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1、金属材料的性能及应用【学习目标】1 .通过对金属材料和合金应用案例的分析，认识化学发展对人类社会可持续发展的重要贡献。2 .初步认识金属的组成与其性能的关系。【学习重难点】通过对金属材料和合金应用案例的分析，认识金属的组成与其性能的关系。【学习过程】一、知识梳理（一）金属材料的性能1 .力学性能：金属材料在使用过程中，必然会受到多种力的作用，从而体现出一些力学性能，如延展性、硬度、塑性等。2 .热学和电学性能：金属材料在工业产品中起到导电和导热的作用，而且能够在一定温度范围内稳定工作，与金属材料的密度、熔点、导电性、导热性等物理性能密切相关。3 .金属材料使用过程中会暴露在空气中，或者接触到一
2、些化学药品，所以，人们也希望金属材料能够具有耐酸碱性、抗氧化性等化学性能。4 .工艺性能：可铸性、可锻性、切削加工性等工艺性能。（二）合金及其应用1 .定义：由两种或两种以上的金屉（或金属与非金属）共熔，可制备出特殊的金属材料。微点拨：合金一般是混合物，没有固定的熔点。合金中各成分金属的化学性质不变。2 .性质：合金具有许多优良的物理、化学或机械性能，在许多方面不同于各成分金属。（1）硬度：合金的硬度一般大王成分金属。（2）熔点：多数合金的熔点低王组成它的任何一种组分金属。（3）导电性、导热性：合金的导电性和导热性一般低王任一组分金属。微思考为什么合金硬度比成分金属大？3 .铝合金成本低，性能
3、优异，密度小、强度大、塑性好，可加工成各种型材，具有优良的导电性、导热性，抗腐蚀能力强，装饰效果好，在航空、航天、汽车、机械制造及化学工业中得到广泛应用。4 .不锈钢：不锈钢中除了铁元素外，主要的合金元素是铭。铭具有很强的耐腐蚀性，在空气中表面会生成一层致密的氧化物，防止内部进一步被氧化，从而保护了内层金属。5 .钛：钛是一种新型金属材料，制成的钛合金强度高、密度小、耐热性好，易于加工，抗腐蚀性强，远优于不锈钢。6 .无机非金属材料（1）硅的导电性介于导体和绝缘体之间，是一种重要的半导体材料。（2）光导纤维的主要成分是二氧化硅，可用来制造通讯光缆，用于光纤通信或传送高强度的激光等。微思考201
4、9年1月3日上午10点26分，中国嫦娥四号探测器成功在月球背面软着陆，成为人类首次在月球背面软着陆的探测器。玉兔二号月球车实现了对月球背面的巡视。月球白天地面温度高达150度，而到了连续半个月的夜晚，温度又跌落到零下180度！嫦娥四号探测器、玉兔二号月球车均使用了大量合金材料，试分析：这些合金材料应具有哪些性质？二、初试身手（一）自主诊断1 .判断正误（正确的打，错误的打x”）（1）地震灾区重建要使用大量钢材，钢材是合金。（）（2）铁是人类在生产、生活中最早使用的金属。（X）（3）合金中只存在金属元素，不可能有非金属元素。（X）（4）合金是混合物，具有金属的特性。（4）2 .下列说法不正确的是
5、（）A.目前我国流通的硬币是由合金材料制造的B.铝制品在生活中非常普遍，这是因为表面覆盖着氧化膜，对内部金属起保护作用C.镁在空气中燃烧发出耀眼的白光，可用于制作照明弹D.组成元素相同的合金性能相同D合金性能受合金元素的种类、含量、生产条件影响。组成元素相同的合金性能不一定相同，如钢和生铁。3 .中国北京曙光公司研制了第一款具有我国完全自主知识产权的高性能CPU芯片“龙芯”1号。（1） “龙芯”1号（芯片）的主要化学成分是（2）在计算机长距离联网使用的传输很快的线路中使用的材料叫,主要化学成分是。答案（1）硅（2）光导纤维二氧化硅（二）合作探究1 .下列关于合金的说法错误的是（）A.合金是由两
6、种或两种以上的金属（或金属与非金属）熔合而成的具有金属特性的物质B.镁铝合金的硬度比镁和铝都小C.在合金中加入适量的稀土金属能大大改善合金的性能D.青铜、硬铝、钢都是合金B合金是由两种或两种以上的金属（或金属与非金属）熔合而成的具有金属特性的物质,故A正确；镁铝合金的硬度比镁和铝都大，故B错误；在合金中加入适量稀土金属或稀土金属的化合物能大大改善合金的性能，故C正确；青铜、硬铝、钢都是由两种或两种以上的金属（或金属与非金属）熔合在一起形成的具有金属特性的物质，属于合金，故D正确。2 .改革开放以来，我国取得了很多世界瞩目的科技成果，下列说法不正确的是（）宿稳A.蛟龙号潜水器用到钛合金，22号钛
7、元素B.港珠澳大桥用到的合金材料具有强度属于过渡元素大、密度小、耐腐蚀等性能C.国产C919用到的氮化硅陶瓷是新型无机D.中国天眼传输信息用的光纤材料是硅非金属材料D蛟龙号潜水器用到钛合金，22号钛元素位于第四周期IVB族，属于过渡元素，A正确；合金材料，一般具有强度大、密度小、耐腐蚀等性能，B正确；氮化硅陶瓷是新型无机非金属材料，C正确；中国天眼传输信息用的光纤材料是二氧化硅，D错误。【学习小结】通过本节课的学习，你收获了什么？【精炼反馈】1 .唐三彩、秦兵马俑制品的主要材料在成分上属于（）A.氧化铝B.二氧化硅C.硅酸盐D.合金答案：C解析：唐三彩、秦兵马俑均是陶瓷制品，主要材料黏土属于硅
8、酸盐。2 .目前世界上用量最大、用途最广的合金是（）A.铁合金B.铝合金C.铜合金D.钛合金答案：A解析：目前世界上用量最大的合金是铁合金，即钢材。3 .纯铁的熔点为1535C,而高炉炼铁时生铁（含碳量较高的铁合金）在1200C左右就熔化了，这是因为（）A.铁的纯度越高熔点越低8 .生铁是铁碳合金，熔点比纯铁低C.合金的熔点比其各成分金属的熔点高D.生铁在高炉中熔化时发生了化学反应答案：B解析：纯铁的熔点为1535,生铁（含碳量较高的铁合金）熔点为1200C左右，说明铁的纯度越高熔点越高，故A错误；合金的熔点低于其成分金属的熔点，生铁的熔点低是因为Fe和C形成了合金，故B正确、C错误；生铁在高
9、炉中熔化时没有发生化学反应，只发生了物理变化，故D错误。4 .中国的航空铝材处于世界领先的行列。下列关于铝合金的说法中错误的是（）A.铝合金是一种混合物，它比纯铝的熔点低B.高温铝液易被氧化，铝合金应在熔剂层覆盖下熔炼C.镁铝合金耐腐蚀，但能被烧碱（NaOH）腐蚀D.镁铝合金在盐酸中无法溶解答案：D解析：A项，合金均为混合物，一般来说，合金的熔点比成分金属的熔点低；B项，在熔剂层覆盖下熔炼，可隔绝空气，防止高温铝液被02氧化；C项，镁铝合金中的铝能与NaOH溶液反应；D项，合金中的Mg、Al均能与盐酸反应。5 .合金是两种或两种以上的金属（或金属与非金属）熔合而成的具有金属特性的物质。（1）下列物质不属于合金的是（填字母，下同）。A.明矶B.硬铝C.生铁D.青铜（2）根据下表中四种金属的熔、沸点：金属NaCuAlFe熔点/97.810836601535沸点/883256724672750其中不能形成合金的是OCU与NaFe与CuFe与NaA1与NaA.B.C.D.解析（I）A属于化合物；硬铝中含铝、铜、镁等，生铁中主要含铁、碳，青铜中含有铜、锡等，B、C、D它们都属于合金。（2）当一种金属的熔点超过另一种金属的沸点时，它们就不可能熔合在一起而形成合金。答案(I)A(2)B
