第一单元第一单元应用广泛的金属材料应用广泛的金属材料专题专题3 3 丰富多彩的生活材丰富多彩的生活材料料绚丽多彩的金属世界绚丽多彩的金属世界 下列金属制品通常是用哪些金属材料下列金属制品通常是用哪些金属材料制成的制成的? ?各利用了金属的哪些性质各利用了金属的哪些性质? ? 表表3 31 1 组成金属制品的成分及其性质组成金属制品的成分及其性质金属制品金属制品金属成分金属成分应用的金属性质应用的金属性质“钢精锅钢精锅”FeFe电线电线AlAl、CuCu灯泡中的灯丝灯泡中的灯丝W W熔断器中的保险丝熔断器中的保险丝PbPb、SnSn、BiBi、CdCd18K18K金首饰金首饰Au(AgAu(Ag、Cu25%)Cu25%)硬币或纪念币硬币或纪念币地壳中元素含量示意图地壳中元素含量示意图金属的共同物理性质金属的共同物理性质金属的导电性、导热性金属的导电性、导热性导电性导电性：由于自由电子在外加电场的作用下产：由于自由电子在外加电场的作用下产生定向移动形成电流。故金属容易导电。生定向移动形成电流。故金属容易导电。导热性导热性：自由电子在运动时与金属离子相互碰：自由电子在运动时与金属离子相互碰撞，在碰撞过程中发生能量交换，使整块金撞，在碰撞过程中发生能量交换，使整块金属达到同样的温度。属达到同样的温度。一、金属性质及其应用一、金属性质及其应用绝绝大多数金属有延展性：大多数金属有延展性：当金属受到外力时，金属内原子层之间容当金属受到外力时，金属内原子层之间容易作相对位移，而金属离子和自由电子仍易作相对位移，而金属离子和自由电子仍保持着金属键的结合力，金属发生变形而保持着金属键的结合力，金属发生变形而不易断裂，因此金属具有良好的延展性。不易断裂，因此金属具有良好的延展性。金属的共同物理性质金属的共同物理性质少数金属，如锑、铋、锰等性质较脆，少数金属，如锑、铋、锰等性质较脆，没有延展性。没有延展性。最细的白金丝直径不过最细的白金丝直径不过1/5000mm最薄的金箔只有最薄的金箔只有1/10000mm厚厚 （1）状态：）状态：_；特殊的是；特殊的是_。（2）颜色：）颜色：_；特殊的是；特殊的是 。（3）_（有或无）延展性，（有或无）延展性，_的延展性最好。的延展性最好。（4）金属一般是）金属一般是_的导体，其中的导体，其中_的的 导电性最好。导电性最好。固体固体汞汞银白色银白色金、铜、铋金、铜、铋有有金金热和电热和电银和铜银和铜金属的共同物理性质金属的共同物理性质金属一般具有哪些化学性质金属一般具有哪些化学性质金属具有还原性金属具有还原性与非金属反应 与水反应与酸反应与盐反应金属之最金属之最地壳中含量最高的金属元素地壳中含量最高的金属元素人体中含量最高的金属元素人体中含量最高的金属元素目前世界年产量最高的金属目前世界年产量最高的金属导电、导热性最好的金属导电、导热性最好的金属硬度最高的金属硬度最高的金属熔点最高的金属熔点最高的金属熔点最低的金属熔点最低的金属密度最大的金属密度最大的金属密度最小的金属密度最小的金属铝铝钙钙铁铁银银铬铬钨钨汞汞锂锂锇锇(22.48克克/立方厘米立方厘米)金属铝的性质金属铝的性质交流与讨论：交流与讨论：、铝是一种活泼金属，为什么可用、铝是一种活泼金属，为什么可用它制作铝锅，使用时应注意什么问题它制作铝锅，使用时应注意什么问题?、为什么铝制容器可盛装浓硫酸、为什么铝制容器可盛装浓硫酸和浓硝酸和浓硝酸?实验记录实验记录实验实验现象现象实验实验实验实验活动与探究活动与探究铝片表面无明显现象铝片表面无明显现象铝片表面出现气泡铝片表面出现气泡铝片表面附着一层红色的铜铝片表面附着一层红色的铜铝片表面无明显现象铝片表面无明显现象铝箔熔化，失去光泽，熔化的铝箔熔化，失去光泽，熔化的铝并不滳落，好象有一层膜兜着铝并不滳落，好象有一层膜兜着铝是一种比较活泼的金属铝是一种比较活泼的金属具有两性，能与酸、强碱溶液反应具有两性，能与酸、强碱溶液反应表面的铝能与空气中的氧气反应形成一层表面的铝能与空气中的氧气反应形成一层致密的氧化膜，具有一定的抗腐蚀能力致密的氧化膜，具有一定的抗腐蚀能力常温下，与强氧化剂接触时，表面会钝化常温下，与强氧化剂接触时，表面会钝化（如浓硫酸、浓硝酸）（如浓硫酸、浓硝酸）铝、氧化铝、氢氧化铝都具有两性，能与铝、氧化铝、氢氧化铝都具有两性，能与酸或强碱反应，请写出反应方程式。酸或强碱反应，请写出反应方程式。铝的性质铝的性质铝的应用铝的应用由于具有良好的延展性而被制成铝箔，用由于具有良好的延展性而被制成铝箔，用于包装食品于包装食品导电性好，用于电线导电性好，用于电线耐腐蚀、导热，用于炊具耐腐蚀、导热，用于炊具制各种铝合金制各种铝合金做涂料做涂料注意：注意：铝制炊具不能用来装酸性或碱性食品，不铝制炊具不能用来装酸性或碱性食品，不能长期用于存放含食盐的食品能长期用于存放含食盐的食品洗涤时不宜用酸性或碱性洗涤剂洗涤时不宜用酸性或碱性洗涤剂二、合 金合金种类合金种类主要组成元素主要组成元素常用生活器件常用生活器件碳钢碳钢铁、碳铁、碳刀具刀具黄铜黄铜铜、锌铜、锌门锁及家庭装修材料等门锁及家庭装修材料等青铜青铜铜、锡铜、锡青铜器青铜器白铜白铜铜、镍铜、镍餐具餐具坚铝坚铝铝、铜、镁、锰铝、铜、镁、锰门窗框架门窗框架镁铝合金镁铝合金镁、铝镁、铝计算机和照相机外壳计算机和照相机外壳武德合金武德合金铅、锡、铋、镉铅、锡、铋、镉保险丝保险丝焊锡焊锡铅、锡铅、锡焊接时使用的材料焊接时使用的材料表表3 33 3 生活中常见的合金生活中常见的合金认识合金合金是由两种或两种以上金属或非金属融合而成的具有金属特性的物质。合金与纯金属的比较熔点硬度延展性韧性纯金属合金相对高相对低较软相对硬良好一般相对差小资料：金属钾、钠在常温下均为固态，但它们的合金在常温呈液态，具有良好的导热性，可作为原子反应队的导热剂。纯纯金属和合金的结构不同金属和合金的结构不同使用合金铁合金生铁（铁碳合金，含碳2%4.3%2%4.3%，硬度大、抗压性强、性脆，用于制造机座、管道）钢含碳0.03%2%，延展性、机械性能好，用于制造机械和交通工具。碳素钢高碳钢（硬度较大）中碳钢低碳钢（韧性较好）合金钢不锈钢（Cr18%,Ni8%）锰钢（增加强度和韧性）铝合金硬铝：Cu 4%、Mg 0.5%、 Mn 0.5%、Si 0.7%特点：密度小、强度高、抗腐蚀用途：制造飞机和宇宙飞船铜合金铜合金黄铜（CuZn，Zn20%36%）青铜（CuSn，Sn10%30%）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？24K金和18K 金金合金新型合金储氢合金：TiFe, LaNi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：铁锈斑斑铁锈斑斑四川省宜宾市城区的南门大桥四川省宜宾市城区的南门大桥钢铁钢铁生锈生锈造成大桥造成大桥断裂断裂！断裂断裂铜器表面生成一层薄薄的铜器表面生成一层薄薄的铜绿铜绿铜绿的铜绿的主要成分是主要成分是Cu2(OH)2CO3金属的腐蚀和防护金属的腐蚀和防护金属的腐蚀现象非常普遍：金属的腐蚀现象非常普遍：1、钢铁生锈：、钢铁生锈：铁锈的主要成分：铁锈的主要成分：Fe2O3XH2O2、铜器表面生成铜绿：、铜器表面生成铜绿：铜绿的主要成分：铜绿的主要成分：Cu2(OH)2CO3左边家用燃气灶的中心部位很容易生锈，而右边的左边家用燃气灶的中心部位很容易生锈，而右边的食品罐头放在南极食品罐头放在南极80多年了，却很少生锈多年了，却很少生锈升温可加快升温可加快金属腐蚀金属腐蚀温度对化学腐蚀的影响：温度对化学腐蚀的影响： 升温加快升温加快金属腐蚀金属腐蚀降温减慢降温减慢金属腐蚀金属腐蚀1、定义：、定义： 指金属或合金与周围接触到的气体或指金属或合金与周围接触到的气体或液体进行液体进行化学反应化学反应而腐蚀损耗的过程。而腐蚀损耗的过程。一、金属的腐蚀一、金属的腐蚀 2、分类、分类1）、化学腐蚀）、化学腐蚀 金属跟接触到的物质金属跟接触到的物质 (如如O2、Cl2 、 SO2等等) 直直接发生接发生化学反应化学反应而引起的腐蚀。而引起的腐蚀。不纯的金属（或合金）跟电解质溶液接触时，会不纯的金属（或合金）跟电解质溶液接触时，会发生发生原电池反应原电池反应，比较活泼的金属失去电子而被，比较活泼的金属失去电子而被氧化，这种腐蚀，叫做电化学腐蚀氧化，这种腐蚀，叫做电化学腐蚀2）、电化学腐蚀（电化腐蚀）、电化学腐蚀（电化腐蚀） 海边的铁制品比较容易生锈，为什么？海边的铁制品比较容易生锈，为什么？原电池反应原电池反应可加快金属可加快金属腐蚀腐蚀原电池反应对化学腐蚀的影响：原电池反应对化学腐蚀的影响： 加快加快金属腐蚀金属腐蚀1、化学腐蚀、化学腐蚀金属跟接触到的物质金属跟接触到的物质直接直接发生化学发生化学反应而引起的腐蚀反应而引起的腐蚀原理：原理： 氧化还原反应氧化还原反应例如：例如： 铁与铁与氯气直接反应氯气直接反应钢管被原油中的含硫钢管被原油中的含硫化合物腐蚀化合物腐蚀2、电化学腐蚀、电化学腐蚀不纯的金属不纯的金属(或合金或合金)跟电解质溶液跟电解质溶液接触时，会发生接触时，会发生原电池原电池反应，比较反应，比较活泼的金属失去电子而被氧化的反应活泼的金属失去电子而被氧化的反应原理：原理：原电池反应原电池反应本质：本质：氧化还原反应氧化还原反应例如：例如： 钢铁在潮湿的空气中被腐蚀钢铁在潮湿的空气中被腐蚀复习：原电池反应原理复习：原电池反应原理条件：条件：1、有电解质溶液、有电解质溶液 2、有活泼性不同的两种金属、有活泼性不同的两种金属 或其中一种是非金属或其中一种是非金属 3、闭合电路、闭合电路电极判断：电极判断：比较活泼的一极是负极比较活泼的一极是负极比较不活泼的是正极比较不活泼的是正极讨论：钢铁的腐蚀讨论：钢铁的腐蚀钢铁在潮湿的空气中更容易腐蚀钢铁在潮湿的空气中更容易腐蚀原因：原因：空气中溶解空气中溶解CO2的水分的水分酸性增强（形成电解质溶液）酸性增强（形成电解质溶液）Fe和和C构成原电池的两极构成原电池的两极Fe：负极：负极C：正极：正极金属腐蚀的危害 金属的腐蚀对国民经济带来的损失是惊人的，金属的腐蚀对国民经济带来的损失是惊人的，据据70年代美国的一份统计报告，全世界每年代美国的一份统计报告，全世界每年由于腐蚀而报废的金属设备和材料，约年由于腐蚀而报废的金属设备和材料，约相当于金属年产量的相当于金属年产量的1/3，至于因设备腐蚀，至于因设备腐蚀损坏而引起的停工减产、产品质量下降、损坏而引起的停工减产、产品质量下降、污染环境、危害人体健康甚至造成严重事污染环境、危害人体健康甚至造成严重事故的损失，就更无法估计了。当前，世界故的损失，就更无法估计了。当前，世界各国都有许多优秀的科学家，从事金属腐各国都有许多优秀的科学家，从事金属腐蚀理论及防护方法的研究工作。有志者可蚀理论及防护方法的研究工作。有志者可选择这方面的课题研究，一定会大有作为；选择这方面的课题研究，一定会大有作为；一旦有新的突破，产生的经济效益和社会一旦有新的突破，产生的经济效益和社会影响，必将是巨大的。影响，必将是巨大的。 二二.金属防护金属防护1.影响金属腐蚀的两个因素影响金属腐蚀的两个因素金属本性金属本性介质介质金属是否活泼，纯净金属是否活泼，纯净金属与哪些物质共存金属与哪些物质共存2.金属腐蚀的本质金属腐蚀的本质金属原子金属原子失去电子失去电子成为阳离子的成为阳离子的过程过程(三三) 、金属的、金属的防护防护方法方法 P56将将Cr、Ni等金属加进钢里等金属加进钢里制成不锈钢制成不锈钢1、改变金属的内部组织结构，、改变金属的内部组织结构，例如：例如：思考与交流思考与交流 P89讨论自行车不同构件的防锈措施讨论自行车不同构件的防锈措施 自行车如何防生锈？自行车如何防生锈？是是在金属表面在金属表面镀上一层耐腐蚀的金属，镀上一层耐腐蚀的金属，如自行车的钢圈和车铃是在钢上如自行车的钢圈和车铃是在钢上镀镀上一上一层既耐腐蚀又耐磨的层既耐腐蚀又耐磨的Cr自行车的车把、自行车的车把、车辐条、钢车辐条、钢圈和车铃防圈和车铃防锈措施是什锈措施是什么？么？健身器材如何防锈？健身器材如何防锈？刷油漆刷油漆衣架和电线如何防锈？衣架和电线如何防锈？外面包上一层塑料层外面包上一层塑料层某些工具的某些工具的“机械传动部位机械传动部位” ，能用，能用油漆来防锈吗？油漆来防锈吗？不能用油漆来防锈，而是选用油脂不能用油漆来防锈，而是选用油脂应选用什么呢？应选用什么呢？船身如何防腐蚀的？船身如何防腐蚀的？用牺牲锌块的方法来保护用牺牲锌块的方法来保护船身上装锌块船身上装锌块 如何防止地下钢铁管道的腐蚀？如何防止地下钢铁管道的腐蚀？用牺牲镁块的方法来防止地下钢铁用牺牲镁块的方法来防止地下钢铁管道的腐蚀，镁块要定期更换管道的腐蚀，镁块要定期更换使用馬口鐵:在鐵皮鍍上千分之一釐米的錫,可隔絕空氣與水在在金金属属表表面面烤烤漆漆(1)、改变金属的内部组织结构，如、改变金属的内部组织结构，如(2)、在金属表面覆盖保护层，如、在金属表面覆盖保护层，如(3)、电化学保护法、电化学保护法 （消除引起金属发生电化腐（消除引起金属发生电化腐蚀的原电池反应的方法）蚀的原电池反应的方法）在要保护的金属上在要保护的金属上连接连接比该金属比该金属更活泼的金属更活泼的金属或或合金合金 P57 不锈钢不锈钢覆盖油脂、油漆、搪瓷、塑料、电镀金属、氧化覆盖油脂、油漆、搪瓷、塑料、电镀金属、氧化成致密的气化膜等成致密的气化膜等(三三)、金属防护的方法、金属防护的方法知识总结知识总结