第一节 常见的金属材料 课件（55张PPT）

(共55张PPT)
第九单元 金属
第一节 常见的金属材料

你知道哪些金属元素？
你见过哪些金属制品？都有哪些性质被人们利用，你能举出例子吗？
我爱生活：
悉尼奥运会的金牌味道不错！
河北沧州的铁狮子(宋代)
东汉晚期的青铜奔马（马踏飞燕)
现已成为我国的旅游标志 .
司母戊方鼎（商代）
哗！我要是有一个该多好！
金、银
这是什么做的？
一、金属的物理性质
思考：下列金属都是利用了金属的哪些物理性质？
自主学习
请同学们根据教材归纳金属的物理性质。
一、金属的物理性质
1、大多数金属有金属光泽。
2、具有良好的延展性。
3、导热性。
4、导电性。
5、常温下都是固体。（汞是液体）
1、为什么做菜刀、锤子常用铁而不用铝？
2、银的导电性比铜好，为什么电线一般用铜制而不用银制？
3、为什么高压电缆常用铝制而不用铜？
铁的硬度大，铝的硬度小
银的价格比铜高许多
铜的密度比铝大，造价高，资源相比
铝稀缺。
根据你的生活经验和p65表中提供的信息，分析下列问题。
金属之最
熔点最低的金属是------
汞
熔点最高的金属是------
钨
密度最小的金属是------
锂
密度最大的金属是------
锇
硬度最小的金属是------
铯
硬度最大的金属是------
铬
最活泼的金属是----
铯
最稳定的金属是-----
金
延性最好的金属是---
铂
展性最好的金属是---
金
地壳中含量最高的金属元素──铝
目前世界年产量最高的金属──铁
导电导热性最好的金属──银
人体中含量最高的金属元素──钙
……
金的纯度：纯金24K。这些比金还要“坚硬”的18K金里，只有75%是金，而其余25%则是银和铜。
你知道18K金是什么意思吗？
1、定义：
在一种金属中加热熔合某些金属或非金属形成的具有金属特性的物质。
为什么我们使用的金属材料主要是合金，而不是纯金属？
合金与金属相比，除具有金属的特性外，还具有许多比各成分金属或非金属更优良的物理、化学或机械的性能。如：硬度大、熔点低、密度小、耐磨、耐腐蚀等。
3、使用合金材料是否一定比纯金属材料好呢？
查阅资料，填写下列汽车配件所用的金属或合金，并解释使用这些材料的原因。
金属（Cu）
导电能力强
合金
强度大，质量轻
金属
熔点高
合金
耐高温、强度大
合金
耐腐蚀
汽车配件 金属或合金 使用原因
电线芯
汽车外壳
灯丝
发动机
排气管
用锰钢制成的钢轨
铝镁合金
钛铝钒合金
铁铬镍合金
铁锰碳合金
金属与合金的性质的比较
1、合金比金属硬、熔点低。
2、合金比金属耐高温、耐腐蚀、强度高。
小结：金属材料包括金属和合金。
合金
自主学习
请同学们根据教材57页归纳合金的种类。
合金的分类：
１、铁合金：
铁合金
按组成元素分类铁合金和非铁合金
根据含碳量的高低
生铁
钢
低碳钢
合金钢
铸造生铁（灰口铁）
炼钢生铁 (白口铁)
碳素钢
中碳钢
高碳钢
在碳素钢中加入铬 锰 钨 镍 钼 钴 硅 等合金元素
2%～4.3%
0.03%～2%
球墨铸铁
＜0.3%
0.3%～0.6%
＞0.6%
由于组成不同，
导致在性能、应
用上均不同。
具有各种不同
的优良性能。
不锈钢反应釜
不锈钢容器
医疗器械
2008年北京奥运会主体育场——“鸟巢”
椭圆形的“鸟巢” 是由钢结构编织而成的巨型建筑，所选用的钢材--Q460钢是一种低合金高强度钢，具有良好的抗震性、抗低温性、抗腐蚀性、可焊性等特点,并且受力强度大。它是由我国自行研制的、在国内建筑上首次使用的高科技钢材.
1、铁合金
生铁：
钢：
含碳量为2% ～ 4.3%
含碳量为0.03% ～ 2%
用途:生铁硬度大，抗压，性脆，可以铸造成型，是制造
机座、管道的重要材料。
用途：钢有良好的延展性，机械性能好，用于制造机械
和交通工具。
铁合金：
钢
碳素钢：
合金钢：
如：不锈钢（合金元素为铬Cr和镍Ni）
低碳钢、中碳钢、高碳钢
2 、铜合金：
铜合金
黄铜：（含Zn 20% ～36%）
青铜：（含Sn 10% ～30%）
白铜：
含Cu Zn——耐腐蚀，耐磨，可塑性强，硬度较小。
含Cu Sn Pb等——硬而脆，强度大
含Ni Zn（少量Mn）——制酒具等
黄铜壁灯
黄铜打火机
黄铜烛台
黄铜水嘴
3、铝合金：向纯铝中加入合金元素如Cu 、Mg、 Si、 Mn、 Zn 及稀土金属等。
硬铝： Cu 40%、 Mg 0.5 % 、 Mn 0.5 % 、 Si 7%
性能：密度小、强度大、抗腐蚀。
合金的成分不同，其性质也不相同；如果改变某一合金元素的含量，合金的性质也会发生改变。
高压锅
世界铝的年产量仅次于铁，居第二位。铝有较好的延展性，可制成0.01mm的铝箔，用于包装香烟、糖果；铝的密度小和具有抗腐蚀等优良性能，铝及其合金在电线电缆工业、飞机、汽车等制造业有广泛的用途。
铝合金用途
用钛-镍形状记忆合金制成的人造卫星天线
4、形状记忆合金：合金的形状被改变之后，一旦加热到一定的跃变温度时，它又可以魔术般地变回到原来的形状，人们把具有这种特殊功能的合金称为形状记忆合金。被广泛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。
低温下
钛合金与人体有很好的“相容性”，因此可用来制造人造骨。
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。
钛金属腕表
5、钛和钛合金
通过以上对比实验，可得出什么结论？（从颜色，硬度方面）？
黄铜片＞铜片


锡 ＞ 焊锡
黄色
紫红色
银白色
银白色
合金和纯金属性质的对比
金属材料 主要成分 光泽和颜色 硬度大小对比
黄铜片（合金） 铜锌
铜片（纯铜） 铜
焊锡（合金） 铅锡
锡（纯锡） 锡
将绿豆大的焊锡、锡放置在铁片上，加热铁片的中心部分，观察，比较焊锡和组成它的纯金属锡的熔化温度
焊锡
锡
实验探究2
合金的熔点更低
结论：

通过以上对比实验，可得出什么结论？
慢
中
快
合金和纯金属性质的对比
金属材料 主要成分 熔化速度对比
铅（纯铅） 铅
锡（纯锡） 锡
焊锡（合金） 铅锡
(1)、常见金属的物理性质；
(2)、合金定义；
(3)、合金和纯金属比有哪些特性？
(4)、熟知课本常见合金及其用途。
磁铁矿（主要成分Fe3O4）
赤铁矿（主要成分Fe2O3）
菱铁矿（主要成分FeCO3）
铁矿石
常见的铁矿石
黄铁矿（主要成分FeS2)
三、炼铁的原理
铁矿石是怎样炼成铁的呢？让我们通过实验来研究铁冶炼的化学原理。
一氧化碳与氧化铁的反应
活动天地
实验的原理
实验的步骤
实验的现象
实验注意那些问题？（先加热还是先通气？实验完毕是先停止加热吗？）
实验需要改进吗？（一氧化碳有毒，实验完毕的尾气怎么处理？）
一氧化碳还原氧化铁实验
实验原理：
实验操作： 1、按上图组装仪器，并检查气密性
2、把少量研细的氧化铁粉末装进硬质玻管中，轻轻转
动 ，使氧化铁粉末均匀地附在玻璃管内壁上
Fe2O3 + 3CO === 2Fe + 3CO2
高温
3、把硬质玻璃管接入装置系统中，先通入一氧化碳气体排气；待排尽后，点燃出气口处的酒精灯及酒精喷灯，并观察装置中所发生的变化 4、当红棕色粉末已转变成黑色后，先停止加热，再通一会儿一氧化碳，直至玻璃管冷却.
将产生的气体通入到澄清石灰水中，澄清石灰水变浑浊，则生成二氧化碳：CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O ；红色粉末变黑色，用磁铁检验，证明黑色粉末为铁。（若是一氧化碳还原四氧化三铁，将黑色粉末加入盐酸中，有气体生成，证明有铁。四氧化三铁也有磁性，不能用磁铁吸引的方法检验。）
红色（氧化铁）粉末逐渐变成黑色，同时澄清的石灰水逐渐变浑浊。
实验现象：
问题讨论：
1、如何判断反应中生成了什么物质？
把尾气烧掉，防止污染空气
2、装置中右边的酒精灯起什么作用？
3、石灰水的作用有哪些？
澄清石灰水用来检验生成物二氧化碳，并吸收二氧化碳便于处理尾气
1、一氧化碳还原氧化铁是在封闭的硬质玻管中进行的，先通一氧化碳，可以把管内的空气排出，防止一氧化碳与空气混合受热爆炸. ? 2、实验完毕先停止加热，还要继续通入一氧化碳直到玻璃管冷却为止。因为如果先停止通一氧化碳，管内会因为缺少气体而变成真空，这样澄清石灰水中的液体（含水）就会倒吸入管内，冷水遇到热的玻璃管会引起玻璃管炸裂。
注意事项：
实验改进： ??? 可将上述装置除尾气的部分，改成用气球或方便袋收集，这样收集得到的未燃一氧化碳气体可重复利用
把尾气烧掉，防止污染空气
Fe2O3 + 3CO ==== 2Fe + 3CO2
高温
失去氧
得到氧
是氧化剂
是还原剂
化学上把氧化物中氧被夺去的反应叫做还原反应。
具有氧化性
具有还原性
发生还原反应
发生氧化反应
高炉炼铁
2% ～ 4.3%
0.03% ～ 2%
含较多的碳、硫、磷、硅等元素
含碳、硫、磷、硅等元素较少
硬而脆、可铸不可煅
硬而韧、良好的延展性和弹性。可铸又可煅
烧菜用的铁锅、暖气片、机床的底座等
制造机械、交通工具和武器
生铁和钢
生铁 钢
含碳量
含其它
元素
性能
用途
炼铁和炼钢






冶炼
钢
生铁
铁合金
在高温条件下，用还原剂一氧化碳从铁的氧化物中将铁还原出来。
原料
铁矿石、焦炭、石灰石、空气
生铁、废钢、
氧气、生石灰
高温下用氧气或铁的氧化物将生铁中多余的碳和其它杂质转变为气体或炉渣而除去。
原
理
设备
产品
高炉
生铁
转炉、平炉、电炉
钢
1、 以下金属的用途主要是利用了金属的什么性质？
⑴ 用铜和铝制造导线和电缆 .
⑵ 用钨制成灯丝 。
钨的熔点高
铜和铝具有导电性
2、有关合金的叙述不正确的是( )
A、合金的熔点一般比它的各成分金属的熔点低
B、合金的硬度和强度一般比纯金属高
C、合金一定是金属和金属熔合而成的物质
D、硬铝、黄铜和钢均为合金
C
3、用于飞机制造业的重要材料是( )
A、Mg－Al合金 B、Cu－Sn合金
C、Al－Si合金 D、不锈钢
A
4、下列关于镁铝合金的说法正确的是( )
A、熔点比镁、铝都高 B、熔点比镁、铝都低
C、硬度比镁、铝都小 D、硬度比镁、铝都大
BD

5、向一铝制易拉罐中充满 CO2 后，再往罐中注入足量的质量分数为20%的NaOH溶液，立即严封罐口，不一会儿就发现易拉罐变瘪。
易拉罐开始变瘪的原因是：__________________________ _____________________________ _
反应的化学方程式为：__________________ ___。
NaOH与 CO2发生了反应，
罐内压强减小，大气压将易拉罐压瘪。
2NaOH + CO2 = Na2CO3 + H2O