3.2.1 合金 导学案（导思议展评）-2026-2027学年高一上学期化学人教版必修第一册

该高中化学导学案围绕合金展开，引导学生了解合金的定义、特性，认识铁合金、铝合金、新型合金及稀土元素的作用。通过图片对比纯金与18K金、视频展示形状记忆合金等情境导入，结合问题引导纯金属与合金性能差异的原因，搭建自主学习、小组讨论及成果展示的学习支架。 资料亮点在于融合宏观辨识与微观探析（从原子结构解释合金硬度大、熔点低的原因）和科学态度与社会责任（稀土的战略价值增强民族自豪感），采用情境激发兴趣、自主与合作学习结合的方式，课堂检测针对性强，助力学生构建化学观念，提升科学思维和解决实际问题的能力。

高中化学导学案 有志者，事竟成 第三章 铁 金属材料 第二节 金属材料 第1课时 合金 【课程标准】 1. 结合生活实例，了解合金的定义和特性，认识加入合金元素后的性能变化。 2. 了解铁合金、铝合金、新型合金（如钛合金、储氢合金）的组成、性能和用途。 3. 了解稀土元素在合金材料中的重要作用。 4. 认识金属材料在生产、生活及社会发展中的重要作用，树立合理使用金属材料的观念。 【学习目标】 1. 宏观辨识与微观探析：通过对比纯金属与合金，从原子结构层面理解合金硬度大、熔点低等特性的原因。 2. 科学态度与社会责任：了解常见合金（如生铁、钢、硬铝）的成分与用途，认识稀土元素的战略价值，增强民族自豪感。 3. 证据推理与模型认知：能根据合金的性能推测其可能的组成，或根据用途选择合适的合金材料。 【重难点】 重点：合金的定义与特性；铁合金（钢与生铁）的区别；铝合金及新型合金的用途。 难点：从微观结构角度解释合金性能优于纯金属的原因；稀土元素的作用。 【导】（3分钟）—— 情境导入：从“纯”到“合”的跨越 情境展示： 1. 图片对比：展示一枚24K纯金戒指和一枚18K金戒指（或展示纯铁片与不锈钢餐具）。 2. 视频片段：播放“形状记忆合金”（如记忆金属花在水中绽放）或“钛合金人造骨骼”的科普短片。 问题引导： 1. 纯金很软，容易变形，为什么做成首饰的18K金却很坚硬？ 2. 纯铁的熔点高达1535℃，为什么工业上炼铁时，生铁在1200℃左右就能熔化？ 3. 为什么现代飞机机身大多使用铝合金而不是纯铝？ 引入课题： 金属虽好，但纯金属往往存在质地软、熔点高、耐腐蚀性差等缺点。为了获得更好的性能，人类学会了“取长补短”，将金属与金属（或非金属）熔合，创造了“合金”。今天我们就来揭开合金的神秘面纱。 【思】（10分钟）—— 自主学习与概念构建 任务一：探究合金的定义与特性 阅读教材，结合金属晶体结构模型，思考并填空： 1. 定义：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。 2. 特性对比（与组成它的纯金属相比）： 硬度：合金的硬度一般比其成分金属更大。 熔点：合金的熔点一般比其成分金属更低。 耐腐蚀性：通常更好（如不锈钢）。 3. 微观解释： 纯金属中原子排列整齐划一，层与层之间容易滑动（质软）。 合金中加入其他元素的原子后，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，因此硬度变大。 任务二：认识常见的合金 1. 铁合金（用量最大、用途最广） 生铁：含碳量 2%~4.3%，硬度大、抗压性强、性脆，用于制造机座、管道。 钢：含碳量 0.03%~2%，延展性、机械性能好，用于制造机械和交通工具。 不锈钢：在普通钢中加入 铬(Cr) 和 镍(Ni)，具有很强的抗腐蚀能力。 2. 铝合金 硬铝：成分为Al、Cu、Mg、Mn、Si等。 特点：密度小、强度高、抗腐蚀能力强。 用途：制造飞机、宇宙飞船、门窗等。 任务三：新型合金与稀土元素 1. 新型合金： 储氢合金：如Ti-Fe合金、La-Ni合金，用于氢气储存和运输。 钛合金：生物相容性好，被称为“亲生物金属”，用于制造人造骨骼。 耐热合金：用于火箭、导弹、航空发动机。 2. 稀土元素： 包括镧系元素及钪、钇共17种元素。 作用：被称为“工业维生素”，能显著改善合金的性能（如提高强度、耐热性）。 【议】（10分钟）—— 小组讨论与深化理解 小组讨论： 1. 生活大侦探：不锈钢为什么不生锈？ 普通钢容易生锈，是因为铁与空气中的氧气、水反应。不锈钢中加入的铬（Cr）元素在表面形成了一层致密的氧化膜，阻止了内部金属继续被氧化。 思考：如果不锈钢表面被划伤，是否就永远失去了防锈能力？（提示：氧化膜是否具有自修复能力？） 在铬元素含量足够的情况下，即使表面氧化膜被划伤，内部暴露出来的铬依旧可以和空气中的氧气反应，重新生成致密的氧化膜，再次隔绝氧气和水，因此不锈钢依然可以恢复防锈能力。 2. 材料选择师：如何为下列场景选择合适的材料？ 场景A：制造高压输电导线。 选择：纯铝或钢芯铝绞线。（理由：导电性好，密度小，成本低）。 场景B：制造外科手术刀。 选择：不锈钢。（理由：耐腐蚀，易消毒，硬度适中）。 场景C：制造航天飞机的外壳。 选择：钛合金或新型铝合金。（理由：耐高温，密度小，强度高）。 3. 深度辨析：合金是混合物还是化合物？ 合金中各成分保持原有的化学性质，没有发生化学反应生成新物质，只是物理熔合。因此，合金属于混合物，没有固定的熔沸点（通常是一个熔化温度范围）。 4. 时事热点：稀土之争 为什么稀土被称为“工业味精”？中国作为稀土大国，限制稀土出口的战略意义是什么？ 稀土元素虽然在地壳中含量不高，但在冶金、材料等工业领域有着不可替代的作用——只要在合金中添加极少量的稀土元素，就能大幅改变合金的硬度、强度、耐热性和耐腐蚀性，如同炒菜加入味精提鲜一般，因此被称为“工业味精”。 稀土是关乎国家国防安全、高新技术产业发展的核心战略资源，航空航天、新能源、高端芯片、先进武器制造等多个关键领域都离不开稀土材料。我国是全球稀土储量最丰富、产量最大的国家，建立合理的稀土开采、出口管控机制，一方面可以避免稀土资源的无序开采和浪费，保护我国的生态环境与战略资源储备；另一方面也能维护我国在全球稀土产业中的话语权，保障我国高新技术产业的供应链安全，推动稀土资源的可持续开发利用，也助力全球稀土产业的合理有序发展。 【展、评】（15分钟）—— 成果展示与体系构建 一、 核心知识体系 1. 合金的“三变” 变硬：原子排列被打乱，滑动困难。 变低：熔点通常低于成分金属（如焊锡）。 变强：抗腐蚀性、机械加工性能增强。 2. 铁合金的“碳”索 生铁 vs 钢：核心区别在于含碳量。 钢的分类：碳素钢（低碳、中碳、高碳）与合金钢（不锈钢、锰钢等）。 3. 新型合金与稀土 钛合金：21世纪的重要金属，用于航空航天、医疗。 储氢合金：解决氢能利用的关键。 稀土：改良合金性能的“魔术师”。 二、 易错点提醒 1. 误区：合金一定是金属与金属熔合。 纠正：也可以是金属与非金属（如生铁是Fe与C）。 2. 误区：合金的熔点一定比成分金属低。 纠正：一般是低，但也有特殊情况，需具体问题具体分析，高中阶段主要掌握“一般比成分金属低”。 3. 误区：合金是化合物。 纠正：合金是混合物。 【检】（7分钟）—— 课堂检测 1. 下列关于合金的说法正确的是（ B ） A. 合金不属于金属材料 B. 合金的硬度一般比其各成分金属大 C. 合金中至少含有两种金属 D. 合金的熔点一般比其各成分金属高 2. 我国“天宫”空间站使用了大量的铝合金材料。铝合金被广泛用于航空航天领域，主要是因为铝合金具有的性质是（ A ） A. 密度小、强度高、耐腐蚀 B. 熔点低、易加工 C. 导电性好、价格低廉 D. 银白色、有金属光泽 3. 生铁和钢的主要区别是（ B ） A. 生铁含杂质，钢不含杂质 B. 含碳量不同 C. 生铁是混合物，钢是纯净物 D. 生铁是铁碳合金，钢是纯铁 4. 钛和钛合金是21世纪的重要金属材料，它们具有优良的性能，如熔点高、密度小、可塑性好、机械性能好、抗腐蚀能力强，钛合金与人体有很好的“相容性”。根据它们的主要性能，下列用途不切合实际的是（ C ） A. 用于制造船舶 B. 用于制造航天设备 C. 用于做保险丝 D. 用于制造人造骨 第 1 页 共 3 页 学科网（北京）股份有限公司 $