2015年秋高中化學(xué)-第三章-第3節(jié)-用途廣泛的金屬材料課件-新人教版必修1解析

第三章金屬及其化合物§3.3用途廣泛的金屬材料本節(jié)課以生產(chǎn)生活中的金屬物品和古代金屬制品導(dǎo)入新課，從相識(shí)人類運(yùn)用材料的進(jìn)化依次到材料的分類。再由金屬材料過渡合金。介紹合金的定義和特點(diǎn)“合金的物理性質(zhì)不同于其組分，但化學(xué)性質(zhì)一般與組分性質(zhì)相同?！焙螅攸c(diǎn)介紹常用的生活中常見的銅合金、鐵合金和鋁合金的組成與性質(zhì)及用途，以增加學(xué)生在化學(xué)中生活，在生活中學(xué)化學(xué)的意識(shí)。在了解其它合金和稀土金屬材料后，補(bǔ)充金屬冶煉的內(nèi)容。最終通過課堂探討如何正確選用金屬材料，并且得出回收再利用金屬材料是最必要的做法。1.了解金屬材料的發(fā)展史，以及我國(guó)金屬材料的現(xiàn)狀。2.相識(shí)金屬與合金在性能上的主要差異。3.了解常用的生活中常見合金的主要成分、性能及用途。4.了解稀土金屬材料的成分、特殊性能及其應(yīng)用。5.了解金屬冶煉的原理。6.知道怎樣正確選用金屬材料。在日常生產(chǎn)、生活和科學(xué)技術(shù)中，金屬材料是特殊重要的。我們四周的很多物品都中由金屬材料制成的。學(xué).科.網(wǎng)古代金屬制品人類運(yùn)用材料的進(jìn)化依次材料的分類石器時(shí)代銅器時(shí)代鐵器時(shí)代材料金屬材料非金屬材料合成高分子材料合金材料純金屬合成材料如：陶瓷、水泥、玻璃如：橡膠、塑料如：導(dǎo)線、金銀首飾大多數(shù)金屬制品下列物品都運(yùn)用了哪種材料?1、初中曾學(xué)過有關(guān)合金的一些學(xué)問，你還記得什么是合金嗎？合金有哪些優(yōu)良的性能？合金是由一種金屬跟其他一種或幾種金屬(或金屬跟非金屬)一起熔合而成的具有金屬特性的物質(zhì)。合金屬于混合物。合金具有很多優(yōu)良的物理、化學(xué)或機(jī)械性能，在很多方面不同于各組分金屬。一般：合金的硬度大于它的各成分金屬，合金的熔點(diǎn)低于它的各成分金屬。2、你知道合金在生活中有哪些用途嗎？請(qǐng)舉出一些例子。在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活中，我們很少運(yùn)用純金屬，而主要運(yùn)用合金，常見的合金有銅合金、鐵合金和鋁合金等。合金的性能可以通過所添加的合金元素的種類、含量和生成合金的條件等來(lái)加以調(diào)整。如：生鐵的熔點(diǎn)比純鐵的低；硬鋁(Cu、Mn、Si)的強(qiáng)度和硬度都比純鋁大。一、合金特殊提示：①合金中確定含有金屬元素②合金中也可能含有非金屬元素③合金確定是混合物④合金中成分的含量影響合金的性質(zhì)。運(yùn)用不同的原料，變更原料的配比以及變更生成合金的條件等，可以制得具有不同性能的合金。合金在工業(yè)上的用途比純金屬更廣、更重要。不銹鋼抗腐蝕性好，用來(lái)做醫(yī)療器械、炊具等；硬鋁強(qiáng)度和硬度好，用來(lái)制門窗，也用于制火箭、飛機(jī)、輪船等；青銅強(qiáng)度高、可塑性好、耐磨、耐腐蝕，用于制機(jī)器零件，等等。白銅：主要含銅、鎳和鋅(少量錳)青銅：主要含銅、錫和鉛黃銅：主要含銅和鋅(少量錫、鉛、鋁)——運(yùn)用最早的合金有良好的強(qiáng)度和塑性、耐磨、耐腐蝕，主要用于制造機(jī)器零件，如軸承、齒輪等。有良好的強(qiáng)度和塑性、易加工、耐腐蝕，主要用于制造機(jī)器零件、儀表和日用品。它不簡(jiǎn)潔生銅綠，常用于制造精密儀器和裝飾品。1939年在河南安陽(yáng)殷墟出土的商代后期的司母戊鼎屬于青銅制品銅錳合金具有極高的電阻。（一）銅合金鋼碳素鋼合金鋼低碳鋼---含碳量低于0.3%中碳鋼---含碳量0.3%～0.6%高碳鋼---含碳量高于0.6%(1)鋼的種類（二）鐵合金鎳、鉻---不銹鋼，抗腐性強(qiáng)，不易氧化。鉻、鎢---高速鋼，硬度大，韌性很強(qiáng)。錳、硅---錳硅鋼，韌性特強(qiáng)。——用量最大，用途最廣(鐵和碳的合金)(碳素鋼中加入鉻、錳、鎢、鎳、鉬、鈷、硅等合金元素)依據(jù)含碳量分為生鐵和鋼。生鐵的含碳量為2%∽4.3%之間；鋼的含碳量在0.03%∽2%之間。碳素鋼中的含碳量與其韌性的關(guān)系碳素鋼中的含碳量越低，鋼的韌性越好，硬度越??；含碳量越高，鋼的韌性越差，鋼的硬度越大。(2)生鐵與鋼的比較鋁的重要用途主要有:⑴延展性---制作鋁線、鋁箔、多種儀器。⑶導(dǎo)熱性---做熱的導(dǎo)體。⑸銀白色、有金屬光澤---做涂料(俗稱銀粉、銀漆)⑵導(dǎo)電性---做電的導(dǎo)體。鋁的導(dǎo)電性僅次于銅，是優(yōu)良的、常用的導(dǎo)體。⑷不透亮---做忌光物(如膠卷)包裝材料⑹鋁可以制作合金。（三）鋁合金硬鋁：Cu4%、Mg0.5%、Mn0.5%、Si0.7%特點(diǎn)：密度小、強(qiáng)度高、抗腐蝕用途：制造飛機(jī)和宇宙飛船鋁“有翼的金屬”“會(huì)飛的金屬”鎂鋁合金：含鎂10%~30%及硅、銅、鋅、錳等元素特點(diǎn)：質(zhì)輕、堅(jiān)韌、機(jī)械性能較好密度小用途：做機(jī)械零件、車船材料、門窗等。（四）其它合金儲(chǔ)氫合金：Ti~Fe,La~Ni金合金：加入銀、銅、稀土元素等（特點(diǎn)：有光澤、易加工、耐磨耐腐蝕）常用于金飾品、錢幣、筆尖、電子元件鈦合金：含Al6%、V4%，Ti，F(xiàn)e等，飛機(jī)起落架（耐高溫、耐腐蝕、高強(qiáng)度）耐熱合金：噴氣式飛機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)葉片記憶合金：泡沫合金：記憶金屬隨著社會(huì)的發(fā)展，我們希望新的材料的誕生。有一種“記憶金屬”即是鎳鈦合金。如把這樣一塊金屬進(jìn)行加熱，它將形成確定的形態(tài)。冷卻后，隨意揉皺，或使它彎曲，再加熱后，它又復(fù)原了原狀。人造骨1、硬鋁是Al、Cu、Mg、Mn、Si的合金，它可以用來(lái)作制造飛機(jī)的材料，與同學(xué)溝通一下，這種合金最大的優(yōu)勢(shì)是什么?它的主要成分是Al，為什么不行以干脆用Al來(lái)制造飛機(jī)呢?2、有些不法之徒用Cu—Zn合金制成假元寶、假首飾來(lái)騙人。想一想：用什么方法可以戳穿它們呢？合金的物理性質(zhì)不同于其組分，但化學(xué)性質(zhì)一般與組分性質(zhì)相同。(1)火燒法：俗話說真金不怕火煉，火燒后真金顏色不變，Cu—Zn合金表面變暗。(2)酸溶法：用醋酸或鹽酸浸泡，若有氣泡產(chǎn)生，則為假元寶。中國(guó)的改革總設(shè)計(jì)師鄧小平同志早在1992年春南巡時(shí)就指出：“中東有石油，中國(guó)有稀土，……確定要把稀土的事情辦好，把中國(guó)稀土的優(yōu)勢(shì)發(fā)揮出來(lái)?！毕⊥两饘伲涸刂芷诒碇械谌v行(第ⅢB族)，除錒系。科學(xué)視野：用途廣泛的稀土金屬稀土元素是鑭系元素系稀土類元素群的總稱，包含鈧Sc、釔Y及鑭系中的鑭La、鈰Ce、鐠Pr、釹Nd、钷Pm、釤Sm、銪Eu、釓Gd、鋱Tb、鏑Dy、鈥Ho、鉺Er、銩Tm、鐿Yb、镥Lu，共17個(gè)元素。稀土元素能與其它元素組成品種繁多、功能千變?nèi)f化，用途各異的新型材料，被稱為“現(xiàn)代工業(yè)的維生素，和奇異的新材料寶庫(kù)?！蔽覈?guó)稀土資源占世界的80%，以氧化物(REO)計(jì)達(dá)3600萬(wàn)噸，遠(yuǎn)景儲(chǔ)量實(shí)際是1億噸。我國(guó)稀土資源分南北兩大塊。北方：輕稀土資源，集中在包頭白云鄂博特以及四川冕寧等地。主要含鑭、鈰、鐠、釹和少量釤、銪、釓等元素；南方：中重稀土資源，分布在江西、廣東、廣西、福建、湖南等省，以罕見的離子態(tài)賦存與花崗巖風(fēng)化殼層中，主要含釤、銪、釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿、镥、釔和鑭、釹等元素。稀土作為基體元素能制造出具有特殊“光電磁”性能的多種功能材料，如稀土永磁材料，稀土鎳氫電池材料，稀土熒光材料，稀土催化劑，稀土激光材料，稀土精密陶瓷材料。生物工程材料等，它們都是發(fā)展電子信息產(chǎn)業(yè)，開發(fā)新能源，治理環(huán)保和國(guó)防尖端技術(shù)等方面必不行缺少的材料。例如稀土永磁材料(釹鐵硼永磁)是當(dāng)今磁性最強(qiáng)的永磁體，它被稱“一代磁王”。稀土永磁材料現(xiàn)已廣泛的用到了微型電機(jī)，工業(yè)用電機(jī)、風(fēng)力發(fā)電機(jī)、音響設(shè)備、儀器儀表。航天航空通訊，醫(yī)用核磁共振成像儀等方面。。稀土金屬鹵化物燈已被大量用于城市廣場(chǎng)、體育場(chǎng)館和高層建筑的美化泛光照明。這些電光源不但節(jié)電效果明顯，而且大大提高了照明質(zhì)量，其生產(chǎn)過程也削減了污染，被稱作“綠色照明”。彩色電視正是接受了稀土三基色熒光粉，才能獲得彩色逼真的畫面。稀土鎳氫電池，可以充電而無(wú)記憶效應(yīng)，代替了有污染的鎳鎘電池，被稱作無(wú)污染的“綠色電池”。黃金的特點(diǎn)之一就是松軟，人們常在黃金中加入銀、銅、鋅等金屬以增加黃金的強(qiáng)度和韌性。黃金的純度越高其越松軟，純度越低其越硬。黃金的純度在珠寶首飾行業(yè)通常用K表示。K數(shù)與含金量的關(guān)系式Au%=K/24×100%，即1K=4.166%如18K(75%)、22K(91.6%)、24K(100%)[理論說法，實(shí)際不存在，但有足金(含金量不少于99％)、千足金(含金量不少于99.9％)、萬(wàn)足金(含金量不少于99.9％)的說法二、金屬的冶煉金屬冶煉指的是，用氧化還原方法將金屬?gòu)钠浠衔镏羞€原為金屬單質(zhì)。金屬的活潑性不同，其化合物被還原的難度不同，Al和Al前的金屬一般只能用電解的方法才能還原得到。Fe等較活潑的金屬，其化合物可以用適當(dāng)?shù)倪€原劑(如：H2、CO等)在加熱的條件還原成金屬，這種方法稱為熱還原法。Hg等不活潑金屬，可以加熱其化合物，分解生成金屬，這種方法稱為熱分解法。常見金屬之最①密度最大的是

；②硬度最大的是

；③熔點(diǎn)最低的是

；④熔點(diǎn)最高的是

；⑤延性最好的是

；⑥展性最好的是

；⑦導(dǎo)電性最好的是

；⑧地殼中含量最多的金屬元素是

；OsCrHgWPtAuAgAl某家庭準(zhǔn)備裝修窗戶(支配運(yùn)用10年),可供選用的材料有:木材、鋼鐵、鋁合金、塑鋼。請(qǐng)調(diào)查分析選用哪種材料比較好？說明理由。三、正確選用金屬材料提示：選用材料時(shí)，常?？紤]以下幾個(gè)方面：主要用途、外觀、物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)、價(jià)格、加工難度、日常維護(hù)、對(duì)環(huán)境的影響等。調(diào)查內(nèi)容與結(jié)果√金屬材料的選用要從多方面考慮，既要考慮好用美觀，又要考慮成本低、疼惜環(huán)境、物盡其用等諸方面因素。我國(guó)的金屬資源并不夠豐富，人均占有量很低。合理利用金屬，疼惜現(xiàn)有資源，最大限度地削減開采過程中對(duì)環(huán)境的破壞，回收廢舊金屬，實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用等是須要我們每個(gè)人都必需付出努力的。2005年底以來(lái)全國(guó)各地建筑材料價(jià)格都出現(xiàn)了上漲的狀況。比如，鋼材漲價(jià)超過了150%，水泥漲價(jià)超過了130%，木材漲價(jià)超過了210%。請(qǐng)你扮演下列不同的角色對(duì)“是否應(yīng)當(dāng)停止運(yùn)用鋁質(zhì)飲料罐”談一談自己的看法？A、飲料公司老板的心思B、開采鋁礦工人的聲音C、生產(chǎn)鋁質(zhì)飲料罐工人訴求D、售貨員的話E、消費(fèi)者有話要說F、環(huán)保官員的呼吁G、公司回收人員的說法共識(shí)：運(yùn)用鋁質(zhì)飲料罐有利有弊，但回收鋁質(zhì)飲料罐是目前最有效也是最急迫最有必要的做法。環(huán)境疼惜是全社會(huì)的共識(shí)，投身環(huán)保，不只是你我的責(zé)任。金屬的冶煉：很活潑金屬——電解法，較活潑金屬——熱還原法，不活潑金屬——分解法合金是由一種金屬跟其他一種或幾種金屬(或金屬跟非金屬)一起熔合而成的具有金屬特性的物質(zhì)。合金屬于混合物。一般：合金的硬度大于它的各成分金屬，合金的熔點(diǎn)低于它的各成分金屬。合金的物理性質(zhì)不同于其組分，但化學(xué)性質(zhì)一般與組分性質(zhì)相同。1．下列物質(zhì)，不屬于合金的是()A．硬鋁B．黃銅C．鋼鐵D．水銀2．我國(guó)運(yùn)用最早的合金是()A．青銅B．白銅C．生鐵D．石塊3．下列幾種合金硬度最大的是()A．生鐵B．低碳鋼C．中碳鋼D．高碳鋼4．合金有很多特點(diǎn)，如Na－K合金為液體，而單質(zhì)的Na、K均為固態(tài)。據(jù)此推想生鐵、鐵、碳三種物質(zhì)中，熔點(diǎn)最低的是()。A．碳B．純鐵C．生鐵D．無(wú)法確定DAACCu和ZnC+ZnCO3+Cu2O====2Cu+Zn+2CO2↑800℃5．除去銅粉中的鋁粉，不行選用的試劑是()A．稀硫酸B．CuSO4溶液C．NaOH溶液D．AgNO3溶液6．鋁在人體內(nèi)會(huì)引起慢性中毒，引起老年癡呆癥，1989年世界衛(wèi)生組織將鋁確定為“食品污染源之一”而加以限制。鋁在下列運(yùn)用場(chǎng)合一般無(wú)需限制的是()A．電線電纜B．牙膏皮C．制造炊具餐具D．糖果香煙包裝7．古代的藥金與金相像，常被誤認(rèn)為金子，冶煉的方法如下：將碳酸鋅、赤銅(Cu2O)、木炭混合加熱到800℃，得到金光閃閃的“藥金”(1)冶煉的化學(xué)方程式____________________________________(2)藥金的主要成分______________DA8.向一鋁制易拉罐中充溢CO2后，再往罐中注入足量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的NaOH溶液，立刻嚴(yán)封罐口，不一會(huì)兒就發(fā)覺易拉罐變癟，再過一會(huì)易拉罐又鼓脹起來(lái)，說明上述試驗(yàn)現(xiàn)象。(1)易拉罐起先變癟的緣由是：_______________________________________________________反應(yīng)的化學(xué)方程式為：_____________________________(2)易拉罐又鼓脹起來(lái)的緣由是