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高中化学人教版 (新课标)必修1第三节 用途广泛的金属材料教课内容ppt课件
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这是一份高中化学人教版 (新课标)必修1第三节 用途广泛的金属材料教课内容ppt课件，共42页。PPT课件主要包含了材料的分类，学与问，生铁和钢的比较，新型合金，课外实践活动，黑色金属，有色金属，轻金属，重金属，金属单质等内容，欢迎下载使用。
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
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。
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。
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。
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。
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。
十二生肖兽首铜像—虎首
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。
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？
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 ]
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%
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
其他几种常见合金的组成、性质和用途
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：
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。
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？
铁、铬、锰及其合金
除了黑色金属以外的金属
密度小于4.5g/cm3的金属
密度大于4.5g/cm3的金属
资料卡片：金属材料的分类
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。
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
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%。
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。
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
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。
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。
科学视野：用途广泛的稀土金属
相关网址：中国稀土在线httpwww.cre-l.cm/sft/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。”
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H、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。”
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；
——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。
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。
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。
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
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。
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 ；
向一铝制易拉罐中充满 CO2 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 CO2反应，
罐内压强减小，大气压将易拉罐压瘪。
2NaOH + CO2 = Na2CO3 + H2O
NaOH溶液与Al反应，
产生H2，使罐内压强增大。
2Al + 2OH－+2H2O = 2AlO2－+ 3H2↑
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
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。
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。
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。
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。
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。
十二生肖兽首铜像—虎首
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。
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？
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 ]
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%
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
其他几种常见合金的组成、性质和用途
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：
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。
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？
铁、铬、锰及其合金
除了黑色金属以外的金属
密度小于4.5g/cm3的金属
密度大于4.5g/cm3的金属
资料卡片：金属材料的分类
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。
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
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%。
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。
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
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。
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。
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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H、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。”
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；
——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。
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。
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。
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
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。
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 ；
向一铝制易拉罐中充满 CO2 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 CO2反应，
罐内压强减小，大气压将易拉罐压瘪。
2NaOH + CO2 = Na2CO3 + H2O
NaOH溶液与Al反应，
产生H2，使罐内压强增大。
2Al + 2OH－+2H2O = 2AlO2－+ 3H2↑
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