第2节 第1课时 铁合金 铝和铝合金（同步课件）-【上好课】2024-2025学年高一化学同步精品课堂（人教版2019必修第一册）

第二节 金属材料 课时1 铁合金 铝和铝合金 人教版2019必修第一册 第三章 铁 金属材料 素养目标 宏观辨识与微观探析： 以铁合金、铝合金为例，能从元素组成上对合金进行分类，并认识不同类型金属材料组成、性能与应用的联系，强化性能决定用途的观念。 证据推理与模型认知： 通过对化学实验现象的观察进行适度的推理，建立证据意识，能基于证据对物质组成、结构及其变化提出可能的假设，通过分析推理加以证实。 科学探究与创新意识： 通过完成铝及其化合物的实验，初步体验有序地、全面地、敏锐地观察实验现象，并能准确地用语言描述，尝试对现象进行分析、归纳，了解科学探究的基本方法，培养初步的科学探究能力。 教学目标 本节重点 铝、氧化铝与盐酸和氢氧化钠的反应规律、两性氧化物概念 本节难点 实验探究铝及其化合物的性质及转化，两性氧化物概念的理解 1了解合金的概念，并能联系纯金属与合金的微观结构解释二者性能的差异。 2.以铁合金、铝合金为例，能从元素组成上对合金进行分类，并认识不同类型金属材料组成、性能与应用。 3.认识两性氧化物，丰富对金属多样性的认识。 新课导入 你知道吗？ 你知道这些硬币的材料有什么不一样么？ 钢芯镀镍 钢芯镀铜 铝合金 观看 认识合金 壹 铁合金 贰 知识导航 叁 铝和铝合金 课堂思考 请你举例！ 请你说一说生活中常见的金属材料 氯化铁 溶液 01 认识合金 课堂思考 请你回忆！ 你还记得什么是合金吗？ 我们看段有趣的视频了解合金 8 一、认识合金 课堂探究 了解认识 探究学习 1.金属材料：是指金属元素或以金属元素为主构成的具有金属特性的材料的统称。 2.合金：是由两种或两种以上的金属或金属与非金属熔合而成的具有金属特性的物质。 金属材料 纯金属 合金 90多种 几千种 在金属中加热熔合某些金属或非金属制得的具有金属特征的混合物。 物理变化， 故合金中各成分保持各自原有的化学性质。 9 典例精讲 【例1】(双选)合金是不同种金属(也包括非金属)在熔化状态下形成的一种具有金属特性的熔合物，下表中金属难与表中其他金属形成二元合金的元素是 B D Fe Cu Zn Ag Au W 熔点/℃ 1535 1083 419.5 960.8 1063 3380 沸点/℃ 3000 2595 907 2212 2707 5627 A.Fe B．Zn C．Ag D．W 并非所有的金属都能形成合金，两种金属形成合金，其前提是两种金属在同一温度范围内都能熔化，若一种金属的熔点高于另一金属的沸点，则二者不能形成合金。 课堂思考 请你思考！ 为什么合金应用如此广泛？ 具有许多优良的物理、化学或机械性能 观看 课堂探究 了解认识 一、认识合金 对比学习 3.合金的性能：具有许多优良的物理、化学或机械性能，如合金的硬 度、熔点不同于其成分金属。 不锈钢护栏 铁制护栏 ①具有金属通性 ④硬度大于各成分金属 ③熔点低于各成分金属 ②导电性和导热性低于各成分金属 ⑤其抗腐蚀能力一般强于组成它们的金属 合金是混合物,不是纯净物。 合金的物理性质通常不同于它的成分金属！ 合金的化学性质通常相同于它的成分金属！ 课堂思考 你知道吗？ 为什么合金硬度比成分金属大？ 差异原因 在纯金属内加入其他元素形成合金以后，结构发生了变化，使合金的性能与纯金属有很大的差异。 课本P78 课堂思考 请你思考！ 不锈钢护栏与铁制护栏材质上的不同 铁制护栏 不锈钢护栏 生铁 钢 14 02 铁合金 课堂探究 二、铁合金 重点掌握 1.铁碳合金：生铁和钢是含碳量不同两种铁碳合金，主要由碳元素和铁元素，以及少量其他元素融合而成的合金 由于含碳量不同，钢和生铁在性能上有很大的差异。 生铁 钢 含碳量： 2%～4.3% 性能： 硬度大，抗压，性脆，可铸造成型 铁、碳 化学成分： 制造机座、管道 应用： 含碳量： 性能： 0.03%～2% 良好的延展性，机械性能好，可锻轧和铸造 铁、碳 化学成分： 制造机械、交通工具等 应用： 课堂探究 二、铁合金 重点掌握 对比学习 2.钢是用量最大、用途最广的合金 钢 碳素钢 合金钢 （特种钢） 化学成分 含碳量不同 低碳钢 含碳量低于0.3% 中碳钢 含碳量为0.3%~0.6% 高碳钢 含碳量高于0.6% 韧性、焊接性好，但强度低，用于制造钢板、钢丝和钢管等。 强度高，韧性及加工性好，用于制造钢轨、车轮和建材等 硬而脆，热处理后弹性好，用于 制造器械、弹篢和刀具等 课堂探究 二、铁合金 重点理解 对比学习 3.合金钢（特种钢）：在碳素钢里适量地加入一种或几种合金元素，使钢的组织结构发生变化，从而使钢具有各种特殊性能，如强度、硬度大，可塑性、韧性好，耐磨，耐腐蚀等。 ， 在碳素钢中加入铬、锰、钨、硅等合金元素，使其具有特殊性能 不锈钢 硅钢 锰钢 课堂探究 二、铁合金 探究学习 重点理解 在碳素钢中，由于含碳量不同，高碳钢、中碳钢和低碳钢的性能有很大差异；向碳素钢中加入不同的合金元素，可制得不同性能的合金钢。这对你有什么启示？ 思考与讨论 钢：①含碳量越低，韧性越好， 硬度越低； ②含碳量越高，韧性越差， 硬度越高。 ⒈合金元素不同，其性能不同 ⒉结构决定性能，性能决定其用途 ⒊合金的性能可以通过所添加的合金元素的种类、含量和生成合金的条件等来加以调节。 典例精讲 【例2】下列关于铁和铁合金的有关说法错误的是 (　　) 工业上用CO将铁矿石中的铁还原出来 不锈钢抗腐蚀性能好，长期使用绝对不会生锈 制造铁轨、船舶、桥梁的碳素钢是铁和碳的合金 使用铁锅烧菜能为人提供微量的铁元素 B 课堂思考 请你思考！ 为什么铁合金、铝合金是生活、生产中使用最广泛的金属材料？ 铝是地壳中含量最多的金属。铝密度小，虽然很活泼，但表面覆盖着致密的氧化物薄膜,保护内部金属不易被腐蚀。 21 03 铝和铝合金 课堂探究 三、铝和铝合金 重点理解 探究学习 1.铝的物理性质 常温下为固体 银白色金属 延展性好 质地软 具有金属光泽 电和热的良导体 2.铝元素的原子结构 易失去3个电子 还原性 23 课堂思考 请你思考！ 铝的化学性质比较活泼，为什么我们通常看见 铁生锈而没有看到铝生锈？ 铝被氧化后在表明生成一层致密的氧化层，阻止铝继续被氧化，因此铝具有良好的抗腐蚀性。而铁被氧化后，在表面形成疏松多孔的铁锈，能吸收水分和二氧化碳以及氧气，加速内部铁的持续氧化。 课堂探究 三、铝和铝合金 重点理解 探究学习 3.常温下，在空气中铝与氧气反应，其表面生成一层致密氧化铝薄膜，从而阻止铝进一步氧化。 4Al+3O2 2Al2O3 氧化铝膜和氧化铁膜的微观形态 氧化铝膜 氧化铁膜 致密的氧化膜 请你思考！ 铝制餐具为何不易用来蒸煮或长时间存放酸性或碱性食品？ 课堂思考 在一支试管中加入5mL盐酸，再向试管中放入一小块铝片。观察现象。过一段时间后，将点燃的木条放在试管口，你观察到什么现象? 【实验3-4】 课堂探究 三、铝和铝合金 重点理解 4.铝与稀盐酸反应 探究学习 实验现象 开始不太明显，铝片_________，有无色气泡冒出，将点燃的木条放在试管口有_______ 化学方程式 离子方程式 逐渐溶解 爆鸣声 2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑ 2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑ 典例精讲 三、铝和铝合金 重点理解 探究学习 在两支试管中分别加入少量的NaOH溶液，然后向其中一支试管中放入一小块铝片，向另一支试管中放入用砂纸仔细打磨过(除去表面的氧化膜)的一小块铝片。观察现象。过一段时间后，将点燃的木条分别放在两支试管口。你观察到什么现象? 【实验3-5】 课堂探究 三、铝和铝合金 重点掌握 实验探究 5.铝与氢氧化钠反应 meiyangyang8602 实验现象 试管①中一开始无气泡产生，一段时间后，铝片______，有无色气泡冒出，试管②中铝片溶解，立即产生无色气泡，将点燃的木条放在试管口，都有_______ 化学方程式 离子方程式 溶解 爆鸣声 2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)]4＋3H2↑ 2Al＋2OH－＋6H2O===2Al(OH)4－＋3H2↑ 课堂思考 请你思考！ 分析两个实验的现象，进一步认识铝制品的化学性质 铝片与盐酸反应 铝片与氢氧化钠溶液反应 开始不太明显，随后铝片表面有气泡产生，气体遇到明火发生爆鸣 开始没有明显现象，一段时间后铝片表面有气泡产生，气体遇到明火发生爆鸣 ①铝表面有某种物质，能与盐酸和氢氧化钠溶液反应，但不能产生气体。 ②表面的物质反应完全之后，内部的铝能与盐酸和氢氧化钠溶液继续反应生成可燃性气体。 观看 课堂探究 三、铝和铝合金 实验探究 难点掌握 6.氧化铝的化学性质 ①氧化铝既能与酸反应，又能与碱反应 Al2O3 + 6HCl == 2AlCl3+ 3H2O Al2O3 + 6H+== 2Al3++ 3H2O 与酸反应 Al2O3 + 2NaOH +3 H2O== 2Na[Al(OH)4] 与碱反应 Al2O3 + 2OH -+ 3H2O== 2Al(OH)4- 四羟基合铝酸钠 四羟基合铝酸离子 ②两性氧化物：既能与酸反应，又能与碱反应生成盐和水 课堂思考 请你总结！ 铝制餐具为何不易用来蒸煮或长时间存放酸性或碱性食品？ 由于Al和Al2O3均能与酸、碱反应，因此铝制餐具不宜用来蒸煮或长时间存放酸性或碱性食物。 为什么生活中很少见到以纯铝为材料的制品？ 纯铝的硬度和强度都比较小，不适合作为生产生活中的材料使用，使用较多的是具有不同组成和性质的铝合金。 观看 课堂探究 三、铝和铝合金 重点掌握 实验探究 7.铝合金：铝合金是目前用途广泛的合金之一 铝合金具有密度小、强度高、塑性好、制造工艺简单、成本低、耐抗腐蚀等特点，主要用于建筑外墙材料及房屋的门窗，可制成汽车车轮骨架和飞机构件等。 课堂探究 重点掌握 三、铝和铝合金 7.铝合金：铝合金是目前用途广泛的合金之一 主要组成元素 主要特性 主要用途 铝合金 硬铝 Al、Mg、Cu、Si、Mn等(Mg 0.5%、Cu 4%、Si 0.7%、Mn 0.5%) 密度小，强度和硬度都比纯铝的大，具有较强的抗腐蚀能力 用于汽车、飞机、火箭、船舶等制造业 镁铝合金 Mg、Al 强度和硬度都比纯铝和纯镁的大 用于火箭、飞机、轮船等制造业 典例精讲 【例3】为了除去MgO中混有的少量杂质Al2O3，可选用的试剂是( ) A．KOH溶液 B．氨水 C．稀盐酸 D．稀醋酸 A 【例4】中国国产大型客机C919机身部分采用第三代新型铝锂合金材料。下列关于铝锂合金的认识不正确的是( ) A．铝锂合金密度较小，强度较大，硬度大于纯铝，熔点低于锂单质 B．改变原料的配比，可以制得性能不同的铝锂合金 C．铝锂合金具有金属光泽，可导电导热 D．铝锂合金的性质与各成分金属的性质完全相同 D 课堂小结 铝 存在 物理性质 化学性质 硬铝 铝、氧化铝的性质——与酸反应 铝、氧化铝的性质——与碱反应 金属材料 合金 铁合金 铝合金 生铁 钢 碳素钢 合金钢 铝和氧化铝 36 随堂演练 1.下列关于合金的叙述中正确的是(　　 ) A．合金是由两种或多种金属熔合而成的 B．日常生活中用到的五角硬币属于铜合金 C．合金在任何情况下都比单一金属性能优良 D．钢不属于合金 B 2.下列叙述正确的是(　　 ) A．通过物理变化使铁制品表面生成致密的氧化膜，可以防止生锈 B．常见的合金钢主要有硅钢、锰钢、钨钢和不锈钢 C．氧化物只能作氧化剂，不能作还原剂 D．生铁中的球墨铸铁，没有机械强度，所以在任何场合都不可以代替钢 B 37 随堂演练 3.用铁、铝的混合物进行如下实验： (1)操作X的名称是________。 (2)气体A是________。 (3)A与Cl2混合光照可能发生爆炸，生成________(填化学式)，A在该反应中作为__________(填“氧化剂”或“还原剂”)。 (4)溶液B中阴离子除OH－外还有________，溶液D中存在的金属离子为________。 过滤 H2 HCl　 还原剂 Al(OH)4-　 Fe2＋ 38 随堂演练 4.有关铝和它的化合物的说法错误的是(　　 ) A．用于熔化烧碱的坩埚，可用Al2O3这种材料制成 B．铝能在空气中稳定存在是因为其表面覆盖着一层保护膜 C．氧化铝是一种高熔点物质，是一种较好的耐火材料 D．氧化铝是一种两性氧化物，既能与强酸反应，也能与强碱反应 A 39 演示完毕 感谢聆听 https://www.zxxk.com/user/13354804 Lavf57.83.100 EVCapture4.1.9软件录制 Lavf57.25.100 本视频由湖南一唯信息科技开发的EV录屏软件录制，www.ieway.cn $$