2020_2021學年新教材高中化學第三章鐵金屬材料2第1課時鐵合金鋁和鋁合金新型合金學案新人教版必修1

1、第1課時鐵合金鋁和鋁合金新型合金學習目標核心素養(yǎng)1認識合金的組成及特性，深入了解常見鐵合金、鋁合金、新型合金的組成及用途。2結合生活中鋁制品的使用，認識氧化膜對鋁制品的保護作用，通過實驗探究認識鋁、氧化鋁的兩性。1通過對“合金材料”的學習，培養(yǎng)科學精神和社會責任。2通過對“鋁、氧化鋁”的學習，培養(yǎng)實驗探究能力和創(chuàng)新意識。新課情境呈現(xiàn) 金屬材料的使用并不僅僅局限于我們熟悉的金、銀、銅、鐵、鋁這幾種，有很多其他的金屬現(xiàn)已被廣泛應用，讓我們走進教材，學習鐵合金、鋁和鋁合金、新型合金。課前素能奠基 知識回顧1金屬具有許多共同的物理性質，如不透明、有金屬光澤、_易導電_、_易導熱_、有_延展_性。2生產

2、、生活中應用較多的合金是_生鐵和鋼_，歷史上應用最早的金屬是_銅_。新知預習一、合金的概念和特性概念由兩種或兩種以上的_金屬_(或_金屬與非金屬_)熔合而成的具有_金屬_特性的物質性能硬度硬度一般_大于_它的純金屬成分熔點熔點一般_低于_它的成分金屬與純金屬材料相比，合金具有優(yōu)良的物理、化學或機械性能二、鐵合金1鐵合金的分類分類含碳量性能用途鐵合金生鐵2%4.3%_硬度_大、抗壓，性脆、可鑄造成型制造_機座_和管道等鋼0.03%2%良好的_延展_性，機械性能好，可鍛軋和鑄造制造機械和交通工具2鋼的分類(1)鋼是用量_最大_、用途最廣的合金，根據其化學成分，分為：_碳素鋼_和_合金鋼_。(2)碳

3、素鋼 (3)合金鋼又叫特種鋼，特殊性能：強度、_硬度_大，可塑性、_韌性_好，耐磨，_耐腐蝕_等。不銹鋼合金元素性能用途主要是cr、ni在大氣中穩(wěn)定，不容易生銹，具有很強的_抗腐蝕_能力制造_醫(yī)療_器材、廚房用具和餐具；地鐵列車的車體等三、鋁和鋁合金鋁是地殼中含量最多的金屬。鋁性質活潑，鋁和鋁合金制品比較穩(wěn)定的原因是表面覆蓋著致密的_氧化鋁_薄膜，保護內部金屬。1鋁與酸、堿的反應鋁與鹽酸反應鋁與氫氧化鈉溶液反應實驗操作實驗現(xiàn)象鋁片_逐漸溶解_，有無色氣泡冒出，將點燃的木條放在試管口有_爆鳴聲_化學方程式_2al6hcl=2alcl33h2_2al2h2o2naoh=2naalo23h2_離子方

4、程式_2al6h=2al33h2_2al2oh2h2o=2alo3h2_實驗結論鋁既能與鹽酸反應，又能與氫氧化鈉溶液反應，都產生_氫氣_2.氧化鋁與酸、堿的反應(1)兩性氧化物：既能與酸反應生成_鹽和水_，又能與堿反應生成_鹽和水_的氧化物，如al2o3。(2)氧化鋁的兩性al2o3反應的離子方程式：_al2o36h=2al33h2o_反應的離子方程式：_al2o32oh=2aloh2o_3鋁合金(1)鋁合金中的合金元素有：_cu_、_mg_、si、mn、zn及_稀土元素_等。(2)硬鋁合金元素性能用途cu、mg、mn、si_密度_小、強度高、抗腐蝕能力較強制造_飛機_、宇宙飛船(3)稀土元素

5、包含元素：鑭系元素(從鑭到镥)，原子序數從5771的15種元素及_鈧_、_釔_共17種元素。點撥：稀土元素稱為冶金工業(yè)的維生素，因為在合金中加入適量稀土金屬，能大大改善合金的性能。(4)鋁合金用途是制造飛機和宇宙飛船的理想材料。四、新型合金預習自測1判斷正誤(正確的打“”，錯誤的打“”)。(1)任何兩種金屬通過熔合均可以形成合金()(2)合金是混合物，沒有固定的熔、沸點()(3)鋁合金適宜制作門窗的理由是易加工且抗腐蝕()(4)al2o3既是酸性氧化物又是堿性氧化物()(5)al2o3可以與所有酸發(fā)生反應()(6)等質量的al與足量鹽酸、naoh溶液反應生成的h2的質量相同()(7)等體積、等

6、濃度的鹽酸和naoh溶液與足量al反應生成h2的質量相同()2鋁既能與硫酸溶液反應，又能與燒堿溶液反應，下列說法不正確的是(c)a兩個反應都是氧化還原反應b鋁與硫酸反應時，硫酸作氧化劑c鋁與燒堿溶液反應時，氫氧化鈉作氧化劑d兩個反應都有氣體生成解析：鋁與硫酸溶液反應生成al2(so4)3和h2，鋁是還原劑，硫酸是氧化劑；鋁與氫氧化鈉溶液反應生成naalo2和h2，鋁是還原劑，h2o是氧化，所以選c。3下列有關廚房鋁制品的使用中，你認為合理的是(b)a盛放食醋b燒煮開水c用金屬絲擦洗表面的污垢d用堿水洗滌解析：鋁既能與堿又能與酸反應，a、d不合理；鋁制品表面有一層致密的氧化膜，可起到保護作用，若

7、用金屬絲擦洗不可取，c不合理，金屬鋁表面氧化物與熱水不反應，b合理。4下列所用材料不屬于合金的是(b)a家用的鋁窗b溫度計用的水銀c鑄造用的黃銅d建筑用的鋼筋解析：鋁窗含有的元素有鋁、銅、鎂、錳、鋅等，a不選；水銀是單質，選b；黃銅中含有銅和鋅，c不選；鋼筋中含鐵、碳等元素，d不選。5鋼材是目前使用最廣泛的金屬材料。鋼材可以用作橋梁的結構材料，是因為它(b)a有良好的導熱性b有一定的機械強度c不易受空氣和水的作用d有良好的導電性解析：鋼材可用作橋梁的結構材料主要利用了鋼機械強度大，故選b。6下列金屬中，表面自然形成的氧化層能保護內層金屬不被空氣氧化的是(d)acubnacfedal解析：al在

8、空氣中易形成致密的al2o3氧化膜，保護內層金屬。課堂素能探究 知識點 合金問題探究：1.列舉生活中的合金材料，并簡述選擇該材料時利用了該合金的哪些優(yōu)異性能。2為什么航空工業(yè)中鋁合金比鐵合金應用更廣泛？探究提示：1.鋁合金門窗：質輕、耐腐蝕；易拉罐：質輕、易回收利用。2鋁合金比鐵合金密度小且耐高溫、耐腐蝕。知識歸納總結：1合金的組成及性質(1)合金中一定含有金屬元素，可能含有非金屬元素。(2)合金是混合物，沒有固定的熔點。(3)合金具有金屬特性，如導電、傳熱等。(4)合金形成后會影響各成分金屬的物質性質，如合金的熔點一般比成分金屬低，而硬度、機械強度一般比成分金屬高；但一般來說各成分金屬均保持

9、了其原有的化學性質。2合金的形成條件(1)金屬與金屬形成合金時：合金是金屬在熔化狀態(tài)時相互混合形成的，熔化時的溫度需達到成分金屬中熔點最高的金屬的熔點，但又不能超出成分金屬中沸點最低的金屬的沸點。一種金屬的熔點高于另一種金屬的沸點時則不能形成合金。(2)金屬與非金屬形成合金時：部分不活潑非金屬與金屬可形成合金，活潑非金屬與活潑金屬則不能形成合金。3金屬材料選擇的依據某種金屬能不能成為一種應用廣泛的材料主要取決于該金屬的儲量、冶煉成本、市場價格以及所具有的性能和是否易于加工等。(1)物理性質：密度、硬度、強度、導電性和導熱性等，這些性質決定金屬材料的加工難易程度。(2)化學性質：對水的作用、耐腐

10、蝕性等，這些性質決定金屬材料的日常維護和環(huán)境對其的影響。典例1哈大齊高鐵的通車，標志我國高寒地區(qū)高鐵技術領先世界，車廂大部分采用鋁合金材料制造，這是因為鋁合金(a)a質地輕，強度大，抗腐蝕能力比較強b具有比較活潑的化學性質c各種成分在自然界中含量豐富，容易獲取d比純鋁熔點高，耐高溫解析：高鐵車箱要求質量輕，強度大、抗腐蝕能力強等優(yōu)點，鋁合金符合，所以選a。變式訓練1下列關于合金的說法錯誤的是(b)a合金是由兩種或兩種以上的金屬或金屬與非金屬熔合而成的具有金屬特性的物質b鎂鋁合金的硬度比鎂和鋁都小c在合金中加入適量的稀土金屬能大大改善合金的性能d青銅、硬鋁、鋼都是合金解析：合金是由兩種或兩種以上

11、的金屬或金屬與非金屬熔合而成的具有金屬特性的物質，故a正確；鎂鋁合金的硬度比鎂和鋁都大，故b錯誤；在合金中加入適量稀土金屬，就能大大改善合金的性能，故c正確；青銅、硬鋁、鋼都是由兩種或兩種以上的金屬(或金屬與非金屬)熔合在一起形成的具有金屬特性的物質，屬于合金，故d正確。知識點二鋁與鹽酸、naoh溶液的反應問題探究：1.廚房中能夠用鋁制容器長時間存放食醋嗎？2根據鋁的性質分析，如何除去鎂粉中的鋁粉？探究提示：1.不能。鋁能與醋酸反應。2將樣品加入足量的naoh溶液，然后過濾、洗滌、干燥。知識歸納總結：鋁與鹽酸、naoh溶液反應的定量關系2al6h=2al33h2(1)2al2oh2h2o=2a

12、lo3h2(2)1等量的鋁分別與足量的鹽酸和氫氧化鈉溶液反應，消耗hcl和naoh的物質的量之比為31。2等量的鋁分別與足量的鹽酸和氫氧化鈉溶液反應，產生氫氣的體積比為vhcl(h2)vnaoh(h2)11。3足量的鋁分別與等物質的量的鹽酸和氫氧化鈉溶液反應，產生氫氣的體積比為vhcl(h2)vnaoh(h2)13。4一定量的鋁分別與一定量的鹽酸和氫氧化鈉溶液反應，若產生氫氣的體積比為13vhcl(h2)vnaoh(h2)11，則必定是鋁與鹽酸反應，鋁過量而鹽酸不足；鋁與氫氧化鈉溶液反應，鋁不足而氫氧化鈉溶液過量。5鋁既能與非氧化性酸反應產生氫氣，也能與堿反應產生氫氣，前者是置換反應，后者不是

13、置換反應。6鋁與鹽酸、氫氧化鈉的反應中，還原劑都是鋁，還原產物都是氫氣，故鋁與產生氫氣的關系式是相同的。典例2甲、乙兩個燒杯中分別盛有100 ml 4.0 moll1的鹽酸和100 ml 4.0 moll1的naoh溶液，向兩個燒杯中均加入5.4 g鋁粉，在相同狀況下產生氣體的體積比為(b)a11b23c32d31解析：甲、乙兩燒杯中含有hcl、naoh的物質的量都為0.4 mol，根據化學方程式2al6hcl=2alcl33h2、2al2naoh2h2o=2naalo23h2可知，5.4 g(即0.2 mol)al分別與鹽酸和naoh溶液反應時，鹽酸不足量而naoh過量，故al與鹽酸反應生成

14、h2 0.2 mol，與naoh溶液反應生成h2 0.3 mol，其體積比為23。變式訓練2足量下列物質與相同質量的鋁反應，放出氫氣且消耗溶質物質的量最少的是(c)a鹽酸b稀硫酸c氫氧化鈉溶液d氯化鈉溶液解析：鋁與氯化鈉溶液不反應，由2al6h=2al33h2，2al2oh2h2o=2alo3h2可知，al3hh2，alohh2，即1 mol鋁消耗氫氧化鈉1 mol、硫酸1.5 mol、氯化氫3 mol。名師博客呈現(xiàn) 1氫氧化鋁(1)物理性質al(oh)3是白色固體，幾乎不溶于水，但能凝聚水中的懸浮物，并能吸附色素。(2)化學性質兩性氫氧化物：像al(oh)3這樣既能與酸反應生成鹽和水，又能與

15、堿反應生成鹽和水的氫氧化物，稱為兩性氫氧化物。al(oh)3是典型兩性氫氧化物，在強酸與強堿溶液里都能溶解。a與強酸反應：al(oh)33h=al33h2ob與強堿反應：al(oh)3oh=alo2h2o氫氧化鋁的熱穩(wěn)定性al(oh)3的熱穩(wěn)定性較差，將al(oh)3加熱后，可分解為al2o3和h2o。2al(oh)3al2o33h2o2既能與酸反應，又能與堿反應的物質有：(1)某些金屬，如al；(2)兩性氧化物，如al2o3；(3)兩性氫氧化物，如al(oh)3；(4)弱酸的酸式鹽，如nahco3、nahs、nahso3、na2hpo4；(5)弱酸的銨鹽，如(nh4)2s、(nh4)2co3

16、、ch3coonh4、nh4hco3。即時訓練已知單質a、b、c和甲、乙、丙、丁四種化合物有下圖所示的轉化關系，c為密度最小的氣體，甲是一種高熔點的物質，丙常溫下是一種液體。根據以上轉化關系回答：(1)寫出下列物質的化學式：a_al_；b_o2_；乙_naalo2_；丁_al(oh)3_。(2)寫出a與naoh溶液反應的化學方程式：_2al2naoh2h2o=2naalo23h2_。寫出甲與naoh溶液反應的離子方程式：_al2o32oh=2aloh2o_。(3)將一定量的a加入naoh溶液中，產生的c在標準狀況下的體積為3.36 l，則消耗的a的物質的量為_0.1_mol_，轉移電子的物質的

17、量為_0.3_mol_。解析：常見金屬單質中能與naoh溶液反應產生氣體的只有al，所以a是al，乙是naalo2，c是h2。甲是鋁的化合物，可和naoh溶液反應產生naalo2，可能是al2o3，則丙是h2o，b是o2。根據naalo2co2(過量)2h2o=nahco3al(oh)3，可知丁是al(oh)3。丁失去h2o可得到al2o3，可驗證甲是al2o3。課堂達標驗收 1合金常因質輕、硬度大、耐腐蝕等特性備受青睞。只含有下列成分的物質一定不是合金的是(d)afe、cbcu、zncal、cudc、si解析：由合金概念可知，合金中至少含有一種金屬，c、si都是非金屬不能形成合金，故選d。2

18、青銅是我國使用最早的合金。下列關于青銅性質的說法，不正確的是(d)a熔點比純銅低b能夠導電c能夠導熱d硬度比純銅小解析：合金的熔點比其組成成分熔點低，a正確；合金能導熱、導電，b、c正確；合金的硬度比其組成成分的硬度大，d不正確。3下列物質中不屬于鐵合金的是(d)a不銹鋼b生鐵c碳素鋼d氧化鐵解析：合金是金屬與金屬或金屬與非金屬融合而成的混合物，氧化鐵屬純凈物，不是合金，所以選d。4如圖所示的實驗中，投入鋁片后(d)a中產生氣泡，中不產生氣泡b和中都不產生氣泡c和中都產生氣泡，中是h2，中是o2d和都產生氣泡，且都是h2解析：鋁在鹽酸中反應是2al6hcl=2alcl33h2，鋁在氫氧化鈉溶液中反應是2al2naoh2h2o=2naalo23h2，所以選d。5下列說法正確的是(d)aal2o3難溶于水，不跟水反應，所以它不是al(oh)3對應的氧化物b因為al2o3是金屬氧化物，所以它是堿性氧化物cal2o3能跟所有的酸堿溶液反應dal2o3能跟強的酸堿溶液反應解析：al(oh)3對應的氧化物為al2o3和氧化物的溶解性無關，a項錯誤；al2o3是兩性氧化物，b項錯誤；al2o3與強酸、強堿反應，與弱酸、弱堿不反