3.2.1 金属材料 课件 -2026-2027学年高一上学期化学人教版必修第一册

第三章 第二节 第1课时 人教版高中化学必修第一册 金属材料 单一金属（纯金属） 合金(混合物) 认识生活中的金属材料 Q1：什么是合金？ 概念 由两种或两种以上的金属与金属（或非金属）熔合而成的具有金属特性的混合物 可能有非金属元素，但必定含有一种及以上的金属元素 合金一定是由金属组成的混合物吗？ 不锈钢炊具 成分：铁、碳等 Q2：合金与其纯金属相比在性能上有怎样的差别？ 合金具有许多优良的物理、化学或机械性能 合金的导电性、导热性一般低于成分金属 合金的硬度一般大于成分金属 合金的熔点多数比成分金属低 性质 纯金属结构模型 合金结构模型 结构 为什么是合金硬度比构成其的纯金属硬度大？ 原子大小相等 相对滑动比较容易 排列不规整 相对滑动变得困难 1、C919大型飞机采用了大量新型材料铝锂合金。下列关于铝锂合金的说法不正确的是(　　) A．铝锂合金是铝与锂形成的混合物 B．铝锂合金的硬度比锂大 C．铝锂合金的熔、沸点比铝低 D．铝锂合金耐酸碱腐蚀 2、所谓合金，就是不同种金属(也包括一些金属和非金属)在熔融状态下形成的一种熔合物。根据下列四种金属的熔、沸点，判断其中不能形成合金的是(　　) Na Cu Al Fe 熔点/℃ 97.5 1 083 660 1 535 沸点/℃ 883 2 595 2 200 3 000 A．Cu和Al　　　B．Fe和Cu C．Fe和Na D．Al和Na 随堂练习 D C Q3：合金有哪些种类？ 铝合金 新型合金 01 03 02 铁合金 Q3：什么是铁合金？有哪些种类？ 铁碳合金组成 主要由碳元素和铁元素，以及少量其他元素融合而成的合金 铁碳合金分类 生铁 钢 含C量为2%到4.3% 含C量为0.3%到2% 性能：硬度大，抗压性好，性脆 性能：延展性好，可以锻扎和铸造 碳素钢 合金钢 低碳钢 中碳钢 高碳钢 强度低，韧性、焊接性好 强度适中，韧性、加工性适中 强度高，性脆，热处理后弹性好 在碳素钢里加入一种或者多种合金元素，使钢的组织结构发生变化（元素种类多，性能差异大） 不锈钢(合金元素是铬和镍） 含碳量越高，硬度/强度越大，柔韧性越低 铝与铝合金 铝合金窗户 铝制餐具 飞机外壳 为什么铝比铁耐用？ 为什么铝以及铝合金应用广泛？ 铝在生活中广泛应用，如做门窗边框与铝制餐具，相对铁制品，铝及其合金更加耐用；但是铝制餐具使用时尽量不要长期间盛放酸碱食物；同时在航天航空中，铝合金还可以做飞机外壳。 为什么铝制品不能长期间盛放酸碱食物？ Q4：铝合金为什么被广泛应用？ 铝是地壳中含量第三的元素，是含量最多的金属元素。 含量丰富 地壳中各元素百分比 O Si Al Fe Ca Na 其他 0.4806 0.263 0.0773000000000001 0.0475000000000001 0.0345 0.0274000000000001 0.0697000000000001 铝单质的物理性质 银白色金属光泽 延展性好 导热性、导电性好 密度小 性能优异 铝合金性能 密度小、强度高，具有较强的抗腐蚀能力 高压电线铝导线 全铝飞机 Q4：铝合金为什么被广泛应用？ Q5：为什么铝比铁耐用？ 生锈的铁门 铝制门框 K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb H Cu Hg 铝在金属活动顺序表中的位置 铝属于活泼金属，比铁还原性更强 常温下，铝和氧气反应 4Al+3O2=2Al2O3（俗名：刚玉） （1）铝与非金属反应 2Al+3Cl22AlCl3 2Al+3SAl2S3 4Al+3O2=2Al2O3 Q5：为什么铝比铁耐用？ 原因：生成一层致密的氧化铝薄膜并牢固地覆盖在铝表面，防止铝进一步被氧化，因此铝在空气中表现出良好的抗腐蚀性 扫描隧道显微镜下氧化铝和氧化铁的表面形态 Q6：为什么铝制品不能长期间盛放酸碱食物？ 实验现象 实验原理（反应方程式） 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 不能蒸煮碱性食物是不是也是因为Al2O3或者Al会和碱反应呢？ 注意：铝锅可以盛放浓HNO3、浓H2SO4，浓HNO3、浓H2SO4的氧化性极强，使铝表面生成致密的氧化铝保护膜而发生钝化 【实验3-4】  在一支试管中加入5 mL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？ Al和Al2O3都能与酸发生反应 Q6：为什么铝制品不能长期间盛放酸碱食物？ 【实验3-5】 向两支试管中分别加入少量的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，观察实验现象。过一段时间后，将点燃的木条分别放在两支试管口，观察实验现象。 实验现象 实验原理（反应方程式） 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+2NaOH+6H2O=2Na[Al(OH)4] +3H2↑ Al2O3+2NaOH+3H2O=2Na[Al(OH)4] Al和Al2O3都能与碱发生反应 立即产生气泡，点燃的木条，听到爆鸣声 打磨 未打磨 铝和氧化铝均具备“两性” Al2O3，这类既能与酸反应生成盐和水，也能与碱反应生成盐和水的氧化物，叫作两性氧化物 Q6：为什么铝制品不能长期间盛放酸碱食物？ 2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑ Al2O3+6HCl=2AlCl3+3H2O 2Al+2NaOH+6H2O=2Na[Al(OH)4]+3H2↑ Al2O3+2NaOH+3H2O=2Na[Al(OH)4] 2Al + 2OH⁻ + 6H₂O = 2Al(OH)₄⁻ + 3H₂↑ Al₂O₃ + 2OH⁻ = 2 [Al(OH)4] ⁻ Q6：为什么铝制品不能长期间盛放酸碱食物？ 等量的铝和足量的HCl、NaOH反应，生成H2的物质的量之比： 2Al～3H2 2Al～3H2 1:1 足量的铝和等量的HCl、NaOH反应，生成H2的物质的量之比： 1:3 6HCl～3H2 2NaOH～ 3H2 Q7：为什么生活中很少见到以纯铝为材料的制品？ 纯铝缺点：硬度和强度都比较小 硬铝 硬铝中含Cu 4%、Mg 0.5%、Mn 0.5%、Si 0.7%，它密度小、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。 添加元素，改变结构，增强性能 钛合金：我国“蛟龙”号载人潜水器最关键的部件——供人活动的耐压球壳是用钛合金制造的 耐热合金：喷气式飞机的发动机叶片是由镍、铁、碳和钴组成的镍钴合金制造的，能承受1 100 ℃的高温 Q7：新型合金有哪些？ 储氢合金：一定条件下能吸收氢气，一定条件下能放出氢气，循环寿命性能优异，并可被用于大型电池，尤其是电动车辆、混合动力电动车辆、高功率应用等等。 化学变化 混合物 熔点低 硬度大 铁合金 铝合金 新型合金 铝、氧化铝 铝 氧化铝 和氧气反应：4Al+3O2=2Al2O3 两性氧化物 和酸反应：2Al+6H+=2Al3++3H2↑ 和碱反应： 2Al+2OH-+6H2O=2[Al(OH)4]-+3H2↑ 和酸反应：Al2O3+6HCl=2AlCl3+3H2O 和碱反应： Al2O3+2NaOH+3H2O=2Na[Al(OH)4] 既能和酸反应又能和碱反应，都生成盐和水的氧化物 合金概念 合金分类 铝和浓硝酸、浓硫酸 不反应（钝化） 课程练习 1、下列说法正确的是(　　) A．Al2O3难溶于水，不跟水反应，所以它不是Al(OH)3对应的氧化物 B．因为Al2O3是金属氧化物，所以它是碱性氧化物 C．Al2O3能跟所有的酸碱溶液反应 D．Al2O3能跟强的酸碱溶液反应 2、氧化铝的熔点很高，常用于制造耐火材料，例如制作耐火坩埚。下列操作不能在氧化铝坩埚中进行的是(　　) A．加热使CuSO4·5H2O失水 B．加热使KMnO4分解 C．加热熔化烧碱 D．加热分解碱式碳酸铜 D C $