化学人教版（2019）必修第一册3.2金属材料（共16张ppt）

(共16张PPT)
第二节 金属材料
铝合金锅
钛合金羽毛球拍
镍合金门锁
钢铁材料
铂合金首饰
钠钾合金
金属材料：包括纯金属和它们的合金。
在生产生活中，多数使用合金。
一、合金
定义：由两种或两种以上金属(或金属与非金属)熔合形成的具有金属特性的物质。
性能：具有许多优良的物理、化学或机械性能；可以通过所添加的合金元素的种类、含量和生成合金的条件等来加以调节合金的性能。
① 合金硬度一般比它的各成分金属大。
② 合金熔点比它的各成分金属低。
合金中各成分仍保持其化学性质
合金是混合物
金属材料在载荷作用下抵抗破坏的性能，称为机械性能（或称为力学性能）
合金硬度比纯金属硬度大的微观解释
(含碳量2%~4.3%) 生铁硬度大、抗压、性脆、可铸造成型
碳素钢
生铁
钢
含碳量0.3%～2%
合金钢(特种钢)
低碳钢
中碳钢
高碳钢
钨钢、锰钢、锰硅钢、钼钢、钨铬钢、镍铬钢(不锈钢)
铁合金
韧性、焊接性好，但强度低，可制作钢板、钢丝和钢管等
强度高，韧性及加工性好，可制造钢轨、车轮和建材等
硬而脆，热处理后弹性好，可制造器械、弹簧和刀具等
＜0.3%
0.3%~0.6%
＞0.6%
钢是用量最大、用途最广的合金
加n种合金元素
二、认识铁合金——类别
启示
合金元素不同，其性能不同
结构决定性能，性能决定其用途
改变合金元素来开发新功能的金属材料
钢: ①含碳量越低，韧性越好，硬度越低；
②含碳量越高，韧性越差，硬度越高。
合金钢是在碳素钢里适量地加入一种或几种合金元素，使钢的组织结构发生变化，从而使钢具有各种特殊性能。与钢铁相比，主要表现在机械强度、韧性、硬度、可塑性、耐腐蚀性等方面
不锈钢是最常见的一种合金钢，合金元素主要是铬Cr和镍Ni。通常不锈钢中含Cr 18%,含Ni8%（有的不锈钢含Cr 17%-19%，含Ni 8%-13%）。① 合金硬度一般比它的各成分金属大。
不锈钢在大气中比较稳定，不容易生锈，具有很强的抗腐蚀能力。
铬 Cr—防氧化元素
镍 Ni—防腐蚀元素
下水井盖是由生铁铸造的
用不锈钢制造的地铁列车的车体
变压器、发电机铁芯是硅钢
锰钢制造的钢轨
二、认识铁合金——应用
【练习1】下列关于合金的叙述中正确的是( )
B
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、合金的熔点一定比其他成分金属的熔点高
D、下水井盖是由纯铁铸造的
三、铝和铝合金
铝 ( Al ) ——地壳中含量最多的金属元素
物理性质—金属通性：固体、银白色金属光泽、良好的导电性、导热性和延展性
—金属铝个性：密度小、质软、熔点低。
化学性质： ① 微观结构 ② 氧化还原、化合价角度 ③金属活动性顺序
地壳中元素含量：O>Si>Al>Fe>Ca>Na>K>Mg>Zn
Al 的化学性质活泼，
具有较强的还原性，
可与氧化性物质反应。
Al 活动性位于H前，
可以置换酸中的H+。
铝与氧气在常温下反应，表面生成一层致密的氧化铝薄膜（起保护作用，防止进一步氧化）
铝与盐酸反应：a) 打磨的铝条不断溶解，有气泡产生
过一段时间后，将点燃的木条放在试管口，可听到轻微的爆鸣声
b) 未打磨的铝条与盐酸反应：刚开始没有气泡
2Al + 3O2 = 2Al2O3
2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2↑
2、铝的化学性质
Al2O3 + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2O
2Al + 6H+ ＝ 2Al3+ + 3H2↑
Al2O3 + 6H+ ＝ 2Al3+ + 3H2O
铝、氧化铝均能与酸发生反应
铝与氢氧化钠反应
a) 打磨的铝条不断溶解，有气泡产生
将点燃的木条放在试管口，可听到轻微的爆鸣声；燃烧时发出淡蓝色火焰
b) 未打磨的铝条与氢氧化钠反应：刚开始没有气泡
2Al + 2NaOH + 6H2O = 2Na[Al(OH)4] + 3H2↑
2、铝的化学性质
Al2O3 + 2NaOH + 3H2O = 2Na[Al(OH)4]
2Al + 2OH- + 6H2O ＝ 2[Al(OH)4]- + 3H2↑
Al2O3 + 2OH- + 3H2O ＝ 2[Al(OH)4]-
铝、氧化铝均能与碱发生反应
氧化铝 (Al2O3)
物理性质—致密的氧化铝薄膜。
化学性质： 两性氧化物(既能与酸反应、又能与碱反应)
铝及其化合物的相互转化
Al3+ + 3OH- = Al(OH)3↓
Al(OH)3 + OH- = [Al(OH)4]-
① AlCl3 溶液和过量氢氧化钠反应，有没有沉淀生成？
最终没有沉淀
铝和氧化铝均既能与酸反应，又能与碱反应，
所以铝制品不宜蒸煮或长时间存放酸性或碱性食物。
Al3+ + 4OH- = [Al(OH)4]-
② AlCl3 溶液和过量氨水反应，有没有沉淀生成？
Al3+ + 3NH3 H2O = Al(OH)3↓ + 3NH4+
最终有沉淀产生
Al(OH)3 是两性氢氧化物
铝合金 (硬度更大、强度更高)
铝合金是目前用途广泛的合金之一。
制取
性能
用途
密度小、强度高、塑性好、易于成型、具有较强的抗腐蚀能力等
制造炊具、门窗、飞机和宇宙飞船外壳的原料：
硬铝：向铝中加入少量的Cu、Mg、Si 、Mn、Zn及稀土元素等；铝硅合金
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、锌 光泽好、耐磨、耐腐蚀、易加工 钱币、代替银做饰品
铜合金
【对应训练】下列关于铝及铝合金的叙述中，不正确的是（ ）
A．铝是地壳中含量最多的金属元素
B．在自然界中，既存在游离态，又存在化合态的铝
C．生活中铝制品通常是铝合金制造的，其表面有致密的氧化膜，起保护内部金
属的作用
D．纯铝硬度和强度小，硬铝(含Cu、Mg、Mn、Si等)密度小、强度高，是制造航
天设备的理想材料
B
近年来，为了满足某些尖端技术发展的需要，人们设计和合成了许多新型合金。
例如：储氢合金、钛合金、耐热合金、形状记忆合金等新型合金。
氢能是人类未来的理想能源之一，氢能的利用存在两大难题。
制取
储存
H2 是一种易燃易爆的气体
高压压缩入钢瓶，气态和液态储存，
笨重、不方便、不安全
储氢合金是一类能够大量吸收H2，并与H2结合成金属氢化物的材料，
稍稍加热又容易分解，室温下吸、放氢的速率快,可被用于大型电池等。