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第三章探索生活材料第一节合金[学习目标]1.了解合金的定义及特点。2.认识金属与合金在性能上的主要差异，知道生活中常见合金的组成。3.了解铁合金、铝合金和铜合金的组成、性能和用途。1．在金属中加热熔合某些______________而制得具有__________的合金。合金的强度和硬度一般比组成它们的纯金属更___，抗腐蚀性能等也更____。2．_________是含碳量不同的两种铁合金。除含碳外，生铁中还含有________等，不锈钢中还含有________等。金属或非金属金属特性高好生铁和钢硅、锰铬、镍3．_____________被认为是21世纪的重要金属材料，它们具有很多优良性能，如熔点____、密度____、可塑性好、易于加工、机械性能好等。钛和钛合金高小自主学习一、认识合金1．合金的定义。由两种或两种以上的金属(或金属与非金属)熔合而成的具有金属特性的物质。2．合金的性能。合金与其各成分金属相比，具有许多优良的物理、化学或机械性能。(1)合金的硬度较大。(2)多数合金的熔点一般比各成分金属的低。(3)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。二、使用合金1．铁合金。生铁和钢是含碳量不同的两种铁碳合金。生铁的含碳量为____________，钢的含碳量为____________。钢一般可分为碳素钢和合金钢两大类。根据含碳量不同，碳素钢可分为高碳钢、中碳钢和低碳钢：含碳量高，强度较____；含碳量低，韧性较____。不锈钢是最常见的一种合金钢，其中除含有铁元素外，还主要含有____和____元素。2%～4.3%0.03%～2%大强铬镍2．铝合金和铜合金。(1)硬铝：合金元素含__________________等。硬铝密度小，硬度高、抗腐蚀性强，适用于制造飞机和航天器。(2)黄铜：合金元素是_________；青铜：合金元素是__________。Cu、Mg、Mn、SiCu、ZnCu、Sn3．新型合金。(1)储氢合金：能够____________，并与H2结合成金属氢化物的材料。具有实用价值储氢合金要求_________，金属氢化物既容易形成，稍稍加热又容易分解，室温下吸、放氢的速率快，如TiFe合金、LaNi合金等。(2)钛合金：重量轻、强度高、韧性好、耐_____。(3)耐热合金、形状记忆合金等。大量吸收H2储氢量大腐蚀易错提醒1．合金是混合物，合金中成分金属具有自身的性质。2．合金中也可能含有非金属成分。1．所谓合金，必须是()①通过熔合而成②由两种或两种以上金属(或金属与非金属)组成③耐腐蚀④耐高温⑤具有金属特性⑥铸造性能好A．①②④B．①②③④⑤⑥C．①②⑤D．②③⑥解析：考查合金的定义，合金是由两种或两种以上的金属(或金属与非金属)熔合而成的具有金属特性的物质。答案：C2．合金的性能优异，在日常生活中有着广泛应用。下列物品的制作材料不属于合金的有()A．陶瓷杯B．黄铜乐器C．1元硬币D．硬铝窗框解析：陶瓷不属于合金；黄铜属于铜合金；1元硬币属于铜镍合金或铜锌合金等；硬铝属于铝合金。答案：A3．已知锡的熔点为231.9℃，铅的熔点为327.5℃，锡和铅按质量比2∶1组成的合金熔点为180℃，这种合金就是通常用的焊锡。作保险丝材料的“武德合金”是锡、铋、镉、铅按质量比1∶4∶1∶2组成的合金，熔点为70℃，常用作电路上的保险丝。现在使用相当广泛的高压锅易熔片(熔点200℃)，也是一种低熔点材料，当高压锅压力阀通路被堵，锅内压力增加，温度升高到熔片的熔点时，易熔片熔化通路打开，于是锅内减压、降温，从而保证了使用安全。下列材料中符合高压锅易熔片要求的是()A．PbB．SnC．KNa合金D．PbSn合金解析：纯金属Sn和Pb的熔点都超过了材料的熔点要求，A、B错误；KNa合金在常温下为液态，C错误。答案：D几种常见合金的组成、性质和用途合金名称组成主要性质主要用途镁铝合金含有10%～30%的镁强度和硬度都比纯铝和纯镁大火箭、飞机、轮船等制造业硬铝含铜4%、镁0.5%、锰0.5%、硅0.7%强度和硬度都比纯铝大火箭、飞机、轮船等制造业合金钢加入硅、锰、铬、镍、钼、钨、钒、钛、铜、稀土元素等多种优良性能用途广泛锰钢含锰9%～14%硬度和强度很大制造粉碎机、球磨机、钢轨黄铜含锌20%～36%，常加入少量锡、铅、铝有良好的强度和塑性、易加工、耐腐蚀机器零件、仪表和日用品青铜含锡10%～30%有良好的强度和塑性、耐磨、耐腐蚀机器零件，如轴承、齿轮等钛合金含铝6%、钒4%耐高温、耐腐蚀、高强度用于宇航、飞机、造船、化学工业金合金加入银、铜、稀土元素等有光泽、易加工、耐磨、耐腐蚀、易导电金饰品、电子元件、钱币、笔尖TiFe合金Ti、Fe室温下吸收H2快，且吸收H2量大，稍稍加热放H2速率快储氢合金[例1]现代建筑的门窗框架常用电解加工成的古铜色合金制造。取合金样品进行如下实验(每一步试剂均过量)，由此可以推知该合金的组成可能为()A．Al、Mg(OH)2、Si、SB．Al、Fe、Mg、SiC．Al、Si、C、CuOD．Al2O3、SiO2、Fe、C解析：从四个选项中可以看出，与NaOH溶液反应放出H2的有Si和Al；而与盐酸反应放出H2的有Fe和Mg。因此，符合条件的只有B项。答案：B解题归纳在分析合金的组成时，应注意：(1)根据元素单质的性质判断单质的存在，特别是一些单质的特殊性，如Al与NaOH溶液反应、Si与NaOH溶液反应等。(2)加入试剂时注意反应的单一性，即加入一种试剂与一种成分反应。即时演练1．钛及其合金以其优异的性能赢得了人们的普遍赞誉，人们将它称为21世纪金属。下列关于钛及其合金的说法不正确的是()A．有人将铁、铜、铝、钛分别称为第一、二、三、四代金属B．钛有“空间金属”的美称，同时又兼有“深海金属”的美名C．钛钽合金，放在沸腾的HNO3溶液中浸泡，每次连续浸泡96h，仅有极少量被腐蚀，所以它在某些化工设备中取代了不锈钢D．钛还有一个奇特的性能，植入人体后不会引起排异反应，加之它与骨骼密度相仿，故成为比较理想的人造骨材料解析：铜的发现和使用要早于铁，所以第一代金属为铜而不是铁。答案：A[例2]铁和铁合金是生活中常用的材料，下列说法正确的是()A．不锈钢是铁合金，只含金属元素B．一定条件下，铁粉可与水蒸气反应C．铁与盐酸反应，铁合金不与盐酸反应D．铁合金的硬度和强度均低于铁解析：铁合金中含非金属元素碳；铁粉与水蒸气反应的化学方程式为3Fe＋4H2O(g)=====高温Fe3O4＋4H2；铁形成铁合金后其化学性质几乎不变，铁合金中的铁仍能与盐酸反应；合金的性能一般优于其纯金属。答案：B即时演练2．科研人员开发出一种利用铝镓合金加水制造氢气的新工艺。这项技术具有广泛的能源潜在用途，包括为汽车、潜水艇提供燃料等。该技术通过向铝镓合金中注水，铝生成氧化铝，同时生成氢气。合金中镓(Ga，第ⅢA族)是关键成分，可阻止铝形成致密的氧化膜。下列关于铝、镓的说法正确的是()A．铝的金属性比镓强B．铝的熔点比镓低C．Ga(OH)3与Al(OH)3性质相似，一定能与NaOH溶液反应D．回收利用铝镓合金与水反应后的物质，可以冶炼铝解析：由同主族元素从上到下金属性逐渐增强，金属元素的熔点逐渐降低知，铝的金属性弱于镓，熔点高于镓；Ga(OH)3的碱性强于Al(OH)3。答案：D