合金金属材料课件省公开课一等奖新名师比赛一等奖课件.pptx

第二节金 属 材 料第1课时合金第第1 1页页第第2 2页页一、合金一、合金1.1.定义定义:由两种或两种以上由两种或两种以上_与与_(_(或或_)_)熔合而成含有熔合而成含有_物质。物质。金属金属金属金属非金属非金属金属特征金属特征第第3 3页页【微点拨微点拨】合金普通是混合物合金普通是混合物,没有固定熔点。合金中没有固定熔点。合金中各成份金属化学性质不变。各成份金属化学性质不变。第第4 4页页2.2.性质性质:合金含有许多优良物理、化学或机械性能合金含有许多优良物理、化学或机械性能,在在许多方面不一样于其成份金属。许多方面不一样于其成份金属。(1)(1)硬度硬度:合金合金硬度普通硬度普通_成份金属。成份金属。(2)(2)熔点熔点:合金熔点多数合金熔点多数_成份金属。成份金属。大于大于低于低于第第5 5页页【微思索微思索】为何合金硬度比成份金属大为何合金硬度比成份金属大?提醒提醒:纯金属全部原子大小和形状相同纯金属全部原子大小和形状相同,原子排列十分原子排列十分规整规整;加入或大或小其它元素原子后加入或大或小其它元素原子后,改变了金属原子改变了金属原子有规则层状排列有规则层状排列,使原子层之间相对滑动变得困难使原子层之间相对滑动变得困难,造造成合金硬度变大。成合金硬度变大。第第6 6页页3.3.合金性能合金性能影响原因影响原因_、_、生成条件。、生成条件。元素种类元素种类元素含量元素含量第第7 7页页二、铁合金二、铁合金第第8 8页页【巧判断巧判断】(1)(1)地震灾区重建要使用大量钢材地震灾区重建要使用大量钢材,钢材是合金钢材是合金()提醒提醒:。钢是铁、碳合金。钢是铁、碳合金。(2)(2)铁是人类在生产、生活中最早使用金属铁是人类在生产、生活中最早使用金属()提醒提醒:。青铜是人类最早使用合金。青铜是人类最早使用合金。第第9 9页页三、铝和铝合金三、铝和铝合金铝是地壳中含量最多金属。铝性质活泼铝是地壳中含量最多金属。铝性质活泼,铝和铝合金铝和铝合金制品比较制品比较稳定原因是表面覆盖着致密稳定原因是表面覆盖着致密_薄膜薄膜,保护内部金属。保护内部金属。氧化铝氧化铝第第1010页页1.1.铝与酸、碱反应铝与酸、碱反应铝与盐酸反应铝与盐酸反应铝与氢氧化钠溶液铝与氢氧化钠溶液反应反应试验操作 第第1111页页铝与盐酸反应铝与盐酸反应铝与氢氧化钠溶液反应铝与氢氧化钠溶液反应试验现象铝片_,有没有色气泡冒出,将点燃木条放在试管口有_化学方化学方程式程式_逐步溶解逐步溶解爆鸣声爆鸣声2Al+6HCl=2Al+6HCl=2AlCl2AlCl3 3+3H+3H2 22Al+2H2Al+2H2 2O+2NaOHO+2NaOH=2NaAlO2NaAlO2 2+3H+3H2 2第第1212页页铝与盐酸反应铝与盐酸反应铝与氢氧化钠溶液反应铝与氢氧化钠溶液反应离子方离子方程式程式_试验结论铝既能与盐酸反应铝既能与盐酸反应,又能与氢氧化钠溶液又能与氢氧化钠溶液反应反应,都产生都产生_2Al+6H2Al+6H+=2Al2Al3+3+3H+3H2 22Al+2OH2Al+2OH-+2H+2H2 2O O=2Al +3H2Al +3H2 2氢气氢气第第1313页页2.2.氧化铝与酸、氧化铝与酸、碱反应碱反应(1)(1)两性氧化物两性氧化物:既能与酸反应生成既能与酸反应生成_,_,又能与碱又能与碱反应生成反应生成_氧化物氧化物,如如AlAl2 2O O3 3。盐和水盐和水盐和水盐和水第第1414页页(2)(2)氧化铝两性氧化铝两性 第第1515页页3.3.铝合金应用铝合金应用铝合金是当前广泛应用合金之一。硬铝密度小、强度铝合金是当前广泛应用合金之一。硬铝密度小、强度高高,含有较强抗腐蚀能力含有较强抗腐蚀能力,是制造飞机和宇宙飞船理想是制造飞机和宇宙飞船理想材料。材料。第第1616页页四、新型合金四、新型合金第第1717页页【情境【情境思索】思索】1 1月月3 3日早晨日早晨1010点点2626分分,中国嫦娥四号探测器成功在月球后中国嫦娥四号探测器成功在月球后面软着陆面软着陆,成为人类首次在月球后面软着陆探测器。玉兔成为人类首次在月球后面软着陆探测器。玉兔二号月球车实现了对月球后面巡视。二号月球车实现了对月球后面巡视。第第1818页页(1)(1)月球在白天时地面温度高达月球在白天时地面温度高达150150度度,而到了夜晚而到了夜晚,温温度又跌落到零下度又跌落到零下180180度度!嫦娥四号探测器、玉兔二号月嫦娥四号探测器、玉兔二号月球车均使用了大量合金材料球车均使用了大量合金材料,试分析这些合金材料应含试分析这些合金材料应含有哪些性质。有哪些性质。提醒提醒:密度小、强度大、既耐高温又耐低温等。密度小、强度大、既耐高温又耐低温等。第第1919页页(2)(2)形状记忆合金是一个在加热升温后能完全消除其在形状记忆合金是一个在加热升温后能完全消除其在较低温度下发生变形较低温度下发生变形,恢复其变形前原始形状合金材料。恢复其变形前原始形状合金材料。中国嫦娥四号探测器中国嫦娥四号探测器,使用了记忆合金制作天线使用了记忆合金制作天线,试分试分析其好处。析其好处。第第2020页页提醒提醒:嫦娥四号探测器天线使用记忆合金制作嫦娥四号探测器天线使用记忆合金制作,天线折天线折叠起来装进探测器内叠起来装进探测器内,工作时只需加温工作时只需加温,折叠卫星天线折叠卫星天线因含有因含有“记忆记忆”功效而自然展开功效而自然展开,恢复设计形状。恢复设计形状。第第2121页页知识点一合金组成、性质及作用知识点一合金组成、性质及作用【重点释疑重点释疑】1.1.合金组成及性质合金组成及性质(1)(1)合金中一定含有金属元素合金中一定含有金属元素,可能含有非金属元素。可能含有非金属元素。第第2222页页(2)(2)合金是混合物合金是混合物,没有固定熔点。没有固定熔点。(3)(3)合金含有金属特征合金含有金属特征,如导电、传热等。如导电、传热等。(4)(4)合金形成后会影响各成份金属物理性质合金形成后会影响各成份金属物理性质,如合金熔如合金熔点普通比成份金属低点普通比成份金属低,而硬度、机械强度普通比成份金而硬度、机械强度普通比成份金属高属高;但普通来说各成份金属均保持了其原有化学性质。但普通来说各成份金属均保持了其原有化学性质。第第2323页页2.2.合金形成条件合金形成条件(1)(1)金属与金属形成合金时金属与金属形成合金时:合金是金属在熔化状态时合金是金属在熔化状态时相互混合形成相互混合形成,熔化时温度需到达成份金属中熔点最高熔化时温度需到达成份金属中熔点最高金属熔点金属熔点,但又不能超出成份金属中沸点最低金属沸点。但又不能超出成份金属中沸点最低金属沸点。一个金属熔点高于另一个金属沸点时则不能形成合金。一个金属熔点高于另一个金属沸点时则不能形成合金。第第2424页页(2)(2)金属与非金属形成合金时金属与非金属形成合金时:部分不活泼非金属与金部分不活泼非金属与金属可形成合金属可形成合金,活泼非金属与活泼金属则不能形成合金。活泼非金属与活泼金属则不能形成合金。第第2525页页3.3.金属材料选择依据金属材料选择依据某种金属能不能成为一个应用广泛材料主要取决于该某种金属能不能成为一个应用广泛材料主要取决于该金属储量、冶炼成本、市场价格以及所含有性能和是金属储量、冶炼成本、市场价格以及所含有性能和是否易于加工等。否易于加工等。(1)(1)物理性质物理性质:密度、硬度、强度、导电性和导热性等密度、硬度、强度、导电性和导热性等,这些性质决定金属材料加工难易程度。这些性质决定金属材料加工难易程度。第第2626页页(2)(2)化学性质化学性质:对水作用、耐腐蚀性等对水作用、耐腐蚀性等,这些性质决定金这些性质决定金属材料日常维护和环境对其影响。属材料日常维护和环境对其影响。第第2727页页【思索思索讨论讨论】(1)(1)列举生活中合金材料列举生活中合金材料,并简述选择该材料时利用了并简述选择该材料时利用了该合金哪些优异性能。该合金哪些优异性能。提醒提醒:铝合金门窗铝合金门窗:质轻、耐腐蚀质轻、耐腐蚀;易拉罐易拉罐:质轻、质轻、易回收利用。易回收利用。第第2828页页(2)(2)为何航空工业中铝合金比铁合金应用更广泛为何航空工业中铝合金比铁合金应用更广泛?提醒提醒:铝合金比铁合金密度小且耐高温、耐腐蚀。铝合金比铁合金密度小且耐高温、耐腐蚀。第第2929页页【案例示范案例示范】【典例典例】以下关于合金说法错误是以下关于合金说法错误是()A.A.合金是由两种或两种以上金属或金属与非金属熔合合金是由两种或两种以上金属或金属与非金属熔合而成含有金属特征物质而成含有金属特征物质B.B.镁铝合金硬度比镁和铝都小镁铝合金硬度比镁和铝都小C.C.在合金中加入适量稀土金属能大大改进合金性能在合金中加入适量稀土金属能大大改进合金性能D.D.青铜、硬铝、钢都是合金青铜、硬铝、钢都是合金第第3030页页【解析解析】选选B B。合金是由两种或两种以上金属或金属与。合金是由两种或两种以上金属或金属与非金属熔合而成含有金属特征物质非金属熔合而成含有金属特征物质,故故A A正确正确;镁铝合金镁铝合金硬度比镁和铝都大硬度比镁和铝都大,故故B B错误错误;在合金中加入适量稀土金在合金中加入适量稀土金属属,就能大大改进合金性能就能大大改进合金性能,故故C C正确正确;青铜、硬铝、钢青铜、硬铝、钢都是由两种或两种以上金属都是由两种或两种以上金属(或金属与非金属或金属与非金属)熔合在熔合在一起形成含有金属特征物质一起形成含有金属特征物质,属于合金属于合金,故故D D正确。正确。第第3131页页【易错警示易错警示】合金中各组成成份化学性质不变合金中各组成成份化学性质不变,合金性合金性能并不是全部比成份金属优异。普通合金硬度比成份能并不是全部比成份金属优异。普通合金硬度比成份金属大金属大,熔点比成份金属低。熔点比成份金属低。第第3232页页【迁移迁移应用应用】1.1.合金常因质轻、硬度大、耐腐蚀等特征备受青睐。合金常因质轻、硬度大、耐腐蚀等特征备受青睐。只含有以下成份物质一定不是合金是只含有以下成份物质一定不是合金是()A.FeA.Fe、C B.CuC B.Cu、ZnZnC.AlC.Al、Cu D.CCu D.C、SiSi第第3333页页【解析解析】选选D D。合金必须要含有金属。合金必须要含有金属,合金是两种或两合金是两种或两种以上金属种以上金属(或金属与非金属或金属与非金属)熔合在一起所形成含有熔合在一起所形成含有金属特征物质。金属特征物质。第第3434页页2.(2.(六安高一检测六安高一检测)哈大齐高铁通车哈大齐高铁通车,标志我国高寒地标志我国高寒地域高铁技术领先世界域高铁技术领先世界,车厢大部分采取铝合金材料制造车厢大部分采取铝合金材料制造,这是因为铝合金这是因为铝合金()A.A.质地轻质地轻,强度大强度大,抗腐蚀能力比较强抗腐蚀能力比较强B.B.含有比较活泼化学性质含有比较活泼化学性质C.C.各种成份在自然界中含量丰富各种成份在自然界中含量丰富,轻易获取轻易获取D.D.比纯铝熔点高比纯铝熔点高,耐高温耐高温第第3535页页【解析解析】选选A A。车厢大部分采取铝合金材料制造。车厢大部分采取铝合金材料制造,这是这是因为铝合金含有质地轻、强度大、抗腐蚀能力比较强因为铝合金含有质地轻、强度大、抗腐蚀能力比较强优点优点,A,A正确正确;铝合金化学性质确实比较活泼铝合金化学性质确实比较活泼,但与被用但与被用于制造车厢没有必定联络于制造车厢没有必定联络,B,B错误错误;铝元素在地壳中含量铝元素在地壳中含量居第三位居第三位,含量比较丰富含量比较丰富,但因铝性质活泼但因铝性质活泼,只能采取电只能采取电解法制取解法制取,成本较高成本较高,并不轻易取得并不轻易取得,C,C错误错误;铝合金熔点铝合金熔点比纯铝低比纯铝低,D,D错误。错误。第第3636页页【赔偿训练赔偿训练】以下关于金属材料用途说法中正确是以下关于金属材料用途说法中正确是 ()A.A.铅密度比铁大铅密度比铁大,用铅制作菜刀、锤子会比铁好用铅制作菜刀、锤子会比铁好B.B.银导电性比铜好银导电性比铜好,所以通惯用银制作电线所以通惯用银制作电线C.C.储氢合金开发利用是利用氢能主要步骤储氢合金开发利用是利用氢能主要步骤D.D.焊锡和铝熔点较低焊锡和铝熔点较低,都可用于焊接各种金属都可用于焊接各种金属第第3737页页【解析解析】选选C C。铅是重金属。铅是重金属,有毒有毒,不能用作菜刀不能用作菜刀,硬度硬度小小,不适合制作锤子不适合制作锤子;银导电性虽好但价格高银导电性虽好但价格高,从资源和从资源和价格考虑不用银制作电线价格考虑不用银制作电线;铝熔点高铝熔点高,不能用于焊接金不能用于焊接金属属,故故A A、B B、D D项不正确。项不正确。氢能是最理想清洁能源氢能是最理想清洁能源,储存储存氢气是利用氢能主要步骤氢气是利用氢能主要步骤,C,C项正确。项正确。第第3838页页知识点二铝与盐酸、知识点二铝与盐酸、NaOHNaOH溶液反应比较溶液反应比较【重点释疑重点释疑】铝与盐酸、铝与盐酸、NaOHNaOH溶液反应定量关系溶液反应定量关系2Al+6H2Al+6H+=2Al2Al3+3+3H+3H2 2(1)(1)2Al+2OH2Al+2OH-+2H+2H2 2O O=2Al +3H2Al +3H2 2(2)(2)第第3939页页1.1.等量铝分别与足量盐酸和氢氧化钠溶液反应等量铝分别与足量盐酸和氢氧化钠溶液反应,消耗消耗HClHCl和和NaOHNaOH物质量之比为物质量之比为3131。2.2.等量铝分别与足量盐酸和氢氧化钠溶液反应等量铝分别与足量盐酸和氢氧化钠溶液反应,产生氢产生氢气体积比为气体积比为V VHClHCl(H(H2 2)V)VNaOHNaOH(H(H2 2)=11)=11。第第4040页页3.3.足量铝分别与等物质量盐酸和氢氧化钠溶液反应足量铝分别与等物质量盐酸和氢氧化钠溶液反应,产产生氢气体积比为生氢气体积比为V VHClHCl(H(H2 2)V)VNaOHNaOH(H(H2 2)=13)=13。第第4141页页4.4.一定量铝分别与一定量盐酸和氢氧化钠溶液反一定量铝分别与一定量盐酸和氢氧化钠溶液反应应,若产生氢气体积比为若产生氢气体积比为13V13VHClHCl(H(H2 2)V)VNaOHNaOH(H(H2 2)11,11,则必定是则必定是铝与盐酸反应铝与盐酸反应,铝过量而盐酸不足铝过量而盐酸不足;铝与氢氧化钠溶液反应铝与氢氧化钠溶液反应,铝不足而氢氧化钠溶液过铝不足而氢氧化钠溶液过量。量。第第4242页页5.5.铝既能与非氧化性酸反应产生氢气铝既能与非氧化性酸反应产生氢气,也能与碱反应产也能与碱反应产生氢气生氢气,前者是置换反应前者是置换反应,后者不是置换反应。后者不是置换反应。6.6.铝与盐酸、氢氧化钠反应中铝与盐酸、氢氧化钠反应中,还原剂都是铝还原剂都是铝,还原产还原产物都是氢气物都是氢气,故铝与产生氢气关系式是相同。故铝与产生氢气关系式是相同。第第4343页页【思索思索讨论讨论】(1)(1)厨房中能够用铝制容器长时间存放食醋吗厨房中能够用铝制容器长时间存放食醋吗?提醒提醒:不能。铝能与醋酸反应。不能。铝能与醋酸反应。第第4444页页(2)(2)依据铝性质分析依据铝性质分析,怎样除去镁粉中铝粉怎样除去镁粉中铝粉?提醒提醒:将样品加入足量将样品加入足量NaOHNaOH溶液溶液,然后过滤、洗涤、干然后过滤、洗涤、干燥。燥。第第4545页页【案例示范案例示范】【典例典例】甲、乙两个烧杯中分别盛有甲、乙两个烧杯中分别盛有100 mL 100 mL 4.0 molL4.0 molL-1-1盐酸和盐酸和100 mL 4.0 molL100 mL 4.0 molL-1-1 NaOHNaOH溶液溶液,向向两个烧杯中均加入两个烧杯中均加入5.4 g5.4 g铝粉铝粉,在相同情况下产生气体在相同情况下产生气体体积比为体积比为 ()A.11A.11B.23B.23C.32C.32D.31D.31第第4646页页【解析解析】选选B B。甲、乙两烧杯中含。甲、乙两烧杯中含HClHCl、NaOHNaOH物质物质量都为量都为0.4 mol,0.4 mol,依据化学方程式依据化学方程式2Al+6HCl=2AlCl2Al+6HCl=2AlCl3 3+3H+3H2 2、2Al+2NaOH+2H2Al+2NaOH+2H2 2O=2NaAlOO=2NaAlO2 2+3H+3H2 2可可知知,5.4 g(,5.4 g(即即0.2 mol)Al0.2 mol)Al分别与盐酸和分别与盐酸和NaOHNaOH溶液反应溶液反应时时,盐酸不足量而盐酸不足量而NaOHNaOH过量过量,故故AlAl与盐酸反应生成与盐酸反应生成H H2 2 0.2 mol,0.2 mol,与与NaOHNaOH溶液反应生成溶液反应生成H H2 2 0.3 mol,0.3 mol,其体积比其体积比为为2323。第第4747页页【易错提醒易错提醒】反应物反应物“过量过量”分析分析在进行化学计算时在进行化学计算时,假如题目信息中已知各种反应物用假如题目信息中已知各种反应物用量量,应首先依据化学方程式分析各反应是否恰好完全反应首先依据化学方程式分析各反应是否恰好完全反应应,进行过量分析进行过量分析,利用完全反应物质进行计算。利用完全反应物质进行计算。第第4848页页【母题追问母题追问】(1)(1)假如将两份各假如将两份各5.4 g5.4 g铝粉分别加入足铝粉分别加入足量盐酸和量盐酸和NaOHNaOH溶液溶液,在相同情况下产生气体体积比是多在相同情况下产生气体体积比是多少少?提醒提醒:1111。第第4949页页(2)(2)假如题目中盐酸浓度是假如题目中盐酸浓度是2.0 molL2.0 molL-1-1,在相同情况下在相同情况下产生气体体积比是多少产生气体体积比是多少?提醒提醒:1313。第第5050页页【迁移迁移应用应用】足量以下物质与相同质量铝反应足量以下物质与相同质量铝反应,放出氢气且消耗溶质放出氢气且消耗溶质物质量最少是物质量最少是()A.A.盐酸盐酸 B.B.稀硫酸稀硫酸C.C.氢氧化钠溶液氢氧化钠溶液 D.D.氯化钠溶液氯化钠溶液第第5151页页【解析解析】选选C C。铝与氯化钠溶液不反应。铝与氯化钠溶液不反应,由由2Al+6H2Al+6H+=2Al=2Al3+3+3H+3H2 2,2Al+2OH,2Al+2OH-+2H+2H2 2O=2Al +3HO=2Al +3H2 2可可知知,Al,Al3H3H+H H2 2,Al,AlOHOH-H H2 2,即即1 mol1 mol铝消耗氢铝消耗氢氧化钠氧化钠1 mol1 mol、硫酸、硫酸1.5 mol 1.5 mol、氯化氢、氯化氢3 mol3 mol。第第5252页页【赔偿训练赔偿训练】1.1.等量镁铝合金粉末分别与以下四种过量物质充分反等量镁铝合金粉末分别与以下四种过量物质充分反应应,放出氢气最多是放出氢气最多是()A.NaOHA.NaOH溶液溶液 B.B.稀硫酸稀硫酸C.C.蔗糖溶液蔗糖溶液 D.NaClD.NaCl溶液溶液第第5353页页【解析解析】选选B B。MgMg、AlAl与蔗糖溶液、与蔗糖溶液、NaClNaCl溶液不反应溶液不反应,只有只有AlAl与与NaOHNaOH溶液反应溶液反应,Mg,Mg、AlAl与硫酸均发生反应放出与硫酸均发生反应放出氢气。氢气。第第5454页页2.2.在天平左右两个托盘上放有两个烧杯在天平左右两个托盘上放有两个烧杯,两个烧杯中分两个烧杯中分别盛有盐酸和氢氧化钠溶液别盛有盐酸和氢氧化钠溶液,天平处于平衡状态天平处于平衡状态,当分当分别向两烧杯中加入等质量铝别向两烧杯中加入等质量铝(酸和碱都是足量酸和碱都是足量)充分反充分反应后应后()A.A.天平保持平衡天平保持平衡 B.B.左高右低左高右低C.C.左低右高左低右高 D.D.无法确定无法确定第第5555页页【解析解析】选选A A。等质量。等质量AlAl与盐酸、与盐酸、NaOHNaOH溶液完全反应生溶液完全反应生成成H H2 2质量相同质量相同,两烧杯降低质量相同两烧杯降低质量相同。第第5656页页【课堂回首课堂回首】第第5757页页