用途广泛的金属材料教案1.docx
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用途广泛的金属材料教案1
(1)金属具有许多共同的物理性质,如不透明、有金属光泽、易导电、易导热、有延展性。
(2)工业上常把金属分为黑色金属和有色金属两大类:
铁、锰、铬属于黑色金属,其余的金属都属于有色金属。
(3)生产、生活中应用较多的合金是生铁和钢,历史上应用最早的金属是铜。
一、常见合金的重要应用
1.合金
(1)定义:
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。
(2)性质:
①硬度:
合金的硬度及机械加工性能一般高于各成分金属;
②熔点:
合金的熔点一般低于各成分金属。
2.常见的合金
(1)铜合金:
(2)钢——用量最大、用途最广的合金。
二、正确选用金属材料
1.金属材料的分类
2.金属材料的正确选用
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)合金只能由两种或两种以上的金属熔合而成( )
(2)钢是纯净物,不是合金( )
(3)铜比黄铜的熔点低( )
(4)镁铝熔合成合金的过程是化学变化( )
答案:
(1)×
(2)× (3)× (4)×
2.碳素钢的分类依据是( )
A.硬度 B.含碳量
C.用途D.机械性能
分析:
根据含碳量的不同,把碳素钢分为低碳钢,中碳钢和高碳钢。
答案:
B
3.将下列合金与其用途接线。
①青铜 A.不锈钢
②铬镍合金B.司母戊鼎
③低碳钢C.门窗框架
④铝合金D.钢丝、钢管
答案:
①-B,②-A,③-D,④-C
4.下列适宜制作不锈钢用具的钢是( )
A.低碳钢B.中碳钢
C.高碳钢D.合金钢
解析:
不锈钢是在碳素钢中加入Ni、Cr等制成的合金钢,有很好的耐腐蚀性。
答案:
D
常见合金的成分、性能及应用
1.铜合金
合金
主要成分
主要性能
主要用途
青铜
铜、锡
强度高、可塑性好、耐磨、耐腐蚀
机械零件,如轴承、齿轮等
黄铜
铜、锌
强度高、可塑性好、易加工、耐腐蚀
机械零件、仪表、日用品
白铜
铜、镍
光泽好、耐磨、耐腐蚀、易加工
钱币、代替银做饰品
2.合金钢
名称
主要合金元素
主要特性
主要用途
锰钢
锰
韧性好,硬度大
钢轨、轴承、钢模、挖掘机铲斗、坦克装甲
不锈钢
铬、镍
抗腐蚀性好
医疗器械、容器、反应釜、炊具
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
3.铝合金
成分元素
主要特性
主要用途
Al、Mg、Cu、Si等
密度小,强度大
用于汽车、飞机、火箭、船舶制造
4.钛合金
钛的合金具有密度小、强度高、耐腐蚀、耐高温等优点,主要用于飞机、火箭、导弹、人造卫星、宇宙飞船等领域。
[例1] 铁是人类较早使用的金属之一。
据有关报道,目前已能冶炼出纯度高达99.9999%的铁。
纯铁的实际使用范围有限,人们大量使用的是铁的合金。
钢铁是铁碳合金的总称,其强度高、价格便宜、应用广泛。
以下关于不锈钢和普通钢的认识中,你认为正确的是( )
A.它们的组成元素是相同的
B.耐腐蚀的性能不同
C.它们都属于钢,因此物理性质是一样的
D.构成普通钢和不锈钢的主要元素都是铁,因此它们的化学性质完全相同
[解析] 不锈钢是在普通钢的基础上,加入Cr、Ni等多种元素炼制成的钢材,它在空气中能保持金属光泽,也就是具有不易生锈的特性。
铬元素的加入使不锈钢表面形成致密且坚固的氧化膜,防止内部铁与外部物质接触。
镍元素的加入,使不锈钢在多种酸、碱、盐的水溶液中也能具有很好的化学稳定性和耐腐蚀性。
综上所述,不锈钢具有优良的性能,在很多方面不同于普通钢,故B项正确。
[答案] B
(1)合金的种类和性能与成分有关。
不同的原料,不同的原料配比,不同的制造工艺,得到不同性能的合金。
(2)由于合金的形成改变了金属的内部结构,所以对金属的物理性质和化学性质都有影响。
如不锈钢的抗腐蚀性比普通钢(碳素钢)强得多。
金属材料的选择及利用
1.选择材料应注意的问题
某种金属能不能成为一种应用广泛的材料主要取决于该金属的储量、冶炼成本、市场价格以及所具有的性能和是否易于加工等。
选择金属材料时,除了要考虑金属的用途、外观和价格外,还要考虑金属的物理性质和化学性质。
(1)物理性质:
密度、硬度、强度、导电性和导热性等,这些性质决定金属材料的加工难易程度。
(2)化学性质:
对水的作用、耐腐蚀性等,这些性质决定金属材料的日常维护和环境对其的影响。
2.金属的回收和资源保护
(1)废旧金属的最好处理方法是回收利用。
(2)回收利用废旧金属的意义是减少垃圾量,防止污染环境且缓解资源短缺的矛盾。
[例2] 下列用途主要体现铝的物理性质的是( )
①家用铝锅 ②制盛浓硝酸的容器 ③制导线 ④焊接钢轨 ⑤制包装铝箔 ⑥做防锈油漆 ⑦制成合金作制造飞机的材料
A.①②③④ B.②⑤⑥⑦
C.①③⑤⑦D.②④⑤⑥
[解析] 因为金属铝具有良好的导热、导电性,故可制作家用铝锅和输电线路的导线;铝的密度小、延展性好,可制包装铝箔;铝合金的密度小、强度高,可作飞机、火箭等航空制造业的材料;制盛浓硝酸的容器是利用了铝被钝化的化学性质;焊接钢轨是利用了铝热反应,做防锈油漆是利用了铝是活泼金属的化学性质。
[答案] C
正确选用金属材料的一般思路
(1)金属的性质决定其主要用途,在选用材料时应首先考虑其性质与用途的一致性。
(2)所选材料的强度、机械性能、外观、加工难度等主要从金属的物理性质考虑,如密度、硬度、延展性、导电性、导热性、强度等。
(3)材料的稳定性、日常维护应从其化学性质考虑,如在空气、水、酸、碱、盐环境中的化学稳定性及耐腐蚀性等。
(4)材料的经济性,如价格,应从原料的储量、开采与冶炼难度等方面考虑。
1.(对应考点一)下列关于合金的叙述中正确的是( )
A.合金是由两种或多种金属熔合而成的
B.日常生活中用到的五角硬币属于铜合金
C.合金在任何情况都比单一金属性能优良
D.钢不属于合金
解析:
合金是金属与金属或金属与非金属熔合形成的,A项错误;在机械加工时,合金的性能一般较单一金属优良,但并不是任何情况下都是,如纯铝导电性比铝合金要强等,C项错误;钢是铁碳合金,D项错误。
答案:
B
2.(对应考点一)我国人民早在商代就已掌握青铜(铜、锡、铅合金)冶铸技术。
在商代首都——河南安阳,曾经出土多处炼铜遗址和大量青铜器件,其中有一件司母戊大鼎,高133cm、长110cm、宽78cm,重875kg,是迄今为止被发现的我国古代青铜器中最壮观的一件珍品。
下列有关说法不正确的是( )
A.铜是人类历史上使用最早的金属材料
B.青铜合金具有比铜单质更好的机械性能
C.青铜不易生锈是因为铜的性质不活泼
D.铜被最早使用是因为铜的性质不活泼,易冶炼
解析:
铜的化学性质不活泼,易于冶炼为单质,故A、D正确;合金比纯金属具有更优良的物理、化学和机械性能,故青铜比铜单质的机械性能好,且提高了其抗腐蚀性能,故B项正确,C项错误。
答案:
C
3.(对应考点二)钛和钛的合金被誉为“21世纪最有发展前景的金属材料”,它们具有很多优良的性能,如熔点高、密度小、可塑性好、易于加工、耐腐蚀等,尤其是钛合金与人体器官具有很好的“生物相容性”。
根据它们的主要性能,下列用途不切合实际的是( )
A.用来做保险丝
B.用于制造航天飞机
C.用来制造人造骨
D.用于家庭装修,做钛合金装饰门
解析:
由于钛和钛的合金密度小、可塑性好,因此可用于航天领域,B正确;由于钛和钛合金与人体器官具有很好的“生物相容性”,可与人体的组织相容,不引起排异反应,因此可以用来制造人造骨,C正确;由于其密度小、可塑性好、易于加工,因此可用于家庭装修,做钛合金装饰门,D正确;由于其熔点高,不适合做保险丝,只有A错误。
答案:
A
4.(对应考点二)镁铝合金因坚硬、轻巧、美观、洁净、易于加工而成为新型建筑装潢材料,主要用于制作窗框、卷帘门、防护栏等。
下列与这些用途无关的性质是( )
A.不易生锈 B.导电性好
C.密度小D.强度高
解析:
由题目的描述可得上述的装潢材料与导电性无关。
答案:
B
5.(探究题)已知合金A由两种常见金属组成。
为测定其组成,某同学的实验流程如图所示:
请回答:
(1)过程②中分离C和E的化学实验基本操作是________________________________________________________________________;
(2)溶液H中所含的阳离子有________________(用离子符号表示);
(3)合金A与D在高温下反应的化学方程式:
_________________________________
________________________________________________________________________。
解析:
(1)分离固体与溶液采用过滤的方法。
(2)溶液H中加入过量氨水生成沉淀F,说明F是氢氧化物沉淀,再由E加适量盐酸生成F,F在过量盐酸中不沉淀而生成溶液H,说明F是Al(OH)3,F溶于过量盐酸,所得溶液中的阳离子是Al3+和H+。
(3)由沉淀C的颜色知C为Fe(OH)3,则D是Fe2O3,则合金是FeAl,Al在高温下可置换出Fe(铝热反应)。
答案:
(1)过滤
(2)Al3+、H+
(3)2Al+Fe2O3
Al2O3+2Fe
(1)合金是指由两种或两种以上的金属(或金属和非金属)熔合而成的具有金属特性的物质。
(2)合金属于混合物,其硬度一般大于它的成分金属,其熔点一般低于它的成分金属。
(3)青铜是我国使用最早的合金。
(4)钢是用量最大,用途最广的合金,它可分为碳素钢和合金钢。
一、选择题(本题包括5小题,每小题4分,共20分)
1.纯铁的熔点为1535℃,而高炉中炼铁时生铁(含碳量较高的铁合金)在1200℃左右就熔化了,这是因为( )
A.铁的纯度越高,熔点越低
B.合金的熔点比其成分物质的熔点高
C.形成了铁碳合金,所以熔点变低
D.在高炉中熔化的过程发生了化学反应
解析:
合金的熔点比成分金属低。
答案:
C
2.有关合金的叙述正确的是( )
A.合金的密度比各成分金属小
B.合金的抗腐蚀性能都很好
C.合金的导电性能比成分金属强
D.多数合金比成分金属熔点低,硬度大
解析:
合金一般比成分金属硬度和机械性能大,而抗腐蚀性能有的较差,导电性减弱。
熔点比各成分金属低。
答案:
D
3.下列说法正确的是( )
A.所有的不锈钢都只含有金属元素
B.我国流通的硬币材质是金属单质
C.广东打捞出的明代沉船上存在大量铝制餐具
D.镁合金的硬度和强度均高于纯镁
解析:
不锈钢是在普通钢的基础上,加入铬、镍等多种元素炼成的钢材,其中还含有碳等非金属元素,A项错误;我国流通的硬币材质是合金,B项错误;广东打捞出的明代沉船上大量存在的是陶瓷餐具,C项错误;合金的性能(如硬度和强度)一般高于其成分金属,故D项正确。
答案:
D
4.合金与纯金属制成的金属材料相比,优点是( )
①合金的硬度一般比它的各成分金属的大;
②一般地,合金的熔点比它的各成分金属的低;
③改变原料的配比、改变生成合金的条件,可以得到具有不同性能的合金;
④合金比纯金属的导电性能更强;
⑤合金比纯金属的应用范围更广泛。
A.①②③⑤
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