25-26学年高中化学人教版必修第一册教案：3.2.1金属材料.docxVIP

金属材料

知识梳理

一、铁合金

金属材料包括纯金属和它们的合金。

1、合金

(1)定义：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。

(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：合金的硬度一般大于成分金属。

②熔点：合金的熔点多数低于成分金属。

③原因：

纯金属内所有原子的大小和形状相同，原子排列十分规整；加入或大或小的其他元素的原子后，改变了金属原子有规则的层状排列，使原子层之间的相对滑动变得困难，导致合金的硬度变大。

典型例题

东汉晚期的青铜奔马(马超龙雀)充分体现了我国光辉灿烂的古代科技，已成为我国的旅游标志。下列说法错误的是()

A．青铜是我国使用最早的合金，含铜、锡、铅等元素

B．青铜的机械性能优良，硬度和熔点均高于纯铜

C．铜器皿表面的铜绿可用食醋擦洗

D．“曾青(CuSO4)得铁则化为铜”的过程发生了置换反应

【答案】B

【解析】A项，铜活泼性较弱，易冶炼，铜是最早应用的金属，青铜是我国使用最早的合金、含铜、锡、铅等元素，正确；B项，合金硬度高于成分金属，熔点低于成分金属，错误；C项，铜绿为碱式碳酸铜，能够与醋酸反应生成可溶性物质，所以铜器皿表面的铜绿可用食醋擦洗，正确；D项，铁与硫酸铜溶液发生置换反应生成铜和硫酸亚铁，则“曾青(CuSO4)得铁则化为铜”的过程发生了置换反应，正确。

合金相对纯金属制成的金属材料来说优点是()

①合金的硬度一般比它的各成分金属的大②合金的熔点一般比它的各成分金属的低③改变原料的配比，改变生成合金的条件，可得到具有不同性能的合金④合金比纯金属的导电性更强

⑤合金比纯金属的应用范围更广泛

A．①②③⑤ B．②③④C．①②④ D．①②④⑤

【答案】A

【解析】合金一般比各成分金属熔点低、硬度大，具有更好的机械加工性能，故应用范围更广泛。但合金的导电性却不一定比纯金属更强，比如铝合金的导电性比纯铝要差。

2、铁合金

(1)生铁和钢的比较

生铁

钢

含碳量

2%～4.3%

0.03%～2%

性能特征

硬度大、抗压、性脆、可铸造成型

有良好的延展性、机械性能好、可以锻轧和铸造

主要应用

制造机座、管道等

制造机械和交通工具等

钢是用量最大、用途最广的合金，根据其化学成分，可分为两大类：碳素钢和合金钢。

①碳素钢根据含碳量不同可分为高碳钢、中碳钢和低碳钢，其性能和用途如下

含碳量

性能及用途

低碳钢

低于0.3%

韧性、焊接性好，但强度低，用于制造钢板，钢丝和钢管等

中碳钢

0.3%~0.6%

强度高，韧性及加工性好，用于制造钢轨、车轮和建材等

高碳钢

高于0.6%

硬而脆，热处理后弹性好，用于制造器械、弹簧和刀具等

②合金钢也叫特种钢，是在碳素钢里适量地加入一种或几种合金元素，使钢的组织结构发生变化，从而使钢具有各种特殊性能，如强度、硬度大，可塑性、韧性好，耐磨，耐腐蚀等

名称

主要合金元素

主要特性

主要用途

不锈钢

铬、镍

大气中比较稳定，不容易生锈，具有很强的抗腐蚀能力

医疗器材、厨房用具和餐具、地铁列车的车体材质等

超级钢

Mn、C、Al、V

强度很大，在应用时能够实现钢板的轻薄化

汽车、航空和航天等领域

锰钢

锰

韧性好，硬度大

钢轨、轴承、钢模、挖掘机铲斗、坦克装甲

硅钢

硅

导磁性好

变压器、发电机和电动机中的铁芯

钨钢

钨

耐高温、硬度大

刀具

典型例题

“灌钢法”是我国古代劳动人民对钢铁冶炼技术的重大贡献，陶弘景在其《本草经集注》中提到“钢铁是杂炼生鍒作刀镰者”。“灌钢法”主要是将生铁和熟铁(含碳量约0.1%)混合加热，生铁熔化灌入熟铁，再锻打成钢。下列说法错误的是()

A．钢是以铁为主的含碳合金

B．钢的含碳量越高，硬度和脆性越大

C．生铁由于含碳量高，熔点比熟铁高

D．冶炼铁的原料之一赤铁矿的主要成分为Fe2O3

【答案】C

【解析】A项，钢是含碳量低的铁合金，A正确；B项，钢的硬度和脆性与含碳量有关，随着含碳量的增大而增大，B正确；C项，由题意可知，生铁熔化灌入熟铁，再锻打成钢，说明生铁的熔点低于熟铁，C错误；D项，赤铁矿的主要成分是Fe2O3，可用于冶炼铁，D正确；故选C。

纯铁的熔点为1535℃，而高炉中炼铁时生铁(含碳量较高的铁的合金)在1200℃左右就熔化了，这是因为()

A．铁的纯度越高，熔点越低

B．合金的熔点一般比其成分金属的熔点低

C．因为形成了铁碳合金，所以熔点变高

D．在高炉内熔化的过程中发生了化学反应

【答案】B

【解析】多数合金的熔点比其各成分金属的熔点低。

二、铝和铝合金

1、铝、氧化铝的性质

(1)铝的存在：铝是地壳中含量最多的金属元素

(2)铝与O2的反应

①铝粉可以在纯氧中燃烧，发出