3.2金属材料 课件 2025-2026学年高一上学期化学人教版必修第一册

该高中化学课件围绕“金属材料”主题，系统讲解了合金的定义与性能差异、铝及其化合物的性质与转化规律，以及新型合金的应用前景。通过从纯金属到合金的结构对比引入，再以铝的两性特性为线索串联氢氧化铝、偏铝酸钠等知识点，构建起由微观结构到宏观性质再到实际应用的学习支架。 其亮点在于深度融合化学观念、科学思维与科学探究三大核心素养，例如通过铝与酸碱反应的实验现象引导学生建立“物质结构决定性质”的化学观念，借助氢氧化铝沉淀图像分析培养微观—宏观—符号三重表征的科学思维能力，同时设计多类典型题型强化知识迁移与问题解决能力。这种以真实情境驱动、实验探究贯穿始终的教学方式，既帮助学生形成系统认知，又提升教师课堂效率与教学深度。

第二节 金属材料 第三章 铁 金属材料 G X Q GXQ 什么是合金、合金的性能和纯金属有何差异？ 合金：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。 一般，合金的硬度比其成分金属大，熔点比其成分金属低。 G X Q GXQ 合金硬度比纯金属硬度大的微观解释 G X Q GXQ 一、铁合金 【阅读指导】 阅读课本73、74、75页，回答以下问题： 1、常见的两种铁碳合金是？ 2、生铁的组成、性能、用途分别是什么？ 3、钢的组成、性能、用途分别是什么？ 4、根据其化学成分，钢可分为哪几类？ 5、高碳钢、中碳钢、低碳钢的组成、性能、 用途是怎样的？ 6、不锈钢的合金元素是？ G X Q GXQ 一、铁合金 G X Q GXQ 一、铁合金 启示 1、合金元素不同，其性能不同 2、结构决定性能 3、改变合金元素来开发新功能的金属材料 G X Q GXQ 练习 1、目前用量最大、用途最广的合金是 ，根据其化学成分，可分为 和 两大类。不锈钢在空气中比较稳定，不易生锈，有很强的抗腐蚀能力，其合金元素主要是 。 2下列合金的说法中，正确的是（ ） A.合金的熔点一定比各成分金属的低 B.在我国使用最早的合金是钢 C.生铁的含碳量为0.03%-2% D.稀土金属可以用于生产合金 钢 碳素钢 合金钢 铬和镍 D G X Q GXQ 铝 氧化铝 氢氧化铝 铝盐 (明矾、偏铝酸盐) 铝三角 氢氧化铝沉淀的图像分析 与图像有关的计算 二、铝和铝合金 G X Q GXQ 二、铝和铝合金 铝在历史上曾非常稀有,因而也极其贵重。100多年前,为了表彰门捷列夫对化学的杰出贡献,英国皇家学会不惜重金制作了一个比黄金还要贵重的奖杯──铝杯,赠送给门捷列夫。法国皇帝拿破仑三世为了显示自己的尊贵,用铝做了一顶头盔,成为轰动一时的新闻。每逢盛大国宴,别人都用银制餐具,而他独自使用一套铝制餐具。这都说明在100多年前，铝是一种极其昂贵的“稀有金属”。 G X Q GXQ （一）铝 1. 铝元素在自然界中的分布： 地壳中含量最多的金属元素，自然界只存在化合态。 2. 物理性质： 银白色，有金属光泽、密度2.7g/cm3、有良好的导电、导热、延展性等 G X Q GXQ （1）铝与非金属单质的反应 现象：铝箔熔化，表面失去光泽，熔化的铝并不滴落，好象有一层膜兜着。 原因：铝表面的氧化膜致密，且熔点很高，没有熔化。 ① 与氧气的反应 4Al + 3O2 2Al2O3 △ 与常温下反应相同。 3.化学性质 加热铝箔 铝在常温下就能与空气中的氧气发生反应， 表面生成一层致密的氧化铝薄膜。 4Al + 3O2 =2Al2O3 G X Q GXQ （1）铝与非金属单质的反应 ②与Cl2、S的反应 2Al +3Cl2 2AlCl3 △ 2Al +3S Al2S3 △ 3.化学性质 G X Q GXQ 现象：铝片表面有大量气泡产生，试管壁有发热现象。一段时间后，将点燃的木条放在试管口，可听到爆鸣声。 结论： 2Al +6 HCl =2AlCl3 + 3H2↑ 2Al + 6H+ = 2Al 3+ + 3H2↑ Al 与非氧化性酸（稀硫酸、盐酸）的反应 Al2O3 + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2O （2）铝与酸的反应 G X Q GXQ （3）铝与强碱的反应 现象：打磨过的铝片立即产生气泡，试管壁有发热现象； 未打磨过的铝片刚开始反应比较慢，后逐渐加快， 产生大量气泡。 将点燃的木条放在试管口，均可听到轻微的爆鸣声。 2Al + 2NaOH + 2H2O = 2NaAlO2 + 3H2↑ Al2O3 + 2NaOH = 2NaAlO2 + H2O 偏铝酸钠 G X Q GXQ 1.Al等量，HCl、NaOH足量，V(H2)比为 ； 2.Al足量， HCl、NaOH等量，V(H2)比为 ； 3. 等量的Al分别与等量的 HCl和 NaOH反应， 1/3< VH2(HCl)/VH2(NaOH)<1，则必有： 1:3 1:1 2Al + 2NaOH + 2H2O = 2NaAlO2 + 3H2 ↑ 2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2↑ Al+HCl Al多酸少； Al+NaOH Al少碱多 铝与酸碱反应小结 G X Q GXQ 铝合金 纯铝的硬度和强度较小，不适合制造机器零件等。 铝合金 向铝中加入少量合金元素，如Cu、Mg、Si、Mn、Zn及稀土元素等，可制成合金。 硬铝 成分：Cu 4%、Mg 0.5%、Mn 0.5%、Si 0.7% 性能：密度小、强度高、具有较强的抗腐蚀能力 用途：制飞机、宇宙飞船 G X Q GXQ 补充 铝热反应 G X Q GXQ 4、铝热反应 反应原理 Fe2O3+2Al 2 Fe+Al2O3 铝热剂： 引发剂： 用途： 1、冶炼金属（V、Mn等高熔点金属）2、焊接钢轨 用于冶炼铁吗？ Fe2O3和Al KClO3 Mg G X Q GXQ （二）氧化铝 红刚玉 棕刚玉 白刚玉 自然界存在的氧化铝称为刚玉，硬度仅次于金刚石。 G X Q GXQ 白色固体，难溶于水，熔点高，硬度大。 1.物理性质 2.化学性质 (两性氧化物) Al2O3 + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2O Al2O3 + 2NaOH = 2NaAlO2 + H2O (1) 与酸反应： (2) 与碱反应： （二）氧化铝 G X Q GXQ 两性氧化物： 既能与酸反应生成盐和水，又能与碱反应生成盐和水的氧化物，叫做两性氧化物。 注意 G X Q GXQ 3.用途 ① 冶炼铝： ②耐火材料：耐高温陶瓷、刚玉坩埚、耐火管、耐火砖 2Al2O3 (熔融) 4Al + 3O2 ↑ 电解 冰晶石 ④人造宝石 ③耐磨材料：轴承 熔融烧碱时能 否用刚玉坩埚？ G X Q GXQ Al(OH)3 + NaOH = NaAlO2 + 2H2O Al(OH)3 + 3HCl = AlCl3 + 3H2O 1.化学性质 (两性氢氧化物) (1) 与酸反应： (2) 与碱反应： Al(OH)3 H2O + H+ + AlO2- Al3+ + 3OH- 碱式电离 酸式电离 (3) 分解 2Al(OH)3 ＝ Al2O3 + 3H2O 通常难溶性的氢氧化物可受热分解生成相应的氧化物和水 （三）氢氧化铝 G X Q GXQ Al3+ + 3NH3·H2O = Al(OH)3↓+ 3NH4 + 铝盐溶液 + 氨水 2. 制备： 【思考】在实验室里，为什么不用NaOH溶液和Al2(SO4)3溶液反应来制取Al(OH)3呢? Al(OH)3 不与 NH3·H2O等弱碱反应 Al(OH)3 + OH- = AlO2- + 2H2O 沉淀消失 G X Q GXQ 1.明矾： (1) 无色晶体、易溶于水 (2) 在水中完全电离 KAl(SO4)2 =K++Al3++2SO42- (3)应用：净水 KAl(SO4)2·12H2O （四）铝盐 Al3++3H2O Al(OH)3(胶体)+3H+ 氢氧化铝胶体可以吸附水中的悬浮物和各种色素形成 沉淀而净水。 G X Q GXQ 2.偏铝酸钠(NaAlO2) (1) 与强酸反应 AlO2- + H+ (少量) + H2O= Al(OH)3↓ AlO2- + 4H+ (足量) = Al3++ 2H2O 3AlO2- + Al3+ + 6H2O = 4 Al(OH)3↓ (3) 与可溶性铝盐反应 2AlO2- + CO2 (少量) + 3H2O = 2Al(OH)3↓+ CO32- AlO2- +CO2 (足量) + 2H2O = Al(OH)3↓+ HCO3- (2) 与CO2反应 G X Q GXQ Al3+ Al(OH)3 AlO2- 3H+ OH- 3OH- 或NH3·H2O H+ 或CO2+H2O 4OH- 4H+ Al(OH)3、Al3+、 AlO2-的转化 G X Q GXQ 【总结】制备Al(OH)3的三种途径? Al3+ + 3AlO2- + 6H2O = 4Al(OH)3↓ Al3+ + 3NH3·H2O = Al(OH)3↓+ 3NH4+ 2AlO2- + CO2 + 3H2O = 2Al(OH)3↓+ CO32- G X Q GXQ Al3+ + 3NH3.H2O = Al(OH)3↓+ 3NH4+ n(NH3.H2O) n[Al(OH)3] 1 0 1 2 3 4 5 （五）氢氧化铝沉淀的图像分析 现象：产生沉淀 1.向AlCl3溶液中滴加氨水溶液至过量 G X Q GXQ Al3+ + 3OH- = Al(OH)3↓ Al(OH)3 + OH- = AlO2- + 2H2O n[Al(OH)3] n(NaOH) 0 1 2 3 4 5 1 2.向AlCl3溶液中滴加NaOH溶液至过量 现象：先产生沉淀，后沉淀消失 G X Q GXQ AlO2- + H+ + H2O = Al(OH)3 ↓ Al(OH)3 + 3H+ = Al3+ + 3H2O n(HCl) 0 1 2 3 4 5 n[Al(OH)3] 1 3.向NaAlO2溶液中滴加稀盐酸至过量 现象：开始有沉淀，之后沉淀溶解 G X Q GXQ 2AlO2- + CO2 + 3H2O = 2Al(OH)3 + CO32- CO32- + CO2 + H2O = 2 HCO3- n[Al(OH)3] n(CO2) 0 1/2 1 3/2 2 1 4.向NaAlO2溶液溶液中通入CO2气体至过量 现象：产生沉淀 G X Q GXQ Al3+ + 3OH- = Al(OH)3↓ Mg2+ + 2OH- = Mg (OH)2↓ Al(OH)3 + OH- = AlO2-+2H2O 0 1 2 3 4 5 6 n(NaOH) n(沉淀) 5.向MgCl2和AlCl3的混合液中滴加NaOH溶液至过量 现象：开始产生沉淀，之后沉淀部分溶解 Mg(OH)2 和Al(OH)3 Al(OH)3 2 1 G X Q GXQ 0 1 2 3 4 5 6 7 8 n(沉淀) n(NaOH) H+ + OH-= H2O Al3+ + 3OH- = Al(OH)3↓ Mg2+ + 2OH- = Mg (OH)2↓ Al(OH)3 + OH- = AlO2-+2H2O 6.向HCl、MgCl2和AlCl3的混合液中滴加NaOH溶液至过量 现象：开始无沉淀，之后产生沉淀，之后沉淀部分溶解 2 1 G X Q GXQ 7.向 HCl、NH4Cl、MgCl2和AlCl3的混合液中滴加NaOH溶液至过量 现象：开始无沉淀，之后产生沉淀，沉淀量保持不变，沉淀部分溶解 H+ + OH-= H2O Al3+ + 3OH- = Al(OH)3↓ Mg2+ + 2OH- = Mg (OH)2↓ NH4+ + OH- = NH3·H2O Al(OH)3 + OH- = AlO2-+2H2O 0 1 2 3 4 5 6 7 8 n(沉淀) n(NaOH) 2 1 G X Q GXQ n(AlCl3) 0 1 2 3 4 5 n[Al(OH)3] Al3+ + 4OH- = AlO2- + 2H2O 3AlO2- + Al3+ + 6H2O = 4Al(OH)3 ↓ 4 8.向NaOH溶液中滴加AlCl3 溶液直至过量 现象：开始无沉淀，一段时间后有沉淀 G X Q GXQ AlO2- + 4H+ = Al3+ + 2H2O 3AlO2- + Al3+ + 6H2O = 4Al(OH)3 ↓ n(NaAlO2) 0 1 2 3 4 5 n[Al(OH)3] 4 9.向稀盐酸溶液中滴加NaAlO2溶液至过量 现象：开始无沉淀，一段时间后有沉淀 G X Q GXQ 向20 mL AlCl3溶液中滴入 2 mol/L NaOH 溶液时，得到Al(OH)3沉淀质量与所滴加NaOH 溶液体积(mL)关系如图所示： (1)图中A点表示的意义是　　　　。 (2)图中B点表示的意义是　　　　。 (3)上述两步用总的离子方程式可表 示为　　　 。 (4) 若溶液中有Al(OH)3沉淀 0.39 g，则此时用去NaOH溶液体积为　　 　　　　。 Al3+ + 4OH- = AlO2- +2H2O 7.5mL或17.5mL （六）氢氧化铝沉淀的图像有关的计算 G X Q GXQ 向Al2(SO4)3与H2SO4混合溶液中逐滴加入NaOH溶液，所得沉淀量变化与OH-加入量的关系如图所示，则Al2(SO4)3与H2SO4的物质的量浓度之比为 A. 1:1 B. 2:1 C. 1:2 D. 1 :3 C G X Q GXQ 将一定质量的镁、铝合金投入一定浓度的100 mL盐酸中，使合金全部溶解，向所得溶液中滴加5.00 mol/L的NaOH溶液至过量，生成沉淀的质量与加入NaOH溶液的体积的关系如图所示。 试求：(1)原合金中铝的质量分数。 (2)盐酸的物质的量浓度。 36% 8 mol/L G X Q GXQ 铝合金 纯铝的硬度和强度较小，不适合制造机器零件等。 铝合金 向铝中加入少量合金元素，如Cu、Mg、Si、Mn、Zn及稀土元素等，可制成合金。 硬铝 成分：Cu 4%、Mg 0.5%、Mn 0.5%、Si 0.7% 性能：密度小、强度高、具有较强的抗腐蚀能力 用途：制飞机、宇宙飞船 G X Q GXQ 三、新型合金 储氢合金 钛合金 G X Q GXQ 耐热合金 （钴镍合金） 形状记忆合金 形状记忆合金具有形状记忆效应（shape memory effect），以记忆合金制成的弹簧为例，把这种弹簧放在热水中，弹簧的长度立即伸长，再放到冷水中，它会立即恢复原状。利用形状记忆合金弹簧可以控制浴室水管的水温：在热水温度过高时通过 记忆 功能，调节或关闭供水管道，避免烫伤 三、新型合金 G X Q GXQ G X Q GXQ Al(OH)3 + 3HCl = AlCl3 + 3H2O G X Q GXQ 铝与氢氧化钠溶液的反应历程： 0 +1 +3 0 偏铝酸钠 Al(OH)3 + NaOH NaAlO2 + 2H2O　② 2Al + 6H2O 2Al(OH)3 + 3H2 ↑ ① 总反应方程式： 2Al + 2NaOH + 6H2O = 2NaAlO2 + 3H2↑ + 4H2O 6e- 得6e- 失6e- G X Q GXQ 第三章 铁 金属材料 第二节 金属材料 第二课时 物质的量在化学方程式计算中的就用 G X Q GXQ 化学方程式的意义—— 表明了化学反应的粒子数（N）之比 表明了化学反应中各物质之间的质量（m）关系，即各物质之间的质量比 2H2 + O2 = 2H2O 点燃 知识回顾 G X Q GXQ 知识回顾 物质的量与各物理量的关系 G X Q GXQ 练习 0.2mol Al与500ml的氢氧化钠溶液反应，恰好完全反应。计算： （1)反应消耗了氢氧化钠质量。 （2)反应后生成的H2 的体积 （标准状况下） G X Q GXQ 解析 （1）n(NaOH) = 0.2mol （2） n（H2) = 0.3mol 解： 2Al + 2NaOH + 2H2O = 2NaAlO2 + 3H2 ↑ 2 2 3 0.2mol n(NaOH) n（H2） m(NaOH)=n(NaOH) ×M(NaOH) = 0.2mol×40g/mol=8g G X Q GXQ 相同质量的两份铝，分别放入足量的盐酸和氢氧化钠溶液中，放出的氢气在同温同压下体积之比为（ ） A、1︰1 B、 1︰6 C、2︰3 D、 3︰2 A G X Q GXQ 甲、乙两个烧杯中各盛有200mL3mol/L的盐酸和氢氧化钠溶液，向两烧杯中分别加入等质量的铝粉，反应结束后测得生成的气体体积之比为1：2，则加入的铝粉的质量为( ) A.2.7g B.3.6g C.5.4g D.10.8g D G X Q GXQ 在一定条件下，某化合物X受热分解：2X A↑＋2B↑＋C↑测得反应后生成的混合气体对H2的相对密度为11.43，相同条件下，X的相对分子质量是 ( ) A．11.43 B．22.86 C．45.72 D．80.01 C G X Q GXQ $