2018年高中化學 專題3 豐富多彩的生活材料 第一單元 應用廣泛的金屬材料課件10 蘇教版選修1 .ppt

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第一單元應用廣泛的金屬材料,第一單元應用廣泛的金屬材料,第一單元應用廣泛的金屬材料,第一單元應用廣泛的金屬材料,二、常見合金的組成及應用,學習目標,1．認識金屬與合金在性能上的主要差異(B)，知道生活中常見合金的組成(A)。2．了解金屬腐蝕的化學原理(B)；知道金屬防腐的常用方法及防止金屬腐蝕的重要意義(A)。3.感受化學是生活中常用材料發(fā)展的基礎及其在提高生活質量方面所發(fā)揮的積極作用(A)。,二、常見合金的組成及應用,1.概念:兩種或兩種以上金屬（或金屬與非金屬）熔合而成的具有金屬特性的物質。,2.特性:①合金的熔點低于其各組成金屬熔點。②合金的硬度高于其各組成金屬硬度。,,,知識卡片,小資料：金屬鉀、鈉在常溫下均為固態(tài)，但它們的合金在常溫呈液態(tài)，具有良好的導熱性，可作為原子反應隊的導熱劑。,焊錫(183℃),67%錫(232.1℃),33%鉛(327.7℃),保險絲(70℃),12.5%錫(232.1℃),25%鉛(327.7℃),50%鉍(271.4℃),第一單元應用廣泛的金屬材料,,,,表3－3生活中常見的合金,鐵合金,,生鐵（含碳2%~4.3%，硬度大、抗壓性強、性脆，用于制造機座、管道）,鋼,含碳0.03%~2%，延展性、機械性能好，用于制造機械和交通工具。,,碳素鋼,,高碳鋼（硬度較大）中碳鋼低碳鋼（韌性較好）,合金鋼,,不銹鋼（鉻Cr18%,鎳Ni8%增強鋼鐵的抗腐蝕能力）,錳鋼（增加強度和韌性）,思考一：請結合生活實例，小結鐵合金的組成及應用。,,,鋁合金：向純鋁中加入合金元素如Cu、Mg、Si、Mn、Zn及稀土金屬等。如硬鋁：Cu4%、Mg0.5%、Mn0.5%、Si0.7%,質輕、強度大、耐腐蝕、易加工。鋁和航空事業(yè)緊緊地連在一起，因此，有些國家把鋁譽為“帶翼的金屬”，即能飛的意思。廣泛用于飛機、火箭、汽車、火車、船舶等許多軍用和民用產品中。,思考二：請結合生活實例，小結鋁合金的組成及應用。,銅合金,,黃銅（Cu~Zn，Zn20%~36%）,青銅（Cu~Sn，Sn10%~30%）,思考三：古代稱為藥金，密度比黃金小，外觀與金非常相似，常被誤認為是黃金。假如是你，你怎樣來判別“藥金”和黃金？,我國最早使用的合金,鈦合金,被譽為“21世紀金屬”的鈦所形成的合金，在高科技領域發(fā)揮了巨大的作用。同時，由于它有較高的強度、良好的抗氧化性和優(yōu)異的耐腐蝕性，對人體無毒和不良反應，還可作為人造骨的材料，因而又被稱為“親生物金屬”?，F(xiàn)在，鈦合金已廣泛應用于膝關節(jié)、肩關節(jié)、頭蓋骨的修復或再造。,新發(fā)現(xiàn),神奇的形狀記憶合金,形狀記憶合金（鈦鎳合金）：合金的形狀被改變之后，一旦加熱到一定的躍變溫度時，它又可以魔術般地變回到原來的形狀，人們把具有這種特殊功能的合金稱為形狀記憶合金。,(a)原始形狀(b)拉直(c)加熱后恢復,新發(fā)現(xiàn),神奇的形狀記憶合金,,記憶合金制成的眼鏡框架,在醫(yī)學上的應用,形狀記憶合金在現(xiàn)代臨床醫(yī)療領域內已獲得廣泛應用，正扮演著不可替代的重要角色。例如，各類人體腔內支架、心臟修補器、血栓過濾器、口腔正畸器、人造骨骼、傷骨固定加壓器、脊柱矯形棒、栓塞器、節(jié)育環(huán)、醫(yī)用介入導絲和手術縫合線等等，都可以用形狀記憶合金制成。,,,（a）預壓縮（b）受熱擴張后（c）植入腔道內效果,醫(yī)用腔內支架的應用原理示意,新發(fā)現(xiàn),月球上使用的形狀記憶合金天線,科學家用當時剛剛發(fā)現(xiàn)不久的形狀記憶合金絲制成了如圖（a）所示的拋物線形天線。在宇宙飛船發(fā)射之前，首先將拋物面天線折疊成一個小球，如圖（b）所示，這樣很容易就能裝進宇宙飛船上的登月艙內。當?shù)窃屡撛谠虑蛏铣晒χ懞螅恍枥锰柕妮椛淠軐π∏蚣訙?，折疊成球形的天線因具有形狀“記憶”功能便會自然展開，恢復到原始的拋物面形狀，如圖（c）所示,（a）,(b),(c),新發(fā)現(xiàn),【對點練習1】合金有許多特點，如：Na－K合金為液體，而單質的Na、K均為固態(tài)。據(jù)此推測生鐵、鐵、碳三種物質中，熔點最低的是（）A．生鐵B．純鐵C．碳D．無法確定,A,【聚焦學測1】（2017江蘇學測）創(chuàng)新發(fā)展材料技術科推動人類社會的進步。在鋼材中添加鉻、鎳等元素的目的是。,增強鋼材的抗腐蝕能力,鐵銹斑斑,四川省宜賓市城區(qū)的南門大橋,鋼鐵生銹造成大橋斷裂！,斷裂,資料：金屬腐蝕給生產生活帶來很多不便，造成了巨大的經濟損失。據(jù)報道，全世界每年因金屬腐蝕造成的直接經濟損失約達7000億美元，是地震、水災、臺風等自然災害造成損失總和的6倍。我國因金屬腐蝕造成的損失占國民生產總值(GNP)的4％，鋼鐵因腐蝕而報廢的數(shù)量約占鋼鐵當年產量的25％～30％。金屬腐蝕還可能造成環(huán)境污染。例如，重金屬制成的材料被腐蝕后，重金屬離子就會進入到水體、土壤中，引起重金屬污染。,采取各種措施防止金屬的腐蝕十分必要,三、金屬的腐蝕,1.定義：金屬的腐蝕是指金屬或合金與周圍的物質接觸，發(fā)生化學反應被侵蝕損耗的過程，在金屬腐蝕過程中金屬失去電子被氧化。,M,Mn＋,,失去電子,鐵合金在使用過程中發(fā)生銹蝕的原因是什么?,【探究一】：,為什么炒過菜的鐵鍋沒有及時清洗容易生銹?,【探究二】：,2、分類：,（1）化學腐蝕,（2）電化學腐蝕,金屬跟周圍的物質接觸直接發(fā)生化學反應而引起的腐蝕叫化學腐蝕，如鋼管被原油中的含硫化合物腐蝕，鐵被氯氣氧化而腐蝕。,不純的金屬或合金發(fā)生原電池反應，使較活潑的金屬失去電子被氧化而引起的腐蝕。鋼鐵在潮濕的空氣中生銹是典型的電化學腐蝕。,探究一：鐵合金在使用過程中發(fā)生銹蝕的原因是什么?探究二：為什么炒過菜的鐵鍋沒有及時清洗容易生銹?,（1）鐵合金在使用過程中發(fā)生銹蝕，是因為在潮濕環(huán)境下的鐵合金大多數(shù)情況下會發(fā)生“微電池”腐蝕，屬于電化學腐蝕，其本質是形成了原電池。,（2）炒過菜的鐵鍋殘留有烹飪用的食鹽等電解質，溶解在水中形成了電解質溶液，如不及時洗凈很容易發(fā)生電化學腐蝕，其本質是形成了原電池。,健身器材如何防銹？,刷油漆,【學以致用1】,衣架和電線如何防銹？,外面包上一層塑料層,【學以致用2】,某些工具的“機械傳動部位”，能用油漆來防銹嗎？,不能用油漆來防銹，而是選用涂油,應選用什么呢？,【學以致用3】,,經過烤藍處理的螺絲刀,“烤藍”，又稱“發(fā)藍”，也是一種常用的鐵器表面處理方法。它可以使鐵器表面氧化生成一層致密的四氧化三鐵薄膜，增強鐵器件的抗腐蝕能力。鐵器件“烤藍”要使用發(fā)藍液。常用的一種發(fā)藍液是用氫氧化鈉、硝酸鈉、亞硝酸鈉等試劑配制而成的。去除了油污和銹斑的刀片，在發(fā)藍液中煮沸一段時間后取出，用水洗凈，就可以看到刀片表面呈現(xiàn)出藍黑色光澤。,船身如何防腐蝕的？,用犧牲鋅塊的方法來保護,船身上裝鋅塊,【學以致用4】,如何防止地下鋼鐵管道的腐蝕？,用犧牲鎂塊的方法來防止地下鋼鐵管道的腐蝕，鎂塊要定期更換,【學以致用5】,犧牲陽極的陰極保護在被保護的金屬器件上，附著一種更易失去電子的金屬或合金的方法，稱為“犧牲陽極的陰極保護”。這種方法可以應用于防止水下的船殼、鋼鐵設備和地下管道的腐蝕。,有些盛放食品的鐵罐是用“馬口鐵”(鍍錫鐵皮)制成的；屋檐的水槽、澆花用的水壺和水桶等器具一般是用白鐵皮(鍍鋅鐵皮)制成的。當“馬口鐵”鐵罐被腐蝕時，銹斑呈點狀分布，銹孔容易穿透鐵罐；而白鐵皮水槽被腐蝕時，銹斑容易在面上擴展開來，鍍鋅層先被腐蝕而內部的鐵卻不易被銹蝕。你知道造成這種現(xiàn)象的原因嗎?,【探究三】,,四、金屬的防護,（1）在金屬表面覆蓋保護層，如：刷油漆、涂油、鍍Zn、鍍Sn、鍍Cr等金屬,或烤藍制成致密的氧化膜。（2）在要保護的金屬上連接一種比該金屬更易失去電子的金屬。-----------稱為“犧牲陽極的陰極保護”如：輪船船身上裝鋅塊。（3）改變金屬的內部組織結構。如：將鋼鐵制成不銹鋼。,自行車如何防生銹？,,,為了防止自行車的金屬構件生銹，主要采取在金屬構件的表面上加防護層的方法。例如：在鏈條和齒輪上涂機油，在車架和擋泥板上烤一層漆，將車座彈簧用一層“烤藍”（Fe3O4保護層）保護，將車把、鋼圈和車輻條進行電鍍（車把、鋼圈一般采用三層電鍍：底層鍍銅，中間鍍鎳，表層鍍鉻，車輻條表面一般鍍鋅），等等。,此外，用不銹鋼制作車輻條，用鋁合金代替鋼鐵制作一些構件也是防止自行車的金屬構件生銹的常用方法。,合理選擇防護方法,防止金屬腐蝕的方法很多，不同的方法，使用條件不同，防護效果不同，費用也有差異。選擇防護方法時，一般需要考慮以下幾個問題：1．金屬制品的使用期限。如果是短期使用，不須采用昂貴的防護方法。2．金屬制品的使用環(huán)境。不同的環(huán)境造成金屬腐蝕的因素、金屬發(fā)生腐蝕的速率不同，使用的防護方法也不同。3．對金屬制品外觀的要求。,（2016年江蘇學測）2015年11月首架C919大飛機總裝下線，標志著我國躋身飛機研制先進國家行列。（1）機身蒙皮使用的是第三代鋁鋰合金材料。下列不屬于鋁鋰合金性質的是是（填字母）。a．密度大b．硬度大c．抗腐蝕（2）家用鐵鍋未洗凈晾干，放置一段時間后出現(xiàn)紅褐色銹斑，其主要的原因是鐵發(fā)生了腐蝕。,電化學,【聚焦學測】,a,謝謝！,