PAGE7-第一單元應用廣泛的金屬材料學習目標：1.了解常見金屬制品的金屬材料，相識金屬材料在生產生活中的廣泛應用。2.知道鋁及其化合物的性質。(重點)3.了解常見合金的組成，知道生鐵和鋼等重要合金的性能，了解形態記憶合金在高科技領域中的重要應用。(重點)4.知道金屬腐蝕的危害，相識防止金屬腐蝕的重要性。知道各種防止金屬腐蝕的方法及其原理。(重點)一、金屬的性質及其應用1．金屬的通性：大多數金屬呈銀白色，有金屬光澤，具有導電性、導熱性、延展性，熔、沸點較高，密度大。2．常見金屬的物理性質及其應用金屬性質用途銅、鋁有良好的導電性用做輸電的導線鎢有很高的熔點用于制作燈絲鋁有良好的延展性可制成鋁箔用于包裝食品3．常見金屬的化學性質及其應用(以鋁為例)(1)鋁的化學性質化學性質化學反應方程式或文字說明與氧氣反應常溫在空氣中形成致密的氧化膜，具有抗腐蝕性加熱或點燃4Al＋3O2eq\o(=,\s\up10(點燃))2Al2O3與酸反應與稀鹽酸反應2Al＋6HCl=2AlCl3＋3H2↑常溫下與濃硫酸、濃硝酸鈍化，鋁表面形成一層氧化膜與堿反應2Al＋2NaOH＋2H2O=2NaAlO2＋3H2↑與鹽溶液反應(如CuSO4溶液)化學反應方程式：2Al＋3CuSO4=3Cu＋Al2(SO4)3(2)氧化鋁的化學性質①與強堿溶液反應的離子方程式為Al2O3＋2OH－=2AlOeq\o\al(－,2)＋H2O。②與強酸溶液反應的離子方程式為Al2O3＋6H＋=2Al3＋＋3H2O。③鋁制炊具不能用來長時間盛裝酸性或堿性及含食鹽的食品。二、常見合金的組成及應用1．合金的概念合金：是由兩種或兩種以上的金屬(或金屬與非金屬)熔合而成的具有金屬特性的物質。2．合金的性質(1)一般狀況下，合金比純金屬硬度更大、更堅實。(2)多數合金的熔點一般比各成分金屬的低。(3)一般來說，合金的性質并不是各成分的性質的總和，合金具有良好的物理、化學或機械的性能。3．常見的合金(1)鐵合金生鐵和鋼是含碳量不同的兩種鐵碳合金。生鐵的含碳量為2%～4%，鋼的含碳量為0.3%～2%。不銹鋼是最常見的一種合金鋼，其中除含有鐵元素外，還主要含有鉻和鎳元素。(2)鋁合金純鋁的硬度和強度較小，向鋁中加入少量的合金元素如Cu、Mg、Si、Mn、Zn及稀土元素等可制成鋁合金。例如：硬鋁：含Cu4%、Mg0.5%、Mn0.5%、Si0.7%。(3)銅合金黃銅(銅鋅合金，含Zn20%～36%)，青銅(銅錫合金。含Sn10%～30%)。(4)鈦合金①優點：有較高的強度、良好的抗氧化性和優異的耐腐蝕性。②用途：鈦合金主要用于飛機、火箭、導彈、人造衛星、宇宙飛船等尖端領域。同時由于它對人體無毒和無不良反應，可作為人造骨的材料，被稱為“親生物金屬”。三、金屬的腐蝕與防護1．金屬的腐蝕(1)原理——金屬表面與四周的物質發生化學反應或因電化學作用而遭到破壞稱為金屬腐蝕。金屬腐蝕的本質是金屬原子失電子變成金屬陽離子的過程。(2)分類(3)金屬腐蝕的化學通式：M－ne－=Mn＋。2．金屬的防護(1)金屬腐蝕的防護方法：表面愛護法、電化學愛護法、變更內部結構愛護法。(2)常見金屬防護法eq\a\vs4\al(①電鍍——在金屬表面鍍上一層有愛護實力的金屬。)②犧牲陽極的陰極愛護——在被愛護的金屬器件上附著一種更易失去電子的金屬或合金的方法。③烤藍——通過發藍液處理，使鐵器表面氧化生成一層致密的四氧化三鐵薄膜。1．推斷正誤(正確的打“√”，錯誤的打“×”)(1)合金的硬度和強度一般比它的成分金屬小。()(2)鋼鐵發生電化學腐蝕時，負極鐵失去電子生成Fe3＋。()(3)金屬腐蝕可分為化學腐蝕和電化學腐蝕。()(4)短暫不用的金屬刀具要擦干并涂油是為了防止金屬腐蝕。()[答案](1)×(2)×(3)√(4)√2．下列關于合金與純金屬性質的說法中不正確的是()A．合金是兩種金屬或多種金屬組成的混合物，沒有固定的熔點B．相同的幾種金屬不同含量組成的幾種合金，其性質也可能有所差別C．合金跟金屬一樣能導電、導熱、具有較好的延展性D．合金的性能在很多方面比純金屬更加優越，所以應用更加廣泛A[A項中由于合金具有特定的結構，所以其熔點也是固定的，A錯；合金具有金屬的特性，所以其導電、導熱性和延展性也很好，C正確；合金中不同的金屬，及相同的金屬不同的用量都可以形成性質不同的合金，即其性質可以調控，所以我們可以依據須要添加和限制合金的性質，使它的性能更加優越，因此應用也更加廣泛，B、D正確。]3．下列措施不是為了金屬防腐的是()A．鐵質自來水管鍍鋅B．汽車本身噴涂油漆C．刀表面烤藍 D．把一般鋼冶煉為錳鋼D[A、B、C都是為了金屬防腐，D是為提高鋼的耐磨性和韌性。]金屬腐蝕快慢的推斷方法自由女神像的軀干由300塊單個銅板組成，每塊銅板被用鉸釘固定的銅條獨特地連接在一根鐵支架上，數年來鐵生了銹，并產生了隆起，隆起使得450000顆鉸釘中40%以上的被拉松動，這樣就在銅板上留下了一些小孔，使銅板產生了下垂，神像銅質的外表也遭遇著空氣污染的影響。[思索溝通]1．鋼鐵在潮濕的空氣中發生的主要是化學腐蝕，還是電化學腐蝕？【提示】電化學腐蝕。2．金屬越活潑，一般越簡潔發生腐蝕。鋁比鐵活潑，但鋁制品卻比鐵制品耐腐蝕，為什么？【提示】鋁在空氣中簡潔形成一薄層致密的氧化物愛護膜，對內部金屬有愛護作用。3．鍍錫鐵板和鍍鋅鐵板鍍層破壞后誰更耐腐蝕？【提示】因為金屬的活潑性Sn<Fe，Zn>Fe，故鍍層破損發生原電池反應時，鍍錫鐵板中鐵被腐蝕。鍍鋅鐵板中鋅被腐蝕，鐵被愛護，因此鍍鋅鐵板更耐腐蝕。金屬腐蝕快慢的推斷方法(1)電解原理引起的腐蝕>原電池原理引起的腐蝕>化學腐蝕>有防護措施的腐蝕。(2)對同一種金屬來說，腐蝕的快慢：強電解質溶液>弱電解質溶液>非電解質溶液。(3)活潑性不同的兩金屬，活潑性差別越大，腐蝕越快。(4)對同一種電解質溶液來說，電解質溶液濃度越大，腐蝕越快。選擇合適的金屬防護方法為什么下圖所示的方法都起到了金屬防護的作用？[思索溝通]1．在金屬部件上涂油為什么能防止金屬生銹？【提示】阻擋金屬部件與空氣中的氧氣接觸。2．在工業上常用亞硫酸鈉除去水中溶解的氧氣，防止輸水管被腐蝕，請簡要說明緣由。【提示】鋼鐵易發生吸氧腐蝕，Na2SO3具有較強的還原性，能與水中溶解的氧氣反應：2Na2SO3＋O2=2Na2SO4，防止輸水管腐蝕。3．在船體外殼鑲嵌鋅塊愛護船體，這是什么金屬愛護法？【提示】犧牲陽極的陰極愛護法。金屬防護的常用方法原理方法適用對象防化學腐蝕使氧化劑與金屬隔離包覆塑料層工具或車把涂油漆戶外鐵制設備涂礦物油機械運轉部分電鍍精密儀器或設備變更金屬內部結構制成不銹鋼精密儀器或設備防電化學腐蝕犧牲鋅(鎂)塊犧牲鋅(鎂)愛護鐵大型門閘與艦船與外接電源負極相連鐵作陰極被愛護大型水上設施1．下列性質不屬于金屬通性的是()A．延展性 B．導電性C．導熱性 D．硬度大[答案]D2．下列金屬中，遇到稀硫酸或氫氧化鈉溶液都能放出氫氣的是()A．銀 B．鋁C．鎂 D．鐵B[銀與稀H2SO4、NaOH溶液均不反應；鎂、鐵均與NaOH溶液不反應；2Al＋3H2SO4=Al2(SO4)3＋3H2↑、2Al＋2NaOH＋2H2O=2NaAlO2＋3H2↑，故選B。]雖然鋁既能與酸反應，也能與堿反應，但鋁不是兩性元素，它屬于金屬元素。3．下列關于合金的說法正確的是()①合金至少含兩種金屬②合金中元素以化合物形式存在③合金的熔點比組成成分低④合金肯定是混合物⑤鐵銹是一種鐵合金A．①② B．②③⑤C．③④ D．③C[合金概念有三個特點：①肯定是混合物；②合金中各成分都是以單質形式存在；③合金中至少有一種金屬。鐵銹的主要成分是氧化鐵，不具有合金的性質，因此不屬于合金。]4.下列有關合金性質的敘述中正確的是()A．合金與各成分金屬相比，具有很多優良的物理、化學或機械性能B．相同金屬元素組成的合金，元素的含量有可能不同，但其性能是相同的C．鋁與鎂鋁合金在冷的濃硝酸中的反應相同D．合金具有各成分金屬性質之和A[雖然是由相同元素組成的合金，若各元素的含量不同，則其性質也有差異，B錯；鋁在冷的濃硝酸中發生鈍化反應，在鋁的表面上形成一層致密的氧化膜，而鎂鋁合金則是鎂和鋁依次與濃硝酸發生常規的氧化還原反應，C錯；合金的性質并不是各成分金屬性質的簡潔加和，D錯。]5．下列關于金屬腐蝕的敘述正確的是()A．金屬在潮濕空氣中腐蝕的實質是M＋nH2O=M(OH)n＋eq\f(n,2)H2↑B．金屬化學腐蝕的實質是：M－ne－=Mn＋，電子干脆轉移給氧化劑C．金屬的化學腐蝕必需在酸性條件下進行D．在潮濕的中性環境下，金屬的電化學腐蝕主要是以正極上析出H2為主B[金屬的化學腐蝕是金屬干脆與氧化劑接觸，發生氧化還原反應，不需在酸性條件下，故B項正確，C項不正確；而金屬在潮濕的空氣中被腐蝕主要是正極上O2得電子生成OH－，而在潮濕的酸性環境中，則主要是正極上：2H＋＋2e－=H2↑，而在中性環境中主要以吸氧腐蝕為主，故A、D項不正確。]6．日常生產、生活用到很多金屬制品，從好用美觀的角度考慮選擇下列合適的金屬材料或愛護(防腐蝕)方法，將序號填入下表相應空格中。①不銹鋼②白鐵(鍍鋅鐵皮)③鋁合金④鍍鉻鐵管⑤涂漆⑥鑲嵌鋅塊⑦與直流電源負極相連(陰極愛護法)用途選用材料或愛護方法菜刀樓梯扶手或陽臺護欄水桶航海輪船水閘吊車塔架房門窗框[解析]解答