚀性好医疗器械、炊具、反应釜、容器等 （2）铝合金成分元素主要特性主要用途Al、Mg、Cu、Si等密度小，强度大用于汽车、飞机、火箭、船舶制造等 （3）铜合金铜合金成分金属性能及用途青铜Cu、Sn、Pb硬而脆，强度大，古人用来制刀具、祭器、酒具等黄铜Cu、Zn、少量Sn、Pb、Al等硬度较青铜差，耐磨、耐腐蚀，可塑性强，主要用作饰品、制耐压设备等白铜Cu、Ni、Zn、少量的Mn常用作酒具、饰品等 （4）新型合金新型合金包括储氢合金、钛合金、耐热合金和外形记忆合金等。氢能的利用存在两大难题：制取和储存。储氢合金是一类能够大量吸取H2，并与H2结合成金属氢化物的材料。具有有用价值的储氢合金要求：储氢量大；金属氢化物既简洁形成，稍稍加热又简洁分解，室温下吸、放氢的速率快。要点二、正确选用金属材料 1选择材料应留意的问题。 某种金属能不能成为一种应用广泛的材料主要取决于该金属的储量、冶炼成本、市场价格以及所具有的性能和是否易于加工等。 选择金属材料时，除了要考虑金属的用途、外观和价格外，还要考虑金属的物理性质和化学性质。 （1）物理性质：密度、硬度、强度、导电性和导热性等，这些性质打算金属材料的加工难易程度。 （2）化学性质：对水的作用、耐腐蚀性等，这些性质打算金属材料的日常维护和环境对其的影响。 2金属的回收和资源疼惜。 （1）废旧金属的最好处理方法是回收利用。 （2）回收利用废旧金属的意义是削减垃圾量，防止污染环境且缓解资源短缺的冲突。 要点诠释：金属材料的基本元素是金属，因此可笼统说金属材料具有高强度、优良的可塑性和韧性，耐热、耐寒，可铸造、锻造、冲压和焊接，还有良好的导电性、导热性和铁磁性。因此是一切工业和现代科学技术中最重要的材料。【典型例题】类型一：合金的概念及其性质 例1 制取合金常用的方法是将两种或两种以上的金属（或金属与非金属）加热到某一温度。使其全部熔化，再冷却成为合金。依据表中数据推断（其他条件均满足），下列合金不宜接受这种方法制取的是（ ）。金属NaMgAlFe熔点97.56496601535沸点883109024672750 AFeAl合金 BNaAl合金 CMgFe合金 DMgAl合金 【答案】C 【解析】由题意知，C项的合金不宜接受题给方法制取，缘由是镁的沸点（1090）比铁的熔点（1535）低，当温度上升到大于1090而小于1535时，镁已经变成气体逸散，而铁还没有熔化。【总结升华】涉及合金的学问还可以有合金的概念、常见合金的种类、熔点比较、硬度比较。举一反三：【变式1】合金有很多特点，如NaK合金为液体，而Na和K的单质均为固体。据此试推想生铁、纯铁、碳三种物质中，熔点最低的是（ ）。A纯铁 B生铁 C碳 D无法确定【答案】B【变式2】有关合金的性质叙述不正确的是 A、合金的熔点比它的各成分的熔点低B、合金确定是金属熔合而成C、合金的硬度和强度一般比纯金属高D、硬铝、黄铜、钢均为合金【答案】B类型二：关于铁合金 例2 取3.00 g某钢样粉末放在O2气流中充分灼烧后，将得到的气体通到足量含140Ba(OH)2的溶液中，得到了0.50 g沉淀。 （1）写出下列反应的化学方程式。 Fe和O2点燃：_； 产生的气体通入140Ba(OH)2溶液：_。 （2）钢样中碳的质量分数是_。 【答案】（1）3Fe+2O2Fe3O4 CO2+140Ba(OH)2=140BaCO3+H2O （2）1.0 【解析】钢是除去S、P等杂质后的FeC合金，所以将钢样粉末放在O2气流中灼烧时，Fe、C分别与O2反应生成Fe3O4和CO2。CO2通入140Ba(OH)2溶液中得到140BaCO3沉淀，依据40BaCO3的质量求出n (CO2)，利用原子守恒，钢样中n (C)=n (CO2)，从而求出碳的质量分数。【总结升华】在计算中要留意使用守恒法使解题机敏快捷。举一反三：【变式1】将一块低碳钢放入装有足量盐酸的烧杯中，充分反应后烧杯中剩下的固体物质是（ ）。AHCl BFeCl2 CC DFe【答案】C类型三：正确选用金属材料 例3 依据你的生活阅历和下表所供应的信息，分析并回答下列问题。物理性质物理性质比较导电性（以银为100） 银 铜 金 铝 锌 铁 铅 100 99 74 61 27 17 7.9密度（gcm3） 金 铅 银 铜 铁 锌 铝 19.3 11.3 10.5 8.92 7.86 7.14 2.70熔点（） 钨 铁 铜 金 银 铝 锡 3410 1535 1083 1064 962 660 232硬度（以金刚石为10） 铬 铁 银 铜 金 铝 铅 9 45 2.54 2.53 2.53 22.9 1.5 （1）为什么菜刀、锤子等通常用铁制而不用铅制？ （2）银的导电性比铜好，为什么导线一般用铜制而不用银制？ （3）为什么灯泡里的灯丝用钨制而不用锡制？ 【答案】（1）由于铁的硬度比铅大，且铅有毒。故常用铁而不用铅做菜刀、锤子。 （2）银和铜导电性相近，但银比铜贵得多，且电线用量大，所以用铜不用银。 （3）由于钨的熔点高（3410），而锡的熔点（232）太低，通电时锡就熔化了。所以用钨丝而不用锡丝做灯泡的灯丝。 【解析】在确定金属的用途时，要考虑其硬度、熔点、导电性等多种性质，有时还要考虑价格、资源、是否便利、是否有毒、是否利于回收等因素。正确解答本题还要会读题，充分利用题中所给信息进行比较解题。【总结升华】化学是来源于生活同时又服务于生活的一门学科。通过金属性质的学习，进一步了解金属在实际生活中的运用。举一反三：【变式1】用于飞机制造业的重要材料是 A、镁铝合金B、铜锡合金C、铝硅合金D、不锈钢【答案】A【变式2】某合金与铁的物理性质的比较如下表所示：熔点（）密度（gcm3）硬度（金刚石为10）导电性（银为100）某合金25003.007.42.3铁15357.864.517 还知该合金耐腐蚀，强度大。从以上性能看，该合金不适合做（ ）。A导线 B门窗框 C炉具 D飞机外壳【答案】A