专题9 第三单元 金属材料的性能及应用-【金版新学案】2025-2026学年高中化学必修第二册同步课堂高效讲义教师用书word（苏教版）

本高中化学讲义围绕金属材料性能及应用、无机非金属材料展开，先系统梳理金属的力学、热学电学等性能，通过数据表格分析性能与用途关系，再阐述合金定义、性质及常见合金应用，最后拓展至传统与新型无机非金属材料，构建完整知识支架。 资料结合生活情境（如菜刀用铁不用铅）引导科学思维，通过数据对比与实验分析培养科学探究能力，例题设计强化知识应用。课中辅助教师情境教学，课后助力学生通过实例解析查漏补缺，树立合理使用材料的科学态度。

第三单元　金属材料的性能及应用 [学习目标]　1.认识金属与合金在性能上的主要差异。　2.知道生活中常见合金的主要成分及性能。　3.了解如何正确使用合金材料及合理使用金属材料的意义。　4.知道常见无机非金属材料的主要成分及性能。 任务一　金属材料的性能　合金及其应用 1.金属材料的性能 (1)力学性能：金属材料在使用过程中，必然会受到多种力的作用，从而体现出一些力学性能，如延展性、硬度、塑性等。 (2)热学和电学性能：金属材料在工业产品中起到导电和导热的作用，而且能够在一定温度范围内稳定工作，与金属材料的密度、熔点、导电性、导热性等物理性能密切相关。 (3)金属材料使用过程中会暴露在空气中，或者接触到一些化学药品，所以，人们也希望金属材料能够具有耐酸碱性、抗氧化性等化学性能。 (4)工艺性能：可铸性、可锻性、切削加工性等工艺性能。 [交流研讨1]　根据你的生活经验和下表所提供的信息，分析并回答下列问题。 物理性质 物理性质比较 导电性(以银 的导电性为 100作标准) 银 铜 金 铝 锌 铁 铅 100 99 74 61 27 17 7.9 密度/ (g·cm－3) 金 铅 银 铜 铁 锌 铝 19.3 11.3 10.5 8.92 7.86 7.14 2.70 熔点/℃ 钨 铁 铜 金 银 铝 锡 3 410 1 535 1 083 1 064 962 660 232 硬度(以金刚石的硬度为10作标准) 铬 铁 银 铜 金 铝 铅 9 4～5 2.5～ 4 2.5～ 3 2.5～ 3 2～ 2.9 1.5 学生用书⬇第121页 (1)为什么菜刀、锤子等通常用铁制而不用铅制？ 提示：铁的硬度比铅大，且铅有毒，故常用铁而不用铅制菜刀、锤子等。 (2)银的导电性比铜好，为什么制作导线一般用铜而不用银？ 提示：银和铜的导电性相近，但银比铜贵得多，且电线用量大，所以用铜而不用银。 (3)为什么灯泡里的灯丝用钨而不用锡？ 提示：钨的熔点高(3 410 ℃)，而锡的熔点(232 ℃)太低，通电时锡就熔化了，所以用钨丝而不用锡丝做灯泡的灯丝。 2.合金及其应用 (1)合金的定义：将两种或两种以上的金属(或金属与非金属)共熔，可制备出特殊的金属材料，这种材料叫作合金。 (2)合金的性质 ①合金具有许多优良的物理、化学或机械性能，在许多方面不同于各成分金属。 ②硬度：合金的硬度一般大于成分金属。 ③熔点：合金的熔点多数低于成分金属。 (3)常见的合金 ①铝合金是目前用途广泛的合金之一，硬铝是在铝中添加了一定比例的铜、镁、锰等，密度小，硬度大，具有较强抗腐蚀能力，是制造飞机和宇宙飞船的理想材料。 ②由锡(熔点232 ℃)、铋(熔点271 ℃)、镉(熔点321 ℃)和铅(熔点327 ℃)等金属按照一定的质量比制成的，熔点只有67 ℃，它可以用来做电器、火灾报警等装置中的保险丝。 ③镍铬铝铁、镍铬铝铜等合金具有很高的电阻率，可用于制备电路中的精密元件。 ④不锈钢是一种重要的合金钢，除铁元素外，主要的合金元素是铬(占12％～32％)，抗腐蚀能力强，在空气中表面会生成一层致密的氧化物，从而保护内层金属，常用于制造医疗器材、厨房用具和餐具，以及地铁列车的车体等。 ⑤钛合金 性能 是一种新型的金属材料，其强度高，密度小，耐热性好，易于加工，抗腐蚀性强，远优于不锈钢，即使将它们放入海水中数年，取出后仍然光亮如新。 应用 钛和钛合金被认为是21世纪的重要金属材料，被广泛应用于医疗、火箭、导弹、航天飞机、船舶、化工和通信设备等领域。 [交流研讨2]　拿破仑三世在举行盛大宴会时，只有王室成员和贵族来宾能荣幸地用铝匙和铝叉进餐，而地位较低的客人则只能使用普通的金制和银制餐具。那个时候，即使是皇帝也无法给每个来宾提供贵重的铝餐具。当俄罗斯作家尼古拉·车尔尼雪夫斯基第一次看到铝时，他大声赞叹说：“伟大的未来属于这种金属！” (1)为什么那时的铝这么昂贵？铝具有哪些不同于一般金属的性质？ 提示：因为铝的性质比较活泼，那时不易炼制，所以铝比较昂贵。铝能与强碱溶液反应，不同于一般金属。 (2)为什么航空工业中铝合金比铁合金应用更广泛？ 提示：铝合金比铁合金密度小且耐高温、耐腐蚀。 学生用书⬇第122页 (3)厨房中能够用铝制容器长时间存放食醋吗？ 提示：不能。铝能与醋酸反应。 [交流研讨3]　已知四种金属的熔、沸点： 金属 Na Cu Al Fe 熔点/℃ 97.8 1 083 660 1 535 沸点/℃ 883 2 567 2 467 2 750 钠能与其他三种金属分别形成合金吗？ 提示：钠能与铝形成合金，不能与铁、铜形成合金。 合金的形成条件 1.金属与金属形成合金时：合金是金属在熔化状态时相互混合形成的，熔化时的温度需达到成分金属中熔点最高的金属的熔点，但又不能超出成分金属中沸点最低的金属的沸点。一种金属的熔点高于另一种金属的沸点时则不能形成合金。 2.金属与非金属形成合金时：部分不活泼非金属与金属可形成合金，活泼非金属与活泼金属则不能形成合金。 1.金属材料在现实生活中有着极为重要的作用。下列金属材料的运用与金属所具有的性质不一致的是(　　) A.制造白炽灯灯丝——熔点高 B.制造飞机——坚硬而质轻 C.制造装化工原料的容器——耐腐蚀 D.制造保险丝——硬度大 答案：D 解析：白炽灯灯丝通电后放出大量的热，故灯丝的熔点必须高，A正确；飞机在天上飞所以需要质量轻，为了安全必须材料坚硬，B正确；很多化工原料具有腐蚀性，所以制造装化工原料的容器必须耐腐蚀，C正确；制造保险丝，关键是熔点低，电流超过正常范围，瞬间温度升高，保险丝在较低温度下就能够熔断，保护用电器不被烧毁，而不是需要金属硬度的大小，D错误。 2.下列关于合金的说法错误的是(　　) A.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 B.镁铝合金的硬度比镁和铝都小 C.在合金中加入适量的稀土金属能大大改善合金的性能 D.青铜、硬铝、钢都是合金 答案：B 解析：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，故A正确；镁铝合金的硬度比镁和铝都大，故B错误；在合金中加入适量稀土金属或稀土金属的化合物能大大改善合金的性能，故C正确；青铜、硬铝、钢都是由两种或两种以上的金属(或金属与非金属)熔合在一起形成的具有金属特性的物质，属于合金，故D正确。 3.下列关于铝合金的说法错误的是(　　) A.铝合金是一种混合物，它比纯铝的熔点低 B.高温铝液易被氧化，铝合金应在熔剂层覆盖下熔炼 C.镁铝合金虽然耐腐蚀，但能被烧碱(NaOH)腐蚀 D.镁铝合金在盐酸中无法溶解 答案：D 解析：合金的熔点一般低于任一组分金属的熔点，铝合金的熔点比纯铝的低，A正确；铝是一种比较活泼的金属，尤其是在熔融状态下会非常容易与空气中的氧气发生氧化还原反应，所以必须采取相应的保护措施，B正确；由于镁铝合金在空气中会和氧气反应在其表面生成氧化膜，保护内部金属，所以镁铝合金耐腐蚀，但其中的Al2O3、Al能与NaOH反应，所以镁铝合金能被烧碱溶液腐蚀，C正确；镁、铝均能与盐酸反应，因此镁铝合金在盐酸中能溶解，D错误。 任务二　无机非金属材料 1.传统非金属材料：水泥、玻璃、陶瓷。 2.半导体材料：硅的导电性介于导体和绝缘体之间，是一种重要的半导体材料，被广泛用于电子工业的各个领域。工业上利用二氧化硅可以制得高纯度的硅。 3.光导纤维 光导纤维的主要成分是二氧化硅，光导纤维导光能力非常强，可用来制造通讯光缆，用于光纤通信或传送高强度的激光等。用光缆代替普通的金属通信电缆可以节约大量有色金属。 4.新型陶瓷材料 新型陶瓷分为结构陶瓷和功能陶瓷两大类。结构陶瓷具有机械功能、热功能和部分化学功能，如高温结构陶瓷主要有高温氧化物(如氧化铝陶瓷)和高温非氧化物(如氮化硅陶瓷)两大类。功能陶瓷具有光、电、磁、化学和生物等方面的特殊功能，如压电陶瓷等，压电陶瓷主要成分是钛酸钡和钛酸铅。 [交流研讨1]　盛放氢氧化钠溶液的试剂瓶为何不能用玻璃塞？ 提示：在常温下，氢氧化钠与玻璃中的二氧化硅缓慢地发生反应，生成具有粘性的Na2SiO3，从而使瓶口与瓶塞粘合在一起。 学生用书⬇第123页 [交流研讨2]　光导纤维可以大量用于制造通讯光缆，光导纤维具有很强的导电能力吗？ 提示：光导纤维的主要成分为二氧化硅，不导电，但能使光像电流一样沿着导线传输，传导的不是电信号，而是光信号，故称其为光导纤维，所以被用于制作光缆。 1.(2024·梅县东山中学月考)下列用品中不属于新型无机非金属材料的是(　　) A.压电陶瓷 B.钢化玻璃 C.富勒烯 D.结构陶瓷 答案：B 解析：压电陶瓷是一种能够将机械能和电能互相转换的功能陶瓷材料，属于新型无机非金属材料，故A不符合题意；钢化玻璃属于传统无机非金属材料，故B符合题意；富勒烯是一种由碳组成的分子，属于新型无机非金属材料，故C不符合题意；结构陶瓷具有耐高温、耐冲刷、耐腐蚀、高硬度、高强度，属于新型无机非金属材料，故D不符合题意；答案选B。 2.氮化硅是一种新型陶瓷材料，它是一种超硬物质，还具有熔点高、耐磨损、抗腐蚀等性能，可用于制汽轮机叶片、制造轴承、做发动机受热面等。 (1)在氮化硅中，N为－3价、Si为＋4价，写出氮化硅的化学式：　　　　。 (2)SiCl4和氮气在氢气气氛保护下加强热发生反应，可制得较高纯度的氮化硅，写出反应的化学方程式：　　　　　　　。 (3)氮化硅陶瓷抗腐能力强，除氢氟酸外，它不与其他无机酸反应。该陶瓷与氢氟酸发生复分解反应生成两种气体，请写出反应的化学方程式：　　　　　　 　　　　　　　。 答案：(1)Si3N4 (2)3SiCl4＋2N2＋6H2Si3N4＋12HCl (3)Si3N4＋12HF3SiF4↑＋4NH3↑ 解析：(1)根据化合价可写出氮化硅的化学式为Si3N4。(2)SiCl4与N2反应生成Si3N4，N元素化合价降低而Si元素化合价未发生变化，根据氧化还原反应原理，H元素化合价应升高，因此另一种生成物是HCl。(3)氮化硅与氢氟酸的反应类似于二氧化硅与氢氟酸的反应。 1.(2025·广西部分学校月考)人类的发展离不开材料的支撑，下列物质的主要成分属于金属材料的是(　　) A.钢筋 B.玻璃 C.水泥 D.塑料 答案：A 解析：钢筋属于金属材料；故A选；玻璃属于无机硅酸盐材料；故B不选；水泥属于无机硅酸盐材料；故C不选；塑料属于有机高分子合成材料；故D不选；答案选A。 2.(2025·北京通州区期末)下列新型材料中，不属于合金的是(　　) A.具有优异延展性的超级钢 B.硅酸铝耐火毯 C.La-Fe储氢材料 D.钴镍耐高温材料 答案：B 解析：超级钢、La-Fe储氢材料、钴镍耐高温材料都是性能优良的合金，而硅酸铝是硅酸盐，不是合金，故选B。 3.(2022·河北卷)定窑是宋代五大名窑之一，其生产的白瓷闻名于世。下列说法正确的是(　　) A.传统陶瓷是典型的绝缘材料 B.陶瓷主要成分为SiO2和MgO C.陶瓷烧制的过程为物理变化 D.白瓷的白色是因铁含量较高 答案：A 解析：陶瓷是良好的绝缘体，传统陶瓷是典型的绝缘材料，常用于高压变压器的开关外包装和器件，A正确；陶瓷的主要成分为硅酸盐，而不是SiO2和MgO，B错误；陶瓷烧制过程发生复杂的化学反应，有新物质生成，属于化学变化，C错误；由于Fe2＋、Fe3＋和铁的氧化物均有颜色，故陶瓷中含铁量越多，陶瓷的颜色越深，白瓷的白色是因为铁含量较低甚至几乎不含，D错误。 4.由中国自主研发的C919大型客机开启常态化商业运行，飞机上广泛应用了各种铝合金材料。 (1)合金具有许多优良的性能，下列物质属于合金的是　　　　(填字母)。 A.水银 B.青铜 C.生铁 D.黄金 (2)铝的金属活动性比铁强，空气中铝却比铁具有更好的抗腐蚀性，原因是　　　　　　 　　　　　　　。 (3)起落架可用铝镁合金制造。合金焊接前需用碱洗，即用NaOH溶液除去铝镁合金表面的自然氧化膜，其原因是(用离子方程式表示)　　　　　　　　　　　　　。 答案：(1)BC (2)铝较活泼，可与空气中氧气反应生成致密的氧化铝薄膜，可阻止内部铝继续反应，从而起到防腐作用 (3)Al2O3＋2OH－＋3H2O2[Al(OH)4]－ 解析：(1)水银为Hg单质，黄金为Au单质，青铜和生铁均为合金，故BC正确；(2)铝较活泼，可与空气中氧气反应生成致密的氧化铝薄膜，可阻止内部铝继续反应，从而起到防腐作用；(3)氧化铝可用氢氧化钠反应生成四羟基合铝酸钠，反应离子方程式为Al2O3＋2OH－＋3H2O2[Al(OH)4]－。 学科网（北京）股份有限公司 $