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合金
一、教學(xué)目標
1、了解合金的概念，并能聯(lián)系純金屬與合金的微觀結(jié)構(gòu)解釋二者性能的差異，達成宏觀辨識與微觀探析的核心素養(yǎng)的形成。
2、以鐵合金、鋁合金為例，能從元素組成上對合金進行分類，并能認識不同類型的金屬材料組成、性能與應(yīng)用的聯(lián)系，強化性能決定用途的觀念，達成證據(jù)推理與模型認知的核心素養(yǎng)的形成。
3、通過實驗探究鋁和氧化鋁的性質(zhì)，認識兩性氧化物的概念，豐富對金屬多樣性的認識，體會實驗對認識和研究物質(zhì)性質(zhì)的重要作用，達成科學(xué)探究與創(chuàng)新意識的核心素養(yǎng)的形成。
二、教學(xué)重難點
1、重點：合金的結(jié)構(gòu)特點；生鐵與鋼在性能、組成上的差異。
2、難點：鋁、氧化鋁的化學(xué)性質(zhì)。
三、教學(xué)過程
環(huán)節(jié)一、課堂導(dǎo)入
【教師】高樓能在風(fēng)雨中長久屹立，飛機、輪船能堅固耐用，它們都使用了何種材料？
【學(xué)生】金屬材料中的合金。
環(huán)節(jié)二、合金
【教師】生活中，處處使用合金材料，合金與我們的生活息息相關(guān)。那么什么是合金呢？
【學(xué)生】合金是由一種或一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)。
【教師】展示圖片：商代的司母戊鼎，這是我國使用最早的合金。
【提問】為什么我們?nèi)粘Ｊ褂玫慕饘俨牧现饕呛辖穑皇羌兘饘倌兀?br/>【講解】合金與純金屬相比，除了具有金屬的特性外，還具有許多比其成分金屬更優(yōu)良的物理、化學(xué)或機械的性能。
【學(xué)生】合金硬度大于成分金屬的硬度；成分金屬熔點小于合金的熔點。
【教師】在純金屬中加入其他元素以后，結(jié)構(gòu)發(fā)生了哪些變化，使合金的性能與純金屬有如此大的差異？
【講解】從微觀結(jié)構(gòu)上來看：純金屬只有一種金屬原子，排列十分規(guī)整，摻雜其他原子形成合金。合金中有多種原子，且原子的大小不同，改變了金屬原子有規(guī)則的層狀結(jié)構(gòu)，合金內(nèi)原子層之間的相對滑動變得困難，合金硬度變大。
【教師】閱讀教材，比較生鐵和鋼在組成、性能上的差異。
【練習(xí)】1、(雙選) 合金是不同種金屬(也包括非金屬)在熔化狀態(tài)下形成的一種具有金屬特性的熔合物，下表中金屬很難與表中其他金屬形成二元合金的元素是( BD )
A、Fe B、Zn C、Ag D、W
環(huán)節(jié)三、鐵合金
【教師】閱讀教材，比較生鐵和鋼在組成、性能上的差異。
【學(xué)生1】在組成上生鐵的含碳量為2%-4.3%，鋼的含碳量為0.03%-2%。
【學(xué)生2】生鐵的性能為硬度大、抗壓、性脆、可以鑄造成型，是制造機座、管道的重要材料。
【學(xué)生3】鋼的性能為有良好的延展性，機械性能好，可以鍛軋和鑄造，廣泛用于制造機械和交通工具等。
【教師】對比碳素鋼和合金鋼的異同。
【學(xué)生1】兩者都是合金。
【學(xué)生2】碳素鋼為含碳量較低的碳合金，合金鋼是在碳素鋼里適量地加入一種或幾種合金元素，其中不銹鋼一般加入鎳和鉻元素。
【學(xué)生3】含碳量高的碳素鋼，硬度大；含碳量低的碳素鋼，韌性強。合金鋼強度、硬度大，可塑性、韌性好，耐磨、耐腐蝕等。
【練習(xí)】2、判斷正誤。
（1）合金一定是不同金屬熔合而成的具有金屬特性的化合物 ( 　 × 　)
（2）生鐵的熔點比純鐵低，但機械強度和硬度比純鐵高 (　 √ 　)
（3）鐵、鉻、鎳熔合成不銹鋼是化學(xué)變化 (　 × 　)
（4）生鐵中的鐵與純鐵的化學(xué)性質(zhì)不同 ( × 　　)
（5）地震災(zāi)區(qū)重建要使用大量鋼材，鋼材是合金 (　 √ 　)
環(huán)節(jié)四、鋁和鋁合金
【教師】鋁是一種活潑金屬，可生活中我們卻可見到很多鋁制品，這是為什么？
【講解】鋁在常溫下就能與空氣中的氧氣反應(yīng)，表面生成一層致密的氧化鋁薄膜，保護內(nèi)部金屬。
【教師】通過鋁的原子結(jié)構(gòu)推測鋁單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)。
【學(xué)生】氯原子最外層有三個電子，易失去三個電子變成鋁離子，使得鋁單質(zhì)具有還原性，且與鈉單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)相似，都可以和非金屬單質(zhì)、酸以及鹽溶液反應(yīng)。
【教師】請寫出鋁單質(zhì)和氧氣反應(yīng)的化學(xué)方程式。
【學(xué)生】4Al+3O2 = 2Al2O3
【教師】請寫出鋁與鹽酸反應(yīng)的離子方程式。
【學(xué)生】2Al + 6H+ = 2Al3++3H2
【教師】鋁和硫酸銅溶液反應(yīng)的離子方程式。
【學(xué)生】2Al +3 Cu2+ = 3Cu+2Al3+
【教師】實驗內(nèi)容：在兩支試管中分蘗加入少量的鹽酸，然后向其中一支試管中放入一塊打磨好的鋁片，向另一支試管中放入一塊未打磨的鋁片。觀察現(xiàn)象，過段時間后，將點燃的木條分別放在兩支試管口，觀察現(xiàn)象。
【學(xué)生】加入打磨好的鋁片實驗現(xiàn)象為：立即產(chǎn)生大量氣泡，將點燃的木條放在試管口聽到爆鳴聲。
加入未打磨好的鋁片實驗現(xiàn)象為；剛開始沒有氣泡，一段時間后，鋁片逐漸溶解，有氣泡冒出，將點燃的木條放在試管口有爆鳴聲。
【提問】打磨的目的是為了去除表面的氧化鋁，而沒有打磨的鋁片加入后一段時間也出現(xiàn)了放出氣泡的現(xiàn)象，這說明什么？
【學(xué)生】表面的氧化鋁也能夠和酸發(fā)生反應(yīng)。
【教師】請分別寫出對應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)方程式。
【學(xué)生1】第一個試管中反應(yīng)的化學(xué)方程式：2Al + 6HCl= 2AICl3 + 3H2↑
【學(xué)生2】第二個試管中反應(yīng)的化學(xué)方程式：Al2O3 + 6HCl= 2AICl3 +3H2O
【提問】鋁以及氧化鋁都能和酸反應(yīng)，那么它們會和氫氧化鈉等強堿發(fā)生反應(yīng)嘛？一起通過實驗探究一下。
【教師】實驗內(nèi)容：在兩支試管中分蘗加入少量的氫氧化鈉溶液，然后向其中一支試管中放入一塊打磨好的鋁片，向另一支試管中放入一塊未打磨的鋁片。觀察現(xiàn)象，過段時間后，將點燃的木條分別放在兩支試管口，觀察現(xiàn)象。
【學(xué)生1】試管1中一開始無氣泡產(chǎn)生，一段時間后，鋁片溶解；有無色氣泡冒出。說明，鋁表面的氧化鋁也能和氫氧化鈉溶液反應(yīng)。
【學(xué)生2】試管2中鋁片溶解，立即產(chǎn)生無色氣泡。將點燃的木條放在試管口，有爆鳴聲。
【教師】請分別寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式。
【學(xué)生】2Al＋2NaOH+ 6H2O = 2Na[Al(OH)4] + 3H2↑
Al2O3＋2NaOH＋3H2O = 2Na[Al(OH)4]
【提問】為什么鋁制品餐具不宜用來蒸煮或長時間存放酸性、堿性的食物？
【學(xué)生】鋁制品表面的氧化物薄膜氧化鋁既能與酸反應(yīng)生成鹽和水，又能與堿反應(yīng)生成鹽和水。
【教師】因此，將這樣既能與酸反應(yīng)生成鹽和水，又能與堿反應(yīng)生成鹽和水的氧化物，叫做兩性氧化物。
【練習(xí)】1、如何除去鎂粉中的鋁粉
【學(xué)生】將樣品加入足量的NaOH溶液，然后過濾、洗滌、干燥。
【練習(xí)】2、向某溶液中加入鋁粉能放出H2，下列各組離子一定不能在該溶液中大量共存的是 (　 B 　)
A、Na+、Fe3+、SO42-、Cl-
B、Ba2+、Mg2+、HCO3-、NO3-
C、Na+、K+、NO3-、CO32-
D、K+、NO3-、Na+、SO42-
【教師】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。
環(huán)節(jié)五、新型合金
【教師】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：
1、儲氫合金——解決H2的安全儲存和運輸問題。
2、鈦合金——載人潛水器的耐壓球殼。
【練習(xí)】1、下列說法正確的是 (　 C 　)
A、用來制造儲存氫氣所用鋼瓶的合金是儲氫合金
B、不銹鋼是最常見的新型合金
C、新型合金主要應(yīng)用于航天航空、生物工程等領(lǐng)域
D、碳纖維復(fù)合材料屬于新型合金材料
D
W(共24張PPT)
第一節(jié)第1課時
授課老師：XXX
課堂導(dǎo)入
高樓能在風(fēng)雨中長久屹立，飛機、輪船能堅固耐用，它們都使用了何種材料？
我國使用最早的合金
一、合金
什么是合金？
合金是由一種或一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)。
一、合金
鋁合金
為什么我們?nèi)粘Ｊ褂玫慕饘俨牧现饕呛辖穑皇羌兘饘倌兀?br/>一、合金
合金具有許多優(yōu)良的物理、化學(xué)或機械性能
硬度
合金________成分金屬
熔點
合金________成分金屬
一、合金
微觀結(jié)構(gòu)
宏觀性質(zhì)
決定
純金屬只有一種金屬原子，
排列十分規(guī)整
合金中有多種原子，且原子的大小不同，
改變了金屬原子有規(guī)則的層狀結(jié)構(gòu)
摻雜其他原子
形成合金
合金內(nèi)原子層之間的相對滑動變得困難
合金硬度變大
課堂練習(xí)
【例1】(雙選) 合金是不同種金屬(也包括非金屬)在熔化狀態(tài)下形成的一種具有金屬特性的熔合物，下表中金屬很難與表中其他金屬形成二元合金的元素是( )
Fe Cu Zn Ag Au W
熔點/℃ 1535 1083 419.5 960.8 1063 3380
沸點/℃ 3000 2595 907 2212 2707 5627
BD
A
Fe
B
Zn
C
Ag
D
W
二、鐵合金
閱讀教材，比較生鐵和鋼在組成、性能上的差異。
種類 生鐵 鋼
組成
性能
含碳量2％～4.3％
硬度大、抗壓、性脆、可以鑄造成型，是制造機座、管道的重要材料
含碳量0.03％～2％
有良好的延展性，機械性能好，可以鍛軋和鑄造，廣泛用于制造機械和交通工具等
二、鐵合金
對比碳素鋼和合金鋼的異同。
種類 碳素鋼 合金鋼
相同點
不同點
性能
都是合金
含碳量較低的碳合金
在碳素鋼里適量地加入一種或幾種合金元素（不銹鋼一般加入鎳和鉻）
含碳量高的碳素鋼，硬度大；
含碳量低的碳素鋼，韌性強
強度、硬度大，可塑性、韌性好，耐磨、耐腐蝕等。
課堂練習(xí)
【例2】判斷正誤
合金一定是不同金屬熔合而成的具有金屬特性的化合物 ( 　 　)
生鐵的熔點比純鐵低，但機械強度和硬度比純鐵高 (　 　)
鐵、鉻、鎳熔合成不銹鋼是化學(xué)變化 (　 　)
生鐵中的鐵與純鐵的化學(xué)性質(zhì)不同 ( 　　)
地震災(zāi)區(qū)重建要使用大量鋼材，鋼材是合金 (　 　)
三、鋁和鋁合金
鋁是一種活潑金屬，可生活中我們卻可見到很多鋁制品，這是為什么？
鋁在常溫下就能與空氣中的氧氣反應(yīng)，表面生成一層致密的氧化鋁薄膜，保護內(nèi)部金屬。
鋁制餐具
鋁合金門窗
鋁制電線
易拉罐
三、鋁和鋁合金
鋁的化學(xué)性質(zhì)
易失去3個電子
還原性
Al
Al3+
金屬的通性
① 與非金屬的反應(yīng)：
4Al+3O2 = 2Al2O3
② 與鹽酸的反應(yīng)：
2Al + 6H+ = 2Al3++3H2↑
③ 與硫酸銅溶液的反應(yīng)：
2Al + 3Cu2+ = 3Cu+ 2Al3+
三、鋁和鋁合金
實驗操作
實驗現(xiàn)象
解釋
打磨好的鋁片
未打磨的鋁片
三、鋁和鋁合金
實驗操作
實驗現(xiàn)象
解釋
立即產(chǎn)生大量氣泡，將點燃的木條放在試管口聽到爆鳴聲
剛開始沒有氣泡，一段時間后，鋁片逐漸溶解，有氣泡冒出，將點燃的木條放在試管口有__________聲
打磨好的鋁片
未打磨的鋁片
爆鳴
AI2O3 + 6HCI = 2AICI3 +3H2O
2AI + 6HCI = 2AICI3 + 3H2 ↑
三、鋁和鋁合金
實驗操作
實驗現(xiàn)象
解釋
【實驗3-5】　鋁片與氫氧化鈉溶液的反應(yīng)
三、鋁和鋁合金
實驗操作
實驗現(xiàn)象
解釋
試管②中鋁片溶解，立即產(chǎn)生無色氣泡。將點燃的木條放在試管口，有爆鳴聲
試管①中一開始無氣泡產(chǎn)生，一段時間后，鋁片溶解；有無色氣泡冒出
2Al＋2NaOH+ 6H2O = 2Na[Al(OH)4] + 3H2↑
Al2O3＋2NaOH＋3H2O = 2Na[Al(OH)4]
【實驗3-5】　鋁片與氫氧化鈉溶液的反應(yīng)
四羥基合鋁酸鈉
三、鋁和鋁合金
為什么鋁制品餐具不宜用來蒸煮或長時間存放酸性、堿性的食物？
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，叫做兩性氧化物。
Al2O3＋2NaOH＋3H2O = 2Na[Al(OH)4]
Al2O3 + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2O
三、鋁和鋁合金
【例1】如何除去鎂粉中的鋁粉
將樣品加入足量的NaOH溶液，然后過濾、洗滌、干燥。
【例2】向某溶液中加入鋁粉能放出H2，下列各組離子一定不能在該溶液中大量共存的是 (　 　)
B
A
Na+、Fe3+、SO42-、Cl-
B
Ba2+、Mg2+、HCO3-、NO3-
C
Na+、K+、NO3-、CO32-
D
K+、NO3-、Na+、SO42-
三、鋁和鋁合金
鋁合金
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。
四、新型合金
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：
儲氫合金
解決H2的安全儲存和運輸問題。
鈦合金
載人潛水器的耐壓球殼。
四、新型合金
下列說法正確的是 (　 　)
C
A
用來制造儲存氫氣所用鋼瓶的合金是儲氫合金
B
不銹鋼是最常見的新型合金
C
新型合金主要應(yīng)用于航天航空、生物工程等領(lǐng)域
D
碳纖維復(fù)合材料屬于新型合金材料
版權(quán)聲明
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