高中化學(xué)新人教版必修第一冊第3章第2節(jié)金屬材料第1課時(shí)學(xué)案

第二節(jié)金屬材料

第1課時(shí)合金

新課程標(biāo)準(zhǔn)學(xué)業(yè)質(zhì)量目標(biāo)

1.結(jié)合生活中對(duì)合金的認(rèn)識(shí)，了解合金的性能和應(yīng)用，聯(lián)系純金屬與合

金的微觀結(jié)構(gòu)解釋二者性能的差異。（宏觀辨識(shí)與微觀探析——水平

合格性1）

1.結(jié)合實(shí)例認(rèn)識(shí)常見合金,了解

考試2.以鐵合金、鋁合金為例.能從元素組成上對(duì)合金進(jìn)行分類，并認(rèn)識(shí)不

合金的概念并能聯(lián)系純金屬與

同類型金屬材料組成、性能與應(yīng)用的聯(lián)系.強(qiáng)化性能決定用途的觀

合金的微觀結(jié)構(gòu)解釋二者性能

念。（證據(jù)推理與模型認(rèn)知——水平2）

的差異。

1.通過實(shí)驗(yàn)探究鋁和氧化鋁的性質(zhì)及轉(zhuǎn)化，認(rèn)識(shí)兩性氧化物.體會(huì)實(shí)驗(yàn)

2.能說明常見元素及其化合物的

對(duì)認(rèn)識(shí)和研究物質(zhì)性質(zhì)的重要作用。（科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)——水平

應(yīng)用對(duì)社會(huì)發(fā)展的價(jià)值、對(duì)環(huán)

等級(jí)性3）

境的影響。

考試2.了解新型合金的應(yīng)用，感受化學(xué)科學(xué)對(duì)創(chuàng)造更多新材料滿足人類對(duì)

生活需要和促進(jìn)科技發(fā)展的重要作用。（科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任——水

平3）

必備知識(shí)?自主答案PI68

一、合金和鐵合金

1.合金

（1）合金的特點(diǎn):

①合金具有許多優(yōu)良的物理、或性能.如合金的硬度、熔點(diǎn)不同于其成分金屬。

②合金的性能可以通過所添加的_、

含量和等加以調(diào)節(jié)。

(2)合金的結(jié)構(gòu):其他元素的原子加入后.改變了金屬原子有規(guī)則的，導(dǎo)致合金的硬度

變大。

2.鐵合金

(1)和_是含碳量不同的兩種鐵碳合金。

(2)生鐵的含碳量比鋼的_o生鐵的大.鋼具有良好的性。

(3)_是用量最大，用途最廣的合金，鋼的分類如下:

碳鋼:含碳毋低于0.3%

碳鋼:含碳量為0.3%~0.6%

碳鋼:含碳量高于0.6%

(4)不銹鋼是最常見的一種合金鋼.它的合金元素主要是

自主探索

(1)合金中只含有金屬元素嗎？

(2)為什么菜刀、錘子等通常用鐵合金制而不用鉛制?

(3)(情境思考)汽車電池中的鉛蓄電池的鉛板.一般也不是純鉛做的，而是用鉛和鋅的合金做成，除

了考慮電極導(dǎo)電性的因素外，還是主要考慮了哪些因素?

二、鋁、鋁合金和新型合金

1.鋁與酸、堿的反應(yīng)

鋁與鹽酸反應(yīng)鋁與氫氧化鈉溶液反應(yīng)

實(shí)驗(yàn)辭,

NaOH—?

鹽酸、三~"—溶液、亮

操作里鋁片日名鋁片目

實(shí)驗(yàn)

鋁片____________.有無色氣泡冒出.將點(diǎn)燃的木條放在試管口有___________

現(xiàn)象

化學(xué)

方程式--

離子

方程式--

實(shí)驗(yàn)

鋁既能與鹽酸反應(yīng)，又能與氫氧化鈉溶液反應(yīng)，都產(chǎn)生____

結(jié)論

2.?［化鋁與酸、堿的反應(yīng)

兩性氧化物:既能與酸反應(yīng)生成，又能與堿反應(yīng)生成的氧化物，如ALCh。

稀鹽酸一反應(yīng)的離子方程式：

AlO-------------------------------------------------------

23NaOH溶液,反應(yīng)的離子方程式:

3.鋁合金的應(yīng)用

鋁合金是目前廣泛應(yīng)用的合金之一。硬鋁密度小、強(qiáng)度高，具有較強(qiáng)的抗腐蝕能力.是制造飛機(jī)和

宇宙飛船的理想材料。

4.新型合金

作用能夠大量吸收氫氣,并與結(jié)合成

I_________的材料

儲(chǔ)氫合金)

儲(chǔ)氫量大，金屬氫化物既容易形成.

要求稍稍加熱又容易分解,室溫下吸氫、

新放氫速率快

型—(鈦合金］

合

航空航天

金

耐~熱(耐合熱金合)金)----生物工程

電子工業(yè)

I~(形狀記憶合金)

自主探索

(1)能用鋁制餐具蒸煮或長時(shí)間存放酸性或堿性物質(zhì)嗎？

(2)“像AbCh這類既能與酸反應(yīng)生成鹽和水，又能與堿反應(yīng)生成鹽和水的氧化物,叫做兩性氧化

物工而鋁和碳酸氫鈉也是既能和酸反應(yīng)又能和堿反應(yīng)、那么鋁和碳酸氫鈉是兩性物質(zhì)嗎？

(3)為什么航空業(yè)上鋁合金比鐵合金用途更廣泛?

關(guān)鍵能力?合作學(xué)習(xí)答案解析P168

知識(shí)點(diǎn)一合金的組成、性質(zhì)

合金的組成和性質(zhì)

⑴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(zhì)。部分合金里既

有金屬也有非金屬。通常情況下認(rèn)為合金是混合物，沒有固定的熔點(diǎn)。

(2)合金具有許多優(yōu)良的物理、化學(xué)和機(jī)械性能，在許多方面不同于各成分金屬.不是簡單相加:但

在化學(xué)性質(zhì)上，一般認(rèn)為合金體現(xiàn)的是各成分金屬的化學(xué)性質(zhì)。

(3)并非所有的金屬都能形成合金，兩種金屬形成合金，其前提是兩種金屬在同一溫度范圍內(nèi)都能

熔化，若一種金屬的熔點(diǎn)高于另一金屬的沸點(diǎn)，則二者不能形成合金。

(4)大多數(shù)合金的硬度一般比它的各成分金屬的大，大多數(shù)合金的熔點(diǎn)一般也比它的各成分金屬的

低。但是并不是所有的合金的性質(zhì)都符合這一特點(diǎn)。

,合作探究

(1)(思維升華)銀的導(dǎo)電性比銅好，為什么導(dǎo)線一般用銅制而不用銀制？

(2)合金的性質(zhì)是各成分金屬的性質(zhì)之和嗎?為什么？

(3)已知銅的熔點(diǎn)為1083℃.鈉的沸點(diǎn)為883°C,試問銅與鈉能否形成合金？

知)

(4)(情境思考)英國皇家航空學(xué)會(huì)2019年度頒獎(jiǎng)典禮2019年II月25日晚在倫敦舉行.嫦娥四號(hào)

任務(wù)團(tuán)隊(duì)獲得團(tuán)隊(duì)金獎(jiǎng)，成為2019年度全球唯一獲此殊榮的團(tuán)隊(duì)。這是英國皇家航空學(xué)會(huì)成立

以來首次向中國項(xiàng)目頒發(fā)獎(jiǎng)項(xiàng)。中國嫦娥四號(hào)探測器于2019年1月3日上午10點(diǎn)26分成功在

月球背面軟著陸，成為人類首次在月球背面軟著陸的探測器。玉兔二號(hào)月球車實(shí)現(xiàn)了對(duì)月球背面

的巡視。

①月球白天地面溫度高達(dá)150度.而到了夜晚,溫度又跌落到零下180度。嫦娥四號(hào)探測器、玉兔

二號(hào)月球車均使用了大量合金材料，這些合金材料應(yīng)具有哪些性質(zhì)？

②形狀記憶合金是一種在加熱升溫后能完全消除其在較低的溫度下發(fā)生的變形，恢復(fù)其變形前原

始形狀的合金材料。中國嫦娥四號(hào)探測器.使用了記憶合金制作天線.試分析其好處。

,典例示范

【典例】合金相對(duì)純金屬制成的金屬材料來說優(yōu)點(diǎn)是()

①合金的硬度一般比它的各成分金屬的大②一般合金的熔點(diǎn)比它各成分金屬的更低③改變

原料的配比.改變生成合金的條件,可得到具有不同性能的合金

④合金比純金屬的導(dǎo)電性更強(qiáng)⑤合金比純金屬的應(yīng)用范圍更廣泛

A.①②③⑤B.②③④

C.①②④D.①②④⑤

,素養(yǎng)訓(xùn)練

2019年10月24日,中國第5架國產(chǎn)大飛機(jī)C919大型客機(jī)完成首次試驗(yàn)飛行成功。C919機(jī)

身部分采用第三代新型鋁鋰合金材料。

下列關(guān)于鋁鋰合金的認(rèn)識(shí)不正確的是()

A.鋁鋰合金密度較小，強(qiáng)度較大,硬度大于純鋁.熔點(diǎn)低于鋰單質(zhì)

B.改變原料的配比，可以制得性能不同的鋁鋰合金

C.鋁鋰合金具有金屬光澤.可導(dǎo)電導(dǎo)熱

D.鋁鋰合金的性質(zhì)與各成分金屬的性質(zhì)完全相同

知識(shí)點(diǎn)二鋁與鹽酸、氫氧化鈉溶液反應(yīng)的比較

鋁與鹽酸、NaOH溶液反應(yīng)的定量關(guān)系

2A1+6H+^^2AF++3H2T(1)

2A1+2OH+2H2O===2A1+3H2T(2)

1.等量的鋁分別與足量的鹽酸和氫氧化鈉溶液反應(yīng)，消耗HC1和NaOH的物質(zhì)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(yīng),產(chǎn)生氫氣的體積比為：

VHC1(H2)

VNaOH（H2）=l'lo

3.足量的鋁分別與等物質(zhì)的量的鹽酸和氫氧化鈉溶液反應(yīng),產(chǎn)生氫氣的體積比為VHCI(H2):

VNaOH(H2)=l：3o

4.一定量的鋁分別與一定量的鹽酸和氫氧化鈉溶液反應(yīng)，若產(chǎn)生氫氣的體積比為1:3<VHCI(H2):

HWH(H2)<1：1,則必定是①鋁與鹽酸反應(yīng).鋁過量而鹽酸不足;②鋁與氫氧化鈉溶液反應(yīng),鋁不足

而氫氧化鈉溶液過量。

5.鋁既能與非氧化性酸反應(yīng)產(chǎn)生氫氣，也能與堿反應(yīng)產(chǎn)生氫氣，前者是置換反應(yīng)，后者不是置換反

應(yīng)。

6.鋁與鹽酸、氫氧化鈉的反應(yīng)中,還原劑都是鋁.還原產(chǎn)物都是氫氣.故鋁與產(chǎn)生氫氣的關(guān)系式是相

同的。

,合作探究

(1)(思維升華)根據(jù)鋁的性質(zhì)分析，如何除去鎂粉中的鋁粉？

(2)(情境應(yīng)用)藍(lán)寶石、紅寶石雖然色彩各異，但它們都是剛玉的一種，剛玉是天然的無色ALO?晶

體的俗稱,硬度僅次于金剛石。紅寶石是由于其中混有少量珞元素雜質(zhì)所致,藍(lán)寶石則是由于其中

混有少量鈦(Ti)和鐵(Fe)元素雜質(zhì)所致。雖然寶石堅(jiān)硬無比，但是佩戴時(shí)也要注意盡量少接觸酸或

者堿性溶液。這是為什么呢？

,典例示范

【典例】甲、乙兩個(gè)燒杯中分別盛有100mL4.0mol-L"的鹽酸和100mL4.0mol?L"的NaOH

溶液,向兩個(gè)燒杯中均加入5.4g鋁粉.在相同狀況下產(chǎn)生氣體的體積比為()

：1：3：2：1

,素養(yǎng)訓(xùn)練

(2020?太原高一檢測)把a(bǔ)g鐵鋁合金粉末溶于足量鹽酸中，加入過量NaOH溶液。過濾出沉淀，

經(jīng)洗滌、干燥、灼燒.得到紅色粉末的質(zhì)量仍為ag,則原合金中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為)

A.70%B.52.4%C.47.6%D.30%

課堂小結(jié)

鋁與酸、堿的反應(yīng)

合金的組成

鋁和

鋁合氧化鋁——兩性氧化物

金

儡合金的用途

儲(chǔ)氫合金

(‘鈦合金

鐵

合

耐熱合金

金

)、形狀記憶合金

＜三言兩語話重點(diǎn),

1.記住合金特點(diǎn):通常硬度大.熔點(diǎn)低.機(jī)械性能好，合金元素既有金屬也有非金屬。

2.了解鐵合金分為生鐵和鋼，鋼的含碳量低。

3.明確鋁和鋁的化合物的性質(zhì):鋁單質(zhì)易與02反應(yīng)生成致密的氧化鋁.既能與酸又能與堿反應(yīng)生

成鹽和H?:氧化鋁是兩性氧化物，既能與酸又能與堿反應(yīng)生成鹽和水。

答案解析P168

1.沈括根據(jù)變法需要.悉心總結(jié)了兵器制作技術(shù)?！秹粝P談器用》中記載:“古人以劑鋼為刃，柔

鐵為莖干，不爾則多斷折。劍之鋼者，刃多毀缺.巨闕是也，故不可純用劑鋼。”以所學(xué)合金的知識(shí)，

分析古人鑄劍時(shí)劍身的材料為（）

A.鋼B.生鐵C.青銅D.白銅

2.下列關(guān)于合金的說法正確的是（）

A.合金中可能含有非金屬元素

B.合金中至少含有兩種金屬元素

C.銅合金是純凈物

D.合金中的金屬元素以化合態(tài)的形式存在

3.下列有關(guān)廚房鋁制品的使用中.你認(rèn)為合理的是()

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

4.鋁既能與硫酸溶液反應(yīng)，又能與燒堿溶液反應(yīng),下列說法不正確的是()

A.兩個(gè)反應(yīng)都是氧化還原反應(yīng)

B.鋁與硫酸反應(yīng)時(shí),硫酸作氧化劑

C.鋁與燒堿溶液反應(yīng)時(shí).氫氧化鈉作氧化劑

D.兩個(gè)反應(yīng)都有氣體生成

◎素養(yǎng)新思維》

5.鈦合金被運(yùn)用到了戰(zhàn)斗機(jī)、火箭、導(dǎo)彈等航空航天器的結(jié)構(gòu)件上。鈦合金也被認(rèn)為是一種優(yōu)

秀的防彈材料。

某化學(xué)興趣小組在實(shí)驗(yàn)室探究Ti、Mg、Cu的活潑性順序。他們在相同溫度下，取大小相同的三

種金屬薄片，分別投入等體積等濃度的足量稀鹽酸中.觀察現(xiàn)象如下：

金屬TiMgCu

金屬表放出氣泡速放出氣泡無變

面現(xiàn)象度緩慢速度快化

(1)三種金屬的活潑性由強(qiáng)到弱的順序如何?

(2)若鈦粉中混有M&提純Ti時(shí)能否使用稀鹽酸除去Mg?

一、1.(1)①化學(xué)機(jī)械②合金元素的種類生成合金的條件(2)層狀排列

2.(1)生鐵鋼⑵高硬度延展(3)鋼低中高合金(4)珞和銀

【自主探索】

(1)提示:不是。合金可由金屬與金屬或金屬與非金屬制得，一定含有金屬元素.可能含有非

金屬兀素。

(2)提示:因?yàn)殍F合金的硬度比鉛大，且鉛有毒，故常用鐵合金而不用鉛制菜刀、錘子等。

(3)提示:純鉛太軟，放在車輛上一震動(dòng)，就容易變形，所以采用合金，因?yàn)楹辖鸬挠捕却?不容易

變形。

二、1.逐漸溶解爆鳴聲

2A1+6HC1—2A1CL+3H2T

2Al+2H2O+2NaOH—2NaA102+3H2T

2A1+6H+-2Al3++3H2T

2A1+2OH+2H2O~=2A1+3H2T

氫氣

2.鹽和水鹽和水

+3+

A12O3+6H—2A1+3H2O

AI2O3+2OH——2A1+H2O

4.氫氣金屬氫化物

【自主探索】

(1)提示:不能,因?yàn)殇X和氧化鋁均能與酸、堿反應(yīng)。

(2)提示:不是。兩性物質(zhì)是指既和酸反應(yīng)生成鹽和水，又和堿反應(yīng)生成鹽和水的物質(zhì)。因?yàn)?/p>

鋁跟強(qiáng)酸、強(qiáng)堿溶液反應(yīng)生成鹽和氫氣,NaHCOs雖然也可以與酸或者堿反應(yīng)，但是產(chǎn)物不完

全是水和鹽,所以不能說鋁和碳酸氫鈉是兩性物質(zhì)。

(3)提示:①鋁合金比鐵合金要輕,用于航空業(yè);②鋁合金表面易形成致密的氧化膜，此氧化膜耐

高溫、防腐蝕，而鐵合金的氧化膜易脫落，起不到防腐蝕的作用。

?關(guān)鍵能力?合作學(xué)習(xí)〉

■知識(shí)點(diǎn)一

【合作探究】

(1)提示:銀和銅的導(dǎo)電性相近，但銀比銅貴得多,且電線用量大，所以用銅制而不用銀制。

(2)提示:合金具有許多優(yōu)良的物理、化學(xué)性質(zhì)和機(jī)械性能，在物理性質(zhì)、機(jī)械性能方面優(yōu)于

各成分金屬，不是簡單地相加;但一般認(rèn)為在化學(xué)性質(zhì)上,合金體現(xiàn)的是各成分金屬的化學(xué)性

質(zhì)。

(3)提示:不能。當(dāng)銅開始熔化時(shí),鈉已經(jīng)是氣體，所以二者不能形成合金。

(4)①提示:密度小、強(qiáng)度大、既耐高溫又耐低溫等。

②提示:嫦娥四號(hào)探測器使用記憶合金制作,天線折疊起來裝進(jìn)探測器內(nèi).工作時(shí)只需加溫，折

疊的衛(wèi)星天線因具有“