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第三节用途广泛的金属材料金属及其化合物人类文明的发展和社会进步同金属材料关系十分密切。现在，种类繁多的金属材料已成为人类社会发展的重要物质基础。传统的钢铁材料，有色金属及合金在社会生活中仍然大量应用。特种金属材料如具有隐身、记忆、超导等特殊功能的合金材料应用日益广泛，随着科学技术的飞速发展，金属的用途日新月异地变化着：为什么美国“爱国者”导弹能比较轻易击毁俄国的“飞毛腿”导弹？这得益于前者的精确制导系统。“F－22”为什么可以超音速飞行且不被雷达发现？这得益于其机身先进的金属材料，这都与稀土金属材料有关。人类生活中，一刻也离不开金属。1．了解合金定义及特征。2．了解铜合金和钢的分类、组成及用途。3．了解正确选择金属材料的方法。合金的概念与特性1．概念合金是由两种或两种以上的____(或____跟______)熔合而成的具有________的物质。2．特性合金与各成分金属相比，具有许多优良的物理、化学及机械性能，在许多方面不同于各成分金属。①合金具有____特性，即具有金属光泽，有良好的导电性、导热性和延展性。②合金的硬度一般比它的各成分金属____。③多数合金的熔点一般比它的各成分金属____，如作原子反应堆导热剂的钠－钾合金，常温下呈液态。答案：1.金属金属非金属金属特性2．金属大低综合拓展一、合金是两种或两种以上的金属(或金属与非金属)熔合在一起而形成的具有金属特性的物质。合金的性能一般优于纯金属，铝合金易形成致密的氧化物保护膜，具有一定的抗腐蚀能力。铝合金密度小、强度高、可塑性好、成本低廉。铝合金用途广泛：用于车轮骨架计算机硬盘抽取盒、飞机构件等。特别提示：①合金中一定含有金属元素。②合金中可能含有非金属元素。③合金一定是混合物。④合金同样具有金属的一切共性。⑤合金中各元素的含量影响合金的性质。尝试应用1．合金有许多特点，例如Na－K合金为液体，而Na和K的单质均为固体，据此试推断生铁、纯铁、碳三种物质中，熔点最低的是()A．纯铁B．生铁C．碳D．无法确定解析：合金的性质具体表现在其硬度一般比它的各成分的大，多数合金的熔点一般也比它各成分的低。生铁是铁碳合金，其熔点要低于纯铁和碳。答案：B常见的合金1．铜合金合金主要成分元素主要性能主要用途铜合金青铜铜、__、__强度高、可塑性好、耐磨、耐腐蚀用于制造轴承、齿轮等机器零件黄铜铜、____强度高、可塑性好、易加工、耐腐蚀用于制造仪表等机器零件白铜铜、____光泽好、耐磨、耐腐蚀、易加工用于制造精密仪器和装饰品答案：1.锡铅锌镍2.钢根据化学成分钢可分为两大类：______、______。碳素钢是____的合金，根据含碳量的不同，碳素钢又可分为____碳钢、____碳钢、____碳钢。3．金属的分类(1)冶金工业黑色金属：____、____、____(黑色金属的颜色不一定是黑色，如纯净的铁、铬的颜色是银白色)有色金属：除____、____、____以外的所有金属。答案：2．碳素钢合金钢铁碳低中高3．(1)FeCrMnFeCrMn(2)按密度轻金属：密度＜4.5g·cm－3(如钠、____)重金属：密度＞4.5g·cm－3(如____、铜)(3)按自然界中的含量常见金属：如铁(4.75%)、铝(7.7%)、钙(3.45%)等。稀有金属：如锆、铌、钼等。4．正确使用金属材料选择材料时，需考虑主要用途、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。AlFe综合拓展二、铁合金铁合金主要成分元素主要性能主要用途生铁Fe、C(2%～4.3%)及Si、Mn、S、P等硬而脆，强度大，可铸不可锻炼钢，制各种铸件钢碳素钢低碳钢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、刀具等铁合金主要成分元素主要性能主要用途钢合金钢锰钢Fe、Mn韧性好，强度大钢轨、轴承、钢磨、坦克装甲硅钢Fe、Si导磁性好变压器、发电机和电动机中的铁芯不锈钢Fe、Cr、Ni抗腐蚀性好医疗器械、炊具、反应釜、容器尝试应用2．下列物质中，不属于合金的是()A．黄铜B．水银C．钢铁D．硬铝3．下列材料掺入普通钢中，可形成不锈钢的是()A．Ni、CrB．Mn、SiC．稀土金属D．W、PtBA一、合金的概念及特征下列关于合金的叙述正确的是()①具有金属的特征②通过熔合而成③含有两种或两种以上金属(或金属与非金属)④一般说来，合金的熔点比各组分的熔点都低A．①②B．③④C．②③④D．全部解析：合金一般是两种或两种以上金属(或金属与非金属)熔合成的，具有金属的特性，其熔点比各成分熔点都低。所以D选项正确。答案：D变式应用1．纯铁的熔点为1535℃，而高炉中炼铁时生铁(含碳量较高的铁合金)在1200℃左右就熔化了，这是因为()A．铁的纯度越高，熔点越低B．合金的熔点比其成分物质的熔点高C．形成了铁碳合金，所以熔点变低D．在高炉中熔化的过程发生了化学反应解析：铁合金的熔点比成分金属或非金属的熔点低。答案：C二、有关合金的推断与计算现有一块铝铁合金，欲测定其铝的质量分数，切下Wg合金，溶于盐酸中，再加入过量的NaOH溶液，滤出沉淀，将沉淀在空气中充分灼烧，最后得到Wg红棕色粉末。则此合金中铝的质量分数约为()A．20%B．30%C．70%D．80%解析：答案：B变式应用2．将10.0g铁碳合金放入氧气中高温灼烧，将反应后的气体通入过量石灰水中得到1.4g沉淀，则此铁碳合金是()A．生铁B．高碳钢C．中碳钢D．低碳钢解析：根据C原子守恒得：C～CO2～CaCO312100m(C)1.4gm(C)＝0.168gω(C)＝×100%＝1.68%。含量在0.6%～2%之间，是高碳钢。答案：B0.168g10.0g水平测试1．铁和钢习惯上总称为钢铁。纯铁的实际使用范围有限，人们大量使用的是铁的合金，其强度高、价格便宜、应用广泛，在以下关于不锈钢和普通钢的认识中，你认为正确的是()A．它们的组成元素是相同的B．耐腐蚀的性能不同C．它们都属于钢，因此物理性质是一样的D．构成普通钢和不锈钢的主要元素是铁，因此它们的化学性质完全相同解析：普通钢是铁碳合金，不锈钢是铁铬合金，成分不同，性质也不一样。答案：B能力提升7．现代建筑的门窗框架，常用电解加工成古铜色的硬铝。取硬铝样品进行如下实验：(硅可与氢氧化钠溶液反应：Si＋2NaOH＋H2ONa2SiO3＋2H2↑)由此推知硬铝的组成是()A．Al、Mg、Si、ZnB．Al、Cu、Mg、SiC．Al、Fe、C、CuD．Al、Si、Zn、Na解析：样品加入过量盐酸，比H活泼的金属(如Al、Mg、Zn、Na)全部溶解。向不溶物中加入过量NaOH溶液，有气体生成，说明样品中含有Si，再向不溶物中加入过量盐酸，仍有不溶物，说明含有Cu或C等。则符合条件的为B。答案：B===