第二节 金属材料 第1课时（教学课件）化学人教版2019必修第一册

该高中化学课件聚焦合金、铁合金及铝和铝合金，通过情境导入（我国最早合金）与问题驱动（生活常见金属材料），引导学生从生活实例过渡到合金概念，再深入铁合金分类、铝的性质及铝合金应用，构建宏观应用到微观结构的学习支架。 其特色在于以实验探究（铝与盐酸、氢氧化钠反应）和问题链驱动，融合科学探究与实践、科学思维。通过对比生铁与钢的含碳量差异及性能，体现结构决定性质的化学观念，结合不锈钢餐具等生活实例，帮助学生建立化学与生活联系，教师可高效落实重难点，提升学生探究能力与学科素养。

第三章 铁 金属材料 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 认识合金 1 知识导航 铁合金 2 铝和铝合金 3 知识导航 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。 2.以铁合金、铝合金为例，能从元素组成上对合金进行分类。认识两性氧化物，丰富对金属多样性的认识。 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； 明·教学目标 难点：铝及其化合物的性质及转化，两性氧化物概念。 教学模型：实验探究→问题驱动→概念建构→应用迁移 思考：你还记得什么是合金吗？请你说一说生活中常见的金属材料 引·新课导入 我国使用最早的合金 问题驱动 情境导入 多功能军工刀 高压钠灯 铜导线 铁锅 不锈钢锅 钛合金羽毛球拍 镍合金门锁 铂合金首饰 钠钾合金 探·知识奥秘 人们在生活和生产中使用的金属材料多为合金，它是由金属单质加工获得的。 01 认识合金 探·知识奥秘 任务1：请同学们回忆什么是合金 讨论任务 一、认识合金 探·知识奥秘 1.金属材料 金属材料包括纯金属和它们的合金。 2.合金 一、认识合金 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。 合金中至少含有一种金属单质，合金可以由金属与金属熔合而成，也可以由金属与非金属熔合而成。 物理变化，合金中各成分保持各自原有的化学性质。 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。 探·知识奥秘 任务2：请同学们分组讨论，生活中用到的金属材料是纯金属较多还是合金较多？（合金多）为什么？ 讨论任务 一、认识合金 合金具有许多优良的物理、化学或机械性能。 探·知识奥秘 3.合金的性能 一、认识合金 合金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。 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 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！ 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 合金不一定是固态，如原子反应堆导热剂的钠—钾合金，常温下为液态。 探·知识奥秘 任务3：读课本P78第三自然段。说一说合金硬度变大的原因？ 阅读任务 一、认识合金 铝合金 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。 常见 的一些合金的硬度比其成分金属的大 纯铝，强度不够，为了确保飞机的机身材质能够抵抗得住高速飞行时的阻力压强，又要兼顾减轻机体重量，所以选用了高强度的铝合金。 探·知识奥秘 4.硬度大于各成分金属原因 一、认识合金 纯金属内，所有原子的大小和形状都是相同的，原子的排列十分规整；纯金属形成合金后，改变了金属原子有规则的层状排列，原子之间吸引力减弱，使原子层之间的相对滑动变得困难，导致合金的熔点更低、硬度更大。 析·典型范例 【例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 02 铁合金 探·知识奥秘 任务1：请同学们举例说明常见的生铁和不锈钢制品，并讨论它们的不同之处。 讨论任务 二、铁合金 用生铁铸造的下水井盖及管件 不锈钢餐具 根据含碳量的不同铁合金可以分为生铁和钢两种。生铁的含碳量在2％～4.3％之间，其硬度大、抗压、性脆、可以铸造成型，多用于制造机座、管道等。钢的含碳量在0.03％～2％之间，延展性和机械性能好、可以锻轧和铸造，广泛用于制造机械和交通工具。 探·知识奥秘 1.铁碳合金 二、铁合金 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 铁 合 金 生铁：含碳量2％～4.3％ 钢：含碳量0.03％～2％ 生铁硬度大、抗压、性脆、可以铸造成型，是制造机座、管道的重要材料； 钢有良好的延展性，机械性能好，可以锻轧和铸造，广泛用于制造机械和交通工具等； 含碳量不同 探·知识奥秘 2.钢是用量最大、用途最广的合金 二、铁合金 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 探·知识奥秘 二、铁合金 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。 名称 主要合金元素 主要特性 主要用途 不锈钢 铬、镍 比较稳定，不易生锈，具有很强的抗腐蚀能力 医疗器材、厨房用具和餐具、地铁列车的车体材质等 超级钢 Mn、C、Al、V 强度很大，能够实现钢板的轻薄化 汽车、航空和航天等领域 锰钢 锰 韧性好，硬度大 钢轨、轴承、钢模、挖掘机铲斗、坦克装甲 硅钢 硅 导磁性好 变压器、发电机和电动机中的铁芯 钨钢 钨 耐高温、硬度大 刀具 探·知识奥秘 任务2：请同学们思考与讨论： 讨论任务 二、铁合金 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。 启示： 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。 析·典型范例 【例1】港珠澳大桥的建成创下多项世界之最，其中仅大桥主梁使用钢材42万吨。下列材料中不属于铁合金的是(　　) A．生铁 B．铁锈 C．不锈钢 D．铁锰合金 B 03 铝和铝合金 探·知识奥秘 任务1：请同学们思考为什么铁合金、铝合金是生活、生产中使用最广泛的金属材料？能否从原料来源的角度进行解释？ 讨论任务 三、铝和铝合金 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。 探·知识奥秘 任务2：请同学们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？ 讨论任务 三、铝和铝合金 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。 探·知识奥秘 任务2：请同学们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？ 讨论任务 三、铝和铝合金 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 致密的氧化膜阻止铝继续被氧化 铝的性质如何？ 探·知识奥秘 任务3：请同学们画出铝的原子结构，并归纳铝的性质 讨论任务 三、铝和铝合金 原子结构 易失去3个电子 还原性 铝的性质 物质类别 还原性 探·知识奥秘 三、铝和铝合金 1.铝的物理性质 颜色 状态 硬度 密度 熔点 沸点 金属性质 银白色，金属光泽 固体 较小 2.7g/cm3 660℃ 2467℃ 良好的导电性、导热性、延展性 2.铝的化学性质 ⑴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 探·知识奥秘 任务4：请同学们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？ 讨论任务 三、铝和铝合金 说明书内容如下：使用压力锅后，要及时清洗干净，以免残留的食物尤其是酸碱性物质腐蚀锅体。清洗时不能用钢丝球等磨损性大的东西擦洗 与铝反应 探·知识奥秘 任务5：请同学们分组实验验证铝的性质 实验任务 三、铝和铝合金 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】 探·知识奥秘 三、铝和铝合金 2.铝的化学性质 ⑵铝与稀盐酸反应 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↑ 探·知识奥秘 任务5：请同学们分组实验验证铝的性质 实验任务 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】 三、铝和铝合金 探·知识奥秘 任务5：请同学们分组实验验证铝的性质 实验任务 三、铝和铝合金 探·知识奥秘 三、铝和铝合金 2.铝的化学性质 ⑶铝与氢氧化钠反应 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↑ 探·知识奥秘 任务6：请同学们分组讨论铝与稀盐酸、铝与氢氧化钠反应两个实验开始没有明显的现象的原因。 讨论任务 三、铝和铝合金 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。 氧化铝 探·知识奥秘 3. 氧化铝的化学性质 三、铝和铝合金 ⑴氧化铝既能与酸反应，又能与碱反应 Al2O3 + 6HCl == 2AlCl3+ 3H2O Al2O3 + 6H+== 2Al3++ 3H2O ①与酸反应 Al2O3 + 2NaOH +3 H2O== 2Na[Al(OH)4] ②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 ⑵两性氧化物：既能与酸反应，又能与碱反应生成盐和水 探·知识奥秘 任务7：请同学们分组讨论为什么生活中很少见到以纯铝为材料的制品？ 讨论任务 三、铝和铝合金 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。 探·知识奥秘 4. 铝合金 三、铝和铝合金 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 析·典型范例 【例1】除去镁粉中的少量铝粉，可选用的试剂是(　　) A．硫酸 B．氨水 C．盐酸 D．NaOH溶液 D 【例2】在空气中铝制品比铁制品耐腐蚀的原因是(　　) A．铝的金属活动性比铁弱 B．铝不与氧气发生化学反应 C．铝在空气中易与氧气反应形成一层致密的氧化膜 D．铝的密度比铁的密度小 C 理·核心要点 铁合金 铝和铝合金 认识合金 铁合金 铝和铝合金 金属材料 合金 铁碳合金 钢是用量最大、用途最广的合金 合金钢（特种钢） 铝的物理性质 铝的化学性质 氧化铝的化学性质 合金的性能 硬度大于各成分金属原因 铝合金 练·技能实战 1．北宋沈括对生铁炼钢有这么一段评价：“世间锻铁所谓钢铁者，用柔铁屈盘之，乃以生铁陷其间，泥封炼之，锻令相入，谓之“团钢”，亦谓之“灌钢”。此乃伪钢耳……”，下列说法正确的是 A．生铁和钢都是关于铁的含碳合金，钢中碳的含量较高 B．不锈钢是一种常见的合金钢，它的合金元素主要是钨(W)和硅(Si) C．高碳钢的韧性较好，低碳钢的硬度较大 D．通过炼制和锻打，可以调节生铁中元素的组成、元素的含量等来改变生铁的性能 D 练·技能实战 2.我国C919大型客机使用了第三代铝锂合金，具有密度低、强度高、耐腐蚀等特点。下列说法不正确的是 A．铝锂合金硬度比纯铝大 B．铝锂合金熔点比纯铝低 C．铝为惰性金属，比较耐腐蚀 D．铝有较好的导电性和导热性 C 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 练·技能实战 4.某混合物可能含有Al、Fe、Cu、 、 ，为探究该混合物成分，某兴趣小组设计如图实验方案。下列说法不正确的是 A．固体M一定是纯净物 B．蓝绿色溶液中一定含有Cu2+、Fe2+、H+ C．混合物中一定含有Al、Fe、Cu、 D．混合物中一定满足m 1 >m 2+固体M的质量 D 感谢 您的聆听 THANKS 人教版2019必修第一册 https://www.zxxk.com/user/13354804 Multimedia Cloud Transcode (cloud.baidu.com) 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 $