高中化学必修一 3.2.1 铁合金 铝和铝合金教学设计

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3.2.1　铁合金 铝及其化合物本课时是教材第三章第二节第一课时的内容，在学习了铁及其化合物性质的基础上，进一步学习铁合金、铝及其化合物、金属材料应用的相关知识，主要涉及常见铁合金、铝合金的重要应用，单质铝以及铝重要化合物的主要性质，金属材料在国民经济中的有着重要的地位，此部分的内容的集中体现了教材的时代感，反映教学与生产、生活实际的联系。在学习本课题时，学生已经学习了金属钠、铁及其重要化合物。由于学生对金属材料的陌生度较大，因此在教学中应注意引入学生熟知的生活情境，为学生的学习提供认知基础，以便于学生掌握金属材料的相关内容。证据推理与模型认知：通过对化学实验现象的观察进行适度的推理，建立证据意识，能基于证据对物质组成、结构及其变化提出可能的假设，通过分析推理加以证实。科学探究与创新意识：通过完成铝及其化合物的实验，初步体验有序地、全面地、敏锐地观察实验现象，并能准确地用语言描述，尝试对现象进行分析、归纳，了解科学探究的基本方法，培养初步的科学探究能力。科学精神与社会责任：通过对铁合金以及铝合金材料的组成及应用的学习，认识化学在促进社会发展中的重要作用，体会科学、技术、社会之间的相互关系。铝及其化合物的性质。学生复习初中有关合金的组成和性质的相关知识，预习本课内容；教师准备多媒体课件和实验用品。【引入】在上面的学习中，我们已经学习了金属铁及其化合物的性质。同时，根据日常生活的常识，我们知道生活用的材料，相当一部分是金属材料。今天，同学们都看到了什么金属材料呢？【投影】日常生活遇到的各种金属材料。【板书】金属材料【投影】金属材料【讲解】生活中应用的金属材料主要有两大类：纯金属和合金。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。现在已经制得的纯金属只有80多种，而合金的种类已达数千种之多。【设疑】生活中用到的金属材料是纯金属较多还是合金较多？（合金多）为什么？（合金的性能比纯金属更优良）【讲解】同学们在初中就学习过合金的一些性质，常见合金的硬度会比其成分金属大，合金的熔点一般比成分金属低。产生这种差异的原因是纯金属和合金中原子排列的不同：纯金属只有一种金属原子所以排列很整齐，合金中有多种原子，且原子的大小不同，所以导致原子排列的不规则。上面的不同排列，导致了合金和纯金属在性能上的差异。【过渡】在生活中使用量最大，应用范围最广的合金材料是铁合金。【板书】金属材料一、铁合金【投影】金属材料一、铁合金【讲解】根据含碳量的不同铁合金可以分为生铁和钢两种。生铁的含碳量在2％～4.3％之间，其硬度大、抗压、性脆、可以铸造成型，多用于制造机座、管道等。钢的含碳量在0.03％～2％之间，延展性和机械性能好、可以锻轧和铸造，广泛用于制造机械和交通工具。【投影】生铁和钢的用途【讲解】钢可以分为碳素钢和合金钢（或特种钢）。根据含碳量可以将碳素钢分为高碳钢、中碳钢和低碳钢。【投影】碳素钢的分类与用途。【讲解】合金钢是在碳素钢里适当的加入一种或者几种合金元素。使钢的组织结构发生变化，从而使钢具有某些特殊性能。【投影】合金钢的常见用途。【讲解】不锈钢是最常见的合金钢，其合金元素是Cr和Ni。【过渡】除了铁合金以外，铝合金也是一种常用的合金材料。【板书】金属材料一、铁合金二、铝和铝合金【投影】金属材料一、铁合金二、铝和铝合金【讲解】铝是一种相对活泼的金属，同学们在初中化学的学习中，已经学习了铝虽然活泼，但是其很容易与空气中的氧气反应在其表面形成一层致密的氧化膜，所以铝不要特殊的防腐措施。【演示实验】向两只试管中分别加入稀盐酸和氢氧化钠溶液，再分别加入铝片，观察现象。【讲解】单质铝和盐酸、氢氧化钠溶液都反应，现象相似（开始时反应较平缓，后剧烈，生成可燃烧的气体），都生成氢气。反应方程式为：2Al + 6HCl  = 2AlCl3 + 3H2↑，2Al  + 2NaOH + 2H2O  = 2NaAlO2 + 3H2↑，其中NaAlO2的名称为偏铝酸钠。对应的离子方程式为：2Al + 2OH－ + 2H2O  = 2AlO2－ + 3H2↑，其中AlO2－的名称为偏铝酸根离子。根据上面的反应方程式，得到等质量的铝与盐酸或者氢氧化钠溶液反应生成相同量的氢气。【练习】相同质量的两份铝，分别放入足量的盐酸和氢氧化钠溶液中，生成的氢气在同温同压下体积比为                        。【设疑】在上面的实验中，我们还观察到，反应开始的时候气泡很少，后期才有大量气泡，产生这种现象的原因是什么？（铝的表面有氧化铝，刚开始是氧化铝和溶液反应，然后才是单质铝与溶液反应生成大量的氢气）【讲解】上面的分析说明氧化铝与盐酸和氢氧化钠溶液都能反应，方程式如下：Al2O3 + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2O，Al2O3 + 2NaOH = 2NaAlO2 + H2O。像氧化铝这类既能与酸反应生成盐和水，也能与碱反应生成盐和水的氧化物，叫做两性氧化物。【设疑】铝制餐具是否可以用来蒸煮或长时间存放酸性或碱性食物？（不可以，因为单质铝、氧化铝都与酸、碱反应。）【练习】根据氧化物的性质对下列氧化物进行分类：Na2O   CO2    CO    SO3    CaO    FeO    H2O    Al2O3①酸性氧化物：                                                       。②碱性氧化物：                                                       。③两性氧化物：                                                       。④和酸碱都不反应的是                                                       。【过渡】生活中还会用到很多的铝合金材料。【投影】铝合金制品。【讲解】纯铝的硬度和强度都比较小，不适合作为生产生活中的材料使用，使用较多的是具有不同组成和性质的铝合金。例如，硬铝中含Cu 4%、Mg 0.5%、Mn 0.5%、Si 0.7%，它密度小、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。【投影】本节小结。