高中化學(xué)選修一第三章第一節(jié)合金

1、化學(xué)組成化學(xué)組成使用功能使用功能材料材料金屬材料金屬材料(如合金如合金)非金屬材料非金屬材料(如陶瓷如陶瓷)有機(jī)高分子材料有機(jī)高分子材料(如橡膠如橡膠)信息材料信息材料(如液晶如液晶)結(jié)構(gòu)材料結(jié)構(gòu)材料(如耐高溫材料如耐高溫材料)高功能材料高功能材料(如超導(dǎo)如超導(dǎo))復(fù)合材料復(fù)合材料(如多功能材料如多功能材料)Material 合金是由兩種合金是由兩種或兩種以上的金或兩種以上的金屬（或金屬與非屬（或金屬與非金屬）熔合而成金屬）熔合而成的具有的具有金屬特性金屬特性的物質(zhì)的物質(zhì)。生活中常用合金的物品有哪些？生活中常用合金的物品有哪些？汽車配件汽車配件金屬或合金金屬或合金使用原因使用原因電線芯電線芯汽車

2、外殼汽車外殼燈絲燈絲發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管排氣管 銅銅導(dǎo)電性好導(dǎo)電性好價(jià)格便宜價(jià)格便宜軟鋼軟鋼（一種低碳鋼，含一種低碳鋼，含碳量碳量0.13%0.2%0.13%0.2%）價(jià)格便宜，硬度強(qiáng)度小，價(jià)格便宜，硬度強(qiáng)度小，可塑性高，加工成型性和可塑性高，加工成型性和焊接性好焊接性好鎢鎢熔點(diǎn)高熔點(diǎn)高鋁合金鋁合金密度小、強(qiáng)度密度小、強(qiáng)度大、耐腐蝕大、耐腐蝕不銹鋼不銹鋼抗腐蝕性能好抗腐蝕性能好 查閱資料，填寫下列汽車配件所用的金屬或合金，查閱資料，填寫下列汽車配件所用的金屬或合金，并解釋使用這些材料的原因。并解釋使用這些材料的原因。 1. 1. 為什么我們使用的金屬材料主要是為什么我們使用的金屬材料主要是合金合

3、金，而不是而不是純金屬純金屬？ 2. 2. 為什么合金具有這些優(yōu)良的為什么合金具有這些優(yōu)良的物理性能物理性能？一一.認(rèn)識(shí)合金認(rèn)識(shí)合金閱讀思考閱讀思考 合金與金屬相比，除具有金屬的特性外，還具有許合金與金屬相比，除具有金屬的特性外，還具有許多比各成分金屬更優(yōu)良的物理、化學(xué)或機(jī)械的性能多比各成分金屬更優(yōu)良的物理、化學(xué)或機(jī)械的性能 。 如：如：硬度大、熔點(diǎn)低、密度小、耐磨、耐腐蝕等。硬度大、熔點(diǎn)低、密度小、耐磨、耐腐蝕等。金屬晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu)金屬晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu) 金屬金屬(除汞外除汞外)在常溫下一般都是固體。通過(guò)在常溫下一般都是固體。通過(guò)X射線進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，在金屬中，金屬原子好像射線進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，在金屬中，

4、金屬原子好像許多硬球一層層緊密地堆積著許多硬球一層層緊密地堆積著. 思考：思考： 為什么多數(shù)合金的為什么多數(shù)合金的熔點(diǎn)熔點(diǎn)一般比各組成純金一般比各組成純金屬的低呢？屬的低呢？ 在純金屬內(nèi)，所有的原子大小相在純金屬內(nèi)，所有的原子大小相同，排列十分規(guī)整。而合金內(nèi)原子的同，排列十分規(guī)整。而合金內(nèi)原子的大小不一，排列沒(méi)有純金屬那樣整齊，大小不一，排列沒(méi)有純金屬那樣整齊，使得原子之間的相互作用力減小使得原子之間的相互作用力減小。所。所以，多數(shù)合金的熔點(diǎn)一般比各成分金以，多數(shù)合金的熔點(diǎn)一般比各成分金屬的低。屬的低。 1 1、鐵合金：、鐵合金：(1)(1)生鐵和鋼的比較。生鐵和鋼的比較。鐵合金鐵合金生鐵生鐵

5、鋼鋼含碳量含碳量_組成元素組成元素_，合金鋼中還有其他元，合金鋼中還有其他元素素機(jī)械性能機(jī)械性能_，_有良好的有良好的_，機(jī)械性能好，機(jī)械性能好機(jī)械加工機(jī)械加工可可_不可不可_可鑄、可可鑄、可_用途用途較窄，如制造機(jī)座、管道較窄，如制造機(jī)座、管道廣泛，如制造機(jī)械和交通工具廣泛，如制造機(jī)械和交通工具等等2%2%4.3%4.3%0.03%0.03%2%2%鐵、碳等鐵、碳等鐵、碳鐵、碳硬度大硬度大抗壓，性脆抗壓，性脆延展性延展性鑄鑄鍛鍛鍛鍛二二 、使用合金、使用合金(2)(2)鋼的分類鋼的分類含碳量含碳量較大較大較強(qiáng)較強(qiáng)一定量的一種或幾種其他元素一定量的一種或幾種其他元素不同性能不同性能(3)(3)

6、不銹鋼不銹鋼 CrCr、NiNi抗腐蝕能力抗腐蝕能力 用途：不銹鋼具有的優(yōu)良性能，使它在化工用途：不銹鋼具有的優(yōu)良性能，使它在化工生產(chǎn)、醫(yī)療器械制造、建筑裝飾業(yè)及人類生活中得生產(chǎn)、醫(yī)療器械制造、建筑裝飾業(yè)及人類生活中得到廣泛的應(yīng)用。生活中常見的醫(yī)療器械、廚房用具到廣泛的應(yīng)用。生活中常見的醫(yī)療器械、廚房用具和餐具等很多都是用不銹鋼制成的。和餐具等很多都是用不銹鋼制成的。 性能：不銹鋼是最常見的合金鋼，它的合金元性能：不銹鋼是最常見的合金鋼，它的合金元素主要是素主要是_。不銹鋼在大氣中比較穩(wěn)定，不容。不銹鋼在大氣中比較穩(wěn)定，不容易生銹，具有很強(qiáng)的易生銹，具有很強(qiáng)的_。學(xué)與問(wèn)：學(xué)與問(wèn)： 日常生活中常

7、用的不銹鋼在大氣中抗腐蝕能力很強(qiáng)，日常生活中常用的不銹鋼在大氣中抗腐蝕能力很強(qiáng)，但在海水中會(huì)被腐蝕。你對(duì)這有什么啟示？但在海水中會(huì)被腐蝕。你對(duì)這有什么啟示？啟示：?jiǎn)⑹荆?、日常生活中常用的不銹鋼在大氣中比較穩(wěn)定，不、日常生活中常用的不銹鋼在大氣中比較穩(wěn)定，不容易生銹。但是如果放在海水中，海水中的氯離子會(huì)容易生銹。但是如果放在海水中，海水中的氯離子會(huì)使這種不銹鋼發(fā)生腐蝕。使這種不銹鋼發(fā)生腐蝕。2、銹鋼的、銹鋼的“不銹不銹”是相對(duì)的，是與使用條件有關(guān)的是相對(duì)的，是與使用條件有關(guān)的 。 密度小、強(qiáng)度大、抗腐蝕力強(qiáng)。密度小、強(qiáng)度大、抗腐蝕力強(qiáng)。 鋁是地殼中含量最多的金屬元素。純鋁是地殼中含量最多的金屬

8、元素。純鋁的硬度較小，不適于制造機(jī)器零件等。鋁的硬度較小，不適于制造機(jī)器零件等。向鋁中加入少量的合金元素如向鋁中加入少量的合金元素如CuCu、MgMg、SiSi、MnMn、ZnZn及稀土元素等可制成鋁合金。及稀土元素等可制成鋁合金。 硬鋁硬鋁：含：含Cu4% Mg0.5% Mn0.5% Cu4% Mg0.5% Mn0.5% Si0.7%Si0.7%2 2、鋁合金：、鋁合金：青銅：青銅：黃銅：黃銅：白銅：白銅：含含CuCu、Sn Sn 、PbPb等等硬而脆，強(qiáng)度大硬而脆，強(qiáng)度大銅合金銅合金含含CuCu、ZnZn耐腐蝕，耐磨，可塑性耐腐蝕，耐磨，可塑性強(qiáng)，硬度較小。強(qiáng)，硬度較小。含含NiNi、Zn

9、Zn（少量（少量MnMn）制精密機(jī)制精密機(jī)械等械等1 1、純金質(zhì)軟，不適合直接制造首飾。、純金質(zhì)軟，不適合直接制造首飾。2 2、向純金中加入一定量的、向純金中加入一定量的CuCu或或AgAg，可以制成，可以制成硬度較大的金合金，用于制造金首飾等。金硬度較大的金合金，用于制造金首飾等。金首飾的成色是以首飾中金的最低含量的千分首飾的成色是以首飾中金的最低含量的千分?jǐn)?shù)來(lái)計(jì)量的。如：數(shù)來(lái)計(jì)量的。如：999999為千足金，為千足金，990990為足金，為足金，750750為為18K18K金，等等。金，等等。思考與交流：思考與交流：1、鑄造硬幣的合金應(yīng)該具有什么性質(zhì)？為什么？、鑄造硬幣的合金應(yīng)該具有什么性

10、質(zhì)？為什么？答：答：鑄造硬幣的合金應(yīng)該鑄造硬幣的合金應(yīng)該具有一定的硬度，能耐磨損和具有一定的硬度，能耐磨損和抗腐蝕抗腐蝕，這樣硬幣才可以使用一定的年限；鑄造硬幣，這樣硬幣才可以使用一定的年限；鑄造硬幣的合金也的合金也不能太硬不能太硬，否則，硬幣上的圖案和數(shù)字不易，否則，硬幣上的圖案和數(shù)字不易被壓印出來(lái)；鑄造硬幣的合金也被壓印出來(lái)；鑄造硬幣的合金也不能太昂貴不能太昂貴，等等，等等 2、你從、你從1元、元、5角和角和1角硬幣的材質(zhì)不同能得出什角硬幣的材質(zhì)不同能得出什么結(jié)論？么結(jié)論？答：三種金屬的價(jià)值：鎳銅鋁答：三種金屬的價(jià)值：鎳銅鋁 。思考與交流：思考與交流：3、你認(rèn)為鑄造硬幣所用合金的實(shí)際價(jià)值是

11、低于面、你認(rèn)為鑄造硬幣所用合金的實(shí)際價(jià)值是低于面值、等于面值、還是高于面值？如果高于面值，值、等于面值、還是高于面值？如果高于面值，人們可能會(huì)怎么做？人們可能會(huì)怎么做？答：答：鑄造硬幣所用合金的實(shí)際價(jià)值應(yīng)該低于面值。如果鑄造硬幣所用合金的實(shí)際價(jià)值應(yīng)該低于面值。如果高于面值，人們可能會(huì)把硬幣收藏起來(lái)或高價(jià)出售，高于面值，人們可能會(huì)把硬幣收藏起來(lái)或高價(jià)出售，而不當(dāng)作貨幣使用而不當(dāng)作貨幣使用 ?！菊`區(qū)警示誤區(qū)警示】認(rèn)識(shí)合金的常見誤區(qū)認(rèn)識(shí)合金的常見誤區(qū) (1) (1)誤認(rèn)為合金都是由金屬構(gòu)成的。事實(shí)上，凡誤認(rèn)為合金都是由金屬構(gòu)成的。事實(shí)上，凡是在金屬中加熱熔合某些金屬或非金屬而得到的具是在金屬中加熱熔

12、合某些金屬或非金屬而得到的具有金屬特性的物質(zhì)都是合金；盡管合金的許多性能有金屬特性的物質(zhì)都是合金；盡管合金的許多性能都優(yōu)于純金屬，但并不是說(shuō)其所有性能都比純金屬都優(yōu)于純金屬，但并不是說(shuō)其所有性能都比純金屬要好，要根據(jù)實(shí)際需要，靈活選擇使用純金屬或合要好，要根據(jù)實(shí)際需要，靈活選擇使用純金屬或合金。金。 (2)“ (2)“性質(zhì)決定用途性質(zhì)決定用途”，這一傳統(tǒng)的說(shuō)法正在受，這一傳統(tǒng)的說(shuō)法正在受到挑戰(zhàn)。我們不能完全依據(jù)物質(zhì)的性質(zhì)來(lái)確定物質(zhì)到挑戰(zhàn)。我們不能完全依據(jù)物質(zhì)的性質(zhì)來(lái)確定物質(zhì)的應(yīng)用，要綜合考慮多種因素，使物質(zhì)的應(yīng)用得到的應(yīng)用，要綜合考慮多種因素，使物質(zhì)的應(yīng)用得到充分的發(fā)揮，以最小的投入換取最大的

13、價(jià)值。充分的發(fā)揮，以最小的投入換取最大的價(jià)值。 (3) (3)誤以為金屬材料都是由金屬單質(zhì)制成的。實(shí)際上，誤以為金屬材料都是由金屬單質(zhì)制成的。實(shí)際上，很多的金屬材料都是應(yīng)用了該金屬的合金，合金具有較很多的金屬材料都是應(yīng)用了該金屬的合金，合金具有較純金屬更廣闊的應(yīng)用范圍。純金屬更廣闊的應(yīng)用范圍。 (4) (4)合金不一定是固態(tài)，如作原子反應(yīng)堆導(dǎo)熱劑的合金不一定是固態(tài)，如作原子反應(yīng)堆導(dǎo)熱劑的鈉鈉- -鉀合金，常溫下為液態(tài)。鉀合金，常溫下為液態(tài)。（1 1）儲(chǔ)氫合金）儲(chǔ)氫合金（2 2）鈦合金）鈦合金（3 3）耐熱合金）耐熱合金（4 4）形狀記憶合金）形狀記憶合金（5 5）泡沫合金）泡沫合金4 4、新型

14、合金、新型合金氫燃料電池汽車上的儲(chǔ)氫罐氫燃料電池汽車上的儲(chǔ)氫罐 未來(lái)能源的開發(fā)中，氫是一種發(fā)熱高、無(wú)未來(lái)能源的開發(fā)中，氫是一種發(fā)熱高、無(wú)污染、無(wú)公害、取之不盡、用之不竭的能源，是污染、無(wú)公害、取之不盡、用之不竭的能源，是能源研究的一個(gè)發(fā)展方向，關(guān)鍵問(wèn)題是如何貯存能源研究的一個(gè)發(fā)展方向，關(guān)鍵問(wèn)題是如何貯存氫氫? ?氫氣是一種易燃易爆的氣體，要在氫氣是一種易燃易爆的氣體，要在-253-253才液才液化?；?。19681968年美國(guó)首先發(fā)現(xiàn)年美國(guó)首先發(fā)現(xiàn)Mg-NiMg-Ni合金具有貯氫功能合金具有貯氫功能，但要在，但要在250250時(shí)才放出氫。后相繼發(fā)現(xiàn)時(shí)才放出氫。后相繼發(fā)現(xiàn)Ti-FeTi-Fe，Ti

15、-MnTi-Mn，La-NiLa-Ni等合金也有貯氫功能。等合金也有貯氫功能。 LaLaN1N1貯氫貯氫臺(tái)金在常溫、臺(tái)金在常溫、0.152 MPa0.152 MPa下就可放出氫，可用于汽下就可放出氫，可用于汽車、燃料電池等，新型貯氫合金材料的發(fā)現(xiàn)和實(shí)車、燃料電池等，新型貯氫合金材料的發(fā)現(xiàn)和實(shí)際應(yīng)用有待于際應(yīng)用有待于2121世紀(jì)繼續(xù)努力。世紀(jì)繼續(xù)努力。 以鈦為基加入其他合金元素組成的合金稱作鈦以鈦為基加入其他合金元素組成的合金稱作鈦合金。鈦合金具有密度低、比強(qiáng)度高、抗腐蝕性能合金。鈦合金具有密度低、比強(qiáng)度高、抗腐蝕性能好、工藝性能好等優(yōu)點(diǎn)好、工藝性能好等優(yōu)點(diǎn), ,是較為理想的航天工程結(jié)是較為理想

16、的航天工程結(jié)構(gòu)材料。構(gòu)材料。 鎳鈷合金能耐鎳鈷合金能耐12001200，用于噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)，用于噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)的構(gòu)件。鎳鉻鐵非磁性耐熱合金和燃?xì)廨啓C(jī)的構(gòu)件。鎳鉻鐵非磁性耐熱合金在在12001200時(shí)仍具有高強(qiáng)度、韌性好的特點(diǎn)，時(shí)仍具有高強(qiáng)度、韌性好的特點(diǎn)，可用于航天飛機(jī)的部件和原子反應(yīng)堆的控制可用于航天飛機(jī)的部件和原子反應(yīng)堆的控制捧等。尋找耐高溫（捧等。尋找耐高溫（10001000以上）、可長(zhǎng)時(shí)以上）、可長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行（間運(yùn)行（10000 h10000 h以上）、耐腐蝕、高強(qiáng)度等以上）、耐腐蝕、高強(qiáng)度等要求的合金材料，仍是今后研究的方向。要求的合金材料，仍是今后研究的方向。 它們具有高彈性、金屬

17、橡膠性能、它們具有高彈性、金屬橡膠性能、高強(qiáng)度等特點(diǎn)，如高強(qiáng)度等特點(diǎn)，如Ni-TiNi-Ti，Ag-CdAg-Cd，Cu-Cu-CdCd，Cu-A1-NiCu-A1-Ni，Cu-A1-ZnCu-A1-Zn等合金，可用等合金，可用作調(diào)節(jié)裝置的彈性元件（如離合器，節(jié)作調(diào)節(jié)裝置的彈性元件（如離合器，節(jié)流閥，溫控元素等）、熱引擎材料、醫(yī)流閥，溫控元素等）、熱引擎材料、醫(yī)療材料（牙齒矯正材料）等。療材料（牙齒矯正材料）等。 泡沫金屬是指含有泡沫氣孔的特種金屬材料。向泡沫金屬是指含有泡沫氣孔的特種金屬材料。向熔融的鋁合金中通入空氣、氧氣或水蒸氣，生成的氧熔融的鋁合金中通入空氣、氧氣或水蒸氣，生成的氧化物粒

18、子使熔融體黏度加大。然后加入發(fā)泡劑，產(chǎn)生化物粒子使熔融體黏度加大。然后加入發(fā)泡劑，產(chǎn)生的起泡均勻分布在熔融體中，冷卻后就得到了泡沫鋁的起泡均勻分布在熔融體中，冷卻后就得到了泡沫鋁合金。泡沫金屬具有質(zhì)輕、吸音、隔熱、能夠吸收電合金。泡沫金屬具有質(zhì)輕、吸音、隔熱、能夠吸收電磁波等一系列良好優(yōu)點(diǎn)，特別適用于導(dǎo)彈和飛行器的磁波等一系列良好優(yōu)點(diǎn)，特別適用于導(dǎo)彈和飛行器的防沖擊保護(hù)層、汽車的緩沖器，以及運(yùn)輸系統(tǒng)和住宅防沖擊保護(hù)層、汽車的緩沖器，以及運(yùn)輸系統(tǒng)和住宅建筑的吸音、放熱等方面。建筑的吸音、放熱等方面。 練習(xí)：練習(xí)：1 1、有關(guān)合金的敘述不正確的是、有關(guān)合金的敘述不正確的是( )( ) A A、合金的熔點(diǎn)比它的各成分金屬的熔點(diǎn)低、合金的熔點(diǎn)比它的各成分金屬的熔點(diǎn)低 B B、合金的硬度和強(qiáng)度一般比純金屬高、合金的硬度和強(qiáng)度一般比純金屬高 C C、合金一定是金屬熔合