3.2 金属材料（ 第1课时 ) 课件- 2025-2026学年高一上学期化学人教版必修第一册

该高中化学课件聚焦铁合金、铝和铝合金，涵盖合金组成特性、铁合金分类用途、铝及其化合物两性等核心知识。通过生活中金属材料情境导入，结合微观结构分析与实验探究，构建从生活实例到理论原理再到实际应用的学习支架。 其亮点在于以实验探究（如铝与盐酸、氢氧化钠反应）和微观解释（合金原子排列与性能关系）为主线，体现科学探究与实践和科学思维。通过铝制餐具使用等生活实例，强化物质性质决定用途的化学观念，帮助学生建立知识网络，提升探究能力，也为教师提供丰富教学素材，提高课堂效率。

第三章：铁 金属材料 第二节 铁及其化合物 课时1 铁合金 铝和铝合金 【学习目标】 1、认识合金的组成及特性，会从微观结构解释纯金属与合金二者性能的差异；了解常见铁合金、铝合金、新型合金的组成及用途。 2、结合生活中铝制品的使用，认识氧化膜对铝制品的保护作用，通过实验探究认识铝、氧化铝的两性；铝及氧化铝与盐酸和氢氧化钠的反应规律。 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。 难点：铝及其化合物的性质及转化，两性氧化物概念。 情境导入 我国使用最早的合金 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 思考：有了数量，为什么还要用物质的量呢？ 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 金属材料包括金属和它们的合金，日常生活中使用的金属材料大多数属于合金。 怎样对金属材料进行分类？ 金属材料 纯金属 合金材料 铁合金 铝合金 铜合金 新型合金 冶金工业： 有色金属: 黑色金属: 金属 除铁、铬、锰以外的其他金属 铁、铬、锰 一、合金 1、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。 注意 混合物 生活中用到的金属材料是纯金属较多还是合金较多？为什么？ 合金具有许多优良的物理、化学或机械性能。 2、合金的性能 （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。 钠钾合金 读课本P78第三自然段。说一说合金硬度变大的原因？ 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。 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。 用生铁铸造的下水井盖及管件 不锈钢餐具 钢材料 铸铁 不锈钢管 二、铁合金 铁合金 生铁 钢 含碳量：2%~4.3% 含碳量：0.03%~2% 铸造生铁（灰口铁） 炼钢生铁 (白口铁) 球墨铸铁 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； 合金钢 碳素钢 低碳钢： < 0.3% 中碳钢： 0.3%~0.6% 高碳钢： >0.6% 在碳素钢中加入铬、锰、钨、镍、钼、钴、硅等合金元素 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； 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 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 课本P80 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： 1、合金元素不同，其性能不同 2、结构决定性能，性能决定其用途 3、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。 铜合金 铜合金 黄铜： 青铜： 白铜： 含Cu Zn——耐腐蚀，耐磨，可塑性强，硬度较小。 含Cu Sn Pb等——硬而脆，强度大 含Ni Zn（少量Mn）——制酒具等 我国使用最早的合金 现代生产、生活中用途最广泛的合金有哪些？ 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？ 铝是地壳中含量最多的金属。金属铝的密度小，质轻，是很好的合金材料。 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？ 铝和铝合金制品的表面覆盖着致密的氧化铝薄膜,保护内部金属。 那么铝的性质如何？ 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 金属通性 2.7g/cm3 660℃ 2467℃ 银白色，金属光泽 固体 较小 良好的导电性、导热性、延展性 2、铝的化学性质 +13 2 8 3 Al 铝的原子结构 失去 3个电子 +13 2 8 Al3+ 还原性 （1）与非金属单质反应： 4Al+3O2 = 2Al2O3 白色，致密氧化铝薄膜 铝热反应 Fe2O3+2Al===2Fe+Al2O3 高温 （2）与某些氧化物反应： 【实验3-4】 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↑ （3）与酸反应： （4）与氢氧化钠溶液反应： 【实验3-5】 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↑ 四羟基合铝酸钠 四羟基合铝酸根离子 3、铝的氧化物 （1）物理性质：氧化铝(Al2O3)是一种白色难溶物，熔点很高，可用来制造耐火材料，如坩锅、耐高温实验仪器等。 （2）化学性质： Al2O3是两性氧化物 既能与酸反应，又能与碱反应生成相应的盐和水 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 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？ 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. 2Al＋6H+===2Al3+＋3H2↑ 2Al＋2OH－＋6H2O===2Al(OH)4－＋3H2↑ Al2O3 + 6H+== 2Al3++ 3H2O Al2O3 + 2OH -+ 3H2O== 2Al(OH)4- 4、铝的氢氧化物 （1）物理性质：Al(OH)3是白色固体，几乎不溶于水，能凝聚水中的悬浮物，并能吸附色素，可作净水剂，也是冶疗胃酸的药物。 （2）化学性质： Al(OH)3是两性氢氧化物 在常温下它既能与强酸反应，又能与强碱反应 ①与盐酸反应： ②与氢氧化钠溶液反应： ③不稳定性： 受热易分解 Al(OH)3 + 3HCl == AlCl3+ 3H2O Al(OH)3 + NaOH == Na[Al(OH)4] 2Al(OH)3 == Al2O3+3H2O ∆ 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。 铝合金：密度小、强度大。是用于制造汽车、飞机、火箭、船舶、宇宙飞船等的理想材料。 5、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、高压锅、铝合金门窗 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 四、新型合金 1、储氢合金 储氢合金是一类能够大量吸收H2，并与H2结合成金属氢化物的材料。 要求：储氢量大, 金属氢化物既容易形成，稍稍加热又容易分解，室温下吸、 放氢的速率快。 如Ti-Fe合金、La-Ni合金，为氢气作为能源的实际应用起到重要的推动作用。 2、钛合金 钛合金强度高、耐蚀性好、耐热性高。钛合金主要用于制作飞机发动机压气机部件，其次为火箭、导弹和高速飞机的结构件。 我国“蛟龙”号载人潜水器最关键的部件——供人活动的耐压球壳是用钛合金制造的。 3、耐热合金 合金在高温下还具有高强度和良好的抗氧化性，因而还可用于热处理工业，制造各种结构件。 喷气式飞机的发动机叶片是由镍、 铁、碳和钴组成的镍钴合金制造的， 能承受1100 ℃的高温 4、形状记忆合金 人造卫星的天线 发射人造卫星之前，将抛物面天线折叠起来装进卫星体内，火箭升空把人造卫星送到预定轨道后，只需加温，折叠的卫星天线因具有"记忆"功能而自然展开，恢复抛物面形状。 记忆合金是—种原子排列很有规则、体积变为小于0.5%的马氏体相变合金。这种合金在外力作用下会产生变形，当把外力去掉，在一定的温度条件下，能恢复原来的形状。由于它具有百万次以上的恢复功能，因此叫作“记忆合金”。 在金属元素中，有一类性质相似，并在自然界共生在一起的稀土元素，他们是元素周期表中原子序数从57~71（从镧至镥，称为镧系元素）的15种元素以及钪和钇，共17种元素。稀土元素在科技、生产中有广泛的用途，被誉为新材料的宝库。 稀土金属既可单独使用，也可用于生产合金。在合金中加入适量稀土金属，能大大改善合金的性能。因而，稀土元素又被称为“冶金工业的维生素”。例如，在钢中加入稀土元素，可以增加钢的塑性、韧性、耐磨性、耐热性、耐腐蚀性和抗氧化性等。 因此，稀土金属广泛应用在冶金、石油化工、材料工业（电子材料、荧光材料、发光材料、永磁材料、超导材料、染色材料、纳米材料、引火合金和催化剂等）、医药及农业等领域。 我国是稀土资源大国。到目前为止，我国的稀土储量、稀土产量、稀土用量和稀土出口量均居世界第一位。我国化学家徐光宪院士与其研究团队在稀土元素的分离及应用中做出了重要贡献。 随着稀土资源的不断开采，如何合理利用和保护我国的稀土资源，实现可持续发展战略，已经引起政府和社会各界的关注。 课本P84 稀土元素 稀土元素镝（Dy）常 用于制造硬盘驱动器 Al3+ Al(OH)4- Al(OH)3 ① ② ③ ④ ⑥ ⑤ Al3+ Al(OH)4- Al(OH)3 ① ② ③ ④ ⑥ ⑤ 同学们 下节课再见 $