初中金属材料基础
金属材料
知识点一：几种重要的金属
1．金属材料的种类
2．金属材料的发展
（1）人类广泛应用的金属材料：铜和铁。
（2）现在世界上年产量居前三位的金属依次是铁、铝、铜。
3．金属的物理性质
（1）共性：常温下，大多数都是固体，有金属光泽，具有优良的导电性、导热性和延展性。
（2）特性：大多数金属呈银白色，但铜呈紫红色，金呈黄色;常温下，绝大多数金属是固体，而汞却是液体。
4．金属的物理性质与用途之间的关系
（1）金属的用途。
金属在生活、生产中有着广泛的应用，应根据不同的用途选用不同的金属。
（2）决定物质用途的因素。
①物质的性质在很大程度上决定了物质的用途。
②在考虑物质的用途时，还需要考虑价格、资源、是否美观、使用是否便利，以及废料是否易于回收和对环境的影响等多种因素。
1、铜的颜色特征是铜的一个重要特征，往往是解题尤其是推断题的“题眼”。
2、有些金属处于粉末状态时，就会呈现不同的颜色；例如，粉末状的铁粉都是呈黑色的，这主要是由于颗粒太小，光不容易反射。
3、生活中使用的铁制品表面一般有镀金层或油漆，不是其真正颜色。可观察其断面的颜色。
1、金属物理性质存在差异性的原因为本身属性决定。
2、金属的性质决定物质的用途，用途体现金属的性质。实际应用时要更加注意性价比。
3、人类使用金属的历史
①人类最早利用的金属是铜；
②铝的利用是近百年的事，它具有密度小和抗腐蚀等优良性能；
③目前生活中应用最广泛的金属材料是铁合金。
4、常见的金属之最
（1）地壳中含量最高的金属元素——铝；
（2）人体中含量最高的金属元素——钙；
（3）目前世界年产量最高的金属——铁；
（4）导电、导热性最好的金属——银；
（5）硬度最高的金属——铬；
（6）熔点最高的金属——钨；
（7）熔点最低的金属——汞。
金属属于金属材料，但金属材料不一定是纯金属，也可能是合金。有些物质虽含有金属元素，但不是金属材料，如Fe3O4、MgO、MnO2等，因为它们不具有金属的物理特征。
知识点二：合金
1．定义
合金是由金属和金属(或非金属)熔合而成的具有金属特征的物质。
2．合金与组成它的纯金属的比较
3．合金的优良性能
（1）机械加工与抗腐蚀性能更好。
（2）比组成它们的纯金属的强度和硬度更大，熔点更低，某些合金的抗腐蚀能力强于组成它们的纯金属。
（3）合金的优良性能可满足人们许多特殊的需求，从而比纯金属有更广泛的用途。
4．常见的合金
（1）铁合金：铁合金包括生铁和钢。
（2）钛合金。
钛和钛合金被认为是21世纪的重要金属材料，它们具有很多优良的性能。
①性质：熔点高、密度小、可塑性好、易于加工、机械性能好、抗腐蚀性能非常好、与人体具有很好的“相容性”。
②用途：被广泛用于火箭、导弹、航天飞机、船舶、化工和通信设备、制造人造骨等。
（3）其他常见的合金：硬铝和黄铜等。
1．合金中一定有金属存在，但不一定都是金属与金属熔合而成，还有可能是金属与非金属熔合而成。例如：生铁和钢都是铁的合金，都含有碳元素。
2．合金中各成分是均匀熔合在一起的，在某一种金属表面镀上一层其他金属，这种情况不属于合金。
3．合金的性能一般要优于组成它们的纯金属，但这也不是绝对的。在某些性能上，如导电性、导热性，纯金属的性能往往更优良。
1．正确理解金属的性质与用途的关系
理解金属的性质与用途，要本着性质决定用途、用途体现性质的原则。如保温瓶胆上镀上银，这是利用了银反光性好的性质：用于制干电池外壳的是锌，这是因为锌的延展性和导电性好且化学性质较活泼：体温表中的液体是汞，是因为汞是液态金属，且导热性好；体育课上用的“铅球”，外面是铁，里面灌了铅，这是利用了铁硬度大和铅密度大的性质。
在常见的金属中，导电性最好的是银，其次是铜；密度最大的是铂，其次是金；熔点最高的是钨，其次是铁；硬度最大的是铬，其次是铁。
物质的用途是由其性质决定的，但性质不是决定用途的唯一因素，还要考虑物质的来源、价格、环保等方面。如：银的导电性比铜好，但一般不用银制造电线、电缆，而是用铜或铝。因为银比较少，价格高，不经济。
2．金属材料物理性质的判断
（1）刻画法比较金属的硬度
用合金在组分金属上刻画，组分金属表面留有痕迹，说明合金的硬度大于组分金属的硬度，如黄铜在纯铜上的划痕证明黄铜比纯铜的硬度大。
（2）加热法比较金属的熔点高低
同时加热合金及组分金属，合金先熔化，证明合金比组分金属的熔点低。如焊锡、锡和铅放在同一铁片上，同时加热，焊锡先熔化，而后是锡，最后是铅。
合金属于混合物，合金中各成分均以单质形式存在，例如黄铜中的铜和锌就以单质形式存在。判断某物质是否为合金关键是看其中是否含有金属成分，合金要求组成中至少有一种金属。
合金的特性
①合金比它的成分金属具有更多良好的物理、化学或机械等方面的性能。
②一般地说，合金的熔点比组成它的各成分金属的熔点都低。例如：铝硅合金的熔点为℃，比纯铝和纯硅的熔点都低。
③合金比它的成分金属具有更好的硬度和强度及机械加工性能。例如：硬铝(含铝、铜、镁、硅)的强度和硬度都比纯铝大，且密度较小。
1．图示材料属于合金的是（）
2．下列说法不正确的是（）
A．炒菜时油锅着火可用锅盖盖灭
B．利用肥皂水可以区分硬水和软水
C．不锈钢抗锈蚀性能比纯铁好
D．利用煮沸的方法不能降低水的硬度
3．（·湖南益阳·中考真题）国产飞机C机壳采用了先进的铝锂合金材料。下列有关说法错误的是（）
A．铝锂合金密度小
B．铝锂合金的硬度比纯铝大
C．铝锂合金抗腐蚀性强
D．铝锂合金是合成材料
4．下列物品所使用的主要材料属于合金的是（ ）
A．青花瓷瓶B．橡胶充气艇C．青铜宝剑D．金刚石
5．下列有关金属及合金的说法错误的是（ ）
A．黄铜的硬度大于纯铜
B．武德合金熔点高常用作保险丝
C．生铁和不锈钢都是金属材料
D．铝片表面容易形成致密的氧化铝膜
6．我国历史上出现过许多记载文明的书写材料。下列材料属于金属材料的是（ ）
A．竹简B．青铜C．丝帛D．宜纸
7．下列汽车组件中，其主要材料属于金属材料的是（）
A．塑料灯罩B．涤纶座套C．钢制车架D．橡胶轮胎
8．下列关于金属材料的说法，正确的是（）
A．金属材料包含合金材料和纯金属材料
B．合金都是由不同金属单质组成
C．硬铝比纯铝柔软容易制成各种器皿
D．合金的熔点比组成它的纯金属都高
9．下列说法正确的是（ ）
A．生铁和钢都是铁的单质
B．合金中一定含有金属
C．多数合金的熔点高于它的成分金属
D．铁是地壳中含量最多的金属元素
10．科学家发现一种新金属。根据下表信息推测该金属不适合的用途是（）
A．焊接金属B．用于通讯设备C．制造外科手术刀D．制造航天飞机
11．《吕氏春秋》记载“金（即铜单质）柔锡（即锡单质）柔，合两柔则刚（即坚硬）”。这句话说明合金具有的特性是（）
A．合金的熔点一般比其组分熔点低
B．合金的硬度一般比其组分硬度大
C．合金的抗腐蚀性一般比其组分抗腐蚀性强
D．合金的耐磨性一般比其组分耐磨性好
12．钛和钛合金是21世纪的重要金属材料，它们具有优良的性质，如熔点高、密度小，可塑性好，机械能力强，钛合金与人体有很好的“相容性”。根据它们的主要性能，不合实际的用途是（）
A．用于核潜艇设备的制造B．用于制造航天设备
C．用来做保险丝D．可用来制造人造骨
13．年2月将举办中国历史上第一次冬季奥运会，滑雪是冬奥会的重点比赛项目。下列滑雪用品涉及的材料中，属于金属材料的是（ ）
A．雪板——聚乙烯
B．滑雪杖——镁铝合金
C．滑雪头盔——聚酯硬塑料
D．防护镜——聚甲基丙烯酸甲酯（有机玻璃）
14．司母戊鼎是迄今世界上出土的最重的青铜器，器物硕大，工艺复杂，堪称我国青铜艺术史上的珍品。其制作材料属于（）
A．天然材料B．合成材料
C．金属材料D．复合材料
15．年5月31日下午4时53分，我国在酒泉卫星发射中心使用长征二号丁运载火箭，成功将高分九号02星、和德四号卫星送入预定轨道，发射取得圆满成功。
（1）长征二号丁运载火箭的某些机器零件使用硬铝，硬铝的主要成分是_______和镁。工业上常采用电解氯化镁的方式冶炼镁，此反应前后镁元素的化合价分别为______。用硬铝作为制造火箭的材料，是利用了硬铝______(填字母)的性质。
A硬度好、强度好
B光泽好、弹性好
C不易老化、不导电
（2）长征二号丁运载火箭采用四氧化二氮和偏二甲肼(C2H8N2)作为推进剂，二者混合后剧烈反应，放出巨大的能量，并生成水、二氧化碳和空气中含量最高的气体，请写出此反应的化学方程式____，火箭升空过程中的能量转化为______(用“→”表示转化)。
1．
B
A、高纯硅是纯净物，不是合金；
B、青铜是铜锡合金；
C、青花瓷器属于无机非金属材料，不是合金；
D、汉白玉主要成分是碳酸钙属无机盐，不是合金。故选B。
2．
D
A、燃烧需要氧气，炒菜时油锅着火可用锅盖盖隔绝氧气灭火，A正确。
B、硬水加肥皂水起泡少，浮渣多，软水加肥皂水，起泡多浮渣少，现象不同，利用肥皂水可以区分硬水和软水，B正确。
C、合金相对于纯金属，耐腐性能更好，不锈钢是合金，不锈钢抗锈蚀性能比纯铁好，C正确。
D、生活中用煮沸的方法降低水的硬度，D错。
故选：D。
3．
D
A、铝锂合金密度小，故选项说法正确；
B、合金比组分金属硬度大，铝锂合金的硬度比纯铝大，故选项说法正确；
C、铝锂合金抗腐蚀性强，故选项说法正确；
D、铝锂合金属于金属材料，故选项说法错误。
故选D。
4．
C
A、青花瓷瓶属于硅酸盐材料，即无机非金属材料，不符合题意。
B、橡胶充气艇属于有机高分子材料，不符合题意。
C、青铜宝剑是铜和锡的合金，符合题意。
D、金刚石是由碳元素组成的单质，不属于合金，不符合题意。
故选：C。
5．
B
A、合金比纯金属硬度大熔点低，黄铜的硬度大于纯铜，A选项正确；
B、武德合金的熔点低，可以用作保险丝，B选项错误；
C、金属材料包括纯金属和它们的合金，生铁和不锈钢都是铁的合金，都属于金属材料，C选项正确；
D、金属铝比较活泼，能与空气中的氧气反应生成一层致密的氧化铝薄膜，D选项正确。
故选B。
6．
B
A、竹简是用竹子制成的，属于天然材料，故选项错误。
B、青铜属于铜的合金，属于金属材料，故选项正确。
C、丝帛是丝与丝织物的总称，不属于金属材料，故选项错误。
D、宣纸的主要原料青檀树，不属于金属材料，故选项错误。
故选：B。
7．
C
A、涤纶座套是用涤纶制成的，涤纶是合成纤维的一种，属于合成材料，故选项错误。
B、塑料灯罩是用塑料制成的，塑料属于合成材料，故选项错误。
C、钢制车架是用钢制成的，钢是铁的合金，属于金属材料，故选项正确。
D、橡胶轮胎是用合成橡胶制成的，合成橡胶属于合成材料，故选项错误。
故选：C。
8．
A
A、金属材料包括合金和纯金属，A正确。
B、合金中可以只含一种金属单质，B错误。
C、硬铝是合金，相对于纯金属硬度更大，C错误。
D、合金熔点比组成它的纯金属都低，D错误。
故选：A。
9．
B
A、生铁和钢都是铁的合金，它们都是由铁、碳等两种以上物质混合而成，属于混合物，不符合题意；
B、合金是在某种金属中加热熔合某些金属或非金属，制得的具有金属特性的混合物，一定含有金属，符合题意；
C、合金一般比组成它的纯金属的熔点低，不符合题意；
D、铝是地壳中含量最多的金属元素，不符合题意。
故选B。
10．
A
A、由图可知，该金属的熔点很高，不能用于焊接金属，选项错误；
B、该金属具有良好的导电性，且抗腐蚀性好，可用于通讯设备，选项正确；
C、该金属的强度高，与钢相似，且具有优异的抗腐蚀性，可用来制造外科手术刀，选项正确；
D、该金属具有密度小、强度高、抗腐蚀性好等特点，可以用来制造航天飞机，选项正确，故选A。
11．
B
由题意可知，铜、锡单质质地柔软，而铜、锡制成的合金则坚硬，故说明合金比组成它的纯金属硬度大。
故选B。
12．
C
A.钛和钛合金的密度小，可塑性好，机械性能强，可用于核潜艇设备的制造，不符合题意；
B.钛和钛合金的密度小，可塑性好，机械性能强，可用于制造航天设备，不符合题意；
C.保险丝应采用熔点较低的金属材料，而钛和钛合金的熔点高，不易熔断，不适合做保险丝，符合题意；
D.钛合金与人体有很好的“相容性”，可用来制造人造骨，不符合题意。故选C。
13．
B
A、聚乙烯是一种塑料，属于有机合成材料，故不合题意；
B、镁铝合金属于金属材料，故符合题意；
C、聚酯硬塑料属于有机合成材料，故不合题意；
D、聚甲基丙烯酸甲酯（有机玻璃）是一种塑料，属于有机合成材料，故不合题意。
故选B。
14．
C
司母戊鼎是迄今世界上出土的最重的青铜器，其制作材料青铜是铜的合金，属于金属材料。
故选C。
15．
（1）铝、硅、铜(A1、Si、Cu)+2(价)、0(价)A
（2）C2H8N2+2N2O4=2CO2↑+4H2O↑+3N2↑化学能→内能→机械能
（1）硬铝的主要成分是铝、硅、铜和镁。工业上用电解氯化镁的方式冶炼镁，氯化镁中镁的化合价为+2价，单质镁中镁的化合价为0价。硬铝作为制造火箭的材料，是利用了硬铝的硬度好和强度高，故填：铝、硅、铜(A1、Si、Cu)；+2(价)、0(价)；A；
（2）四氧化二氮和偏二甲肼(C2H8N2)作为推进剂，二者混合后剧烈反应，放出巨大的能量，并生成水、二氧化碳和空气中含量最高的气体氮气，化学方程式为C2H8N2+2N2O4=2CO2↑+4H2O↑+3N2↑。火箭升空过程中物质发生化学变化产生巨大热量，推动火箭升空，故火箭升空过程中的能量转化为：化学能→内能→机械能。
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