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1、第12课时 用途广泛的金属材料,一、常见合金的重要应用,1合金 (1)概念：由两种或两种以上金属(或与非金属)熔合而成的具有金属特性的物质。 (2)物理性质： 一般情况下，合金比纯金属硬度大、更坚硬； 多数合金的熔点比各成分金属的低； 一般来说，合金的性质并不是各成分的性质的总和，合金具有良好的物理、化学和机械性能； 合金的性能可以通过所添加的合金元素的种类、含量和生成合金的条件等来加以调节。如：生铁的熔点比纯铁的低、硬铝(Cu、Mn、Si)的强度和硬度都比纯铝大。,2常见合金材料,(1)铁和铁合金,碳素钢和合金钢的比较,(2)铝和铝合金,(3)铜合金 铜合金分类：铜合金分为黄铜、青铜和白铜。
2、 白铜：是铜镍合金，主要用来制造精密机械、精密仪表中的耐蚀零件及电阻器、热电偶等。 黄铜：铜和锌制成的合金统称为黄铜。其中铜锌二元合金称普通黄铜。除锌外再加入其他元素所组成的多元黄铜称为特殊黄铜。 黄铜具有较高的力学性能，铸造性能较好，且价格比青铜低。常用于一般用途的轴承、衬套、齿轮等耐磨件和阀门等耐蚀件。 青铜：可分为普通青铜(锡青铜)和特殊青铜(铝青铜、铅青铜、硅青铜、铍青铜等)两大类。,(4)新型合金 储氢合金：未来能源的开发中，氢是一种发热高、无污染、无公害、取之不尽、用之不竭的能源，是能源研究的一个发展方向，关键问题是如何贮存氢，氢气是一种易燃易爆的气体，要在253 才液化。1968
3、年美国首先发现MgNi合金具有贮氢功能，但要在250时才放出氢。后相继发现TiFe、TiMn，LaNi等合金也有贮氢功能。LaNi贮氢合金在常温、0.152 MPa下就可放出氢，可用于汽车、燃料电池等，新型贮氢合金材料的发现和实际应用有待于21世纪的继续努力。,钛合金：在钛金属中加入其他合金元素组成的合金称作钛合金。钛合金具有密度低、强度高、抗腐蚀性能好、工艺性能好等优点，是较为理想的航天工程结构材料。 耐热合金：镍钴合金能耐1200 高温，用于喷气发动机和燃气轮机的构件。镍铬铁非磁性耐热合金在1200 时仍具有高强度、韧性好的特点，可用于航天飞机的部件和原子反应堆的控制棒等。寻找耐高温(10
4、00 以上)、可长时间运行(10000 h以上)、耐腐蚀、高强度等要求的合金材料，仍是今后研究的方向。,形状记忆合金：它们具有高弹性、金属橡胶性能、高强度等特点，如NiTi，AgCd，CuCd，CuAlNi，CuAlZn等合金，可用作调节装置的弹性元件(如离合器、节流阀、温控元素等)、热引擎材料、医疗材料(牙齿矫正材料)等。 泡沫合金,【基础题一】2000年5月，保利集团在香港拍卖会上以3000多万港元购回在火烧圆明园时流失的国宝；铜铸的牛首、猴首和虎首，普通铜器时间久容易出现铜绿，其主要成分是Cu2(OH)2CO3，这三件1760年铜铸的国宝在240年后看上去仍然熠熠生辉不锈，下列对其原因的
5、分析，最可能的是( ) A它们的表面上都镀上了一层耐腐蚀的黄金 B环境污染日趋严重，它们表面的铜绿被酸雨溶解洗去 C铜的金属活动性比氢小，因此不易被氧化 D它们是含一定比例金、银、锡、锌的铜合金,D,【解析】铜铸的国宝是二百多年前制成的，当时没有使用电，更不可能有电镀工艺，故A不可能；酸能与铜绿反应，但文物一般放在室内，故B错；铜的金属活动性比氢小，但长期放在空气中，易生成铜锈，故选D。铜在空气中，表面生锈生成碱式碳酸铜，反应方程式为： 2CuCO2O2H2O=Cu2(OH)2CO3,【基础题二】将10 g铁碳合金放入O2中高温灼烧，反应后的气体通入过量石灰水中得沉淀1.4 g，则此铁碳合金是
6、( ) A生铁 B高碳钢 C中碳钢 D低碳钢,B,【解析】由CO2 CO2 CO2Ca(OH)2=CaCO3H2O得： C12 gm(C)CO2CaCO3100 g1.4 g 即m(C) 0.168 g 合金中碳的质量分数为：(0.168 g/10 g)100%1.68%，所以此铁碳合金是高碳钢。铁合金含碳量的测定方法：将铁合金在一高温条件下灼烧，用澄清石灰水吸收生成的CO2，测得白色沉淀CaCO3的质量即可求出铁合金中碳的质量。,二、金属冶炼,1原理：利用氧化还原反应，在一定条件下，把金属离子还原成金属单质。 2步骤： (1)富集：除去杂质，提高矿石中有用成分的含量。 (2)冶炼：一定条件下
7、，将化合态的金属转变成游离态，即Mnne=M。 (3)精炼：根据对金属纯度的要求，采用一定的方法(如Cu的精炼电解法)，提纯金属。,3方法,(1)金属活动顺序与金属冶炼方法的关系,(2)金属冶炼的方法,注意：用C作还原剂，当矿石不是氧化物而是硫化物(或碳酸盐)时，先将矿石在空气中燃烧(或加热)，将其转变为氧化物后再与C反应。如从方铅石(PbS)中提取铅： 2PbS3O2 2PbO2SO2， PbOC PbCO。,【基础题三】金属材料在日常生活以及生产中有着广泛的运用。下列关于金属的一些说法不正确的是( ) A合金的性质与其成分金属的性质不完全相同 B工业上金属Mg、Al都是用电解熔融的氯化物制
8、得的 C金属冶炼的本质是金属阳离子得到电子变成金属原子 D越活泼的金属越难冶炼,B,重要考点1 合金及合金的用途,【考点释例1】所谓合金必须是() 通过熔合而成由两种或两种以上金属或金属与非金属组成耐腐蚀耐高温具有金属的特征铸造性能良好 A B C D,【解析】合金是指金属跟金属或金属与非金属所熔合而成的具有金属特性的物质，合金一般由各组分熔合成液体，再经冷凝而制得，合金的基本元素是金属，故具有金属的特征，不同的合金性能不同，用途也不一样。解题关键是了解合金的组成、性质。,答案：C,【温馨提示】合金属于混合物，金属与金属或金属与非金属形成合金时，一般认为没有发生化学反应，各成分的化学性质没有发
9、生改变。如钢的电化学腐蚀中，铁作负极被氧化，而其中的碳作正极。,1.合金是不同金属(也包括非金属)在熔化状态下形成的一种具有金属特性的熔合物，据表中所给数据，不能形成合金的是(双选)( ) A.Fe、Cu BZn、Ag CAg、Au DZn、W,BD,2.合金比纯金属制成的金属材料的优点是( ) 合金的硬度一般比它的各成分金属大 一般来说，合金的熔点比它的各成分金属更低 改变原料的配比，改变生成合金的条件，得到有不同性能的合金 合金比纯金属的导电性更强 合金比纯金属的应用范围更广泛 A B C D,A,重要考点2 金属的冶炼,【考点释例2】下列金属冶炼的原理，错误的是() A2NaCl(熔融)
10、 2NaCl2 BMgOH2 MgH2O CFe3O44CO 3Fe4CO2 D2HgO 2HgO2,【解析】该题考查了金属冶炼的基本反应原理，A为电解法，正确；B用H2还原MgO来冶炼镁违背反应原理，不正确，应使用电解MgCl2的方法来冶炼镁；C用还原法冶炼铁正确。D用热分解法冶炼汞，正确。,答案：B,【温馨提示】当一种金属可用多种方法冶炼时，工业一般采用经济效益高，污染小的方法。 热分解法优于焦炭还原法； 焦炭还原法优于铝热还原法； 铝热还原法优于电解还原法； 从环保角度，H2还原法优于CO还原法。,1.我国古代曾用火烧孔雀石和焦炭混合物的方法炼铜。孔雀石的主要成分是Cu2(OH)2CO3
11、，其冶炼方法是( ) A焦炭还原法 B湿法炼铜 C铝热还原法 D电解冶炼法,A,【解析】孔雀石受热发生分解反应：Cu2(OH)2CO3 2CuOH2OCO2。由CuO炼铜，可用焦炭还原法：C2CuO 2CuCO2；虽然也可用铝热还原法，但既浪费能源(高温)，又浪费铝，经济效益差；况且我国古代既没有Al，也没有掌握冶炼Al的技术，故C项不选。我国古代没有电，故不可能用电解冶炼法；Cu2(OH)2CO3和CuO都不溶于水，没有强酸，也不可能采用湿法炼铜。,2.古代的“药金”外观与金相似，常被误认为金子，冶炼方法如下：将碳酸锌、赤铜(Cu2O)、木炭混合加热到800 即可得到金光闪闪的“药金”。 (1)“药金”的主要成分是 。 (2)有关冶炼的化学方程式是 。,ZnCO3 ZnOCO2 ； 2CuOC 2CuCO2 ； 2ZnOC 2ZnCO2,Zn、Cu,
