第一节　合金名师教学视频（文字实录）

第一节

合金

学习目标：1.了解合金的定义及特点。(重点)2.认识金属与合金在性能上的主要差异，知道生活中常见合金的组成。(重点、难点)3.了解铁合金、铝合金和铜合金的组成、性能和用途。

[自

主

预

习·探

新

知] 一、认识合金

1．合金的概念

由两种或两种以上的金属(或金属与非金属)熔合而成的具有金属特性的物质。

2．合金的性能

(1)合金的硬度较大。

(2)多数合金的熔点一般比各成分金属的低。

(3)合金的性能可以通过所添加的合金元素的种类、含量和生成合金的条件来调节。

(4)合金比成分金属耐腐蚀。

二、使用合金

1．铁合金

(1)生铁和钢的比较

含碳量

组成

性能

加工

用途

(2)钢的分类

生铁

2%～4.3% 铁、碳

硬度大、抗压、性脆

可铸不可锻

制造机座、管道

钢

0.03%～2%

铁、碳合金钢中还含有其他元素

有良好的延展性、机械性能

可铸、可锻

制造机械和

交通工具

2．铝合金和铜合金

(1)硬铝：合金元素为Cu、Mg、Mn和Si等。硬铝密度小，强度高、抗腐蚀性强。适用于制造飞机和航天器。

(2)黄铜：合金元素是Zn。青铜：合金元素是Sn。

3．新型合金

(1)储氢合金：Ti-Fe合金和La-Ni合金等。

(2)钛合金：重量轻、强度高、韧性好、耐腐蚀。

(3)耐热合金、形状记忆合金等。

[基础自测] 1．判断对错

(1)合金具有不同于各成分金属的物理、化学性能或机械性能(

) (2)合金的熔点一般比它的成分金属的高(

) (3)合金的硬度和强度一般比它的成分金属的小(

) 【答案】

(1)√

(2)×

(3)×

2．下列合金不能被稀盐酸腐蚀的是(括号内为合金成分)(

) A．球墨铸铁

C．铝合金

B．黄铜(铜锌合金) D．24K黄金

D

[合金中各成分仍具有原来的化学性质，故球墨合金中的铁、黄铜合金中的锌、铝合金中的铝均能被稀盐酸腐蚀，24K黄金为纯金不能被稀盐酸腐蚀。] 3．钢笔的笔头是合金钢，其笔头尖端是用机器轧出的便于使用的圆珠体。为了改变笔头的耐磨性能，在笔头尖端点上铱金粒，为区别钢笔而叫铱金笔，铱金笔的笔头用黄金的合金，笔尖用铱的合金。下列说法中错误的是(

)

A．钢笔的笔头不易被氧化，抗腐蚀性能好

B．铱金笔的密度要比钢笔大

C．铱金笔的笔头和笔尖都是用纯金制成的

D．铱金笔经久耐磨，书写时弹性特别好，是一种理想的硬笔

C

[铱金笔的笔头和笔尖分别是黄金和铱金等多种合成的。] [合

作

探

究·攻

重

难]

1.合金的性质与结构的关系

(1)一般情况下，合金比纯金属的硬度更大、更坚固。

在纯金属内，所有原子的大小和形状都是相同的，原子的排列十分规整。而合金内加入了其他元素，这些元素的原子大小不一，改变了金属原子有规则的层状排列，使原子层与层之间的相对滑动变得困难。

合金的结构与性质

纯金属内原子的合金内原子层之间

排列十分规整的相对滑动变得困难纯金属与合金的结构比较

(2)一般情况下合金的熔点比纯金属低。

在纯金属内，所有的原子大小相同，排列十分规整；而合金内原子的大小不一，排列没有纯金属那样整齐，使得原子之间的相互作用力减小。所以，多数合金的熔点一般比各成分金属的熔点都要低。

2．不锈钢的分类及耐腐蚀的原因

(1)不锈钢种类繁多、性能各异，按化学成分可分为铬不锈钢和铬镍不锈钢两大类；按使用的介质环境可分为耐硝酸不锈钢、耐硫酸不锈钢、耐尿素不锈钢和耐海水不锈钢等。

(2)不锈钢中添加的元素主要是Ni和Cr，Cr是防氧化元素，使不锈钢表面形成一层致密的氧化物保护膜，防止内部的Fe与外界物质接触；Ni是防腐蚀元素，使不锈钢在多种酸、碱、盐溶液中也能具有很好的化学稳定性和耐腐蚀性。

[对点训练] 1．铁和铁合金是生活中常用的材料，下列说法正确的是(

) A．不锈钢是铁合金，只含金属元素

B．一定条件下，铁粉可与水蒸气反应

C．铁与盐酸反应，铁合金不与盐酸反应

D．铁合金的硬度和强度均低于铁

B

[铁合金中含非金属元素碳；铁粉与水蒸气反应的化学方程式为3Fe＋高温4H2O(g)=====Fe3O4＋4H2；铁形成铁合金后其化学性质几乎不变，铁合金中的铁仍能与盐酸反应；合金的性能一般优于其纯金属。]

(1)合金物理性质、机械性能等优于成分金属，但合金中各成分金属的化学性质并未改变。

(2)合金是混合物，但其成分均一，性质稳定，具有固定的熔点、沸点。

名称

生铁

组成

含碳量2%～4.3% 含碳量0．03%～

2% 主要性质

主要用途

重要的合金类型与主要性质

硬度大、抗压、性铸造机座、管道脆

等

铁合金

钢

铝合良好延展性、机械用途最广、用量性能好

最大的合金材料

含有10%～30%的强度和硬度都比纯火箭、飞机、轮镁

铝和纯镁大

船等制造业

铝合金

金

硬铝

含铜4%、镁0.5%、强度和硬度都比纯火箭、飞机、轮锰0.5%、硅0.7% 铝大

船等制造业

机器零件如轴承、齿轮等

机器零件如轴承、齿轮等

含锌20%～36%，有良好的强度和塑铜合金

青铜

含锡10%～30% 黄铜

常加入少量锡、铅、性、易加工、耐腐铝

蚀

有良好的强度和塑性、耐磨、耐腐蚀

青铜

含锡10%～30% 有良好的强度和塑性、耐磨、耐腐蚀

耐高温、耐腐

蚀、高强度

有光泽、易加工、耐磨、耐腐蚀、易导电

机器零件如轴承、齿轮等

用于宇航、飞机、造船、化学工业

金饰品、电子元件、钱币、笔尖

钛合金

含铝6%、钒4% 金合金

加入银、铜、稀土元素等

(1)纯铁比铁合金更耐腐蚀。

(2)铝是地壳中含量最多的金属元素。纯铝的硬度和强度较小，不适于制造机器零件等。向铝中加入少量的合金元素，如Cu、Mg、Si、Mn、Zn及稀土元素等，可制成铝合金，铝合金是目前用途广泛的合金之一。

(3)铜能与锌、锡、铅、锰、钴、镍、铝、铁等金属形成合金，黄铜是铜锌合金，青铜是铜锡合金，白铜是铜钴镍合金。

[对点训练] 2．某课外活动小组，收集了一种合金进行研究( (1)外观暗灰色，表面光滑；

(2)在酒精灯上灼烧，火焰呈绿色；合金片熔化，但不滴落；

(3)取刮去表皮的金属10.0 g，放入足量H2SO4溶液中，收集到标准状况下的H2 9.96 L；

(4)另取刮去表皮的金属10.0 g，放入足量NaOH溶液中，也收集到标准状况下的H2 9.96 L。

试据此判断，合金中一定含有的元素是________(写元素符号)；下列元素可能含有的是________(填选项字母)；

a．Ag

b．Mg

c．Na

d．Fe 如果该合金中，只含两种元素，它们的质量比是________。

【解析】

焰色反应呈绿色，表明此合金中含有铜，相同质量的合金分别与H2SO4溶液，NaOH溶液反应放出等体积的H2，表明合金中有金属元素Al，且不含比铜活泼的其他金属，否则与酸反应放出的H2多。

2Al

～

3H2

54 g

67.2 L m(Al)

9.96 L m(Al)≈8.0 g，m(Cu)＝10.0 g－8.0 g＝2.0 g，

m(Cu)∶m(Al)＝1∶4。

【答案】

Cu、Al

a

m(Cu)∶m(Al)＝1∶4 [当

堂

达

标·固

双

基] 1．下列关于合金与纯金属性质的说法中不正确的是(

) A．合金是由两种或多种金属(或金属与非金属)组成的混合物，没有固定的熔点

B．由相同的几种金属不同含量组成的几种合金，其性质也可能有所差别

C．合金与金属一样能导电、导热，具有较好的延展性

D．合金的性能在很多方面比纯金属更加优越，所以应用更加广泛

A

[A项中由于合金具有特定的结构，所以其熔点也是固定的，A错误；合金具有金属的特性，所以其传导性和延展性也很好，C正确；合金中不同的金属及相同的金属不同的用量都可以形成性质不同的合金，即其性质可以调控，B、D正确。] 2．下列金属中，遇到稀硫酸或氢氧化钠溶液都能放出氢气的是(

)

A．银

C．镁

B．铝

D．铁

B

[银、镁、铁均与NaOH溶液不反应。2Al＋3H2SO4===Al2(SO4)3＋3H2↑，2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑。] 3．下列物质中，不属于合金的是(

) A．硬铝

C．钢铁

B．黄铜

D．水银

D

[水银的成分为汞单质，不属于合金。] 4．合金是金属与金属(或某些非金属)在熔化状态下形成的一种具有金属特性的熔合物。下表中金属难与表中其他金属形成二元合金的元素是(

)

Fe Cu Zn Ag Au W 熔点/℃

1 535 1 083 419.5 960.8 1 063 3 380 沸点/℃

3 000 2 595 907 2 212 2 707 5 627

A．Fe C．Ag B．Zn D．W D

[从表中数据可以看出，金属W的熔点不但比其他金属的熔点高，而且也比其他金属的沸点高；因此W不能与其他金属熔合在一起。] 5．(1)选择填空：将铝的用途与性质搭配起来(每个选项只选用一次)。

A．质轻

B．延展性好

C．易导热

D．易导电

E．氧化时放热

①太阳能热水器：____________；②飞机：___________________________；

③电缆：________________________________；④铝箔：______________。

(2)佛山是有色金属之乡，其中铝合金材料的产量约占全国的一半。铝合金材料属于________(填“纯净物”“混合物”或“单质”)。

(3)在西汉古籍中曾有记载：曾青得铁则化为铜[即曾青(CuSO4)跟铁反应生成铜]。试写出该反应的化学方程式：__________________________________。

【解析】

(1)铝在太阳能热水器上的应用是由于它的导热性好。铝合金硬度大、质轻，是制造飞机的良好材料。铝用作电缆和铝箔分别利用了其导电性和延展性。

(2)合金是由一种金属跟其他一种或几种金属(或非金属)一起熔合而成的具有金属特性的物质，因此肯定是混合物。

(3)该反应是铁与硫酸铜反应置换出铜的过程。

【答案】

(1)①C

②A

③D

④B (2)混合物

(3)Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu