第三章鐵金屬材料第一節(jié)金屬材料金屬材料：包括純金屬和合金1、大多數(shù)金屬為銀白色（銅：紫紅色，金：黃色）固體（汞：液體）。2、有金屬光澤。3、具有導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和延展性。導(dǎo)熱性延展性導(dǎo)電性金屬特性：

一、金屬分類金屬按色澤分按密度分按熔點(diǎn)分按使用頻率分黑色金屬——鐵、錳、鉻三種。有色金屬——除“鐵、錳、鉻”三種外。輕金屬——密度小于4.5g/cm3——K、Na、Mg、Al等重金屬——密度大于4.5g/cm3——Fe、Cu、Hg、Pb等低熔點(diǎn)金屬——K、Na、Mg、Al等高熔點(diǎn)金屬——W、Fe、Cu、Pb等常見金屬——Mg、Al、Fe、Cu等貴金屬——Ag、Pt、Au等稀土金屬——Y、Sc、鑭系元素等因?yàn)殍F的表面常常生銹，蓋著一層黑色的四氧化三鐵與棕褐色的氧化鐵的混合物，看去就是黑色的。所以人們稱之為“黑色金屬”。又因?yàn)樽畛Ｒ姷暮辖痄撌清i鋼與鉻鋼，這樣，人們把錳與鉻也算成是“黑色金屬”了。CuAuAgPtTi純金屬材料實(shí)際生活中卻使用的最多的是合金，很少使用純金屬。Al二、合金兩種或兩種以上的金屬（或金屬跟非金屬）熔合而成的具有金屬特性的物質(zhì)。1、定義：2、性質(zhì)：具有許多優(yōu)良的物理、化學(xué)或機(jī)械性能。（1）

硬度大于各成分金屬（2）

熔點(diǎn)低于各成分金屬結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)：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加以調(diào)節(jié)。純金屬與合金的結(jié)構(gòu)比較[提醒](1)合金是混合物而不是純凈物。(2)不銹鋼的抗腐蝕能力比純鐵強(qiáng)。(3)合金在許多方面不同于各成分金屬，不是簡單加合；

但在化學(xué)性質(zhì)上，一般認(rèn)為合金體現(xiàn)的是各成分金屬的化學(xué)性質(zhì)。(4)并非所有的金屬都能形成合金，兩種金屬形成合金，其前提是兩種金屬在同一溫度范圍內(nèi)都能熔化，若一種金屬的熔點(diǎn)高于另一金屬的沸點(diǎn)，則二者不能形成合金。三、鐵合金（含碳量在2％～4.3％之間,還含硅錳及少量磷）碳素鋼合金鋼生鐵鋼低碳鋼（含碳0.3％～0.6％）高碳鋼（含碳0.03％～0.3％）中碳鋼（含碳0.6％～2％）不銹鋼超級鋼（特種鋼）合金鋼也叫特種鋼，是在碳素鋼里適量地加入一種或幾種合金元素，使鋼的組織結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，從而使鋼具有各種特殊性能，如強(qiáng)度、硬度大，可塑性、韌性好，耐磨，耐腐蝕等等。性能：硬度大、抗壓,性脆、可以鑄造成型。用途：是制造機(jī)座、管道的重要材料。韌性、焊接性好，但強(qiáng)度低，用于制造鋼板、鋼絲和鋼管等強(qiáng)度高,韌性及加工性好,用于制造鋼軌、車輪和建材等硬而脆,熱處理后彈性好,用于制造器械、彈簧和刀具等它的合金元素主要是鉻(Cr)和鎳(Ni

)，具有很強(qiáng)的抗腐蝕能力。具有優(yōu)異的強(qiáng)度和延展性的結(jié)合。1．生鐵的熔點(diǎn)是1100℃～1200℃，則可推斷純鐵的熔點(diǎn)是(

)A．1085℃

B．1160℃C．1200℃

D．1535℃練一練D2.下列有關(guān)鐵和鐵合金的說法錯(cuò)誤的是 (

)A．生鐵比鐵軟

B．鐵有良好的導(dǎo)熱性C．鋼是鐵的合金

D．鐵在潮濕的空氣中容易生銹A3.生鐵和鋼組成上有什么不同？（1）鋼的含碳量越低，韌性越好，硬度越低；（2）含碳量越高，韌性越差，硬度越高。（3）不同合金具有不同的性能。與鋼鐵相比，主要表現(xiàn)在機(jī)械強(qiáng)度、韌性、硬度、可塑性、耐腐蝕性等方面（1）青銅是我國最早的合金，主要含銅和錫，有良好的強(qiáng)度和塑性、耐磨、耐腐蝕，主要用于制機(jī)器零件如軸承、齒輪等。（2）黃銅，主要含銅和鋅，有良好的強(qiáng)度和塑性、易加工、耐腐蝕，主要用于制機(jī)器零件、儀表和日用品。（3）白銅，主要含銅和鎳，它不容易生銅綠，常用于制造精密儀器和裝飾品。四、銅合金五、鋁和鋁合金鋁是地殼中含量最高的金屬元素鋁是一種活潑金屬，常溫下能被空氣中的氧氣氧化，寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式。4Al＋3O2===2Al2O3問：鋁容易被空氣氧化，但為什么人們?nèi)粘Ｉ钪锌傁矚g使用鋁合金制造的物品呢？因?yàn)楸砻娓采w著的致密的氧化膜薄膜起著保護(hù)內(nèi)部金屬的作用?！举Y料卡片】鋁制品的表面處理在空氣中,鋁的表面自然形成的氧化膜很薄,耐磨性和抗蝕性還不夠強(qiáng)。為了使鋁制品適應(yīng)于不同的用途,常采用化學(xué)方法對鋁的表面進(jìn)行處理,如增加膜的厚度,對氧化膜進(jìn)行著色等。例如,化學(xué)氧化(用鉻酸作氧化劑)可以使氧化膜產(chǎn)生美麗的顏色等。市場上有不少鋁制品是經(jīng)過這種方法處理的。鋁片表面開始沒有氣泡，隨后有大量氣泡產(chǎn)生，試管壁有發(fā)熱現(xiàn)象。一段時(shí)間后，將點(diǎn)燃的木條放在試管口可觀察到淡藍(lán)色火焰?！緦?shí)驗(yàn)3-4】在一支試管中加入5mL鹽酸，再向試管中放入一小塊鋁片。觀察現(xiàn)象。過一段時(shí)間后，將點(diǎn)燃的木條放在試管口，你觀察到什么現(xiàn)象?鋁表面的保護(hù)膜和鋁均能與鹽酸發(fā)生反應(yīng)。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：實(shí)驗(yàn)結(jié)論：化學(xué)方程式：Al2O3＋6HCl===2AlCl3＋3H2O,2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑想象實(shí)驗(yàn)：把一小塊鋁片分別與2mol/L的鹽酸和1mol/L的硫酸反應(yīng)，哪個(gè)反應(yīng)現(xiàn)象更明顯、反應(yīng)更劇烈？氯離子會破壞氧化膜的結(jié)構(gòu)。為什么氯離子會破壞鋁表面的氧化膜？活潑金屬鋁的保護(hù)衣---氧化鋁實(shí)驗(yàn)3-5實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象反應(yīng)方程式鋁片與NaOH溶液反應(yīng)鋁片（打磨過）與NaOH溶液反應(yīng)開始沒有氣泡，一段時(shí)間后產(chǎn)生氣泡，將點(diǎn)燃的木條放在試管口可觀察到淡藍(lán)色火焰。立即產(chǎn)生氣泡，將點(diǎn)燃的木條放在試管口可觀察到淡藍(lán)色火焰。偏鋁酸鈉【實(shí)驗(yàn)3-5】在兩支試管中分別加入少量的NaOH溶液，然后向其中一支試管中放入一小塊鋁片，向另一支試管中放入用砂紙仔細(xì)打磨過（除去表面的氧化膜）的一小塊鋁片。觀察現(xiàn)象。過一段時(shí)間后，將點(diǎn)燃的木條分別放在兩支試管口，你觀察到什么現(xiàn)象?問：通過實(shí)驗(yàn)，你對鋁和氧化鋁的性質(zhì)有什么認(rèn)識？兩性氧化物：既能與酸反應(yīng)生成鹽和水,又能與堿反應(yīng)生成鹽和水的氧化物,例如Al2O3?！緫?yīng)用】由于Al和A12O3均能與酸、堿反應(yīng)，氯離子又會破壞氧化膜的結(jié)構(gòu)，因此鋁制餐具不宜用來蒸煮或長時(shí)間存放酸性或堿性食物。Al和A12O3均能與酸、堿反應(yīng)。分別屬于兩性金屬和兩性氧化物。問：氧化鋁是兩性氧化物，當(dāng)作為酸性氧化物時(shí)，其對應(yīng)的酸是什么酸？是幾元酸？其中[Al(OH)4]－

AlO2-＋2H2O，因此NaAlO2也可寫成Na[Al(OH)4]。Al(OH)3H3AlO3鋁酸偏鋁酸問：作為堿性氧化物時(shí)，其對應(yīng)的堿是什么？=HAlO2+H2O=Al是兩性金屬，試分析鋁跟堿反應(yīng)的本質(zhì)？2Al+2H2O+2NaOH=2NaAlO2+3H2

↑2Al+6H2O=2Al(OH)3+3H2↑Al(OH)3+NaOH=NaAlO2+2H2O+2Al+6H2O+2NaOH=2NaAlO2+2H2O+3H2

↑問：2mol鋁參與反應(yīng)需要氧化劑多少？名稱組成主要性質(zhì)用途鋁合金含有10%－30%鎂硬度和強(qiáng)度都比純鋁和純鎂大火箭、飛機(jī)、輪船等硬鋁含有Cu－

4%Mg－

0.5%Mn－

0.5%Si－

0.7%強(qiáng)度和硬度都比純鋁大純鋁的硬度和強(qiáng)度較小，不適合制造機(jī)器零件等。鋁合金（P80教材習(xí)題3）向一個(gè)鋁質(zhì)易拉罐中充滿CO2,然后往罐中注人足量的濃NaOH溶液,立即用膠布封嚴(yán)罐口。一會兒聽到罐內(nèi)發(fā)出“咔、咔”的響聲,且易拉罐變癟;再過一會兒易拉罐又鼓起來恢復(fù)原樣。請完成下列空白。(1)易拉罐變癟的原因_______________________________________________________,反應(yīng)的離子方程式為_______________________________________________________。(2)易拉罐又鼓起來的原因是________________________________________________，反應(yīng)的離子方程式為_______________________________________________________。CO2和NaOH溶液反應(yīng)，導(dǎo)致易拉罐內(nèi)壓強(qiáng)變小CO2+2OH－==CO32－+H2OAl和NaOH溶液反應(yīng)產(chǎn)生H2，導(dǎo)致易拉罐內(nèi)壓強(qiáng)又變大2Al+2OH－+2H2O==2AlO2－+3H2↑六、新型合金1、儲氫合金閱讀教材P77-78，思考以下問題：（1）氫能的利用關(guān)鍵要解決什么問題？（2）儲氫合金的儲氫原理是什么?儲氫合金是一類能夠大量吸收H2,并與H2結(jié)合成金屬氫化物的材料。安全儲存和運(yùn)輸問題要求：儲氫量大,金屬氫化物既容易形成,稍稍加熱又容易分解,室溫下吸、放氫的速率快。鈦合金鎳鈷合金2、鈦合金、耐熱合金和形狀記憶合金等新型合金廣泛應(yīng)用于航空航天、生物工程和電子工業(yè)等領(lǐng)域。（P80教材習(xí)題9）我國發(fā)行的第五套人民幣中,l元、5角和1角硬幣的材質(zhì)分別為鋼芯鍍鎳(1元)、鋼芯鍍銅(5角)和鋁合金(1角)。請查閱資料,討論選擇鑄造硬幣的金屬材料時(shí)應(yīng)考慮哪些因素。（提示：選擇鑄造硬幣的金屬材料時(shí)，應(yīng)該考慮的因素有硬度、價(jià)格、光澤、耐磨性、耐腐蝕性、易加工程度等）課堂練習(xí)1、鎂鋁合金質(zhì)優(yōu)體輕,又不易銹蝕,大量用于航空工業(yè)、造船工業(yè)、日用化工等領(lǐng)域。下列關(guān)于鎂鋁合金性質(zhì)的敘述中,不正確的是(

)A.此合金的熔點(diǎn)比鎂和鋁的熔點(diǎn)都低B.此合金能全部溶解于足量稀鹽酸中C.此合金能全部溶解于足量氫氧化鈉溶液中D.此合金的硬度比鎂和鋁的硬度都大C

2、判斷正誤(正確的打“√”,錯(cuò)誤的打“×”)。(1)合金中只存在金屬元素,不可能有非金屬元素。

(

)(2)生鐵的熔點(diǎn)比鐵低,但機(jī)械強(qiáng)度和硬度比鐵高。

(

)(3)生鐵中的鐵與純鐵的化學(xué)性質(zhì)不同。

(

)(4)硬鋁、鋼鐵、水銀均屬于合金。

(

)(5)鎂鋁熔合成合金的過程發(fā)生了化學(xué)變化。

(

)(6)熔化燒堿可在氧化鋁坩堝中進(jìn)行。

(

)(7)Al2O3與少量的氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成Al(OH)3沉淀。

(

)(8)硬鋁、生鐵均屬于混合物。

(

)×

√

×

×

×

×

×

√

4、等體積、等物質(zhì)的量濃度的稀硫酸、氫氧化鈉溶液分別放在甲、乙兩燒杯中,各加入等質(zhì)量的鋁,生成氫氣的體積之比為5∶6,則甲、乙兩燒杯中的反應(yīng)情況是(

)

B

2Al+3H2SO4=Al2(SO4)3+3H2↑2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑3、將等物質(zhì)的量的Na和Al兩種金屬加入足量的水中,生成26.88L(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)的氣體,則下列描述錯(cuò)誤的是(

)A.金屬Na無剩余B.金屬Al有剩余C.所得溶液溶質(zhì)為NaAlO2D.Na的物質(zhì)的量是0.6mol2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑BA.甲、乙中都是鋁過量B.甲中鋁過量,乙中堿過量C.甲中酸過量,乙中鋁過量