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第一单元 应用广泛的金属材料
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[学习目标] 1.了解常见金属制品的金属材料,认识金属材料在生产生活中的广泛应用。2.知道铝及其化合物的性质。3.了解常见合金的组成,知道生铁和钢等重要合金的性能,了解形状记忆合金在高科技领域中的重要应用。4.知道金属腐蚀的危害,认识防止金属腐蚀的重要性。知道各种防止金属腐蚀的方法及其原理。
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一、金属的性质及其应用
1.常见金属的物理性质及其应用
导电性
熔点
延展性
铝箔
金属 性质 用途
铜、铝 有良好的_______ 用做输电的导线
钨 有很高的_____ 用于制作灯丝
铝 有良好的_______ 可制成_____用于包装食品
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2.常见金属的化学性质及其应用(以铝为例)
(1)铝的化学性质
氧化膜
4Al+3O2 2Al2O3
化学性质 化学反应方程式或文字解释
与氧气反应 常温 在空气中形成致密的_______,具有抗腐蚀性
加热或点燃 __________________
eq \o(=====,\s\up14(点燃))
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2Al+6HCl===2AlCl3+3H2↑
2Al+3CuSO4===3Cu
氧化膜
+Al2(SO4)3
与酸反应 与稀盐酸反应 _________________________
常温下与浓硫酸、浓硝酸 钝化,铝表面形成一层________
与碱反应 2Al+2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2↑
与盐溶液反应(如CuSO4溶液) 化学反应方程式:___________________
___________
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(2)氧化铝的化学性质
①与强碱溶液反应的离子方程式为___________________________。
②与强酸溶液反应的离子方程式为___________________________。
③铝制炊具不能用来长时间盛装酸性或碱性及含食盐的食品。
Al2O3+6H+===2Al3++3H2O
Al2O3+2OH-===2AlOeq \o\al(-,2)+H2O
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二、常见合金的组成及应用
1.合金的概念
合金:是由两种或两种以上的金属(或_____与________)熔合而成的具有金属特性的物质。
2.合金的性质
(1)一般情况下,合金比纯金属硬度更_____、更坚固。
(2)多数合金的熔点一般比各成分金属的_____。
(3)一般来说,合金的性质并不是各成分的性质的总和,合金具有良好的______、______或机械的性能。
(4)合金的性能可以通过所添加的合金元素的______、______和生成合金的_____等来加以调节。如:生铁的熔点比纯铁的低;硬铝(Cu、Mg、Mn、Si)的强度和硬度都比纯铝大。
金属
非金属
大
低
物理
化学
种类
含量
条件
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3.常见的合金
(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__________。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)铝合金
纯铝的硬度和强度较____,向铝中加入少量的合金元素如Cu、Mg、Si、Mn、Zn及稀土元素等可制成铝合金。例如:硬铝:含Cu 4%、Mg 0.5%、Mn 0.5%、Si 0.7%。
2%~4%
0.3%~2%
铬
镍
小
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(3)铜合金
黄铜(________合金,含Zn 20%~36%),青铜(________合金,含Sn 10%~30%)。
(4)钛合金
①优点:有较高的强度、良好的抗氧化性和优异的耐腐蚀性。
②用途:钛合金主要用于飞机、火箭、导弹、人造卫星、宇宙飞船等尖端领域。同时由于它对人体无毒和无不良反应,可作为人造骨的材料,被称为“_____________”。
Cu-Zn
Cu-Sn
亲生物金属
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【思考·讨论】
1.合金与纯金属性能为何不同?
答案 在纯金属内,加入了其他合金元素时,合金元素的原子或大或小,改变了原子有规则的排列。
(1)合金原子层之间的排列不规整,滑动变得困难,增大了合金的硬度。
(2)加入合金元素后,由于合金元素的原子半径与原金属原子不同,使金属原子的排列变得不规整,原子间的相互作用力变小,使合金的熔点变低。
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2.钛合金有什么优点?
答案 (1)比强度高;(2)热强度高;(3)抗蚀性好;(4)低温性能好。
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三、金属的腐蚀与防护
金属的腐蚀是指金属或合金与周围接触到的气体或液体进行_____