《2018-2019學年高中化學 專題3 豐富多彩的生活材料 第1單元 應用廣泛的金屬材料學案 蘇教版選修1 .doc》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《2018-2019學年高中化學 專題3 豐富多彩的生活材料 第1單元 應用廣泛的金屬材料學案 蘇教版選修1 .doc（7頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

第一單元　應用廣泛的金屬材料 學習目標：1.了解常見金屬制品的金屬材料，認識金屬材料在生產(chǎn)生活中的廣泛應用。2.知道鋁及其化合物的性質。(重點)3.了解常見合金的組成，知道生鐵和鋼等重要合金的性能，了解形狀記憶合金在高科技領域中的重要應用。(重點)4.知道金屬腐蝕的危害，認識防止金屬腐蝕的重要性。知道各種防止金屬腐蝕的方法及其原理。(重點) [自 主 預 習探 新 知] 一、金屬的性質及其應用 1．金屬的通性：大多數(shù)金屬呈銀白色，有金屬光澤，具有導電性、導熱性、延展性，熔、沸點較高，密度大。 2．常見金屬的物理性質及其應用 金屬 性質 用途 銅、鋁 有良好的導電性 用做輸電的導線 鎢 有很高的熔點 用于制作燈絲 鋁 有良好的延展性 可制成鋁箔用于包裝食品 3.常見金屬的化學性質及其應用(以鋁為例) (1)鋁的化學性質 化學性質 化學反應方程式或文字解釋 與氧氣反應 常溫 在空氣中形成致密的氧化膜，具有抗腐蝕性 加熱或點燃 4Al＋3O22Al2O3 與酸反應 與稀鹽酸反應 2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑ 常溫下與濃硫酸、濃硝酸 鈍化，鋁表面形成一層氧化膜 與堿反應 2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑ 與鹽溶液反應(如CuSO4溶液) 化學反應方程式：2Al＋3CuSO4===3Cu＋Al2(SO4)3 (2)氧化鋁的化學性質 ①與強堿溶液反應的離子方程式為Al2O3＋2OH－===2AlO＋H2O。 ②與強酸溶液反應的離子方程式為Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O。 ③鋁制炊具不能用來長時間盛裝酸性或堿性及含食鹽的食品。 二、常見合金的組成及應用 1．合金的概念 合金：是由兩種或兩種以上的金屬(或金屬與非金屬)熔合而成的具有金屬特性的物質。 2．合金的性質 (1)一般情況下，合金比純金屬硬度更大、更堅固。 (2)多數(shù)合金的熔點一般比各成分金屬的低。 (3)一般來說，合金的性質并不是各成分的性質的總和，合金具有良好的物理、化學或機械的性能。 3．常見的合金 (1)鐵合金 生鐵和鋼是含碳量不同的兩種鐵碳合金。生鐵的含碳量為2%～4%，鋼的含碳量為0.3%～2%。不銹鋼是最常見的一種合金鋼，其中除含有鐵元素外，還主要含有鉻和鎳元素。 (2)鋁合金 純鋁的硬度和強度較小，向鋁中加入少量的合金元素如Cu、Mg、Si、Mn、Zn及稀土元素等可制成鋁合金。例如：硬鋁：含Cu 4%、Mg 0.5%、Mn 0.5%、Si 0.7%。 (3)銅合金 黃銅(銅鋅合金，含Zn 20%～36%)，青銅(銅錫合金。含Sn 10%～30%)。 (4)鈦合金 ①優(yōu)點：有較高的強度、良好的抗氧化性和優(yōu)異的耐腐蝕性。 ②用途：鈦合金主要用于飛機、火箭、導彈、人造衛(wèi)星、宇宙飛船等尖端領域。同時由于它對人體無毒和無不良反應，可作為人造骨的材料，被稱為“親生物金屬”。 三、金屬的腐蝕與防護 1．金屬的腐蝕 (1)原理——金屬表面與周圍的物質發(fā)生化學反應或因電化學作用而遭到破壞稱為金屬腐蝕。金屬腐蝕的本質是金屬原子失電子變成金屬陽離子的過程。 (2)分類 (3)金屬腐蝕的化學通式：M－ne－===Mn＋。 2．金屬的防護 (1)金屬腐蝕的防護方法：表面保護法、電化學保護法、改變內部結構保護法。 (2)常見金屬防護法 ①電鍍——在金屬表面鍍上一層有保護能力的金屬。 ②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。 ③烤藍——通過發(fā)藍液處理，使鐵器表面氧化生成一層致密的四氧化三鐵薄膜。 [基礎自測] 1．判斷正誤(正確的打“√”，錯誤的打“”) (1)合金的硬度和強度一般比它的成分金屬小。(　　) (2)鋼鐵發(fā)生電化學腐蝕時，負極鐵失去電子生成Fe3＋。(　　) (3)金屬腐蝕可分為化學腐蝕和電化學腐蝕。(　　) (4)暫時不用的金屬刀具要擦干并涂油是為了防止金屬腐蝕。(　　) 【答案】　(1)　(2)　(3)√　(4)√ 2．下列關于合金與純金屬性質的說法中不正確的是(　　) A．合金是兩種金屬或多種金屬組成的混合物，沒有固定的熔點 B．相同的幾種金屬不同含量組成的幾種合金，其性質也可能有所差別 C．合金跟金屬一樣能導電、導熱、具有較好的延展性 D．合金的性能在很多方面比純金屬更加優(yōu)越，所以應用更加廣泛 A　[A項中由于合金具有特定的結構，所以其熔點也是固定的，A錯；合金具有金屬的特性，所以其導電、導熱性和延展性也很好，C正確；合金中不同的金屬，及相同的金屬不同的用量都可以形成性質不同的合金，即其性質可以調控，所以我們可以根據(jù)需要添加和控制合金的性質，使它的性能更加優(yōu)越，因此應用也更加廣泛，B、D正確。] 3．下列措施不是為了金屬防腐的是(　　) A．鐵質自來水管鍍鋅　　 B．汽車本身噴涂油漆 C．刀表面烤藍 D．把普通鋼冶煉為錳鋼 D　[A、B、C都是為了金屬防腐，D是為提高鋼的耐磨性和韌性。] [合 作 探 究攻 重 難] 金屬腐蝕快慢的判斷方法 自由女神像的軀干由300塊單個銅板組成，每塊銅板被用鉸釘固定的銅條獨特地連接在一根鐵支架上，數(shù)年來鐵生了銹，并產(chǎn)生了隆起，隆起使得450 000顆鉸釘中40%以上的被拉松動，這樣就在銅板上留下了一些小孔，使銅板產(chǎn)生了下垂，神像銅質的外表也遭受著空氣污染的影響。 [思考交流] 1．鋼鐵在潮濕的空氣中發(fā)生的主要是化學腐蝕，還是電化學腐蝕？ 【提示】　電化學腐蝕。 2．金屬越活潑，一般越容易發(fā)生腐蝕。鋁比鐵活潑，但鋁制品卻比鐵制品耐腐蝕，為什么？ 【提示】　鋁在空氣中容易形成一薄層致密的氧化物保護膜，對內部金屬有保護作用。 3．鍍錫鐵板和鍍鋅鐵板鍍層破壞后誰更耐腐蝕？ 【提示】　因為金屬的活潑性SnFe，故鍍層破損發(fā)生原電池反應時，鍍錫鐵板中鐵被腐蝕。鍍鋅鐵板中鋅被腐蝕，鐵被保護，因此鍍鋅鐵板更耐腐蝕。 金屬腐蝕快慢的判斷方法 (1)電解原理引起的腐蝕>原電池原理引起的腐蝕>化學腐蝕>有防護措施的腐蝕。 (2)對同一種金屬來說，腐蝕的快慢： 強電解質溶液>弱電解質溶液>非電解質溶液。 (3)活潑性不同的兩金屬，活潑性差別越大，腐蝕越快。 (4)對同一種電解質溶液來說，電解質溶液濃度越大，腐蝕越快。 選擇合適的金屬防護方法 為什么下圖所示的方法都起到了金屬防護的作用？ [思考交流] 1．在金屬部件上涂油為什么能防止金屬生銹？ 【提示】　阻止金屬部件與空氣中的氧氣接觸。 2．在工業(yè)上常用亞硫酸鈉除去水中溶解的氧氣，防止輸水管被腐蝕，請簡要說明原因。 【提示】　鋼鐵易發(fā)生吸氧腐蝕，Na2SO3具有較強的還原性，能與水中溶解的氧氣反應：2Na2SO3＋O2===2Na2SO4，防止輸水管腐蝕。 3．在船體外殼鑲嵌鋅塊保護船體，這是什么金屬保護法？ 【提示】　犧牲陽極的陰極保護法。 金屬防護的常用方法 原理 方法 適用對象 防化學腐蝕 使氧化劑 與金屬隔離 包覆塑料層 工具或車把 涂油漆 戶外鐵制設備 涂礦物油 機械運轉部分 電鍍 精密儀器或設備 改變金屬 內部結構 制成不銹鋼 精密儀器或設備 防電化學腐蝕 犧牲鋅(鎂)塊 犧牲鋅(鎂)保護鐵 大型門閘與艦船 與外接電源負極相連 鐵作陰極被保護 大型水上設施 [當 堂 達 標固 雙 基] 1．下列性質不屬于金屬通性的是(　　) A．延展性　　　　　　 B．導電性 C．導熱性 D．硬度大 【答案】　D 2．下列金屬中，遇到稀硫酸或氫氧化鈉溶液都能放出氫氣的是(　　) A．銀　　 B．鋁 C．鎂　　　　D．鐵 B　[銀與稀H2SO4、NaOH溶液均不反應；鎂、鐵均與NaOH溶液不反應；2Al＋3H2SO4===Al2(SO4)3＋3H2↑、2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，故選B。] 雖然鋁既能與酸反應，也能與堿反應，但鋁不是兩性元素，它屬于金屬元素。 3．下列關于合金的說法正確的是(　　) 【導學號：13072026】 ①合金至少含兩種金屬 ②合金中元素以化合物形式存在 ③合金的熔點比組成成分低 ④合金一定是混合物 ⑤鐵銹是一種鐵合金 A．①② B．②③⑤ C．③④ D．③ C　[合金概念有三個特點：①一定是混合物；②合金中各成分都是以單質形式存在；③合金中至少有一種金屬。鐵銹的主要成分是氧化鐵，不具有合金的性質，因此不屬于合金。] 4.下列有關合金性質的敘述中正確的是(　　) A．合金與各成分金屬相比，具有很多優(yōu)良的物理、化學或機械性能 B．相同金屬元素組成的合金，元素的含量有可能不同，但其性能是相同的 C．鋁與鎂鋁合金在冷的濃硝酸中的反應相同 D．合金具有各成分金屬性質之和 A　[雖然是由相同元素組成的合金，若各元素的含量不同，則其性質也有差異，B錯；鋁在冷的濃硝酸中發(fā)生鈍化反應，在鋁的表面上形成一層致密的氧化膜，而鎂鋁合金則是鎂和鋁依次與濃硝酸發(fā)生常規(guī)的氧化還原反應，C錯；合金的性質并不是各成分金屬性質的簡單加和，D錯。] 5．下列關于金屬腐蝕的敘述正確的是 (　　) A．金屬在潮濕空氣中腐蝕的實質是M＋nH2O===M(OH)n＋H2↑ B．金屬化學腐蝕的實質是：M－ne－===Mn＋，電子直接轉移給氧化劑 C．金屬的化學腐蝕必須在酸性條件下進行 D．在潮濕的中性環(huán)境下，金屬的電化學腐蝕主要是以正極上析出H2為主 B　[金屬的化學腐蝕是金屬直接與氧化劑接觸，發(fā)生氧化還原反應，不需在酸性條件下，故B項正確，C項不正確；而金屬在潮濕的空氣中被腐蝕主要是正極上O2得電子生成OH－，而在潮濕的酸性環(huán)境中，則主要是正極上：2H＋＋2e－===H2↑，而在中性環(huán)境中主要以吸氧腐蝕為主，故A、D項不正確。] 6．日常生產(chǎn)、生活用到許多金屬制品，從實用美觀的角度考慮選擇下列合適的金屬材料或保護(防腐蝕)方法，將序號填入下表相應空格中。 ①不銹鋼?、诎阻F(鍍鋅鐵皮)?、垆X合金?、苠冦t鐵管?、萃科帷、掼偳朵\塊?、吲c直流電源負極相連(陰極保護法) 用途 選用材料或保護方法 菜刀 樓梯扶手或陽臺護欄 水桶 航海輪船 水閘 吊車塔架 房門窗框 【解析】　解答本題除理論聯(lián)系實際外，還要結合日常觀察，綜合分析得出結論。菜刀接觸潮濕機會較多，且要求機械強度大，清潔衛(wèi)生等，故選不銹鋼；樓梯扶手、護欄等要求安全美觀，故選鍍鉻鐵管；水桶處于潮濕環(huán)境，且摩擦碰撞較多，故選鍍鋅鐵皮；航海輪船則采用鑲嵌鋅塊法保護，效果良好；水閘位置固定宜采用犧牲陽極的陰極保護法；吊車塔架只求堅固防銹且經(jīng)濟，故涂漆保護就可以了；房門窗框從輕便美觀考慮，可選用鋁合金材料。 【答案】?、佟、堋、凇、蕖、摺、荨、?