《学霸笔记·同步精讲》专题9 金属与人类文明 第3单元 金属材料的性能及应用（课件）高中化学苏教版必修二
文档属性
| 名称 | 《学霸笔记·同步精讲》专题9 金属与人类文明 第3单元 金属材料的性能及应用（课件）高中化学苏教版必修二 |
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| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 498.2KB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 苏教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2026-03-02 00:00:00 | ||
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文档简介
(共37张PPT)
专题9 金属与人类文明
第三单元 金属材料的性能及应用
自主预习·新知导学
合作探究·释疑解惑
课 堂 小 结
课标定位
素养阐释
1.了解金属材料的性能,知道合金及其应用。
2.通过对金属材料应用案例的学习,知道化学发展对人类社会进步具有重要的意义;并通过对合金及无机非金属材料应用的学习,明确材料的组成与用途之间的关系。
自主预习·新知导学
一、金属材料的性能
金属材料的制备与使用时应考虑的因素。
二、合金及其应用
1.合金定义。
将两种或两种以上的金属(或金属与非金属)共熔,可制备出特殊的金属材料,这种材料叫作合金。如:焊锡是锡和铅的合金,生铁和钢是铁和碳的合金。
2.合金性质。
(1)硬度:合金的硬度一般比组成它的纯金属大。如:硬铝等铝合金材料的硬度比纯铝大。
(2)熔点:多数合金的熔点低于组成它的任何一种组分金属。
(3)导电性和导热性:合金的导电性和导热性一般低于任一组分金属。
【自主思考1】 合金一定是多种金属的混合物吗 钢和纯铁,哪种物质的熔点高
提示:不一定。因为合金也可能含有非金属;合金不是多种金属的简单混合,它是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。钢属于合金,其熔点低于纯铁,故纯铁熔点高。
3.常见合金的应用。
(1)如镍铬铝铁、镍铬铝铜等合金,具有很高的电阻率,可用于制备电路中的精密元件。
(2)铝合金。
①性能:成本低、性能优异、密度小、强度大、塑性好,可加工成各种型材,具有优良的导电性、导热性,抗腐蚀能力强,装饰效果好。
②用途:主要用于航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业。
(3)钛合金。
①性能:强度高、密度小、耐热性好、易于加工、抗腐蚀性强。
②用途:广泛应用于医疗、火箭、导弹、航天飞机、船舶、化工和通信设备等领域。
【自主思考2】 为什么航空工业中铝合金比铁合金用途更广泛
提示:①铝合金比铁合金密度小;②铝合金表面易形成致密的氧化膜,此氧化膜耐高温、防腐蚀,而铁合金的氧化膜易脱落,起不到防腐蚀的作用。
三、无机非金属材料
1.早期使用的无机非金属材料:石器工具、陶瓷器皿。
2.现代广泛利用的无机非金属材料:水泥、玻璃、半导体材料(如硅)、光导纤维(主要成分二氧化硅)等。
四、新型陶瓷材料
1.高温结构陶瓷:主要有高温氧化物(如氧化铝陶瓷)和高温非氧化物(如氮化硅陶瓷)两大类。
2.压电陶瓷:主要成分是钛酸钡和钛酸铅。
【效果自测】
1.判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。
(1)人类历史上使用最早的合金是青铜。( )
(2)焊锡是锡和铅的合金。( )
(3)铝合金的熔点比铝低,但机械强度和硬度比铝高。( )
(4)生铁中的铁与纯铁的化学性质不同。( )
(5)镁铝熔合成合金的过程发生了化学变化。( )
(6)光导纤维的主要成分是硅。( )
(7)合金是混合物,具有金属的特性。( )
(8)石墨烯是无机非金属材料。( )
√
√
√
×
×
×
√
√
2.化学行业把材料分为金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料等。金属材料在现实生活中有极为重要的作用。下列金属材料的用途与金属所具有的性质不相符的是( )。
A.制造白炽灯灯丝——熔点高
B.制造飞机——硬度大而密度小
C.制造保险丝——硬度大
D.制造盛装化工原料的容器——耐腐蚀
答案:C
解析:制造保险丝的材料应具备熔点低的特性。
3.阅读材料,回答下列问题。
近年来,科研人员研究得到一种新型材料——泡沫铝。它是把发泡剂加到熔融铝合金中制成的,其优点是硬度大、密度小(为0.16~0.5 g·cm-3),比木材还轻,可浮于水面,又有很大刚性,且隔音、保温,是一种良好的建筑材料和轻质材料,近几年可大批量投放市场。
(1)下列关于泡沫铝的说法中错误的是 (填字母,下同)。
A.泡沫铝是铝单质泡沫
B.泡沫铝是一种合金
C.泡沫铝是一种优质的建筑材料和轻质材料
D.泡沫铝可用于飞机制造
(2)铝制成铝箔用于食品包装,是利用它的 。
A.金属光泽 B.延展性
C.导电性 D.导热性
(3)铝在空气中会被氧化生成一层致密的氧化膜而对内部铝起保护作用,但这层氧化膜遇到强酸或强碱溶液都会溶解。
①请写出该氧化膜与盐酸反应的离子方程式: 。
②请写出该氧化膜与氢氧化钠溶液反应的离子方程式: 。
答案:(1)A
(2)B
(3)①Al2O3+6H+══2Al3++3H2O
②Al2O3+2OH-+3H2O══2[Al(OH)4]-
解析:(1)根据题给信息可知,泡沫铝是一种合金,是混合物;泡沫铝是一种优质的建筑材料和轻质材料;由于泡沫铝有很大刚性,密度小,且隔音、保温,故泡沫铝可用于飞机制造。
(2)铝制成铝箔用于食品包装,利用的是铝的延展性。
(3)Al2O3与盐酸、氢氧化钠溶液反应的离子方程式分别为Al2O3+6H+══2Al3++3H2O,Al2O3+2OH-+3H2O══ 2[Al(OH)4]-。
合作探究·释疑解惑
探究任务
探究任务 合金的形成、性能和金属材料的选用
问题引领
根据你的生活经验和下表所提供的信息,分析并回答下列问题。
物理性质 银 铜 金 铝 铁 铅 钨 锡
导电性(以银的导电性为100作标准) 100 99 74 61 17 7.9 — —
1.为什么菜刀、锤子等通常用铁制而不用铅制
提示:制作菜刀、锤子所用的金属硬度要大,铁比铅的硬度大。且制造菜刀,应该选择无毒的金属,这是首先要考虑的。故菜刀、锤子等通常用铁制而不用铅制。
2.银的导电性比铜强,金的导电性比铝强,为什么导线一般用铜、铝而不用银、金 为什么远距离输电多用铝而少用铜
提示:银的导电性比铜强,金的导电性比铝强,但它们的导电性相差不大而价格却差距太大。且金属导线对金属的需求量很大,银、金储量较少,因此不能大量使用银、金。虽然铝的导电性比铜、银稍差,但铝的密度只有铜的三分之一,同时铜的价格也高于铝,故我们在远距离输电时多用铝而少用铜。
3.为什么灯泡里的灯丝用钨制而不用锡制
提示:因为钨的熔点高(3 410 ℃),而锡的熔点(232 ℃)太低,通电时锡制的灯丝很容易就熔断了,所以用钨丝而不用锡丝作灯泡的灯丝。
归纳提升
1.合金的形成条件。
(1)金属与金属形成合金时:合金是金属在熔化状态时相互熔合形成的,熔化时的温度需达到组分金属中熔点最高的金属的熔点,但又不能高于组分金属中沸点最低的金属的沸点。一种金属的熔点高于另一种金属的沸点时则不能形成合金。
(2)金属与非金属形成合金时:部分不活泼非金属与金属可形成合金,活泼非金属与活泼金属则不能形成合金。
2.合金的组成及性能。
(1)合金中一定含有金属元素,可能含有非金属元素。
(2)合金是混合物,不是化合物。
(3)合金具有金属特性,如导电、导热等。
(4)合金形成后会影响各组分金属的物理性质,如合金的熔点一般比各组分金属低,而硬度、机械强度一般比各组分金属高;但一般来说各组分金属均保持了其原有的化学性质。
3.选择金属材料应考虑的因素。
(1)主要用途:材料的用途与材料的性能有很密切的关系。
(2)外观:不仅要材料本身外观美,还要使材料的外观与周边环境相协调。
(3)物理性质:物理性质包括密度、硬度、强度、伸缩性、导电性、导热性、被水浸润性等。
(4)化学性质:化学性质主要包括在空气、水、阳光、酸、碱、盐等的环境里的化学稳定性。这些性质会影响到材料的使用寿命。
(5)价格:考虑价格时要把对材料的基本需求和材料的基本性能放在前面。
(6)加工难度:考虑加工难度时要将材料的性质与加工的技术、设备相结合。
(7)日常维护:金属材料耐腐蚀性相对较弱,在选择金属材料时必须要考虑材料使用后的日常维护问题。
(8)对环境的影响:一是要考虑在使用材料的过程中,它的反光性、放射性、产生的噪音等对环境的不利影响;二是要考虑材料的废弃物对环境有哪些不利影响,要尽量避免有关的不利影响。
典型例题
【例题】 合金是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。
(1)下列物质不属于合金的是 (填字母,下同)。
A.明矾 B.硬铝
C.生铁 D.青铜
(2)下表为四种金属的熔点、沸点。
其中不能形成合金的是 。
①Cu与Na ②Fe与Cu ③Fe与Na ④Al与Na
A.①② B.①③
C.①④ D.②④
金属 Na Cu Al Fe
熔点/℃ 97.8 1 083 660 1 538
沸点/℃ 883 2 567 2 467 2 861
(3)镁铝合金与盐酸完全反应后,加入过量的氢氧化钠溶液,最后的结果是 。
A.没有沉淀物生成
B.只有氢氧化铝沉淀生成
C.只有氢氧化镁沉淀生成
D.有氢氧化铝和氢氧化镁沉淀生成
答案:(1)A (2)B (3)C
解析:(1)明矾属于化合物;硬铝中含铝、铜、镁等,生铁中主要含铁、碳,青铜中含有铜、锡等,它们都属于合金。(2)当一种金属的熔点超过另一种金属的沸点时,它们就不可能熔合在一起而形成合金。(3)Mg、Al都与盐酸反应,Mg(OH)2不溶于NaOH溶液,而Al(OH)3溶于NaOH溶液生成Na[Al(OH)4]和H2O。
【变式训练】 合金相对于纯金属制成的金属材料来说优点是( )。
①合金的硬度一般比它的各组分金属的大
②一般合金的熔点比它的各组分金属的更低
③改变原料的配比,改变生成合金的条件,可得到具有不同性能的合金
④合金比纯金属的导电性更强
⑤合金比纯金属的应用范围更广泛
A.①②③⑤ B.②③④ C.①③④ D.①②④⑤
答案:A
解析:合金具有许多优良的物理、化学和机械性能,在许多方面优于它的各组分金属。例如,合金的硬度一般比各组分金属的硬度大,多数合金的熔点比各组分金属的熔点低,但合金的导电性比纯金属弱。
课 堂 小 结
专题9 金属与人类文明
第三单元 金属材料的性能及应用
自主预习·新知导学
合作探究·释疑解惑
课 堂 小 结
课标定位
素养阐释
1.了解金属材料的性能,知道合金及其应用。
2.通过对金属材料应用案例的学习,知道化学发展对人类社会进步具有重要的意义;并通过对合金及无机非金属材料应用的学习,明确材料的组成与用途之间的关系。
自主预习·新知导学
一、金属材料的性能
金属材料的制备与使用时应考虑的因素。
二、合金及其应用
1.合金定义。
将两种或两种以上的金属(或金属与非金属)共熔,可制备出特殊的金属材料,这种材料叫作合金。如:焊锡是锡和铅的合金,生铁和钢是铁和碳的合金。
2.合金性质。
(1)硬度:合金的硬度一般比组成它的纯金属大。如:硬铝等铝合金材料的硬度比纯铝大。
(2)熔点:多数合金的熔点低于组成它的任何一种组分金属。
(3)导电性和导热性:合金的导电性和导热性一般低于任一组分金属。
【自主思考1】 合金一定是多种金属的混合物吗 钢和纯铁,哪种物质的熔点高
提示:不一定。因为合金也可能含有非金属;合金不是多种金属的简单混合,它是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。钢属于合金,其熔点低于纯铁,故纯铁熔点高。
3.常见合金的应用。
(1)如镍铬铝铁、镍铬铝铜等合金,具有很高的电阻率,可用于制备电路中的精密元件。
(2)铝合金。
①性能:成本低、性能优异、密度小、强度大、塑性好,可加工成各种型材,具有优良的导电性、导热性,抗腐蚀能力强,装饰效果好。
②用途:主要用于航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业。
(3)钛合金。
①性能:强度高、密度小、耐热性好、易于加工、抗腐蚀性强。
②用途:广泛应用于医疗、火箭、导弹、航天飞机、船舶、化工和通信设备等领域。
【自主思考2】 为什么航空工业中铝合金比铁合金用途更广泛
提示:①铝合金比铁合金密度小;②铝合金表面易形成致密的氧化膜,此氧化膜耐高温、防腐蚀,而铁合金的氧化膜易脱落,起不到防腐蚀的作用。
三、无机非金属材料
1.早期使用的无机非金属材料:石器工具、陶瓷器皿。
2.现代广泛利用的无机非金属材料:水泥、玻璃、半导体材料(如硅)、光导纤维(主要成分二氧化硅)等。
四、新型陶瓷材料
1.高温结构陶瓷:主要有高温氧化物(如氧化铝陶瓷)和高温非氧化物(如氮化硅陶瓷)两大类。
2.压电陶瓷:主要成分是钛酸钡和钛酸铅。
【效果自测】
1.判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。
(1)人类历史上使用最早的合金是青铜。( )
(2)焊锡是锡和铅的合金。( )
(3)铝合金的熔点比铝低,但机械强度和硬度比铝高。( )
(4)生铁中的铁与纯铁的化学性质不同。( )
(5)镁铝熔合成合金的过程发生了化学变化。( )
(6)光导纤维的主要成分是硅。( )
(7)合金是混合物,具有金属的特性。( )
(8)石墨烯是无机非金属材料。( )
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2.化学行业把材料分为金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料等。金属材料在现实生活中有极为重要的作用。下列金属材料的用途与金属所具有的性质不相符的是( )。
A.制造白炽灯灯丝——熔点高
B.制造飞机——硬度大而密度小
C.制造保险丝——硬度大
D.制造盛装化工原料的容器——耐腐蚀
答案:C
解析:制造保险丝的材料应具备熔点低的特性。
3.阅读材料,回答下列问题。
近年来,科研人员研究得到一种新型材料——泡沫铝。它是把发泡剂加到熔融铝合金中制成的,其优点是硬度大、密度小(为0.16~0.5 g·cm-3),比木材还轻,可浮于水面,又有很大刚性,且隔音、保温,是一种良好的建筑材料和轻质材料,近几年可大批量投放市场。
(1)下列关于泡沫铝的说法中错误的是 (填字母,下同)。
A.泡沫铝是铝单质泡沫
B.泡沫铝是一种合金
C.泡沫铝是一种优质的建筑材料和轻质材料
D.泡沫铝可用于飞机制造
(2)铝制成铝箔用于食品包装,是利用它的 。
A.金属光泽 B.延展性
C.导电性 D.导热性
(3)铝在空气中会被氧化生成一层致密的氧化膜而对内部铝起保护作用,但这层氧化膜遇到强酸或强碱溶液都会溶解。
①请写出该氧化膜与盐酸反应的离子方程式: 。
②请写出该氧化膜与氢氧化钠溶液反应的离子方程式: 。
答案:(1)A
(2)B
(3)①Al2O3+6H+══2Al3++3H2O
②Al2O3+2OH-+3H2O══2[Al(OH)4]-
解析:(1)根据题给信息可知,泡沫铝是一种合金,是混合物;泡沫铝是一种优质的建筑材料和轻质材料;由于泡沫铝有很大刚性,密度小,且隔音、保温,故泡沫铝可用于飞机制造。
(2)铝制成铝箔用于食品包装,利用的是铝的延展性。
(3)Al2O3与盐酸、氢氧化钠溶液反应的离子方程式分别为Al2O3+6H+══2Al3++3H2O,Al2O3+2OH-+3H2O══ 2[Al(OH)4]-。
合作探究·释疑解惑
探究任务
探究任务 合金的形成、性能和金属材料的选用
问题引领
根据你的生活经验和下表所提供的信息,分析并回答下列问题。
物理性质 银 铜 金 铝 铁 铅 钨 锡
导电性(以银的导电性为100作标准) 100 99 74 61 17 7.9 — —
1.为什么菜刀、锤子等通常用铁制而不用铅制
提示:制作菜刀、锤子所用的金属硬度要大,铁比铅的硬度大。且制造菜刀,应该选择无毒的金属,这是首先要考虑的。故菜刀、锤子等通常用铁制而不用铅制。
2.银的导电性比铜强,金的导电性比铝强,为什么导线一般用铜、铝而不用银、金 为什么远距离输电多用铝而少用铜
提示:银的导电性比铜强,金的导电性比铝强,但它们的导电性相差不大而价格却差距太大。且金属导线对金属的需求量很大,银、金储量较少,因此不能大量使用银、金。虽然铝的导电性比铜、银稍差,但铝的密度只有铜的三分之一,同时铜的价格也高于铝,故我们在远距离输电时多用铝而少用铜。
3.为什么灯泡里的灯丝用钨制而不用锡制
提示:因为钨的熔点高(3 410 ℃),而锡的熔点(232 ℃)太低,通电时锡制的灯丝很容易就熔断了,所以用钨丝而不用锡丝作灯泡的灯丝。
归纳提升
1.合金的形成条件。
(1)金属与金属形成合金时:合金是金属在熔化状态时相互熔合形成的,熔化时的温度需达到组分金属中熔点最高的金属的熔点,但又不能高于组分金属中沸点最低的金属的沸点。一种金属的熔点高于另一种金属的沸点时则不能形成合金。
(2)金属与非金属形成合金时:部分不活泼非金属与金属可形成合金,活泼非金属与活泼金属则不能形成合金。
2.合金的组成及性能。
(1)合金中一定含有金属元素,可能含有非金属元素。
(2)合金是混合物,不是化合物。
(3)合金具有金属特性,如导电、导热等。
(4)合金形成后会影响各组分金属的物理性质,如合金的熔点一般比各组分金属低,而硬度、机械强度一般比各组分金属高;但一般来说各组分金属均保持了其原有的化学性质。
3.选择金属材料应考虑的因素。
(1)主要用途:材料的用途与材料的性能有很密切的关系。
(2)外观:不仅要材料本身外观美,还要使材料的外观与周边环境相协调。
(3)物理性质:物理性质包括密度、硬度、强度、伸缩性、导电性、导热性、被水浸润性等。
(4)化学性质:化学性质主要包括在空气、水、阳光、酸、碱、盐等的环境里的化学稳定性。这些性质会影响到材料的使用寿命。
(5)价格:考虑价格时要把对材料的基本需求和材料的基本性能放在前面。
(6)加工难度:考虑加工难度时要将材料的性质与加工的技术、设备相结合。
(7)日常维护:金属材料耐腐蚀性相对较弱,在选择金属材料时必须要考虑材料使用后的日常维护问题。
(8)对环境的影响:一是要考虑在使用材料的过程中,它的反光性、放射性、产生的噪音等对环境的不利影响;二是要考虑材料的废弃物对环境有哪些不利影响,要尽量避免有关的不利影响。
典型例题
【例题】 合金是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。
(1)下列物质不属于合金的是 (填字母,下同)。
A.明矾 B.硬铝
C.生铁 D.青铜
(2)下表为四种金属的熔点、沸点。
其中不能形成合金的是 。
①Cu与Na ②Fe与Cu ③Fe与Na ④Al与Na
A.①② B.①③
C.①④ D.②④
金属 Na Cu Al Fe
熔点/℃ 97.8 1 083 660 1 538
沸点/℃ 883 2 567 2 467 2 861
(3)镁铝合金与盐酸完全反应后,加入过量的氢氧化钠溶液,最后的结果是 。
A.没有沉淀物生成
B.只有氢氧化铝沉淀生成
C.只有氢氧化镁沉淀生成
D.有氢氧化铝和氢氧化镁沉淀生成
答案:(1)A (2)B (3)C
解析:(1)明矾属于化合物;硬铝中含铝、铜、镁等,生铁中主要含铁、碳,青铜中含有铜、锡等,它们都属于合金。(2)当一种金属的熔点超过另一种金属的沸点时,它们就不可能熔合在一起而形成合金。(3)Mg、Al都与盐酸反应,Mg(OH)2不溶于NaOH溶液,而Al(OH)3溶于NaOH溶液生成Na[Al(OH)4]和H2O。
【变式训练】 合金相对于纯金属制成的金属材料来说优点是( )。
①合金的硬度一般比它的各组分金属的大
②一般合金的熔点比它的各组分金属的更低
③改变原料的配比,改变生成合金的条件,可得到具有不同性能的合金
④合金比纯金属的导电性更强
⑤合金比纯金属的应用范围更广泛
A.①②③⑤ B.②③④ C.①③④ D.①②④⑤
答案:A
解析:合金具有许多优良的物理、化学和机械性能,在许多方面优于它的各组分金属。例如,合金的硬度一般比各组分金属的硬度大,多数合金的熔点比各组分金属的熔点低,但合金的导电性比纯金属弱。
课 堂 小 结