4.1 常见的金属材料 第1课时 金属和合金（教学课件）化学新教材鲁教版五四学制九年级全一册

该初中化学课件聚焦金属的物理性质（共性、个性及用途关系）与合金的特性（定义、性能差异）。以山东舰金属材料为导入情境，从“为何不用纯金属”设问，引导学生先学金属物理性质，再通过实验比较纯金属与合金，构建“性质决定用途”的学习支架。 其亮点在于融合化学观念、科学思维与科学探究。通过山东舰甲板钢、“奋斗者”号钛合金等实例渗透科学态度与责任，设计实验比较合金与纯金属硬度、熔点培养探究能力，以“性质决定用途”强化化学观念。典型例题提升证据推理能力，助力学生建立知识联系，教师可借结构化内容提高教学效率。

第四单元 金属 第一节 常见的金属材料 第1课时 金属和合金 九年级化学全一册·鲁教版五四学制2024 学习内容导览 2 金属的物理性质 1 合金的特性 2 明·学习目标 1.认识金属材料的物理共性和差异性（如导电性、导热性、延展性、金属光泽等），理解物质性质与用途的关系，形成“性质决定用途”的基本观念。 2.通过分析金属材料在生活中的应用实例，培养“证据推理”能力，解释金属特性与用途的关联性。设计简单实验验证合金与纯金属的性能差异（如硬度、熔点），体会控制变量法的科学思想。 3.感受金属材料对人类社会发展的重大意义，增强学习化学的兴趣和社会责任感。 3 引·新课导入 当我们抬头望向山东舰那雄伟的舰体，触摸到的不仅是钢铁的温度，更是金属材料的智慧 —— 舰身的高强度钢、甲板的耐磨合金，甚至舰载设备里的精密金属部件，都藏着金属与合金的独特性能。 这些材料为什么不用纯铁打造？从 “辽宁舰” 到 “山东舰”，金属材料的升级又让舰体多了哪些 “超能力”？今天我们就从金属的性质与合金的特性入手，解开山东舰 “钢铁铠甲” 的秘密。 4 金属的物理性质 01 探·知识奥秘 一、金属的物理性质 认识金属材料 航空母舰，被称为“浮动的海上机场”，当之无愧的海上霸主，是一个国家海军装备和国防实力的象征。 我国第一艘国产航空母舰山东舰于2019年12月17日下午在海南三亚某军港交付海军。 山东舰的核心部位离不开金属材料的支撑：飞行甲板采用特种甲板钢，扛得住舰载机尾焰灼烧与强冲击，还能抗腐蚀、抗打击；舰体水下部分用耐腐无磁合金钢，抵御高盐环境与鱼雷冲击，龙骨等结构则靠球扁钢强化强度；指挥中心、动力舱等要害区裹着超厚装甲钢；挡焰板、升降平台等部件则用高强铝合金，兼顾耐高温与轻量化。这些金属材料是山东舰战力与安全性的 “钢铁基石”。 金属材料在山东舰的建造中发挥了极大的作用，我们的日常生活也离不开金属材料。 探·知识奥秘 一、金属的物理性质 认识金属材料 图为地壳中元素的含量，含量最多和次多的金属元素分别是谁？ 铝是地壳中含量第三多的元素，也是含量最多的金属元素，广泛存在于铝土矿中，主要分布在澳大利亚、巴西和中国。 铁是地壳中含量第四多的元素，也是含量次多的金属元素，主要以赤铁矿和磁铁矿的形式存在，分布于澳大利亚、巴西和印度。 请同学们观察，我们的教室中哪些物品是金属材料制成的？ 7 探·知识奥秘 一、金属的物理性质 认识金属材料 纯金属和它们的合金统称为金属材料。 由一种金属元素构成的单质 由两种或两种以上的金属元素或金属与非金属元素构成的混合物 金属在生产、生活中有着非常广泛的应用，这些应用有许多都是由金属的物理性质决定的。金属具有怎样的物理性质呢？ 你能列举一些生活中常见的由金属材料制成的物品么？ 探·知识奥秘 一、金属的物理性质 认识金属材料 以下为生活中常见的金属材料制成的物品，你能根据它们的用途，说出它们所具有的物理性质么？ 有金属光泽 良好的导电性 良好的导热性 延展性（拉成细丝） 延展性（展成薄片） 能够弯曲 金属材料相比其他材料，具有哪些独有的特点？从中你又可以总结出金属具有哪些物理性质？ 9 探·知识奥秘 一、金属的物理性质 认识金属材料 共性 有金属光泽，应用：金、银做饰品等 ______性，应用：铜丝、铝丝作导线等 ______性，应用：用铁锅炒菜等 ______性，应用：铝压制成铝箔等 导电 导热 延展 物质的性质决定物质的用途，但在考虑物质的用途时，还需要考虑价格、资源、是否美观、使用是否方便等多种因素。 金属的共性 金属的个性 黄色 银白色 红色 银白色(铁粉为黑色) 颜色 10 颜色：大多数金属呈______色，但铜呈_____色，金呈______色，铁粉呈黑色 状态：常温下，大多数金属都是固体，但_______为液体 不同金属的导电性、导热性、密度、熔点、硬度等差别较大 探·知识奥秘 一、金属的物理性质 认识金属材料 特性 银白 紫红 黄 汞 地壳中含量最高的金属元素── 目前世界年产量最高的金属── 导电、导热性最好的金属── 人体中含量最高的金属元素── 熔点最高的金属── 熔点最低的金属── 铝 钙 铁 银 钨 汞 硬度最大的金属── 铬 金属之最 11 探·知识奥秘 一、金属的物理性质 金属的物理性质与应用 观察生活中常见或常用的金属制品，想一想：它们主要是用什么金属制成的?分别应用了金属的哪些性质? 铜丝、铝丝用于电路布线，金可以被拉成直径极细的金丝（常用于精密仪器或首饰加工） 延展性 防盗门、窗户框架常用的铝合金、不锈钢，硬度大且不易变形，能起到防护作用，且美观具有金属光泽；铁轨使用的锰钢硬度极高，可承受火车的巨大压力。 坚硬且有金属光泽 12 探·知识奥秘 一、金属的物理性质 金属的物理性质与应用 铁锅的主要成分是铁（熔点约1538℃），烹饪时高温加热不会熔化；钨丝的熔点高达3422℃，可作为白炽灯的灯丝，通电后高温发光却不易熔断。铝的沸点约2467℃，铝制炊具在日常加热中不会出现沸腾汽化现象。 熔点和沸点较高 铅球（主要成分铅，密度约11.34g/cm³）因密度大，投掷后能获得较远的距离，是田径运动的常用器材。水银（汞，密度约13.59g/cm³）是常温下唯一的液态金属，密度远大于水。金饰品（密度约19.32g/cm³）手感厚重，相同体积下比铝、铜制品重得多。 密度较大 13 探·知识奥秘 一、金属的物理性质 金属的物理性质与应用 铁锅、铝锅能快速传递热量，将火焰的热量传导至食材，实现均匀烹饪；家庭电路的导线常用铜芯或铝芯，导电性好且成本适中，能高效传输电能。 热和电的良导体 建筑用的钢筋（低碳钢）强度大，能承受建筑物的重量和外力，是混凝土结构的核心骨架；汽车车身使用的钢板强度高，可承受行驶中的撞击力，保护车内人员安全；自行车车架常用铝合金材料，强度大且重量较轻，既能支撑骑行者的体重，又便于操控。 强度大 14 山东舰甲板金属材料特点 耐高温和耐冲击能力 当飞机飞起时发动机喷射出的火焰可达上千度，一般舰载机降落着舰时，对甲板的冲击力极大 硬度大韧性好 飞行甲板的钢材，由于要承受舰载机起飞过程中的高热和高摩擦力，一厘米大小的地方要能够承受5000～8000公斤的冲击力 耐腐蚀性能 在海洋环境中，选择耐盐雾腐蚀的不锈钢或钛合金，以延长山东舰的使用寿命 质量轻强度高 采用轻质高强度的镁合金或铝合金，减轻舰体重量，提高山东舰的机动性和燃油效率。 探·知识奥秘 一、金属的物理性质 金属的物理性质与应用 山东舰舰体金属材料特点 探·知识奥秘 一、金属的物理性质 拓展阅读 金属的分类 在已发现的 100 多种元素里，大约有 4/5 是金属元素。金属的单质有很多种，在 冶金工业上，人们常把金属分为黑色金属（铁、铬、锰）和有色金属（铁、铬、锰以 外的金属）两大类。 人们也常按照密度大小将金属分类，密度小于 4.5 g/cm3 的叫作轻金属（钠、钙、镁、铝等）；密度大于 4.5 g/cm3 的叫作重金属（汞、铜、镉、铅等）。 此外，还可以将金属分为常见金属（铁、铝等）和稀有金属（锆、铌、钼等）。 理·核心要点 金属的物理性质 认识金属材料 金属的物理性质与应用 纯金属和它们的合金统称为金属材料。 共性 有金属光泽，应用：金、银做饰品等 导电性，应用：铜丝、铝丝作导线等 导热性，应用：用铁锅炒菜等 延展性，应用：铝压制成铝箔等 颜色：大多数金属呈银白色，但铜呈红色，金呈黄色，铁粉呈黑色 状态：常温下，大多数金属都是固体，但汞为液体 不同金属的导电性、导热性、密度、熔点、硬度等差别较大 特性 物质的性质决定物质的用途 铜和金可以拉成细丝压成薄片——延展性 防盗门窗用铝合金硬度大且不易变形，美观——坚硬且有金属光泽 钨丝的熔点高达3422℃，可作为白炽灯的灯丝——熔点和沸点较高 铅球因密度大，投掷后能获得较远的距离——密度较大 铁锅能传递热量，家庭电路的导线常用铜芯——热和电的良导体 建筑用的钢筋能承受建筑物的重量和外力——强度大 17 1．白炽灯泡的结构如图，通电后钨丝在高温下发光。生产白炽灯时，灯泡内可能会混入少量氧气。下列说法正确的是（ ） A．白炽灯工作时，红磷能消耗残留氧气 B．灯泡内填充氮气是因为其化学性质活泼 C．两侧的金属丝及玻璃柱都不导电 D． 使用钨丝是因为钨丝的熔点低 析·典型范例 A 2．下表为某种金属的一些性质，据此分析，该金属不适宜做（ ） A．保险丝 B．手术刀 C．航天材料 D．船舶外壳材料 析·典型范例 A 熔点 密度 强度 导电性 导热性 抗腐蚀性 2500℃ 3g/cm3 与钢相似 良好 良好 优异 合金的特性 02 探·知识奥秘 一、合金的特性 认识合金 制造山东的材料中，大量使用钛合金和镁铝合金，为什么不使用纯铝等纯金属呢？ 思考与讨论： 观看视频并思考： 什么是合金？ 合金的性质与其组分金属有何不同？ 我们常用的合金有哪些？ 哪些合金最有前途？ 21 探·知识奥秘 一、合金的特性 认识合金 往往纯金属性能并不是特别优良，无法满足生产生活及航空航天等领域需求。 中国“天眼”的球面射电板采用的是铝镁合金 C919 客机外壳采用的是铝锂合金 山东舰的外壳采用的是镍基合金 常见的金属材料大多数不是组成单一的纯金属， 而是合金，即以某种金属为基础，添加其他金属或非金属，通过高温熔炼、烧结等方式形成的具有金属特性的材料。青铜（即铜锡合金）是人类最早使用的合金。 22 探·知识奥秘 认识合金 一、合金的特性 合金：在某种金属中加热熔合其他金属或非金属后形成的具有金属特性的物质 属于物理变化 属于混合物 注意：合金中并非都是金属，组成合金的元素中可能有非金属 合金的种类很多。青铜、黄铜（铜锌合金）都属于铜合金，生铁和钢是含碳量不同的两种铁合金（生铁含碳量为 2%～4.3%，钢的含碳量为 0.03% ～ 2%）。常用的合金还有铝合金、钛合金等。 百炼成钢即降低生铁中的碳含量，使其变为韧性更好的钢，属于化学变化。 23 探·知识奥秘 纯金属与合金的性质比较 一、合金的特性 现有铝片、铝合金、铜片、黄铜片、锡片、焊锡（锡铅合金）等金属材料，分别进行下列实验，观察、分析实验现象，并与同学交流你得到的结论。 1. 观察铝片与铝合金、铜片与黄铜片、锡片与焊锡的颜色 与光泽。 2. 将铝片与铝合金、铜片与黄铜片、锡片与焊锡两两互相 刻画，比较它们的硬度。 3. 如右图所示，将锡片和焊锡放在铁片上，用酒精灯在铁 片的中心部位加热，观察比较两者熔化的难易。 观察并记录实验现象 你能从中得到哪些结论？ 24 探·知识奥秘 一、合金的特性 实验任务 现象记录 实验结论 比较铝片与铝合金、铜片与黄铜片、锡片与焊锡的颜色与光泽 铝片： ，金属光泽亮； 铝合金： ，光泽稍暗 铜片： ，光泽鲜明； 黄铜片： ，光泽明显不同 锡片： ，光泽柔和； 焊锡： ，光泽略弱 比较铝片与铝合金、铜片与黄铜片、锡片与焊锡的硬度（互相刻画法） 铝片 ，铝合金 。 铜片 ，黄铜片 。 锡片 ，焊锡 。 比较锡片与焊锡的熔点 加热时，焊锡 ，锡片 。 纯金属与合金的性质比较 银白色 银白色 紫红色 金黄色 银白色 银白色 合金的颜色可能与组成它的纯金属存在明显差异；多数合金的光泽会比对应纯金属稍暗 划痕明显 无划痕 划痕明显 划痕明显 无划痕 无划痕 合金的硬度普遍大于组成它的纯金属 先熔化 后熔化 合金的熔点低于组成它的纯金属 25 探·知识奥秘 一、合金的特性 纯金属与合金的性质比较 合金与组成它们的金属的性质的差异 ⑴合金比其组分金属的颜色鲜艳； ⑵合金的硬度大于组成它们的金属； ⑶合金的熔点低于组成它们的金属； ⑷合金的抗腐蚀能力一般强于各组分金属。 思考： 山东舰中为什么采用钛合金和镁铝合金，而不用纯铝纯镁的原因？ 硬度更高：钛合金和镁铝合金硬度远超纯金属，能承受航行中的外力冲击。 强度更优：合金抗压、抗拉强度高，满足舰船对结构材料的力学性能要求。 耐腐蚀性好：海洋环境盐分高，合金耐海水腐蚀能力强，纯金属易被腐蚀。 轻量化优势：镁铝合金密度低，既保证结构强度又减轻舰船自重，提升航行性能。 26 探·知识奥秘 一、合金的特性 纯金属与合金的性质比较 阅读课本内容，了解常见合金的主要成分、性能与用途 合金一定含有两种及两种以上金属么？ 生铁是铁碳合金 27 探·知识奥秘 一、合金的特性 金属材料的重要性 工业生产的基础 金属材料是现代工业生产不可或缺的基础，广泛应用于建筑、机械制造等领域。 科技创新的推动力 金属材料的性能改进和新合金的开发推动了科技的进步，如超导材料在医疗领域的应用。 经济发展的支柱 金属材料的生产和加工是许多国家经济发展的支柱产业，对GDP贡献巨大。 28 探·知识奥秘 一、合金的特性 拓展阅读 钛合金新材料与“奋斗者”号潜水器 2020 年 11 月 10 日，我国首台拥有自主知识产权的全海深载人潜水器“奋斗者” 号顺利下潜至地球海洋最深处，在太平洋马里亚纳海沟成功坐底，深度达 10 909 米， 创造了中国载人深潜的新纪录。在 10 000 米以下的深海，水压是海洋表面的1 100倍。为完成万米探潜，“奋斗者”号潜水器的载人舱球壳采用了我国自主研发的 Ti62A 钛合金新材料，其通过先进的焊接技术连接打造，抗压能力卓越。中国制造，正在为“上九天揽月”“下五洋捉鳖”提供更多的可能。 29 理·核心要点 合金的特性 合金的概念 纯金属与合金的性质比较 合金：在某种金属中加热熔合其他金属或非金属后形成的具有金属特性的物质 注意： 合金中并非都是金属，组成合金的元素中可能有非金属 该过程属于物理变化 合金是一种混合物而不是化合物。 合金与组成它们的金属的性质的差异 ⑴合金比其组分金属的颜色鲜艳； ⑵合金的硬度大于组成它们的金属； ⑶合金的熔点低于组成它们的金属； ⑷合金的抗腐蚀能力一般强于各组分金属。 30 1．如图藏品属于青铜器，考古出土时表面有一层“铜绿”[主要成分：Cu2(OH)2CO3]。青铜是铜与锡的合金。下列叙述错误的是（ ） A．青铜器耐磨、可塑性好 B．青铜的硬度比纯铜的低 C．Cu2(OH)2CO3中铜元素显+2价 D．铜、锡都能导电 析·典型范例 B 2．国产大型客机C919在制造过程中使用了铝锂合金、钛合金、超高强度钢等大量金属材料。下列有关金属材料的说法错误的是（ ） A．合金中一定只含金属元素 B．金属材料包括纯金属和合金 C．钛合金的硬度比纯钛更大 D．超高强度钢属于一种铁合金 析·典型范例 A 理·核心要点 金属和合金 认识金属材料 合金的特性 纯金属和它们的合金统称为金属材料。 共性 有金属光泽，应用：金、银做饰品等 导电性，应用：铜丝、铝丝作导线等 导热性，应用：用铁锅炒菜等 延展性，应用：铝压制成铝箔等 颜色：大多数金属呈银白色，但铜呈红色，金呈黄色，铁粉呈黑色 状态：常温下，大多数金属都是固体，但汞为液体 不同金属的导电性、导热性、密度、熔点、硬度等差别较大 特性 合金：在某种金属中加热熔合其他金属或非金属后形成的具有金属特性的物质 注意：合金中并非都是金属，组成合金的元素中可能有非金属 该过程属于物理变化 合金是一种混合物而不是化合物。 合金与组成它们的金属的性质的差异 ⑵合金的硬度大于组成它们的金属； ⑶合金的熔点低于组成它们的金属； ⑷合金的抗腐蚀能力一般强于各组分金属。 ⑴合金比其组分金属的颜色鲜艳； 33 1．下列关于金属和金属材料的说法，正确的是（ ） A．生铁和钢的含碳量不同 B．黄铜比纯铜硬度小 C．合金不属于金属材料 D．大多数金属在自然界中以单质形式存在 析·典型范例 A 2．下列说法正确的是（ ） A．熔点最高的金属钨，可以用作保险丝 B．钢铁是使用最早的金属材料 C．多数合金的抗腐蚀性比组成它的纯金属更好 D．汽车的铝合金车体喷漆的主要目的就是美观 析·典型范例 C THANKS! 谢谢观看 九年级化学全一册·鲁教版五四学制2024 Lavf58.20.100 Lavf52.39.0 $