3.2.1铁合金、新型合金 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金属材料，核心知识点包括合金的结构与性质关系，铁合金（生铁、碳素钢、合金钢）、铝合金及新型合金（储氢、记忆、钛合金等）。通过“思考合金硬度比纯金属大的原因”导入，结合纯金属与合金结构模型，搭建微观结构到宏观性质的学习支架，逐步过渡到具体合金的分类、性能与用途。 其亮点在于以化学观念中的“结构决定性质”为核心，通过科学思维的“证据推理”设计任务（如分析碳素钢含碳量与性能关系），结合不锈钢炊具、钛合金潜水器等实例强化应用。采用任务驱动和随堂演练，培养学生探究能力，教师可利用结构化资料高效实施教学，提升学生知识迁移与解决实际问题的能力。

第三章 第二节 金属材料（一） 铁合金、新型合金 【思考】结合结构模型解释为什么合金的硬度比纯金属大？ 【任务1】认识合金 合金具有优良的物理、化学和机械性能，如合金的硬度、熔点不同于其成分金属，可以满足不同的需要。合金硬度大、熔点低、导电性差 纯金属结构模型 合金结构模型 【任务1】认识合金 纯金属结构模型 合金结构模型 在纯金属内，所有原子的大小和形状都是相同的，原子的排列十分规整。 加入或大或小的其他元素的原子后，改变了金属原子有规则的层状排列，使原子层之间的相对滑动变得困难，导致合金的硬度变大。 微观结构 宏观性质 决定 原子 大小和排列 硬度、熔点…… 一、铁合金 由于含碳量不同，钢和生铁在性能上有很大差异。 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 铁合金 生铁 钢 含碳量为2% ― 4.3% 含碳量为0.03% ― 2% 延展性好、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 【任务】阅读教材P78,初步了解铁合金。 【任务2】认识铁合金 【猜想】分别用于制作钢丝和钢轨的钢含碳量有差异吗？ 含碳量 0.3% 0.3% 含碳量 0.6% 一、铁合金 钢 合金钢（特种钢） 碳素钢 低碳钢 中碳钢 韧性、焊接性好，强度低， 用于制造钢板、铁丝和钢管等 强度高，韧性和加工性好， 用于制造钢轨、车轮和建材等 高碳钢 硬而脆，热处理后弹性好， 用于制造器械、弹簧和刀具等 含碳量 < 0.3% 0.3% < 含碳量 < 0.6% 含碳量 > 0.6% 含碳量 【任务2】认识铁合金 【分析】结合数据分析碳素钢的含碳量与性能的关系。 碳素钢 低碳钢 中碳钢 韧性、焊接性好，强度低 强度高，韧性和加工性好 高碳钢 硬而脆，热处理后弹性好 含碳量 < 0.3% 0.3% < 含碳量 < 0.6% 含碳量 > 0.6% 含碳量 【任务2】认识铁合金 【猜想】用于制作防护网的钢丝和制作捕鱼护的钢丝 含碳量有差异吗？如果有差异，哪一种含碳量高呢？ 【任务2】认识铁合金 微观结构 宏观性质 决定 元素 组成与含量 韧性 强度 决定 用途 一、铁合金 钢 合金钢（特种钢） 碳素钢 适量地加入 一种或几种 合金元素 不锈钢 （Cr 18%、Ni 8%） 锰 钢 （Mn 12%、Si 0.7%） 钨 钢 （W 18%） …… 合金钢也叫特种钢，是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。 各种各样性能的钢 不锈钢炊具 锰钢滚珠轴承 钨钢钻头 锰钢的脾气十分古怪而有趣： 在钢中加入2.5—3.5%的锰，制得的低锰钢，脆得像玻璃一样。 在钢中加入13%以上的锰，制得的高锰钢，既坚硬又富有韧性。 【资料】 钢中合金元素的主要作用 【任务3】认识铝合金 铝合金是目前用途广泛的合金之一。 硬铝（一种铝合金）含 Cu 4%、 Mg 0.5%、Mn 0.5%、Si 0.7% 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。 二、铝合金 【任务3】认识铝合金 【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？ 自然资源 （金属矿物） 金属单质 转化 分离 合金 调整组成 熔合 应用 【任务4】认识新型合金 三、新型合金 储氢合金，记忆合金、钛合金、耐热合金…… “蛟龙号” 载人潜水器 钛合金 储氢合金 La-Ni合金 【任务4】认识新型合金 【分析】了解储氢合金工作原理 储氢合金 金属氢化物 常温、常压吸收H2 升温或减压 释放H2 常见的储氢合金是Ti- Fe、La-Ni 钛和钛合金被认为是21世纪的重要材料，具有很多优良的性能，如熔点高、密度小、可塑性好、易于加工、机械性能好等。尤其是抗腐蚀性能非常好，即使把它们放在海水中数年，取出后仍光亮如新，其抗腐蚀性能远优于不锈钢，因此被广泛用于火箭、导弹、航天飞机船舶、化工和通讯设备等。 钛合金与人体有很好的“相容性”，因此可用来制造人造骨等。 【任务4】认识新型合金 【资料】钛合金 18 【任务4】认识新型合金 【资料】形状记忆合金 形状记忆合金是具有形状记忆效应的合金，被广泛用于做人造卫星和宇宙飞船的天线，水暖系统、防火门和电路断电的自动控制开关，以及牙齿矫正等医疗材料。 用钛-镍形状记忆合金制成的人造卫星天线 牙齿矫正 19 【随堂演练】 1.所谓合金，必须是 ①通过熔合而成　②由两种或两种以上金属(或金属与非金属)　③耐腐蚀　 ④耐高温　⑤具有金属特性　⑥铸造性能好 A.①②④ B.①②③④⑤⑥ C.①②⑤ D.②③⑤ √ 【随堂演练】 2.下列有关铁和铁合金的说法错误的是 A.生铁比铁软 B.铁有良好的导热性 C.钢是铁的合金 D.生铁的熔点比纯铁低 √ 【随堂演练】 3.高铁车厢大部分由铝合金材料制造，这是因为铝合金 A.比纯铝熔点高 B.具有比较活泼的化学性质 C.各种成分在自然界中含量丰富，容易获取 D.质量轻，强度大，抗腐蚀能力比较强 √ 【随堂演练】 4.根据下表中四种金属的熔、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 其中不能形成合金的是____。 ①Cu与Na　②Fe与Cu　③Fe与Na　④Al与Na A.①② B.①③ C.①④ D.②④ B 钢 碳素钢 低碳钢 中碳钢 韧性、焊接性好，强度低， 用于制造钢板、铁丝和钢管等 强度高，韧性和加工性好， 用于制造钢轨、车轮和建材等 高碳钢 硬而脆，热处理后弹性好， 用于制造器械、弹簧和刀具等 含碳量 < 0.3% 0.3% < 含碳量 < 0.6% 含碳量 > 0.6% 含碳量 合金钢（特种钢） 适量地加入 一种或几种 合金元素 不锈钢 （Cr 18%、Ni 8%） 锰 钢 （Mn 12%、Si 0.7%） 钨 钢 （W 18%） …… Lavf58.29.100 $