資源簡介

§3-2-1 合金
教學目標：
了解合金的概念，并能聯系純金屬與合金的微觀結構解釋二者性能的差異。
以鐵合金、鋁合金為例，能從元素組成上對合金進行分類，并認識不同類型金屬材料組成、性能與應用的聯系，強化性能決定用途的觀念。
通過實驗探究鋁和氧化鋁的性質及轉化，認識兩性氧化物，豐富對金屬多樣性的認識，體會實驗對認識和研究物質性質的重要作用。
了解儲氫合金、鈦合金等新型合金，感受化學科學對創造更多新材料以滿足人類生活需要和促進科技發展的重要作用。
教學過程：
環節要點 教師活動 學生活動
【引入】 生活中，我們處處使用合金材料，合金
與我們的生活息息相關。
【設問】 什么是合金？
【講授】 合金是由兩種或兩種以上的金屬（或金 思考、回答。
教學環節一：
屬與非金屬）熔合而成的具有金屬特性的物質。
純金屬與合金的結
【設問】 為什么我們使用的金屬材料主要是合
構比較
金，而不是純金屬？
【講授】合金與金屬相比，除具有金屬的特性外，
還具有許多比各成分金屬更優良的物理、化學或
機械的性能。如：硬度大、熔點低、密度小、耐
磨、耐腐蝕等。 【設問】 在純金屬內加入其它元素形成合金以后，結構發生了哪些變化，使合金的性能與純金屬有如此大的差異？ 【講授】 常見的一些合金的硬度比其他成分金屬的大，是因為在純金屬內，所有原子的大小和形狀都是相同的，原子排列十分規整；加入或大或小的其他元素的原子后，改變了金屬原子有規則的層狀排列，使原子層之間的相對滑動變得困難，導致合金的硬度變大。由此可知，純金屬和合金 的結構不同，決定其性能及用途也有很大差異。
教學環節二：鐵合金 【設問】 工業生產最多的金屬材料是什么？ 【講授】 人類使用最廣泛的是鐵合金。生鐵和鋼是含碳量不同的兩種鐵碳合金。由于含碳量不同，鋼和生鐵在性能上有很大差異。 生鐵是鐵碳合金，含碳 2%～4.3%，硬度大、抗壓性強、性脆，用于制造機座、管道。 鋼含碳 0.03%～2%，延展性、機械性能好，用于制造機械和交通工具。鋼是用量最大、用途最廣的合金，根據其化學成分，可分為：碳素鋼和合金鋼。 根據含碳量不同，碳素鋼可分為低碳鋼、中 思考、回答。 思考、回答。
碳鋼和高碳鋼。低碳鋼韌性、焊接性好。中碳鋼強度高，韌性及加工性好。高碳鋼硬而脆，熱處理后彈性好。 合金鋼也叫做特種鋼，是在碳素鋼里適量加入一種或幾種合金元素，使鋼的組織結構發生變化，從而使鋼具有各種特殊性能。不銹鋼是最常見的一種合金鋼，它的合金元素主要是鉻（Cr）和鎳（Ni）。 【觀看視頻】 觀看《我和我的祖國》升國旗片段 【思考與討論】 工程師在測試自動升旗阻斷裝置時，遇到什么問題？阻斷球是什么材料制作？ 【觀看視頻】 繼續觀看視頻 【思考與討論】 如何改善材料性能？ 阻斷球容易銹蝕，脆弱，屬于生鐵。加入矽（硅的舊稱）、鉻和鎳，使其變成鋼，耐銹蝕，性能更優異。 【小結】 由此可知在不同的合金中，合金元素種類不同，物質的結構發生變化，從而決定其性能產生差異。可以通過改變合金元素來開發具有新 功能的金屬材料。
【設問】 地殼中含量最多的金屬元素是哪種？ 【講授】 鋁（Al）。鋁是一種活潑金屬，可以與鹽酸反應，請看視頻。 【視頻】 鋁片與鹽酸反應 【講授】 鋁是一種活潑金屬，鋁在常溫下能與空氣中的氧氣反應，生成一層致密的氧化鋁薄膜。 4Al + 3O2 2Al2O3 。氧化鋁保護膜和鋁均與鹽酸發生反應，鋁與鹽酸反應，產生大量可燃性氣體——氫氣。化學方程式如下： 化學方程式如下： Al2O3 + 6HCl 2AlCl3 + 3H2O； 2Al + 6HCl 2AlCl3 + 3H2 ↑。 【過渡】 鋁能與鹽酸反應，能否與氫氧化鈉溶液反應？ 【講授】 我們將未打磨的鋁片和打磨過的鋁片分別與同濃度、同體積的 NaOH 溶液反應，請看視頻。 【視頻】 鋁與 NaOH 溶液反應 【講授】 放入打磨過鋁片的試管中立即產生氣泡；而放入未打磨鋁片的試管中開始沒有氣泡，一段時間后也有氣泡。兩支試管中均產生可燃性氣體——氫氣。 說明鋁、氧化鋁均可與 NaOH 溶液反應，化 思考、回答。
觀看視頻，
書寫化學方程式。
觀看視頻，思考打
教學環節三： 磨過的鋁片和未
鋁和鋁合金 打磨過的鋁片與
NaOH 溶液反應的
原理，書寫化學方
程式。
掌握兩性氧化物
的概念。
歸納小結鋁的性
質及用途。
學方程式如下： Al2O3 +2NaOH 2NaAlO2 + H2O 2Al + 2NaOH +2H2O 2NaAlO2 +3H2 ↑ 【小結】像 Al2O3 這類既能與酸反應生成鹽和水，又能與堿反應生成鹽和水的氧化物，叫做兩性氧化物。 由于 Al 和 Al2O3 均能與酸、堿反應，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。 鋁合金是目前用途廣泛的合金之一，其中硬鋁的密度小、強度高，具有較強的抗腐蝕能力，常用于制造飛機的外殼，因而稱為——“帶翼的 金屬”。
教學環節四：新型合金 【思考】為滿足尖端技術發展的需要，人們還設計和合成了許多新型合金。 【講授】 1．儲氫合金——用于以氫氣為燃料的汽車 2．鈦合金——“蛟龍”號載人潛水器的耐壓球殼 3．耐熱合金——航空航天、生物工程和電子工業 4．形狀記憶合金——可擠壓的眼鏡架 【講授】 在金屬元素中，有一類性質相似并在自然界共生在一起的稀土元素。它們是元素周期表中原子序數從 57 至 71（從鑭至镥 稱為鑭系元素）的 15 種元素以及鈧和釔，共 17 種元素。 稀土金屬即可單獨使用，也可用于生產合金，在合金中加入適量稀土金屬，能大大改善合金的性能。因而，稀土元素又被稱為“冶金工業的維生素” 。 【總結】 金屬材料的發展即將面臨許多壓力：一方面，新型高分子材料、新型陶瓷材料的崛起，與傳統金屬材料齊頭并進；另一方面，金屬材料大量開發，金屬礦產資源日漸緊張。所以要對已有金屬材料最大限度的利用，又要不斷開拓金屬材料的新功能，同時建立廢舊金屬的回收和再利 用機制。 思考、瀏覽。 思考、回答。
教學環節五：趣味化學小實驗 【觀看視頻】 觀看《會跳舞的可樂罐》，掌握鋁與氫氧化鈉反應的實驗原理。 觀看視頻，掌握鋁與氫氧化鈉反應 的實驗原理。
課堂練習 【題目】課本 80 頁 1．目前用量最大、用途最廣的合金是 ，根據其化學成分，可分為 和 兩大類。不銹鋼在空氣中比較穩定，不易生銹，有很強的抗腐蝕能力，其合金元素主要是 。 2 ． Al2O3 既可以與 反應， 又可以與 反應，它是 氧化物。 4．下列關于合金的說法中，正確的是（ ） A．合金的熔點一定比各成分金屬的低 B．在我國使用最早的合金是鋼 C．生鐵的含碳量為 0.03%~2% D．稀土金屬可以用于生產合金 思考、回答。

展開更多......

收起↑