8.1 金属材料 学案 初中化学人教版九年级下册（2022年）

8.1 金属材料 学案
学习目标
1．知道金属材料包括纯金属和合金，了解常见金属的物理性质，知道物质的性质在很大程度上决定了物质的用途。
2．认识什么是合金，了解生铁和钢等重要合金，知道合金的特性。
3.培养对生活中化学现象的好奇心，关注与化学有关的社会问题。
学习重难点
1.物质的性质和用途的关系。
2.合金的组成及和其组成纯金属性质的比较。
学习过程
一、几种重要的金属
1.金属材料的种类
常见的金属材料包括纯金属以及它们的合金。
2.金属材料的利用史
石器时代 → 青铜器时代 → 铁器时代 → 铝的利用
【练一练】中国是历史悠久、文化灿烂的多民族国家，中国的手工艺品有独特的东方艺术魅力。下列手工艺品用金属材料制成的是（　　）
A．北京糖人 B．山东面塑
C．芜湖铁画 D．东阳木雕
【答案】C
3.金属的物理性质
金属所共有并区别于非金属的物理性质：①常温下为固体（汞除外）；②有金属光泽（大多呈银白色）；③大多数为电和热的良导体；④有延展性；⑤密度较大；⑥熔点较高。
金属除了具有上述共同的物理性质外，在密度、熔点、导电性、硬度等等方面有各自不同的特性，有的差别较大。如：铁、铝等大多数金属为银白色，而铜是紫红色，金呈黄色；常温下，大部分金属都是固体，而汞是液体。
【讨论】下表列出了一些金属物理性质的比较，根据表格讨论以下几个问题：
讨论1：为什么菜刀、镰刀、锤子等用铁制而不用铅制？
铁的硬度约为铅的三倍，且铅有毒，所以菜刀、镰刀、锤子等用铁制。
讨论2：银的导电性比铜好，为什么电线一般用铜制而不用银制？
银的成本比铜高。
讨论3：为什么灯泡里的灯丝用钨制而不用锡制？如果用锡制的话，可能会出现什么情况？
钨的熔点比锡高。若用锡制灯丝，通电后会因锡熔化而导致灯丝熔断，灯泡不能正常发光。
讨论4：为什么有的铁制品如水龙头等要镀铬？如果镀金会怎样？
铬比铁的硬度大，更耐磨，而且更耐腐蚀，不易生锈，更美观。金的硬度不如铁，若镀金，虽然美观，但成本高，也不耐磨。
【结论】物质的性质很大程度上决定了物质的用途，还要考虑到价格、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。
4、金属之最
（1）地壳中含量最多的金属元素—— 铝
（2）人体中含量最多的金属元素—— 钙
（3）年产量最多的金属—— 铁 （铁>铝>铜）
（4）导电、导热性最好的金属—— 银 （银>铜>金>铝）
（5）硬度最高的金属—— 铬 （6）熔点最高的金属—— 钨
（7）熔点最低的金属—— 汞 （8）密度最大的金属—— 锇
（9）密度最小的金属—— 锂
【练一练】金属材料在人类活动中已得到越来越广泛的应用。下列性质属于金属共性的是（　　）
A．硬度很小、熔点很高 B．有良好的导电、传热性
C．是银白色的固体 D．密度比较小
【答案】B
【练一练】铜能被加工成厚度仅为7 μm的超薄铜箔，说明铜具有良好的（　　）
A．导电性 B．延展性 C．导热性 D．抗腐蚀性
【答案】B
【练一练】灯泡里的灯丝用钨制而不用锡制，主要是因为（　　）
A．钨的导电性好 B．钨的熔点高
C．钨的硬度大 D．钨的密度大
【答案】D
【练一练】用适当的金属填空：
（1）人体中含量最高的的金属是 ；
（2）导电导热性最好的金属是　 　；
（3）常温下为液态的金属是　 　；
（4）暖气片表面涂的“银浆”是　 .　
【答案】钙；银；汞；铝。
二、合金
1、定义：由一种金属跟其他一种或几种金属（或金属与非金属）一起熔合而成的具有金属特性的物质。
【注意】合金的形成过程属于物理变化，合金属于混合 物。（物质类别）
2.合金的性质
（1）合金与纯金属硬度的比较
【实验8-1】比较黄铜片和铜片、硬铝和铝的光泽和颜色；将它们互相刻画，比较它们的硬度。
性质 比较 现 象
黄铜（铜和锌的合金） 铜 铝合金 铝线
光泽与颜色 黄色 有光泽 紫红色 有光泽 银白色 有光泽 银白色 有光泽
硬度 黄铜比铜硬 硬铝比铝硬
结论 与纯金属相比，合金色泽不固定、硬度一般都比纯金属大。
（2）合金与纯金属熔点的比较
【讨论】根据下表提供的数据，你能得出什么结论？
纯金属 合金
铅 镉 铋 锡 焊锡（锡铅合金) 武德合金（铅、铋、锡、镉的合金）
熔点/℃ 327 321 271 232 183 70
启示 合金的熔点比组成它们的金属的熔点低。
3.常见的合金材料
目前人类已制得的纯金属只有90余种，但人们为适用各种用途而将这些纯金属按一定组成和质量比制得的合金已达几千种。
（1）铁合金
人类目前使用量最大，用途最广的合金。生铁和钢就是两种不同的铁合金，二者的区别在于含碳量不同。
类别 含碳量/% 机械性能 机械加工
生铁 2~4.3 硬而脆 可铸不可锻
钢 0.03~2 硬而韧，有弹性 可铸可锻
（2）铜合金
铜合金主要有黄铜（铜锌合金）和青铜（铜锡合金）。
（3）铝合金
（4）新合金的代表——钛合金
钛和钛合金被认为是21世纪的重要材料，它具有很多优良的性能，如熔点高、密度小、可塑性好、易于加工、机械性能好等。尤其是抗腐蚀性能非常好，即使把它们放在海水中数年，取出后仍光亮如新，其抗腐蚀性能远优于不锈钢，因此被广泛用于火箭、导弹、航天飞机、船舶、化工和通讯设备等。
（5）形状记忆合金
形状记忆合金是具有形状记忆效应的合金，被广泛应用于做人造卫星和宇宙飞船的天线，水暖系统、防火门和电路断电的自动控制开关，以及牙齿矫正等医疗材料。
【练一练】下列有关合金的说法正确的是（　　）
A．组成合金的元素必须是两种或者两种以上的金属
B．铝热剂（铝粉+金属氧化物）是铝合金
C．将镁粉和铝粉混合即可得镁铝合金
D．合金也具有金属的特性
【答案】D
【练一练】武德合金（用50%铋、25%铅、12.5%锡和12.5%镉制成的，它的熔点是70℃）常用于电器保险丝是因为它具有下列性质中的（　　）
①熔点低；②能导电；③延展性能好；④不易氧化；⑤硬度大。
A．① B．①②③④ C．①③ D．全部
【答案】A
【练一练】下列物质不属于合金的是（　　）
A．钢 B．铁矿石 C．生铁 D．青铜
【答案】C
【练一练】判断下列说法是否正确。
A．生铁和钢的机械性能不同一生铁是混合物，钢是化合物（　　）
B．百炼成钢：降低生铁中的含铁量（　　）
C．不锈钢抗锈蚀性能比纯铁好 （　　）
D．不锈钢制作餐具利用了它的抗腐蚀性 （　　）
【答案】×；×；√；√
学习检测
1.下列金属的用途中，主要利用金属导热性的是（　　）
A．铝箔包装材料 B．铁锅
C．铂金饰品 D．铜导线
【答案】B
【解答】解：A、铝箔包装材料，是利用了金属具有良好的延展性，故选项错误。
B、铁锅，是利用了铁具有优良的导热性，故选项正确。
C、铂金饰品，是利用了金具有金属光泽、化学性质稳定的性质，故选项错误。
D、铜导线，是利用了金属具有优良的导热性，故选项错误。
故选：B。
2.下列关于合金与纯金属性能的相关说法错误的是（　　）
A．合金的抗腐蚀性能比纯金属强
B．纯金属的熔点比合金的熔点低
C．合金的硬度比纯金属的硬度大
D．在生活中合金比纯金属应用更广泛
【答案】B
【解答】解：A、合金的熔点比组成合金的纯金属的熔点更低；硬度和强度更高；抗腐蚀性更好，故A说法正确；
B、合金的熔点比组成合金的纯金属的熔点更低，故B说法错误；
C、合金的熔点比组成合金的纯金属的熔点更低；硬度大。故C说法正确；
D、合金的熔点比组成合金的纯金属的熔点更低；硬度和强度更高；抗腐蚀性更好，因此，在生活中合金比纯金属应用更广泛，故D说法正确。
故选：B。
3.日常生活和工农业生产需要大量的金属材料，下列金属制品中，主要利用金属导电性的是（　　）
A．铁锅 B．铜导线
C．锡箔纸 D．黄金首饰
【答案】B
【解答】解：A、铁锅主要利用了金属的导热性，故A错；
B、铜导线利用了铜具有良好的导电性，故B正确；
C、锡箔纸是利用锡的延展性，故C错；
D、黄金首饰是利用金的延展性和金属光泽，故D错。
故选：B。
4.下列关于金属材料的认识，正确的是（　　）
A．常温下，金属都呈固态
B．黄铜（铜与锌的合金）的硬度小于纯铜
C．合金都是由两种或多种金属熔合而成
D．生活中应用最广泛的金属是铁
【答案】D
【解答】解：A、常温下，金属不是都呈固态，如汞常温下汞呈液态，故选项说法错误。
B、合金的硬度比组成它的纯金属的硬度大，黄铜（铜与锌的合金）的硬度大于纯铜，故选项说法错误。
C、合金是在某种金属中加热熔合某些其它金属（或非金属），而形成的具有金属特性的物质，不一定是由两种或多种金属熔合而成的，故选项说法错误。
D、生活中应用最广泛的金属是铁，故选项说法正确。
故选：D。
5.下列说法正确的是（　　）
A．黄铜片硬度比铜片小
B．钢是不纯的铁，其性能优良
C．活性炭的吸附作用可使海水转化为淡水
D．过滤或加热均能使硬水转化成软水
【答案】B
【解答】解：A、合金的硬度比组成它的纯金属的硬度大，黄铜片硬度比铜片大，故选项说法错误。
B、钢是含碳量为0.03%～2%的铁合金，钢是不纯的铁，其性能优良，故选项说法正确。
C、活性炭具有吸附性，不能除去水中的可溶性物质，不能使海水转化为淡水，故选项说法错误。
D、加热能使硬水转化成软水，过滤只能除去不溶性杂质，不能除去水中可溶性钙镁化合物，不能使硬水转化成软水，故选项说法错误。
故选：B。
6.金属在生活中随处可见。请回答以下问题：
（1）用金属的下列特性填空（填字母序号）：
a．导热性、b．导电性、c．延展性。
①黄金经反复捶打可制成金箔，利用了金有良好的　 　。
②铁锅常用于烹饪，利用了铁有良好的　 　。
【答案】：c；a。
【解答】解：（1）①黄金经反复捶打可制成金箔，利用了金有良好的延展性。
②铁锅常用于烹饪，利用了铁有良好的导热性。
故填：c；a。
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