2.1 金属材料（一） 学案（含答案）

11747500124714002.1 金属材料（一）
金属具有多种性质，根据这些性质，我们可以制造出各种材料。金属材料在日常生活用品、房屋建筑、交通工具以及工农业生产中都有广泛的用途。
一、金属与非金属
1、常见的金属有非金属制品
2、金属
（1）共性：大多数金属都具有金属光泽，密度和硬度较大，熔沸点较高，具有良好的延展性、导电和导热性。在室温下，汞为液态，其余金属均为固态。
（2）特殊性质：铁、铝等大多数金属都呈银白色，铜呈紫红色，金呈黄色；各种金属的导电性、导热性、密度、熔点、硬度等有较大差异；铝的导电性与导热性最好，锇的密度最大，锂的密度最小，钨的熔点最高 （3410℃），汞的熔点最低（-38.9℃），铬的硬度最大 。
（3）常见金属的物理性质和用途
金属名称
主要物理性质
用途举例
金
质地软，延展性好，有金属光泽
制作首饰
铁
良好的延展性，有导热性、导电性，熔点高
用于制作铁锅、菜刀、机械制品
铜
导电性良好
作电线
钨
熔点高
作灯丝
铝
传热性、导电性良好，熔点高，韧性好
用于制作电线、铝锅、铝箔包装
银
银白色，质地软，导电性、延展性好，有金属光泽
作装饰品及高档设备的导线
钛
耐腐蚀、质轻
作眼镜框、制造飞船等
2、非金属
（1）大多数非金属没有光泽，外表暗淡。在常温下，大多数非金属元素所组成的单质是气体，也有一些是固体，溴（Br2）是唯一的在常温下呈液体的非金属单质。固体非金属较脆，用锤子敲击时，它们中的大多数很容易碎裂甚至变成粉末。
（2）非金属的主要性质和用途
非金属单质大多不具有延展性、不具有可锻性；有多种颜色；密度小、熔点低；导电性和导热性一般较差。
【注意】石墨是碳元素的单质，具有良好的导电性和导热性。
3、比较金属与非金属的物理性质。
金属
非金属
常温下，除汞是液体外，其余是固体
常温下溴是液体，氢气、氧气、稀有气体等是气体，其余是固体
一般密度较大
一般密度较小
有金属光泽
大多数没有金属光泽
大多数是热和电的良导体
大多数不是导体
大多数具有延展性
大多数不具有延展性
二、常见金属材料
1、金属材料的种类
金属材料包括纯金属和合金两大类。金属有铁、铅、铜、银等，如24K金、体温计中的汞都是纯金属；合金有铁合金、铜合金（合青铜、黄铜、白铜）、铝合金和钛合金等。
2、合金
（1）合金是指把一种金属跟其他一种或几种金属(或非金属)一起熔合而成的具有金属特性的物质。大多数金属材料实际上都是合金。因此合金属于混合物。
（2）合金往往比纯金属具有更好的性能。钢是由碳和铁等元素形成的一种合金，质地坚硬，有弹性和延展性，机械性能好，是最常见、应用较广泛的一种合金材料。
（3）生铁和钢
生铁
钢
含碳量
2%~4.3%
0.03%~2%
其他杂质
Si、Mn、S、P
Si、Mn、Cd、Ni
机械性能
硬而脆，无韧性
硬而韧，有弹性，机械性能好
机械加工
可铸、不可煅，主要用于炼钢、制作化工机械及铸件等
可铸、可煅、可压延等
【注意】纯铁质软，生铁和钢比纯铁硬度大。生铁和钢的性能不同是因为含碳量不同，钢的性能优于生铁，不锈钢是钢的一种，抗腐蚀性好，常用于制医疗器械、炊具、反应釜等。
3、几种常见合金的主要成分、性能和用途
合金
主要成分
主要性能
主要用途
球墨铸铁
铁、碳、硅、锰
机械强度好
在某些场合可代替钢
锰钢
铁、锰、碳
韧性好、硬度大
钢轨、坦克装甲、自行车架
不锈钢
铁、铬、镍
抗腐蚀性好
医疗器械、炊具、容器、反应釜
黄铜
铜、锌
强度高、可塑性好、易加工、耐腐蚀
机器零件、仪表、日用品
青铜
铜、锡
强度高、可塑性好、耐磨、耐腐蚀
机器零件如轴承、齿轮等
白铜
铜、镍
光泽好、耐磨、耐腐蚀、易加工
钱币、代替银做饰品
焊锡
锡、铅
熔点低
焊接金属
硬铝
铝、铜、镁、硅
强度和硬度好
火箭、飞机、轮船等
18K黄金
金、银、铜
光泽好、耐磨、易加工
金饰品、钱币、电子元件
18K白金
金、铜、镍、锌
光泽好、耐磨、易加工
金饰品
4、钛和钛合金——21世纪的重要金属材料。
（1）性质及性能：银白色、熔点高、密度小、可塑性好、易于加工、机械性能好、抗腐蚀性强等。
（2）主要用途：广泛应用于火箭、导弹、航天飞机、船舶、化工和通信设备等。钛合金与人体具有很好的“相容性”，可用来制造人造骨等。
三、金属的污染和回收利用
1、重金属污染：
（1）概念：由重金属或其化合物造成的环境污染
（2）来源：主要来源于工业污染，其次是交通污染和生活垃圾污染；工业污染大多通过废渣、废水、废气排入环境，并在人体和动植物体内富集，从而对环境和人的健康造成很大的危害。
（3）种类：汞、铬、镉、铅和类金属砷（环境污染）
（4）危害：
①汞——沉入肝脏，极大破坏大脑、神经、视力
②镉——肾脏中积蓄，引起泌尿系统的功能变化
③铅——进入人体就很难排除，能直接伤害人的脑细胞，特别是胎儿的神经系统，可造成先天智力低下。
小结：铅、镉等有毒的金属被腐蚀后会溶于水中形成金属离子，污染土壤和地下水源。在潮湿的空气中，金属的氧化和锈蚀也会污染土壤，危害生态环境，最终危害人类。
2、金属回收
（1）概念：金属回收是指从废旧金属中分离出来的有用物质经过物理或机械加工成为再生利用的制品。
（2）废金属堆存，不仅浪费资源，侵占土地，而且污染环境，因此世界各国都很重视它的循环再生。基本上所有金属都可循环再生，而普遍回收的金属包括：铝、铅、铁、铜、锡、锌、银和金等。
（3）意义：
①节约能源：回收利用废旧金属，不仅可以节约金属资源；而且还可以节约冶炼金属时所用到的大量的煤等化石燃料和铁矿石等矿石资源。
②减少污染：回收利用废旧金属，不仅可以减少金属废弃后形成的镉、汞等引起的水和土壤污染，以及人和动植物的危害；而且还可以减少重新冶炼这些金属时燃烧燃料和生产过程形成的空气污染等）。
【例1】下列描述不属于铁的物理性质是（　D　）
A．铁有铁磁性和导电性 B．铁有良好的延展性
C．常温下铁是固态 D．铁在潮湿的空气中易生锈
1、某种新型“防盗玻璃”为多层结构，每层中间嵌有极细的金属丝，当玻璃被击碎时，产生电信号，与金属丝相连的警报系统就会立即报警，这是利用了金属的（　B　）
A．延展性 B．导电性 C．弹性 D．导热性
2、如图是一台照明用的台灯，请回答下列问题。
（1）图中标示的各部件中，用金属材料制成的是 　　 （填序号）。
（2）灯管后面的反光片是铝箔。铝块能制成铝箔是利用了铝的　 　 性。
（3）铜质插头是利用了金属铜的　　　性；银的导电性比铜好，不用银制作插头是因为　　　　　　。
【答案】（1）①②⑤；（2）延展；（3）导电 银的价格比铜高。
【例2】下列有关合金的叙述，正确的是（　D　）
①合金中至少含两种金属；
②合金中的元素以化合物形式存在；
③合金中一定含有金属；
④合金一定是混合物；
⑤生铁是含杂质较多的铁合金；
⑥合金的强度和硬度一般比组成它们的纯金属更高，抗腐蚀性能等也更好．
A．①②③④⑤⑥ B．①② C．①③④ D．③④⑤⑥
1、化学在工农生产、科技发展和社会生活中发挥着重要作用，下列说法不正确的是（　C　）
A．用铝合金制飞机外壳是因其硬度大、密度小、耐腐蚀
B．发射火箭采用的液氢、液氧都是无污染的纯净物
C．稀有气体通电时会发出各种颜色的光，利用的是其学性质稳定
D．生活中常用加热煮沸的方法降低水的硬度
2、2017年哈南将开建有轨电车项目，有轨电车的建设将会使哈南市民出行更顺畅．下列有关叙述错误的是（　D　）
A．铺设有轨电车轨道使用的锰钢是金属材料
B．与传统燃油汽车相比，有轨电车的使用能减缓温室效应的增强
C．有轨电车平稳性与地铁相当，安全性优于其他路面交通工具
D．制造车内座椅的塑料是石油炼制的产品
【例3】2009年世界环境日主题是“地球需要你：团结起来应对气候变化”．环境问题是人类面临的重大问题，在发展经济的同时，更要关注环境的污染和防治．下列说法不正确的是（　D　）
A．pH＜5.6的雨水称为酸雨
B．大理石雕长时间处于酸雨的环境下会逐渐被腐蚀
C．煤燃烧时应加入适当的物质，以减少废气中的二氧化硫
D．废弃电池中通常含有的Hg、Pb元素不污染环境，可以不回收
1、下列关于保护金属资源的说法不正确的是（　A　）
A．废旧易拉罐无回收的意义 B．合理有效地开采矿物
C．采用多种方法防止金属锈蚀 D．回收废旧金属可减少重金属对环境的污染
2、废旧电池易造成重金属污染，下列控制废旧电池危害的措施中合理的是( C )
A. 禁止销售电池 B. 禁止生产和销售危害性大的电池
C. 鼓励把危害性大的电池扔到指定垃圾箱中 D. 危害性大的电池进行粉碎后，再扔到垃圾箱中

1、我国第四套人民币硬币中，一元币为钢芯镀镍合金，五角币为钢芯镀铜合金，一角币为铝合金或不锈钢，在选择铸造硬币的材料时，不需要考虑的因素是（　B　）
A．金属的硬度 B．金属的导热性
C．金属的耐腐蚀性 D．金属价格与硬币面值的吻合度
2、人类社会的发展离不开金属。下列有关金属的说法错误的是( A )
A. 金属具有金属光泽，常温下金属都是固体
B. 生铁和钢是含碳量不同的铁合金，其中生铁的含碳量大于钢的含碳量
C. 大多数金属的颜色为银白色或灰色
D. 合金往往比纯金属具有更好的性能
3、《吕氏春秋》记载“金（即铜单质）柔锡（即锡单质）柔，合两柔则刚（即坚硬）”。这句话说明合金具有的特性是（　B　）
A．合金的熔点一般比其组分低 B．合金的硬度一般比其组分大
C．合金的抗腐蚀性一般比其组分强 D．合金的耐磨性一般比其组分好
4、最新科技成果“泡沫铝”是轻质多孔泡沫铝合金的 简称，它除了具有隔音、隔热等优良性能外，同时还具有金属铝固有的防潮、耐蚀等性能。你认为该材料具有耐蚀性质的原因是(　B　)
A． 铝的金属活动性比较差
B． 金属铝易与氧气发生反应产生致密的氧化膜
C． 泡沫铝的多孔结构
D． 铝的表面有泡沫成分使铝与外界隔绝
5、化学行业中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，下列金属材料的运用与其所具有的性质不一致的是( C )
A. 制白炽灯灯丝——熔点高 B. 制飞机——坚硬而质轻
C. 制保险丝——硬度大 D. 制铝箔——良好的延展性
6、下列有关物质的性质及其应用正确的是（　C　）
A．金属铁具有延展性用于制作铁锅
B．宝石中由于含有某些金属原子，才更加绚丽
C．钛合金与人体有很好的“相容性”，做人造骨
D．常温下碳的化学性质不活泼，画家用石墨制成的墨汁来绘画
7、如图是一种家用电热水壶，其中所用材料属于合金的是（　A　）
A．A B．B C．C D．D
8、“蓝鲸2号”海上钻井平台是目前全球第二座最先进的超深水双钻塔半潜式钻井平台。这个“海上巨无霸”有37层楼高，甲板有一个标准足球场大。下列建造“蓝鲸2号”的材料中，不属于合金的是（　C　）
A．用于制造登船梯的生铁
B．能够抵抗海水腐蚀的特种钢材
C．涂于金属表面的防锈涂料
D．用于建造船舱的硬铝
9、“上九天揽月，下五洋捉鳖”．2010年10月1日，嫦娥二号成功升空，2010年8月26日蛟龙号深海载人潜水器成功下水，上天和人海，实现了中国人心中探索自然的两大夙愿．请填写下列空白：蛟龙号深海载人潜水器大部分结构由钛合金构成是因为钛合金有　 　性质，潜水器的能量来源可能是　 　，潜水员呼吸产生的二氧化碳若用过氧化钠（Na202）处理后生成纯碱和能供给呼吸的气体，则反应的化学方程式是　 　，若其中钠元素是+1价，则反应前后氧元素的化合价分是　 　．
【答案】抗腐蚀；化学能；2Na2O2+2CO2═2Na2CO3+O2；﹣1、﹣2、0
10、（1）人类在生产和生活中广泛使用金属．
①用铜丝做电线是利用了铜的 性．
②铁是化学性质比较活泼的金属，它在自然界中主要以 （填“单质”或“化合物”）的形式存在；在钢铁表面涂油、 、镀耐磨或耐腐蚀的铬及制造耐腐蚀的合金等，都能防止钢铁生锈．
（2）现有一包粉末，可能由氯化钠、氯化铜、碳酸钠、硫酸钾和硫酸钠中的一种或几种组成．为了研究该粉末的组成，进行了如下实验：将少量粉末放入烧杯中，加适量水溶解，得到无色溶液；向无色溶液中滴加足量氢氧化钡溶液，有白色沉淀生成，过滤；向白色沉淀中滴加适量稀盐酸，沉淀部分溶解并产生无色气体．
由以上实验可确定该粉末中一定没有 （填化学式）；滴加氢氧化钡溶液后所得白色沉淀是　 和 （填化学式）；该粉末的组成有 种情况．
【答案】（1）①导电；②化合物；刷漆；（2）CuCl2；BaCO3和BaSO4；6．
11、港珠澳大桥：港珠澳大桥连接香港、珠海和澳门，它是采用桥、岛、隧结合的方案进行建造的。全长约为55km，海中主体工程长29km。使用寿命约120年，可抗2级台风和8级地震。这是目前世界上规模最大、标准最高、挑战性最强的交通集群工程。大桥钢索、桥面和桥墩等均使用了大量金属村料。钢筋混凝土沉管隧道是港珠澳大桥的控制性工程，为满足通航要求，沉管底深埋于海面以下深处可达且44.5m，是目前世界上唯一的深埋沉管隧道工程。燧道内不仅可通车，还可餐饮、休闲和加油等。承载沉管隧道的海床由坚硬的花岗岩（主要成分是二氧化硅）、云母（主要含二氧化硅、氧化铝等）等种圹物组成。
阅读上述内容，回答下列问题：
（1）金属材料在被制成桥上的钢索和钢板时体现了金属的　 　性。
（2）沉管在海洋环境中应具备的特性是　 　、　 　（合理即可）。
（3）海床矿物中含有的一种物质的化学式是　 　，它属于化合物分类中的　 　。
（4）沉管隧道内的加油站应张贴的安全标志是　 　（合理即可）（写一个），目的是　 　。（合理即可）
【答案】（1）延展。（2）耐腐蚀；强度大。（3）SiO2；氧化物。（4）禁止吸烟；防止产生火灾。