人教版高中化學必修一 合金 金屬材料課件教學

第1課時合金第二節(jié)金屬材料

知識鋪墊新知預習自主測試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、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。知識鋪墊新知預習自主測試一、合金的概念和特性

知識鋪墊新知預習自主測試二、鐵合金1.鐵合金的分類

知識鋪墊新知預習自主測試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)碳素鋼知識鋪墊新知預習自主測試(3)合金鋼①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。②不銹鋼知識鋪墊新知預習自主測試三、鋁和鋁合金1.鋁單質(1)與氧氣反應:鋁較活潑,常溫下就能與空氣中的氧氣反應,表面生成一層致密的氧化鋁薄膜?！疚⑺伎?】鋁是一種活潑金屬,為何鋁制品可在空氣中穩(wěn)定存在?提示鋁制品表面覆蓋著致密的氧化鋁薄膜,這層膜起到保護內部金屬的作用。(2)與酸(鹽酸)反應:2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑。(3)與強堿(NaOH)溶液反應:2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑。知識鋪墊新知預習自主測試2.氧化鋁(1)與酸(鹽酸)反應:Al2O3+6HCl=2AlCl3+3H2O。(2)與強堿(NaOH)溶液反應:Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O。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?！疚⑺伎?】(1)日常生活中鋁制餐具能否用來長期存放酸性或堿性食物?提示不能,因Al和Al2O3均能與酸、堿反應。(2)金屬氧化物與堿性氧化物、酸性氧化物、兩性氧化物間有何關系?提示多數金屬氧化物屬于堿性氧化物,如Na2O、CaO等;少數金屬氧化物屬于兩性氧化物,如Al2O3、ZnO等,個別金屬氧化物屬于酸性氧化物,如Mn2O7。知識鋪墊新知預習自主測試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(3)稀土元素包含元素:鑭系元素(從鑭到镥,原子序數從57~71的15種元素)及鈧、釔共17種元素。【微思考3】稀土元素為何被稱為“冶金工業(yè)的維生素”?提示在合金中加入適量稀土金屬,能大大改善合金的性能。知識鋪墊新知預習自主測試四、新型合金1.新型合金:儲氫合金、鈦合金、耐熱合金(如由鎳、鐵、碳和鈷組成的鎳鈷合金等)和形狀記憶合金等。2.儲氫合金:是一類能夠大量吸收氫氣,并與氫氣結合成金屬氫化物的材料。知識鋪墊新知預習自主測試1.判斷正誤(正確的打“√”,錯誤的打“×”)。(1)任何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)鋁金屬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可以與所有酸或堿發(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、等濃度的鹽酸和NaOH溶液與足量Al反應生成H2的質量相同。

(

)答案(1)√

(2)√

(3)×

(4)×

(5)×

(6)√

(7)×知識鋪墊新知預習自主測試2.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(

)A.Cu B.NaC.Fe D.Al答案D解析Al在空氣中易形成致密的Al2O3氧化膜,保護內層金屬。知識鋪墊新知預習自主測試3.下列關于合金的敘述正確的是(

)①具有金屬的特性②通過熔合而成③含有兩種或兩種以上金屬或金屬與非金屬④一般來說,合金的熔點比各成分的熔點低A.①② B.③④C.②③④ D.全部答案D解析合金一般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,其熔點一般低于成分金屬,硬度高于成分金屬。探究一探究二素養(yǎng)脈絡隨堂檢測

常見合金的成分、性能及應用

問題探究1.形成合金的成分只能是金屬嗎?提示不是。合金是兩種或兩種以上的金屬或金屬與非金屬熔合而成的,具有一定金屬特性的物質。2.我國最早使用的合金是什么?其主要成分是什么?提示青銅;主要成分是銅、錫和鉛。3.鎂鋁合金為什么廣泛應用于飛機?提示因為其具有密度小、強度大的特性,且價格較便宜。4.合金通常比組成它的純金屬有哪些更優(yōu)良的性質?提示合金具有許多優(yōu)良的物理、化學或機械性能,在許多方面不同于各成分金屬。如合金的硬度一般比它的各成分金屬的大,多數合金的熔點一般也比它的各成分金屬的低等。探究一探究二素養(yǎng)脈絡隨堂檢測深化拓展1.銅合金

探究一探究二素養(yǎng)脈絡隨堂檢測2.合金鋼

探究一探究二素養(yǎng)脈絡隨堂檢測3.鋁合金

4.鈦合金

探究一探究二素養(yǎng)脈絡隨堂檢測

素能應用典例1合金與純金屬制成的金屬材料相比,優(yōu)點是

(

)①合金的硬度一般比它的各成分金屬的大②一般地,合金的熔點比它的各成分金屬的低③改變原料的配比、改變生成合金的條件,可以得到具有不同性能的合金④合金比純金屬的導電性能更強⑤合金比純金屬的應用范圍更廣泛A.①②③⑤ B.②③④

C.①②④ D.①②④⑤答案A解析合金一般比它的成分金屬熔點低,硬度大,具有更好的機械加工性能,故應用范圍更廣泛,但合金的導電性卻不一定比純金屬更強,比如鋁合金的導電性比純鋁要差。探究一探究二素養(yǎng)脈絡隨堂檢測易錯提醒(1)合金是混合物而不是純凈物。(2)合金具有許多優(yōu)良的物理、化學和機械性能,在許多方面不同于各成分金屬,不是簡單加合;但在化學性質上,一般認為合金體現的是各成分金屬的化學性質。(3)并非任意兩種金屬都能形成合金,兩種金屬形成合金,其前提是兩種金屬在同一溫度范圍內都能熔化,若一種金屬的熔點高于另一金屬的沸點,則二者不能形成合金。探究一探究二素養(yǎng)脈絡隨堂檢測變式訓練1鐵是人類較早使用的金屬之一。據有關報道,目前已能冶煉出純度高達99.9999%的鐵。純鐵的實際使用范圍有限,人們大量使用的是鐵的合金。鋼鐵是鐵碳合金的總稱,其強度高、價格便宜、應用廣泛。以下關于不銹鋼和普通鋼的認識中,你認為正確的是(

)A.它們的組成元素是相同的B.耐腐蝕的性能不同C.它們都屬于鋼,因此物理性質是一樣的D.構成普通鋼和不銹鋼的主要元素都是鐵,因此它們的化學性質完全相同探究一探究二素養(yǎng)脈絡隨堂檢測答案B解析不銹鋼是在普通鋼的基礎上,加入Cr、Ni等多種元素煉制成的鋼材,它在空氣中能保持金屬光澤,也就是具有不易生銹的特性。鉻元素的加入使不銹鋼表面形成致密且堅固的氧化膜,防止內部鐵與外部物質接觸。鎳元素的加入,使不銹鋼在多種酸、堿、鹽的水溶液中也能具有很好的化學穩(wěn)定性和耐腐蝕性。綜上所述,不銹鋼具有優(yōu)良的性能,在很多方面不同于普通鋼,故B項正確。探究一探究二素養(yǎng)脈絡隨堂檢測鋁與酸、堿溶液的反應

問題探究【實驗探究】鋁分別與鹽酸、NaOH溶液反應的對比實驗探究一探究二素養(yǎng)脈絡隨堂檢測思考下列問題:(1)如何除去鎂粉中的鋁粉?提示將樣品加入足量的NaOH溶液,然后過濾、洗滌、干燥。(2)等量的鋁分別與足量的稀鹽酸、氫氧化鈉溶液反應,生成氫氣的量有什么關系?提示相同。(3)等濃度、等體積的NaOH溶液和稀鹽酸與足量鋁反應,生成H2的質量有什么關系?提示3∶1。(4)Al與等濃度的NaOH溶液、稀鹽酸反應生成等質量的H2,所需NaOH溶液、稀鹽酸的體積比為多少?提示1∶3。探究一探究二素養(yǎng)脈絡隨堂檢測

深化拓展1.鋁與酸、堿、鹽溶液反應的實質探究一探究二素養(yǎng)脈絡隨堂檢測2.鋁與鹽酸或氫氧化鈉溶液反應中四種“量”的關系(1)等量的鋁分別與足量的鹽酸和氫氧化鈉溶液反應,消耗鹽酸和氫氧化鈉的物質的量之比為3∶1。(2)等量的鋁分別與足量的鹽酸和氫氧化鈉溶液反應,產生H2的體積比為1∶1。(3)足量的鋁分別與等物質的量濃度、等體積的鹽酸和氫氧化鈉溶液反應,產生H2的體積比為1∶3。必定是鋁與鹽酸反應時,鋁過量而鹽酸不足;鋁與氫氧化鈉溶液反應時,鋁不足而氫氧化鈉過量。探究一探究二素養(yǎng)脈絡隨堂檢測

素能應用典例2甲、乙兩燒杯中各盛有100mL3mol·L-1的鹽酸和氫氧化鈉溶液,向兩燒杯中分別加入等質量的鋁粉,反應結束后測得生成的氣體體積比為1∶2,則加入的鋁粉質量為(

)A.5.4g B.3.6g

C.2.7g D.1.8g答案A解析由2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑、2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑可知,若兩份等質量的Al都完全反應時,生成H2的量相等,消耗HCl與NaOH的物質的量不相等。實際上HCl、NaOH同為0.3

mol,且已知生成H2的體積比為1∶2,所以發(fā)生反應時分別為HCl不足,Al過量;NaOH過量,Al不足。與0.3

mol

HCl完全反應的Al的質量為2.7

g,則由生成H2的體積比為1∶2可知,反應的Al的質量之比也為1∶2,即與NaOH溶液反應的Al的質量為5.4

g。探究一探究二素養(yǎng)脈絡隨堂檢測變式訓練2稱取兩份鋁粉,第一份加入足量的鹽酸,第二份加入足量的燒堿。若同溫同壓下放出相同體積的氣體,則兩份鋁粉的質量比為(

)A.1∶1 B.2∶3 C.3∶2 D.1∶6答案A解析鋁與鹽酸或燒堿溶液反應的化學方程式分別為2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑、2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑,因為鹽酸和燒堿都是足量的,鋁粉將全部參加反應,當生成等體積氣體時消耗鋁的量相同。探究一探究二素養(yǎng)脈絡隨堂檢測探究一探究二素養(yǎng)脈絡隨堂檢測1.有資料顯示,鋁元素在人體內的殘留積累量過多后對大腦發(fā)育有不良影響,建議多用不銹鋼代替鋁合金作為材料制作餐廚等日用品。下列說法中不正確的是(

)A.不銹鋼中含有鐵元素、鎳元素、鉻元素B.不銹鋼屬于鐵合金C.不銹鋼是無腐蝕性的D.不銹鋼是絕對不能被腐蝕的答案D解析不銹鋼是含有鎳、鉻元素的鐵合金,主要成分是鐵。不銹鋼本身無腐蝕性,耐腐蝕性也很強,但不銹鋼也并不是絕對不能被腐蝕的。探究一探究二素養(yǎng)脈絡隨堂檢測2.對于鋁和燒堿溶液的反應,下列說法不正確的是(

)A.鋁是還原劑B.該反應是氧化還原反應C.該反應說明所有金屬都能與堿反應D.H2為還原產物答案C解析鋁與燒堿溶液反應的化學方程式為2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑,分析元素化合價變化可知反應為氧化還原反應,鋁是還原劑,H2為還原產物,A、B、D正確。鋁能與燒堿溶液反應,并不能說明所有金屬都能與堿反應,如鎂、鐵、銅等均不與堿溶液反應。探究一探究二素養(yǎng)脈絡隨堂檢測3.下列反應沒有氫氣生成的是(

)A.單質鈉投入水中B.鋁投入氫氧化鈉溶液中C.氧化鈉投入水中D.往鐵粉中通入水蒸氣,保持高溫答案C解析A項,發(fā)生反應2Na+2H2O=2NaOH+H2↑;B項,發(fā)生反應2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑;C項,Na2O與H2O反應生成NaOH;D項,發(fā)生反應3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2。探究一探究二素養(yǎng)脈絡隨堂檢測4.聯合國衛(wèi)生組織經過考察和研究,認為我國使用的鐵鍋是有益于人類健康的理想炊具,并向全世界推廣,其主要原因是(

)A.價格便宜,不易生銹B.鐵鍋只含有鐵元素C.烹調的食物中留有人體需要的鐵元素D.傳熱慢,保溫性能好答案C解析A項、D項不是鐵鍋作為理想炊具向世界推廣的主要原因。鐵鍋是鐵合金制成的,主要含有鐵元素,還含有碳元素等,B錯誤。探究一探究二素養(yǎng)脈絡隨堂檢測5.古代的藥金外觀與金相似,常被誤認為是金子,冶煉的方法如下:將碳酸鋅、赤銅(Cu2O)、木炭混合加熱到800℃,得到金光閃閃的“藥金”。(1)藥金的主要成分是

。

(2)冶煉時發(fā)生反應的化學方程式為

。

答案(1)銅鋅合金解析高溫下,碳酸鋅分解生成氧化鋅和二氧化碳,木炭在高溫下將氧化亞銅和氧化鋅還原為金屬銅和鋅,在這種高溫下銅鋅形成合金而呈金黃色。

第2課時核素

知識鋪墊新知預習自主測試1.元素是指原子核內質子數(核電荷數)相同的一類原子的總稱。2.原子一般由質子、中子和核外電子構成,其中質子數等于核外電子數。3.碳原子、氯原子中的質子數分別為6、17,Na+、Cl-中的電子數分別為10、18。4.金剛石和石墨、O2和O3互為同素異形體。知識鋪墊新知預習自主測試一、原子的構成、質量數1.構成原子的粒子

2.質量數(1)定義:質子和中子的相對質量都近似為1,忽略電子的質量,將核內所有質子和中子的相對質量取近似整數值相加所得的數值。(2)數值關系:質量數(A)=質子數(Z)+中子數(N)。知識鋪墊新知預習自主測試3.原子構成的表示方法

二、核素

【微思考】(1)所有原子都是由質子、中子和電子構成的嗎?(2)至今已發(fā)現了118種元素,能否說人們已發(fā)現了118種原子?為什么?提示(1)氕原子中不含中子,只含質子和電子。(2)不能,由于許多元素都屬于多核素元素,如H、C、O等,所以原子的種類遠多于元素的種類。知識鋪墊新知預習自主測試三、同位素

知識鋪墊新知預習自主測試A.核外有13個電子B.核內有6個質子,核外有7個電子C.質量數為13,核內有7個質子D.質量數為13,核內有7個中子答案D解析

C的質量數為13,質子數為6,由質子數+中子數=質量數可得,核內中子數為13-6=7,核外電子數等于核內質子數。知識鋪墊新知預習自主測試2.與鉑同族的貴金屬鈀(Pd)有多種核素。下列關于

A.中子數相同,化學性質不同B.質子數相同,互為同位素C.核外電子數不同,是同一種元素D.質量數不同,性質完全相同答案B解析

質子數相同,核外電子數相同,中子數不同,屬于同種元素的不同核素,互為同位素,化學性質幾乎完全相同,物理性質有所不同。知識鋪墊新知預習自主測試3.判斷正誤(正確的打“√”,錯誤的打“×”)。(1)某種氯原子的中子數是18,則其質量數是35,核外電子數是17。

(

)(4)兩核素若中子數相同,則一定不是同種元素。

(

)答案(1)√

(2)×

(3)×

(4)√知識鋪墊新知預習自主測試解析(1)氯原子質子數為17,若中子數為18,則其質量數為35。原子核外電子數與其質子數相等。(4)同種元素的核素質子數相同,中子數一定不同,若兩核素中子數相同,則一定不是同種元素。探究一探究二素養(yǎng)脈絡隨堂檢測

原子微粒間的相互關系

問題探究1.某核素R的質量數為27,質子數為13,則R3+的質量數、質子數、中子數、電子數各是多少?提示質量數是27,質子數是13,中子數是14,電子數是10。2.右圖各字母表示的含義是什么?提示X原子的質量數是A,X原子的質子數是Z,在化合物中X元素的化合價是+c價。X的離子帶有d個單位正電荷,一個分子中含有X原子的個數是e。探究一探究二素養(yǎng)脈絡隨堂檢測

深化拓展1.質量關系(1)質量數(A)=質子數(Z)+中子數(N)。(2)原子的相對原子質量近似等于其質量數。2.電性關系(1)電中性微?！踊蚍肿?。核電荷數=核內質子數=核外電子數。(2)帶電離子:質子數≠電子數。3.數量關系中子不帶電,1個質子帶1個單位正電荷,所以核電荷數=質子數;對于原子,質子數=核外電子數。探究一探究二素養(yǎng)脈絡隨堂檢測

素能應用典例1某元素的一種同位素X的原子質量數為A,含N個中子,它與H原子組成HmX分子。在agHmX中所含質子的物質的量是(

)答案A

解析X的質子數為A-N,HmX分子中所含質子數為A-N+m,也就是1

mol

HmX分子中所含質子的物質的量為(A-N+m)

mol,a

g

探究一探究二素養(yǎng)脈絡隨堂檢測變式訓練1用X表示原子。(1)中性原子的中子數:N=

。

(2)陽離子的中子數:AXn+共有x個電子,則N=

。

(3)陰離子的中子數:AXn-共有x個電子,則N=

。

(4)中性分子或原子團的中子數:12C16O2分子中,N=

。

(5)A2-原子核內有x個中子,其質量數為m,則ngA2-所含電子的物質的量約為

mol。

探究一探究二素養(yǎng)脈絡隨堂檢測答案(1)A-Z

(2)A-x-n(3)A-x+n

(4)22

解析根據“質子數+中子數=質量數”的關系,(1)N=A-Z;(2)AXn+共有x個電子,中性原子X的電子數為x+n,則N=A-x-n;(3)AXn-共有x個電子,中性原子X的電子數為x-n,則N=A-x+n;(4)12C16O2分子中的N為6+8+8=22;(5)A2-所含電子數為m-x+2,則n

g

A2-所含電子的物質探究一探究二素養(yǎng)脈絡隨堂檢測元素、核素、同位素和同素異形體的判斷

問題探究(1)上述10種物質中包含幾種元素?提示6種(Cl、O、Na、Mg、H、C)。(2)上述10種物質屬于核素的有幾種?分別是什么?(3)上述物質屬于同位素的是哪些粒子?(4)上述物質屬于同素異形體的是哪些物質?提示O2與O3,金剛石與石墨。探究一探究二素養(yǎng)脈絡隨堂檢測

深化拓展1.元素、核素、同位素、同素異形體的比較探究一探究二素養(yǎng)脈絡隨堂檢測探究一探究二素養(yǎng)脈絡隨堂檢測2.元素、核素、同位素、同素異形體之間的聯系

【注意】①在辨析核素和同素異形體時,通常只根據二者研究范疇不同即可作出判斷。②一種元素可以有多種不同的核素,所以元素的種類數目遠少于原子種類的數目。③自然界中,一種元素的各種同位素的含量基本保持不變。④核素之間的轉化不屬于化學變化。探究一探究二素養(yǎng)脈絡隨堂檢測

素能應用典例2下列說法錯誤的是(

)答案B探究一探究二素養(yǎng)脈絡隨堂檢測探究一探究二素養(yǎng)脈絡隨堂檢測變式訓練2醫(yī)學界通過用14C標記的C60發(fā)現一種C60的羧酸衍生物,在特定條件下可以通過斷裂DNA抑制艾滋病病毒的繁殖,則有關14C的正確敘述是(

)A.與12C60中的碳原子化學性質不同B.與14N含的中子數相同C.是12C60的同素異形體D.與12C、13C互為同位素答案D解析14C是碳元素的一種核素,原子核內有14-6=8個中子,14N原子核內有14-7=7個中子。同素異形體是指同種元素組成的不同單質。同位素原子的中子數不同,但最外層電子數相同,故化學性質幾乎完全相同。探究一探究二素養(yǎng)脈絡隨堂檢測探究一探究二素養(yǎng)脈絡隨堂檢測1.3He可以作為核聚變材料。下列關于3He的敘述正確的是(

)A.3He原子核內中子數為1B.3He原子易失去兩個電子C.3He和3H互為同位素D.3He原子核內質子數為3答案A解析A項,中子數=3-2=1。B項,3He屬于稀有氣體原子,很難失去電子。C項,He與H不是同種元素,不可能互為同位素。D項,3He原子核內質子數為2。探究一探究二素養(yǎng)脈絡隨堂檢測2.我國科學家首次人工合成并鑒別出了兩種新核素,其中一種新核A.是一種新元素B.原子核內有185個質子C.原子核內有185個中子答案D探究一探究二素養(yǎng)脈絡隨堂檢測3.下列敘述正確的是(

)A.13C和14C屬于同一種元素,它們互為同位素B.2H和3H是不同的核素,它們的質子數不相等C.14C和14N的質量數相等,它們的中子數相等D.6Li和7Li的電子數相等,中子數相等答案A解析A項,符合同位素的概念;B項,2H和3H的質子數都是1;C項,14C和14N的質量數相等,它們的中子數不相等,分別為8和7;D項,6Li和7Li的電子數相等,中子數不相等,中子數分別為3和4。探究一探究二