第一节　合金教案和课堂实录

第一节合__金

认识合金

[自读教材·夯基础]

1．合金的概念

合金是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

合金与其各成分金属相比，具有许多优良的物理、化学或机械的性能。

(1)合金的硬度较大。

(2)多数合金的熔点比其各成分金属的低。

(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。

[跟随名师·解疑难]

(1)加入其他合金元素后，合金元素的原子或大或小，改变了原有金属原子的规则排列，使原子层之间的滑动变得困难，增大了合金的硬度。

(2)加入合金元素后，由于合金元素的原子半径与原金属原子不同，使金属原子的排列变得不规整了，原子间的相互作用力变小，使合金的熔点变低。

(3)合金是混合物，但其组成是均匀的，而且有些合金具有固定的熔点。

(4)使用最早的合金是铜合金。

[剖析典例·探技法]

[例1]

工业生产中，常将两种或多种金属(或金属与非金属)在同一容器中加热使其熔合，冷凝后得到具有金属特性的熔合物——合金。这是制取合金的常用方法之一。仅根据下表数据判断，不宜用上述方法制取的合金是(

) 金属

熔点/℃

沸点/℃

A．Fe-Cu合金

B．Cu-Al合金

Na 97.5 883 K 63.6 774 Al 660 2 467 Cu 1 083 2 567 Fe 1 535 2 750

C．Al-Na合金

D．Cu-Na合金

[名师解析]

根据合金的概念可知：铜的熔点为1 083℃，而钠的沸点为883℃，即当铜熔化时，钠已气化。二者形不成合金。

[答案]

D [名师点睛]

合金是由不同金属熔合而成的，即熔合时温度要达到两种金属中最高的熔点，但一种金属的熔点不能高于另一种金属的沸点。如本题中Na-Al能形成合金，但Cu-Na不能形成合金。

使用合金

[自读教材·夯基础]

1．铁合金

生铁和钢的比较：

碳的质量分数

机械性能

机械加工

使用范围

生铁

2%～4.3% 硬而脆，无韧性

可铸，不可锻

较小

钢

0.03%～2% 坚硬、韧性大，塑性好

可铸，可锻，可压延

广泛

高碳钢碳素钢中碳钢

低碳钢钢分类

炼钢生铁生铁

铸造生铁

不锈钢合金钢其他含金钢

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)铜合金：黄铜是Cu-Zn合金，青铜是Cu-Sn合金。

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。

[跟随名师·解疑难]

(1)生铁和钢的本质区别在于含碳量的高低。含碳量越高，硬度越大，含碳量越低，韧性越强。

(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。

(3)储氢合金：

H2＋储氢合金

稍受热金属氢化物

常见的储氢合金一般为Ti-Fe合金、La-Ni合金。

(4)钛合金的优点：①比强度高；②热强度高；③抗蚀性好；④低温性能好。

[剖析典例·探技法]

[例2]

钢铁是铁和碳的合金的总称，其强度高、价格便宜、应用广泛。在以下关于不锈钢和普通钢的认识中，你认为正确的是(

) A．它们的组成元素是相同的

B．耐腐蚀的性能不同

C．它们都属于钢，因此物理性质相同

D．构成普通钢和不锈钢的主要元素都是铁，因此它们的化学性质相同

[名师解析]

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。

[答案]

B [互动探究]

不锈钢是否在任何条件下都不易生锈？

提示：不锈钢在空气中不易被氧化，稳定性好。而在海水中，由于电解质溶液浓度大，不锈钢中的Fe与C可形成原电池，从而Fe被腐蚀，最终会形成铁锈。

几种常见合金的组成、性质和用途

名称

铝合金

硬铝

组成

含有

10%～30% 的镁

含铜4%、

主要性质

强度和硬度都比纯铝和纯镁大

强度和硬度都比纯铝主要用途

火箭、飞机、轮船等制造业

火箭、飞机、轮船等制造业

镁0.5%、

锰0.5%、

硅0.7% 含锌20%～

黄铜

36%，常

加入少量

锡、铅、铝

青铜

钛合金

金合金

含锡

10%～30% 含铝6%、

钒4% 加入银、铜、

稀土元素等

大

有良好的强度和塑性、易加工、耐腐蚀

机器零件如轴承、齿轮等

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

第一节

合

金

第三章

探索生活材料镁铝合金中镁质量分数的测定

含镁3%～5%的镁铝合金，已成为轮船制造，化工生产、机械制造业中的重要原材料，欲测定镁铝合金中镁的质量分数可设计成下列三种实验方案

方案1：取一定质量的合金材料――――→测量标准状况下气体的体积；

方案2：取一定质量的合金材料―――――――→充分反应后测量剩余固体的质量；

方案3：取一定质量的合金材料―――――→溶液―――――→过滤，测定沉淀的质量。

上述第二方案，涉及的步骤较少，且反应前固体与反应后剩余固体的质量容易称量，属最佳方案。

足量盐酸足量NaOH溶液足量NaOH溶液足量盐酸