2020_2021學(xué)年新教材高中化學(xué)第三章鐵金屬材料2第1課時(shí)鐵合金鋁和鋁合金新型合金學(xué)案新人教版必修1

1、第1課時(shí)鐵合金鋁和鋁合金新型合金學(xué)習(xí)目標(biāo)核心素養(yǎng)1認(rèn)識(shí)合金的組成及特性，深入了解常見(jiàn)鐵合金、鋁合金、新型合金的組成及用途。2結(jié)合生活中鋁制品的使用，認(rèn)識(shí)氧化膜對(duì)鋁制品的保護(hù)作用，通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究認(rèn)識(shí)鋁、氧化鋁的兩性。1通過(guò)對(duì)“合金材料”的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)科學(xué)精神和社會(huì)責(zé)任。2通過(guò)對(duì)“鋁、氧化鋁”的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)探究能力和創(chuàng)新意識(shí)。新課情境呈現(xiàn) 金屬材料的使用并不僅僅局限于我們熟悉的金、銀、銅、鐵、鋁這幾種，有很多其他的金屬現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用，讓我們走進(jìn)教材，學(xué)習(xí)鐵合金、鋁和鋁合金、新型合金。課前素能奠基 知識(shí)回顧1金屬具有許多共同的物理性質(zhì)，如不透明、有金屬光澤、_易導(dǎo)電_、_易導(dǎo)熱_、有_延展_性。2生產(chǎn)

2、、生活中應(yīng)用較多的合金是_生鐵和鋼_，歷史上應(yīng)用最早的金屬是_銅_。新知預(yù)習(xí)一、合金的概念和特性概念由兩種或兩種以上的_金屬_(或_金屬與非金屬_)熔合而成的具有_金屬_特性的物質(zhì)性能硬度硬度一般_大于_它的純金屬成分熔點(diǎn)熔點(diǎn)一般_低于_它的成分金屬與純金屬材料相比，合金具有優(yōu)良的物理、化學(xué)或機(jī)械性能二、鐵合金1鐵合金的分類(lèi)分類(lèi)含碳量性能用途鐵合金生鐵2%4.3%_硬度_大、抗壓，性脆、可鑄造成型制造_機(jī)座_和管道等鋼0.03%2%良好的_延展_性，機(jī)械性能好，可鍛軋和鑄造制造機(jī)械和交通工具2鋼的分類(lèi)(1)鋼是用量_最大_、用途最廣的合金，根據(jù)其化學(xué)成分，分為：_碳素鋼_和_合金鋼_。(2)碳

3、素鋼 (3)合金鋼又叫特種鋼，特殊性能：強(qiáng)度、_硬度_大，可塑性、_韌性_好，耐磨，_耐腐蝕_等。不銹鋼合金元素性能用途主要是cr、ni在大氣中穩(wěn)定，不容易生銹，具有很強(qiáng)的_抗腐蝕_能力制造_醫(yī)療_器材、廚房用具和餐具；地鐵列車(chē)的車(chē)體等三、鋁和鋁合金鋁是地殼中含量最多的金屬。鋁性質(zhì)活潑，鋁和鋁合金制品比較穩(wěn)定的原因是表面覆蓋著致密的_氧化鋁_薄膜，保護(hù)內(nèi)部金屬。1鋁與酸、堿的反應(yīng)鋁與鹽酸反應(yīng)鋁與氫氧化鈉溶液反應(yīng)實(shí)驗(yàn)操作實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象鋁片_逐漸溶解_，有無(wú)色氣泡冒出，將點(diǎn)燃的木條放在試管口有_爆鳴聲_化學(xué)方程式_2al6hcl=2alcl33h2_2al2h2o2naoh=2naalo23h2_離子方

4、程式_2al6h=2al33h2_2al2oh2h2o=2alo3h2_實(shí)驗(yàn)結(jié)論鋁既能與鹽酸反應(yīng)，又能與氫氧化鈉溶液反應(yīng)，都產(chǎn)生_氫氣_2.氧化鋁與酸、堿的反應(yīng)(1)兩性氧化物：既能與酸反應(yīng)生成_鹽和水_，又能與堿反應(yīng)生成_鹽和水_的氧化物，如al2o3。(2)氧化鋁的兩性al2o3反應(yīng)的離子方程式：_al2o36h=2al33h2o_反應(yīng)的離子方程式：_al2o32oh=2aloh2o_3鋁合金(1)鋁合金中的合金元素有：_cu_、_mg_、si、mn、zn及_稀土元素_等。(2)硬鋁合金元素性能用途cu、mg、mn、si_密度_小、強(qiáng)度高、抗腐蝕能力較強(qiáng)制造_飛機(jī)_、宇宙飛船(3)稀土元素

5、包含元素：鑭系元素(從鑭到镥)，原子序數(shù)從5771的15種元素及_鈧_、_釔_共17種元素。點(diǎn)撥：稀土元素稱為冶金工業(yè)的維生素，因?yàn)樵诤辖鹬屑尤脒m量稀土金屬，能大大改善合金的性能。(4)鋁合金用途是制造飛機(jī)和宇宙飛船的理想材料。四、新型合金預(yù)習(xí)自測(cè)1判斷正誤(正確的打“”，錯(cuò)誤的打“”)。(1)任何兩種金屬通過(guò)熔合均可以形成合金()(2)合金是混合物，沒(méi)有固定的熔、沸點(diǎn)()(3)鋁合金適宜制作門(mén)窗的理由是易加工且抗腐蝕()(4)al2o3既是酸性氧化物又是堿性氧化物()(5)al2o3可以與所有酸發(fā)生反應(yīng)()(6)等質(zhì)量的al與足量鹽酸、naoh溶液反應(yīng)生成的h2的質(zhì)量相同()(7)等體積、等

6、濃度的鹽酸和naoh溶液與足量al反應(yīng)生成h2的質(zhì)量相同()2鋁既能與硫酸溶液反應(yīng)，又能與燒堿溶液反應(yīng)，下列說(shuō)法不正確的是(c)a兩個(gè)反應(yīng)都是氧化還原反應(yīng)b鋁與硫酸反應(yīng)時(shí)，硫酸作氧化劑c鋁與燒堿溶液反應(yīng)時(shí)，氫氧化鈉作氧化劑d兩個(gè)反應(yīng)都有氣體生成解析：鋁與硫酸溶液反應(yīng)生成al2(so4)3和h2，鋁是還原劑，硫酸是氧化劑；鋁與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成naalo2和h2，鋁是還原劑，h2o是氧化，所以選c。3下列有關(guān)廚房鋁制品的使用中，你認(rèn)為合理的是(b)a盛放食醋b燒煮開(kāi)水c用金屬絲擦洗表面的污垢d用堿水洗滌解析：鋁既能與堿又能與酸反應(yīng)，a、d不合理；鋁制品表面有一層致密的氧化膜，可起到保護(hù)作用，若

7、用金屬絲擦洗不可取，c不合理，金屬鋁表面氧化物與熱水不反應(yīng)，b合理。4下列所用材料不屬于合金的是(b)a家用的鋁窗b溫度計(jì)用的水銀c鑄造用的黃銅d建筑用的鋼筋解析：鋁窗含有的元素有鋁、銅、鎂、錳、鋅等，a不選；水銀是單質(zhì)，選b；黃銅中含有銅和鋅，c不選；鋼筋中含鐵、碳等元素，d不選。5鋼材是目前使用最廣泛的金屬材料。鋼材可以用作橋梁的結(jié)構(gòu)材料，是因?yàn)樗?b)a有良好的導(dǎo)熱性b有一定的機(jī)械強(qiáng)度c不易受空氣和水的作用d有良好的導(dǎo)電性解析：鋼材可用作橋梁的結(jié)構(gòu)材料主要利用了鋼機(jī)械強(qiáng)度大，故選b。6下列金屬中，表面自然形成的氧化層能保護(hù)內(nèi)層金屬不被空氣氧化的是(d)acubnacfedal解析：al在

8、空氣中易形成致密的al2o3氧化膜，保護(hù)內(nèi)層金屬。課堂素能探究 知識(shí)點(diǎn) 合金問(wèn)題探究：1.列舉生活中的合金材料，并簡(jiǎn)述選擇該材料時(shí)利用了該合金的哪些優(yōu)異性能。2為什么航空工業(yè)中鋁合金比鐵合金應(yīng)用更廣泛？探究提示：1.鋁合金門(mén)窗：質(zhì)輕、耐腐蝕；易拉罐：質(zhì)輕、易回收利用。2鋁合金比鐵合金密度小且耐高溫、耐腐蝕。知識(shí)歸納總結(jié)：1合金的組成及性質(zhì)(1)合金中一定含有金屬元素，可能含有非金屬元素。(2)合金是混合物，沒(méi)有固定的熔點(diǎn)。(3)合金具有金屬特性，如導(dǎo)電、傳熱等。(4)合金形成后會(huì)影響各成分金屬的物質(zhì)性質(zhì)，如合金的熔點(diǎn)一般比成分金屬低，而硬度、機(jī)械強(qiáng)度一般比成分金屬高；但一般來(lái)說(shuō)各成分金屬均保持

9、了其原有的化學(xué)性質(zhì)。2合金的形成條件(1)金屬與金屬形成合金時(shí)：合金是金屬在熔化狀態(tài)時(shí)相互混合形成的，熔化時(shí)的溫度需達(dá)到成分金屬中熔點(diǎn)最高的金屬的熔點(diǎn)，但又不能超出成分金屬中沸點(diǎn)最低的金屬的沸點(diǎn)。一種金屬的熔點(diǎn)高于另一種金屬的沸點(diǎn)時(shí)則不能形成合金。(2)金屬與非金屬形成合金時(shí)：部分不活潑非金屬與金屬可形成合金，活潑非金屬與活潑金屬則不能形成合金。3金屬材料選擇的依據(jù)某種金屬能不能成為一種應(yīng)用廣泛的材料主要取決于該金屬的儲(chǔ)量、冶煉成本、市場(chǎng)價(jià)格以及所具有的性能和是否易于加工等。(1)物理性質(zhì)：密度、硬度、強(qiáng)度、導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性等，這些性質(zhì)決定金屬材料的加工難易程度。(2)化學(xué)性質(zhì)：對(duì)水的作用、耐腐

10、蝕性等，這些性質(zhì)決定金屬材料的日常維護(hù)和環(huán)境對(duì)其的影響。典例1哈大齊高鐵的通車(chē)，標(biāo)志我國(guó)高寒地區(qū)高鐵技術(shù)領(lǐng)先世界，車(chē)廂大部分采用鋁合金材料制造，這是因?yàn)殇X合金(a)a質(zhì)地輕，強(qiáng)度大，抗腐蝕能力比較強(qiáng)b具有比較活潑的化學(xué)性質(zhì)c各種成分在自然界中含量豐富，容易獲取d比純鋁熔點(diǎn)高，耐高溫解析：高鐵車(chē)箱要求質(zhì)量輕，強(qiáng)度大、抗腐蝕能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，鋁合金符合，所以選a。變式訓(xùn)練1下列關(guān)于合金的說(shuō)法錯(cuò)誤的是(b)a合金是由兩種或兩種以上的金屬或金屬與非金屬熔合而成的具有金屬特性的物質(zhì)b鎂鋁合金的硬度比鎂和鋁都小c在合金中加入適量的稀土金屬能大大改善合金的性能d青銅、硬鋁、鋼都是合金解析：合金是由兩種或兩種以上

11、的金屬或金屬與非金屬熔合而成的具有金屬特性的物質(zhì)，故a正確；鎂鋁合金的硬度比鎂和鋁都大，故b錯(cuò)誤；在合金中加入適量稀土金屬，就能大大改善合金的性能，故c正確；青銅、硬鋁、鋼都是由兩種或兩種以上的金屬(或金屬與非金屬)熔合在一起形成的具有金屬特性的物質(zhì)，屬于合金，故d正確。知識(shí)點(diǎn)二鋁與鹽酸、naoh溶液的反應(yīng)問(wèn)題探究：1.廚房中能夠用鋁制容器長(zhǎng)時(shí)間存放食醋嗎？2根據(jù)鋁的性質(zhì)分析，如何除去鎂粉中的鋁粉？探究提示：1.不能。鋁能與醋酸反應(yīng)。2將樣品加入足量的naoh溶液，然后過(guò)濾、洗滌、干燥。知識(shí)歸納總結(jié)：鋁與鹽酸、naoh溶液反應(yīng)的定量關(guān)系2al6h=2al33h2(1)2al2oh2h2o=2a

12、lo3h2(2)1等量的鋁分別與足量的鹽酸和氫氧化鈉溶液反應(yīng)，消耗hcl和naoh的物質(zhì)的量之比為31。2等量的鋁分別與足量的鹽酸和氫氧化鈉溶液反應(yīng)，產(chǎn)生氫氣的體積比為vhcl(h2)vnaoh(h2)11。3足量的鋁分別與等物質(zhì)的量的鹽酸和氫氧化鈉溶液反應(yīng)，產(chǎn)生氫氣的體積比為vhcl(h2)vnaoh(h2)13。4一定量的鋁分別與一定量的鹽酸和氫氧化鈉溶液反應(yīng)，若產(chǎn)生氫氣的體積比為13vhcl(h2)vnaoh(h2)11，則必定是鋁與鹽酸反應(yīng)，鋁過(guò)量而鹽酸不足；鋁與氫氧化鈉溶液反應(yīng)，鋁不足而氫氧化鈉溶液過(guò)量。5鋁既能與非氧化性酸反應(yīng)產(chǎn)生氫氣，也能與堿反應(yīng)產(chǎn)生氫氣，前者是置換反應(yīng)，后者不是

13、置換反應(yīng)。6鋁與鹽酸、氫氧化鈉的反應(yīng)中，還原劑都是鋁，還原產(chǎn)物都是氫氣，故鋁與產(chǎn)生氫氣的關(guān)系式是相同的。典例2甲、乙兩個(gè)燒杯中分別盛有100 ml 4.0 moll1的鹽酸和100 ml 4.0 moll1的naoh溶液，向兩個(gè)燒杯中均加入5.4 g鋁粉，在相同狀況下產(chǎn)生氣體的體積比為(b)a11b23c32d31解析：甲、乙兩燒杯中含有hcl、naoh的物質(zhì)的量都為0.4 mol，根據(jù)化學(xué)方程式2al6hcl=2alcl33h2、2al2naoh2h2o=2naalo23h2可知，5.4 g(即0.2 mol)al分別與鹽酸和naoh溶液反應(yīng)時(shí)，鹽酸不足量而naoh過(guò)量，故al與鹽酸反應(yīng)生成

14、h2 0.2 mol，與naoh溶液反應(yīng)生成h2 0.3 mol，其體積比為23。變式訓(xùn)練2足量下列物質(zhì)與相同質(zhì)量的鋁反應(yīng)，放出氫氣且消耗溶質(zhì)物質(zhì)的量最少的是(c)a鹽酸b稀硫酸c氫氧化鈉溶液d氯化鈉溶液解析：鋁與氯化鈉溶液不反應(yīng)，由2al6h=2al33h2，2al2oh2h2o=2alo3h2可知，al3hh2，alohh2，即1 mol鋁消耗氫氧化鈉1 mol、硫酸1.5 mol、氯化氫3 mol。名師博客呈現(xiàn) 1氫氧化鋁(1)物理性質(zhì)al(oh)3是白色固體，幾乎不溶于水，但能凝聚水中的懸浮物，并能吸附色素。(2)化學(xué)性質(zhì)兩性氫氧化物：像al(oh)3這樣既能與酸反應(yīng)生成鹽和水，又能與

15、堿反應(yīng)生成鹽和水的氫氧化物，稱為兩性氫氧化物。al(oh)3是典型兩性氫氧化物，在強(qiáng)酸與強(qiáng)堿溶液里都能溶解。a與強(qiáng)酸反應(yīng)：al(oh)33h=al33h2ob與強(qiáng)堿反應(yīng)：al(oh)3oh=alo2h2o氫氧化鋁的熱穩(wěn)定性al(oh)3的熱穩(wěn)定性較差，將al(oh)3加熱后，可分解為al2o3和h2o。2al(oh)3al2o33h2o2既能與酸反應(yīng)，又能與堿反應(yīng)的物質(zhì)有：(1)某些金屬，如al；(2)兩性氧化物，如al2o3；(3)兩性氫氧化物，如al(oh)3；(4)弱酸的酸式鹽，如nahco3、nahs、nahso3、na2hpo4；(5)弱酸的銨鹽，如(nh4)2s、(nh4)2co3

16、、ch3coonh4、nh4hco3。即時(shí)訓(xùn)練已知單質(zhì)a、b、c和甲、乙、丙、丁四種化合物有下圖所示的轉(zhuǎn)化關(guān)系，c為密度最小的氣體，甲是一種高熔點(diǎn)的物質(zhì)，丙常溫下是一種液體。根據(jù)以上轉(zhuǎn)化關(guān)系回答：(1)寫(xiě)出下列物質(zhì)的化學(xué)式：a_al_；b_o2_；乙_naalo2_；丁_al(oh)3_。(2)寫(xiě)出a與naoh溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式：_2al2naoh2h2o=2naalo23h2_。寫(xiě)出甲與naoh溶液反應(yīng)的離子方程式：_al2o32oh=2aloh2o_。(3)將一定量的a加入naoh溶液中，產(chǎn)生的c在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為3.36 l，則消耗的a的物質(zhì)的量為_(kāi)0.1_mol_，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的

17、量為_(kāi)0.3_mol_。解析：常見(jiàn)金屬單質(zhì)中能與naoh溶液反應(yīng)產(chǎn)生氣體的只有al，所以a是al，乙是naalo2，c是h2。甲是鋁的化合物，可和naoh溶液反應(yīng)產(chǎn)生naalo2，可能是al2o3，則丙是h2o，b是o2。根據(jù)naalo2co2(過(guò)量)2h2o=nahco3al(oh)3，可知丁是al(oh)3。丁失去h2o可得到al2o3，可驗(yàn)證甲是al2o3。課堂達(dá)標(biāo)驗(yàn)收 1合金常因質(zhì)輕、硬度大、耐腐蝕等特性備受青睞。只含有下列成分的物質(zhì)一定不是合金的是(d)afe、cbcu、zncal、cudc、si解析：由合金概念可知，合金中至少含有一種金屬，c、si都是非金屬不能形成合金，故選d。2

18、青銅是我國(guó)使用最早的合金。下列關(guān)于青銅性質(zhì)的說(shuō)法，不正確的是(d)a熔點(diǎn)比純銅低b能夠?qū)щ奵能夠?qū)醖硬度比純銅小解析：合金的熔點(diǎn)比其組成成分熔點(diǎn)低，a正確；合金能導(dǎo)熱、導(dǎo)電，b、c正確；合金的硬度比其組成成分的硬度大，d不正確。3下列物質(zhì)中不屬于鐵合金的是(d)a不銹鋼b生鐵c碳素鋼d氧化鐵解析：合金是金屬與金屬或金屬與非金屬融合而成的混合物，氧化鐵屬純凈物，不是合金，所以選d。4如圖所示的實(shí)驗(yàn)中，投入鋁片后(d)a中產(chǎn)生氣泡，中不產(chǎn)生氣泡b和中都不產(chǎn)生氣泡c和中都產(chǎn)生氣泡，中是h2，中是o2d和都產(chǎn)生氣泡，且都是h2解析：鋁在鹽酸中反應(yīng)是2al6hcl=2alcl33h2，鋁在氫氧化鈉溶液中反應(yīng)是2al2naoh2h2o=2naalo23h2，所以選d。5下列說(shuō)法正確的是(d)aal2o3難溶于水，不跟水反應(yīng)，所以它不是al(oh)3對(duì)應(yīng)的氧化物b因?yàn)閍l2o3是金屬氧化物，所以它是堿性氧化物cal2o3能跟所有的酸堿溶液反應(yīng)dal2o3能跟強(qiáng)的酸堿溶液反應(yīng)解析：al(oh)3對(duì)應(yīng)的氧化物為al2o3和氧化物的溶解性無(wú)關(guān)，a項(xiàng)錯(cuò)誤；al2o3是兩性氧化物，b項(xiàng)錯(cuò)誤；al2o3與強(qiáng)酸、強(qiáng)堿反應(yīng)，與弱酸、弱堿不反