高中 化学 必修 第一册 第三章 铁 金属材料《第二节 第1课时 常见的合金及应用》教学设计.docxVIP

第二节金属材料

第1课时常见的合金及应用

[学习目标]1.能从合金结构与组成的角度理解合金的特殊性能，培养宏观辨识与微观探析的能力。2.能列举常见合金的组成和性能，能科学、合理地选择和使用金属材料，培养学生的科学态度和社会责任感。

任务一铁合金

1．合金

(1)定义：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合金的硬度比其成分金属大，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(填“纯净物”或“混合物”)。

[交流研讨1](1)根据纯金属与合金的结构比较，说明合金的硬度比其成分金属大的原因。

提示：纯金属内所有原子的大小和形状相同，原子排列十分规整；加入或大或小的其他元素的原子后，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。

(2)已知铜的熔点为1083℃，钠的沸点为883℃，试问铜与钠能否形成合金？

提示：不能。当铜开始熔化时，钠已经气化，所以二者不能形成合金。

2．铁合金

铁合金，因含碳量不同分为生铁(含碳量为2%～4.3%)和钢(含碳量为0.03%～2%)，用量最大、用途最广的铁合金是钢。

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，不易生锈，抗腐蚀能力强。

[交流研讨2]根据以上所述，说明碳素钢含碳量与其性能的关系。

提示：钢的含碳量越低，韧性越好，硬度越低；含碳量越高，韧性越差，硬度越高。

1．正误判断，错误的说明原因。

(1)合金一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)生铁中的铁与纯铁的化学性质不同：__________________________________________。

答案：(1)错误。合金不属于“化合物”，应属于“混合物”，非金属也可与金属熔合成合金(2)正确(3)错误。合金中的铁与纯铁的化学性质相同

2．合金有许多特点，如Na-K合金为液体，而Na和K的单质均为固体。据此试推测生铁、纯铁、碳三种物质熔点最低的是()

A．纯铁 B．生铁

C．碳 D．无法确定

答案：B

解析：合金的硬度一般比各成分金属的大，熔点一般比各成分金属的低；生铁是铁碳合金，其熔点应比碳和铁的熔点低。

3．(2023·江苏宜兴高一调研)钛和钛的合金具有很多优良的性能，如熔点高、密度小、可塑性好、易于加工，尤其是钛合金与人体器官具有很好的“生物相容性”。下列有关钛用途不合适的是()

A．用来做保险丝

B．用于制造航天飞机

C．用来制造人造骨

D．用于家庭装修，做钛合金装饰门

答案：A

解析：钛的熔点较高，如果用钛做保险丝，在电路发生短路时，保险丝难以熔断，达不到断路的作用，无法实现保险丝作用，故A符合题意；钛的熔点较高，且密度较小，且易于加工，因此可用于制造航天飞机，故B不符合题意；钛与人体器官具有很好的“生物相容性”，因此可用于制造人造骨，故C不符合题意；钛和钛的合金密度小、可塑性好、易于加工，所以可用于家庭装修，做钛合金装饰门，故D不符合题意。

任务二铝和铝合金、新型合金

1．铝与氧气的反应

(1)铝是地壳中含量最多的金属元素。

(2)铝箔在氧气中的反应

现象：铝箔熔化，失去金属光泽，但熔化的铝并不滴落。

化学方程式：4Al＋3O2eq\o(=====,\s\up7(△))2Al2O3。

[交流研讨1]常温下，铁和铝都能与氧气反应，为什么铁合金会因生锈报废，而铝制品却能稳定存在？

提示：铁与氧气反应生成的铁锈比较疏松，不能阻止内部的铁与氧气的进一步反应，所以铁合金会因生锈而报废；铝和氧气反应表面生成一层致密的氧化铝薄膜，这层膜能防止内部金属进一步被氧化，故铝制品在空气中能稳定存在。

2．铝、氧化铝分别与酸、碱溶液的反应

(1)实验探究

实验操作

实验现象

铝片逐渐溶解，有无色气泡冒出，将点燃的木条放在试管口有爆鸣声

试管①中一开始无气泡产生，一段时间后，铝片溶解，有无色气泡冒出；试管②中铝片溶解，立即产生无色气泡。将点燃的木条放在试管口，都有爆鸣声

(2)写出下列反应的化学方程式和离子方程式。

①Al2O3与盐酸