高中化學(xué)必修一教案8用途廣泛的金屬材料

1、高中化學(xué)必修一教學(xué)案課題用途廣泛的金屬材料年級(jí)高中化學(xué)必修一授課對(duì)象授課教師劉時(shí)間2016年 月 日學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)會(huì)正確選用金屬材料學(xué)習(xí)重點(diǎn)難點(diǎn)常見的合金的性質(zhì)及應(yīng)用教學(xué)過程S(歸納)一、用途廣泛的金屬材料1、銅合金講解（1）銅材：以純銅或銅合金制成各種形狀包括棒、線、板、帶、條、管、箔等統(tǒng)稱銅材。銅材的加工有軋制、擠制及拉制等方法，銅材中板材和條材有熱軋和冷軋的；而帶材和箔材都是冷軋的，管材和棒材則分為擠制品和拉制品，線材都是拉制的。（2）黃銅：黃銅是銅與鋅合金。最簡(jiǎn)單的黃銅是銅鋅二元合金，稱為簡(jiǎn)單黃銅或普通黃銅。黃銅中鋅的含量較高，其強(qiáng)度也較高，塑性稍低。工業(yè)上采用的黃銅含鋅量不起過45%，含

2、鋅量再高將會(huì)產(chǎn)生脆性，使合金性能變壞。為了改善黃銅的某種性能，在二元黃銅的基礎(chǔ)上加入其他合金元素的黃銅稱為特殊黃銅。常用的合金元素有硅、鋁、錫、鉛、錳、鐵與鎳等。在黃銅中加鋁能提高黃銅的屈服強(qiáng)度和抗腐蝕性，稍降低塑性。含鋁小于4%的黃銅具有良好的加工、鑄造等綜合性能。在黃銅中加1%的錫能顯著改善黃銅的抗海水和大氣腐蝕的能力，因此稱為“海軍黃銅”。錫還能改善黃銅的切削加工性能。黃銅加鉛的主要目的是改善切削加工性和提高耐磨性，鉛對(duì)黃銅的強(qiáng)度影響不大。錳黃銅具有良好的機(jī)械性能、熱穩(wěn)定性和抗蝕性；在錳黃銅中加鋁，還可以改善它的性能，得到表面光潔的鑄件。黃銅可以分為鑄造和壓力加工兩類產(chǎn)品。（3）青銅：青

3、銅是歷史上應(yīng)用最早的一種合金，原指銅錫合金，因顏色呈青灰色，故稱青銅。為了改善合金的工藝性能和機(jī)械性能，大部分青銅內(nèi)還加入其他合金元素，如鉛、鋅、磷等。由于錫是一種稀缺元素，所以工業(yè)上還使用許多不含錫的無錫青銅，它們不僅價(jià)格便宜，還具有而需要的特殊性能。無錫青銅主要有鋁青銅、鈹青銅、錳青銅、硅青銅等。此外還有成分較為復(fù)雜的三元或四元青銅?，F(xiàn)在除黃銅和白銅（銅鎳合金）以外的銅合金均稱為青銅。錫青銅有較高的機(jī)械性能，較好的耐蝕性、減摩性和好的鑄造性能；對(duì)過熱和氣體的敏感性小，焊接性能好，無鐵磁性，收縮系數(shù)小。錫青銅在大氣、海水、淡水和蒸汽中的抗蝕性都比黃銅高。鋁青銅有比錫青銅高的機(jī)械性能和耐磨、耐

4、蝕、耐寒、耐熱、無鐵磁性，有良好的流動(dòng)性，無偏析傾向，可得到致密的鑄件。在鋁青銅中加入鐵、鎳和錳等元素，可進(jìn)一步改善合金的各種性能。青銅也分為壓力加工和鑄造產(chǎn)品兩大類。（4）白銅：以鎳為主要添加元素的銅基合金呈銀白色，稱為白銅。銅鎳二元合金稱普通白銅，加錳、鐵、鋅和鋁等元素的銅鎳合金稱為復(fù)雜白銅，純銅加鎳能顯著提高強(qiáng)度、耐蝕性、電阻和熱電性。工業(yè)用白銅根據(jù)性能特點(diǎn)和用途不同分為結(jié)構(gòu)用白銅和電工用白銅兩種，分別滿足各種耐蝕和特殊的電、熱性能。注意2、鋼講鋼的分類方法較多，按照品種，劃分為普通碳素鋼、低合金鋼、低硅鋼、一般碳素結(jié)構(gòu)鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼、合金彈簧鋼、軸承鋼等。綜合劃分為普通鋼和優(yōu)質(zhì)鋼兩大類

5、。按照規(guī)格，劃分為大、中、小三類。我們教材按照化學(xué)成分分成兩類，即碳素鋼和合金鋼。問碳素鋼按什么分成哪幾類？各具有哪些性能？合金鋼中含有哪些元素？總結(jié)鋼碳素鋼：鐵和碳的合金合金鋼：在碳素鋼中加入鉻、錳、鎢、鎳、鉬、鈷等合金元素(如不銹鋼)低碳鋼：含碳量低于0.3%中碳鋼：含碳量0.3%0.6%高碳鋼：含碳量高于0.6%講隨著現(xiàn)代工業(yè)與科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，碳鋼的性能已不能完全滿足需要，于是人們研制了各種合金鋼。合金鋼是在碳鋼基礎(chǔ)上，有目的地加入某些元素（稱為合金元素，如：鉻、錳、鎢、鉬、鈷、硅等）而得到的多元合金。合金鋼具有優(yōu)良的性能。過我們了解金屬合金的性質(zhì)，那么在實(shí)際生活中如何使用呢？E(典

6、例)一、本章知識(shí)結(jié)構(gòu)梳理（一）金屬的通用性講金屬的物理通用性：有金屬光澤、有延展性、導(dǎo)電、導(dǎo)熱。但不同金屬在密度、硬度、熔沸點(diǎn)等方面差別較大，這也是金屬單質(zhì)的一大特點(diǎn)。金屬的化學(xué)性質(zhì)是具有還原性，主要表現(xiàn)在金屬能與非金屬、水、酸、某些鹽發(fā)生反應(yīng)。金屬的還原性有很大差別，其還原性強(qiáng)弱與金屬原子的結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，一般說來，金屬原子的半徑越大，最外層電子越少，金屬的還原性越強(qiáng)。講金屬活動(dòng)性順序表中金屬的金屬性從左到右依次減弱，可以判斷金屬失電子的難易；可以判斷金屬離子得到電子的能力小結(jié)由金屬活動(dòng)性順序表分析金屬知識(shí)的規(guī)律金屬活動(dòng)順序K、Ca 、Na Mg Al、ZnFe、Sn、Pb HCu、Hg、Ag

7、Pt、Au與非金屬反應(yīng)Cl2都能直接化合，變價(jià)金屬一般生成高價(jià)金屬氯化物不反應(yīng)S與硫蒸氣直接化合，變價(jià)金屬生成低價(jià)金屬化合物不反應(yīng)O2常溫下易氧化，點(diǎn)燃生成過氧化物常溫生成氧化膜加熱化合不反應(yīng)與H2O反應(yīng) 常溫下生成堿和氫氣與熱水反應(yīng)有堿存在下與水反應(yīng)與高溫水蒸氣反應(yīng)不反應(yīng)不反應(yīng)與反應(yīng)生成鹽的氫氣不反應(yīng)不反應(yīng)與氧化性酸反應(yīng)不生成氫氣，鐵、鋁鈍化產(chǎn)生NO2、NO、SO2不反應(yīng)與鹽溶液的反應(yīng)與水反應(yīng)，不與鹽反應(yīng)，堿與鹽反應(yīng)排在前面的金屬能把排在后面的金屬?gòu)钠潲}溶液中置換出來不反應(yīng)堿的穩(wěn)定性受熱不分解加熱分解常溫分解自然界存在化合態(tài)化合態(tài)游離態(tài)冶煉方法電解法(電解熔融的鹽、氧化物、氫氧化物)熱還原法

8、熱分解或其它方法注意（二）鈉及鈉的化合物1、鈉的性質(zhì)總結(jié)（1）鈉的物理性質(zhì)：銀白色、質(zhì)軟、比水輕、熔點(diǎn)低（2）鈉的化學(xué)性質(zhì)：與非金屬反應(yīng)：2NaCl2 2NaCl (白煙)2NaSNa2S與O2反應(yīng)：緩慢氧化：4Na+O2= 2Na2O (白色固體) 劇烈燃燒：2Na+O2= Na2O2 (淡黃色固體)與H2O 反應(yīng)：2Na+2H2O=2NaOH+H2 (2Na+2H2O=2Na+2OH+H2)與酸反應(yīng)：2Na+2H=2Na+H2與鹽溶液反應(yīng)：(先與水作用生成NaOH，NaOH再與鹽發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)) 2Na+2H2O+CuSO4 =Cu(OH)2+Na2SO4 +H2 6Na+6H2O+2Fe

9、Cl3=2Fe(OH)3+6NaCl+3H2 2Na+2NH4Cl=2NaCl+2NH3+H2與熔融鹽：4Na+TiCl4 4NaCl+Ti 注意2、鈉的氧化物氧化鈉過氧化鈉化學(xué)式Na2ONa2O2 化合價(jià)O(-2)O(-1)顏色、狀態(tài)白色固體淡黃色粉末化學(xué)性質(zhì)O22Na2O+O2 =Na2O2 -CO2Na2O+CO2=Na2CO3 2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2 H2ONa2O+H2O=2NaOH 2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2 HClNa2O+2HCl=2NaCl+H2O 2Na2O2+4HCl=4NaCl+2H2O+O2 SO2Na2O+SO2=Na2SO3 N

10、a2O2 +SO2 =Na2SO4 類別堿性氧化物過氧化物總結(jié)注意3、堿-氫氧化鈉講NaOH，白色固體，易潮解，俗名苛性鈉，燒堿，火堿。一元強(qiáng)堿，具有堿的通性，即：能與酸反應(yīng)生成鹽和水，例：NaOH+HCl=NaCl+H2O 能與酸性氧化物反應(yīng)生成鹽和水，例：2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O 能與某些鹽發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)，例：2NaOH+CuCl2=Cu(OH)2+2NaCl 注意4、鹽-碳酸鈉和碳酸氫鈉總結(jié)物質(zhì)Na2CO3NaHCO3俗名蘇打、純堿小蘇打顏色、狀態(tài)白色固體白色粉末水溶性易溶于水能溶于水溶解度大小比較: Na2CO3 >NaHCO3 溶液與酚酞變紅變紅顏色深淺比較:

11、Na2CO3 > NaHCO3 與鹽酸反應(yīng)Na2CO3+2HCl = 2NaCl+CO2+H2O NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2 反應(yīng)速率： NaHCO3 >Na2CO3 與氯化鈣溶液Na2CO3+CaCl2=CaCO3+ 2NaCl (CO32+Ca2=CaCO3)-與澄清石灰水Na2CO3+Ca(OH)2=CaCO3 +2NaOH (CO32+Ca2=CaCO3)NaHCO3+Ca(OH)2= NaOH + CaCO3 +H2O(HCO3+OH+Ca2=CaCO3+H2O)或NaHCO3+Ca(OH)2=Na2CO3 +CaCO3+2H2O(2HCO3+2OH+

12、Ca2 =CaCO3+2H2O+CO32)與氫氧化鈉溶液-NaOH+NaHCO3 =Na2CO3+H2O (OH+HCO3=CO32+H2O)熱穩(wěn)定性穩(wěn)定2NaHCO Na2CO3+H2O+CO2相互轉(zhuǎn)化Na2CO3 NaHCO3:Na2CO3+CO2+H2O=2NaHCO3 NaHCO3 Na2CO3 :NaOH+NaHCO3 =Na2CO3+H2O (OH+HCO3=CO32+H2O)2NaHCO Na2CO3+H2O+CO2注意(三)鋁的化合物-氧化物與氫氧化物總結(jié)物質(zhì)氧化鋁氫氧化鋁化學(xué)式Al2O3 Al(OH)3 俗名剛玉-物理性質(zhì)白色粉末，不溶于水，熔點(diǎn)高，自然界中為無色晶體。白色固

13、體，不深于水化學(xué)性質(zhì)與酸反應(yīng)Al2O3 +6HCl=AlCl3 +3H2O(Al2O3+6H=Al3+3H2O)Al(OH)3+3HCl=AlCl3+3H2O(Al(OH)3+3H=Al3+3H2O) 與堿反應(yīng)Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+ H2O (Al2O3+2OH=2AlO2 +H2O)Al(OH)3+NaOH=NaAlO2+ 2H2O Al(OH)3+OH=AlO2+2H2O 相互轉(zhuǎn)化-2Al(OH)3 Al2O3+3H2O 注意(四)鐵的化合物1、鐵的氧化物總結(jié)FeOFe2O3Fe3O4顏色、狀態(tài)黑色粉末紅棕色粉末黑色晶體俗名-鐵紅磁性氧化鐵水溶性不溶 不溶不溶穩(wěn)定性不穩(wěn)定

14、，在空氣里加熱迅速被氧化，穩(wěn)定穩(wěn)定氧化物類別堿性氧化物堿性氧化物復(fù)雜氧化物與非氧化性酸反應(yīng)FeO+2HCl=FeCl2+H2O (FeO+2H=Fe2+H2O)Fe2O3+6HCl=2FeCl3 +3H2O (Fe2O3+6H=2Fe3 +3H2O )Fe3O4+8HCl=2FeCl3+FeCl2+4H2O Fe3O4+8H=2Fe3+Fe2+4H2O 注意2、鐵的氫氧化物及Fe2 與Fe3的轉(zhuǎn)化總結(jié)二價(jià)鐵三價(jià)鐵化 學(xué) 式FeCl2FeCl3名 稱氯化亞鐵氯化鐵溶液顏色淺綠色黃色與氫氧化鈉現(xiàn)象：產(chǎn)生白色沉淀，迅速變成灰綠色，最后變成紅褐色。FeCl2+2NaOH =Fe(OH)2+2NaCl

15、4Fe(OH)2+O2+2H2O =4Fe(OH)3 現(xiàn)象：產(chǎn)生紅褐色沉淀FeCl3+3NaOH =Fe(OH)3 + 3NaCl 與KSCN溶液無現(xiàn)象產(chǎn)生血紅色Fe3+3SCN-=Fe(SCN)3氧化（還原性）主要表現(xiàn)： 還原 性，舉例：2FeCl2+Cl2 =2FeCl3 表現(xiàn)：氧化性，舉例：2FeCl3+Fe=3FeCl2 相互轉(zhuǎn)化FeCl2 FeCl3：2FeCl2+Cl2 =2FeCl3 FeCl3 FeCl2：2FeCl3+Fe=3FeCl2 名 稱氫氧化亞鐵氫氧化鐵化學(xué)式Fe(OH)2 Fe(OH)3 顏色、狀態(tài)白色固體 紅褐色固體 水溶性難溶于水難溶于水與酸反應(yīng)Fe(OH)2+

16、2HCl=FeCl2+2H2O Fe(OH)2+2H=Fe2+2H2O Fe(OH)3+3HCl=FeCl3+3H2O Fe(OH)3+3H=Fe3+3H2O 氫氧化亞鐵露置空氣中4Fe(OH)2+O2+2H2O =4Fe(OH)3 注意3、鐵三角總結(jié)注意二、本章典型題剖析1、滴加順序不同，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不同總結(jié)（1）稀Na2CO3溶液與稀鹽酸間的反應(yīng)向Na2CO3溶液中逐滴加入稀鹽酸，開始時(shí)無氣體產(chǎn)生，達(dá)到一定量后才有氣泡冒出，由少到多的過程中依次發(fā)生下列反應(yīng)：Na2CO3+HCl=NaCl+NaHCO3 NaHCO3+HCl=NaCl+CO2 +H2O 向稀鹽酸中逐滴加入稀Na2CO3溶液立即有氣泡冒出，由少到多只發(fā)生下列反應(yīng)：2HCl+Na2CO3=2NaCl+CO2 +H2O (2) 稀AlCl3溶液與稀NaOH溶液間的反應(yīng)向AlCl3溶液中滴加NaOH溶液直至過量時(shí)發(fā)生的反應(yīng)依次為：Al3 +3OH=Al(OH)3 Al(OH)3+OH=AlO2+2H2O 現(xiàn)象：白色沉淀逐漸增多，繼續(xù)加NaOH溶液沉淀逐漸溶解，直至完全消失。向NaOH 溶液中滴加AlCl3溶液至過量時(shí)發(fā)生的反應(yīng)依次為：Al3+4OH=AlO2+2H2O Al3+3AlO2+6H2O =4Al(OH)3 現(xiàn)象：開始時(shí)無沉淀，接著產(chǎn)生沉淀，繼