金属的性质与用途
基础金属有光泽、导电、导热、可延展。不同金属性质不同,所以有不同用途:铜导电好做电线、铝轻做窗框、铁硬做桥梁。合金(例如钢、黄铜)可以改良性质。
- 金属:光泽、导电、导热、延展、敲响
- 性质决定用途(铜电线、铝窗、钢桥)
- 合金 = 金属+其他元素,改良性质
§课文原文 Passage
1金属在日常生活中无处不在,由铁闸、铝窗到铜线和不锈钢厨具,都是金属制成的。金属具有几项通性:表面有金属光泽,能导电,能导热,有延展性,可以被锤打成片或拉长成线而不易破裂,敲击时还会发出响亮的声音。常温下绝大多数金属是固体,水银是唯一液态的例外。
2不同金属各有擅长之处,选材的原则是把性质与用途配对:铜的导电能力极佳,用来制造电线;铝质轻、导热良好又耐蚀,适合制造飞机部件和窗框;钢坚硬而强度高,用于桥梁和钢筋。金属的密度和熔点差别也很大:铝的密度约为每立方厘米 2.7 克,属于轻金属;钨的熔点超过 3400°C,用于灯泡灯丝。
3纯金属的性质未必合用。纯铁太软,加入碳制成钢才够硬够强;纯铝太软,须制成铝合金才能用于机翼;纯金也偏软,首饰多混入铜或银以增加硬度。合金是把一种金属混入其他元素而成的材料,加入的原子令整齐的金属原子层难以互相滑动,材料因此变得更硬更强,更能应付日常磨损。
4金属另一个重要优点是可以循环再造。开采和提炼金属耗用大量能源,并且破坏自然环境;把用过的金属分类回收,可以大幅节省资源,例如循环再造铝所耗的能量,只及从铝矿重新提炼的约 5%。金属重熔后性质不变,可以反复回收,属于可持续使用的材料,养成分类回收的习惯,也是减轻环境负担的实际行动。
1重点摘要 Summary
金属有光泽、导电、导热、可延展。不同金属性质不同,所以有不同用途:铜导电好做电线、铝轻做窗框、铁硬做桥梁。合金(例如钢、黄铜)可以改良性质。
2生字卡 Vocabulary
可以锤扁或拉长而不裂开,例如金可以打成金箔。
传导电或者热的物质。金属是好的导体。
金属和其他元素混合而成,例如钢(铁+碳)、黄铜(铜+锌)。
敲打时发出响声,例如钟、锣。
金属表面反光的能力,打磨后尤其明显。
可以拉长成线而不断,例如铜拉成电线。
物质传导电流的能力;金属之中铜特别好,适合做电线。
物质传导热的能力,用于镬、煲等煮食用具。
铁加碳制成的合金,又硬又强,用于桥梁和大厦。
3逐步讲解 Steps
- 记住金属六大通性金属的通性包括:表面有金属光泽、能导电、能导热、有延展性、敲打时发出响亮声音,而且常温下多数是固体——水银是唯一液态的例外。钠和钾虽然是金属,却软得可以用刀切开,可见通性之外仍有个别差异。这些通性源于金属内部充满可以自由流动的电子,它们同时解释了金属善于导电和导热的原因。
- 性质与用途配对选择材料其实是把性质与用途配对:铜的导电能力极佳,用来制造电线;铝导热良好又质量轻,适合造镬和飞机;钢坚硬而强度高,用于桥梁和钢筋。作答时要写出「性质、原因、用途」三个部分,并举实例支持,三项缺一不可,这是此类题目的标准得分结构,练习时宜逐项对照检查。
- 纯金属未必最好纯金属的性质未必合用:纯铁太软,加入碳制成钢才够硬够强;纯铝太软,须制成铝合金才能用于机翼和窗框;纯金同样偏软,首饰多混入铜或银以增加硬度。所以日常用品大多采用合金而非纯金属,原因是合金内部的原子层难以互相滑动,材料因此变得更硬更强,更能应付日常磨损。
- 合金原理合金是把一种金属混入其他元素而成的材料。加入的原子大小与原金属不同,令整齐的金属原子层难以互相滑动,材料于是更硬更强,例如钢是铁混入碳、黄铜是铜混入锌。这个「阻碍滑动」的原理是理解合金性质的核心,也解释了为什么合金的用途往往比纯金属更广泛,成为日常生活的主力材料。
- 密度与熔点的差异不同金属的密度和熔点差别很大:铝的密度约为每立方厘米 2.7 克,属于轻金属,适合造飞机和单车架;铁的密度约为 7.9;钨的熔点超过 3400°C,用于灯泡的灯丝;水银的熔点约为摄氏零下 39 度,常温下呈液态,用于温度计。选材时,密度和熔点与强度、导电性一样,都是重要的考量指标。
- 金属与回收开采和提炼金属耗用大量能源,还会破坏自然环境;把用过的金属分类回收,可以大幅节省资源——循环再造铝所耗的能量,只及从铝矿重新提炼的约 5%。金属重熔后性质不变,可以反复回收,因此属于可持续使用的材料;养成分类回收的习惯,也是每个人减轻环境负担的实际行动。
4图解 Diagrams
5例题示范 Example
为什么电线用铜而不用铁?为什么飞机用铝合金而不用钢?
- 电线:要导电好+不易生锈 — 铜导电比铁好,而且抗氧化
- 飞机:要轻+够强 — 钢太重,铝合金轻身又够硬
- 延伸:纯金太软,首饰多混入铜或银增加硬度
- 结论:选材料看「性质配对用途」
- 答案:铜的导电性远胜铁,且抗氧化不易生锈,所以电线用铜;钢虽硬但密度大、太重,铝合金则质轻而强度足够,所以飞机用铝合金。可见选材的原则是「按用途需要配对性质」,并在重量、成本、耐用度之间取得平衡;作答时宜每项均写出性质、原因和用途三个要点。并补充钢、黄铜、不锈钢等合金实例。
6常见错误 Mistakes
75 题快测 Quick check
Q1写出金属两个通性和对应用途。
Q2钢是什么的合金?加入什么元素?
Q3为什么纯铁不直接用来做工具?
Q4常温下唯一呈液态的金属是什么?它有什么用途?
Q5回收铝为什么比从铝矿提炼新铝环保?
8重点回顾 Recap
- 金属:光泽、导电、导热、延展、敲响
- 性质决定用途(铜电线、铝窗、钢桥)
- 合金 = 金属+其他元素,改良性质
- 常温下多数金属是固体,水银是液态例外
- 合金更硬:加入的原子令金属原子层难以滑动