第一篇：第4章非金属材料课件
建筑材料教学辅导4（第11章）
第11章 防水材料
1.什么是沥青?沥青为什么广泛用于建筑工程的防水、防潮、防渗及防腐和道路工程?
答：沥青材料是由一些极其复杂的高分子碳氢化合物和这些碳氢化合物的非金属(氧、硫、氮)衍生物所组成的黑色或黑褐色的固体、半固体或液体的混合物。
沥青属于憎水性有机胶凝材料，其结构致密、几乎完全不溶于和不吸水;与混凝土、砂浆、木材、金属、砖、石料等材料有非常好的粘结能力;具有较好的抗腐蚀能力，能抵抗一般酸、碱、盐等的腐蚀;具有良好的电绝缘性。因而广泛用于建筑工程的防水、防潮、防渗及防腐和道路工程。
2.沥青按其在自然界中获得的方式，可分为哪两大类?
答：沥青按其在自然界中获得的方式，可分为地沥青和焦油沥青两大类。
地沥青是天然存在的或由石油精制加工得到的沥青材料，包括天然沥青和石油沥青。天然沥青是石油在自然条件下，长时间经受地球物理因素作用而形成的产物。石油沥青是指石油原油经蒸馏等工艺提炼出各种轻质油及润滑油后的残留物后再进一步加工得到的产物。
焦油沥青是利用各种有机物(烟煤、木材、页岩等)干馏加工得到的焦油，再经分馏加工提炼出各种轻质油后而得到的产品。包括：煤沥青、木沥青、页岩沥青等。
建筑工程中最常用的主要是石油沥青和煤沥青。
3.石油沥青的组分有哪些?各有何影响?
答：石油沥青中的组分有：油分、树脂、沥青质，其含量的变化直接影响着沥青的技术性质。
油分含量的多少直接影响沥青的柔软性、抗裂性及施工难度;中性树脂赋予沥青具有一定的塑性、可流动性和粘结性，其含量增加，沥青的粘结力和延伸性增加;酸性树脂能改善沥青对矿物材料的浸润性，特别是提高了与碳酸盐类岩石的粘附性及增强了沥青的可乳化性;沥青质决定着沥青的粘结力、黏度、温度稳定性和硬度等。沥青质含量增加时，沥青的粘度和粘结力增加，硬度和软化点提高。
4.石油沥青的技术性质有哪些?
答：石油沥青的技术性质：黏滞性(黏性)、塑性、温度敏感性(温度稳定性)、大气稳定性、施工安全性、防水性和溶解度。
5.何谓石油沥青的黏滞性?石油沥青的粘滞性大小与什么因素有关?测定相对黏度的主要方法是什么?
答：石油沥青的黏滞性是反映沥青材料内部阻碍其相对流动的一种特性。以绝对黏度表示，是沥青性质的重要指标之一。
石油沥青的粘滞性大小与组分及温度有关。沥青质含量高，同时有适量的树脂，而油分含量较少时，则黏滞性较大。在一定温度范围内，当温度上升时，则黏滞性随之降低，反之则随之增大。
工程上常用相对黏度(条件黏度)表示。测定相对黏度的主要方法是用针入度仪或标准黏度计。
黏稠石油沥青的相对黏度用针入度仪测定的针入度来表示。针入度值越小，表明石油沥青的黏度越大。
对于液体石油沥青或较稀的石油沥青 ，其相对黏度可用标准黏度计测定的标准黏度表示。标准黏度值越大，则表明石油沥青的黏度越大。
6.何谓沥青的塑性?石油沥青的塑性大小与什么因素有关?。影响沥青塑性的因素有哪些?石油沥青的塑性用什么表示?
答：塑性是指石油沥青在外力作用下产生变形而不破坏(产生裂缝或断开)，除去外力后仍保持变形后的形状不变的性质，又称延展性。塑性是沥青性质的重要指标之一。
石油沥青的塑性大小与组分有关。石油沥青中树脂含量较多，且其他组分含量适当时，则塑性较大。
影响沥青塑性的因素有温度和沥青膜层厚度。温度升高，塑性增大，膜层愈厚，塑性愈高。反之，膜层越薄，则塑性越差。当膜层厚度薄至1µm时，塑性消失，即接近于弹性。在常温下，塑性较好的沥青在产生裂缝时，也可能由于特有的粘塑性而自行愈合。故塑性还反映了沥青开裂后的自愈能力。沥青之所以能用来制造性能良好的柔性防水材料，很大程度取决于沥青的塑性。沥青的塑性对冲击振动有一定的吸收能力，能减少摩擦时的噪声，故沥青也是一种优良的地面材料。
石油沥青的塑性用延度表示。延度越大，塑性越好。
7.何谓温度敏感性?温度敏感性与什么因素有关?工程上用什么方法减小其温度敏感性?沥青的温度敏感性用什么表示?
答：温度敏感性是指石油沥青的黏滞性和塑性随温度升降而变化的性能，也称温度稳定性。温度敏感性也是沥青性质的重要指标之一。
石油沥青中沥青质含量较多时，在一定程度上能够减少其温度敏感性(即提高温度稳定性)，沥青中含蜡量较多时，则会增大温度敏感性。建筑工程上要求选用温度敏感性较小的沥青材料，因而在工程使用时往往加入滑石粉、石灰石粉或其他矿物填料来减小其温度敏感性。
沥青的温度敏感性用软化点表示。采用“环球法”测定，软化点越高，则温度敏感性越小。
8.何谓大气稳定性?什么是石油沥青的老化?石油沥青的大气稳定性用什么表示?
答：大气稳定性是指石油沥青在热、阳光、氧气和潮湿等因素的长期综合作用下抵抗老化的性能。
在阳光、空气和热等的综合作用下，沥青各组分会不断递变，低分子化合物将逐步转变成高分子物质，即油分和树脂逐渐减少，而沥青质逐渐增多，从而使沥青流动性和塑性逐渐减小，硬脆性逐渐增大，直至脆裂，这个过程称为石油沥青的老化。
石油沥青的大气稳定性以沥青试样在160℃下加热蒸发5小时后质量蒸发损失百分率和蒸发后的针入度比表示。蒸发损失百分率越小，蒸发后针入度比值愈大，则表示沥青的大气稳定性愈好，即老化愈慢。
9.什么是沥青的闪点和燃点?为什么必须测定沥青的闪点和燃点?
答：闪点是指加热沥青至挥发出的可燃气体和空气的混合物，在规定条件下与火焰接触，初次闪火(有蓝色闪光)时的沥青温度(℃)。
燃点是指加热沥青产生的气体和空气的混合物，与火焰接触能持续燃烧5s以上时，此时沥青的温度(℃)。燃点温度比闪点温度约高10℃。沥青质含量越多，闪点和燃点相差越大。液体沥青由于油分较多，闪点和燃点相差很小。
闪点和燃点的高低表明沥青引起火灾或爆炸的可能性大小，它关系到运输、贮存和加热使用等方面的安全。所以必须测定沥青的闪点和燃点。
10.沥青为什么广泛用作建筑工程的防潮、防水、抗渗材料?
答：石油沥青是憎水性材料，几乎完全不溶于水，且本身构造致密;它与矿物材料表面有很好的粘结力，能紧密粘附于矿物材料表面。同时，他又具有一定的塑性，能适应材料或构件的变形。所以沥青具有良好的防水性。故广泛用作建筑工程的防潮、防水、抗渗材料。
11.何谓沥青的溶解度?
答：溶解度是指石油沥青在三氯乙烯、四氯化碳或苯中溶解的百分率，以表示石油沥青中有效物质的含量，即纯净程度。
12.石油沥青主要划分为哪三大类?三种石油沥青都是按什么指标来划分牌号的?
答：石油沥青主要划分为三大类：道路石油沥青、建筑石油沥青和普通石油沥青。各品种按技术性质划分为多种牌号。
三种石油沥青都是按针入度指标来划分牌号的，而每个牌号还应保证相应的延度和软化点。以及溶解度、蒸发损失、蒸发后针入度比、闪点等。
13.根据什么条件选择石油沥青?为什么在满足使用要求的前提下，尽量选用较大牌号的石油沥青?
答：应根据工程性质(房屋、道路、防腐)及当地气候条件，所处工作环境(屋面、地下)来选择不同牌号的沥青。在满足使用要求的前提下，尽量选用较大牌号的石油沥青，以保证在正常使用条件下，石油沥青有较长的使用年限。
14.道路石油沥青的用途是什么?如何选择道路石油沥青?
答：道路石油沥青主要在道路工程中作胶凝材料，用来与碎石等矿质材料共同配制成沥青混凝土、沥青砂浆等沥青拌合物用于道路路面或车间地面等工程。
在道路工程中选用沥青时，要根据交通量和气候特点来选择。南方地区宜选用高粘度的石油沥青，以保证在夏季沥青路面具有足够的稳定性;而北方寒冷地区宜选用低黏度的石油沥青，以保证沥青路面在低温下仍具有一定的变形能力，减少低温开裂。
15.建筑石油沥青主要用途是什么?如何选择建筑石油沥青?
答：建筑石油沥青主要用作制造油纸，油毡，防水涂料和沥青嵌缝膏。他们绝大部分用于屋面及地下防水、沟槽防水防腐及管道防腐等工程。
为避免夏季流淌，一般屋面用沥青材料的软化点还应比本地区屋面最高温度高20℃以上，低了夏季易流淌，过高冬季低温易硬脆甚至开裂。用于地下防潮、防水工程时，一般对软化点要求不高，但其塑性要好，黏性要大，使沥青层能与建筑物粘结牢固，并能适应建筑物的变形而保持防水层完整，不遭破坏。在建筑工程中一般不宜直接使用普通石油沥青。
16.为什么要对对沥青改性?有哪些改性措施?
答：建筑上使用的沥青必需具有一定的物理性质和黏附性。即在低温条件下应有弹性和塑性;在高温条件下要有足够的强度和稳定性;在加工和使用条件下具有抗”老化”能力;还应与各种矿物料和结构表面有较强的粘附力;对构件变形的适应性和耐疲劳性等等。通常，石油加工厂制备的沥青不一定能全面满足这些要求，如只控制了耐热性(软化点)，其他方 3 面就很难达到要求，致使目前沥青防水屋面渗漏现象严重，使用寿命短。为此，常用橡胶、树脂和矿物填料等对沥青改性。
17.何谓石油沥青改性材料?这些材料各有何特点?
答：橡胶、树脂和矿物填料等通称为石油沥青改性材料。
橡胶是沥青的重要改性材料，它和沥青有较好的混溶性，并能使沥青具有橡胶的很多优点，如高温变形小，低温柔性好。由于橡胶的品种不同，掺入的方法也有所不同，因而各种橡胶沥青的性能也有差异。
用树脂改性石油沥青，可以改进沥青的耐寒性，粘结性和不透气性。由于石油沥青中含芳香性化合物很少，故树脂和石油沥青的相溶性较差，而且可用的树脂品种也较少。
矿物填充料改性沥青(沥青玛碲脂)是在沥青中掺入适量粉状或纤维状矿物填充料经均匀混合而成。矿物填充料掺入沥青中后，能被沥青包裹形成稳定的混合物，由于沥青对矿物填充料的湿润和吸附作用，沥青可能成单分子状排列在矿物颗粒(或纤维)表面，形成结合力牢固的沥青薄膜，具有较高的黏性和耐热性等。因而提高沥青了的粘结能力、柔韧性和耐热性，减少了沥青的温度敏感性，并且可以节省沥青。
18.建筑防水工程对防水卷材的要求有哪些?
答：建筑防水工程对防水卷材的要求
(1)耐水性：指在水的作用下和被水浸润后其性能基本不变，在压力水作用下具有不透水性，常用不透水性、吸水性等指标表示。
(2)温度稳定性：在高温下不流淌、不起泡、不滑动，低温下不脆裂的性能。即在一定温度变化下保持原有性能的能力。常用耐热度、耐热性等指标表示。
(3)机械强度、延伸性和抗断裂性：指防水卷材承受一定荷载、应力或在一定变形的条件下不断裂的性能。常用拉力、拉伸强度和断裂伸长率等指标表示。
(4)柔韧性：指在低温条件下保持柔韧性的性能。它对保证易于施工、不脆裂十分重要。常用柔度、低温弯折性等指标表示。
(5)大气稳定性：指在阳光、热、臭氧及其他化学侵蚀介质等因素的长期综合作用下抵抗侵蚀的能力。常用耐老化性、热老化保持率等指标表示。
19.何谓石油沥青防水卷材?常用的石油沥青防水卷材有哪些?
答：石油沥青防水卷材是用原纸、纤维织物、纤维毡等胎体浸涂石油沥青，表面撒布粉状、粒状或片状材料制成可卷曲的片状防水材料。
常用石油沥青防水卷材有：石油沥青纸胎油毡、石油沥青玻璃布油毡、石油沥青玻纤胎油毡、石油沥青麻布胎油毡等。
20.何谓高聚物改性沥青防水卷材?高聚物改性沥青防水卷材有那些优点?常用的高聚物改性沥青防水卷材有哪些?
答：高聚物改性沥青防水卷材是以合成高分子聚合物改性沥青为涂盖层，纤维织物或纤维毡为胎体，粉状、粒状、片状或薄膜材料为覆面材料制成的可卷曲片状防水材料。
高聚物改性沥青防水卷材克服了传统沥青防水卷材温度稳定性差、延伸率小的不足，具有高温不流淌、低温不脆裂、拉伸强度高、延伸率较大等优异性能，且价格适中，在我国属中低档防水卷材;一般单层铺设，也可复合使用。根据不同卷材可采用热熔法、冷粘法、自粘法施工。常见的几种高聚物改性沥青防水卷材：SBS改性沥青防水卷材、APP改性沥青防水卷材、PVC改性焦油沥青防水卷材、再生胶改性沥青防水卷材、废橡胶粉改性沥青防 4 水卷材
21.何谓合成高分子防水卷材?合成高分子防水卷材有何优点?
答：以合成橡胶、合成树脂为主的新型防水卷材称为合成高分子防水卷材。分为加筋增强型和非加筋增强型两种。
合成高分子防水卷材具有高弹性、拉伸强度高、延伸率大、耐热性和低温柔性好、耐腐蚀、耐老化、冷施工、单层防水和使用寿命长等优点。
22.
答：防水涂料是一种流态或半流态物质，涂布在基层表面，经溶剂或水分挥发或各组分间的化学反应，形成有一定弹性和一定厚度的连续薄膜，使基层表面与水隔绝，起到防水、防潮作用。
防水涂料固化成膜后的防水涂膜具有良好的防水性能，特别适合于各种复杂、不规则部位的防水，能形成无接缝的完整防水膜。它大多采用冷施工，不必加热熬制，既减少了环境污染，改善了劳动条件，又便于施工操作，加快了施工进度。此外，涂布的防水涂料既是防水层的主体，又是粘结剂，因而施工质量容易保证，维修也较简单。但是，防水涂料须采用刷子或刮板等逐层涂刷(刮)，故防水膜的厚度较难保持均匀一致。因此，防水涂料广泛适用于工业与民用建筑的屋面防水工程、地下室防水工程和地面防潮、防渗等。
防水涂料按液态类型可分为溶剂型、水乳型和反应型三种;按成膜物质的主要成分可分为沥青类、高聚物改性沥青类和合成高分子类。
22.何谓防水涂料?防水涂料有哪些优点?防水涂料的分类如何?
答：防水涂料是一种流态或半流态物质，涂布在基层表面，经溶剂或水分挥发或各组分间的化学反应，形成有一定弹性和一定厚度的连续薄膜，使基层表面与水隔绝，起到防水、防潮作用。
防水涂料固化成膜后的防水涂膜具有良好的防水性能，特别适合于各种复杂、不规则部位的防水，能形成无接缝的完整防水膜。它大多采用冷施工，不必加热熬制，既减少了环境污染，改善了劳动条件，又便于施工操作，加快了施工进度。此外，涂布的防水涂料既是防水层的主体，又是粘结剂，因而施工质量容易保证，维修也较简单。但是，防水涂料须采用刷子或刮板等逐层涂刷(刮)，故防水膜的厚度较难保持均匀一致。因此，防水涂料广泛适用于工业与民用建筑的屋面防水工程、地下室防水工程和地面防潮、防渗等。
防水涂料按液态类型可分为溶剂型、水乳型和反应型三种;按成膜物质的主要成分可分为沥青类、高聚物改性沥青类和合成高分子类。
23.防水涂料必须具备以下性能有哪些?
答：防水涂料必须具备以下性能：
(1)固体含量
指防水涂料中所含固体比例。由于涂料涂刷后靠其中的固体成分形成涂膜，因此固体含量多少与成膜厚度及涂膜质量密切相关。
(2)耐热度
指防水涂料成膜后的防水薄膜在高温下不发生软化变形、不流淌的性能。它反映防水涂膜的耐高温性能。
(3)柔性
指防水涂料成膜后的膜层在低温下保持柔韧的性能。它反映防水涂料在低温下的施工和使用性能。
(4)不透水性
指防水涂料在一定水压(静水压或动水压)和一定时间内不出现渗漏的性能;是防水涂料满足防水功能要求的主要质量指标。
(5)延伸性
指防水涂膜适应基层变形的能力。防水涂料成膜后必须具有一定的延伸性，以适应由于温差、干湿等因素造成的基层变形，保证防水效果。
24.防水涂料的选用。
答：防水涂料的使用应考虑建筑的特点、环境条件和使用条件等因素，结合防水涂料的特点和性能指标选择。
(1)沥青基防水涂料
指以沥青为基料配制而成的水乳型或溶剂型防水涂料。这类涂料对沥青基本没有改性或改性作用不大，有石灰乳化沥青、膨润土沥青乳液和水性石棉沥青防水涂料等。主要适用于Ⅲ级和Ⅳ级防水等级的工业与民用建筑屋面、混凝土地下室和卫生间防水。
(2)高聚物改性沥青防水涂料
指以沥青为基料，用合成高分子聚合物进行改性，制成的水乳型或溶剂型防水涂料。这类涂料在柔韧性、抗裂性、拉伸强度、耐高低温性能、使用寿命等方面比沥青基涂料有很大的改善。品种有再生橡胶改性沥青防水涂料、水乳型氯丁橡胶沥青防水涂料、SBS橡胶改性沥青防水涂料等。适用于Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级防水等级的屋面、地面、混凝土地下室和卫生间等的防水工程。
(3)合成高分子防水涂料
指以合成橡胶或合成树脂为主要成膜物质制成的单组分或多组分的防水涂料。这类涂料具有高弹性、高耐久性及优良的耐高低温性能，品种有聚氨酯防水涂料、丙烯酸酯防水涂料、聚合物水泥涂料和有机硅防水涂料等。适用于Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级防水等级的屋面、地下室、水池及卫生间等的防水工程。
第二篇：工程材料与热处理 第4章作业题参考答案（推荐）
1. 滑移和孪晶的变形机制有何不同?为什么在一般条件下进行塑性变形时锌中容易出现孪晶，而纯铁中容易出现滑移带? 主要的不同：(1)晶体位向在滑移前后不改变，而在孪生前后晶体位向改变，形成镜面对称关系。(2)滑移的变形量为滑移方向原子间距的整数倍，而孪生过程中的位移量正比于该层至孪晶面的距离。(3)孪生是一部分晶体发生了均匀的切变，而滑移是不均匀的。
锌的晶体结构为密排六方，密排六方金属滑移系少，所以容易出现孪晶，而纯铁为体心立方结构，滑移系多，所以容易出现滑移带。
2. 多晶体塑性变形与单晶体塑性变形有何不同?
多晶体的每一晶粒滑移变形的规律与单晶体相同，但由于多晶体中存在晶界，且各晶体的取向也不相同，多晶体的塑性变形具有以下特点： (1)各晶粒不同同时变形; (2)各晶粒变形的不均匀性; (3)各变形晶粒相互协调。
3. 什么是滑移、滑移线、滑移带和滑移系?滑移线和滑移带是如何在金属表面形成的?列举金属中常见晶体结构最重要的滑移系，并在其晶胞内画出一个滑移系。哪种晶体的塑性最好?哪个次之?为什么? 所谓滑移是指在切应力的作用下，晶体的一部分相对于另一部分沿一定的晶面和晶向发生相对滑动，滑动后原子处于新的稳定位置。晶体材料的滑移面与晶体表面的交线称为滑移线。由数目不等的滑移线或滑移台阶组成的条带称为滑移带。一个滑移面和该面上的一个滑移方向组成一个滑移系。
滑移线是由于晶体的滑移变形使试样的抛光表面产生高低不一的台阶所造成的;相互靠近的小台阶在宏观上反映的是一个大台阶，所以形成了滑移带。
滑移系越多，金属发生滑移的可能性越大，塑性就越好。滑移方向对滑移所起的作用比滑移面大，所以面心立方晶格金属比体心立方晶格金属的塑性更好。密排六方由于滑移少，塑性最差。
4. 简述一次再结晶与二次再结晶的驱动力，并说明如何区分冷、热加工。动态再结晶与静态再结晶后的组织结构的主要区别是什么?
一次再结晶的驱动力是冷变形所产生的储存能的释放。二次再结晶的驱动力是由于界面能变化引起的。在再结晶温度以上的加工变形称为热加工，在再结晶温度以下的加工过程称为冷加工。
动态再结晶和静态再结晶过程相似，同样是形核长大过程，也是通过形成新的大角度晶界及随后移动的方式进行的。但动态再结晶具有反复形核，有限长大，晶粒较细，包含亚晶粒，位错密度较高，强度硬度高等特点。这种组织比静态再结晶组织有较高的强度和硬度。
5. 冷变形金属在加热过程中要发生哪些变化?简要说明再结晶过程的一般规律。
发生：回复、再结晶和晶粒长大等变化。 经冷变形后的金属加热到再结晶温度时，发生再结晶，新的无应变的晶粒取代原先变形的晶粒，金属的性能也恢复到变形前的情况，在变形基体中，重新生成无畸变的新晶粒。
6. 说明金属在冷塑变形、回复、再结晶及晶粒长大各阶段的微观组织及力学性能特点与主要区别。
金属在冷塑变形时的微观组织：金属晶体在外力作用下，随着变形量的增加，晶粒外形由原先的等轴晶粒逐渐改变为沿变形方向被拉长或压扁的晶粒。当变形量很大时，各晶粒被拉成纤维状，称之为纤维组织，位错密度也会增加，亚结构细化，产生变形织构。 力学性能特点：产生加工硬化，产生各向异性，还会产生内应力。
回复：回复对材料的组织形态影响不大，对力学性能的影响也不大。回复过程中主要是全部消除变形引起的宏观应力，微观应力也可以大部分得以消除。
再结晶：新的无应变的晶粒取代原先变形的晶粒，金属的性能也恢复到变形前的情况，在变形基体中，重新生成无畸变的新的晶粒。 晶粒长大：(1)正常长大，再结晶刚刚完成，得到细小的无畸变等轴晶粒，当升高温度或延长保温时间时，晶粒仍可继续长大，晶粒均匀连续的生长。
(2)异常长大：形成粗大的晶粒及非常不均匀的组织。织构明显，产生各向异性;优化磁导率;晶粒大小不均匀，性能不均匀，降低强度和塑性、韧性;晶粒粗大，提高表面粗糙度。
7. 冷加工塑性变形金属进行再结晶退火前后的组织和性能有何变化?
金属加热到再结晶温度以上，组织发生显著变化。首先在形变大的部位(晶界、滑移带、孪晶等)形成等轴晶粒的核，然后这些晶核依靠消除原来伸长的晶粒而长大，最后原来变形的晶粒完全被新的晶粒所代替，这一过程为再结晶。由于金属通过再结晶获得新的等轴晶粒，因而消除了冷加工显微组织、加工硬化和残余应力，使金属又重新恢复到冷塑性变形以前的状态。
8. 已知金属W、Fe、Pb、Sn的熔点分别为3380、1
538、
327、232℃，试分析说明W和Fe在1100℃下的加工，Pb和Sn在20℃下的加工各为何种加工? 实验证明，工业纯金属的熔点与最低再结晶温度之间有如下关系： T再=(0.35~0.4)T熔(K) W的再结晶温度为1188℃，所以在1100℃的加工为冷加工;Fe的再结晶温度为451℃，所以在1100℃的加工为热加工。
铅的熔点327°C，铅的再结晶温度=(327+273.15)×0.4=258K = -33°C;所以铅在20度是热加工。
锡的熔点232°C， 铜的再结晶温度=(232+273.15)×0.4=202K=-71°C;所以锡在20度是冷加工
9. 说明下列现象产生的原因： (1)晶界处滑移的阻力大。
(2)实际测得的晶体滑移所需的临界切应力比刚性滑移理论的计算值小得多。 (3)热加工比冷加工塑性变形来得容易。
(1)晶界上原子排列较乱，点阵畸变严重，杂质原子也容易在晶界偏聚，而且晶界两侧的晶粒取向不同，滑移方向和滑移面互不一致，因此晶界处滑移的阻力大。
(2)理论计算是假定滑移面两侧原子发生整体移动，其临界分切应力值大，但实际晶体滑移是位错的运动、并不需整排原子一齐移动，而仅位错附近少数原子作短距离移动，故而所需要的临界分切应力要小得多。
(3)因为热加工同时进行加工硬化和回复再结晶软化两个相反的过程，冷加工只有加工硬化，所以随变形量提高，塑性变形变得困难。
10. 热加工对金属组织和性能有何影响?金属在热加工(如锻造)时为什么变形阻力小?
(1)改善铸锭组织。消除空洞、细化晶粒、降低偏析;提高强度、塑性、韧性。 (2) 形成纤维组织(流线)。第二相或夹杂物沿变形方向呈纤维状分布, 沿流线方向比垂直于流线方向的力学性能好
热加工没有加工硬化现象，或者说加工硬化被随时消除了，所以变形阻力小。
11. 什么叫加工硬化，它给生产带来哪些好处和困难?
随着冷变形程度的增加，金属材料强度和硬度指标都有所提高，但塑性、韧性有所下降的现象叫做加工硬化。
加工硬化给金属件的进一步加工带来困难。如在冷轧钢板的过程中会愈轧愈硬以致轧不动，因而需在加工过程中安排中间退火，通过加热消除其加工硬化。又如在切削加工中使工件表层脆而硬，从而加速刀具磨损、增大切削力等。 好处：(1)它可提高金属的强度、硬度和耐磨性，特别是对于那些不能以热处理方法提高强度的纯金属和某些合金尤为重要。如冷拉高强度钢丝和冷卷弹簧等，就是利用冷加工变形来提高其强度和弹性极限。又如坦克和拖拉机的履带、破碎机的颚板以及铁路的道岔等也是利用加工硬化来提高其硬度和耐磨性的。
(2)金属的冷成型加工的保证。金属的冷成型正是利用了材料的加工硬化特性，使塑性变形均匀地分布于整个工件上，而不致于集中在某些局部而导致最终断裂。
(3)提高构件的安全性。构件在使用过程中，往往不可避免地会使某些部位出现应力集中和过载现象，在这种情况下，由于金属能加工硬化，使局部过载部位在产生少量塑性变形之后，提高了屈服强度并与所承受的应力达到平衡，变形就不会继续发展，从而在一定程度上提高了构件的安全性。
12. 选择题
(1) 纯金属的最低再结晶温度可用下式计算(B) A、T再(C)0.4T熔(C)
B、T再(K)0.4T熔(K)
C、T再(K)0.4T熔(C)273
(2) 塑性变形后的金属再加热时发生的再结晶过程是一个新晶粒代替旧晶粒的过程，这种新晶粒的晶格类型是(D)
A、面心立方晶格B、体心立方晶格C、密排六方晶格D、与变形前的金属相同E、形成新晶型
(3) 加工硬化使金属的(A)
A、强度增大，塑性降低B、强度增大，塑性增大C、强度减少，塑性增大D、强度减少，塑性降低
(4) 塑性变形金属经再结晶后(D)
A、形成柱状晶，强度增大B、形成柱状晶，塑性降低C、形成等轴晶，强度增大D、形成等轴晶，塑性升高
(5) 汽车变速箱齿轮，应由(C)
A、厚钢板切出园饼，再加工成齿轮B、园钢棒切出园饼，再加工成齿轮C、园钢棒锻打成齿轮毛坯，再加工成齿轮D、铸造成园饼，再加工成齿轮
第三篇：第6章 植物学课件
第6章
植物的胚胎培养和离体授粉
第1节
胚胎培养
对无菌分离出的成熟胚或未成熟胚进行体外培养,以获得发育正常的植株的技术.
成熟胚:具有完整的胚芽、胚根、胚轴和子叶等. 未成熟胚:子叶形胚前各发育期的胚.
广义:胚培养还可包括胚珠和子房培养以及胚乳培养等
1 成熟胚培养
1.
1培养基
成熟胚在简单的培养基上就可培养，一般由大量元素的无机盐和蔗糖组成。
1.2 培养方法： 成熟种子
表面消毒
在超净台中解剖种子
取出胚种植在培养基上
在常规条件下培养
2 幼胚培养
幼胚在胚珠中是异养的，因此需要通过培养基提供各类营养和生物活性物质。
2.1幼胚的培养方法 取材
幼胚剥离 接种培养
2.2影响幼胚培养的因素
1)胚胎的发育时期
双子叶植物合子胚的发育过程: 原球胚、心形胚、鱼雷胚、 子叶形胚和成熟胚等4个阶段. (1)双子叶植物
一般心形期以后的双子叶胚比较容易培养 。胚龄越小越难培养。 (2)单子叶胚
一般受精后8d左右，长度在0.5mm以上的禾谷类胚在离体培养时较易成活。越小越难。
采用Monnier(1976,1978)建立的双培养基培养方法可培养50~60微米长的早期球形胚.
2.2 培养基
比成熟胚要求高.常用Nitsch,MS,1/2MS等，禾谷类还常用N6，B5等.
(1) 无机盐 : 成分较复杂，含多种微量元素。
(2) 碳水化合物: 蔗糖是多数植物最好的碳源,也有渗透调节作用. 蔗糖浓度一般高于成熟胚.
(3) 维生素: 发育初期的幼胚必需加入某些维生素.常用:硫胺素、生物素等. (4) 氨基酸 ：对不同植物和不同发育时期的幼胚,各种氨基酸的效果不同.
(5) 植物生长物质: 低浓度的生长素、赤霉素或激动素对某些植物幼胚生长有益处. 不同植物和不同发育阶段的幼胚要求不同。
(6) 天然附加物 ：幼胚培养基中常添加一些植物的胚乳.
2.3 培养条件
温度：
大多数植物胚胎培养的温度为25~30 0C,但不同植物要求不同。
光照：
幼胚培养初期一般在弱光或黑暗条件下培养。也因植物而异. pH：
不同植物和不同时期的幼胚对pH 的要求不同. 气体成分(二氧化碳;氧气等):
对幼胚培养也有影响。
2.4培养过程：
双子叶植物(球形胚晚期以及更大的荠菜胚)的培养： 消过毒的荠菜蒴果放在几滴无菌培养基中 用镊子将蒴果外壁的两半撑开，露出胚珠 解剖镜下可见胚珠中绿色的鱼雷形或更幼龄胚
由胎座上取下一个胚珠，放在凹玻片中(内有一滴培养基)
用锋利的有柄刀片将胚珠纵切成两半 留下有胚的一半，仔细剔除胚珠组织 取出联着胚柄的完整胚
(较老胚在胚珠上无胚的一侧切一小口，用钝头解剖针轻压珠被把完整的胚挤出到周围的液体中) 接种到Monnier(1976)培养基上 幼胚发育到鱼雷形阶段
转移到降低了蔗糖浓度(2~3%)的同样培养基上 发育成熟植株
3 植物胚胎培养的应用
3.1 远源杂交中克服杂种不育(胚胎拯救)
挽救杂种胚以产生稀有杂种. 如：普通大麦和球茎大麦;柑橘类合子胚培养等。
3.2促进无生活力或生活力低下的种子萌发
如:野生食用芭蕉(M. balbisiana);早熟桃和樱桃;椰子(Makapuno)等.
3.3 缩短育种周期
克服种子休眠;生活力快速鉴定; GA
3.4单倍体的产生
如大麦球茎大麦;小麦玉米：胚胎发育早期父本染色体被排除，形成单倍体胚，生长相当缓慢。
必须把胚剥离出来进行培养，才能得到单倍体植株。
3.5 植物种质保存
幼胚具备超低温保存要求细胞原生质浓、无液泡化、细胞壁较薄等有利条件,因此用幼胚进行超低温种质保存效果较好.
3.6 理论研究
第2节 胚珠和子房培养
1 胚珠培养 (ovule culture)
包括授粉和未授粉胚珠的培养
1)培养方法:
授粉时间合适的子房 表面消毒
无菌剥出胚珠(一般带胎座) 培养 2) 培养基
应用较多的有MS、White, Nitsch N6等.
根据胚珠发育时期的不同、是否带胎座及不同植物种类,需要加不同的植物生长物质。
有的还要再加一些天然提取物.蔗糖浓度5%左右。
3) 影响胚珠培养的因素
(1) 发育时期
球形胚或更后期的胚珠,较易培养;培养基较简单. (2) 有机成分
培养基中添加胚乳往往有利
不同植物对不同种类的激素反应不同. (3) 胎座组织
胎座组织的存在一般对胚珠中胚的生长发育有重要作用.
2 子房培养
包括授粉或未授粉子房的离体培养.
2.1 培养基
MS、Nitsch、White等培养基的无机盐,加入适当的有机成分和植物生长物质.有时也可加一些复杂的天然提取物. 2.2 外植体
受精子房：授粉后一定时间摘取花蕾,除去花萼、花冠和雄蕊,进行表面消毒，接种。
未受精子房：在开花前1~5d摘取花蕾,其它同上。 2.3 子房培养物的细胞倍性
n，2n，3n
3 未传粉子房和胚珠培养产生单倍体
影响离体子房和胚珠产生单倍体的主要因素:
3.1 供体植物的基因型和子房的发育阶段
不同植物及不同品系诱导产生单倍体植株的频率有明显差异
选择处于合适的胚囊发育阶段的子房或胚珠
3.2 培养基成分
需将植物生长物质调到合适浓度，使其既可诱导孤雌生殖，又不至于使体细胞增殖愈伤组织。(例：MCPA)
向日葵中，不同的蔗糖浓度引起不同的反应
3.3 培养条件
冷冻预处理或较高温度预培养
光照
第3节 离体授粉(试管受精)
在无菌条件下，培养离体的未受精雌蕊或胚珠和花粉，使花粉萌发产生的花粉管进入胚珠，完成受精过程而获得有生活力种子的技术。
1 离体授粉的基本技术过程
1.1 亲本选择
1)收集花粉
2)选取雌蕊或胚珠 1.2 离体授粉受精
2 影响离体授粉成功的因素
2.1 发育时期
母本:子房或胚珠;父本:成熟花粉 2.2培养基成分
培养基的组成对离体授粉的成功与否、结实率的高低和籽粒的发育都有重要影响。
2.3培养温度
最好接近于该种植物在自然界进行受精并形成种子时的温度。 2.4 材料消毒
2.5 母体组织的保留
2.6 授粉方式
3 离体授粉技术在杂交育种上的应用
3.1 克服植物远源杂交不亲和性
3.2 克服自交不亲和性
3.3 诱导孤雌生殖
Hess等(1974):
母本：锦花沟酸浆(Mimulus luteus)雌蕊除去子房壁,暴露胚珠
父本：蓝猪耳(Torenia fournieri)花粉
结果：在1%的胚珠中获得锦花沟酸浆单倍体植株
4 操作实例
4.1 小麦雌蕊的离体授粉和受精 (叶树茂等，1980)
(1) 材料的选择和培养： 材料为丰产3号、昌潍
15、白粒高、阿勃、蓝粒小偃等。
于清晨将开花前2d的母本麦穗带有1～2片叶的茎秆取下，用70%酒精表面消毒后再用0.1%升汞浸泡3～5min，取出用无菌水冲洗3次后再用紫外光照射20min。在无菌条件下去雄并套袋，在光照条件下保持2d。花粉取自即将开花而花药尚未吐露的父本的麦穗，用紫外灯照射30min。
接种时在无菌条件下将母本麦穗的每朵小花的外颖剥除只留下一片内颖，然后将雌蕊接种在培养基上。再将无菌花粉直接散落在雌蕊的柱头上。
培养基为MS培养基+5%蔗糖+0.8%琼脂。pH5.8。室温培养，光照12～14h。
(2) 籽粒形成： 雌蕊授粉后3d即能看到子房显著增大。授粉后6～10d籽粒的发育能达到正常成熟麦粒体积的1/2～2/3。20d后发育的籽粒逐渐变为黄色。在MS培养基上经35～40d发育的籽粒可以达到黄熟，最高结实率达97.5%。
4.2 玉米子房试管受精(邵启全等，1977;Hess et al.，1974) 母本材料:京黄1
13、八趟白、获白、栖白自交系A619等。 父本材料:chase自交系、紫胚、紫玉米等。 母本材料的果穗在抽丝前进行套袋隔离，待抽丝后3～5d将果穗取下，用消毒过的剪刀将果穗上的花丝剪去，每个子房上只留0.5～1.5cm长的花丝。选择果穗中下部的子房，花丝向上接种于培养基上。
花粉取自刚开花、花药外露但尚未散粉的玉米雄花穗，经紫外光照射30min花药裂开，在无菌条件下将花粉均匀地撒在花丝和子房上进行培养。
培养基为RM或土豆培养基。pH5.6。在室温或25～30oC条件下培养。
授粉后4d子房显著膨大。授粉后10d统计受精率，不同品种、不同培养基变化幅度从3%至85%。果穗中下部子房结实率达4.6%。果穗顶部的子房离体受精的结实率为0.8%。
第4节 胚乳培养
研究胚乳组织的功能、胚乳与胚的关系、胚乳的生长发育及形态建成的潜力等;
研究胚乳细胞是否同其它细胞一样具有全能性;
探讨通过胚乳培养改良三倍体育种技术的可能性;
利用离体胚乳和胚培养的方法，进一步的研究和逐步解决在远源杂交中,由于杂种胚乳的败育或胚同胚乳的不亲和性而育种失败的问题.
研究胚乳细胞合成某些物质——如蛋白质、糖、脂肪、生物碱和甙等成分的生理生化机制,以期为人工模拟和工业化生产提供科学依据.
1一般过程
1.1 材料的选择和外植体的分离
处于生长旺盛阶段的胚乳,是培养取材的最合适时期。但许多双子叶植物的成熟胚乳细胞具有分裂的潜力.
双子叶植物中,胚乳生长旺盛阶段的胚乳应具备如下特点，可参考:胚分化已完成，(核型的)胚乳已形成细胞组织.且充分生长,几乎达到成熟时的大小,外观为半透明的固体,且富有弹性.
禾谷类成熟的胚乳不适于培养，只有较幼嫩的胚乳才能增殖愈伤组织。
几种单子叶植物胚乳合适的取材时期:
植物
传粉后天数
水稻
4~7
玉米
8~11
小麦
8~11
大麦
8
要严格区分胚乳和其它组织. 接种时要小心地割去胚乳四周的组织和分离除去幼胚。
1.2 愈伤组织的诱导
除少数寄生植物可直接由胚乳外植体产生器官或胚状体以外,绝大多数被子植物的胚乳,无论是幼嫩的还是成熟的, 均需通过愈伤组织阶段. 1)培养基
基本培养基：MS, White, LS和MT等多种.植物生长物质:类别、浓度、比例差别很大。
一些植物的提取液对培养胚乳有促进作用. PH也因物种不同而异。 2) 培养条件：
胚乳愈伤组织生长的最适温度多在25oC左右。 对光照的要求因植物不同而异。
3)愈伤组织诱导过程： 胚乳外植体 接种
6~10天后
外观膨大而光滑,同时,表面或切口附近形成乳白色的隆突,且不断增多.
愈伤组织.
转入新的培养基诱导分化
4)胚乳愈伤组织的细胞染色体检查方法:
生长旺盛的新鲜愈伤组织块
0.2~0.5%秋水仙碱或对二氯代苯饱和水溶液浸泡处理4~8小时
流水冲洗5~10分钟,
卡诺氏液或FAA固定,
醋酸洋红、改良卡宝品红或孚尔根液染色
压片镜检.
1.3 诱导分化器官和植株
1) 愈伤组织的选择
应长势良好. 通常是在继代繁殖的愈伤组织块上新增殖的愈伤组织块.
2) 分化苗芽的培养基
胚乳植株可来源于苗芽和胚状体两条途径。需调整生长调节物质的种类、浓度、比例。
接种方式对于某些芽的分化和分布有影响。 3) 诱导胚乳芽生根
一些植物的胚乳植株可直接由胚状体或芽形成;有的则需诱导芽生根.
柑橘和檀香的胚乳培养中，三倍体植株通过体细胞胚发生起源。
例：柑橘属植物培养：王大元等(1978)
培养基： MS +2,4-D 2mg/L +6-BA 5mg/L + CH 1000mg/L
外植体：幼龄胚乳愈伤组织 继代培养：
愈伤组织MS + 1mg/L的GA3 少量胚发育到球形期止
培养基盐浓度加倍，GA3浓度提高到15mg/L 胚状体小植株。
1.4 胚乳植株染色体数目检查
植物体内的和培养的胚乳细胞中常出现高度的多倍化和各种不规则的有丝分裂现象。
方法：
取植株根尖或幼叶,用检查愈伤组织细胞倍性的方法处理、固定.用1NHCl在600C下水解8~10分钟(也可用酶解法); 染色、压片镜检和计数.
2操作实例：大麦的胚乳培养
1) 材料：普通大麦早熟品种
开花后4~5d和7~12d的幼穗消毒解剖镜下小心剥去外部组织和幼胚胚乳接种
2) 培养基和培养条件：
(1) MS+ 2,4- D 1mg/L+ CH 500mg/L; (2) MS+NAA 0.2mg/L+CH 500mg/L; (3) MS+NAA 0.2mg/L+KT 0.5mg/L. 都加入6%的蔗糖,0.8%琼脂, pH5.6, 高压灭菌.
日温280 C,夜温160 C左右,白天光强约2000lx.
3) 愈伤组织的形成和植株的分化
受精后4~5d的胚乳,在上述三种培养基上均未形成愈伤组织; 10~12d的在(1) 号培养基上形成了愈伤组织,而在(2)号和(3)号培养基上同样没有反应. 将(1)号培养基上的愈伤组织转移到(3)号培养基上,部分(约10%)愈伤组织块转绿,同时分化出具根、茎、叶的完整植株.不过植株中有绿的、白的及两色镶嵌的。
4) 植株倍性检查
用前述方法,对部分胚乳植株的根尖进行染色体镜检.结果表明,除少数3n细胞外,多数为
7、14和28等整倍性和非整倍性细胞.
第四篇：九年级化学 第5章 金属与矿物教案 沪教版
第五章金属与矿物
一、本章在学科知识中的地位和重要性
到目前为止，在发现的113种元素中有91中使金属元素，在学习本章之前，教材已经讲过氧气、氢气等非金属元素的性质和用途，本章再学习金属元素的有关知识，并且本章内容也为以后学习酸碱盐等物质的性质打下良好的基础，使元素的知识比较系统化。
二、本章主要内容
本章主要讲述了金属的物理性质和化学性质;金属矿物的存在形式和石灰石资源的综合利用;工业炼铁的原理和方法，生产生活中常见的合金和性质以及如何防止金属的锈蚀等主要内容。
、本章知识与社会热点、生产生活、科技前沿等方面的联系或体现
种常见金属与合金在生活、生产中有广泛的用途，生活中如何采取措施防止铁制品生锈，在工业生产中炼铁的原理及应用，石灰石矿产资源在工农业方面的应用，金属资源的保护和利用已成为全球性问题，一些重要用途的合金在科技方面有独特的应用。展现了21世纪金属材料的发展趋势，有利于拓展学生的眼界。
四、学法建议
1、要注意联系学生的生活经验，配合食物或照片介绍金属的重要物理性质，以加深记忆。
2、对于金属与氧气反应的学习，可以做铝箔、铁丝、铜片等与氧气反应的试验，以加深学生的感性认识。
3、在探究金属活动顺序的过程中，教师要起到较好的组织和引导作用，注意在试验的基础上组织好讨论。
4、对于铁锈蚀条件的试验，要在一周前准备好，不要把结论强加给学生。
5、有关化学方程式的计算都是纯净物的计算，要把含杂质物质的质量换算成纯物质的质量，讨论和评析一些错误的解法以及出现错误的原因。
用心爱心专心 - 1 -
第五篇：沪教版九年级化学第五章金属与矿物教案
重点难点：
重点：1.金属的物理性质和化学性质。
2.含杂质物质的化学方程式的计算;铁的两种合金。 3.铁生锈的条件及防护。 4.石灰石的存在和检验;
5.碳酸钙、氧化钙、氢氧化钙三种物质之间的相互转化。 难点：1.铁的化学性质实验探究方案的设计;
2.通过和已有化学知识的联系、比较、理解并得出结论“铁的化学性质比较活泼”。 3.含杂质物质的化学方程式的计算;
4.“一氧化碳与氧化铁反应”的演示实验。 5.探究铁生锈的条件。
6.碳酸钙、氧化钙、氢氧化钙三种物质之间的相互转化及相应的化学方程式; 7.碳酸钙、氧化钙、氢氧化钙三种物质及对应的俗称。
[知识结构]简要地介绍有关金属及其化合物的性质、制备、存在和用途常识，在教学设计与实施中应注意：
① 密切联系实际，围绕金属的性质、冶炼、防腐、用途、合金和石灰石的利用等内容，引导学生从生产、生活中发现问题，获取信息。
②指导学生运用化学用语描述物质的性质和变化，认识物质和化学反应的简单分类。 ③帮助学生进一步学习和运用探究性学习的方法，通过实验，对实验事实的归纳获取相关的知识结论。
④注意引导学生认识金属的性质和用途间的关系，帮助学生建立“物质的性质决定物质的用途”的观念。
通过学习，使学生既掌握了一定的非金属单质和化合物，又接触了一些金属及矿物的知识;一方面使元素化合物知识的内容比较完整，另一方面因为铁是一种化学性质比较活泼的金属元素，具有一定的代表性，也为今后学习金属活动性顺序和酸、碱、盐等物质及其相互关系的学习作准备。
第一节 金属与金属矿物 教材分析：
从金属和氧气、水、稀硫酸的作用，认识金属的化学性质特点。铝、铁跟硫酸的反应是由一种单质跟一种化合物作用生成另一种单质和另一种化合物，这样的反应叫做置换反应。 学习目标：
1、初步比较常见金属的活泼性的强弱，为今后学习金属活动性顺序打下基础。
2、了解金属的物理特征，能区分常见的金属和非金属;
3、知道常见的金属与氧气、酸溶液的反应，铁与硫酸铜之间的反应，置换反应的概念;
4、了解一些常见金属矿物(铁矿、铝矿等)的主要成分。 过程与方法：
通过对金属性质的实验探究，学习利用实验认识物质的性质和变化的方法;初步形成物质的性质决定物质用途的观念。 教学重点：
金属化学性质的探究，置换反应的概念。 教学方法：
启发式、探究式、引导式、讲解式等。 教学过程
常见金属化学性质的探究：在学习氧气的性质时，我们做过铁丝在氧气中燃烧的实验，请回忆一下铁丝在氧气中燃烧的实验现象、化学反应方程式。现象：铁在氧气中剧烈燃烧，火星四射，放出大量的热，生成一种黑色固体。 方程式：3fe + 2o2 fe3o4
一、金属的物理性质
探究金属物理性质时，除了课本上的探究实验外，可以适当引导、补充一些日常生活中的事例，如造房子用的钢筋、在氧气中燃烧的铁丝、封防盗门的铁皮，说明铁具有延展性。锅、铲、勺的把柄为木材或塑料，家用电线、电工工具的把手用橡胶或塑料将金属包裹起来，说明金属具有良好的导电、导热性。根据金属的物理性质来谈金属的应用时，充分调动学生的积极性，以学生为主体，教师做适当的引导。
二、常见金属的化学性质
学习化学性质时，可增加金属镁，引导学生观察四种金属(镁、铝、铁和铜)与氧气、酸反应的快慢，为今后学习金属的活动性顺序作准备。
做铁和硫酸铜溶液的反应时，可适当补充我国古代湿法炼铜的历史。
置换反应是一种重要的基本反应类型，应与化合反应、分解反应、氧化反应结合起来学习，并强调氧化反应不属于基本反应类型。
三、常见的金属矿物
四、参考资料
1、金属通常可分为黑色金属和有色金属两大类，黑色金属包括铁、锰和铬以及它们的合金，主要是铁碳合金(钢铁)，有色金属是指除去铁、锰和铬之外的所有金属。
有色金属大致上按其密度、价格、在地壳中的储量和分布情况、被人们发现以及使用的早晚等分为五大类：
④准金属：一般指硅、锗、硒、碲、钋、砷、锑、硼、其物理化学性质介于金属与非金属之间。
⑤稀有金属：通常是指在自然界中含量很少，分布稀散、发现较晚，难以从原料中提取的或在工业上制备和应用较晚的金属。这类金属包括：锂、铷、铯、铍、钨、钼、钛、镓、铟、铊等稀土元素和人造超铀元素。
金属的延展性：金属有延性，可以抽成细丝。例如最细的白金丝直径不过(1/5000)mm。金属又有展性，可以压成薄片，例如最薄的金箔，只有(1/10000)mm厚。 金属的密度：锂、钠、钾比水轻，大多数其它金属密度较大。
金属的硬度：金属的硬度一般较大，但它们之间有很大差别。有的坚硬如铬、钨等;有些软如蜡，可用小刀切割如钠、钾等。
金属的熔点：金属的熔点一般较高，但高低差别较大。最难熔的是钨，最易熔的是汞和铯、镓。汞在常温下是液体，铯和镓在手上受热就能熔化。
2、金属之最
展性最强的金属——金。 延性最好的金属——铂。 导电性性最强的金属——银。 地壳中含量最高的金属——铝。 熔点最低的金属——汞。 熔点最高的金属——钨。 制造新型高速飞机最重要的金属——钛，也被科学家称为“21世纪的金属”，或被称为未来的钢铁。
最硬的金属——铬。 密度最大的金属——锇。 密度最小的金属——锂。 光照下最易产生电流的金属——铯。 最能吸收气体的金属——钯。 最易应用的超导元素——铌。 价格最高的金属——锎。 海水中储量最大最大的放射性元素——铀。 1克锎的价格为10亿美元。 第二节 铁的冶炼 合金 教学目标：
1、了解从铁矿石中将铁还原出来的方法;
2、知道生铁和钢等重要的合金，认识加入其他元素可以改善金属特性的重要作用;
3、认识金属材料在生产生活和社会发展中的重要作用。 过程与方法：
1、通过对工业上铁的冶炼原理的探讨与研究，培养学生运用知识于实际生活的能力;
2、提高学生分析和解决实际问题的能力及创新思维能力。 情感态度与价值观：
1、通过对钢铁、青铜等合金知识的介绍，培养学生的爱国主义情感;
2、通过对冶铁原理的分析，培养学生安全操作意识和良好的环保意识。 重点难点：
铁的冶炼原理;合金及合金的物理特性;工业炼铁的化学原理。 【教学设计思路】：
一、铁的冶炼 【教学过程】：
1、地壳中铁的含量在金属中居于第几位?自然界中铁元素以何种形式存在?
2、你知道的铁矿石有哪些?我国的铁矿主要分布在哪些地区?
3、就你所知的历史知识，你知道我国劳动人民早在什么时期就发明了炼铁和使用铁器了?
4、人类冶炼最多、在生产生活中应用最广泛的金属是什么?
引导学生从地壳中铁的含量，自然界中铁元素的存在形式，我国铁矿的类型及基地分布情况等方面进行讨论。
既然铁在日常生活和国民生产中的地位如此重要，那么，我们有必要了解和掌握以铁矿石为原料冶炼出铁的反应原理及过程。 【教师引导】
今天我们以主要成分为fe2o3的赤铁矿为例，来学习研究如何实现铁的冶炼。对比fe2o3与fe 组成上的区别，请大胆假设，如何实现从fe2o3到fe的转变。
fe2o3与fe的组成上均含有fe元素，不同之处在于fe少了o元素，要使fe2o3转变为fe，可从下列方面入手：
(1)可在一定条件下，使fe2o3直接失氧，转变为铁;
(2)可加入某类物质，让其与fe2o3中的o元素结合，主动夺取fe2o3中的“o”元素，使fe2o3转变为金属fe。 评析：
(1)对于活动性比较活泼的金属(如na、k 、mg 、al等)很难从其矿物中提取出来，为了得到它们，可采用电解的方式直接将它们分解，引读p120“拓宽视野” 。金属fe的活动性不是很强，一般不采用这种方式。
(2)冶炼金属铁，可选择加入其他易得氧的物质与fe2o3反应，以夺氧的方式还原fe2o3。 引导：我们以前所学过和接触的物质中，哪些可以和“o”结合，形成新的物质?
3澄清石灰水的作用是什么?实验中会出现什么现象? 4点燃从尖嘴管口排出气体的目的是什么?
5实验结束前应如何操作，才能保证得到较纯净的铁粉? 6如何验证实验中产生了铁? 引导：
引导学生阅读 p120文字及展示炼铁高炉的模型。(展示实物模型及光盘上关于高炉炼铁的演示过程)
归纳：工业上炼铁 设备：高炉 原料：铁矿石、焦炭、石灰石
二、生铁和钢
引导：生铁和钢均为铁的合金。它们在生产生活中有着广泛的用途。钢铁的生产和使用是人类文明和社会进步的一个重要标志。
阅读p120-121 归纳：生铁：含碳量在2﹪—4.3﹪之间的铁的合金
钢：含碳量在0.03﹪—2﹪之间的铁的合金
从生铁炼成钢的实质为：降碳、除硫磷、调硅锰
三、合金
引导：作为“金属材料”之一的合金在生产生活中起着越来越重要的作用，合金的出现大大拓宽了金属材料的范围和使用价值。
阅读：p122 有关文字。归纳：合金是一种金属跟其他金属(或非金属)熔合形成的具有金属特性的物质。人类历史上使用最早的合金是青铜;世界上最常见、应用最广的合金是钢。 引导学生阅读 p122 活动与探究：某种保险丝是用武德合金制成的，熔点约为69℃。其组成金属及其熔点分别为鉍(271℃ )、铅(327℃ )、锡(232℃ )、镉(321℃ )。比较武德合金和其组成金属的熔点差异，归纳出合金的优良特性。
归纳：合金具有许多良好的物理、化学或机械性能;合金的硬度一般比各成分金属大;多数合金的熔点低于组成它的成分金属。 内容：
1、在炼铁高炉里用一氧化碳与铁矿石中的氧化铁(或其他铁的氧化物)在高温下反应能生成生铁。
2、生铁和钢是重要的铁合金。
3、合金是由一种金属跟其他金属(或非金属)熔合形成的有金属特性的物质。如青铜是由铜、锡等元素形成的合金。世界上最常见、应用很广的钢是由铁、碳等元素形成的合金。通常所说的“金属材料”，既包括各种纯金属，也包括各种合金。
4、含杂质的化学方程式的计算。
本节在本章中的地位与作用：通过铁的冶炼，使学生了解工业炼铁的原理、设备、原料，从而将书本上的化学知识与工业生产相结合。知道生铁和钢等重要的合金，认识加入其它元素可以改善金属特性的重要性;认识金属材料在生产、生活和社会发展中的重要作用。通过含杂质的化学方程式的计算，让学生明白实际应用与理论计算之间的差异。通过学习，使学生了解我国钢铁工业的发展;认识金属冶炼的重要性。 参考资料：
1、古代的炼铁
天然的纯铁在自然界几乎不存在，人类最早发现和使用的铁，是天空中落下的陨铁。陨铁是铁和镍、钴等金属的混合物，含铁量较高。但是，陨铁毕竟十分稀少，它对制造生产工具起不了什么大的作用，但通过对陨铁的利用，毕竟使人们初步认识到铁。
原始的炼铁方法，大致是在山坡上就地挖个坑，内壁用石块堆砌，形成一个简陋的“炉膛”，然后将铁矿石和木炭一层夹一层地放进“炉膛”，依赖自然通风，空气从“炉膛”下面的孔道进入，使木炭燃烧，部分矿石就被还原成铁。由于通风不足，“炉膛”又小，故炉温难以提高，生成的铁混有许多渣滓，叫毛铁。
铁的冶炼和应用以埃及和我国为最早。用高炉来炼铁，我国要比欧洲大约早1000多年。
2、古代的炼铜
人类最早用石器制造工具，曾称为“石器时代”。接着，人们发明了炼铜并用铜制造工具，曾称为“铜器时代”。紧接着人们又发明了炼制铜与锡的合金——青铜，青铜被大量用于制造工具，曾称为“青铜时代”。青铜的使用为人类使用金属揭开了历史的新篇章。
大约在5000年以前，中国已学会用孔雀石(碱式碳酸铜)冶炼出铜。冶炼时，在熔锅或熔炉内放置孔雀石和木炭，让木炭在里面燃烧，用吹管往里送风，产生高温，熔化矿石，同时产生一氧化碳使铜析出。根据可靠的文献资料和出土铜器，可以肯定在殷商时期我国对青铜器的冶炼和青铜器的铸造已达到相当高的水平。 在铜的冶金史和化学史上，我国还有一项重大的发明，就是湿法炼铜。早在公元前一两百年，就已经知道用铁从铜盐中置换出铜。在距今1200多年前，就用铁锅熬胆水(硫酸铜溶液)炼铜，此法炼铜到宋朝时发展到顶峰。直到今天，湿法炼铜仍然被世界各国采用，因为湿法炼铜适宜开采低品位贫铜矿。
3、铁与人体健康
铁是人们非常熟悉的一种物质，且再日常生活中应用广泛。如建筑材料、工业机床、钢木家具、锅、铲、瓢、勺等等均离不开铁做原料。然而铁的用途并不仅仅是这些，更重要的是铁元素人体健康必不可少的元素，它是人体血红蛋白的一个重要组成部分，血红蛋白之所以能把氧带到全身的每一个细胞中去，其主角就是铁，人体中的血是红色的，就是由于铁的存在。血红蛋白的每一个次小单位都含有一个铁原子，没有铁原子，血红蛋白就制造不出来，氧就无法被输送，这样血液就变白，进而使肤色苍白，因为血红蛋白与氧结合，才使血带上鲜红色。人们每天吃进的食物中含有一部分铁，在日常饮食中含铁的食物主要有：鸡、鸭、鹅、猪、牛、羊肉及肝脏、心脏、猪肚、蛋黄、海带、黑木耳、蘑菇、菠菜、芹菜、萝卜、番茄等。
4、炼铁的矿石及识别
铁在自然界中的分布很广，主要以化合态存在，含铁的矿石很多，具有冶炼价值的铁矿石有磁铁矿、赤铁矿、褐铁矿和菱铁矿等。
识别铁矿石的方法通常是利用其颜色，光泽、密度、磁性、刻痕等性质。
①磁铁矿(fe3o4)黑色，用粗瓷片在矿石上刻划时，留下的条痕是黑色的。具有磁性，密度为4.9~5.2克/厘米3。
②赤铁矿(fe2o3)颜色暗红，含铁量越高，颜色就越深，甚至接近黑色，但是瓷片留下的刻痕仍然是红色，不具磁性。成致密块状或结晶块状(镜铁矿)产出，也有成土状产出。密度为5~5.3克/厘米3。
③褐铁矿(fe2o3•3h2o)矿石有黄褐、褐和黑褐等多种颜色，瓷片的划痕呈黄褐色。无磁性，密度为3.3~4克/厘米3。
5、在高炉中炼铁为什么使用焦炭
焦炭硬度大、多孔、在高炉不易压碎，容易使气体通过，且发热量比煤大，所以高炉用焦炭而不用煤。
6、不锈钢为什么能抗腐蚀 不锈钢是能抵抗酸、碱、盐等腐蚀作用的合金钢的总称。不锈钢分两大类：一类是铬不锈钢，含铬在12%以上;另一类是铬镍不锈钢，通常含铬18%，含镍8%左右。含铬不锈钢能抗一般腐蚀，镍铬不锈钢有更强的抗蚀性能。广泛用于化工、制药、食品加工、手术器械。
一般来说，纯金属比不纯金属或合金难于被腐蚀，这是因为它们不容易形成电化腐蚀。而不锈钢为什么反而能抗腐蚀呢? 这是因为在不锈钢中镍、铬含量相当高，足以在合金表面形成一层致密的氧化膜，如氧化铬，起到保护内部金属的作用。
还有一种理论认为是铬、镍等元素使铁发生钝化，使铁原子难以失去电子，因而活泼性大大降低，因而有抗腐蚀性。 第三节 金属的防护和回收 教学目的：
1.知道钢铁锈蚀的条件
2.了解防止金属锈蚀的简单方法
3.知道废弃金属对环境的污染，认识金属回收的重要性 重点难点：
金属的锈蚀和防护，金属回收的方法 情感态度与价值观：
1.认识到金属生锈给国家带来的损失。
2.让学生知道学习化学的重要性，树立学生的爱国热情。 过程：
复习工业炼铁和钢的原理→探究铁生锈的原因→防止铁生锈的办法→废金属的回收利用 教学方法：阅读、讨论、实验探究法、问题探究法
内容：金属生锈的原理、防锈的一般方法;废金属回收的一般意义。 引言：全世界每年被腐蚀的钢铁，约占全年钢铁产量的1/10
一、钢铁的锈蚀及其防护 [探究活动]铁钉的锈蚀：
试管：①铁钉与酸、水、氧气接触后 ②铁钉与 、水、氧气接触后 ③铁钉放在有水的试管中 ④铁钉放在干燥的空气中 ⑤铁钉放在冷却的沸水中
讨论：铁锈蚀的主要因素有哪些? 小结：
铁锈蚀，是铁跟氧气、水等物质相互作用，发生一系列复杂的化学反应，使铁转化为铁的化合物的过程。
铁锈的主要成分为fe2o3 ，酸和氧化钠能使铁在o2和水存在环境中加速锈蚀。 怎样防锈呢? 在钢铁表面覆盖保护层的方法来防止钢铁生锈。 防锈的方法：
1.在钢铁表面涂上一层保护膜(沥青、油漆、塑料、橡胶、搪瓷)
2.在钢铁表面镀上一层能起保护作用的其他金属(如：镀锡、镀锌和镀铬等)
二、废金属的回收利用
废金属的回收利用：如果将废钢铁回炉冶炼成钢，跟用铁矿石冶炼钢相比，既可以节约大量的煤和铁矿石，又能减少污染空气的悬浮颗粒物。可见，回收利用废金属，有着巨大的社会效益和经济效益。
指导学生阅读p128-129，使学生了解废金属回收的意义，废金属会对环境有哪些危害? 据估计，全世界每年被腐蚀损耗的钢铁材料，约占全年钢铁产量的十分之一。金属锈蚀给人类带来了巨大的损失，为了减少损失，需要探究金属锈蚀的原因、防护的方法和废金属的回收利用。
第四节 石灰石的利用 内容：
1、石灰石、大理石、贝壳、白垩的主要成分都是碳酸钙，它们有广泛的用途。
2、石灰石、生石灰、消石灰在一定条件下可以发生相互转化(写出化学方程式)。
3、用盐酸和石灰石(或其他碳酸盐)作用能放出使澄清石灰水浑浊的二氧化碳气体。利用这一反应可以检验碳酸盐。
对于石灰石、生石灰、熟石灰三种物质之间的转化，可用石灰“三代”来形象的记忆：一代石灰石，通过煅烧变为二代生石灰，将生石灰放入水里变为三代熟石灰。 参考资料：
1.大理石是结晶质碳酸钙，白色的大理石——汉白玉是纯净的碳酸钙，它的结构致密，是极好的建筑材料和雕刻材料。天然的大理石中如果含少量钴、钛、铜等杂质，分别呈红、黄、蓝色，含三价铁的呈黑色或灰色，含二价铁的呈绿色。它们都是很好的建筑、装饰材料。石灰石是非结晶质碳酸钙，它在自然界里的贮量比大理石多，也因含不同的杂质而呈不同的颜色。石灰石是冶金工业上的助熔剂，是制取生石灰、水泥、玻璃等的重要原料。白垩是深海底的海栖生物遗骸沉积而成的，土状，致密。它可以用作涂料，还能用作动物酸中毒的解毒剂，外用去湿剂、收敛剂等。 2.制造水泥的概况。把石灰石和粘土等原料分别碾成粉末，然后按适当比例混合，制成生料，放在约150米的倾斜回转窑里煅烧。原料从高端流入，燃料从低端喷入，在高温(1400~1500℃)下，原料经复杂的物理—化学变化后，烧结成块状熟料。冷却后，加入少量(2~3%)石膏(调节水泥硬化速度)。最后研磨粉碎，即成普通硅酸盐水泥。