3.2金屬材料 第1課時 課件 2024-2025學(xué)年高一上學(xué)期化學(xué)人人教版

第三章鐵金屬材料第二節(jié)金屬材料第1課時合金在金屬中加熱熔合某些金屬或非金屬制得的具有金屬特征的混合物。概念物理變化故合金中各成分保持各自原有的化學(xué)性質(zhì)合金中至少含有一種金屬單質(zhì)，合金可以由金屬與金屬熔合而成，也可以由金屬與非金屬熔合而成。注意例如：生鐵和鋼就是含碳量不同的兩種鐵合金。不銹鋼護欄鐵制護欄合金性能與純金屬材料相比，合金具有優(yōu)良的物理、化學(xué)或機械性能，合金除了具有熔點低、硬度大特點，其抗腐蝕能力一般強于組成它們的金屬為什么合金硬度比成分金屬大？純金屬結(jié)構(gòu)模型合金結(jié)構(gòu)模型純金屬內(nèi)原子的排列十分規(guī)整合金內(nèi)原子層之間的相對滑動變得十分困難制造飛機的材料中為什么大量使用鋁合金而不用純鋁？純鋁，強度不夠，為了確保飛機的機身材質(zhì)能夠抵抗得住高速飛行時的阻力壓強，又要兼顧減輕機體重量，所以選用了高強度的鋁合金。鋁合金合金原子大小和排列硬度熔點……決定決定01微觀結(jié)構(gòu)02宏觀性質(zhì)03用途初步認識合金的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和應(yīng)用生鐵鋼合金鐵合金種類2%～4.3%硬度大，抗壓，性脆，可鑄造成型鐵、碳制造機座、管道含碳量：性能：化學(xué)成分：應(yīng)用：合金鐵合金種類生鐵0.03%～2%良好的延展性，機械性能好，可鍛軋和鑄造鐵、碳碳素鋼和合金鋼制造機械、交通工具等含碳量：性能：化學(xué)成分：分類：應(yīng)用：合金鐵合金種類鋼合金鐵合金種類碳素鋼鋼含碳量不同強度高，韌性及加工性好，用于制造鋼軌、車輪和建材等0.3%<ω(c)<0.6%中碳鋼ω(c)<0.3%韌性、焊接性好，但強度低，用于制造鋼板、鋼絲和鋼管等低碳鋼硬而脆，熱處理后彈性好，用于制造器械、彈簧和刀具等高碳鋼ω(c)>0.6%在碳素鋼里適量地加入一種或幾種合金元素，使鋼的組織結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，從而使鋼具有各種特殊性能，如強度、硬度大，可塑性、韌性好，耐磨，耐腐蝕等。合金鐵合金種類合金鋼(特種鋼)鋼

一種重要的合金鋼，合金元素主要是___和___，在大氣中比較穩(wěn)定，不易生銹，抗腐蝕能力強，常用于制造：合金鐵合金不銹鋼鉻鎳廚房用具和餐具地鐵列車的車體醫(yī)療器材不能，當(dāng)銅開始熔化時，鈉已經(jīng)氣化，所以二者不能形成合金合金的性能可通過所添加的合金元素的種類、含量和生成合金的條件等來加以調(diào)節(jié)純金屬所有原子的大小和形狀相同，原子排列十分規(guī)整；加入或大或小的其他元素的原子后，改變了金屬原子有規(guī)則的層狀排列，使原子層之間的相對滑動變得困難，導(dǎo)致合金硬度變大請同學(xué)們思考討論以下問題并回答：改進合金性能的常用措施有哪些？問題1合金比成分金屬的硬度大，原因是什么？問題2已知銅的熔點為1083℃，鈉的沸點為883℃，試問銅與鈉能否形成合金？問題3元素組成與含量韌性強度合金決定決定01微觀結(jié)構(gòu)02宏觀性質(zhì)03用途進一步認識合金的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和應(yīng)用為什么鐵合金、鋁合金是生活、生產(chǎn)中使用最廣泛的金屬材料？能否從原料來源的角度進行解釋？鐵合金自然資源(金屬礦物)調(diào)整組成熔合轉(zhuǎn)化分離金屬單質(zhì)合金應(yīng)用決定元素種類、含量物理、化學(xué)、機械性能相應(yīng)應(yīng)用領(lǐng)域時間、溫度等

123組成結(jié)構(gòu)熔合條件決定性質(zhì)用途合金深入認識合金的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和應(yīng)用新型合金儲氫合金記憶合金鈦合金耐熱合金近年來，為滿足某些尖端技術(shù)發(fā)展的需要，人們又設(shè)計和合成了許多新型合金。例如：一類能夠大量吸收H2，并與H2結(jié)合成__________的材料。如Ti-Fe合金、La-Ni合金，為氫氣作為能源的實際應(yīng)用起到重要的推動作用。新型合金儲氫合金儲氫合金金屬氫化物鈦合金、耐熱合金和形狀記憶合金等新型合金廣泛應(yīng)用于航空航天、生物工程和電子工業(yè)等領(lǐng)域。新型合金其他新型合金【例1】我國“蛟龍”號載人潛水器已成功下潛至海中7062.68米處?！膀札垺碧栞d人潛水器的外殼是耐超高壓的鈦合金，下面有關(guān)合金的說法正確的是()A.鈦合金是一種新型金屬單質(zhì) B.鈦合金熔點比鈦金屬高C.鈦合金的硬度與鈦單質(zhì)相同 D.青銅、合金鋼和硬鋁都是合金D【例2】下列關(guān)于新型合金材料說法不正確的是()A.鑭鎳合金能大量吸收H2形成金屬氫化物，可作儲氫材料B.鈦合金生物相容性好，強度大，可作人造骨骼C.形狀記憶合金可在使合金發(fā)生形變的作用力消失后恢復(fù)原狀D.利用合金的熔點低于成分金屬這一特點可制得耐熱合金D銠極其稀有，銠具有高熔點和驚人的耐腐蝕能力。這種銀色屬通常因為其反射特性被使用。如今，它的價格大約是黃金的四倍。特征：銀白色，堅硬，耐腐蝕生產(chǎn)國：南非，俄羅斯，加拿大和其他生產(chǎn)國用途：這種金屬通常用干照明行業(yè)，鏡子生產(chǎn)；在汽車行業(yè)中，用作催化劑，前照燈反射器它也被稱為珠寶，特別是“白金”的抗刮擦飾面。世界上最昂貴的貴金屬金屬銠1．(2023·上海寶山·統(tǒng)考二模)關(guān)于生鐵和鋼的區(qū)別正確的是A．生鐵屬于純凈物，鋼屬于混合物

B．生鐵比鋼的含碳量更高C．生鐵比鋼彈性更好

D．生鐵屬于鐵-碳合金，鋼也是合金但不含碳【答案】B【詳解】A．生鐵也是混合物，且含碳量更高，A錯誤；B．生鐵比鋼的含碳量更高(生鐵：>2%，鋼：0.03-2%)，B正確；C．鋼彈性更好，C錯誤；D．鋼中含碳，D錯誤。故答案：B。2．(2022上·河南·高一校聯(lián)考期中)下列成語不涉及化學(xué)變化的是A．百煉成鋼

B．形影不離

C．鉆木取火

D．水滴石穿【答案】B【詳解】A．煉鋼的過程生鐵中的碳被氧氣氧化，有新物質(zhì)生成，發(fā)生了化學(xué)變化，A不符合題意；B．形影不離說的是光沿直線傳播原理，屬于物理現(xiàn)象，不涉及化學(xué)變化，B符合題意；C．“鉆木取火”涉及燃燒，有新物質(zhì)生成，發(fā)生了化學(xué)變化，C項不符合題意；D．“水滴石穿”說的是碳酸鈣與水和空氣中二氧化碳發(fā)生了化學(xué)變化，D項不符合題意；故選B。3．(2021上·黑龍江牡丹江·高二牡丹江市第三高級中學(xué)?？茧A段練習(xí))北京奧運會主場館“鳥巢”堪稱建筑上的一個奇跡，它的主要建筑材料是合金。下列物質(zhì)中屬于合金的是A．金

B．銀

C．鋼

D．銅【答案】C【詳解】金、銀、銅屬于金屬單質(zhì)，鋼屬于鐵和碳的合金，故答案選C。4．(2023上·新疆昌吉·高一?？计谀?2022年北京冬奧會上，我國短道速滑隊所用冰刀材料是特殊的鋼材料。下列說法中正確的是A．該合金熔點比純鐵熔點高

B．該合金硬度比純鐵高C．該合金碳含量比生鐵高

D．該合金含碳量為2%~4.3%【答案】B【詳解】A．合金的熔點通常比成分金屬低，A錯誤；B．該鋼材料合金硬度比純鐵高，B正確；C．鋼材料的含碳量小于生鐵，C錯誤；D．鋼的含碳量通常為0.03%~2%，D錯誤；故答案選B?！斓貧ぶ性睾枯^多是O、Si、Al、Fe。其中含量最多的金屬元素是鋁。教師點撥25min銀白色有金屬光澤的固體，有良好的延展性、導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性等，密度較小，質(zhì)地柔軟。用途：制合金，導(dǎo)線，電纜，機械零件，門窗等導(dǎo)熱性延展性導(dǎo)電性鋁的物理性質(zhì)+11Na281+12Mg282+13Al283易失電子強還原性自然界中的鋁全部以化合態(tài)的形式存在鋁的原子結(jié)構(gòu)示意圖加熱鋁箔現(xiàn)象：鋁箔熔化，且失去光澤，但熔化的鋁并不滴落，好像有一層膜兜住。4Al+3O2

=2Al2O3【實驗】用坩堝鉗夾住鋁箔，在酒精燈上加熱至熔化，輕輕晃動。鋁在空氣中被氧化生成的Al2O3（熔點：2054°C)薄膜，包在鋁（熔點：660°C)的外面，所以熔化了的液態(tài)鋁不會滴落下來。鋁與氧氣反應(yīng)Al2O3

純凈的氧化鋁是白色粉末，難溶于水，熔點高，結(jié)構(gòu)致密、硬度大。工業(yè)上可從鋁土礦中提?。糜谥平饘黉X。用途：作耐火材料，如耐火坩堝、耐火管、耐高溫的實驗儀器等。(熔點：2054°C)耐火坩堝Al2O3

鋁與氧氣反應(yīng)Al2O3

純凈的氧化鋁是白色粉末，難溶于水，熔點高，結(jié)構(gòu)致密、硬度大。工業(yè)上可從鋁土礦中提取．用于制金屬鋁。(熔點：2054°C)剛玉、紅寶石、藍寶石剛玉是一種由氧化鋁（Al2O3）的結(jié)晶形成的寶石。摻有金屬鉻的剛玉顏色鮮紅，一般稱之為紅寶石；而藍色或沒有色的剛玉，普遍都會被歸入藍寶石的類別。鋁與氧氣反應(yīng)【實驗3-4】在一支試管中加入5mL鹽酸，再向試管中放入一小塊鋁片，觀察現(xiàn)象。過一段時間后，將點燃的木條放在試管口，你觀察到什么現(xiàn)象？現(xiàn)象：開始沒有氣泡，一段時間后才產(chǎn)生氣泡，鋁片逐漸溶解，將點燃的木條放在試管口有爆鳴聲。Al2O3＋6HCl=2AlCl3＋3H2O2Al＋6HCl=2AlCl3＋3H2↑實驗結(jié)論∶鋁表面的保護膜和鋁均能與鹽酸發(fā)生反應(yīng)。鋁和氧化鋁與鹽酸反應(yīng)【實驗3-5】在兩支試管中分別加入2mLNaOH溶液，然后向其中一支試管中放入一小塊鋁片，向另一支試管中放入用砂紙仔細打磨過（除去表面氧化膜）的一小塊鋁片。觀察現(xiàn)象。(除去氧化膜)鋁片迅速溶解，立即產(chǎn)生無色氣泡。一開始無明顯變化，過一會兒鋁片才開始溶解，有無色氣泡冒出現(xiàn)象：2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O偏鋁酸鈉鋁和氧化鋁與強堿反應(yīng)2Al＋2NaOH＋2H2O=2NaAlO2＋3H2↑第一步：2Al+6H2O

=2Al(OH)3+3H2↑（微弱）第二步：Al(OH)3+NaOH

=

NaAlO2+2H2O還原劑：氧化劑：AlH2O0+1+1+302Al＋2NaOH＋6H2O=2NaAlO2＋3H2↑＋4H2O促進鋁與水反應(yīng)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。Al2O3＋6HCl=2AlCl3＋3H2OAl2O3＋2NaOH=2NaAlO2＋H2OP82：由于Al和Al2O3均能與酸、堿反應(yīng)，因此鋁制餐具不宜用來蒸煮或長時間存放酸性或堿性食物?！緦嶒灐肯蛟嚬苤屑尤?mL1mol/L的Al2(SO4)3溶液，然后滴加氨水，直至不再產(chǎn)生白色Al(OH)3沉淀為止。將Al(OH)3沉淀分裝在兩支試管中，向一支試管中滴加2mol/L鹽酸，向另一支試管中滴加2mol/LNaOH溶液。邊滴加邊振蕩，觀察現(xiàn)象。Al(OH)3＋3H+=Al3+＋3H2OAl(OH)3＋OH-=AlO2-＋2H2OAl2(SO4)3+6NH3?H2O=2Al(OH)3↓+3(NH4)2SO4

兩性氫氧化物Al(OH)3、Al2O3能與強酸強堿發(fā)生反應(yīng)，不能和弱酸、弱堿發(fā)生反應(yīng)氫氧化鋁與強酸、強堿反應(yīng)

Al(OH)3是不溶于水的白色膠狀物質(zhì)，能凝聚水中的懸浮物，還能吸附色素，因此常用于水的凈化。氫氧化鋁分解AlCl3+3NH3·H2O=Al(OH)3

↓+3NH4ClAl3++3OH-=Al(OH)3↓總：Al3++4OH-=AlO2-+2H2OAl3++3NH3·H2O=Al(OH)3

↓+3NH4+與弱堿反應(yīng)：與強堿反應(yīng)：Al(OH)3

+OH-=AlO2-+2H2O鋁鹽和堿反應(yīng)HCl>H2CO3>Al(OH)3H++AlO2-+H2O=Al(OH)3↓

CO2(少)+2AlO2-+3H2O=2Al(OH)3↓+CO32-4H++AlO2-=Al3++2H2O

3H++Al(OH)3=Al3++3H2O

CO2(足)+AlO2-+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-偏鋁酸鹽的反應(yīng)（1）用可溶性鋁鹽和過量氨水反應(yīng)Al3++3NH3·H2O=Al(OH)3↓+3NH4+CO2+2AlO2-+3H2O=2Al(OH)3

↓+CO32-注意：Al(OH)3與強酸強堿反應(yīng)，不與碳酸和氨水反應(yīng)。（2）向偏鋁酸鹽溶液中通入CO2氣體制取氫氧化鋁“鋁三角”Al3+AlO2-Al(OH)33OH-/NH3?H2OOH-4H+Al(OH)3+OH－

=

AlO2－+2H2O4H++AlO2-=Al3++2H2O

Al3++3OH-=Al(OH)3↓Al3++3NH3·H2O=Al(OH)3

↓+3NH4+Al3+AlO2-Al(OH)33OH-/NH3?H2O3H+OH-H+/CO24OH-4H+Al(OH)3+3H+=Al3++3H2OAl3++4OH-=AlO2-+2H2OH++AlO2-+H2O=Al(OH)3↓CO2+2AlO2-+3H2O=2Al(OH)3↓+CO32-2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑1.等物質(zhì)的量的鋁分別與足量酸、堿反應(yīng)消耗鹽酸與氫氧化鈉溶液物質(zhì)的量之比為產(chǎn)生氫氣物質(zhì)的量/體積之比為2.等物質(zhì)的量的酸、堿分別與足量鋁反應(yīng)消耗鋁物質(zhì)的量之比為產(chǎn)生氫氣物質(zhì)的量/體積之比為3：11：11：31：3比較鋁與酸堿反應(yīng)的用量關(guān)系(1)Al與強酸、強堿溶液均反應(yīng)生成相同的鹽。

(）

(2)Al2O3與鹽酸和NaOH溶液反應(yīng)均生成鹽和水。

()(3)Al2O3是堿性氧化物。

()(4)Fe2O3和Al2O3的混合物可用氫氧化鈉溶液分離。()×√×√AlCl3NaAlO2兩性(正確的打“√”，錯誤的打“×”)2Al＋6HCl=2AlCl3＋3H2↑2Al＋2NaOH＋2H2O=2NaAlO2＋3H2↑Al2O3＋6HCl=2AlCl3＋3H2OAl2O3＋2NaOH=2NaAlO2＋H2O實戰(zhàn)演練1.向某溶液中投入鋁片后有大量H2放出，則該溶液中一定不可能大量存在的離子是（

）A.Cl－B.Mg2+C.CO32－D.HCO3－D與OH－不共存與H+不共存與H+和OH－都不共存強酸溶液或強堿溶液實戰(zhàn)演練3．(2022·珠海二中高一月考)下列說法正確的是(

)A．Al2O3難溶于水，不跟水反應(yīng)，所以它不是Al(OH)3對應(yīng)的氧化物B．因為Al2O3是金屬氧化物，所以它是堿性氧化物C．Al2O3能跟所有的酸、堿溶液反應(yīng)D．Al2O3能跟強酸(或強堿)溶液反應(yīng)D不能和弱酸弱堿發(fā)生反應(yīng)兩性氧化物實戰(zhàn)演練4．在天平的左右兩個托盤上放有兩個燒杯，兩個燒杯中分別盛有鹽酸和氫氧化鈉溶液，天平處于平衡狀態(tài)，當(dāng)分別向兩燒杯中加入等質(zhì)量的鋁(酸和堿都是足量的)充分反應(yīng)后(

)A．天平保持平衡 B．左高右低C．左低右高 D．無法確定2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑2Al＋6HCl=2AlCl3＋3H2↑等質(zhì)量的Al與足量的鹽酸、NaOH溶液完全反應(yīng)生成的H2質(zhì)量相同，兩燒杯減少的質(zhì)量相同。A3．為了除去MgO中混有的少量雜質(zhì)Al2O3，可選用的試劑是(

)A．KOH溶液

B．氨水C．稀鹽酸

D．稀醋酸

與MgO反應(yīng)A

與Al2O3不反應(yīng)4．用鐵、鋁的混合物進行如下實驗：FeH2NaOH、NaAlO2FeCl2H2過濾2Al＋2OH－＋2H2O=2AlO