第三节 用途广泛的金属材料
1.了解合金的定义及特性。
2.了解铜合金和钢的分类、组成及用途。
3.初步认识合理使用金属材料的意义。
一、常见合金的重要应用
1．合金的定义
合金是指由两种或两种以上的 (或
)熔合而成的具有 特性的物质。
2．合金与纯金属的性能差异
(1)硬度
合金的硬度及机械加工性能一般 各成分金属。
(2)熔点
合金的熔点一般 各成分金属。
金属与非金属
金属
金属
高于
低于
合金的性质是各成分金属性质的总和吗？
【思考·提示】　合金具有许多良好的物理、化学和机械性能，在许多方面不同于各成分金属，不是简单加合；但一般认为在化学性质上，合金体现的是各成分金属的化学性质。
3．常见的合金
(1)铜合金
①青铜：主要含铜、锡、铅；
②黄铜：主要含铜、锌等；
③白铜：主要含铜、镍、锌等。
低碳
中碳
合金
高碳
二、正确选用金属材料
1．金属材料的分类
纯金属
合金
合金
2．金属材料的正确选用
在进行金属材料选择时，常常要考虑以下几个方面：主要用途、 、 性质(密度、硬度、强度、导电性)、化学性质(对水的作用、耐 性)、价格、加工难度、日常维护等方面。
外观
物理
腐蚀
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1．铜合金
2.合金钢
3.铝合金
4.钛合金
钛的合金具有密度小、强度高、耐腐蚀、耐高温等优点，主要用于飞机、火箭、导弹、人造卫星、宇宙飞船等领域。
钢铁工业是国家工业的基础。某中学社会实践活动小组利用假期对当地钢铁厂进行了调研，对从矿石开始到钢铁产出的工艺流程有了全面的感性认识。请您对社会实践活动小组感兴趣的问题进行计算：
(1)将6.62 g铁矿石样品投入适量的盐酸中(充分反应)，过滤，然后在滤液中加过量的NaOH溶液，充分反应后，过滤、洗涤、灼烧得4.80 g Fe2O3。现以该铁矿石为原料炼铁，若生产过程中铁元素损失4%，计算每生产1.00 t生铁(含铁96%)，至少需要这种铁矿石多少吨？(保留两位小数)
(2)取某钢样粉末28.12 g(假设只含Fe和C)，在氧气流中充分反应，得到CO2气体224 mL(标准状况)。
①计算此钢样粉末中铁和碳的物质的量之比。
②再取三份不同质量的钢样粉末分别加到100 mL相同浓度的H2SO4溶液中，充分反应后，测得的实验数据如下表所示：
计算硫酸溶液的物质的量浓度。
【思路点拨】　解答本题要从以下三个方面入手：
(1)首先计算出铁矿石中铁的质量分数，再计算所需矿石的质量。
(2)利用原子守恒，计算Fe、C的物质的量之比。
(3)Ⅲ中钢样过量，硫酸完全反应。
生产1吨生铁需矿石为1.00 t×96%÷[50.76%×(1－4%)]＝1.97 t
答：每生产1.00 t生铁至少需要这种铁矿石1.97吨。
答：此钢样粉末中铁和碳的物质的量之比为50∶1。
②据表中数据可知实验Ⅲ样品过量，硫酸反应完全，根据实验Ⅲ可得
Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑
1 mol 22.4 L
n(H2SO4) 2.800 L
n(H2SO4)＝0.125 mol
答：硫酸溶液的物质的量浓度为1.25 mol·L－1。
【答案】　(1)1.97 t　(2)①50∶1　②1.25 mol/L
1．(2010年安庆高一检测)下列关于合金的叙述中正确的是(　　)
A．合金是由两种或多种金属熔合而成的
B．日常生活中用到的五角硬币属于铜合金
C．合金在任何情况下都比单一金属性能优良
D．商代的司母戊鼎是纯铜打造而成的
解析：选B。合金是金属与金属或金属与非金属熔合形成的，A项错误；在机械加工时，合金的性能一般较单一金属优良，但并不是任何情况都是，如纯铝导电性比铝合金要强等，司母戊鼎是铜合金制成的，只有B正确。
一般来说，选择金属材料时，常常考虑以下几个方面：
1．主要用途：材料的用途与材料的性能有很密切的关系。
2．外观：不仅要材料本身外观美，还要使材料的外观与周边环境相协调。
3．物理性质：物理性质包括密度、硬度、强度、伸缩性、导电导热性、被水浸润性等。
4．化学性质：化学性质主要包括材料在空气、水、阳光、酸、碱、盐等环境里的化学稳定性。这些性质会影响到材料的使用寿命。
5．价格：考虑价格时要把对材料的基本需要和材料的基本性能放在前面。
6．加工难度：考虑加工难度时要将材料的性质与加工的技术、设备相结合。
7．日常维护：金属材料耐腐蚀性相对较弱，在选金属材料时必须要考虑到使用后的日常维护问题。
8．对环境的影响
(1)考虑到在使用材料的过程中，它的反光性、放射性、产生的噪音等对环境的不利影响；
(2)考虑材料的废弃物对环境有哪些不利影响，要尽量做到避免不利影响。
【解析】　由于钛和钛的合金密度小、可塑性好，因此可用于航天领域，B正确；由于钛和钛合金与人体器官具有很好的“生物相容性”，可与人体的组织相容，不引起排异反应，因此可以用来制造人造骨，C正确；由于其密度小、可塑性好、易于加工，因此可用于家庭装修，做钛合金装饰门，D正确；只有A错误，由于其熔点高，不适合做保险丝。
【答案】　A
2．现代建筑的门窗框架常用电解加工成的古铜色硬铝制造。取硬铝样品进行如下实验(每一步试剂均过量)，由此可以推知硬铝的组成可能为(提示：Si＋2OH－＋H2O===SiO32－＋2H2↑)(　　)