1《 金属材料 (一)》教学设计

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金属材料（一）讲稿

同学们好，我是。今天，我们来学习人教版高中化学必修第一册第三章第二节 金属材料。★ ★

提到金属材料，同学们应该并不陌生。从普通的炒菜锅，到家用电器；从身边的交通工具，到火箭上天。有的可以使用很久而不生锈，有些金属能够记得自己原来的样子，有的能够制造超高速铁路，有的能够制造直入云霄的宏伟建筑。可以说，我们的身边充满了金属材料★

金属材料的发展历程也从侧面反应了人类社会发展史。人从石器时代进入青铜器时代，之后★进入铁器时代，就是以金属材料的使用作为标志的。★金属铝的利用比铜和铁晚的多，那仅仅是100多年前的事情。但也正是在这100多年的发展中，现在世界上铝的年产量已经超过了铜，位于铁之后，居第二位。★到二十一世纪的今天，各种新型的金属材料层出不穷，对于人们生活水平的提升以及科技的快速发展起到了至关重要的作用。今天我们就来一起学习一下这些金属材料。★

★金属材料包括纯金属材料与合金材料。我们在初中已经学习过：★在金属中加热熔合某些金属或非金属，就可以制得合金。★日常使用的金属材料，其实★大多数都是合金。这是为什么呢？通过添加不同种类的元素，合金可以表现出★许多优良的物理、化学和机械性能。比如说合金的★熔点和硬度与成分金属会有所不同，这样可满足人们不同的需求。在这里特别要提醒同学们注意一点：★合金并非要求必须是由不同种类的纯金属制得，金属和非金属元素也可以相互熔合，比如说最常见的合金材料——钢，就是铁碳合金。

合金的性能之所以与纯金属有一定的差异，其根本原因还是由于在纯金属内加入其他元素后，金属的结构发生了一定的变化。我们来看一个视频，学习一下纯金属与合金在结构上的区别。★

★通过视频的学习，我们得知，正是由于合金的结构上发生了变化，进而表现出了不同于纯金属的性能，在这里需要同学们掌握的是：★合金的熔点往往比纯金属的熔点要低；而硬度大多数比纯金属的硬度要大。同学们通过纯金属与合金的对比，也可以很好的体会到，★微观结构上的差异决定着二者性能有所不同。

接下来，我们一起学习几种重要的合金。★首先是铁合金。我们一起来看一段视频资料。★

★生铁和钢是含碳量不同的两种铁碳合金。我们对比一下这两种合金：★在含碳量方面：★生铁2

的含碳量较高 为2%~4.3%；钢的含碳量是0.03%~2%，不同的含碳量决定了二者★在性能方面有一定差异：生铁硬度大、抗压，性脆、可以铸造成型；而钢具有良好的延展性，其机械性能更好一些；这也就决定了★生铁主要用于制造机座、管道；而钢主要用于制造机械和交通工具等。

★“千锤百炼 百炼成钢”这句成语，相信大家都听说过，这正说明钢是一种优质的铁的合金，★钢是目前用量最大、用途最广的合金。我们可根据其化学成分，★将钢分成碳素钢和合金钢。其中碳素钢又根据其含碳量的不同★分为了低碳钢；中碳钢和高碳钢；★简单地归纳一下，碳素钢的韧性和硬度会随着含碳量的高低而发生相应的变化，人们会根据不同的用途和需求，制备相应类型的碳素钢：例如★低碳钢韧性、焊接性好，但强度低，用于制造钢板、钢丝和钢管；★中碳钢强度高，韧性及加工性好，可以用于制造钢轨、车轮和建材等；★而高碳钢硬而脆，热处理后弹性好，用于制造器械、弹簧和刀具等。

合金钢也叫做特种钢，★是在碳素钢里适量的加入一种或者几种合金元素，使钢的组织结构发生变化，从而使钢具有各种特殊性能。★其中★以铬和镍为主要合金元素的不锈钢相信大家是很熟悉的，它在大气中比较稳定，不容易生锈，具有很强的抗腐蚀能力。生活中常见的★厨房用具、餐具、医疗器材等，很多都是用不锈钢制造的；有些地铁列车的车体材质也是不锈钢。

★这张图片，选自教材第74页资料卡片，其中介绍了包括铬、锰、钼、钨、钴、镍、硅这些元素在合金钢中的主要作用，这些合金元素都能够根据人们的需求，调整金属材料的强度、韧性、抗氧化性、耐磨性等等，★同学们可在课后翻阅教材，了解这些合金元素的具体用途。

★近几年一种新型的合金---超级钢的开发与应用已经成为了国际上钢铁领域的研究热点。这种超级钢中★含Mn10% C0.47% Al2% V0.7%，★具有优异的强度和延展性。而且这种合金★配方价格低廉，可以降低生产成本。此外，这种超级钢强度很大，在应用时能够实现钢板的轻薄化。★这对于汽车、航空和航天领域的轻量化发展具有重要意义。2017年8月24日，我国宣布已经成功完成某种性能优异的超级钢的研制，这一突破性的科技成果在世界上引起了不小的轰动，这标志着我国的超级钢研究居于世界领先地位。

那么同学们知不知道，★其实在金属材料的研究机构，有一批测试工程师专门从事金属材料的测试工作。★他们运用各类高精度化学检测仪器或化学检测方法，对合金等金属材料或冶炼产品中的各种元素进行定性和定量分析，以获得金属材料的组成及其含量，正是在他们不断的探索和尝试中，才有了如今金属材料广泛的应用范围和宝贵的应用价值。

★下面我们一起来看看课堂练习： 3

这是一道填空题，考查的是一些与合金有关的概念：

目前用量最大、用途最广的合金是 ，（应该是钢），根据其化学成分可分为 碳素钢和合金钢。不锈钢在空气中比较稳定，不易生锈，有很强的的抗腐蚀能力，其合金元素主要是 铬和镍

★我们来看一道关于合金的练习，下列关于合金的说法中，正确的是（ ）

A 合金的熔点一定比各成分金属低（我们之前说过合金在性质上主要体现在熔点往往低于各组分金属；硬度往往大于各组分金属；但是这是大多数合金与纯金属之间的关系，并不是一个绝对的结论，所以A选项错误；B；在我国使用最早的合金是钢，我们在课程开始的时候跟大家回顾过金属材料的发展历史，人类最早使用的合金是铜的合金，所以B选项错误。C，生铁的含碳量为0.03%~2%，这里选项混淆了生铁和钢这两种合金的含碳量；钢的含碳量是0.03%~2%；而生铁的含碳量为2%~4.3%，所以C选项错误，D.碳素钢可根据含碳量不同，分为低碳钢、中碳钢和高碳钢；D选项是正确的，随着含碳量不同，我们对碳素钢进行了分类，不同的含碳量使得碳素钢体现出相应的性质，★因此这道题应该选择D选项。

★下面我们要一起学习的是另外一类金属材料，铝和铝合金。★铝是地壳中含量最多的金属元素。★金属铝的性质比较活泼，★常温下就能与空气中的氧气发生反应，在表面会生成一层致密的氧化铝薄膜。方程式如下★：铝与氧气反应生成氧化铝。人们日常使用铝制品表面总是覆盖着这样一层氧化铝薄膜，这层膜保护着内部的金属。

★铝在空气中自然形成的氧化膜很薄，实际使用的过程中，耐磨性和抗腐蚀性还不够强。为了使铝制品适应于不同的用途，常采用化学方法对铝的表面进行处理，如★增加膜的厚度，对氧化膜进行着色等。

接下来，我们一起学习铝及其化合物的一些性质，我们先来看一个实验的视频：★

那么这个实验表明：★铝以及铝表面的氧化膜均能与盐酸发生反应，方程式分别为： ★Al2O3 +

6HCl 2AlCl3 + 3H2O ★ 2Al + 6HCl 2AlCl3 + 3H2 ↑这两个反应同学们并不陌生，氧化铝可以与盐酸反应，生成氯化铝和水，从这点性质上来看，氧化铝与大多数的金属氧化物性质类似，具备了碱性氧化物的通性；与此同时金属铝作为氢前的活泼金属，可以与盐酸发生置换反应生成氯化铝和氢气，这也是大家在初中就很熟悉的一个反应了。

接下来我们再来进一步探究铝及其化合物还有没有其他的性质呢？我们来看一个实验视频。★ 4

★其中铝可以与氢氧化钠溶液反应，这一点与我们之前所学过的金属单质的性质是不太一样的，★初中阶段我们学习过，★活泼的金属（也就是金属活动顺序表中的氢前金属）可以与酸反应，★生成盐溶液和氢气★；在第二章的时候，我们学习过金属钠★可以与水反应，★生成碱溶液和氢气；★今天我们又了解到，金属铝★可以与强碱溶液反应，★生成盐溶液和氢气，其中这个盐叫做偏铝酸钠，化学方程式如下；2Al + 2NaOH + 2H2O 2NaAlO2 + 3H2 ↑ 这也是我们第一次接触到，同时能酸溶液以及碱溶液反应的金属单质★。

通过视频，我们还发现，氧化铝也可以与氢氧化钠反应，生成盐和水其化学方程式如下：★Al2O3

+ 2NaOH 2NaAlO2 + H2O；与碱反应生成盐和水这点又符合了酸性氧化物的通性；

★像氧化铝这类，★既能与碱溶液反应生成盐和水、★也能与酸溶液反应生成盐和水的氧化物，★叫做两性氧化物。

★由于铝和氧化铝均能与酸、碱反应，因此铝制餐具是★不宜用来蒸煮或长时间存放★酸性或碱性食物的。

★接下来我们来看一道课堂练习：下列关于铝的说法中，正确的是 A铝的化学性质不活泼；这个选项是错误的，在金属活动顺序表中的活动性是比较靠前的，属于一种活泼金属；B铝不与酸、碱反应。我们通过观看实验视频，已经知道金属铝既可以与酸反应、也可以与碱反应，所以B选项错误。C选项常温下铝不与氧气反应，这句话是错的，铝的性质比较活泼，常温下就能与空气中的氧气结合，生成一层致密的氧化铝薄膜，所以C选项错误。D铝表面容易生成一层致密的氧化铝保护膜，这是对的，所以这道题应该选择D选项。

★接下来，我们来一起学习铝合金的相关内容

★纯铝的硬度和强度较小，在使用的时候会受到一定的限制。但如果我们向铝中★加入少量的合金元素，如Cu、Mg及稀土元素等，可以制成★铝合金，铝合金在生活中用途十分广泛，例如★可以用于制造座椅、门窗、工具等等。接下来。我们来看一个关于铝制品介绍的视频。★

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视频中介绍了铝制品的重要用途，其中提到了一种铝的合金——硬铝，金属铝★再加入Cu mg

Mn Si等元素后制得，合金硬铝，硬铝克服了纯铝★硬度小，强度小的问题；同时还具备了★低密度、强度高、耐腐蚀等优点，★是制造飞机和宇宙飞船的理想材料。

★接下来我们来看一道与铝合金相关的练习：

镁铝合金因其坚硬、轻巧、美观、洁净、易于加工而成为新型建筑装潢材料，主要用于制作窗框、卷帘门、防护栏等。下列与这些用途无关的是（ ）

A. 镁铝合金不易生锈B. 镁铝合金导电性好C. 镁铝合金密度小D.镁铝合金强度高 题目中提到，镁铝合金可以加工成建筑装潢材料，设计到选项中提到的 不易生锈、密度小以及强度高等性能特点，而与合金的导电性没有关系，因此本题选择B选项。

我们来总结一下这节课的知识内容，我们一起学习了合金的结构和性能；介绍了两种重要的金属材料：第一类为铁合金：我们学习了两种重要的铁合金：生铁和钢；第二类为铝及铝合金：学习了铝及氧化铝的重要性质；以及铝合金的重要用途。

本节课的课后作业，同学们完成教材第80页练习与应用的第2题和第7题。

希望同学们课后认真复习，并完成课后作业，本节课就上到这里，同学们再见。