内容正文:
第6章 金属资源综合利用
第2节 金属的性质和应用(第一课时)讲义
金属的物理性质、合金及其应用
一、知识清单
1. 金属的共同物理性质:常温下大多数金属为固体,具有金属光泽,有良好的导电性、导热性和延展性,密度较大,熔点较高。
2. 金属的物理特性:大多数金属呈银白色,但铜呈紫红色,金呈黄色;汞是常温下唯一的液态金属;铁、钴、镍可被磁体吸引。
3. 性质与用途的关系:物质的性质在很大程度上决定了物质的用途,但这不是唯一的决定因素,还需要考虑价格、资源、是否美观、使用是否便利以及废料是否易于回收和对环境的影响等多种因素。
4. 合金的概念:由一种金属跟其他金属(或非金属)熔合形成的具有金属特性的物质。合金属于混合物。
5. 合金的性质特点:一般来说,合金的硬度比组成它的纯金属大,熔点比组成它的纯金属低,抗腐蚀性更强。
6. 常见合金:生铁和钢是铁的两种合金,黄铜是铜锌合金,武德合金可用于制电路保险丝,钛合金与人有很好的“相容性”,可用于制造人造骨骼。
二、四维核心素养
化学观念:建立“物质的性质决定物质的用途”的基本观念,认识金属材料在生产、生活和社会发展中的重要作用。科学思维:通过比较金属共性与特性,培养归纳与演绎的思维方法,能从组成与结构视角解释合金性能的优越性。科学探究:通过实验观察金属的物理性质,学习运用实验、观察、对比等方法获取信息。科学态度与责任:认识金属材料与人类生活和社会发展的密切关系,树立合理利用金属资源的意识。
三、教学重难点
重点:金属的共同物理性质及合金的性质特点;金属性质与用途之间的关系。难点:合金与纯金属在性能上的差异及原因分析;能根据金属的性质推断其用途,或根据用途反推对应的性质。
四、课堂练习
知识点一:金属的共同物理性质
金属在生产和生活中有着广泛的应用,这与金属所具有的共同物理性质密切相关。常温下,大多数金属都是固体,都具有金属光泽,能够导电和导热,并且具有良好的延展性,可以被拉成细丝或压成薄片。这些共同性质是金属材料区别于非金属材料的重要特征。需要注意的是,不同金属在这些性质上的表现程度并不完全相同,例如银的导电性比铜好,但由于银的价格较高,实际生活中常用铜来制作导线。
1. 下列关于金属物理性质的描述中,属于金属共同物理性质的是( )
A. 常温下都是固体
B. 都具有银白色金属光泽
C. 都具有良好的导电性和导热性
D. 硬度都很大
2. 选用黄铜制作铜锣,主要是利用了金属的哪一性质( )
A. 导电性
B. 导热性
C. 延展性和振动发声性
D. 金属光泽
3. 厨房中的炒菜锅常用铁或铝制作,这主要是利用了金属的( )
A. 导电性
B. 导热性
C. 延展性
D. 导电性
4. 下列金属中,常温下呈液态的是( )
A. 铁
B. 铜
C. 汞
D. 铝
5. 铝可以被加工成很薄的铝箔用于食品包装,这主要利用了铝的( )
A. 导电性
B. 导热性
C. 延展性
D. 金属光泽
知识点二:金属的物理特性与差异
虽然金属具有一些共同的物理性质,但不同金属在颜色、密度、熔点、硬度、导电性等方面存在很大差异。大多数金属呈银白色,但铜呈紫红色,金呈黄色。铁、钴、镍三种金属能够被磁体吸引,而其他金属一般不具有这一性质。不同金属的导电性也有强弱之分,银的导电性最好,铜次之。这些特性差异决定了不同金属有不同的用途。例如,金因为具有美丽的光泽和良好的延展性而常用于制作首饰;铜因为导电性好且价格适中而广泛用于制作导线。
6. 日常生活中,用于保护钢铁制品所涂的“银粉”实际上是铝粉;家用热水瓶内胆壁的金属是银;温度计中填充的金属是汞。这三种金属的颜色依次是( )
A. 银白色、银白色、银白色
B. 银白色、银白色、红色
C. 银白色、黄色、银白色
D. 银白色、银白色、银白色液体
7. 下列金属中,颜色与众不同的是( )
A. 铁
B. 铜
C. 铝
D. 锌
8. 下列关于金属的说法中,错误的是( )
A. 铜呈紫红色,金呈黄色
B. 铁、钴、镍都能被磁体吸引
C. 所有金属在常温下都是固体
D. 银的导电性比铜好
9. 选用黄金制作首饰而不选用铁,主要考虑的因素是( )
A. 黄金的导电性更好
B. 黄金的导热性更好
C. 黄金具有美丽的金属光泽和化学性质稳定
D. 黄金的延展性更好
10. 下列性质中,不属于金属特性的是( )
A. 能够导电
B. 能够导热
C. 有延展性
D. 熔点都很低
知识点三:金属的性质与用途的关系
物质的性质在很大程度上决定了物质的用途,但这并不是唯一的决定因素。在考虑物质的用途时,除了性质之外,还需要考虑价格、资源存量、是否美观、使用是否便利,以及废料是否易于回收和对环境的影响等多种因素。例如,银的导电性比铜好,但由于银在地壳中的含量少、价格昂贵,所以实际生活中常用铜而不用银来制作导线。又如,铝的密度小,抗腐蚀性好,虽然导电性不如铜,但在高压输电线中仍被广泛使用,这是因为铝的价格比铜低,密度小可以减少对铁塔的压力。理解性质与用途的关系,有助于我们更科学地选择和使用材料。
11. 下列关于金属用途的说法中,利用了金属化学性质的是( )
A. 用铜制作导线
B. 用铁制作炊具
C. 用铝制作包装铝箔
D. 用黄金制作首饰
12. 菜刀、锤子等用铁制而不用铅制,主要原因是( )
A. 铁的硬度大,铅的硬度小,且铅有毒
B. 铁的导电性好
C. 铁的密度大
D. 铁的熔点高
13. 下列有关金属的用途,利用了金属化学性质的是( )
A. 铜——做导线
B. 铝——做铝箔
C. 铝合金——做门窗
D. 武德合金——做保险丝
14. 物质的性质决定用途,下列金属的用途与性质的对应关系错误的是( )
A. 铜有导电性——做导线
B. 铝有延展性——做铝箔
C. 银有金属光泽——做首饰
D. 铁有导电性——做铁锅
15. 下列关于金属用途的说法中,你认为不正确的是( )
A. 铜的导电性好,常用于制作导线
B. 铝的密度小,常用于制作飞机外壳
C. 银的导电性最好,所以应该用银制作导线
D. 钛合金与人体有很好的“相容性”,可用于制造人造骨骼
知识点四:合金的概念与性质特点
合金是由一种金属跟其他金属(或非金属)熔合形成的具有金属特性的物质。合金属于混合物,其组成可以根据需要进行调整。一般来说,合金与组成它的纯金属相比,硬度更大、熔点更低、抗腐蚀性更强。例如,纯铁较软,而生铁和钢的硬度比纯铁大得多;纯铝较软,而铝合金的硬度和强度都大大提高。合金的这些优良性能,使得合金比纯金属具有更广泛的用途。日常生活中使用的金属材料,大多数属于合金。理解合金的概念和性能特点,是认识金属材料应用的重要基础。
16. 下列物质中,不属于合金的是( )
A. 生铁
B. 钢
C. 黄金
D. 黄铜
17. 下列关于合金的说法中,正确的是( )
A. 合金是一种纯净物
B. 合金中至少含有两种金属
C. 合金中各成分以化合物的形式存在
D. 合金具有金属特性
18. 一般来说,下列关于合金与组成它的纯金属相比的说法中,错误的是( )
A. 硬度更大
B. 熔点更低
C. 抗腐蚀性更强
D. 导电性更强
19. 被广泛应用于制造人造骨骼的钛合金,其最突出的优点是( )
A. 熔点高
B. 密度小
C. 与人体有很好的“相容性”
D. 银白色
20. 下列关于合金的叙述中,正确的是( )
A. 合金不能导电、传热
B. 合金中的元素以化合物形式存在
C. 合金是混合物
D. 合金的熔点比各成分金属都高
知识点五:常见合金及应用
在生产和生活中,常见的合金有很多种,它们各有特点和用途。生铁和钢是含碳量不同的两种铁合金,生铁的含碳量较高,硬而脆;钢的含碳量较低,韧性好。黄铜是铜和锌的合金,外观像黄金,常用于制作乐器和装饰品。武德合金是由铋、铅、锡、镉等金属组成的合金,熔点很低,可用于制作电路中的保险丝。钛合金具有熔点高、密度小、可塑性好、易于加工、机械性能好等优点,特别是与人体有很好的“相容性”,可用于制造人造骨骼,因此被称为“亲生物金属”。了解常见合金的性能和用途,可以帮助我们更好地理解金属材料在各个领域的应用。
21. 下列关于生铁和钢的说法中,正确的是( )
A. 生铁和钢都是铁的合金
B. 生铁的含碳量比钢低
C. 生铁的韧性比钢好
D. 钢是纯净物
22. 黄铜是生活中常用的金属材料,它是铜和哪种金属的合金( )
A. 锡
B. 锌
C. 铅
D. 铁
23. 电路中的保险丝能够在电流过大时自动熔断,保护电路安全。制作保险丝的材料需要具有的特点是( )
A. 熔点高
B. 熔点低
C. 硬度大
D. 导电性差
24. 钛合金被广泛应用于航空工业和医学领域,下列不属于钛合金优良性能的是( )
A. 熔点高
B. 密度小
C. 抗腐蚀性差
D. 与人体相容性好
25. 下列关于合金用途的说法中,错误的是( )
A. 不锈钢可用于制作医疗器械
B. 武德合金可用于制作保险丝
C. 铝合金可用于制作飞机外壳
D. 铅锡合金可用于制造人造骨骼
综合应用题
26. 阅读下列材料,回答问题。
铝是地壳中含量最多的金属元素。铝具有银白色金属光泽,密度小,有良好的延展性和导电性。铝在空气中能与氧气反应,表面生成一层致密的氧化物薄膜,阻止内部的铝继续被氧化,因此铝具有很好的抗腐蚀性。铝的这些优良性能,使得铝及其合金在生产和生活中有着广泛的应用。
(1)铝在空气中表面生成致密氧化物薄膜,这属于铝的什么性质?
(2)铝可以用于制作导线,这是利用了铝的什么性质?
(3)铝合金常用于制作门窗和飞机外壳,这是利用了铝合金的哪些优良性能?
27. 请根据金属的性质与用途的关系,将下列金属的用途与对应的性质用线连接起来。
① 铜做导线 a. 延展性好
② 铝做铝箔 b. 导电性好
③ 铁做铁锅 c. 光泽好、耐磨
④ 黄金做首饰 d. 导热性好
28. 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。根据下表中提供的几种金属的熔点数据,判断下列说法是否正确。
金属:钠(熔点约98℃)、镁(熔点约650℃)、铝(熔点约660℃)、铁(熔点约1535℃)、铜(熔点约1083℃)
(1)不能用铝制容器盛装熔融的铁水。
(2)可以用镁铝合金来盛装熔融的钠。
(3)武德合金的熔点比组成它的纯金属都低。
29. 化学就在我们身边,它与我们的生活息息相关。请从下列物质中选择合适的字母填空。
A. 盐酸 B. 氧气 C. 铝合金 D. 木炭 E. 石墨
(1)常用于制作飞机外壳的是________。
(2)可用于制铅笔芯的是________。
(3)可用于医疗急救的是________。
30. 金属材料在生活、生产中应用十分广泛。
(1)铝、铁、铜是我们生活中常见的金属。下列生活用品中,主要利用金属导电性的是________(填字母)。
A. 铁锅 B. 铜导线 C. 铝箔
(2)日常使用的金属材料多数属于合金。下表列出了一些常见合金的主要成分和性能。
合金的性能一般优于纯金属,例如合金的硬度一般比各成分金属________(填“大”或“小”)。
(3)钛合金是21世纪重要的金属材料,可用于制造人造骨骼,这是利用了钛合金的什么优良性能?
五、参考答案
1. C
2. C
3. B
4. C
5. C
6. D
7. B
8. C
9. C
10. D
11. D
12. A
13. D
14. D
15. C
16. C
17. D
18. D
19. C
20. C
21. A
22. B
23. B
24. C
25. D
26. 答:
(1)化学性质(铝在空气中与氧气反应生成致密的氧化铝薄膜,属于化学性质)。
(2)导电性和延展性。
(3)密度小、硬度大、抗腐蚀性好。
27. 答:
①——b(铜做导线利用导电性好)
②——a(铝做铝箔利用延展性好)
③——d(铁做铁锅利用导热性好)
④——c(黄金做首饰利用光泽好、耐磨、化学性质稳定)
28. 答:
(1)正确。因为铝的熔点约为660℃,远低于铁的熔点1535℃,熔融的铁水温度会使铝熔化。
(2)正确。镁铝合金的熔点低于镁和铝的熔点(约650℃以上),高于钠的熔点98℃,因此可以盛装熔融的钠。
(3)正确。合金的熔点一般比组成它的纯金属低,这是合金的重要性质特点之一。
29. 答:
(1)C(铝合金)
(2)E(石墨)
(3)B(氧气)
30. 答:
(1)B(铜导线利用了金属的导电性)
(2)大
(3)钛合金与人体有很好的“相容性”,不会对人体产生排斥反应。
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