新教材適用2024-2025學(xué)年高中化學(xué)第3章鐵金屬材料第2節(jié)金屬材料第1課時鐵合金鋁和鋁合金新型合金學(xué)案新人教版必修第一冊

其次節(jié)金屬材料第1課時鐵合金鋁和鋁合金新型合金學(xué)習(xí)目標1．相識合金的組成及特性，深化了解常見鐵合金、鋁合金、新型合金的組成及用途。2．結(jié)合生活中鋁制品的運用，相識氧化膜對鋁制品的愛護作用，通過試驗探究相識氧化鋁的兩性。核心素養(yǎng)1．通過對“合金材料”的學(xué)習(xí)，培育科學(xué)精神和社會責任。2．通過對“鋁、氧化鋁”的學(xué)習(xí)，培育試驗探究實力和創(chuàng)新意識。一、鐵合金1．合金(1)合金的概念合金是指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)。屬于_混合__物。(2)合金的特性及緣由①合金的物理、化學(xué)及機械性能_優(yōu)于__各成分金屬，合金比各成分金屬的硬度_大__。②合金的性能可以通過所添加的合金元素的種類、含量和生成合金的條件等來加以調(diào)整。例如：硬鋁(Al、Cu、Mg、Mn、Si)的強度和硬度都比純鋁的_大__。③緣由純金屬內(nèi)全部原子的大小和形態(tài)相同，原子排列非常規(guī)整；加入或大或小的其他元素的原子后，變更了金屬原子有規(guī)則的層狀排列，使原子層之間的相對滑動變得困難，導(dǎo)致合金的硬度變大。2．鐵合金(1)鐵合金的分類鐵合金分類含碳量性能用途生鐵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，依據(jù)其化學(xué)成分，分為_碳素鋼__和_合金鋼__。②碳素鋼③合金鋼a．又叫特種鋼，特別性能：強度、_硬度__大，可塑性、_韌性__好，耐磨，_耐腐蝕__等。b．不銹鋼合金元素性能用途主要是Cr、Ni在大氣中穩(wěn)定，不簡單生銹，具有很強的_抗腐蝕__實力制造_醫(yī)療__器材、廚房用具和餐具；地鐵列車的車體等正誤推斷(1)合金肯定是不同金屬熔合而成的具有金屬特性的化合物。(×)(2)生鐵的熔點比純鐵低，但機械強度和硬度比純鐵高。(√)(3)鐵、鉻、鎳熔合成不銹鋼是化學(xué)變更。(×)(4)生鐵中的鐵與純鐵的化學(xué)性質(zhì)不同。(×)(5)地震災(zāi)區(qū)重建要運用大量鋼材，鋼材是合金。(√)應(yīng)用體驗1.沈括依據(jù)變法須要，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，故不行純用劑鋼?！币运鶎W(xué)合金的學(xué)問，分析古人鑄劍時劍身的材料為(A)A．鋼 B．生鐵C．青銅 D．白銅2．2024年世界冬奧會和冬殘奧會在北京實行，其中短道速滑項目隊員所穿的速滑冰刀可用不銹鋼制成。下列敘述錯誤的是(C)A．不銹鋼是最常見的一種合金鋼B．不銹鋼中常添加鎳(Ni)和鉻(Cr)元素，從而使其具有特別性能C．不銹鋼中只含有金屬元素，不含有非金屬元素D．不銹鋼是通過增加原子層之間的相對滑動難度，導(dǎo)致合金的硬度變大解析：不銹鋼屬于合金，是鐵、鉻、鎳熔合而成具有金屬特性的合金，故A正確；不銹鋼中常添加鎳(Ni)和鉻(Cr)元素，使其具有抗腐蝕的性能，故B正確；鋼是鐵和碳的合金，不銹鋼中含有金屬元素，還含有非金屬元素碳，故C錯誤；合金的硬度大于純金屬的硬度，不銹鋼是通過增加原子層之間的相對滑動難度，導(dǎo)致合金的硬度變大，故D正確。二、鋁和鋁合金鋁是地殼中含量最多的金屬。鋁性質(zhì)活潑，鋁和鋁合金制品比較穩(wěn)定的緣由是表面覆蓋著致密的_氧化鋁__薄膜，愛護內(nèi)部金屬。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)試驗操作試驗現(xiàn)象鋁片_漸漸溶解__，有無色氣泡冒出，將點燃的木條放在試管口有_爆鳴聲__化學(xué)方程式2Al＋6HCl=2AlCl3＋3H2↑2Al＋2H2O＋2NaOH=2NaAlO2＋3H2↑離子方程式2Al＋6H＋=2Al3＋＋3H2↑2Al＋2OH－＋2H2O=2AlOeq\o\al(－,2)＋3H2↑試驗結(jié)論鋁既能與鹽酸反應(yīng)，又能與氫氧化鈉溶液反應(yīng)，都產(chǎn)生_氫氣__2.氧化鋁與酸、堿的反應(yīng)(1)兩性氧化物：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，如Al2O3。(2)氧化鋁的兩性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、抗腐蝕實力較強制造_飛機__、宇宙飛船(3)用途鋁合金是制造飛機和宇宙飛船的志向材料。應(yīng)用體驗1.下列有關(guān)廚房鋁制品的運用中，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(yīng)，A、D不合理；鋁制品表面有一層致密的氧化膜，可起到愛護作用，若用金屬絲擦洗不行取，C不合理，金屬鋁表面氧化物與熱水不反應(yīng)，B合理。2．中國國產(chǎn)大飛機C919大型客機完成首次試驗飛行勝利。C919機身部分采納第三代新型鋁鋰合金材料。下列關(guān)于鋁鋰合金的相識不正確的是(D)A．鋁鋰合金密度較小，強度較大，硬度大于純鋁，熔點低于鋰單質(zhì)B．變更原料的配比，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)完全相同解析：鋁、鋰密度較小，其合金密度較??；合金是不同金屬熔合而成的具有金屬特性的物質(zhì)，變更原料的配比，可以制得性能不同的鋁鋰合金；合金具有金屬特性，如金屬光澤，可導(dǎo)電；合金的熔點比它的各成分金屬的熔點低，硬度大于其成分金屬，鋁鋰合金的性質(zhì)與各成分金屬的性質(zhì)不相同。3．向集滿CO2的鋁制易拉罐中加入過量NaOH濃溶液，馬上封閉罐口，易拉罐慢慢凹癟；再過一段時間，罐壁又重新凸起。上述試驗過程中發(fā)生的離子反應(yīng)有①CO2＋2OH－=COeq\o\al(2－,3)＋H2O②Al2O3＋2OH－=2AlOeq\o\al(－,2)＋H2O③2Al＋2OH－＋2H2O=2AlOeq\o\al(－,2)＋3H2↑。歸納總結(jié)1.氫氧化鋁(1)物理性質(zhì)Al(OH)3是白色固體，幾乎不溶于水，但能凝合水中的懸浮物，并能吸附色素。(2)化學(xué)性質(zhì)①兩性氫氧化物：像Al(OH)3這樣既能與酸反應(yīng)生成鹽和水，又能與堿反應(yīng)生成鹽和水的氫氧化物，稱為兩性氫氧化物。②Al(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(yīng)：Al(OH)3＋3H＋=Al3＋＋3H2Ob．與強堿反應(yīng)：Al(OH)3＋OH－=AlOeq\o\al(－,2)＋2H2O③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)3Al2O3＋3H2O2．既能與酸反應(yīng)，又能與堿反應(yīng)的物質(zhì)(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、CH3COONH4、NH4HCO3。三、新型合金和稀土金屬1．新型合金2．用途廣泛的稀土金屬(1)鑭系元素(57～71號元素)及釔和鈧，共17種元素為稀土元素。我國是稀土資源大國，到目前為止，我國的稀土儲量、稀土產(chǎn)量、稀土用量和稀土出口量均居世界第一位。(2)稀土金屬有著廣泛的用途，它既可以單獨運用，也可用于生產(chǎn)合金。在合金中加入適量稀土金屬，能大大改善合金的性能。因而，稀土元素又被稱為“冶金工業(yè)的維生素”。(3)稀土金屬可用于制造引火合金、永磁材料、超導(dǎo)材料和發(fā)光材料等。稀土金屬除廣泛應(yīng)用在冶金、石油化工、材料工業(yè)、醫(yī)藥及農(nóng)業(yè)領(lǐng)域外，還漸漸深化到很多現(xiàn)代科技領(lǐng)域。應(yīng)用體驗1.我國“蛟龍”號載人潛水器已勝利下潛至海里7062.68米處?！膀札垺碧栞d人潛水器的外殼是耐超高壓的鈦合金，下面有關(guān)合金的說法正確的是(D)A．鈦合金是一種新型金屬單質(zhì)B．鈦合金熔點比鈦金屬高C．鈦合金的硬度與鈦單質(zhì)相同D．青銅、合金鋼和硬鋁都是合金2．儲氫合金是一種新型合金。下列關(guān)于儲氫合金的說法錯誤的是(B)A．儲氫合金是一類能大量汲取H2，并與H2結(jié)合成金屬氫化物的材料B．儲氫合金汲取H2的過程屬于物理變更C．儲氫合金NaAlH4中氫元素的化合價為－1價D．具有好用價值的儲氫合金在室溫下吸、放氫的速率快1．下列關(guān)于新型合金材料說法不正確的是(D)A．鑭鎳合金能大量汲取H2形成金屬氫化物，可做儲氫材料B．鈦合金生物相容性好，強度大，可作人造骨骼C．形態(tài)記憶合金可在使合金發(fā)生形變的作用力消逝后復(fù)原原狀D．利用合金的熔點低于成分金屬這一特點可制得耐熱合金2．下列關(guān)于合金的說法正確的是(A)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)的形式存在解析：合金可由金屬與金屬或金屬與非金屬制得，肯定含有金屬元素，可能含有非金屬元素，A項正確；合金未必含有兩種或兩種以上金屬元素，B項錯誤；合金屬于混合物，金屬仍以游離態(tài)存在，C、D錯誤。3．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(zhì)。(1)下列物質(zhì)不屬于合金的是_A__(填字母，下同)。A．明礬 B．硬鋁C．生鐵 D．青銅(2)已知下表中四種金屬的熔、沸點：金屬NaCu