人教版高中化学必修1课件：3_3用途广泛的金属材料（1课时）

人教版高中化学必修1课件：3_3用途广泛的金属材料（1课时）

第三章 金属及其化合物 第三节 用途广泛的金属材料 1 课时 新课标人教版高中化学课件系列 化学 必修 1 在日常生产、生活和科学技术中，金属材料是非常重要的。我们周围的很多物品都中由金属材料制成的。 一、常见合金的重要应用 人类使用材料的进化顺序 材料的分类 石器时代 铜器时代 铁器时代 材 料 金属材料 非金属材料 合成高分子材料 智能材料 合金材料 纯金属 功能 高 分子材料 分离膜 传感膜 热电膜 仿生材料 隐形材料 液晶材料 合成材料 一、常见合金的重要应用 学与问： 1. 初中曾学过有关合金的一些知识，你还记得什么是合金吗？合金有哪些优良的性质？ 2. 你知道合金在生活中有哪些用途吗？举出一些例子。 一、常见合金的重要应用 学与问： 合金是由一种金属跟其他一种或几种金属（或金属跟非金属）一起熔合而成的具有金属特性的物质。合金属于混合物。 一、常见合金的重要应用 注意： ①合金中一定含有金属元素 ②合金中也可能含有非金属元素 ③合金一定是混合物 ④合金中成分的含量影响合金的性质。 一、常见合金的重要应用 学与问： 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组分金属，例如，合金的 硬度 一般比它的各成分金属的 大 ，合金的 熔点 比各成分的金属 低 。 一、常见合金的重要应用 学与问： 在工农业生产和日常生活中，我们很少使用纯金属，而主要使用合金，常见的合金有 铜合金 、 铁合金 和 铝合金 等。 一、常见合金的重要应用 镁铝合金制成的自行车 铝合金制成的车载桌 十二生肖兽首铜像 — 虎首 锰钢制成的钢轨 一、常见合金的重要应用 １、铜合金：我国使用最早的合金 白铜： 主要含铜、镍和锌（少量锰） ，它不容易生铜绿，常用于制造精密仪器和装饰品。 青铜 ： 主要含铜、锡和铅 ，有良好的强度和塑性、耐磨、耐腐蚀，主要用于制造机器零件如轴承、齿轮等。 黄铜 ： 主要含铜和锌（少量锡、铅、铝） ，有良好的强度和塑性、易加工、耐腐蚀，主要用于制造机器零件、仪表和日用品。 锰铜：铜锰合金，具有极高的电阻。 司母戊鼎 一、常见合金的重要应用 黄铜（ Cu~Zn ， Zn20%~36% ） 古代称为药金，密度比黄金小，外观与金非常相似，常被误认为是黄金。假如是你，你怎样来判别“药金”和黄金？ 一、常见合金的重要应用 黄金的特点之一就是柔软，人们常在黄金中加入银、铜、锌等金属以增加黄金的强度和韧性。 黄金的纯度越高其越 柔软， 纯度越低其越硬。黄金的纯度在 珠宝首饰行业通常用 K 表示。 K 数与含金量的关系式： Au% = K/24 × 100% ，即 1 K=4.166% 如 18K （ 75% ）、 22K （ 91.6% ）、 24K （ 100% ） [ 理论说法，实际不存在，但有足金（含金量不少于 99 ％）、千足金（含金量不少于 99.9 ％）的说法 ] 一、常见合金的重要应用 合金 主要成分 主要性能 主要用途 青铜 铜、锡 强度高、可塑性好、耐磨、耐腐蚀 机械零件，如轴承、齿轮等 黄铜 铜、锌 强度高、可塑性好、易加工、耐腐蚀 机械零件、仪表、日用品 白铜 铜、镍 光泽好、耐磨、耐腐蚀、易加工 钱币、代替银做饰品，精密仪器 一、常见合金的重要应用 钢 碳素钢： 铁和碳的合金 合金钢：在碳素钢中加 入铬、锰、钨、镍、钼、 钴等合金元素 低碳钢 --- 含碳量低于 0.3% 中碳钢 --- 含碳量 0.3%~0.6% 高碳钢 --- 含碳量高于 0.6% 钢的种类 2. 钢：用量最大 , 用途最广的合金 镍、铬 --- 不锈钢，抗腐性强，不易氧化 铬、钨 --- 高速钢，硬度大，韧性很强 锰、硅 --- 锰硅钢，韧性特强 一、常见合金的重要应用 一、常见合金的重要应用 铁的合金 生铁 钢 C% 2% － 4.3% 0.03% － 2% 其他杂质 Si 、 Mn 、 S 、 P （较多） Si 、 Mn 、 S 、 P （较少） 机械性能 质硬而脆、 无韧性 坚硬、韧性大、 可塑性好。 生铁和钢的比较 一、常见合金的重要应用 名称 组成 主要性质 主要用途 铝合金 含镁 10% ~ 30% 硬度和强度都比纯铝和纯镁大 火箭、飞机、轮船等制造业 硬铝 含铜 4% 、 镁 0.5% 、 锰 0.5% 、 硅 0.7% 硬度和强度都比纯铝和纯镁大 火箭、飞机、轮船等制造业 钛合金 含铝 6% 钒 4% 耐高温、耐腐蚀、高强度 用于飞机、宇航、化学工业 金合金 加入银、铜、稀土元素等 有光泽、易加工、耐磨耐腐蚀 金饰品、电子元件、钱币、笔尖 其他几种常见合金的组成、性质和用途 一、常见合金的重要应用 新型合金 储氢合金： Ti~Fe, La~Ni 钛合金： Ti ， V ， Fe ， Al 等， 飞机起落架 耐热合金： 喷气式飞机的发动机叶片 记忆合金： 泡沫合金： 一、常见合金的重要应用 记忆金属 随着社会的发展，我们对金属的认识也在增加。并且，也希望新的材料的诞生。也许在不远将来，我们都会拥有一辆由“记忆金属”制作的汽车，我们再也不怕把汽车碰撞的凹凸不平而心痛惋惜了。这种“记忆金属”即是 镍钛合金 。如把这样一块金属进行加热，它将形成一定的形态。冷却后，任意揉皱，或使它弯曲，再加热后，它又恢复了原状。 一、常见合金的重要应用 一、常见合金的重要应用 课外实践活动 请选择你感兴趣的关于合金的课题进行调查研究 1 、合金的性能和成分有什么关系？改变某种合金的成分，如增加或减少某种合金元素的含量，合金的性能会不会改变？ 3 、调查某种合金所具有的广泛用途，如铝合金、铁合金或铜合金等。 2 、除了教材中讲到的，你所知道的合金还有哪些？某些新型金属材料比传统的金属材料有哪些优越性 ？ 4 、你经常使用的交通工具是什么（如自行车、汽车或火车）？其中使用了哪些纯金属？使用了哪些合金？ 黑色金属 有色金属 铁、铬、锰及其合金 除了黑色金属以外的金属 轻金属 重金属 密度小于 4.5g/cm 3 的金属 密度大于 4.5g/cm 3 的金属 资料卡片：金属材料的分类 金属单质 合金 组成 冶金 密度 一、常见合金的重要应用 某家庭准备装修窗户（计划使用 10 年），可供选用的材料有 : 木材、钢铁、铝合金、塑钢。请调查分析选用哪种材料比较好？说明理由。 思考与交流： 二、正确选用金属材料 选用金属材料时应该考虑的因素： 1. 主要用途 2. 外观 3. 物理性质 4. 化学性质 5. 价格 6. 加工难度 7. 日常维护 8. 对环境的影响 二、正确选用金属材料 思考与交流： 2003 年底以来全国各地建筑材料价格都出现了上涨的情况。比如，钢材涨价超过了 50% ，水泥涨价超过了 30% ，木材涨价超过了 10% 。 二、正确选用金属材料 调查报告 调查内容 家庭装修时材料的选用 指导老师 调查组成员 组长 背景介绍： 某家庭准备装修窗户 ( 计划使用 10 年 ), 可供选用的材料有 : 木材、钢铁、铝合金、塑钢。请调查分析选用哪种材料比较好？ 调查目的与意义： 调查内容与结果： 二、正确选用金属材料 性能 价格 制造安装成本 木材 一般 适中 较高 钢铁 耐用、牢固 适中 适中 铝合金 质轻高强、美观、耐腐蚀 适中 适中 塑钢 保温隔热、隔音降噪 较高 较高 调查内容与结果 二、正确选用金属材料 选用金属材料时应该考虑的因素：主要用途、外观、物理性质、化学性质、价格、加工难度、日常维护、对环境的影响等。 小结： 选择方案：铝合金 二、正确选用金属材料 实践活动 请你扮演下列不同的角色对“ 是否应该停止使用铝质饮料罐 ”谈一谈自己的看法？ A 、饮料公司老板的心思 B 、开采铝矿工人的声音 C 、生产铝质饮料罐工人诉求 D 、售货员的话 E 、消费者有话要说 F 、环保官员的呼吁 G 、公司回收人员的说法 你的声音，有我们重视 —— 听证会 二、正确选用金属材料 铝制饮料罐可回收利用 据估算，回收一个铝制饮料罐比制造一个新饮料罐节省 20%, 而且还可以节约金属资源和 95% 的能源。 二、正确选用金属材料 听证会共识： 使用铝质饮料罐有利有弊，但回收铝质饮料罐是目前扬长避短的最有效也是最急迫的做法。环境保护是全社会的共识，投身环保，不只是你我的责任。 二、正确选用金属材料 科学视野：用途广泛的稀土金属 相关网址： 中国稀土在线 http://www.cre-ol.com/soft/newmaterindex/newmaterin.htm 中国的改革总 设计师邓小平 同志早在 1992 年春南巡时就 指出： “ 中东有石油，中国有 稀土， …… 一 定要把稀土的 事情办好，把 中国稀土的优 势发挥出来。 ” 二、正确选用金属材料 稀土元素是镧系元素系稀土类元素群的总称，包含钪 Sc 、钇 Y 及镧系中的镧 La 、铈 Ce 、镨 Pr 、钕 Nd 、钷 Pm 、钐 Sm 、铕 Eu 、钆 Gd 、铽 Tb 、镝 Dy 、钬 Ho 、铒 Er 、铥 Tm 、镱 Yb 、镥 Lu ，共 17 个元素。稀土元素 能与其它元素组成品种繁多、功能千变万化，用途各异的新型材料，被称为“现代工业的维生素，和神奇的新材料宝库。” 二、正确选用金属材料 我国稀土资源占世界稀土资源的 80% ，以氧化物 (REO) 计达 3600 万吨，远景储量实际是 1 亿吨。我国稀土资源分南北两大块。 —— 北方：轻稀土资源，集中在包头白云鄂博特等地，以后在四川冕宁又有发现。主要含镧、铈、镨、钕和少量钐、铕、钆等元素； 二、正确选用金属材料 —— 南方：中重稀土资源，分布在江西、广东、广西、福建、湖南等省，以罕见的离子态赋存与花岗岩风化壳层中，主要含钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钇和镧、钕等元素。 　　 二、正确选用金属材料 稀土作为基体元素能制造出具有特殊“光电磁”性能的多种功能材料，如稀土永磁材料，稀土镍氢电池材料，稀土荧光材料，稀土催化剂。稀土激光材料，稀土精密陶瓷材料。生物工程材料等，它们都是发展电子信息产业，开发新能源，治理环保和国防尖端技术等方面必不可缺少的材料。 二、正确选用金属材料 例如稀土永磁材料（钕铁硼永磁）是当今磁性最强的永磁体，它被称“一代磁王”。稀土永磁材料现已广泛的用到了微型电机，工业用电机、风力发电机、音响设备、仪器仪表。航天航空通讯，医用核磁共振成像仪等方面。 　　 二、正确选用金属材料 　　稀土永磁材料用于电机，使设备小型化，轻型化，同等功率的电机，体积和重量减少 30% 以上。用稀土永磁同步电机代替工业上的异步电机，节电率可达 12-15% ，真正的稀土三基色荧光灯代替白炽灯，节电率可达到 80% 。稀土金属卤化物灯已被大量用于城市广场、体育场馆和高层建筑的美化泛光照明。这些新型电光源不但 二、正确选用金属材料 稀土永磁材料用于电机，可使设备小型化，轻型化，同等功率的电机，体积和重量可减少 30% 以上。用稀土永磁同步电机代替工业上的异步电机，节电率可达 12-15% ，真正的稀土三基色荧光灯代替白炽灯，节电率可达到 80% 。稀土金属卤化物灯已被大量用于城市广场、体育场馆和高层建筑的美化泛光照明。这些新型电光源不但节电效果明显。而且大大提高了照明质量，其生产过程也减少了污染，被称作“绿色照明”。彩色电视正是采用了稀土三基色荧光粉，才能获得彩色逼真的画面。稀土镍氢电池，可以充电而无记忆效应，代替了有污染的镍镉电池，被称作无污染的“绿色电池”。它已广泛用于移动电话，笔记本电脑等设备上。各种稀土功能材料，在航空、航天和尖端国防技术上，如雷达，侦查卫星。激光制导和自动指挥系统等方面都获得了广泛的应用。 　　稀土在高新技术领域中的应用，与其工业技术发达程度成正比。美国的稀土用量一直居世界第一位，日本、英国、法国、德国等工业发达国家都没有稀土资源，但他们都有很先进的稀土应用技术。美国认定的 35 个战略元素和日本选定的 26 个高技术元素中，都包括了全部的稀土元素。所以稀土被称为神奇的稀土。 二、正确选用金属材料 常见金属之最 ① 密度最大的是 ； ②硬度最大的是 ； ③熔点最低的是 ； ④熔点最高的是 ； ⑤延性最好的是 ； ⑥展性最好的是 ； ⑦导电性最好的是 ； ⑧地壳中含量最多的金属元素是 ； Os Cr Hg W Pt Au Ag Al 二、正确选用金属材料 向一铝制易拉罐中充满 CO 2 后，再往罐中注入足量的质量分数为 20% 的 NaOH 溶液，立即严封罐口，不一会儿就发现易拉罐变瘪，再过一会易拉罐又鼓胀起来，解释上述实验现象。 （ 1 ）易拉罐开始变瘪的原因是： ______________ ， ______________________________ 反应的化学方程式为： _____________________ 。 （ 2 ）易拉罐又鼓胀起来的原因是： _____________ _____________________________________ 其反应的离子方程式为： NaOH 与 CO 2 反应， 罐内压强减小，大气压将易拉罐压瘪。 2NaOH + CO 2 = Na 2 CO 3 + H 2 O NaOH 溶液与 Al 反应， 产生 H 2 ，使罐内压强增大。 2Al + 2OH － +2H 2 O = 2AlO 2 － + 3H 2 ↑ 课堂练习 二、正确选用金属材料 Thanks 谢谢您的观看！