新教材适用2024-2025学年高中化学第3章铁金属材料第2节金属材料第1课时铁合金铝和铝合金新型合金学案新人教版必修第一册

其次节金属材料第1课时铁合金铝和铝合金新型合金学习目标1．相识合金的组成及特性，深化了解常见铁合金、铝合金、新型合金的组成及用途。2．结合生活中铝制品的运用，相识氧化膜对铝制品的爱护作用，通过试验探究相识氧化铝的两性。核心素养1．通过对“合金材料”的学习，培育科学精神和社会责任。2．通过对“铝、氧化铝”的学习，培育试验探究实力和创新意识。一、铁合金1．合金(1)合金的概念合金是指由两种或两种以上的_金属__(或金属与非金属)熔合而成的具有金属特性的物质。属于_混合__物。(2)合金的特性及缘由①合金的物理、化学及机械性能_优于__各成分金属，合金比各成分金属的硬度_大__。②合金的性能可以通过所添加的合金元素的种类、含量和生成合金的条件等来加以调整。例如：硬铝(Al、Cu、Mg、Mn、Si)的强度和硬度都比纯铝的_大__。③缘由纯金属内全部原子的大小和形态相同，原子排列非常规整；加入或大或小的其他元素的原子后，变更了金属原子有规则的层状排列，使原子层之间的相对滑动变得困难，导致合金的硬度变大。2．铁合金(1)铁合金的分类铁合金分类含碳量性能用途生铁2%～4．3%_硬度__大、抗压，性脆、可铸造成型制造_机座__和管道等钢0.03%～2%良好的_延展__性，机械性能好，可锻轧和铸造制造机械和交通工具(2)钢的分类①钢是用量_最大__、用途最广的合金，依据其化学成分，分为_碳素钢__和_合金钢__。②碳素钢③合金钢a．又叫特种钢，特别性能：强度、_硬度__大，可塑性、_韧性__好，耐磨，_耐腐蚀__等。b．不锈钢合金元素性能用途主要是Cr、Ni在大气中稳定，不简单生锈，具有很强的_抗腐蚀__实力制造_医疗__器材、厨房用具和餐具；地铁列车的车体等正误推断(1)合金肯定是不同金属熔合而成的具有金属特性的化合物。(×)(2)生铁的熔点比纯铁低，但机械强度和硬度比纯铁高。(√)(3)铁、铬、镍熔合成不锈钢是化学变更。(×)(4)生铁中的铁与纯铁的化学性质不同。(×)(5)地震灾区重建要运用大量钢材，钢材是合金。(√)应用体验1.沈括依据变法须要，悉心总结了兵器制作技术。《梦溪笔谈·器用》中记载：“古人以剂钢为刃，柔铁为茎干，不尔则多断折。剑之钢者，刃多毁缺，巨阙是也，故不行纯用剂钢。”以所学合金的学问，分析古人铸剑时剑身的材料为(A)A．钢 B．生铁C．青铜 D．白铜2．2024年世界冬奥会和冬残奥会在北京实行，其中短道速滑项目队员所穿的速滑冰刀可用不锈钢制成。下列叙述错误的是(C)A．不锈钢是最常见的一种合金钢B．不锈钢中常添加镍(Ni)和铬(Cr)元素，从而使其具有特别性能C．不锈钢中只含有金属元素，不含有非金属元素D．不锈钢是通过增加原子层之间的相对滑动难度，导致合金的硬度变大解析：不锈钢属于合金，是铁、铬、镍熔合而成具有金属特性的合金，故A正确；不锈钢中常添加镍(Ni)和铬(Cr)元素，使其具有抗腐蚀的性能，故B正确；钢是铁和碳的合金，不锈钢中含有金属元素，还含有非金属元素碳，故C错误；合金的硬度大于纯金属的硬度，不锈钢是通过增加原子层之间的相对滑动难度，导致合金的硬度变大，故D正确。二、铝和铝合金铝是地壳中含量最多的金属。铝性质活泼，铝和铝合金制品比较稳定的缘由是表面覆盖着致密的_氧化铝__薄膜，爱护内部金属。1．铝与酸、碱的反应铝与盐酸反应铝与氢氧化钠溶液反应试验操作试验现象铝片_渐渐溶解__，有无色气泡冒出，将点燃的木条放在试管口有_爆鸣声__化学方程式2Al＋6HCl=2AlCl3＋3H2↑2Al＋2H2O＋2NaOH=2NaAlO2＋3H2↑离子方程式2Al＋6H＋=2Al3＋＋3H2↑2Al＋2OH－＋2H2O=2AlOeq\o\al(－,2)＋3H2↑试验结论铝既能与盐酸反应，又能与氢氧化钠溶液反应，都产生_氢气__2.氧化铝与酸、碱的反应(1)两性氧化物：既能与酸反应生成_盐和水__，又能与碱反应生成_盐和水__的氧化物，如Al2O3。(2)氧化铝的两性3．铝合金(1)铝合金中的合金元素有_Cu__、_Mg__、Si、Mn、Zn及__稀土元素__等。(2)硬铝合金元素性能用途Cu、Mg、Mn、Si_密度__小、强度高、抗腐蚀实力较强制造_飞机__、宇宙飞船(3)用途铝合金是制造飞机和宇宙飞船的志向材料。应用体验1.下列有关厨房铝制品的运用中，你认为合理的是(B)A．盛放食醋B．烧煮开水C．用金属丝擦洗表面的污垢D．用碱水洗涤解析：铝既能与碱又能与酸反应，A、D不合理；铝制品表面有一层致密的氧化膜，可起到爱护作用，若用金属丝擦洗不行取，C不合理，金属铝表面氧化物与热水不反应，B合理。2．中国国产大飞机C919大型客机完成首次试验飞行胜利。C919机身部分采纳第三代新型铝锂合金材料。下列关于铝锂合金的相识不正确的是(D)A．铝锂合金密度较小，强度较大，硬度大于纯铝，熔点低于锂单质B．变更原料的配比，可以制得性能不同的铝锂合金C．铝锂合金具有金属光泽，可导电导热D．铝锂合金的性质与各成分金属的性质完全相同解析：铝、锂密度较小，其合金密度较小；合金是不同金属熔合而成的具有金属特性的物质，变更原料的配比，可以制得性能不同的铝锂合金；合金具有金属特性，如金属光泽，可导电；合金的熔点比它的各成分金属的熔点低，硬度大于其成分金属，铝锂合金的性质与各成分金属的性质不相同。3．向集满CO2的铝制易拉罐中加入过量NaOH浓溶液，马上封闭罐口，易拉罐慢慢凹瘪；再过一段时间，罐壁又重新凸起。上述试验过程中发生的离子反应有①CO2＋2OH－=COeq\o\al(2－,3)＋H2O②Al2O3＋2OH－=2AlOeq\o\al(－,2)＋H2O③2Al＋2OH－＋2H2O=2AlOeq\o\al(－,2)＋3H2↑。归纳总结1.氢氧化铝(1)物理性质Al(OH)3是白色固体，几乎不溶于水，但能凝合水中的悬浮物，并能吸附色素。(2)化学性质①两性氢氧化物：像Al(OH)3这样既能与酸反应生成盐和水，又能与碱反应生成盐和水的氢氧化物，称为两性氢氧化物。②Al(OH)3是典型两性氢氧化物，在强酸与强碱溶液里都能溶解。a．与强酸反应：Al(OH)3＋3H＋=Al3＋＋3H2Ob．与强碱反应：Al(OH)3＋OH－=AlOeq\o\al(－,2)＋2H2O③氢氧化铝的热稳定性Al(OH)3的热稳定性较差，将Al(OH)3加热后，可分解为Al2O3和H2O。2Al(OH)3Al2O3＋3H2O2．既能与酸反应，又能与碱反应的物质(1)某些金属，如Al；(2)两性氧化物，如Al2O3；(3)两性氢氧化物，如Al(OH)3；(4)弱酸的酸式盐，如NaHCO3、NaHS、NaHSO3、Na2HPO4；(5)弱酸的铵盐，如(NH4)2S、(NH4)2CO3、CH3COONH4、NH4HCO3。三、新型合金和稀土金属1．新型合金2．用途广泛的稀土金属(1)镧系元素(57～71号元素)及钇和钪，共17种元素为稀土元素。我国是稀土资源大国，到目前为止，我国的稀土储量、稀土产量、稀土用量和稀土出口量均居世界第一位。(2)稀土金属有着广泛的用途，它既可以单独运用，也可用于生产合金。在合金中加入适量稀土金属，能大大改善合金的性能。因而，稀土元素又被称为“冶金工业的维生素”。(3)稀土金属可用于制造引火合金、永磁材料、超导材料和发光材料等。稀土金属除广泛应用在冶金、石油化工、材料工业、医药及农业领域外，还渐渐深化到很多现代科技领域。应用体验1.我国“蛟龙”号载人潜水器已胜利下潜至海里7062.68米处。“蛟龙”号载人潜水器的外壳是耐超高压的钛合金，下面有关合金的说法正确的是(D)A．钛合金是一种新型金属单质B．钛合金熔点比钛金属高C．钛合金的硬度与钛单质相同D．青铜、合金钢和硬铝都是合金2．储氢合金是一种新型合金。下列关于储氢合金的说法错误的是(B)A．储氢合金是一类能大量汲取H2，并与H2结合成金属氢化物的材料B．储氢合金汲取H2的过程属于物理变更C．储氢合金NaAlH4中氢元素的化合价为－1价D．具有好用价值的储氢合金在室温下吸、放氢的速率快1．下列关于新型合金材料说法不正确的是(D)A．镧镍合金能大量汲取H2形成金属氢化物，可做储氢材料B．钛合金生物相容性好，强度大，可作人造骨骼C．形态记忆合金可在使合金发生形变的作用力消逝后复原原状D．利用合金的熔点低于成分金属这一特点可制得耐热合金2．下列关于合金的说法正确的是(A)A．合金中可能含有非金属元素B．合金中至少含有两种金属元素C．铜合金是纯净物D．合金中的金属元素以化合态的形式存在解析：合金可由金属与金属或金属与非金属制得，肯定含有金属元素，可能含有非金属元素，A项正确；合金未必含有两种或两种以上金属元素，B项错误；合金属于混合物，金属仍以游离态存在，C、D错误。3．合金是由两种或两种以上的金属(或金属与非金属)熔合而成的具有金属特性的物质。(1)下列物质不属于合金的是_A__(填字母，下同)。A．明矾 B．硬铝C．生铁 D．青铜(2)已知下表中四种金属的熔、沸点：金属NaCu