3.2.1 合金 课件 2025-2026学年高一上学期化学人教版必修第一册

3.2.1 合金 化学与生活：无处不在的金属材料 Teaching Analysis 教学分析 材料 金属材料 非金属材料 复合材料 无机非金属材料 有机非金属材料 传统材料 新型材料 天然材料 合成材料 材料的分类 金属单质 合金 Teaching Process 教学过程 金属材料 具有金属光泽，大多数金属为银白色(铜：紫红色，金：黄色)。 大多数金属为固体(汞：液体)。 具有导电性、导热性和延展性。 实际生活中使用的最多的是合金还是纯金属？ 在大气中比较稳定,不易生锈,耐磨、耐腐蚀 合金多 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。 合金中一定含有金属元素，可能含有非金属元素 并非简单混合而成，若熔沸点相差大则不能熔合成合金 具有金属光泽、良好的导电性、导热性和延展性等。 一、合金 1、定义 ①合金至少含有一种金属单质 ②合金属于混合物，有固定的熔点 一、合金 2、优良特性： （1）合金的硬度一般比各成分金属的大 （2）合金的熔点一般比各成分金属的低 （3）合金的物理、化学及机械性能一般优于各成分金属 硬度大、熔点低、密度小、耐磨、耐腐蚀等 合金具有许多优良的物理、化学及机械性能。 （5）使用不同的原料，改变原料的配比或改变生成合金的条件，都可以得到不同性能的合金。 （4）导电性和导热性低于任一组分金属。 ＊＊合金的物理性质和分金属不同，化学性质与组成合金的各成分金属的化学性质相似。 合金不一定是固态，如原子反应堆导热剂的钠—钾合金，常温下为液态。 Teaching Process 教学过程 思考：为什么合金的性能与纯金属有很大的差异呢 ？ 纯金属只有一种金属原子，排列很整齐 合金中有多种原子，且原子的大小不同，原子排列不规则 掺杂其他原子 形成合金 使得原子之间相互作用力减小，原子层之间的相对滑动变得困难 熔点变小，硬度变大。 微观上原子的排列不同， 导致了宏观上金属材料的性能不同 Teaching Process 教学过程 【例题】 工业生产中，常将两种或多种（或金属与非金属）在同一容器中加热使其熔合，冷凝后得到具有金属特性的熔合物——合金，这是制取合金的常用方法。仅根据下表数据判断，不宜用上述方法制取的合金是（ ） 金属 Na K Al Cu Fe 熔点/℃ 97.5 63.6 660 1083 1535 沸点/℃ 883 774 2467 2567 2750 A. Fe—Cu合金 B. Cu—Al合金 C. Al—Na合金 D. Cu—Na合金 D Teaching Process 教学过程 思考：请同学们举例说明常见的生铁和不锈钢制品，并讨论它们的不同之处。 用生铁铸造的下水井盖及管件 不锈钢餐具 根据含碳量的不同铁合金可以分为生铁和钢两种。生铁的含碳量在2％～4.3％之间，其硬度大、抗压、性脆、可以铸造成型，多用于制造机座、管道等。钢的含碳量在0.03％～2％之间，延展性和机械性能好、可以锻轧和铸造，广泛用于制造机械和交通工具。 二、铁合金 二、铁合金 1.铁碳合金 生铁和钢是含碳量不同两种铁碳合金，主要由碳元素和铁元素，以及少量其他元素融合而成的合金 铁 合 金 生铁：含碳量2％～4.3％ 钢：含碳量0.03％～2％ 生铁硬度大、抗压、性脆、可以铸造成型，是制造机座、管道的重要材料； 钢有良好的延展性，机械性能好，可以锻轧和铸造，广泛用于制造机械和交通工具等； 含碳量不同 Teaching Process 教学过程 高碳钢 中碳钢 低碳钢 <0.3% >0.6% 0.3%~0.6% 强度低，但韧性好，用于制造钢板、钢丝和钢管等 强度高，韧性好，用于制造钢轨、车轮和建材等 硬而脆，韧性差，用于制造器械、弹簧和刀具等 含碳量越高，硬度越大，越硬就越脆，韧性越差。 二、铁合金 钢 碳素钢 合金钢 （特种钢） 化学成分 2. 钢是用量最大、用途最广的合金 二、铁合金 3.合金钢（特种钢） 在碳素钢里适量地加入一种或几种合金元素，使钢的组织结构发生变化，从而使钢具有各种特殊性能，如强度、硬度大，可塑性、韧性好，耐磨，耐腐蚀等。 名称 主要合金元素 主要特性 主要用途 不锈钢 铬、镍 比较稳定，不易生锈，具有很强的抗腐蚀能力 医疗器材、厨房用具和餐具、地铁列车的车体材质等 超级钢 Mn、C、Al、V 强度很大，能够实现钢板的轻薄化 汽车、航空和航天等领域 锰钢 锰 韧性好，硬度大 钢轨、轴承、钢模、挖掘机铲斗、坦克装甲 硅钢 硅 导磁性好 变压器、发电机和电动机中的铁芯 钨钢 钨 耐高温、硬度大 刀具 二、铁合金 生铁 低碳钢 中碳钢 高碳钢 （2）合金钢 在碳素钢中加入铬、锰、钨、镍、钼、钴、硅等合金元素 不锈钢 不锈钢中含抗腐蚀性很强的Cr，其表面形成一层极薄而坚固细密的稳定的钝化膜, 从而达到防腐蚀的能力。但是这种保护仅是一种薄膜,如果保护层被破坏,下面的钢便开始锈蚀 Teaching Process 教学过程 锰钢 一种高强度的耐磨钢,主要用于需要承受冲击、挤压、物料磨损等恶劣工况条件 Teaching Process 教学过程 钨钢 钨钢属于硬质合金，可用于制做手表，具有高硬度、耐磨等优点 Teaching Process 教学过程 （3）超级钢 超级钢是在压轧时把压力增加到通常的5倍，并且提高冷却速度和严格控制温度的条件下开发成功的。其晶粒直径仅有1微米，为一般钢铁的1/10～1/20，因此组织细密，强度高，韧性也大，而且即使不添加镍、铜等元素也能够保持很高的强度。 　我国现在生产的超级钢强度高达2200兆帕，超越了美、德、日等国的1100兆帕。钢材性能提升一倍，用途广泛，且成本低，适用于生产航母甲板、核潜艇的不二之选。 【例1】港珠澳大桥的建成创下多项世界之最，其中仅大桥主梁使用钢材42万吨。下列材料中不属于铁合金的是(　　) A．生铁 B．铁锈 C．不锈钢 D．铁锰合金 B 例2. 下列关于合金的说法中，正确的是:( ) A．合金的硬度一般比其各成分金属的硬度高，熔点一定比其各成分金属的熔点低 B．合金的物理性质一般与其各成分金属的物理性质相同 C．生铁的含碳量为0.03%~2% D．目前世界上用途最广、使用量最大的合金是钢 D 1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。 (1)合金中不可能含有非金属元素。(　　) (2)合金中的金属元素以化合物的形式存在。(　　) (3)合金中各元素的含量一定，所以合金是纯净物。(　　) (4)生铁的熔点比铁低，但硬度比铁高。(　　) × × × √ 21 三、铜合金 铜合金 黄铜： 青铜： 白铜： 含Cu Zn——耐腐蚀，耐磨，可塑性强，硬度较小。 含Cu Sn Pb等——硬而脆，强度大 含Ni Zn（少量Mn）——制洒具等 Teaching Process 教学过程 硬铝：Cu 4%、Mg 0.5%、Mn 0.5%、Si 0.7% 特点：密度小、强度高、塑性好、导电性和导热性强、具有优良的抗腐蚀性。 用途：制造飞机、火箭和宇宙飞船等 四、铝合金 铝合金中主要合金元素有Cu、Mg、Si、Mn、Zn及稀土元素等。 新型合金 储氢合金 钛合金 耐热合金 形状记忆合金合金 广泛应用于 航空航天、 生物工程、 电子工业 等领域 为氢能源的应用起到重要的推动作用 五、新型合金 储氢合金 金属氢化物 常温、常压吸收H2 氢能是理想能源之一，但利用存在两大难题——储存、运输。 储氢合金 三、新型合金 储氢合金 01 (1)合金一定是不同金属熔合而成的具有金属特性的化合物(　　) (2)生铁的熔点比纯铁低，但机械强度和硬度比纯铁高(　　) (3)青铜比纯铜的硬度低(　　) (4)生铁中的铁与纯铁的化学性质不同(　　) (5)地震灾区重建要使用大量钢材，钢材是合金(　　) × √ × √ × 学以致用 Teaching Process 教学过程 练习 1．下列物质，不属于合金的是（ ） A．硬铝 B．黄铜 C．钢铁 D．水银 2．我国使用最早的合金是是（ ） A．青铜 B．白铜 C．生铁 D．石块 3．下列几种合金硬度最大的是（ ） A．纯铁 B．低碳钢 C．中碳钢 D．高碳钢 4．合金有许多特点，如：Na－K合金为液体，而单质的 Na、K均为固态。据此推测钢、铁、碳三种物质中， 熔点最低的是 （ ） A．钢 B．纯铁 C．碳 D．无法确定 D A D A Teaching Analysis 教学分析 Multimedia Cloud Transcode (cloud.baidu.com) $