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初中科学浙教版(2024)九年级上册第1节 金属材料学案
展开1.金属与非金属
(1)金属与非金属的区别
①组成不同
→金属是由金属元素组成的,如铁、铜、钠、镁、汞等。
→非金属是由非金属元素组成的,如碳、硫、溴(Br2)、氧气、氢气等。
②物理性质不同
→金属的性质:都有特殊的光泽,大多数颜色是银白色或灰色(金为黄色,铜为紫红色),延展性好,硬度大,良好的导电性、导热性,密度高,熔点高。
→非金属的性质:没有光泽,质脆,有多种颜色,无延展性,硬度不一致,一般不导电、不导热,密度低,熔点低。
(2)金属的用途
①物质的性质决定物质的用途,物质的用途反映物质的性质,即:
性质用途 用途性质
②不同的金属有不同的用途。人们常根据金属的一般属性和每种金属的独特性质,如它们的密度、外观、价格等来选择使用金属。例如生活大部分电线利用铜质芯。
2.常见的金属材料
(1)金属材料:包括纯金属和它们的合金,人们日常使用的金属材料,大多数是合金。
(2)合金
①定义:把一种金属跟其他金属(或非金属)熔合而成的具有金属特性的物质,属于混合物。
②性能
→合金一般比其组分金属颜色更鲜艳。
→合金的硬度一般大于组成它们的金属。
→合金的熔点一般低于组成它们的金属。
→合金的抗腐蚀能力一般强于组成它们的金属。
(3)钢(含碳量0.02%~2.11%)
①组成:由碳和铁等元素形成的合金。
②性能:质地坚硬,有弹性和延展性,机械性能好。
用途:制作汽车车身、刀具、量具等。
3.金属与氧气的反应
(1)金属铁、铜在潮湿的空气中会被氧气所氧化而生锈[铁锈主要成分为Fe2O3,铜锈主要成分为Cu(OH)2CO3]。
(2)铝在空气中与氧气反应,其表面生成一层致密的氧化铝薄膜,从而阻止铝进一步被氧化,因此铝具有良好的抗腐蚀性能。
(3)金、铂一般不与空气中物质反应。
二.课堂练习(较为简单,不做分类)
1.目前世界上80%的原生铜是使用火法冶炼生产。以辉铜矿(主要成分为Cu2S)为原料,炼铜流程如图所示,下列有关叙述中错误的是( )
A.粉碎辉铜矿的目的是增大反应物之间的接触面积,使反应更充分
B.吹炼炉中反应中只有铜元素的化合价发生变化
C.火法炼铜工艺的烟气制酸系统能减缓酸雨的形成
D.生活中常用铜丝作导线,利用的是铜丝的导电性
2.有一种“魔法磁泥”,当磁铁靠近时,它就会被拉丝般地吸起,如图所示。制作“魔法磁泥”的磁化材料可以是( )
A.铁粉B.铜粉C.铝粉D.碳粉
3.杭州第19届亚运会于9月23日晚在杭州奥体中心体育场——“大莲花”隆重开幕,历时16天。千万人同心协力,将一场“人文、绿色、智能、简约、惠民”的体育盛会向世界激情奉献。请结合相关材料回答下面小题。亚运火炬“薪火”金属部分采用1070铝合金旋压成型。它的化学成分主要是铝、镍、锌,该铝合金和铝的部分性质如表。“薪火”采用铝合金的优点是( )
A.增大强度 B.增大密度 C.增强抗氧化性 D.升高熔点
4.《天工开物》是我国古代科技发展的智慧结晶。书中记载:“每金七厘造方寸金一千片”,体现了黄金具有的物理性质是( )
A.磁性B.延展性C.导电性D.导热性
5.小明将纸条分别紧紧卷在木棒和铁棒上,加热纸条(如图),木棒上的纸条立即燃烧,而铁棒上的纸条不会立即燃烧。据此推测木棒和铁棒具有不同的( )
A.密度B.导热性C.硬度D.延展性
6.化学与生活、生产的密切关系。下列有关说法中不正确的是( )
A.合金属于混合物,硬度一般比其成分金属大
B.碳酸钠俗名纯碱,也叫苏打,可用于去除油污
C.氯化铵能促使农作物枝叶茂盛,与熟石灰混合施用,既施了氮肥又改良了酸性土壤
D.硫酸铜溶液慢慢倒入石灰乳中,并用玻璃棒不断搅拌制成的波尔多液具有杀菌作用
7.下列成都出土的文物中,不属于金属材料的是( )
A.东汉说唱俑 B.“郫”字青铜戈
C.龙纹铅饼币 D.黄金面具
8.化学与生活、社会发展息息相关,下列有关说法不正确的是( )
A.古剑“沈卢…“以剂钢为刃,柔铁为茎干,不尔则多断折”,剂钢指的是铁的合金
B.制造新版人民币所用的棉花、优质针叶木等原料的主要成分是纤维素
C.“青蒿一握,以水二升渍,绞取汁”,该过程对青蒿素的提取属于物理变化
D.某种验钞笔中含有碘酒溶液,遇假钞呈现蓝色,其中遇碘变蓝的是葡萄糖
9.合金在生产生活中具有广泛的用途,下列不属于合金的是( )
A.钢B.金刚石C.铝合金D.黄铜
10.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,适宜采用上述方法制取的合金是( )
A.Fe﹣﹣Na合金B.Al﹣﹣Na合金
C.Mg﹣﹣Fe合金D.Cu﹣﹣Na合金
11.项目化小组要制作纪念币作为校运动会纪念品。其制作流程与相关信息查阅如下。请根据相关内容回答下面小题。
一、纪念币制作流程
二、信息
三、硬度检测
在选择铸造纪念币材料时,除了要考虑硬度,还需要考虑的因素是:①金属的颜色 ②金属的导电性 ③金属的延展性 ④金属的耐腐蚀性 ⑤金属的导热性( )
A.①③④B.①②④C.①④⑤D.②③⑤
12.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。查阅资料可知合金的熔点低于其中任何一种金属的熔点。下表是几种金属熔点的数据。
(1)铅锡合金具有导电性,该性质属于合金的 性质。
(2)如图表示铅锡合金的熔点随其中一种金属的质量分数变化的图像,则该图中横坐标表示 金属的质量分数。
(3)一般家用保险丝大都是用铅(不少于98%)和锑(0.3~1.5%)制成的合金,根据以上信息及生活经验判断该合金的熔点可能为 。
A.20~40℃ B.232~300℃ C.327~600℃ D.630~900℃
13.小乐利用如图所示的实验装置,探究电阻的大小与哪些因素有关。图中A为锰铜合金线,B、C、D为镍锰铜铬合金线,S表示横截面积。在探究电阻的大小与导体横截面积的关系时,小乐应选择其中 两根合金线分别进行实验。若实验中只用锰铜合金线,可以探究导体电阻跟 的关系(选填“长度”“横截面积”或“材料”)。实验会发现B和C两根合金线的电阻大小关系是RB Rc(选填“大于”或“小于”)。
14.1901年,挪威人伯克兰造出世界上第一台电磁发射器,首开电磁炮先河。为了认识电磁炮的一些特性,小柯制作了一个电磁炮模型,其原理如图。螺线管通电后,铁制撞针迅速前移,推动炮弹射出炮管。
(1)图中炮弹外壳最不可能使用的金属材质是 。
A.钛 B.铁 C.铜 D.铝
(2)小柯测得的一项实验数据(取多次实验的平均值)如下表。小柯得出了“当其他条件相同的情况下,撞针质量为0.3克时电磁炮的射程最远”的结论。为了使实验结果更加可靠,还需要补充进行的实验是 。
三.课后作业
1.CCTV315晚会曝光黄金造假:个别不法商贩为牟取暴利,在黄金中掺入少量金属铱颗粒。已知黄金的熔点是1064.43℃,铱的熔点是2450℃,可以有效检测黄金制品中有无铱颗粒的手段是( )
A.加热至1064.0℃并观察有无颗粒物
B.加热至1065.0℃并观察有无颗粒物
C.加热至2470℃并观察有无颗粒物
D.加热至3507.6℃并观察有无颗粒物
2.“摩飞多功能锅”因轻盈易携带、加热快而深受大众喜爱。锅盘是用某种金属经特殊工艺制成,通电后与底座接触,可迅速达到预设温度。据此推断该金属具有的性质是( )
A.熔点低B.易腐蚀C.导热快D.密度大
3.钛和钛的合金被认为是21世纪的重要材料,它们具有很多优良的性能,如熔点高、密度小、可塑性好、易于加工,钛合金与人体有很好的“相容性”。根据它们的主要性能,下列用途不切合实际的是( )
A.用来做保险丝B.用于制造航天飞机
C.用来制造人造骨D.用于制造船舶
4.下列金属材料的运用与其所利用的性质不一致的是( )
A.制造白炽灯灯丝一一熔点高
B.制造保险丝——硬度大
C.制造飞机——坚硬而质轻
D.制造铝箔——延展性好
5.逻辑推理是化学常用的思维方法。下列推理正确的是( )
A.碱性溶液的pH>7,碳酸钠溶液的pH>7,所以碳酸钠溶液是碱性溶液
B.铝合金熔点比铝低,故所有合金熔点都降低
C.CO2、SO2可与NaOH溶液反应,故所有的非金属氧化物都可以与碱溶液反应
D.碳酸钠与盐酸反应放出气体,所以与盐酸反应放出气体的物质一定是碳酸盐
6.大国工匠秦世俊展现数控技术所使用的0.01mm铝箔,是由铝块加工而成,这体现了铝具有( )
A.密度小B.导电性C.导热性D.延展性
7.如图是一种家用电水壶,其中所有材料属于合金的是( )
A.不锈钢外壳B.酚醛塑料手柄
C.纯铜导线D.聚氯乙烯线套
8.一般地说,金属越活泼,冶炼越困难,人类使用该金属的时间就越迟。如图为铁、铜、钠、锌四种金属的最早冶炼历史年代,则丁代表的金属是( )
A.铁B.铜C.钠D.锌
9.为了减少汽车油耗,科学家通过研发新型泡沫金属材料,来减轻汽车的自重。要实现减轻汽车自重的目的,泡沫金属材料应具有的性质是( )
A.熔点低B.密度小C.硬度大D.着火点高
10.我国古代劳动人民在认识、改造和应用物质方面有着很多实践。
(1)战国《吕氏春秋》中记载:“金柔锡柔,合两柔则刚”(“金”指铜单质,“锡”指锡单质,“刚”指坚硬)。这句话说明铜锡合金具有的特性是 。
(2)战国《周礼》中记载:“煤饼烧砺房成灰”(“砺房”即牡砺壳,主要成分是碳酸钙)。古代劳动人民将此“灰”溶于水制得碱液,写出该反应的化学方程式 。
11.人们的日常生活离不开金属,高科技新材料的开发和应用也需要金属。
(1)根据如图金属应用实例推断,金属具有的物理性质有(写出一条即可) ;
(2)日常使用的金属材料多数属于合金,下表列出了一些常见合金的主要成分和性能。
由表中信息可以推断,与组成合金的纯金属相比,合金的优点一般有 (写出一条即可)。
12.钢铁是重要的金属材料。
(1)下列铁制品的用途中,利用金属导热性的是 。(填字母,下同)
(2)目前世界上已有50%以上的废钢铁得到回收利用,其目的是 。
A.节约金属资源
B.合理开采矿物
C.防止钢铁生锈
13..亚运会期间为创建“绿色社区”,杭城许多地方都安装了太阳能路灯(如图a所示),该灯在节约能源的同时减少了环境污染,其内部安装的是一个规格为“12V 20W”LED灯,需要照明时主要由2块总面积为0.25m2的太阳能电池板供电。请利用所学的知识回答下列问题。
(1)图中标号③所用的是 材料(填“金属”、“陶瓷”或“合成”)。
(2)白天阳光照射下,太阳能电池板内的能量转化情况是 。
(3)灯柱用铝合金材料比用铁更耐用,理由是 。
(4)资料显示,太阳光照射到地面时辐射功率为800J/(s⋅m2)若不计能量损耗,则电池板接受光照1小时,可供该灯正常工作 小时。
(5)太阳能电池中不可缺少的材料之一是硅(Si)。利用石英砂(主要成分为二氧化硅)在无水无氧的环境中生成高纯硅的流程示意图如图。
已知物质M由两种元素组成,流程中②发生反应的化学方程式为 。
14.2017年5月5日,国产大型客机C919在上海浦东机场首飞成功,标志着我国在航空制造领域迈出关键步伐。如图为C919的主视图和侧视图(两图缩放比例相同),回答问题:
(1)C919航行时,机翼获得升力的原理与下列动物飞行原理最接近的是 (选填序号)。
(2)C919可谓内外兼修,在飞机的机体主结构上大量使用了铝锂合金和钛合金材料,合金属于 (选填“单质”“化合物”或“混合物”),合金比纯金属具有的优势有 (写出一点);在飞机的发动机上采用压气机将高密度空气(高压压缩后的空气)压入燃烧室,促进航空煤油的燃烧,使燃油消耗减少16%,解释高密度空气能使航空煤油燃烧更充分的原因是 。
15.阅读表格,综合考虑下表各方面的因素,回答以下问题。
注:表中导热性能1﹣9表示导热性由强到弱;导电性能1﹣9表示导电性由强到弱。
(1)导电性能最好的两种金属是 。
(2)在你认为导电性能好的金属中,哪种更适宜做导线?为什么?
(3)为什么用铝锅炒菜时锅底易产生变形,而用铁锅则不会?。
金属
空气
氧气
反应方程式
镁
在空气中剧烈燃烧,发出白光,生成白色固体。
比在空气中燃烧更剧烈。
2Mg+O2=2MgO
铁
在空气中不燃烧,只缓慢氧化。
在氧气中剧烈燃烧,火星四射,生成黑色固体。
3Fe+2O2=Fe3O4
铝
铝与氧气反应,其表面生成一层致密的氧化铝薄膜,阻止铝进一步氧化。
在氧气中剧烈燃烧,发出白光,生成白色固体。
4Al+3O2=2Al2O3
铜
在常温条件下,铜在干燥的空气中几乎不与氧气反应。
在加热条件下,铜能够与氧气反应,表面变黑。
2Cu+O2===2CuO
金
即使在高温条件下,也不与氧气反应。
材料
密度(克/厘米3)
化学性质
熔点℃
强度
铝合金
2.7
在潮湿空气中不易氧化
660
较低
铝
2.7
在潮湿空气中易氧化
660
较低
金属
Na
Mg
Al
Cu
Fe
熔点/℃
97.5
640
660
1 083
1 535
沸点/℃
883
1 090
2 467
2 567
2 750
金属
钠
钾
铝
铜
铁
熔点/℃
97.8
63.6
660
1083
1535
沸点/℃
883
774
2200
2595
2750
金属
锡
铅
锑
熔点/℃
232
327
630
实验次数
第1次
第2次
第3次
第4次
第5次
撞针质量(克)
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
射程(米)
0.48
0.54
0.81
0.46
0.41
合金
合金的主要性能
主要成分及纯金属的性能
焊锡
熔点183℃
锡:熔点232℃;铅:熔点327℃
硬铝
强度和硬度好
铝、铜、镁等。硬度小,质软
不锈钢
抗腐蚀性好
铁、铬、镍等。纯铁抗腐蚀性能不如不锈钢
金属
全球产量
(104吨)
密度/103kg/m﹣3
熔点/℃
导热性能
导电性能
市场价格/(元/吨)(大约)
铝
15000
2.7
660
4
4
1600
铜
8000
8.9
1083
2
2
1770
金
2
19.3
1063
3
3
88000000
铁
301430
7.9
1540
8
7
2200
铅
3000
11.3
327
9
9
4900
银
8
10.5
961
1
1
1365000
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