第二十九讲 金属材料
测试内容 1. 知道生活中的常用材料及其主要类别 2. 知道化学是生活中常用材料发展的基础以及化学科学对提高生活质量的积极作用。 3. 认识金属与合金在性能上的主要差异 4. 知道生活中常见合金的组成 5. 了解金属腐蚀的化学原理 6. 知道金属防腐的常用方法及防止金属腐蚀的重要意义 一、 合金 1.合金是由 （或 与 ）熔合而成的具有 的物质，与各成分的金属相比，其特点为 ， 。 2.我们经常使用的合金有 、 、 和 。 3.生铁和钢是 不同的两种 合金，生铁的含碳量为 ，钢的含碳量为 。 4.钢一般分为 和 两大类。根据含碳量不同，前者可以分为 、 和 。含碳量高，硬度 ，含碳量低，韧性 。后者最常见的一种是 ，其合金元素主要是 和 ，它在大气中比较稳定，不容易生锈，具有很强的抗腐蚀能力。 5. 是地壳中含量最多的金属元素，纯铝的硬度和强度 ，不适于制造机器零件。 6.常见的铜合金有 （CuZn合金，含Zn 10%～40%）和 （CuSn合金，含Sn 10%～30%）。 二、 金属的腐蚀和防护 1.金属的腐蚀是指 与 进行化学反应而腐蚀损耗的过程，其本质是 反应。一般可以分为 腐蚀和 腐蚀，前者指的是 ，后者指的是不纯的金属（或合金）跟电解质溶液接触时，会发生 反应。一般情况下，这两种腐蚀同时存在，只是 腐蚀比 腐蚀要普遍得多。
2.以不纯的钢铁为例分析钢铁的腐蚀情况。
（1） 吸氧腐蚀过程因吸收了 被称为吸氧腐蚀。
发生吸氧腐蚀的条件是钢铁表面的水膜酸性 或者 ，负极反应是 ，正极反应是 。
A A B A B A 测试要求 Ⅱ Ⅱ 考情追踪 2014（选），2016、2017（非） 2015、2016（非） 2014、2016（非） 2016、2017（非） 2012、2014（非） 2012、2014（非）
（2） 析氢腐蚀条件是钢铁表面的水膜酸性 ，正极反应是 ，负极反应是 。
3.影响金属腐蚀的因素包括 和 两方面。金属越活泼，就
越 ；如果金属中能导电的杂质不如该金属活泼，则容易形成 而使金属发生电化学腐蚀。
4.防止金属腐蚀的方法有 、在要保护的金属上连接一块比该金属更 的金属。
一、 合金
合金比它的成分金属具有许多良好的物理、化学或机械等方面的性能。一般来说，合金的熔点比它的各成分金属的熔点都低。
1. 铁合金
生铁的含碳量在2%～4.3%，还含有硅、锰及少量硫、磷等杂质，机械性能硬而脆，易断裂，可铸不可锻。钢中的含碳量一般在0.03%～2%，其他杂质含量也比生铁少，基本上不含硫和磷。钢的机械性能比生铁优良，硬而韧，有弹性，延展性好，可铸可锻，易加工。
不锈钢中除铁以外，还含有抗腐蚀性很强的铬和镍。铬的含量一般在13%以上，镍的含量也在10%左右。
2. 铝合金、铜合金
铝是地壳中含量最多的金属元素。纯铝的强度和硬度较小，不适合制造机械零件等。制成铝合金可改善性能。铝合金的种类很多，它们在汽车、船舶、飞机等制造业上以及在日常生活中的用途很广。
Cu与Zn的合金称黄铜，其中Cu占60%～90%、Zn占40%～10%。青铜是人类使用历史最久的金属材料，它是CuSn合金。白铜是CuNi合金。
二、 金属的腐蚀与防护 1. 金属的腐蚀
（1） 化学腐蚀：金属跟接触到的物质直接发生化学反应而引起的腐蚀。例如，铁与氯气直接反应而被腐蚀。 （2） 电化学腐蚀：不纯的金属（或合金）跟电解质溶液接触时发生原电池反应，比较活泼的金属失去电子而被氧化。例如钢铁在潮湿的空气中所发生的腐蚀。
如果钢铁表面的水膜酸性很弱或呈中性：
－－－2＋
正极：O2＋4e＋2H2O===4OH，负极：Fe－2e===Fe。 如果水膜酸性较强：
＋－－2＋
正极：2H＋2e===H2↑，负极：Fe－2e===Fe。 2. 金属的防护
常见方法：电镀，如自行车钢圈上的铬、油漆等。
【例1】（2018届苏州中学模拟）金属是一种重要的材料，人类的生活和生产都离不开金属，从石器、青铜器到铁器时代，金属的冶炼体现了人类文明的发展水平。下图表示了三种金属被人类开发利用的大致年限：
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（1） 每年世界上钢铁的产量很高，但钢铁的腐蚀也给人类带来了巨大的损失，铁锈的主要成分是 ，铁在潮湿的空气中锈蚀主要属于 腐蚀，铁锅锈蚀的正极反应式为 。
（2） 铝的活动性比铁强，但铝在空气中却比铁表现出良好的抗腐蚀性，如家庭中“钢精锅”是由铝合金做成的，它能长期使用的原因是铝表面形成 。
（3） 下列关于铁制品保护措施的说法中不正确的是 （填序号）。 ①衣架和电线外面包上一层塑料以防锈 ②在海轮的外壳上常焊有铜块，且定期更新
③在自行车钢圈上镀上一层金属铬，摩擦部位加上机油或黄油
（4） 如图所示，铁处于Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三种不同的环境中，铁被腐蚀的速率由大到小的顺序是 （填序号）。
（5） 铁是人们生活中常用的金属材料，请列举两种防止铁制品被腐蚀的方法： 、 。
笔记： 【例2】 （2017届南京金陵中学模拟）合金是被广泛应用的金属材料。 （1） 下列有关合金性质的说法，正确的是 （填字母）。 A. 合金的熔点一般比它的成分金属高 B. 合金的硬度一般比它的成分金属低
C. 组成合金的元素种类相同，合金的性能就一定相同
D. 合金与各成分金属相比，具有许多优良的物理、化学或机械性能 （2） 钢属于 （填“铁合金”或“铝合金”）。
（3） 铁锈蚀主要发生的是电化学腐蚀，其负极反应式为 。
笔记：
1. （2017年江苏省普通高中学业水平测试）创新发展材料技术可推动人类社会的进步。在钢材中添加铬、镍等元素的目的是 。
2. （2016年江苏省普通高中学业水平测试）2015年11月首架C－919大飞机总装下线，标志着我国跻身飞机研制先进国家行列。
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