高中化学人教版 (2019)必修 第一册第三章 铁 金属材料第二节 金属材料公开课课件ppt

这是一份高中化学人教版 (2019)必修 第一册第三章 铁 金属材料第二节 金属材料公开课课件ppt，共43页。PPT课件主要包含了合金及其特性，炼钢的发展史，生铁和钢的对比，不锈钢，铝和氧化铝，铝的化学性质，氧化铝，氢氧化铝，铁合金等内容，欢迎下载使用。

1.结合生活中对常见合金的优良性能的认识经验，阅读教材中合金的结构介绍，了解合金的概念，并能联系纯金属与合金的微观结构解释二者性能的差异。 2.以铁合金、铝合金为例，能从元素组成上对合金进行分类，并认识不同类型金属材料组成、性能与应用的联系，强化性能决定用途的观念。 3.通过实验探究铝和氧化铝的性质及转化，认识两性氧化物，丰富对金属多样性的认识，体会实验对认识和研究物质性质的重要作用。
金属具有金属光泽，大多为银白色(铜：紫红色，金：黄色)的固体(汞：液体)，具有导电性、 导热性和延展性等通性。实 际生活中常用的金属材料通 常都是合金，很少使用纯金属。
活动一、合金的定义及性能
任务一、通过观看视频、阅读教材P78页第1、2、3自然段，思考金属材料和合金的定义是什么？有何特点？
①金属材料是指金属元素或以金属元素为主构成的具有金属特性的材料的统称。
【金属通性】具有金属光泽，大多数金属为银白色(铜：紫红色，金：黄色)；大多数金属为固体(汞：液体)；具有导电性、导热性和延展性。
②合金：就是两种或两种以上的金属（或金属跟非金属）熔合而成的具有金属特性的物质。
a.合金比它的成分金属具有许多良好的物理（如硬度）的、化学的或机械的等方面的性能； b.一般地说，合金的熔点比它的各成分金属的熔点都低。如焊锡（锡铅合金）熔点183℃，其中锡67%，熔点232.1℃、铅33% ，熔点327.7℃ 。保险丝(70℃),其中12.5%锡 (232.1℃)，50%铋 (271.4 ℃)，25%铅 (327.7℃ )。c.合金的性能可通过所添加的合金元素的种类、含量和生成合金的条件等加以调节。
任务二、观察教材P78页图3-13纯金属与合金的结构图示，解释合金熔点为什么一般比各成分熔点低、硬度大？
【温馨提示】微观上原子的排列不同，导致了宏观上金属材料的性能不同。
①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，原子之间吸引力减弱，使原子层之间的相对滑动变得困难，导致合金的熔点更低、硬度更大。
②生活中应用的金属材料主要有两大类：纯金属和合金，且由于合金具有更优良的性能，因此合金比纯金属较应用的更多，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。
③使用不同的原料，改变原料的配比或改变生成合金的条件，都可以得到不同性能的合金。
④合金是混合物，但其组成是均匀的。而且有些合金具有固定熔点。
【典例1】人类的日常生活中离不开合金，下列物质中不属于合金 的是( ) A．用于门窗框架上的硬铝 B．用于冶炼金属铁的赤铁矿C．用于生产铁锅的生铁 D．用于制造手术刀的不锈钢
【解析】硬铝是铝和铜、镁等熔合而成的合金；赤铁矿的主要成分是氧化铁，氧化铁属于氧化物；生铁和不锈钢是铁和碳等物质形成的合金。
【典例2】下列关于合金的说法正确的是（ ） ①合金只能由两种或两种以上的金属组成  ②合金具有金属特性  ③碳钢和生铁的主要成分相同，故性能相同  ④改变原料的配比及生成合金的条件，可得到具有不同性能的合金 A．②③ B．②④ C．①② D．①④
【解析】①合金可由两种或两种以上的金属或者金属与非金属熔合而成，故错误；②合金是指在一种金属中加热熔合其他金属或非金属而形成的具有金属特性的物质，故正确；③碳钢和生铁含碳量不同，含碳量越高，硬度越大，因此两者的性能不同，故错误；④合金的性质与合金的原料配比以及制造工艺有关，所以改变原料的配比、变更制造合金的工艺，可以制得具有不同性能的合金，正确；故选：B。
活动二、铁合金、铝合金
任务一、 阅读教材P78-81页内容，思考铁合金的是如何分类的？它们的性能、用途有何特点？完成表格内容。
【铁合金】主要由碳元素和铁元素，以及少量其他元素融合而成的合金。
硬度大、抗压、性脆、可以铸造成型
有良好的延展性、机械性能好、可以锻轧和铸造
韧性、焊接性好，但强度低，用于制造钢板，钢丝和钢管等
强度高，韧性及加工性好，用于制造钢轨、车轮和建材等
硬而脆，热处理后弹性好，用于制造器械、弹簧和刀具等
Fe、Mn、C、Al、V
比较稳定，不易生锈，具有很强的抗腐蚀能力
强度很大，能够实现钢板的轻薄化
医疗器材、厨房用具和餐具、地铁列车的车体材质等
汽车、航空和航天等领域
钢轨、轴承、钢模、挖掘机铲斗、坦克装甲
变压器、发电机和电动机中的铁芯
性能：在大气中比较稳定,不容易生锈,具有很强的抗腐蚀能力。
用途：生活中常见的医疗器材、厨房用具和餐具等,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。
合金元素：主要是铬 (Cr)和镍 (Ni )
任务二、阅读教材P81页第二自然段，思考铝合金有哪些特点和用途？完成表格内容。
强度和硬度较小，不适合制造机械零件等
①熔点为564℃，比纯铝或硅的熔点低，而且它在凝固时收缩率又很小。因而，这种合金适合铸造。②强度和硬度都比纯铝大，几乎相当于钢材，且密度较小
①铝硅合金（含Si质量分数为13.5％）②硬铝（含Cu 4％、Mg 0.5％、Mn 0.5％、Si 0.7％）（均为质量分数）
【注意】由于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，生活中使用较多的是具有不同组成和性质的铝合金。
【典例1】关于生铁和钢的区别正确的是（ ） A．生铁属于纯净物，钢属于混合物 B．生铁比钢的含碳量更高 C．生铁比钢弹性更好 D．生铁属于铁-碳合金，钢也是合金但不含碳
【解析】A．生铁也是混合物，且含碳量更高，A错误；B．生铁比钢的含碳量更高(生铁：>2%，钢：0.03-2%)，B正确；C．钢弹性更好，C错误；D．钢中含碳，D错误。故答案：B。
【典例2】随着气温下降新冠病毒的活性增加，通过戴口罩可以有效 阻止新型冠状病毒传播。如图，为增强口罩的密封性，均放了鼻梁 条，有的鼻梁条是铝合金做的。下列说法正确的是（ ） A．铝合金属于纯净物 B．铝合金的熔点比金属铝高 C．铝合金可以跟强酸强碱溶液反应 D．鼻梁条使用铝合金，利用其密度大、抗腐蚀性好的优点
【解析】A．合金是由两种或两种以上的金属与金属或非金属经一定方法合成的具有金属特性的混合物，铝合金属于混合物，A错误；B．合金的优点之一是合金的熔点比组分金属的低，因此铝合金的熔点比铝低，B错误；C．铝在元素周期表中位于金属与非金属分界线附近，能与强酸、强碱溶液反应，铝合金亦然，C正确；D．鼻梁条使用铝合金，利用其可塑性好的优点，D错误；故选C。
任务一、观察金属铝样品，阅读教材P81页内容，结合“资料卡片”，回答金属铝具有哪些物理性质？填写表格内容。
任务二、实验探究：完成教材P82页【实验3-4】、【实验3-5】，填写表格内容。
开始没有气泡，一段时间后才产生气泡，木条安静地燃烧
Al2O3＋6HCl=2AlCl3＋3H2O、2Al＋6HCl=2AlCl3＋3H2↑。产生的氢气能燃烧
通常情况下，铝表面会生成一层氧化物（Al2O3）保护膜能与盐酸反应生成盐（氯化铝）和水
未打磨的铝片逐渐溶解，开始时没有气泡产生，一段时间后才有实验现象气泡产生；打磨过的铝片逐渐溶解，立即产生气泡且速率始终较快；将点燃的木条分别放在两支试管口，均发出爆鸣声。
铝和铝表面的保护膜（氧化铝）都能与强碱反应
Al2O3 + 2NaOH+3H2O== 2Na[Al(OH)4]2Al+ 2NaOH+6H2O==2Na[Al(OH)4]+ 3H2↑
任务三、问题探究：铝的化学性质活泼，为什么日常生活中广泛使用的铝制品通常具有较强的抗腐蚀性能？常温下为什么能用铝制槽车来储运浓H2SO4或浓HNO3?
①铝在常温下迅速被氧气氧化，形成一层致密的氧化膜，保护铝不再被氧化，因而铝制品通常具有较强的抗腐蚀性能。
②常温时，浓H2SO4和浓HNO3能使铝钝化，因此可用铝制槽车储运浓H2SO4或浓HNO3。
③铝与氢氧化钠溶液反应的实质是铝先与强碱溶液中的水反应生成H2和Al(OH)3，然后Al(OH)3再与NaOH反应生成H2O和Na[Al(OH)4]，反应中铝做还原剂，水做氧化剂，NaOH无电子得失。
【典例1】下列关于铝及铝合金的叙述中，不正确的是（ ） A．铝是地壳中含量最多的金属元素 B．在自然界中，既存在游离态，又存在化合态的铝 C．生活中铝制品通常是铝合金制造的，其表面有致密的氧化膜，起 保护内部金属的作用 D．纯铝硬度和强度小，硬铝(含Cu、Mg、Mn、Si等)密度小、强度高， 是制造航天设备的理想材料
【解析】铝是地壳中含量最多的金属元素，A正确；Al是活泼金属，在自然界中以化合态形式存在，B错误；铝化学性质活泼，表面容易生成一层致密的氧化物保护膜，对内部金属起到保护作用，使得铝制品在空气中有很强的抗腐蚀性，C正确；纯铝硬度和强度小，硬铝密度小、强度高，是制造航天设备的理想材料，D正确。
【典例2】下列物质中，既能与盐酸反应，又能与NaOH溶液反应的是 ( ) ①NaHCO3 ②Al ③Al2O3 ④Na2CO3 ⑤(NH4)2SO3 A．①②③⑤ B．②③④ C．①③④⑤ D．①②④
【解析】NaHCO3与NaOH溶液反应生成Na2CO3和H2O，与盐酸反应生成NaCl、H2O和CO2，①正确；Al与NaOH溶液反应生成NaAlO2和H2，与盐酸反应生成AlCl3和H2，②正确；Al2O3与NaOH溶液反应生成NaAlO2和H2O，与盐酸反应生成AlCl3和H2O，③正确；Na2CO3与NaOH溶液不发生反应，④错误；(NH4)2SO3与NaOH溶液反应生成NH3·H2O和Na2SO3，与盐酸反应生成NH4Cl、H2O和SO2，⑤正确。
活动二、铝的氧化物和氢氧化物
任务一、问题探究：【实验3-4】、【实验3-5】中为什么开始没有明显的实验现象？由此说明氧化铝具有什么特殊的化学性质？
①氧化铝既能与酸（如盐酸、稀硫酸等)反应，又能与碱（如氢氧化钠等）反应生成盐和水，叫做两性氧化物。但不能与弱酸（碳酸）和弱碱（氨水）反应。
②离子方程式：Al2O3＋6H+=2Al3+＋3H2O、Al2O3 + 3H2O+2OH -=2 [Al(OH)4] -。因此，铝制品餐具不宜用来蒸煮或长时间存放酸性、碱性的食物。
③熔点很高，用于制造耐火材料—耐火坩埚、耐火管、耐高温的实验仪器，纯净的氧化铝俗称刚玉。
任务二、实验探究：实验探究：分别在氯化铝溶液中滴加氨水和氢氧化钠溶液，观察实验现象，填写表格内容。
氯化铝溶液中滴加氨水产生沉淀，再加过量氨水沉淀不溶解
氯化铝溶液中滴加氢氧化钠溶液产生沉淀，再加过量氢氧化钠溶液沉淀溶解
氢氧化铝能溶于强碱氢氧化钠，不用于弱碱NH3‧H2O离子方程式：Al(OH)3＋OH－＝[Al(OH)4]-。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，叫做两性氢氧化物。
【典例1】下列关于除杂试剂的选择不正确的是(括号中的物质为杂质) （ ） A．Fe2O3(Al2O3)：NaOH溶液 B．Cl2(HCl)：饱和食盐水 C．NaHCO3(Na2CO3)：澄清石灰水D．FeCl3(FeCl2)：Cl2
【解析】A．氧化铝是两性氧化物，氢氧化钠和氧化铝反应得到偏铝酸钠，可以除去杂质，A项正确；B．饱和食盐水可以吸收HCl，可以除去杂质，B项正确；C．碳酸钠和碳酸氢钠都会和澄清石灰水反应，不能除去杂质，C项错误D．氯气和氯化亚铁反应生成氯化铁，可以除去杂质，D项正确；答案选C。
【典例2】下列关于铝单质的叙述中，正确的是（ ） A．铝和NaOH溶液反应：Al＋2OH-＋2H2O=[Al(OH)4]-＋H2↑ B．铝制品在空气中有很强的抗腐蚀性是因为铝的化学性质很稳定 C．不能用铝制的器皿来盛放酸梅汤或碱水是因为铝会和酸或碱反应 D．用坩埚钳夹住一小块用砂纸仔细打磨过的铝箔在酒精灯上加热， 熔化后的液态铝会滴落下来，是因为金属铝的熔点较低
【解析】铝和NaOH溶液反应，生成偏铝酸钠和氢气，其离子方程式为2Al＋2OH-＋6H2O=2[Al(OH)4]-＋3H2↑，A错误；铝制品在空气中有很强的抗腐蚀性，主要是其表面形成致密的氧化膜，而铝是较活泼的金属，其化学性质不稳定，B错误；无论是铝还是其氧化物都能与酸或碱反应，C正确；打磨后的铝箔在酒精灯上灼烧表面生成Al2O3，高熔点的Al2O3兜住了熔融液态铝，不会滴落，D错误。
1．合金的应用极大地促进了人类社会的发展。下列不属于合金的是( )
【解析】合金是由两种或两种以上金属或金属与非金属熔合而成具有金属特性的物质，据此解答。A．狗头兽首铜像属于合金，A错误；B．柔性显示屏(基础材料：石墨烯)不属于合金，B正确；C．流通硬币属于合金，C错误；D．潜水器外壳(钛、铝等)属于合金，D正确。答案选B。
2．下列有关金属及其合金的说法错误的是（ ）A．目前我国流通的硬币是由合金材料制成的B．低碳钢硬而脆，处理后弹性好，可用于制器械、弹簧、刀具等C．镁在空气中燃烧发出耀眼的白光，可用于制作照明弹D．日用铝制品表面覆盖着氧化膜，对内部金属起保护作用
【解析】A．目前我国流通的硬币是由合金材料制成：1角的为不锈钢，5角的为钢芯镀铜，1元的为钢芯镀镍，故A正确；B．高碳钢硬而脆，处理后弹性好，可用于制器械、弹簧、刀具等，故B错误；C．制造照明弹是利用了镁燃烧发出耀眼的白光，故C正确；D．铝与氧气反应生成致密的氧化铝保护膜，对内部金属起保护作用，故D正确；故选B。
3．中国国产大型客机C919机身部分采用第三代新型铝锂合金材料。下列关于铝锂合金的认识不正确的是( )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．改变原料的配比，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，改变原料的配比，可以制得性能不同的铝锂合金；合金一般比其组分金属的颜色更鲜艳，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完全相同。
4．有关Al与NaOH溶液反应的说法中，正确的是（ ）A．Al是还原剂，NaOH及H2O均是氧化剂B．还原产物是H2，且由H2O还原所得的H2与NaOH还原所得的H2物质的量之比为2 ： 1C．反应中1mlAl失去3/2ml电子D．此反应中，只有水是氧化剂，NaOH既不是氧化剂也不是还原剂
【解析】铝与氢氧化钠溶液发生反应的实质为2Al＋6H2O=2Al(OH)3＋3H2↑、NaOH＋Al(OH)3=Na[Al(OH)4】，据此回答；根据反应实质，Al的化合价升高，Al作还原剂，H2O作氧化剂，NaOH既不是氧化剂也不是还原剂，故A错误；根据铝与氢氧化钠溶液反应实质，NaOH既不是氧化剂也不是还原剂，氢气只来自于H2O，故B错误；反应Al的化合价由0价→＋3价，因此1mlAl参与反应失去3ml电子，故C错误；根据上述分析，水是氧化剂，NaOH既不是氧化剂也不是还原剂，故D正确。