3.2 金属材料--【新教材】人教版(2019)高中化学必修一基础知识讲义
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《金属材料》学历案(第一课时)一、学习主题本课学习主题为“金属材料”,主要围绕金属的基本性质、分类、制备及其在日常生活和工业生产中的应用展开。
通过本课的学习,学生将了解金属材料的特性和应用,理解金属材料对人类社会发展的重要性。
二、学习目标1. 知识与理解:掌握金属的基本概念、分类、性质和制备方法;了解金属材料在日常生活和工业生产中的应用。
2. 过程与方法:通过实验观察和讨论,培养学生观察现象、分析问题和解决问题的能力。
3. 情感态度与价值观:激发学生对化学学习的兴趣,培养学生对金属材料的认识和保护环境的意识。
三、评价任务1. 知识理解评价:通过课堂提问、小组讨论等方式,评价学生对金属基本概念、分类、性质及制备方法的掌握情况。
2. 实验操作评价:通过学生实验操作的过程和结果,评价学生的实验技能和观察能力。
3. 课堂表现评价:通过学生在课堂上的表现,评价学生的参与度、合作精神和表达能力。
四、学习过程1. 导入新课:通过展示一些常见的金属制品,引导学生思考金属的特性和应用,为新课学习做铺垫。
2. 金属概念及分类:讲解金属的概念,介绍金属的分类(如铁、铜、铝等),并让学生了解不同金属的特性和应用。
3. 金属的性质:通过实验演示,让学生观察金属的物理性质(如导电性、导热性等)和化学性质(如与酸、碱的反应等),并引导学生分析实验现象,理解金属的性质。
4. 金属的制备:讲解金属的制备方法(如矿石冶炼、电解法等),让学生了解金属的生产过程。
5. 金属材料的应用:介绍金属材料在日常生活和工业生产中的应用,如建筑、交通、电子等领域,让学生了解金属材料的重要性。
6. 课堂小结:总结本课所学内容,强化学生对金属材料的认识和理解。
五、检测与作业1. 课堂检测:通过课堂小测验,检测学生对金属基本概念和分类的掌握情况。
2. 作业布置:布置相关习题,包括选择题、填空题和简答题等,巩固学生对金属性质和制备方法的理解;要求学生撰写一篇关于“金属材料在生活中的应用”的小论文,培养学生的分析和表达能力。
金属材料【学习目标】1、认识合金的含义及常见合金2、认识铁合金的组成、性能与应用的联系3、认识铝合金的组成、性能与应用的联系,掌握铝及其氧化铝的性质【主干知识梳理】一、合金的定义及优点1、合金的定义:合金是由两种或两种以上的金属(或金属和非金属)熔合而成的具有金属特性的物质2、合金与纯金属的性能差异(1)合金的硬度及机械性能一般优于各成分金属(2)合金的熔点一般低于它的各成分金属(3)合金具有各成分金属的化学性质,合金一定是混合物【微点拨】①构成合金的成分不一定是两种或两种以上的金属,也可以是金属与非金属,合金中一定含金属元素②合金的性质不是各成分金属的性质之和。
合金具有许多良好的物理、化学和机械性能,在许多方面不同于各成分金属,不是简单加合;但在化学性质上,一般认为合金体现的是各成分金属的化学性质③并非所有的金属都能形成合金,两种金属形成合金,其前提是两种金属在同一温度范围内都能熔化,若一种金属的熔点大于另一种金属的沸点,则二者不能形成合金④合金一定是混合物,没有固定的熔点⑤常温下,多数合金是固体,但钠钾合金是液体【即学即练1】1、C919大型飞机采用了大量新型材料铝锂合金。
下列关于铝锂合金的说法不正确的是()A.铝锂合金是铝与锂形成的混合物B.铝锂合金的硬度比锂大C.铝锂合金的熔、沸点比铝低D.铝锂合金耐酸碱腐蚀2、某合金与铁的物理性质的比较如下表所示,还知该合金耐腐蚀、强度大,从以上性能看,该合金不适合做()A3、所谓合金,就是不同种金属(也包括一些金属和非金属)在熔融状态下形成的一种熔合物。
根据下列四种金属的熔、沸点,判断其中不能形成合金的是()A.Cu和Al B.Fe Na二、铁合金:生铁和钢是含碳量不同的两种铁碳合金1、生铁(1)生铁的含碳量:2%~4.3%(2)性能及用途:生铁硬度大、抗压,性脆、可以铸造成型,是制造机座、管道的重要材料2、钢:钢是用量最大,用途最广的合金(1)钢的含碳量:0.03%~2%(2)性能及用途:钢有良好的延展性,机械性能好,可以锻轧和铸造,广泛用于制造机械和交通工具等(3)钢根据化学成分,可分为两大类:碳素钢和合金钢②合金钢也叫特种钢,是在碳素钢里适量地加入一种或几种合金元素,使钢的组织结构发生变化,从而使钢具有各种特殊性能,如强度、硬度大,可塑性、韧性好,耐磨,耐腐蚀等1、下列有关铁和铁合金的说法错误的是( )A .生铁比铁软B .铁有良好的导热性C .钢是铁的合金D .生铁在潮湿的空气中容易生锈2、钢材可以用作桥梁的结构材料是因为它( )A .有良好的导热性B .有一定的机械强度C .不易受空气和水的作用D .有良好的导电性3、钢笔的笔头是合金钢,其笔头尖端是用机器轧出的便于使用的圆珠体。
第二节金属材料金属材料与合金在纯金属内加入合金元素以后,结构发生了变化,使合金的性能与纯金属有很大差异。
在纯金属内,所有原子的大小和形状都是相同的,原子的排列十分规整;纯金属形成合金后,改变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。
一、合金1.定义由两种或两种以上的金属与金属(或非金属)熔合而成的具有金属特性的物质。
一般为混合物。
2.性质合金具有许多优良的物理、化学或机械性能,在许多方面不同于各成分金属。
(1)硬度:合金的硬度一般大于其成分金属。
(2)熔点:合金的熔点多数低于其成分金属。
3.合金性能的影响因素元素的种类、含量和生成合金的条件。
二、铁合金1.铁合金的分类及性能2.钢的分类及性能【注】钢是用量最大、用途最广泛的合金。
三、铝和铝合金1.铝与氧化铝(铝是地壳中含量最多的金属元素)(1)Al与O2反应:常温下能与空气中的O2发生反应,表面形成一层致密的氧化铝薄膜。
(2)Al、Al2O3与酸反应将一铝片放入盐酸中,开始没有气泡,后来又放出气体,有关反应的化学方程式为Al2O3+6HCl===2AlCl3+3H2O 、2Al+6HCl===2AlCl3+3H2↑。
(3)Al、Al2O3与强碱的反应(4)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叫做两性氧化物,如Al2O3。
【注】①由于Al、Al2O3均能与酸或碱反应,因此铝制餐具不宜用来蒸煮或长时间盛放酸性或碱性食物。
②关于铝的计算2Al+6HCl===2AlCl3+3H2↑2Al+2NaOH+2H2O === 2NaAlO2+3H2↑等量的铝与过量的酸、碱反应产生H2的量相等。
2.铝合金——目前用途广泛的合金之一硬铝:一种铝合金,含Cu、Mg、Mn、Si等合金元素。
密度小、强度高,具有较强的抗腐蚀能力,是制造飞机和宇宙飞船的理想材料。
四、新型合金练习题:1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)(1)人类历史上使用最早的合金是青铜。
第二节金属材料
(一)铁合金
一、合金
1、定义: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
2、成分:一种金属为主,另一种或几种是金属或非金属
3、制作过程:熔合
4、特性:(1)合金的硬度一般比各成分金属的大
(2)合金的熔点一般比各成分金属的低
(3)合金的物理、化学及机械性能一般优于各成分金属
注:1、合金是混合物
2、稀土元素被称为“冶金工业的维生素”
5、结构变化:纯金属中,所有原子大小、形状都相同,排列规整;加入其它元素的原子后,改变
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。
二、铁合金
(1)铁碳合金
1、分类:含碳量为0.03%-2%,为钢;含碳量为2%-4.3%,为生铁。
2、性能及用途:生铁硬度大、抗压、性脆、可以铸造成型,是制造机座、管道的重要材料;
钢有良好的延展性,机械性能良好,可以锻轧和铸造,广泛用于制造机械和交通工具等
(2)钢
钢是用量最大、用途最广的合金。
根据化学成分,钢分为两大类:碳素钢和合金钢
1、碳素钢:铁与碳的合金
2、合金钢:也叫特种钢,在碳素钢中适量加入一种或几种合金元素,使钢的组织结构发生变化,从而具有特殊性能
例:不锈钢是最常见的一种合金钢,它的合金元素主要是铬和镍。
不锈钢特点:比较稳定,不易生锈,有很强的抗腐蚀能力;
不锈钢用途:医疗器材、厨房用具、餐具、地铁列车车体
(二)铝和铝合金
一、铝的性质
1、物理性质:铝是地壳中含量最多的金属。
银白色,有金属光泽的固体,熔点较低,硬度较小,是电和热的良导体。
常温下在空气中常被氧化成致密的氧化膜(Al2O3熔点2050℃),这层膜起到保护内部金属Al(熔点660℃)的作用,所以活泼的Al可以在空气中稳定存在。
2、化学性质:
(1)与非金属反应:①与氧气反应:4Al+3O2点燃
2Al2O3
②与氯气反应:2Al+3Cl2点燃
2AlCl3
(2)与酸反应:2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑ 2Al+6H+=2Al3++3H2↑
(3)与碱反应:2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑ 2Al+2OH―+2H2O=2AlO2-+3H2↑实质:先与水反应,生成的氢氧化铝再与强碱溶液反应
(4)与某些氧化物反应(即铝热反应):2Al+Fe2O3高温2Fe+ Al2O3
3、铝合金的用途
①铝合金:向铝中加入少量法合金元素,如Cu、Mg、Si、Mn、Zn及稀土元素等,可制成铝合金。
铝合金是目前用途广泛的合金之一。
②硬铝是一种铝合金,密度小,强度高,具有较强的抗腐蚀能力,是制造飞机和宇宙飞船的理想材料。
二、氧化铝的性质
1、物理性质:白色固体,难溶于水,熔点高(2050℃),很坚固。
天然的氧化铝俗名叫刚玉,机械手表中的轴承就是用它制作的,手表中的“17钻”就是由17个刚玉做成的轴承;
若刚玉中混入了微量的铬,就成了红宝石,若混入了微量的钛或铁,就成了蓝宝石。
2、化学性质: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
①与酸反应:Al2O3+6HCl=2AlCl3+3H2O Al2O3+6H+=2Al3++3H2O
②与强碱反应:Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O
注:铝制餐具不宜用来蒸煮或长时间存放酸性或碱性食物
三、氢氧化铝的性质
1、物理性质:白色固体,几乎不溶于水,但能凝聚水中的悬浮物,并能吸附色素
2、化学性质:两性氢氧化物:既能与酸反应,又能与碱反应生成盐和水的氢氧化物
①与酸反应:Al(OH)3+3H+=Al3++3H2O
②与强碱溶液反应:Al(OH)3+NaOH=NaAlO2+2H2O Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O
③加热分解:2Al(OH)3△
Al2O3+3H2O
注:当金属氢氧化物易溶时,受热难分解。
例:NaOH、KOH、Ba(OH)2
当金属氢氧化物难溶时,受热易分解,一般形成对应的碱性氧化物。
例:Fe(OH)3、Cu(OH)2 3、制备:铝盐溶液与氨水反应制取:6NH3•H2O+Al2(SO4)3=2Al(OH) 3↓+3(NH4)2SO4
3NH3•H2O+Al3+=Al(OH) 3↓+3NH4+
4、用途:①Al(OH)3(胃舒平的主要成分)常用于治疗胃酸过多
②Al(OH)3胶体具有吸附性,能和水中的悬浮物形成絮状不溶物沉降下来,并能吸附色素,
因此可以作净水剂和色素吸附剂
(三)新型合金
一、储氢合金
定义:是一类能够大量吸收H2,并与H2结合成金属氢化物的材料。
要求:储氢量大,金属氢化物既容易形成,稍稍加热又容易分解,室温下吸、放氢的速率快。
如Ti-Fe 合金和La-Ni合金等
二、其他新型合金
钛合金、耐热合金和形状记忆合金等新型合金广泛应用于航空航天、生物工程和电子工业等领域(四)物质的量在化学方程式计算中的应用
化学方程式中各物质的化学计量数之比等于各物质的物质的量之比。