人教版高中化学必修第一册第三章铁金属材料导学案+课件

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第1课时　合金核心微网络素养新要求1.了解金属及其性能，认识金属材料的分类。2．认识铁合金的类型、性能及用途。3．学会铝和氧化铝的性质，认识两性氧化物的特性。4．了解铝合金、新型合金的用途，理解金属材料的重要性。学业基础一、合金及其性质1．合金的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________的物质。2．合金的特性(1)合金的硬度一般比各成分金属的____。(2)合金的熔点一般比各成分金属的____。(3)合金的_____、_____及________一般优于各成分金属。(4)合金的性能可以通过所添加的合金元素的______、含量和______________等来加以调节。金属特性大低物理化学机械性能种类生成合金的条件特别提醒 (1)合金是混合物，不是纯净物，是通过熔合而成的。(2)通常认为合金没有固定的熔点。(3)组成合金的物质不一定都是金属，也可以有非金属，但一定有金属。(4)合金的用途比纯金属更广泛。(5)合金的种类远远多于纯金属的种类。(6)一般来说合金中各成分金属保持了其原有的化学性质。3.纯金属与合金的结构比较 合金的形成改变了________________，使合金的性能与纯金属相比有很大的差异。金属的内部结构二、铁合金1．分类2%～4.3%0.03%～2%2．主要特征和用途3.钢中合金元素的主要作用三、铝和铝合金1．铝的存在和物理性质(1)存在：铝是地壳中含量最多的金属元素，铝在地壳中的含量仅次于____和____，居第三位。(2)铝的物理性质氧硅2.铝的化学性质(1)铝与O2等非金属单质反应①常温下铝与O2的反应常温下，金属铝能被空气中的氧气氧化，表面生成一层致密的氧化铝薄膜，这层薄膜能阻止内部金属继续与氧气发生反应。反应的化学方程式为4Al＋3O2===2Al2O3。②在点燃条件下，铝剧烈燃烧，发出耀眼的白光。4Al＋3O2 2Al2O3(2)铝与盐酸反应的实验探究爆鸣声铝表面的保护膜(氧化铝)Al2O3＋6HCl===2AlCl3＋3H2O2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑特别提醒实验开始时不产生气泡，后产生气泡且速率加快，这是因为开始时Al表面的氧化铝薄膜参与反应，不产生H2，后来Al参与反应，产生H2，随着反应的进行，温度升高，反应速率加快。(3)铝、氧化铝与NaOH溶液反应的实验探究特别提醒严格地说，NaAlO2应为Na[Al(OH)4](四羟基合铝酸钠)，为书写方便，常简化为NaAlO2。无色气泡爆鸣气泡爆鸣  3.两性氧化物能与_____反应生成_____和_____，又能与_____反应生成______和_____的氧化物，叫做两性氧化物。4．常见的铝合金酸盐水碱盐水四、新型合金知识拓展用途广泛的稀土金属(1)稀土元素包括镧系元素(57～71号元素)15种元素以及钇和钪，共17种元素。(2)用途①稀土金属有着广泛的用途，它既可单独使用，也可用于生产合金。在合金中加入适量稀土金属，能大大改善合金的性能。因而，稀土元素又被称为“冶金工业的维生素”。②稀土金属可用于制造引火合金、永磁材料、超导材料和发光材料等。稀土金属除广泛应用在冶金、石油化工、材料工业、医药及农业领域外，还逐渐深入到许多现代科技领域。[即学即练]1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”(1)合金中不可能含有非金属元素。(　　)(2)合金中的金属元素以化合物的形式存在。(　　)(3)合金中各元素的含量一定，所以合金是纯净物。(　　)(4)生铁的熔点比铁低，但机械强度和硬度比铁高。(　　)(5)铝合金的熔点比纯铝的高。(　　)(6)两性氧化物是既有酸性又有碱性的氧化物。(　　)(7)等质量的Al与足量的盐酸、NaOH溶液充分反应，生成的H2的物质的量相同。(　　)(8)同浓度同体积的盐酸、NaOH溶液与足量Al充分反应，生成的H2的物质的量相同。(　　)××××××√√2．不锈钢通常不与酸、碱、盐反应，是因为加入了(　　)A.Ni和Cr B．Ni和AuC．Cr和Au D．Cr和Pt答案：A解析：不锈钢中添加的合金元素主要是Ni和Cr，Ni、Cr元素的加入使不锈钢在多种酸、碱、盐溶液中也能具有很好的化学稳定性和耐腐蚀性。3．下列有关厨房铝制品的使用中，你认为合理的是(　　)A．盛放食醋B．烧煮开水C．用金属丝擦洗表面的污垢D．用碱水洗涤答案：B解析：食醋中含有的醋酸呈酸性，能与铝发生反应而腐蚀；用金属丝擦洗时会破坏铝表面覆盖的氧化铝层，使铝裸露在外继续被腐蚀；而用碱水洗涤也同样不行，因为铝能跟碱反应而被腐蚀。 答案：D 5．2022年3月11日，新华社发文总结2021年中国取得的科技成就。“奋斗者”号载人潜水器最深下潜至10 909米成功入选。我国“奋斗者”号载人潜水器的耐压球壳是用钛合金制造的。钛合金可能具有的性质是(　　) A．密度大 B．硬度小C．强度大 D．易氧化答案：C6．铝既能与酸反应，又能与强碱溶液反应。回答下列问题：(1)在铝与盐酸和氢氧化钠溶液的反应中，铝元素化合价的变化都是_______________，还原剂都是____。(2)1 mol的铝分别与足量的稀盐酸和氢氧化钠溶液反应，生成氢气的体积在相同状况下比值为______，消耗氯化氢和氢氧化钠的物质的量之比为______。由0价变为＋3价铝1∶13∶1 核心素养目标1　合金的性质与金属材料 例1 合金相对于纯金属制成的金属材料来说优点是(　　)①合金的硬度一般比它的各成分金属的大②一般合金的熔点比它的各成分金属的更低③改变原料的配比，改变生成合金的条件，可得到具有不同性能的合金④合金比纯金属的应用范围更广泛A．①②③④　　B．②③④ C．①②④ D．①②③答案：A解析：合金具有许多优良的物理、化学或机械性能，在许多方面优于它的各成分金属。例如，合金的硬度一般比各成分金属的硬度大，多数合金的熔点比各成分金属的熔点低。状元随笔　合金的组成及性质(1)合金中一定含有金属元素，可能含有非金属元素。(2)合金是混合物，没有固定的熔点。(3)合金具有金属特性，如导电、传热等。(4)合金形成后会影响各成分金属的物理性质，如合金的熔点一般比成分金属低，而硬度、机械强度一般比成分金属高；但一般来说各成分金属均保持了其原有的化学性质。 [提升1]　合金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。(1)下列物质不属于合金的是(　　)A．明矾 B．硬铝C．生铁 D．青铜A解析：A属于化合物；硬铝中含铝、镁、硅等，生铁中主要含铁、碳，青铜中含有铜、锡，它们都属于合金。(2)根据下表中四种金属的熔、沸点：其中不能形成合金的是(　　)①Cu与Na　②Fe与Cu　③Fe与Na　④Al与NaA．①② B．①③C．①④ D．②④B 解析：当一种金属的熔点超过另一种金属的沸点时，它们就不可能熔合在一起而形成合金。(3)某合金与铁的物理性质的比较如下表所示： 已知该合金耐腐蚀，强度大。从以上性能看，该合金不适合作(　　)A．导线 B．门窗框C．炉具 D．飞机外壳A解析：从表格中总结，该合金具有密度小、机械性能好的特点，所以适合作飞机外壳、门窗框。由于熔点较高，所以适合作炉具。但是导电性不好，所以不适宜作导线。(1)合金的熔点低于成分金属的熔点。(2)一种金属的熔点高于另一种金属的沸点时则不能形成合金。(3)金属与非金属形成合金时：部分不活泼非金属与金属可形成合金，活泼非金属与活泼金属则不能形成合金。 [提升2]　下列说法正确的是(　　)A．用来制造储存氢气所用钢瓶的合金是储氢合金B．不锈钢是最常见的新型合金C．新型合金主要应用于航天航空、生物工程等领域D．碳纤维复合材料属于新型合金材料答案：C解析：储氢合金是指一类能够大量吸收H2，并与H2结合成金属氢化物的材料，A项错误；不锈钢属于铁合金，B项错误；碳是非金属元素，碳纤维主要由碳元素组成，不属于合金，D项错误。状元随笔　认识储氢合金(1)一些金属化合物具有异乎寻常的储氢能力，如稀土类化合物(LaNi5)、钛系化合物(TiFe)、镁系化合物(Mg2Ni)以及钒、铌、锆等金属合金；这些化合物可以像海绵吸水一样大量吸收氢气，并且安全可靠，人们形象地称之为储氢金属。(2)储氢金属之所以能吸氢是因为它和氢气发生了化学反应；首先氢气在其表面被催化而分解成氢原子，然后氢原子再进入金属内部生成金属氢化物，这样就达到了储氢的目的；由于这个反应是一个可逆反应(2M＋xH2⇌2MHx)，所以，在使用时可以释放氢气。(3)储氢合金对氢具有选择吸收特性，只能吸收氢而不能吸收(或极少吸收)其他气体，储氢合金密度大，安全性好，适于大规模氢气储运。关键能力　几种新型合金目标2　铝与酸、碱的反应例2 有关Al与NaOH溶液反应的说法中，正确的是(　　)A．铝是还原剂，其氧化产物是H2B．NaOH是氧化剂，其还原产物是H2C．铝是还原剂，H2O和NaOH都是氧化剂D．H2O是氧化剂，Al被氧化答案：D 状元随笔　(1)通常情况下，金属元素原子在化学反应中易失去电子，表现出较强的还原性。(2)金属元素只表现出正化合价，故金属单质不表现氧化性。 [提升3]　称取两份铝粉，第一份加入足量的浓NaOH溶液，第二份加入足量的盐酸，如果放出等体积的气体(在同温、同压下)，则两份铝粉的质量之比为(　　)A．1∶2 B．1∶3C．3∶2 D．1∶1答案：D解析：不论是与NaOH溶液反应，还是与盐酸反应，均是Al失去电子，还原产物都是H2，且都有如下关系：2Al～6e－～3H2，由化学方程式可知，2 mol Al生成3 mol H2，只要有酸碱足量的情况下，生成H2的多少取决于参加反应的铝的多少。生成相同质量的H2，消耗铝的质量相同。  铝与氢氧化钠溶液反应的实质： 由以上分析可知，铝与氢氧化钠溶液反应的实质是铝与水的反应，其生成物再与氢氧化钠反应。学考评价1．[2022·北京合格考模拟]2021年5月22日，中国第一辆火星车“祝融号”成功“打卡”火星表面。火星车上通常会用到耐高温材料，下列物质属于耐高温材料的是 (　　)A．不锈钢 B．铝合金C．钠钾合金 D．耐高温陶瓷答案：D2．下列关于合金的说法正确的是 (　　)A．在我国使用最早的合金是铁合金B．生铁的含碳量比钢低C．储氢合金是一类能够大量吸收H2，并与H2结合成具有广阔前景的金属氢化物的材料D．稀土金属不能用于生产合金答案：C3．下列关于金属铝的叙述不正确的是 (　　)A．铝的化学性质很活泼，但在空气中不易锈蚀B．铝箔在空气中受热可以熔化，且发生剧烈燃烧C．等质量的铝分别与足量盐酸、氢氧化钠溶液反应放出的气体物质的量相等D．铝的熔点比氧化铝低答案：B4．镁铝合金因坚硬、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性质是(　　)A．不易生锈 B．导电性好C．密度小 D．强度高答案：B5．把下列金属投入0.1 mol·L－1盐酸中，反应最剧烈的是(　　)A．Cu B．FeC．Mg D．Al答案：C6．[2022·安徽砀山高一段考]称取两份铝粉，第一份中加入足量的盐酸，第二份中加入足量的NaOH溶液，若同温同压下放出相同体积的气体，则两份铝粉的质量之比为(　　)A．2∶3 B．1∶6C．1∶1 D．3∶2答案：C解析：由铝分别与HCl、NaOH反应的化学方程式可知，Al与H2的关系式都为2Al～3H2，同温同压下放出相同体积的气体，需要铝的质量相等。 AB解析：(1)根据信息可知，泡沫铝是一种合金，是混合物；泡沫铝是一种优质的建筑材料和轻质材料；由于泡沫铝有很大刚性，密度小，且隔音、保温，故泡沫铝可用于飞机制造。(2)铝制成铝箔用于食品包装，利用的是铝的延展性。(3)铝在空气中会被氧化生成一层致密的氧化膜而对内部铝起保护作用，但这层氧化膜遇到强酸或强碱溶液都会溶解，请写出：①氧化膜与盐酸反应的离子方程式：_________________________。②氧化膜与氢氧化钠溶液反应的离子方程式：__________________________。Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O  练后感悟铝与盐酸、氢氧化钠溶液反应定量分析