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專題9 金屬與人類文明
第三單元 金屬材料的性能及應用
化學　
2
1、通過金屬材料和合金應用案例的分析，初步認識金屬的組成與其性能的關系；
2、認識化學發展對人類社會可持續發展的重要貢獻。
金屬材料有哪些性能？
生活中常見的金屬是純金屬嗎？
合金有哪些特性？
金屬材料因其優良的性能，在改善人類生活、促進生產力發展的過程中發揮了巨大的作用，有力地推動了人類文明的進程。
金屬材料的性能
1、力學性能：如延展性、硬度、塑性等。
2、物理性能：如密度、熔點、導電性、導熱性等。
3、化學性能：如耐酸堿性、抗氧化性等。
合金
1、定義：將兩種或兩種以上的金屬（或金屬與非金屬）共熔所制得的金屬材料。
2、特點：①硬度大；②熔點低；③導電性和導熱性差；④化學性質不變。
目前用量最大的合金為鐵合金，其種類繁多，用途廣泛。而鋁合金也由于其優異性能，使用量僅次于鋼，發展前景廣闊。
1、鋁合金有哪些優點？
優點：密度小、強度高、塑性好、制造工藝簡單、成本低、抗腐蝕能力強。
2、鋁合金可用在哪些方面？
用途：在航空、航天、汽車、機械制造、船舶及化學工業中都得到廣泛的應用。
傳統無機非金屬材料
陶瓷
玻璃
原料：石英砂、石灰石、純堿
成分：Na2O·CaO·6SiO2
水泥
新型無機非金屬材料
半導體材料——硅
1、存在形式：硅在自然界中主要以化合態存在(如硅酸鹽或二氧化硅)，在地殼中僅次于氧。
2、物理性質：晶體硅為灰黑色、硬而有金屬光澤的固體，具有較高的熔點和密度。
①Si+2F2=SiF4
②Si+4HF=SiF4 ↑+2H2↑
③Si+ 2NaOH + H2O = Na2SiO3 +2H2↑
3、化學性質
⑵高溫下，能與氧氣、鹵素、氮、碳等非金屬作用，也能同某些金屬作用。
⑴常溫下，化學性質穩定，只與強堿、氟化氫、氟氣反應
4、硅的用途：硅的導電性介于導體與絕緣體之間，常用作半導體材料。也可用于制作太陽能電池板。
光導纖維——二氧化硅
光導纖維做成的光纜可用于通信，它的傳導性能良好，傳輸信息容量大，可代替普通金屬通信電纜，節約大量有色金屬。
1、二氧化硅的存在形式
2、二氧化硅的性質
①物理性質：固體，熔沸點高，硬度大，不溶于水。
②化學性質：酸性氧化物
Ⅰ與強堿反應：
SiO2 + 2NaOH = Na2SiO3（工業粘合劑）+ H2O
Ⅱ與堿性氧化物反應:
高溫
SiO2+CaO === CaSiO3
Ⅲ 與HF的反應（雕刻玻璃）：
SiO2+4HF = SiF4↑+2H2O
Ⅳ與碳酸鈉、碳酸鈣反應（制玻璃的反應原理）：
Na2CO3+ SiO2 === Na2SiO3+CO2↑ CaCO3 + SiO2 === CaSiO3+CO2↑
高溫
高溫
3、二氧化硅的用途——硅的制備
新型陶瓷材料
高溫結構陶瓷
Al2O3陶瓷
Si3N4陶瓷
功能陶瓷
壓電陶瓷
典型例題

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