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

该高中化学课件聚焦合金的性质与应用、铝及其化合物的性质，从生活中的金属材料切入，先阐述合金概念、性能及原子排列对性能的影响，再介绍铁合金、铝合金，过渡到铝的结构与化学性质，形成从生活实例到化学原理的学习支架。 其亮点是以“物质结构决定性质”的化学观念为核心，通过微观原子排列分析合金硬度熔点差异，结合铝与盐酸、NaOH反应实验培养科学探究能力。铝热反应焊接钢轨等应用体现科学态度与责任，帮助学生理解结构性质关系，为教师提供系统教学资源提升效率。

第1课时　 第三章　第二节　金属材料 合金、铝及其化合物 第一部分 金属材料-合金 生活中的金属材料 金属材料包括纯金属和它们的合金 【学习任务一】合金 1.概念 合金是两种或两种以上的金属（或金属跟非金属）熔合而成的、具有金属特性的物质。 注：①合金至少含有一种金属单质； 2.性能 合金 ②合金属于混合物。 ②合金的熔点一般比其成分金属低 ①合金的硬度一般比其成分金属大 物理变化 ③合金的导电性和导热性低于任一组分金属。 可以制造高电阻和高热阻材料。 4 【学习任务一】合金 纯金属内原子的排列规整 合金内原子层之间的相对滑动变得困难 【思考】从组成金属和合金的原子排列出发，思考为什么合金的硬度比其成分金属的大，熔点比其成分金属低？ 熔点低：合金内原子的大小不一，排列没有纯金属那样整齐，使得原子之间的相互作用力减小。 硬度大：改变了金属原子有规则的层状结构,使原子层之间的相对滑动变得困难。 物质结构差异 性能不同 决定 5 【学习任务一】合金 不是。当一种金属的熔点高于另一种金属的沸点时，二者不能形成合金。 思考1：是不是任意两种金属就可以形成合金？ 根据下表数据判断，能否制得Cu-Na合金? 金属 Na K Al Cu Fe 熔点/℃ 97.5 63.6 660 1083 1535 沸点/℃ 883 774 2467 2567 2750 不能。 6 【学习任务二】常见的合金---铁合金 【活动】阅读课本78、79页，回答以下问题。 1、铁合金有哪几种？ 2、生铁的组成、性能、用途分别是什么？ 3、钢的分为哪几类？分类依据是什么？ 4、高碳钢、中碳钢、低碳钢的组成、性能、用途分别是怎样的？ 7 【学习任务二】铁合金 铁合金 生铁 （含碳2% - 4.3%） 钢 （含碳0.03% - 2%） 硬度大、抗压、性脆、可以铸造成型，是制作机座、管道的重要材料 具有良好的延展性、机械性能好，可锻轧和铸造，广泛用于制造机械和交通工具 目前用量最大、用途最广的合金 8 【学习任务二】铁合金 碳素钢 含碳量不同 高碳钢 >0.6% 中碳钢 0.3%~0.6% 低碳钢 <0.3% 韧性好、焊接性好、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、弹簧和刀具等 合金钢 钢 按其是否加入合金元素 是在碳素钢里适量地加入一种或几种合金元素,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。 （特种钢） 钢的含碳量越高，韧性越差，硬度越大。 【学习任务二】铁合金 最常见一种的合金钢 不锈钢 主要是铬 (Cr)和镍 (Ni ) 合金元素： 性能： 不容易生锈,很强的抗腐蚀能力。 用途： 医疗器材、厨房用具和餐具、地铁列车的车体材质 铬Cr—防氧化元素 镍Ni—防腐蚀元素 课堂练习1 微判断1(1)合金中只含有金属元素。(　　) (2)合金是混合物,具有金属的特性。(　　) (3)镁铝熔合成合金的过程是化学变化。(　　) (4)生铁中的铁与纯铁的化学性质不同。(　　) (5)合金的硬度一般比它的各成分金属的小。(　　) (6)一般合金的熔点比它的各成分金属的低。(　　) (7)改变原料的配比、生成合金的条件,可得到具有不同性能的合金。(　　) (8)纯金属比合金的应用范围更广泛。(　　) × √ × × × √ √ × 纯铝：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。 (用途广泛） 硬铝：密度小、强度高，具有较强的抗腐蚀能力，是制造飞机和宇宙飞船的理想材料。 【学习任务四】铝合金 第二部分 铝及其化合物 _______色有金属光泽的固体，有良好的延展性、 【学习任务一】铝 1．结构：铝的原子结构示意图为____________。 2. 存在：铝是地壳中含量最多的金属元素，自然界中的铝全部以_______存在。 化合态 Al－3e-=Al3+ 强还原性 3. 物理性质： 4. 用途： 银白 ① 纯铝用作导线；②铝合金用于制造汽车、飞机、生活用品等。 导电性和传热性等，密度较小，质地柔软。 【学习任务一】铝 铝锅 生锈的铁门 【思考】铝比铁活泼，但铝为什么不像铁那样容易被腐蚀？ 4Al＋3O2 ===2Al2O3 铝是一种活泼金属，在常温下就能与空气中的氧气发生反应，表面生产一层致密的氧化铝薄膜，起到保护内部金属的作用。 铁的氧化膜疏松，不能保护内层金属。 【学习任务一】铝 4Al + 3O2 ====== 2Al2O3 常温或点燃 1. 与氧气反应 感受铝的氧化膜的存在 化学性质 【学习任务一】铝 加热铝箔 实验现象： 实验结论： 铝箔熔化，表面失去光泽，熔化的铝并不滴落，好像有一层膜兜着 氧化铝(Al2O3)膜的熔点很高，没有熔化，包在外面使熔化的液态铝不会滴落下来。 1. 与氧气反应 化学性质 4Al + 3O2 ====== 2Al2O3 常温或点燃 【学习任务一】铝 【实验3-4】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？ 2. Al、Al2O3和HCl溶液反应 化学性质 2. Al、Al2O3和HCl溶液反应 化学性质 【学习任务一】铝 【学习任务一】铝 【实验3-4】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？ 实验想象 实验原理（反应方程式） 结论 反应刚开始，___________ 一段时间后，产生_________ 点燃的木条放在试管口，听到________ 现象不明显 大量气泡 爆鸣声 2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑ Al2O3+6HCl=2AlCl3+3H2O 铝表面的保护膜和铝均能与盐酸发生反应 2. Al、Al2O3和HCl溶液反应 化学性质 【思考】为什么可以用铝制槽车运输浓硫酸？ 钝化：常温下，铁、铝在遇到冷的浓硫酸和浓硝酸时瞬间会生成一层致密的氧化膜，阻止了反应的进一步进行，因此可用铝制容器盛放浓硫酸和浓硝酸。 【学习任务一】铝 2. Al、Al2O3和HCl溶液反应 化学性质 【学习任务一】铝 【实验3-5】在两支试管中加入少量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，将点燃的木条放在试管口，你观察到什么现象？ 问题：为什么铝锅不能存放碱性溶液？ 3. Al、Al2O3和NaOH溶液反应 化学性质 3. Al、Al2O3和NaOH溶液反应 化学性质 【学习任务一】铝 实验3-5 实验现象 反应方程式 铝片与NaOH溶液反应 铝片(打磨过)与NaOH溶液反应 开始没有气泡，一段时间后产生气泡，将点燃的木条放在试管口可观察到淡蓝色火焰,有爆鸣声。 立即产生气泡，将点燃的木条放在试管口可观察到淡蓝色火焰，有爆鸣声。 偏铝酸钠 【学习任务一】铝 实验探究：Al、Al2O3和NaOH溶液反应 Al2O3 + 2NaOH = 2NaAlO2 + H2O 2Al +2NaOH +2H2O = 2NaAlO2+3H2↑ 2Al +2NaOH +2H2O = 2NaAlO2 +3H2↑ 【学习任务一】铝 2Al+6H2O = 2Al(OH)3+3H2 Al(OH)3+NaOH = Na[Al(OH)4] 2Al +2NaOH +6H2O ＝ 2Na[Al(OH)4] + 3H2 ↑ 铝先与水反应： 氢氧化铝 两性，与强碱反应： (氧化剂) (还原剂) 铝与碱反应实质 2Al + 2NaOH + 2H2O = 2NaAlO2 + 3H2↑ 四羟基合铝酸钠 [Al (OH) 4] – ＝ Al O2-+2H2O 四羟基合铝酸根离子 铝与强碱反应： （可用于除杂） 【学习任务一】铝和铝合金 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 两性氧化物： 【应用】铝制餐具不宜用来蒸煮或长时间存放酸性或碱性食物。 Al2O3+6HCl=2AlCl3+3H2O Al2O3 + 2NaOH = 2NaAlO2 + H2O 【新概念】 2Al+6H+=2Al3++3H2↑ 2Al + 2NaOH + 2H2O = 2NaAlO2 + 3H2↑ 很多金属都能与酸反应，但大多数金属却不能与碱反应，而铝在遇强碱时发生反应，并放出H2，说明铝具有两性(金属性与非金属性)。 小结 （1）铝与非金属单质（Al与O2反应） （2）铝与酸溶液 2Al+6H+=2Al3++3H2↑ 4Al + 3O2 ====== 2Al2O3 常温或点燃 （3）铝与强碱溶液 Al2O3+6HCl=2AlCl3+3H2O Al2O3 + 2NaOH = 2NaAlO2 + H2O （4）氧化铝：既能和酸反应，又能与碱反应 学习评价2 [练习] 等量的铝分别与足量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生H2的体积比为—— 1：1 2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2↑ 2Al + 2NaOH +2H2O= 2NaAlO2+ 3H2↑ 学习评价2 [练习] 足量的铝分别与等物质的量浓度、等体积的盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生H2的体积比为—— 1：3 2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2↑ 2Al + 2NaOH +2H2O= 2NaAlO2+ 3H2↑ 1.下列关于铝的说法中,正确的是 ( )。 A.铝的化学性质不活泼 B.铝不与酸、碱反应 C.常温下铝不与氧气反应 D.铝表面容易生成一层致密的氧化铝保护膜 学习评价2 D 2.向一个铝质易拉罐中充满CO2,然后往罐中注人足量的浓NaOH溶液,立即用胶布封严罐口。一会儿听到罐内发出 “咔、咔”的响声,且易拉罐变瘪;再过一会儿易拉罐又鼓起来恢复原样。请完成下列空白。 (1)易拉罐变瘪的原因________________________________________________ ,反应的离子方程式为______________________________。 (2)易拉罐又鼓原因是___________________________________________________，反应的离子方程式为_______________________________________。 CO2和NaOH溶液反应，导致易拉罐内压强变小 CO2+2OH- = CO32-+H2O 2Al+2OH－+2H2O===2AlO2－+3H2↑ Al和NaOH溶液反应产生H2，导致易拉罐内压强又变大 【学习任务】新型合金 储氢合金 储氢合金 金属氢化物 常温、常压吸收H2 升温或减压 释放H2 钛合金：密度低、比强度高、抗腐蚀性能好 制作耐压球壳、航天材料 记忆合金 2.储氢合金是一种新型合金。下列关于储氢合金的说法错误的是(　　)。 A.储氢合金是一类能够大量吸收氢气,并与氢气结合成金属氢化物的新型合金材料 B.储氢合金具有储氢量大、能耗低、工作压力低、使用方便的特点 C.储氢合金具有很强的捕捉氢的能力,氢分子在合金中先分解成单个的原子,氢原子进入合金原子的缝隙中,并与合金生成金属氢化物 D.储氢合金形成的金属氢化物性质稳定,高温条件下也不易分解 D 3、Al(OH)3既能与酸反应，生成铝盐( Al3＋ )，又能与碱反应生成偏铝酸盐( AlO2－ )，属于两性氢氧化物，试写出Al(OH)3与盐酸、氢氧化钠溶液反应的离子方程式。 【练习】 Al(OH)3 ＋3H＋ = Al3＋＋3H2O Al(OH)3 ＋ OH－ = AlO2－ ＋ 2H2O 谢谢 【学习任务三】铝 2Al +Fe2O3 ＝ Al2O3+2Fe 高温 铝热剂 铝热剂：铝和某些不如铝活泼的金属的氧化物 （Fe2O3、Fe3O4、V 2O5、Cr2O3、MnO2） （5）铝热反应 应用： ①冶炼难熔的金属 ②焊接钢轨 焊接钢轨 铝热反应 应用 打磨铁的氧化物 熔融的铁流入模件中 把铝热剂倒入模件 点燃焊剂 打开模件、等候冷却及打磨 主要是利用铝热反应熔断钢筋,使楼房定向倒塌 定向爆破 【学习任务三】氢氧化铝 拓展：氢氧化铝 1. 物理性质 白色胶状固体，几乎不溶于水，能凝聚水中的悬浮物，并能吸附色素 2. 用途 ②胃酸中和剂:能与酸反应且碱性不强 ①净水剂:能吸附水中的悬浮物 3. 制备 Al3++3NH3•H2O==Al(OH)3↓+3NH4+ 白色胶状沉淀 实验室里常用铝盐溶液与氨水反应来制取氢氧化铝 【学习任务三】氢氧化铝 Al(OH)3＋NaOH＝NaAlO2＋2H2O 能与酸和碱反应生成盐和水的氢氧化物 结论：Al(OH)3能溶于酸和强碱溶液，是一种两性氢氧化物 Al(OH)3 + 3HCl ＝ AlCl3 + 3H2O ②与NaOH溶液反应： ③不稳定性：受热易分解 2Al(OH)3 == Al2O3＋3H2O 工业上制取纯净氧化铝 4. 化学性质 ①与盐酸反应： Lavf58.29.100 $