第1节 金属材料（培优教学课件）科学浙教版九年级上册

第二章 物质转化与材料利用 九年级上册•浙教版 第1节 金属材料 材料是人类生产和生活的重要物质基础。随着人们对物质及其转化规律的认识不断加深，各种物质的用途和新型材料不断被发现。金属材料、有机合成材料以及新型材料的应用和发展，极大的促进了人类文明的进步。 你知道科学家是如何研制新材料的吗？各类物质的变化规律对材料的发现和利用有什么指导作用？ 导入新课 生活中哪些地方用到了金属？ 锅碗瓢盆 金银首饰 交通工具 导入新课 想一想 你知道首饰999银和990银，925银的区别吗？ 925银（S925）即纯银，银的含量为92.5%，其他7.5%为合金，这种银硬度较高，适合做耳钉、项链、吊坠等首饰，因为这些首饰相较于银手镯工艺更复杂一些，比如需要镶嵌、需要打造各种形状等。 990银（S990）即足银，银的含量为99%，999银（S999）即千足银，银的含量为999‰，也是首饰贵金属行业要求的最高纯度。 足银和千足银较软一点，适合做银手镯，纯度高，佩戴也不容易过敏。 学习目标 1. 认识金属材料与人类生活的密切关系 2. 了解常见金属的物理性质 3. 合金更广泛的用途 4. 课堂总结 5. 练习与应用 6. 提升训练 金属材料 重点难点 重点 1. 常见金属的物理性质（导电性、导热性、延展性等）及用途。 2. 合金的概念、特性（硬度大、熔点低等）及应用。 难点 知道金属具有一些共同的物理性质，认识金属的性质与用途的关系，建立物质性质决定物质用途的化学观念。 1. 金属与非金属 2. 常见金属材料 3. 金属的污染和回收利用 4. 课堂总结 5. 练习与应用 6. 提升训练 学习内容 金属材料 一、金属和非金属 第1节 金属材料 一、金属和非金属 金属材料的发展史 一、金属和非金属 鸟巢 港珠澳大桥 奋斗者号载人潜水器 神舟十八载人飞船 金属材料对促进社会发展、改善人类生活发挥了巨大的作用。 一、金属和非金属 三星堆出土的青铜大面具 (距今已有3 000余年的历史) 山西永济黄河铁牛 (铸造于724年) 铝制品 (铝的使用在100多年前) 观察下列图文信息，你发现了什么？ 人类使用金属材料的历史十分悠久。 人类利用金属的先后顺序：铜→铁→铝。 一、金属和非金属 人类从石器时代进入青铜器时代，继而进入铁器时代，就是以金属材料的使用为标志的。 石器时代 1 三星堆出土的青铜大面具 青铜器时代 2 山西永济黄河铁牛 3 铁器时代 打制石器 一、金属和非金属 下面是一些常见的金属和非金属的样品，请仔细观察和记录这些样品的外观，想想它们之间有什么不同。 一、金属和非金属 名称 外观 名称 外观 铝 溴 金 硫 铁 磷 铜 碳 汞 银白色的固体 银白色的液体 金黄色的固体 红棕色的液体 银白色的固体 淡黄色的固体 黑色固体 观察记录： 白色或红色的固体 紫红色的固体 一、金属和非金属 物理性质 物理性质比较 导电性(以银的导电性为100作标准) 银 铜 金 铝 锌 铁 铅 (优)100 99 74 61 27 17 7.9(良) 密度/cm3 金 铅 银 铜 铁 锌 铝 (大)19.3 11.3 10.5 8.92 7.86 7.14 2.70(小) 熔点/℃ 钨 铁 铜 金 银 铝 锡 (高)3410 1535 1083 1064 962 660 232(低) 硬度(以金刚石的硬度为10作标准) 铬 铁 银 铜 金 铝 铅 (大)9 4〜5 2.5〜4 2.5〜3 2.5〜3 2〜2.9 1.5(小) 你能总结出金属与非金属一些共性特征吗？ 一、金属和非金属 除汞(俗称水银)外，其他金属在室温下都是固体 非金属中碳单质熔点较高，如金刚石的熔点是3550℃，硬度也很大   可锻性 硬度 密度 熔点 金属 良好 大 大 高(汞除外) 非金属 不具有 较脆易碎 小 一般较低 一、金属和非金属 金属的共性 非金属的共性 颜色 状态 性质 有光泽，一般为银白色或灰色。 无光泽，外表暗淡。 常温下一般为固体 （汞为液体）。 常温下一般为气体或固体（溴为液体）。 有良好的导电性、导热性、延展性。 导电性、导热性较差，无延展性。 金属与非金属的区别： 石墨能导电、导热。 一、金属和非金属 放在光照处，根据颜色可分辨，具有特殊 金属光泽的是金属单质，反之是非金属单质。 手拿单质在火边烤，根据导热性可分辩，手感到单质发烫的，具有导热性是金属，反之是非金属。 用硬物单击单质，可根据可锻性来分辨，可锻的是金属，重击后碎裂的是非金属。 用力拉单质，可根据延展性来分辨，伸长的是金属，发生折断的是非金属。 现有一种单质，要分辨它是金属还是非金属，你可以用到哪些方法？ 二、常见金属材料 第2节 金属材料 二、常见金属材料 1.共性：常温下，大多数金属都是　 　体，具有金属光泽，密度和硬度都较 　，熔点都较　 　，有优良的 性、　 性和　 性。  　延展　 　导热　 　导电　 　高　 大　 　固　 铁(Fe) 铜(Cu) 铝(Al) 金(Au) 全铜散热器 铁锅炒菜 铁电缆 铜电线 锡纸 纳米铜 二、常见金属材料 (1)颜色：铁、铝等大多数金属都呈　 　色， 但铜却呈 　色，金呈　 　色。  　液　 　固　 　黄　 　红　 　银白　 铁(Fe) 铝(Al) 银(Ag) 锌(Zn) 铜(Cu) 金(Au) (4)金属在导电性、导热性、密度、熔点、硬度、延展性等较大差异。 (3)磁铁具有磁性。 (2)状态：在常温下，铁、铝、铜等大多数金属 都是　 体， 汞是　 体。  2.特性 二、常见金属材料 观察下列金属及其制品，它们的外观有什么异同？ 铜(Cu) 金(Au) 铁(Fe) 银(Ag) 金属有颜色、有光泽 汞(Hg) 铜、铁、银、金为固体；汞为液体 相同点 不同点 二、常见金属材料 金属的光泽在生活中有什么用途？ 用途：制首饰、金属纽扣、“金粉”对联等。 性质 用途 决定 体现 二、常见金属材料 铁、铝、铜可制导线，这说明了金属具有什么性质？ 铁导线 铝芯线 铜电缆 金属能够导电 性质 用途 体现 决定 二、常见金属材料 铁锅、铝锅、铜火锅可以用来炒菜、烧水、涮肉，这说明了金属具有什么性质？ 金属能够导热 性质 用途 体现 决定 二、常见金属材料 铁、铜、铝能拉成丝，也能展成薄片，这说明了金属具有什么性质？ 金属有延展性 性质 用途 体现 决定 二、常见金属材料 金属的物理性质(共性) 常温下，大多数金属为固体 有颜色、具有金属光泽 大多数金属具有良好的导电性、导热性、延展性 总结：金属的物理性质(共性) 二、常见金属材料 铝 Al 地壳中含量最高的金属元素 　 钙 Ca 人体中含量最高的金属元素 银 Ag 导电、导热性最好的金属 铬 Cr 硬度最大的金属 铁 Fe 目前世界年产量最高的金属 汞 Hg 熔点最低的金属 钨 W 熔点最高的金属 不同金属的物理 性质有差异！ 金属之最 二、常见金属材料 暖气片上刷的“银粉”——铝(Al) 包装香烟、巧克力等的金属箔——铝(Al) 保温瓶内胆上镀的金属—银(Ag)或铝(Al) 干电池外皮金属——锌(Zn) 体温计、血压计中的金属——汞(Hg) 自行车龙头上镀的金属——铬(Cr) 铁皮上镀的金属——锌(Zn) 拓展 金属在日常生活中的应用 二、常见金属材料 思考与讨论 根据生活经验和表中所提供的信息，并查阅有关资料分析下列问题。 （1）为什么菜刀、镰刀、锤子等用铁制而不用铝制？ （2）银的导电性比铜的好，为什么电线一般用铜制而不用银制？ 铁的硬度比铝大，菜刀、镰刀、锤子等工具需要一定硬度才能满足使用需求，铝硬度不足，难以胜任这些工具的功能。 虽然银导电性优于铜，但银的价格远高于铜，且储量少、成本高。铜的导电性虽稍逊于银，但已满足电线导电需求，同时资源相对丰富、价格低廉，更适合大规模用于制造电线。 二、常见金属材料 （3）为什么灯泡里的灯丝用钨制而不用锡制？如果用锡制的话，可能会出现什么情况？ （4）为什么有的铁制品如水龙头等要镀铬？如果镀金会怎样？ 钨的熔点（3414℃）远高于锡（232℃）。灯泡发光时灯丝温度极高，钨的高熔点使其不易熔化；若用锡制灯丝，通电后锡会因熔点低迅速熔化，导致灯丝断裂，灯泡无法正常使用。 镀铬原因：铬的硬度大，且抗腐蚀性强，能保护铁制品（如水龙头）不生锈，同时增加表面耐磨性。若镀金：金的硬度小（2.5~3），不耐磨，易磨损；且金价格昂贵，用于水龙头镀覆既不实用也不经济。 二、合金 “神舟十七号”发射 发射火箭时，火箭外壳与大气摩擦将会产生上千度的高温。并且发动机工作时，还要喷出几千度的高温气流，这样一来，火箭尾部就得承受四千摄氏度以上的高温。仅有的纯金属材料已经远远不能满足航空航天技术的需求。因此合金材料广泛应用于航空航天。 二、合金 在纯金属中加热熔合某些金属或非金属，就可以制得具有金属特征的合金。 至少含有一种金属 物理变化 纯金属 金属 合金 金属 其他金属或非金属 二、合金 观看实验视频，观察并分析实验现象。 二、合金 比较合金和纯金属的硬度 实验 性质比较 现象 黄铜 铜 硬铝 铝 光泽和颜色 硬度 结论 合金与组成金属的物理性质有差异，一般合金的硬度大于其组分金属的硬度 黄铜的硬度比铜的大 硬铝的硬度比铝的大 有光泽，黄色 有光泽，紫红色 有光泽，银白色 有光泽，银白色 二、合金 根据下表提供的数据，你能得到什么启示？ 纯金属或合金 纯金属 合金 铅 铋 锡 镉 焊锡 伍德合金 熔点/℃ 327 271 232 321 183 70 启示 合金的熔点一般低于组成它们的纯金属的熔点 你都知道哪些合金呢？ 二、合金 含碳量为0.03% ～ 2% 不锈钢中还含有铬、镍等 含碳量为2% ～ 4.3%，还含有硅、锰等 生铁 钢 铁合金 常见的合金 自行车钢材车架 铸铁锅 你还知道其他的铁合金吗？ 二、合金 容器 医疗器械 炊具 其他的铁合金 不锈钢的主要用途 锰钢的主要用途 钢轨 挖掘机铲斗 坦克装甲 二、合金 合金 主要成分 主要性能 主要用途 黄铜 铜、锌 强度高、可塑性好、易加工、耐腐蚀 机械零件、仪表、日用品 青铜 铜、锡 强度高、可塑性好、耐磨、耐腐蚀 机械零件，如轴承、齿轮等 白铜 铜、镍 光泽好、耐磨、耐腐蚀、易加工 钱币、代替银做饰品 黄铜 青铜 白铜 铜合金 二、合金 合金 主要成分 主要性能 主要用途 硬铝 铝、铜、镁、硅 强度和硬度好 火箭、飞机、轮船 铝合金 火箭 飞机 轮船 二、合金 合金 主要成分 主要性能 主要用途 焊锡 锡、铅 熔点低 焊接金属 18K黄金 金、银、铜 光泽好、耐磨、易加工 金饰品 其他几种常见的合金 金饰品 锡焊 锡焊 二、合金 钛和钛合金熔点高、密度小(钛的密度仅为4.5 g/cm3)、可塑性好、机械性能好等。其抗腐蚀性能远优于不锈钢。 钛和钛合金 航天器 火箭 钛合金反应釜 二、合金 钛和钛合金 用来制造人造骨 钛合金与人体具有很好的相容性，用来制造人造骨。 二、合金 与组成它们的纯金属相比 与组成它们的纯金属相比 合金的性能 强度和硬度更高 抗腐蚀性更强 熔点低 三增 一降 合金的性能 总结 二、合金 超薄不锈钢精密箔材 焊接火箭发动机喷管 我国多项重点工程的成功建设离不开金属材料的贡献。除此之外，也凝聚了无数劳动者的智慧和努力。这些成就体现了大国工匠们的精湛技艺和深厚的工匠精神。 箔材厚度仅为0.015mm 二、合金 形状记忆合金是具有形状记忆效应的合金，被广泛用于做人造卫星和宇宙飞船的天线，水暖系统、防火门和电路断电的自动控制开关，以及牙齿矫正器等医疗器械。 形状完全恢复 将天线揉成团 形状开始恢复 制成天线 降温 升温 升温 用钛镍形状记忆合金制成的人造卫星天线 三、金属的污染和回收利用 第1节 金属材料 三、金属的污染和回收利用 1.金属污染来源 (1)日常生活废弃的金属垃圾 (2)工业废弃的大量金属垃圾 三、金属的污染和回收利用 (3)工厂排出含重金属的污水 (4)含铅汽油的使用及大量废弃电池 三、金属的污染和回收利用 指由重金属或其化合物造成的环境污染 重金属污染 什么是重金属污染？ 工业污染大多通过废渣、废水废气排入环境，并在人体和动植物体内富集，从而对环境和人的健康造成很大的危害 主要来源于工业污染，其次是交通污染和生活垃圾污染 重金属污染的主要来源？ 工业重金属污染危害？ 2.金属污染的危害 三、金属的污染和回收利用 金属污染可能引发哪些问题？ 浪费大量金属资源 含铅汽油的使用和废旧电池的随意丢弃都可引起土壤重金属污染。 金属在自然界不会自 行分解，积累在土壤 中，破坏土壤结构。 金属 污染 含铅、镉等有毒金属的污水会导致土壤和地下水源重金属污染。 三、金属的污染和回收利用 我国是如何解决金属资源的浪费和金属污染的？ ① 垃圾进行分类回收； 3.防防治金属污染的方法 三、金属的污染和回收利用 ③ 回收废旧电池； ② 分类回收各种废弃的金属材料； ④使用无铅汽油； 三、金属的污染和回收利用 ⑤工业废水和废渣处理后排放。 我国采取的措施：通过分类回收利用，进行循环再利用等可解决一些金属污染问题，同时也保护了有限的金属资源；另外还积极推广无污染的新能源，进行无污染冶金；同时努力治理被污染的水质和土壤。 四、课堂总结 第1节 金属材料 四、课堂总结 概念：在纯金属中加热熔合某些金属或非金属，制得的具有金属特征的混合物 金属的物理性质 金属 材料 特性：大多数金属呈银白色固体，但铜呈紫红色，金呈黄色，汞是液体 合金 共性：有金属光泽，有导电性、导热性和延展性 性能：比组成合金的纯金属的硬度大，熔点低，抗腐蚀性能好 种类：铁合金（生铁、钢等）、钛合金等 五、练习与应用 第1节 金属材料 五、练习与应用 【例1】近年来预制菜因食用方便快捷而受欢迎，但其单一的营养成分也引发了不少争议。预制菜产品直接加热后即可食用，因此常选择铝箔包装。这是由于铝箔具有（　C　） A. 良好的导电性 B. 较小的密度 C. 良好的导热性 D. 较小的硬度 C 五、练习与应用 【例2】小明将纸条分别紧紧卷在木棒和铁棒上，加热纸条（如图），木棒上的纸条立即燃烧，而铁棒上的纸条没有立即燃烧。据此推测木棒和铁 棒具有不同的（　B　） A. 密度 B. 导热性 C. 硬度 D. 延展性 B 五、练习与应用 （1） 图甲是金属的一个应用实例，请写出其利用了金属的什么物理性 质？ 　导电性（合理即可）　（写出一点即可）。 导电性（合理即可）　 【例3】金属材料在生活、生产中应用十分广泛。 五、练习与应用 （2） 灯泡是我们十分熟悉的物品，如图乙标出的是组成灯泡的有关物 质，请根据图乙回答问题。 ① 图乙所示物质中属于金属材料的是 　钨丝（或铝；或铜丝；或焊 锡）　，属于非金属材料的是 　玻璃（或氮气）　。（写出一种即可） ② 物质的性质决定用途，灯泡的灯丝是钨丝的原因是 　钨的熔点高， 具有导电性（合理即可）　。 钨丝（或铝；或铜丝；或焊 锡）　 玻璃（或氮气）　 钨的熔点高， 具有导电性（合理即可）　 六、提升训练 第1节 金属材料 六、提升训练 1、金属与非金属都各自体现出不同的性质。下列性质中，属于金属的共 性的是( ) C A.都是硬度很大、熔点很高的固体 B.都具有银白色的光泽 C.都有良好的导电性和导热性 D.铝是密度最小的金属，其他金属的密度都很大 六、提升训练 2、所谓合金，就是不同金属（或金属与非金属）在熔化状态下形成的一 种具有金属特性的熔合物。下列四种金属中，不能形成合金的是 ( ) 金属 铜 铝 铁 钠 熔点/ 1083 660 1535 97.5 沸点/ 2595 2200 3000 883 A A.铁和钠 B.铝和钠 C.铁和铜 D.铝和铜 六、提升训练 3、科学家发现了一种新金属，它的一些性质如下表所示。根据表中的 信息推测，其用途错误的是( ) 熔点 密度 强度 导电性 导热性 抗腐蚀性 与钢相似 良好 良好 优异 A A.用于焊接金属 B.制造航天飞机 C.制作外科手术刀 D.用于通信设备 六、提升训练 4、2024年2月7日，中国第5个南极考察站秦岭站（74°56'S，163°42'E）开站。秦岭站建筑主体采用特制轻质高强度钢材，能抵抗零下60℃的超低温和海岸环境的强腐蚀，以下说法错误的是（　B　） A. 钢是一种铁碳合金 B. 钢是合成材料，且硬度、强度、熔点都高于铁 C. 钢比生铁含碳量低 D. 钢中加入铬、钨、镍等元素可提高钢的耐腐蚀性 B 六、提升训练 5、如表是几种金属熔点的数据，回答下列问题。 金　属 锡 铅 锑 熔点/℃ 232 327 630.5 （1） 铅锡合金具有导电性，该性质属于合金的 　物理　（填“物理” 或“化学”）性质。 物理　 六、提升训练 （2） 如图所示为铅锡合金的熔点随其组成中一种金属的质量分数变化 的图像，则该图中横坐标表示 　锡　金属的质量分数。 （3） 一般家用保险丝大多是用铅（不少于98％）和锑（0.3％～1.5％）制成的合金，根据以上信息及生活经验判断该合金的熔点可能  　B　（填字母）。 A. 20～40℃ B. 232～300℃ C. 327～600℃ D. 630～900℃ 锡　 B　 六、提升训练 6、如图所示为U盘的外观和内部结构示意图，请据此回答下列问题： （1） 图中含有的金属材料是 　铜（或铝合金）　（填一种）。 （2） 制作保护套的材料——铝合金的优点是 　质轻（或耐腐蚀等合理 即可）　（写一个即可）。 （3） 铜箔即很薄的铜片。将铜加工成铜箔是利用了铜的 　延展性　。 铜（或铝合金）　 质轻（或耐腐蚀等合理 即可）　 延展性　 六、提升训练 7、某兴趣小组的指导老师在进行水蒸气与灼热铁丝反应的实验时，兴 趣小组同学观察到有黑色固体生成。为了确定黑色固体的成分，他们查 阅资料（如表所示）并进行实验。 常见铁的氧化物 FeO Fe2O3 Fe3O4 能否被磁铁吸引 否 否 能 与盐酸反应的产物 FeCl2和H2O FeCl3和H2O FeCl2、FeCl3和H2O （1） 兴趣小组直接排除了Fe2O3的存在，其理由是 　Fe2O3为红色（红棕色）固体　。 Fe2O3为红色（红 棕色）固体　 六、提升训练 （2） 将黑色固体研成粉末，用磁铁吸引后发现所有粉末都能被吸引， 向粉末中滴加盐酸后，产生气泡，且溶液呈黄色，则黑色固体的组成 是 　Fe和Fe3O4　（填化学式）。 Fe和Fe3O4　 六、提升训练 8、根据你的生活经验和下表所提供的信息，回答下列问题： 导电性（以银 为100作标准） 银100 铜99 金74 铝61 锌27 铁17 铅7.9 密度/ 金19.3 铅11.3 银10.5 铜8.9 铁7.8 锌7.1 铝2.7 熔点/ 钨3410 铁1535 铜1083 金1064 银962 铝660 锡232 硬度（以金刚 石为10作标准） 铬9 铁 银 铜 金 铝 铅1.5 六、提升训练 （1）菜刀、镰刀、锤子等用铁制作而不用铅制作的原因是___________ ________________。 铁的硬度比铅大，且铅有毒 （2）银的导电性比铜好，而电线一般用铜制作而不用银制作的原因是 ____________________________。 银比铜贵得多，且电线用量大 （3）灯泡里的灯丝用钨制作而不用锡制作的原因是_________________ ________________________________________________。 钨的熔点高 <m></m> ，而锡的熔点 <m></m> 太低，通电时锡易熔化 六、提升训练 （4）有的铁制品，如水龙头等，要镀铬而很少镀金的原因是_________ ______________________________________________________________ _______________________________________________________。 铁制水龙头易腐蚀生锈，而铬的硬度大且抗腐蚀性强，所以有的水龙头要镀铬。镀金虽美观、光泽好，但金的硬度小、耐磨性差，且价格高昂 六、提升训练 9、将粉状或颗粒状铜精矿原料与石英砂混合后，加入熔炼炉进行熔炼， 在 的高温下，石英与铜精矿中的铁、钼、镁、钙、硅等 结合形成炉渣，去除炉渣后剩下的即为冰铜 。工业上 冶炼冰铜可得到粗铜，再以粗铜为原料制备硫酸铜晶体，其主要流程如 图甲所示。 六、提升训练 （1）气体A中的大气污染物可选用下列试剂中的_____（填字母）来吸收。 CD A.浓 B.浓 C. 溶液 D.氨水 （2）用稀 浸泡熔渣B，取少量所得的溶液，滴加__________ （填物质名称）溶液后呈红色，说明溶液中存在 。 硫氰化钾 （3）实验室可利用如图乙所示的装置完成用泡铜冶炼粗铜的反应，用 泡铜冶炼粗铜的化学方程式为____________________________。 <m></m> 六、提升训练 10、合金是重要的金属材料。 （1） 下列物品所使用的主要材料属于合金的是 　C　（填字母）。 A. 青花瓷瓶 B. 橡胶充气艇 C. 不锈钢锅 （2） 生铁是常用的合金，生铁属于 　混合物　（填“纯净物”或“混 合物”）。 C　 混合物　 六、提升训练 （3） 黄铜是铜锌合金，将纯铜片和黄铜片互相刻画，纯铜片上留 下明显的划痕，说明 　黄铜的硬度比纯铜的硬度大　。 （4） 某黄铜渣中约含锌7％、氧化锌31％、铜50％、氧化铜5％，其余为杂质。处理该黄铜渣可得到硫酸锌，其主要流程如图所示：（杂质不溶于水、不参与反应） 黄铜的硬度比纯铜的硬度大　 六、提升训练 ① Ⅰ中氧化物与酸反应的化学方程式为 　ZnO＋ H2SO4ZnSO4＋H2O（或CuH2SO4CuSO 4＋H2O ）　（写出一个即可）。 ② 下列说法正确的是 　A　（填字母）。 A. Ⅰ、Ⅱ中的操作均包含过滤 B. 溶液C中溶质的质量分数小于溶液B中溶质的质量分数 ZnO＋ H2SO4ZnSO4＋H2O（或CuO＋ H2SO4CuSO4＋H2O）　 A　 Lavf58.20.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf58.46.101 $$