第一节 常见的金属材料

铝和铝合金的应用
2、生活中为什么大量使 用铝合金做门窗，而不 用纯铝？ 铝合金的硬度比铝大。 一架波音767大型飞机约由 70%的铝及其合金构成。 1、铝合金做用于制造飞行 是利用了什么性质？ 铝合金的硬度大、密度小。
黄 铜
铜
焊 锡
锡
二、合金
1.定义：
在金属中加热熔合某些金属或非金属形成的具有金属 特征的物质。
一、金属的物理性质
根据下面的图片，你能说出金属的用途吗？从中 你又可以总结出金属具有哪些物理性质？
有金属光泽
良好的导电性
良好的导热性
延展性（展成薄片） 良好的延展性 （能拉成细丝）
能够弯曲
比较金属的物理性质
物理性质 导电性 （以
银的导电性为 100 （优） 100 作标准）
物理性质比较
银 铜 金 铝 锌
99 74
61 27
铁 铅
17
7.9 （良）
金 铅 银 铜 铁 锌 铝 密度 (g· cm-3）（大）19.3 11.3 10.5 8.92 7.86 7.14 2.70
（小）
熔点(℃)
硬度 （以金刚
钨 铁 铜 金 银 铝 锡
（高）3410 1535 1083 1064 962 660 232 （低）
钨的熔点高，锡的熔点低；如果用锡，则锡丝易烧断。 如果镀金则会增加成本且不耐用。
金属之最
地壳中含量最高的金属元素— 铝 目前世界年产量最高的金属— 铁
导电、导热性最好的金属— 银 延展性最好的金属— 铂 金 硬度最大的金属— 铬 熔点最高的金属— 钨 熔点最低的金属— 汞
制造飞机的材料中，大量使用铝 合金，为什么不使用纯铝呢？
高温
Fe2O3+3CO===2Fe+3CO2
CuO+H2===Cu+H2O
△
CaCO3====CaO+CO2↑ C+O2====CO2 CO2+C====2CO
高温 点燃
高温
Fe2O3+3CO===2Fe+3CO2
根据方程式思考： 焦炭在炼铁过程中的作用 是什么？
高温
3.高炉炼铁
CaCO3
高温
CaO + CO2↑
C + CO2
高温
2CO 2Fe + 3CO2
CO2
3CO + Fe2O3
高温 点燃
C + O2
四：工业电解法冶炼铝
2Al2O3===4Al+3O2↑
通电
第一节 常见的金属材料
金
属
单质
纯净物
物质
混合物
非金属 O2 氧化物 CO2 化合物 酸 HCl H2SO4 NaOH Ca(OH)2 碱 盐 Na2CO3
金属材料
• • • • • •
纯金属 合 金
建筑 桥梁 器械 车辆、飞机、舰艇 生活用具 其它
青铜器时代
• 司母戊鼎是中国目前 已发现的最重的青铜 器。司母戊鼎含铜 84.77％、锡11.64％、 铅27.9％。充分显示 出商代青铜铸造业的 生产规模和技术水平。
18K ① 黄金
18K 白金
光泽好、耐磨、易加工 金饰品、钱币、电子元件
金、铜、镍、锌
光泽好、耐磨、Leabharlann Baidu 加工
金饰品
①K是表示金的纯度的指标。24K表示含金量达100%，18k表示含金量达75%， 14K表示含金量达58.5%。
铝镁合金 钛铝钒合金
铁铬镍合金 铁锰碳合金
用来铸造硬币的金属材料需要具有什么性质？
资源丰富 无毒轻便 耐磨耐腐蚀 美观、易加工
钛和钛合金 被认为是 21 世纪的重要材
钛金属手表
料，它具有很多优良的性能，如熔点高、 密度小、可塑性好、易于加工、机械性能 好等。尤其是抗腐蚀性能非常好，即使把 它们放在海水中数年，取出后仍光亮如新， 其抗腐蚀性能远优于不锈钢，因此被广泛 用于火箭、导弹、航天飞机、船舶、化工 和通讯设备等
铬 铁 银
铜
金
铝 铅
石的硬度为 10作标 （大） 准）
9 4~5 2.5~4 2.5~3 2.5~3 2~2.9 1.5 （小）
•通过观察上面的表格，你对金属的物理性质又有哪些新的认识？ 讨论： 3. 1. 为什么菜刀、镰刀、锤子等用铁制而不用铅制？ 4 .为什么灯泡里的灯丝用钨制而不用锡制？如果用锡 为什么有的铁制品如水龙头等要镀铬？如果镀金怎么样? 2. 银的导电性比铜好，为什么电线一般用铜制而不用银制？ 制的话，可能会出现什么情况？ 铬硬度大, 耐磨、美观，又防锈；金的价格高、硬度小 铅的硬度小 ,而铁的硬度大 银的价格比铜高许多 一般情况下，金属的密度比较大、熔点比较高、硬度比较大。
相同点：主要成分都是铁。 不同点：含碳量不同 不锈钢除含铁、碳、还含铬和镍,硬度和抗腐蚀性 都比纯铁好。 2)黄铜(铜锌合金),外观像金 3)焊锡(锡铅合金) 4)18K黄金(含金量75%)
常见合金的主要成分、性能和用途 合金 球墨铸铁 锰钢 不锈钢 黄铜 青铜 白铜 焊锡 硬铝 主要成分 铁、碳、硅、锰 铁、锰、碳 铁、铬、镍 铜、锌 铜、锡 铜、镍 锡、铅 铝、铜、镁、硅 金、银、铜 主要性能 机械强度好 韧性好、硬度大 抗腐蚀性好 强度高、可塑性好、 易加工、耐腐蚀 强度高、可塑性好、 耐磨、耐腐蚀 光泽好、耐磨、耐 腐蚀、易加工 熔点低 强度和硬度好 主要用途 在某些场合可代替钢 钢轨、挖掘机铲斗、坦克 装甲、自行车架 医疗器械、炊具、容器、 反应釜 机器零件、仪表、日用品 机器零件如轴承、齿轮等 钱币、代替银做饰品 焊接金属 火箭、飞机、轮船等制造业
三、炼铁的原理
铁是目前产量最大应用最广的一种金属！
铁矿石 赤铁矿 主要成分 Fe2O3 Fe% 70%
磁铁矿
菱铁矿 黄铁矿 来？
Fe3O4
FeCO3 FeS2
72.4%
48.3% 46.7%
思考：还需要一种具有什么性质的物质才能炼出铁
1.还原反应
还原剂：H2、C、CO H2 + CuO CO + CuO
钛合金与人体有很好的“相容性”，因此可用来制造人造骨
白金
白金全称为“白色 K 金”，是将黄金与铜、 镍、锌等金属熔合在 一起后所制成的一种 白色合金。其中，黄 金的质量分数最多为 75%。
铂金
铂是稀有的贵金属，在首饰 行业又叫做铂金，开采量只 有黄金的5%。铂金的强度和 韧性都比其他贵金属高得多， 1 g铂金可以拉成1.6 km长的 细丝而不断裂，因此用铂金 制作的首饰坚韧，如钻石镶 嵌其中会很牢固，不易脱落。 铂金的白色光泽是天然的， 经久不会改变，而白金的色 泽不是天然的，时间长了就 可能会褪色。
先通入CO还是先加热？ 反应结束，先停止加热还是先停止通CO？ 为什么要将尾气点燃？ 实验过程中玻璃管内和广口瓶内会出现什么现象？
步骤：
点燃酒精灯B或系气球点燃或收集剩余的CO，防止污染空气。 ①通CO： 排净空气，防止爆炸。
②点燃酒精灯A： ③熄灭酒精灯A： ④停止通CO：通至冷却到室温,防止生成的铁被氧化。
气——灯——灯——气
练一练
1、反应开始应先 ，目的是： 。 2、A、B两个酒精灯的作用分别是 、 。 3、玻璃管内的现象是 。澄清石灰水处 的现象为 ，证明生成了 。 4、反应结束，应先 后 ， 目的是为了防止 。
关于氧化反应和还原反应以及氧化 剂和还原剂。
• 请判断：在下列反应中，哪些物质是还原 剂，那些物质是氧化剂。
△
Cu + H2O Cu + CO2
高温
C + 2CuO
高温
2Cu + CO2↑
2Fe + 3H2O 2Fe + 3CO2
3H2 + Fe2O3 3CO + Fe2O3
△
高温
3C + 2Fe2O3
高温
4Fe + 3CO2↑
Fe2O3
现象：红色固体变黑，澄清石灰水变浑浊。
2.CO还原Fe2O3
思考：
2.特点：
硬度大、熔点低、强度高（韧性好,耐拉伸、耐弯曲、 耐压打）、抗腐蚀性好
所以，尽管目前人类已制得的纯金属只有90余种，但人们 为适用各种用途而将这些纯金属按一定组成和质量比制得 的合金已达几千种。
实验一：
比较黄铜片和铜片、焊锡和锡的光泽和 颜色；将它们 互相刻划，比较它们的硬度。
性质 比较 光泽 和颜色 硬度 结论 黄铜 黄色 现 象 铜 亮红 焊锡 银白 锡 银白
黄铜硬度大
焊锡硬度大
合金的硬度比组成其纯金属大
实验二：
将绿豆大的焊锡、锡和铅放置在铁片上，加热铁片 的中心部分，观察，比较焊锡和组成它的纯金属锡、 铅的熔化温度
焊锡 锡 铅
焊锡最先熔化，锡次 现象 之，铅最后熔化 合金的熔点低于纯 结论 金属
3.几种常见的合金
1)铁的合金 生铁：含碳2%-4.3% 钢 ：含碳0.03%-2%