金属材料与复合材料.ppt

1、,金属材料与复合材料,1、了解不锈钢不易锈蚀的原因。 2、了解金、银和铜的主要性质及应用。 3、了解常见复合材料及应用。 4、感受化学与生产、生活的密切关系，增强学好化学服务社会的责任感和使命感。,金属与金属材料,黑色金属材料：,有色金属材料：:,除黑色金属以外的其他金属材料。,铁、铬、锰及其合金构成的材料。,分类,一、,合金：,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。,合金特点：,a.合金的熔点一般比它的各成分金属的低。,b.合金的硬度、强度一般比它的各成分金属大。,合金,1、生铁、普通钢、不锈钢有什么区别？不锈钢 为什么不易锈蚀？,2、金、银、铜有怎样的物理

2、性质？,3、铜制水管生锈呈绿色，如何形成的？铜常用作水管的原因？铜导线用时间较长，与电源插座之处变黑是为什么？铜还与哪些非金属反应？,4、总结金属的共性,钢的含碳量越低，硬度越低，韧性越好。,1、生铁、普通钢、不锈钢有什么区别？不锈钢 为什么不易锈蚀？,由于铬元素的加入，能使钢材表面形成致密且坚固的氧化膜，防止内部铁与外界物质接触。 镍元素的加入，使不锈钢在酸碱盐的水溶液中也能具有很好的化学稳定性和耐腐蚀性。,特种钢 (不锈钢),生铁 (含碳较多),降碳,普通钢 (含碳较少),加入 镍铬,合金,有色,中碳,低碳,建筑中的杰作鸟巢,重达42000吨的钢结构自立于地面,锰钢制成的钢轨,不锈钢制成的

3、餐具,色泽： Au：黄色；Ag：银白色；Cu：紫红色。 延展性：Au AgCu 传热性： AgCuAu 导电性：AgCuAu,K Ca Na Mg (H) Cu Hg Ag Pt Au,化学活动性：CuAgAu,2、金、银、铜有怎样的物理性质？,我国使用最早的合金,青铜（含锡、铅）,司母戊鼎,马踏飞燕,麒麟,斗牛,象尊,工业上常用铜合金来制造各种机械零件,2Cu+O2=2CuO,2Cu+S=Cu2S,2Cu+O2+H2O+CO2=Cu2(OH)2CO3,3、铜制水管生锈呈绿色，如何形成的？铜常用于作水管的原因？铜导线用时较长，与电源插座之处变黑是为什么？铜还与哪些非金属反应？,CuO,Cu2O

4、,CuSO45H2O,CuSO4,铜的化合物,2Cu+O2+H2O+CO2=Cu2(OH)2CO3,Cu2AgNO3=Cu(NO3)22Ag、,2.铜的重要化合物(1)CuO：_色难溶于水的固体，与酸可以反应，可以用H2、CO、Al还原出Cu。(2)Cu(OH)2：_色难溶物，与酸可以反应，与稀H2SO4反应的离子方程式为_，受热分解为_和H2O。(3)铜盐Cu2(OH)2CO3的名称为_，是铜绿的成分，它是铜在潮湿的空气中被锈蚀的结果，它受热易分解：_。,黑,蓝,CuO,碱式碳酸铜,Cu(OH)22H=Cu22H2O,Cu2(OH)2CO3,2CuOH2OCO2,蓝,白色,氧化铜高温下分解：

5、,1. (1)一位收藏者有一枚表面是黑色、且有少量绿色锈状物的货币，则这肯定是_币。铜绿可以用化学方法除去，试写出除去铜绿而不损伤器物的化学方程式：_。,(2)不法分子有时用铜锌合金制成假金币行骗。下列方法中，能有效鉴别其真假的是_。 A.观察颜色 B.查看图案 C.用手掂量轻重 D.滴一滴硝酸在币的表面，观察现象,2、黄金的纯度以K为单位来表示，24K的黄金是纯金，12K的黄金含50的金，其余是银和铜。 （1）18K的黄金含金多少？ （2）为什么经常用掺入其他金属的黄金作首饰？,金合金比纯金易加工、强度高、耐磨损、成本低。,4、金属的共性,二、复合材料,硬度大易加工,易被腐蚀,抗腐蚀耐高温,

6、易破碎,耐腐蚀,易老化 不耐高温,1、复合材料的概念：,将两种或两种以上的性质不同的材料经过特殊的加工制成的材料称为复合材料。,2、复合材料的组成：,玻璃钢,2）、碳纤维复合材料,性能：韧性好，强度高，质量轻,2、航空、航天领域的复合材料,1）机翼、机身、导弹壳体的复合材料组成,基体：金属,增强体：纤维（碳纤维、氧化铝纤维等）,性能：耐高温、导电导热性好、不易老化，密度小,2）机身隔热复合材料：,基体：陶瓷,增强体：碳纤维、碳化硅纤维等,性能：耐高温、韧性好,1、你能说出普通玻璃、普通钢、玻璃钢的区别吗？,（钢化玻璃）,2、复合材料和合金比较：,概括整合,1下列说法是否正确(用“”或“”填写)

7、。 (1)合金的成分都是金属，属于混合物 ( ) (2)任何不同的金属都可熔合为合金 ( ) (3)钢和生铁的熔点都比纯铁低 ( ) (4)合金的化学性质一般与其各成分金属的化学性质不同( ),2合金是指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。分析下表数据，不能形成合金的是( ),ACu和Al BFe和Na CFe和Cu DAl和Na,B,3下表中，对陈述、的正确性及其有无因果关系的判断都正确的是( ),D,4若将铜币、银币和金币分别放到稀硝酸中浸泡，能溶解的是_，不溶解的是_，写出溶解时的化学方程式_【答案】 铜币、银币 金币 3Cu8HNO3(稀)=3Cu(NO

8、3)22NO4H2O 3Ag4HNO3(稀)=3AgNO3NO2H2O 。,金属活动顺序表及性质比较,铜、银、金是人类认识最早的三种金属，因为很早就被 人们用作钱币，因此有“货币金属”之称。由于铁的金属性比铜、银、金强，相对而言，人类认识铁稍晚。某研究性学习小组为了证明铁的金属活动性比铜强，它们设计了如下方案：(1)铁片置于硫酸铜中溶液有铜析出(2)铁、铜和氯气反应分别生成FeCl3和CuCl2(3)足量的铁粉和铜粉分别与浓硫酸反应生成FeSO4和CuSO4(4)铜片置于FeCl3溶液中铜片逐渐溶解(5)把铁片和铜片置于盛有稀硫酸的烧杯中，并用导线连接，铁片上无气泡产生，而铜片上有气泡产生以上

9、设计合理的有_。,【破题技巧】 证明金属活动性强弱的方法常有与H2O或H反应的难易；置换反应；原电池原理；电解原理等。【精讲精析】 (1)Fe把Cu置换出来，可以证明Fe比Cu活泼；(2)Fe、Cu还原Cl2生成的产物中氯均为1价，不能证明；(3)根据FeSO4和CuSO4无法证明Fe、Cu的活泼性；(4)Cu还原Fe3为Fe2，说明还原性Cu比Fe2强，不能证明Cu、Fe的还原性或活泼性强弱；(5)形成原电池，Fe作负极失电子，活动性FeCu。【答案】 (1)(5),1a、b、c、d、e分别是Cu、Ag、Fe、Al、Mg五种金属中的一种。已知：a、c、e均能与稀硫酸反应放出气体；b和d的硝酸

10、盐反应，置换出单质d；c与强碱反应放出气体；c、e在冷浓硫酸中发生钝化。由此可判断a、b、c、d、e依次为( )AFe、Cu、Al、Ag、Mg BAl、Cu、Mg、Ag、FeCMg、Cu、Al、Ag、Fe DMg、Ag、Al、Cu、Fe【解析】 由可知b为Cu，d为Ag，a、c、e为Fe、Al、Mg，再由知c为Al，由可知e为Fe，最后确定a为Mg 。【答案】 C,(2012广东省实验中学测试)利用废铁丝、硫酸铜废液(含硫酸亚铁)和被有机物污染的废铜粉制备硫酸铜晶体。生产过程如下：试回答下列问题：(1)铁丝在投入硫酸铜废液前需用稀H2SO4进行处理，可能发 生反应的离子方程式有_。,(2)废铜

11、粉与还原所得铜粉混合灼烧，检验发现灼烧后得到的是CuO和少量Cu的混合物。原因是：灼烧不充分Cu未被完全氧化。CuO被还原。还原剂是_，该还原反应的化学方程式是_。(3)为了使灼烧后的氧化铜混合物充分酸溶，在加入稀H2SO4的同时，还通入O2。通入O2的目的是(用化学反应方程式表示)_。(4)直接向氧化铜混合物中加入浓硫酸并加热进行酸溶，也可达到充分酸溶的目的，但实际操作中较少使用，原因可能是_。,【精讲精析】 (1)废铁丝上可能有铁锈与H2SO4反应生成Fe3，Fe3有可能与Fe反应生成Fe2。(2)废铜粉被有机物污染，经灼烧产生C或CO，C或CO又还原CuO得Cu。(3)Cu不溶于稀H2S

12、O4，但如果同时通入O2能将CuCu2。【答案】 (1)Fe2O36H=2Fe33H2O，2Fe3Fe=3Fe2，Fe2H=Fe2H2(2)C或CO 2CuOC=2CuCO2(3)2CuO22H2SO4=2CuSO42H2O(4)生成等量硫酸铜晶体所消耗的硫酸更多，且会产生污染大 气的气体SO2,2已知酸性条件下有如下反应：2Cu=Cu2Cu。由于反应温度不同，用氢气还原氧化铜时，可能产生Cu或Cu2O，两者都是红色固体。一同学对某次用氢气还原氧化铜实验所得的红色固体产物作了验证，实验操作和实验现象记录如下：,由此推出本次氢气还原氧化铜实验的产物是( ) ACu BCu2O C一定有Cu，可能

13、有Cu2O D一定有Cu2O，可能有Cu,【解析】 本题考查铜及其化合物的主要性质。若产物只有Cu，与稀H2SO4作用不会得到蓝色溶液；若只有Cu2O符合各实验现象，若Cu2O中含有Cu也符合各现象。【答案】 D,答题模板鉴别题的一般答题模板,高考题组一 合金和Cu及其化合物的主要性质1下列说法是否正确(填“”或“”)?(1)Cu单质放置在空气中生成氧化物，且其氧化物为碱性氧化物(2011山东高考) ( )(2)FeCl3能利用置换反应得到CuCl2(2011福建高考) ( ),(3)FeCl3溶液与Cu的反应离子方程式为CuFe3=Cu2Fe2(2011江苏高考) ( )(4)目前我国流通的

14、硬币是由合金材料制造的(2009广东高考) ( )(5)生铁、普通钢和不锈钢中的碳含量依次增加(2009广东高考) ( )【解析】 (1)Cu放置在空气中生成Cu2(OH)2CO3；(2)蒸干得到的是Cu(OH)2不是CuCl2；(3)Fe3Cu=Fe2Cu2不是置换反应；(4)海轮外壳的铜块作正极，促进腐蚀；(5)电荷不守恒；(7)碳含量生铁最高。【答案】 (1) (2) (3) (4) (5),2(2011海南高考)铜是重要金属，Cu的化合物在科学研究和工业生产中具有许多用途，如CuSO4溶液常用作电解液、电镀液等。请回答以下问题：(1)CuSO4可由金属铜与浓硫酸反应制备，该反应的化学方

15、程式为_；(2)CuSO4粉末常用来检验一些有机物中的微量水分，其原因是_。【解析】 (2)CuSO4易与水结合生成蓝色的CuSO45H2O晶体，白色粉末变成蓝色晶体，反应现象明显。,3(2011江苏高考)Mg2Cu是一种储氢合金。350 时，Mg2Cu与H2反应，生成MgCu2和仅含一种金属元素的氢化物(其中氢的质量分数为0.077)。Mg2Cu与H2反应的化学方程式为_。【解析】 根据原子守恒和金属元素氢化物中氢的质量分数为0.077可判断，该金属元素的氢化物为MgH2。,(2)化学性质,2氧化铜 (1)物理性质： 色粉末状固体 (2)化学性质,黑,在合金和复合材料的概念中均提及“两种或两

16、种以 上”的字眼，由此能说合金即为复合材料吗？,提示：不能合金性能单一，它只能作复合材料的基体或增强体,1铜锈是一种绿色化合物，它的成分为碱式碳酸铜，兼有 氢氧化铜和碳酸铜的性质试推测：铜锈在高温灼烧条件下充分反应后的固体物质是 ( ) A黑色的氧化铜 B红色的氧化亚铜 C蓝色的氢氧化铜和碳酸铜 D黑色的氧化亚铜,答案： B,2新型镁合金被大量应用于制作笔记本电脑的外壳、竞赛 自行车的框架等，这些实际应用充分体现了下列哪些镁合金的优异性能 ( ) 熔点低 硬度大 延展性好 导电性强 密度小(质地轻盈) 耐腐蚀 A B C D,答案： D,3下列有关材料的说法不正确的是 ( ) A金属材料是指金

17、属及其合金，且合金的性能优于纯 金属 B传统无机非金属材料和新型无机非金属材料的主要 成分都是硅酸盐 C复合材料是由基体和增强体两部分组成的 DC60也是一种材料,.,解析：合金一般比纯金属具有更优越的物理、机械性能等，A正确；传统无机非金属材料主要指陶瓷、水泥、玻璃，都是硅酸盐产品，而新型无机非金属材料则不是，B错误；复合材料由基体和增强体两部分组成，C正确；C60是一种新型无机非金属材料，D正确,答案： B,4下列产品或材料属于复合材料的是 ( ) 玻璃钢 钓鱼竿 飞机机身 航天飞机隔热陶瓷瓦 纳米高分子复合材料 A B C D全部,答案：D,5下列叙述正确的是 ( ) A碳纤维增强复合材

18、料可用于人体组织中韧带的 制作 B钢化玻璃是新型无机非金属材料 C银、铜、铁都是有色金属材料 D碳化硅陶瓷具有压电效应,解析：钢化玻璃是由普通玻璃熔化后急速冷却而成，成分与普通玻璃完全相同，仍属传统无机非金属材料；铁为黑色金属材料，银、铜皆为有色金属材料；压电陶瓷具有压电效应，其主要成分是钛酸钡和钛酸铅等,答案： A,6铜是生命必需的元素，也是人类最早使用的金属之一， 铜的生产和使用对国计民生各个方面产生了深远的影响，请完成(1)(3)题： (1)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： _.,(2)铜器表面有时会生成铜绿，请写出生成铜

19、绿的化学方程式：_，这层铜绿可以用化学方法除去试写出除去铜绿而不损伤器物的化学方程式：_. (3)铜钱在历史上曾经是一种广泛流通的货币试从物理性质和化学性质的角度分析为什么铜常用于制造货币 (铜的熔点是1 183.4，铁的熔点是1 534.8),解析：(1)FeCuSO4 = FeSO4Cu. (2)2CuO2H2OCO2 = Cu2(OH)2CO3；要除去铜器表面的铜绿，考虑选择盐酸，因盐酸不和铜反应，且盐酸具有挥发性化学反应方程式如下： Cu2(OH)2CO34HCl = 2CuCl2CO23H2O. (3)根据题给信息以及做货币的实际，选择铜做货币是因为铜的熔点比较低，容易冶炼铸造成型；

20、铜的化学性质比较稳定，不易被腐蚀,答案：(1)FeCuSO4 = FeSO4Cu (2)2CuO2H2OCO2 = Cu2(OH)2CO3 Cu2(OH)2CO34HCl = 2CuCl2CO23H2O (3)选择铜做货币是因为铜的熔点比较低，容易冶炼铸造成型；铜的化学性质比较稳定，不易被腐蚀,例1 某课外研究小组用含有较多杂质的铜粉，通过不同的化学反应制取胆矾其设计的实验过程为：,(1)铜中含有大量的有机物，可采用灼烧的方法除去有机物，灼烧时将瓷坩埚置于_上(用以下所给仪器的编号填入，下同)，灼烧后的坩埚应放在_上，不能直接放在桌面上 实验所用仪器：a.蒸发皿 b石棉网 c泥三角 d表面皿

21、e坩埚钳 f试管夹,(2)通过途径实现用粗制氧化铜制取胆矾，必须进行的实验操作步骤：酸溶、加热通氧气、过滤、_、冷却结晶、_、自然干燥 写出该途径中铜转化为硫酸铜的化学方程式： _,(3)由粗制氧化铜通过两种途径制取胆矾，与途径相比，途径有明显的两个优点是：_、_. (4)在测定所得胆矾(CuSO4xH2O)中结晶水x值的实验过程中：称量操作至少进行_次 (5)若测定结果x值偏高，可能的原因是_ A加热温度过高 B胆矾晶体的颗粒较大 C加热后放在空气中冷却 D胆矾晶体部分风化,名师精析 用坩埚灼烧固体的仪器有酒精灯、泥三角、坩埚、坩埚钳、玻璃棒制硫酸铜溶液用的是途径.因为途径原料利用率低，且产

22、生污染性气体SO2.测定所得胆矾(CuSO4xH2O)中结晶水x值的实验过程中至少称量4次：坩埚质量、坩埚样品质量、加热失水后坩埚样品质量(这一操作至少进行两次，两次质量误差不超过0.1 g),答案：B,解析：从关系式上看，二者应该相等，但在实际操作中，中H2还原CuO时要先通入一段时间的H2，那么制得的H2不能完全用来还原CuO，制得的Cu的量就比少,答案：B,例2 “耐高温长寿命抗氧化陶瓷复合材料应用技术”曾获国家技术发明一等奖该复合材料的强度比钢还大，在航空航天器中用来替代金属材料，可节约20%30%的燃料下列关于该材料的叙述中不正确的是 ( ) A该材料属于新型复合材料 B该材料的化学

23、性质非常稳定 C与金属一样有较好的传热性能 D可以替代金属做耐高温结构材料,.,名师精析 由材料名称可知，该材料为新型的复合材料，A正确该材料硬度大，可替代金属材料，耐高温，化学性质一定是稳定的，B、D正确用该材料可以节约20%30%的燃料，说明该陶瓷绝热性能好，可以有效防止热量散失，C错误,答案 C,4玻璃钢的制取过程是 ( ) A玻璃与钢熔合而成的 B把玻璃纤维加到钢中制成的 CSiO2和钢熔合而成的 D玻璃纤维加到合成树脂中复合形成的,解析：玻璃钢是一种以玻璃纤维做增强体、合成树脂做基体复合而成的一种复合材料，其强度可超过合金钢的强度，密度只有钢铁的1/5左右，并保持着良好的耐化学腐蚀性

24、、电绝缘性和机械加工性能，故A、B、C都是错误的,答案：D,铜及其化合物一般都具有特殊的颜色，如Cu、Cu2O呈红色，CuO呈黑色，CuSO45H2O、Cu(OH)2呈蓝色，Cu2(OH)2CO3呈绿色等在铜及其化合物中，Cu2O和铜绿Cu2(OH)2CO3是重点内容，试题中除以信息题的形式出现外，还常设置探究性题,例 研究性学习小组为检测实验室用H2还原CuO所得红色固体中是否含有Cu2O进行了探究： .查阅资料： Cu2O属于碱性氧化物；高温灼烧CuO生成Cu2O；Cu2O在酸性条件下能发生下列反应：Cu2O2H = CuCu2H2O.,.设计实验方案： 方案1：取该红色试样溶于足量的稀硝

25、酸中，观察溶液颜色变化 方案2：取该红色试样溶于足量的稀硫酸中，观察溶液是否呈蓝色 方案3：称得干燥坩埚的质量为a g，取红色试样置于坩埚中称得总质量为b g，在空气中高温灼烧至质量恒定，称得最后总质量为c g.,(1)请你评价方案1和方案2.如果你认为该方案合理，请简述其化学原理；如果你认为该方案不合理，请简述原因 方案1：_； 方案2：_. (2)方案3中，若确认红色粉末中含有Cu2O，则a、b、c应符合的数学关系为_，该实验方案最少得进行_次称量,128 144ba ca 解得c(9ba)/8，而红色物质中存在Cu2O，则 c(9ba)/8，称量时，要保证高温灼烧后质量不发生变 化，则高温灼烧后要称量两次，若质量不变，则反应完全,答案 (1)不合理，因为铜和氧化亚铜均可与稀硝酸反应形成蓝色溶液 合理，因为氧化亚铜与稀硫酸反应生成Cu和Cu2，导致溶液呈蓝色，而铜不与稀硫酸反应 (2)c(9ba)/8 4,