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1、第一单元 应用广泛的金属材料,专题3 丰富多彩的生活材料,人类使用材料的进化顺序,材料的分类,石器时代,青铜器时代,铁器时代,材 料,金属材料,非金属材料,合成高分子材料,传统无机非金属材料,新型无机非金属材料,专题3 丰富多彩的生活材料,旧石器时代人们利用燧石、鹿角和石头制作的工具,石器时代,专题3 丰富多彩的生活材料,新石器时代的石砚,青铜极品尊与盘,专题3 丰富多彩的生活材料,青铜器时代,商代的青铜礼器,司母戊鼎,四羊方尊,战国初期曾侯乙铜钟,专题3 丰富多彩的生活材料,青铜器时代,进入铁器时代，铜和铁作为金属材料一直被广泛地应用着,铁刃铜钺,专题3 丰富多彩的生活材料,铁器时代,越王勾
2、践剑,专题3 丰富多彩的生活材料,绚丽多彩的金属世界,合金的广泛应用,专题3 丰富多彩的生活材料,绚丽多彩的金属世界,专题3 丰富多彩的生活材料,绚丽多彩的金属世界,专题3 丰富多彩的生活材料,绚丽多彩的金属世界,专题3 丰富多彩的生活材料,2008年9月25日神七成功发射!,下列金属制品通常是用哪些金属材料制成的?各利用了金属的哪些性质?,Al 导热性,Cu或Al 导电性,W 高熔点、导电,Sn、Pb、Bi、Cd 导电、低熔点,Au、Cu、Zn 延展性、金属光泽,Cu、Zn、Al、Ni等 延展性、有光泽,18K约含有75%Au；24K含有99%的Au,专题3 丰富多彩的生活材料,一、金属的性
3、质及其应用,金属的共同物理性质,金属的导电性、导热性导电性：由于自由电子在外加电场的作用下产生定向移动形成电流。故金属容易导电。导热性：自由电子在运动时与金属离子相互碰撞，在碰撞过程中发生能量交换，使整块金属达到同样的温度。,金属晶体是由金属阳离子和自由电子构成的,一些金属的物理性质的比较,一、金属的性质及其应用,金属的共同物理性质,一、金属的性质及其应用,金属的共同物理性质,绝大多数金属有延展性当金属受到外力时，金属内原子层之间容易作相对位移，而金属离子和自由电子仍保持着金属键的结合力，金属发生变形而不易断裂，因此金属具有良好的延展性。,最细的白金丝直径不过1/5000mm,最薄的金箔只有1
4、/10000mm厚,金属的一些物理性质及应用,一、金属的性质及其应用,1铝是一种活泼金属，为什么可用它制作铝锅?我们在使用铝制炊具时应注意什么问题?,表面有致密氧化物保护膜，保护里面的铝不与氧气等物质反应；注意不要破坏保护膜，同时不能盛放酸性或碱性食物，也不要用来盛放含盐食物。洗涤铝炊具时也不宜使用酸性或碱性的洗涤剂。,铝在常温下遇浓硫酸或浓硝酸时会产生钝化现象（表面生成致密保护膜）,2为什么铝制容器可盛装浓硫酸和浓硝酸?,交流与讨论,活动与探究,一、金属的性质及其应用,铝片表面无明显现象,铝片表面出现气泡,铝片表面附着一层红色的铜,铝片表面无明显现象,铝箔熔化，失去光泽，熔化的铝并不滳落，好
5、象有一层膜兜着,一、金属的性质及其应用,铝是一种比较活泼的金属，具有两性，能与酸、强碱溶液反应；表面的铝能与空气中的氧气反应形成一层致密的氧化膜，具有一定的抗腐蚀能力；常温下，与强氧化性的酸（如浓硫酸、浓硝酸）接触时，表面会钝化；铝、氧化铝、氢氧化铝都具有两性，能与酸或强碱反应，请写出反应方程式,归纳：铝的性质,1.什么叫合金?2.合金跟纯的金属有什么差别?,合金：由两种或两种以上的金属（或金属与非金属）融合而成的具有金属特性的物质。,二、常见合金的组成及应用,合金的机械、物理和化学性能往往优于纯金属，因此，人类自古到今主要是生产、研究和应用合金。人类已知的合金达数万种之多。,合金的性能：,1
6、、硬度较大,2、熔点一般比各成分金属低,思考：为什么在纯金属加入其他元素形成合金以后，它的性能与纯金属有很大的差异呢？,3、合金的性能可以通过所添加的元素的种类、含量和生成合金的条件等来加以控制。,合金与各成分金属相比，具有许多优良的物理、化学或机械性能。,纯金属和合金的结构不同,表33 生活中常见的合金,生活中常见的合金,P86,碳钢,生活中常见的合金,P86,黄铜,生活中常见的合金,P86,青铜,生活中常见的合金,P86,坚铝,生活中常见的合金,P86,镁铝合金,1、铁合金,铁碳合金：,生铁：,钢：,含碳量为2%4.3%,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
7、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,含碳量为0.3%2%（在高温条件下，用氧化剂把生铁中的过多的碳和杂质除去得到的铁合金。）,炒菜用的铁锅、下水井盖是由生铁铸造的,钢的分类,钢,碳素钢：,合金钢：,低碳钢、中碳钢、高碳钢,如不锈钢（熔合的金属为铬Cr 和镍Ni）,在钢中分别按一定的比例熔合锰、钨、镍、硅等物质。,（特种钢）,生活中的不锈钢制品,不锈钢是不是在任何情况下都不生锈？,在某些情况下（如在海水中），不锈钢仍然会被腐蚀。,2、铝合金,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。,如硬铝：Cu 4%、Mg 0.5%、Mn 0.5%、
8、Si 0.7%,性能：密度小、强度大、抗腐蚀,带翼的金属 硬铝,铝和航空事业紧紧地连在一起，因此，有些国家把铝誉为“带翼的金属”，即能飞的意思。广泛用于飞机、火箭、汽车、火车、船舶等许多军用和民用产品中。,高压锅是用铝合金制造的,你还能说出生活中哪些用品是用铝合金制造的吗？,3、铜合金,黄铜：Cu Zn（含Zn 20%36%）,青铜：Cu Sn（含Sn 10%30%）,战国初期的曾侯乙编钟（青铜器）,4、新型合金,储氢合金：Ti-Fe La-Ni,钛合金：亲生物金属,储氢合金可用于以H2为燃料的汽车,人造骨头,5、新型合金,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
9、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。,钛镍合金,形状记忆效应可用下图所示的简单实验演示，原本弯弯曲曲的形状记忆合金丝（a）经拉直后（b），只要放入盛有热水的烧杯中，合金丝就会迅速恢复到和原来一摸一样的弯弯曲曲的形状（c）。,(a)原始形状(b)拉 直(c)加热后恢复,在医学上的应用,形状记忆合金在现代临床医疗领域内已获得广泛应用，正扮演着不可替代的重要角色。例如，各类人体腔内支架、心脏修补器、血栓过滤器、口腔正畸器、人造骨骼、伤骨固定加压器、脊柱矫形棒、栓塞器、节育环、医用介入导丝和手术缝合线等等，都可以用形状记忆合金制成。,作为一类新兴的功能材料，形状记
10、忆合金的很多新用途正不断被开发。记忆合金还可以制成任意变形的眼镜架，如果不小心被碰弯曲了，只要将其放在热水中加热，就可以恢复原状。不久的将来，汽车的外壳也可以用记忆合金制作。如果不小心碰瘪了，只要用电吹风加加温就可恢复原状，既省钱又省力，实在方便。,其它领域的应用,练习,1下列物质，不属于合金的是（）A硬铝 B黄铜 C钢铁 D水银2我国使用最早的合金是是（）A青铜 B白铜 C生铁 D石块3下列几种合金硬度最大的是（）A生铁 B低碳钢 C中碳钢 D高碳钢4合金有许多特点，如：NaK合金为液体，而单质的 Na、K均为固态。据此推测生铁、铁、碳三种物质中，熔点最低的是。（）A生铁 B纯铁 C碳 D无
11、法确定,D,A,A,A,5除去铜粉中的铝粉，不可选用的试剂是（）A稀硫酸 BCuSO4溶液 CNaOH溶液 DAgNO3溶液6铝在人体内引起慢性中毒，引起老年痴呆症，1989年世界卫生组织将铝确定为“食品污染源之一”而加以控制。铝在下列使用场合一般无需控制的是（）A电线电缆 B牙膏皮 C制造炊具餐具 D糖果香烟包装7.人类历史上大量生产和使用铝、铁、钛、铜四种金属的时间顺序是（）A.铜、铁、铝、钛 B.铁、铝、铜、钛C.铜、铁、钛、铝 D.铁、铜、铝、钛,D,A,A,9.在铁、铝、铜、锌、钛五种金属中：常用于电镀和作干电池电极的金属是 生铁和钢是哪种金属的合金 包装糖果、香烟的银白色金属材料
12、常用于制造电线和电缆的金属 常用于航空工业作制造飞机等材料的金属,锌,铜,铝,铝,铝,铁,钛,讨论：用来铸造硬币的合金需要具有什么性质？,资源丰富,无毒轻便,耐磨耐腐蚀,美观、易加工,三、金属的腐蚀与防护,除金、铂外，大多数金属都会发生腐蚀。铁器使用时间较长会生锈；较不活泼的金属铜在潮湿的空气中也会慢慢形成一层绿色的铜锈(俗称“铜绿”)；银首饰在空气中受到微量硫化物的作用，表面会生成硫化银薄层，逐渐失去光泽。,三、金属的腐蚀与防护,1、定义：金属的腐蚀（corrosion)是指金属或合金与周围的物质接触，发生化学反应被侵蚀损耗的过程，在金属腐蚀过程中金属失去电子被氧化。,M,Mn,失去n个电子
13、,铁合金在使用过程中发生锈蚀的原因是什么?为什么炒过菜的铁锅没有及时清洗容易生锈?,铁器件不仅容易受到环境中化学物质(如酸雾)的侵蚀而发生化学腐蚀，在潮湿的空气中还能发生电化学腐蚀。在潮湿的空气里，铁器件表面吸附了一层水膜。水膜中溶解有氧和少量盐类等，形成一薄层电解质溶液，与铁器件中的铁和碳构成了许多微小的原电池，发生原电池反应，从而加快了铁器件腐蚀的速率。,2、分类：,化学腐蚀（chemical corrosion）,电化学腐蚀（electrochemical corrosion）,金属跟周围的物质接触直接发生化学反应而引起的腐蚀叫化学腐蚀，如铁被氯气、氧气氧化而腐蚀。,由于钢铁中含有少量的
14、碳等杂质，在潮湿的空气中，钢铁表面形成了一层电解质溶液的薄膜。金属接触电解质溶液后，较活泼的金属铁被氧化而腐蚀(Fe失去电子形成Fe2)，溶液中的氢离子或水和氧气则在碳(或金属活动性比铁弱的金属)上得到电子被还原(H得到电子生成H2)，金属在这种情况下发生的腐蚀称为电化学腐蚀。,析氢腐蚀,负：Fe2e=Fe2,正：2H2e=H2,吸氧腐蚀,负：Fe2e=Fe2,正：O24e2H2O=4OH,金属腐蚀给生产生活带来很多不便，造成了巨大的经济损失。据报道，全世界每年因金属腐蚀造成的直接经济损失约达7 000亿美元，是地震、水灾、台风等自然灾害造成损失总和的6倍。我国因金属腐蚀造成的损失占国民生产总
15、值(GNP)的4，钢铁因腐蚀而报废的数量约占钢铁当年产量的2530。金属腐蚀还可能造成环境污染。例如，重金属制成的材料被腐蚀后，重金属离子就会进入到水体、土壤中，引起重金属污染。因此，采取各种措施防止金属的腐蚀十分必要。,3、金属的防护,（1）覆盖保护层；,（2）改变金属内部结构；,（3）钢铁表面镶嵌活泼金属，如锌；,（4）钢铁连接电源负极。,有些盛放食品的铁罐是用“马口铁”(镀锡铁皮)制成的；屋檐的水槽、浇花用的水壶和水桶等器具一般是用白铁皮(镀锌铁皮)制成的。当“马口铁”铁罐被腐蚀时，锈斑呈点状分布，锈孔容易穿透铁罐；而白铁皮水槽被腐蚀时，锈斑容易在面上扩展开来，镀锌层先被腐蚀而内部的铁却不易被锈蚀。你知道造成这种现象的原因吗?,牺牲阳极的阴极保护 在被保护的金属器件上 附着一种更易失去电子的金属或合金的方法，称为“牺牲阳极的阴极保护”。这种方法 可以应用于防止水下的船壳、钢铁设备和地下管道的腐蚀。,“烤蓝”，又称“发蓝”，也是一种常用的铁器表面处理方法。它可以使铁器表面氧化生成一层致密的四氧化三铁薄膜，增强铁器件的抗腐蚀能力。铁器件“烤蓝”要使用发蓝液。常用的一种发蓝液是用氢氧化钠、硝酸钠、亚硝酸钠等试剂配制而成的。去除了油污和锈斑的刀片，在发蓝液中煮沸一段时间后取出，用水洗净，就可以看到刀片表面呈现出蓝黑色光泽。,表34 金属防腐方法的比较,
