第一节　合金优秀教案设计

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。

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

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)钢的分类

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。] 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。

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

铁合金

钢

铝合铝合金

金

硬铝

含碳量0．03%～

2% 组成

含碳量2%～4.3% 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

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

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

用于宇航、飞机、造船、化学工业

金饰品、电子元件、钱币、笔尖

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

耐高温、耐腐

蚀、高强度

有光泽、易加工、耐磨、耐腐蚀、易导电

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(已知Cu的焰色反应显绿色)。

(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 A．Fe C．Ag 907 2 212 2 707 5 627 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