用途廣泛的金屬材料學(xué)案

用途廣泛的金屬材料學(xué)案第三節(jié)用途廣泛的金屬材料

學(xué)習(xí)目標(biāo)

1.以鋼鐵、銅合金為例，熟悉合金的性能及合金材料在生活中的應(yīng)用.2.學(xué)會(huì)正確選用金屬材料的方法。

3.通過(guò)介紹金屬材料的進(jìn)展歷史、重要作用和面臨的挑戰(zhàn)，激發(fā)同學(xué)的愛國(guó)熱忱和社會(huì)責(zé)任感，提高求知欲。

學(xué)習(xí)重點(diǎn)

1.合金的特性

2.合金材料的應(yīng)用與材料的選擇

學(xué)習(xí)難點(diǎn)

金屬材料的選擇

學(xué)法指導(dǎo)

自學(xué)、探究、查資料、閱讀

學(xué)問鏈接

合金的概念：有一種跟其他一種或幾種(或和)一起熔合而成的具有的物質(zhì);

金屬材料包括和。

自主梳理

一、常見合金的重要應(yīng)用

合金的特性(1)

(2)(3)

使用不同的_____________，轉(zhuǎn)變_______________，轉(zhuǎn)變_______________等，可以制得具有不同性能的合金。因此，合金在工業(yè)上具有比純金屬更廣泛的用途。

我國(guó)最早使用的合金是____________，含__________________、_____________等元素。1.銅合金

(1)青銅：(2)黃銅：(3)白銅：

2.鐵合金

(1)生鐵：-Fe、C(C%=2%-4.3%)含碳量高，硬度大鋼：-Fe、C(C%=0.03%-2%)含碳量低，韌性好

是用途最廣、用量最大的金屬合金。(2)鋼的分類：

[探討溝通]：(1).生鐵和鋼性質(zhì)上為何不同?

(2).溝通你所知道的鋁合金、鎂合金、銅合金的用途。3.鋁合金

(1).說(shuō)說(shuō)你所知道的鋁合金有哪些用途?有哪些優(yōu)良的性能?(2).鋁合金的用途特別廣泛，但人類用鋁的歷史卻很晚，為什么?

[練習(xí)]:鋁制器具不能用來(lái)盛放醋、酸梅湯和堿水等物質(zhì)。假如盛放這些物質(zhì)的話，鋁制器具就簡(jiǎn)單被腐蝕。請(qǐng)你嘗試分析其中所發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)并寫出有關(guān)化學(xué)反應(yīng)方程式。

二、正確選用金屬材料

[指導(dǎo)同學(xué)閱讀]

[思索與溝通]某家庭預(yù)備裝修門窗(方案使用十年)，可共選用的材料有：木材、鋼板、鋁合金、塑鋼、，請(qǐng)分析每種材料的性能、價(jià)格、安裝成本、利弊等，進(jìn)行爭(zhēng)論分析，選用何種材料好?

[提示]選擇材料時(shí)，需考慮主要用途、外觀、物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)、價(jià)格、加工難度、日常修理、對(duì)環(huán)境的影響???。

科學(xué)視野：用途廣泛的稀土金屬小結(jié)：

1、金屬材料的選用要從多方面考慮，既要考慮有用美觀，又要考慮成本低、愛護(hù)環(huán)境、物盡其用等

諸方面因素。

2、我國(guó)的金屬資源不夠豐富，人均占有量低。合理利用金屬，愛護(hù)現(xiàn)有資源，最大限度地削減開采過(guò)程中對(duì)環(huán)境的破壞，回收廢舊金屬，實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用等是需要我們每個(gè)人都必需付出努力的。[練習(xí)]鎂鋁合金因堅(jiān)硬、輕松、美觀、干凈、易加工而成為新型建筑裝潢材料，主要用于制作窗框、卷簾門、防護(hù)欄等。下列與這些用途無(wú)關(guān)的性質(zhì)是()A.不易生銹B.導(dǎo)電性好C.密度小D.強(qiáng)度高

互動(dòng)探究

探究一：為什么普遍使用的金屬材料是合金而不是純金屬?探究二：鋼的性能與含碳量有什么關(guān)系?

[練習(xí)]常用來(lái)制造刀具的含鐵材料是()

A.生鐵B.低碳鋼C.中碳鋼D.高碳鋼

探究三：任意兩種金屬都可以形成合金嗎?

檢測(cè)反饋

1、物質(zhì)的性質(zhì)打算了物質(zhì)的用途，下面列出了金屬的幾種性質(zhì)：①導(dǎo)熱性、②導(dǎo)電性、③還原性、④延展性、⑤具有金屬光澤。請(qǐng)?jiān)谙旅娼饘儆猛竞蟮臋M線上填上金屬性質(zhì)對(duì)應(yīng)的序號(hào)。

(1)用鋁定制成包裝用的鋁箔;(2)用鋁制成的高壓鋁鍋;(3)用鐵粉回收照相業(yè)廢液中的銀;(4)電信業(yè)中大量使用的銅絲、金屬電纜。

2下列物質(zhì)中，不屬于合金的是()A.硬鋁(Al、Cu、Mg、Mn、Si)B.黃銅C.鋼鐵D.水銀

3用銅鋅合金制成的假金元寶哄騙行人的大事屢有發(fā)生。不能用于區(qū)分其真?zhèn)蔚姆椒ㄊ?)..A.測(cè)定密度B.放入硝酸中C.放入鹽酸中D.觀看外觀

4純鐵的熔點(diǎn)為1535℃，而高爐中煉鐵時(shí)生鐵(含碳量較高的鐵的合金)在1200℃左右就熔化了，這是由于()A.鐵的純度越高熔點(diǎn)越低B.合金的熔點(diǎn)比其成分物質(zhì)的熔點(diǎn)高C.由于形成了鐵碳合金，所以熔點(diǎn)變低D.在高爐中熔化的過(guò)程中發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)

5、含碳量在3%4%的生鐵，因斷口呈灰色所以叫灰口鐵，此生鐵具有較好的韌性，常用于鑄造機(jī)

器底座和零件。試推斷：①純鐵，②灰口鐵，③碳三種固體熔點(diǎn)從高到低的挨次是()

A.①②③B.③②①C.③①②D.②③①

6、從金屬的利用歷史來(lái)看，先是青銅時(shí)代，而后是鐵器時(shí)代，鋁的利用是近百年的事。這個(gè)挨次跟下列因素有關(guān)的是：①在地殼中的含量②金屬的活動(dòng)性③金屬的導(dǎo)電性④金屬冶煉的難易程度⑤金屬的延展性()

A.①③B.⑤②C.③⑤D.②④

7、工業(yè)上用鋁土礦(主要成分是Al2O3H2O、Al2O33H2O以及少量Fe2O3、SiO2等)提取純Al2O3作冶煉鋁的原料。提取的操作過(guò)程可用以下流程圖表示：

(1)寫出濾液A中一種溶質(zhì)與過(guò)量NaOH溶液反應(yīng)進(jìn)入濾液B中的離子方程式：_____________。(2)若步驟①中沒有過(guò)濾操作而直接進(jìn)入步驟②，對(duì)后面操作將產(chǎn)生的影響是_______________。

8.生命起源于原始海洋?？茖W(xué)家認(rèn)為，由于海洋中Al3+的濃度極低，所以鋁元素未成為人體所必需的元素，它反倒對(duì)人體有害。鋁主要損傷腦細(xì)胞，是老年性癡呆的病因之一。世界衛(wèi)生組織把鋁列為食品污染源之一。每日攝入量應(yīng)掌握在4mg以下。

(1)炸油條時(shí),1kg面粉需加0.5kg水,4g明礬和10g小蘇打、食鹽等輔料。若烹炸過(guò)程中質(zhì)量減

少20%，試通過(guò)計(jì)算說(shuō)明100g油條中的含鋁量是否超過(guò)平安攝入量。

9.為測(cè)定某鐵鋁合金中鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，某校討論性學(xué)習(xí)小組設(shè)計(jì)了如下試驗(yàn)操作過(guò)程：稱取該合金1.0g，放入燒杯中加足量鹽酸，蓋上表面皿，使其充分反應(yīng);反應(yīng)停止，經(jīng)冷卻向其中加入過(guò)量NaOH溶液，充分放置后過(guò)濾，對(duì)濾出的沉淀經(jīng)洗滌在空氣中加熱灼燒至恒重，得到固體物1.2g。試思索：(1)試驗(yàn)中以表面皿蓋燒杯的緣由。(2)加入過(guò)量NaOH溶液的作用(3)加入NaOH溶液后充分靜置的作用。(4)請(qǐng)你關(guān)心他們計(jì)算合金中鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。(5)想一想，還可用什么方法來(lái)測(cè)定Al的質(zhì)量分?jǐn)?shù)?

(2)請(qǐng)列舉(除食品添加劑外)三種日常生活中鋁元素進(jìn)入人體的源頭。

課后練習(xí)

1.多數(shù)合金與組成成份相比較，合金的()A.熔點(diǎn)高，硬度小B.密度大C.機(jī)械強(qiáng)度差D.熔點(diǎn)低，硬度大2.下列說(shuō)法中不正確的是()

A.目前世界上使用量最大的合金是鋁合金B(yǎng).司母成鼎是我國(guó)目前已發(fā)覺的最的古青銅器C.人類歷史上使用最早的合金是青銅D.目前世界上用途最廣的合金是鋼

3.相宜于制作不銹鋼用具的鋼是()A.合金鋼B.高碳鋼C.中碳鋼D.低碳鋼

4.鋁硅合金(含Si13.5%)它在凝固時(shí)收縮率很小，因而這種合金適合鑄造。在下列三種晶體①鋁、②硅、③鋁硅合金中，它們的熔點(diǎn)從低到高的挨次是()

A.①③②B.②①③C.③②①D.③①②

5.現(xiàn)代建筑的門窗框架，常用電解加工成古銅色的硬鋁，制造硬鋁是()A.AlSi合金B(yǎng).AlCuMnSi合金C.AlMg合金D.表面有氧化鋁膜的純鋁

6.生鐵和足量稀H2SO4反應(yīng)，所殘留的固體殘?jiān)饕?)A.鐵B.硫酸鐵C.碳D.硫酸亞鐵7.下列關(guān)于鐵的敘述，錯(cuò)誤的是()A.純潔的鐵是光亮的銀白色金屬B.鐵能被磁體吸引，在磁場(chǎng)作用下，鐵自身也能產(chǎn)生磁性C.鐵是地殼中含量最多的金屬元素，所以分布在地殼中的鐵有游離態(tài)也有化合態(tài)D.純鐵的抗腐蝕力量相當(dāng)強(qiáng)，鐵在干燥的空氣里不易被氧化

8.一種新興的金屬由于其密度小，耐腐蝕性強(qiáng)，它的合金廣泛應(yīng)用于航空和航海工業(yè)中?？茖W(xué)家預(yù)言，到21世紀(jì)其用途僅次于鐵和鋁，該金屬是()

A.鋅B.銅C.鈦D.鎂9.下列物質(zhì)中不屬于鐵合金提()A.不銹鋼B.生鐵C.碳素鋼D.氧化鐵10.下列物質(zhì)屬純潔物的是()A.不銹鋼B.生鐵C.水銀D.青銅11.利用鋁合金制作鑰匙是利用鋁合金的()A.熔點(diǎn)低B.不易腐蝕C.硬度大D.密度大12."垃圾是放錯(cuò)了位置的資源'，應(yīng)當(dāng)分類回收。生活中廢棄的鐵鍋、鋁質(zhì)易拉罐、銅導(dǎo)線等可以歸為一類加以回收，它們屬于()

A.有機(jī)物B.金屬或合金C.氧化物D.鹽

13.鎂鋁合金溶于適量鹽酸后，再加入過(guò)量氫氧化鈉溶液，溶液中可能大量存在的離子是()

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A.Na+、Mg2+、Al3+、ClB.Na+、AlO2、Cl、OH

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C.Na+、Mg2+、AlO2、ClD.Na+、Al3+、AlO2、Cl

14.蒙古牧民喜愛用銀器盛放鮮牛奶?，F(xiàn)代科學(xué)證明，用銀器盛放牛奶，確有其科學(xué)道理，由于()

A.溶入極微量的銀離子，可以殺死牛奶中的細(xì)菌，防止牛奶變質(zhì)

B.用銀器盛放牛奶，可以補(bǔ)充人體所需的銀元素

C.銀易導(dǎo)熱，牛奶涼得快

D.銀的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，結(jié)實(shí)耐用

15.金屬及其制品在腐蝕介質(zhì)中很簡(jiǎn)單被腐蝕，其使用壽命大為降低。因此只有對(duì)腐蝕介質(zhì)中的金屬及其制品實(shí)行防護(hù)措施，才能保證金屬工藝設(shè)備的平安性和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的順當(dāng)進(jìn)行。下面對(duì)金屬及其制品的防護(hù)措施中錯(cuò)誤的是()

A.鐵鍋用完后，用水刷去其表面的油污，置潮濕處保存

B.通過(guò)特別工藝，增加鋁制品表面的氧化膜

C.對(duì)于易生銹的鐵制品(如防護(hù)網(wǎng))要定期涂刷防護(hù)漆

D.把Cr、Ni等金屬加入到一般鋼里制成不銹鋼

16.銅是生命必要的元素，也是人類最早使用的金屬之一，銅的生產(chǎn)和使用對(duì)國(guó)計(jì)民生各個(gè)方面產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。在化學(xué)反應(yīng)中，銅元素可表現(xiàn)為0、+1、+2價(jià)。

(1)在西漢古籍中曾有記載：曾青得鐵則化為銅[即：曾表(CuSO4)跟鐵反應(yīng)生成銅]試寫出該反應(yīng)的離子方程式：。

(2)盡管銅比鐵較為穩(wěn)定，但銅器表面常常會(huì)生成銅銹[即:銅綠，化學(xué)式為Cu2(OH)2CO3],其中生成銅綠的反應(yīng)物除銅外還有O2、CO2和H2O。這層銅綠可用化學(xué)方法除去。試寫出除去銅綠而又不傷器物的反應(yīng)的化學(xué)方程式。

17.可倫比亞號(hào)航天飛機(jī)曾用金屬鋁粉和高氯酸銨(NH4CO4)混合物作為固體燃料。加熱鋁粉使其氧化并放出大量熱，促使混合物中的高氯酸銨分解。mmol高氯酸銨分解時(shí)除產(chǎn)生2mmol水蒸氣和mmol氧氣外，其他組成元素均以單質(zhì)氣體形式放出，因而產(chǎn)生巨大推動(dòng)力。試寫出其中涉及反應(yīng)的化學(xué)方程式：。據(jù)此反應(yīng)原理，1mol高氯酸銨分解所產(chǎn)生的氣體共有mol。

18.磚瓦是用含鐵元素等雜質(zhì)的黏土在隔離空氣的狀況下燒