資源簡介

(共70張PPT)
常見的金屬材料
第一節
第九單元 金屬
（魯教版）九年級
下
01
課標解讀
02
學習目標
03
激趣導入
04
探究新知
05
課堂總結
06
分層作業
課標解讀
01
2022年新課標對魯教版九年級下冊化學常見的金屬材料要求學生了解常見金屬的物理性質和用途。學生需掌握金屬的化學性質，如與氧氣、酸的反應等。能通過實驗探究，比較不同金屬的活動性順序。還應理解合金的概念和特性，認識其在生活生產中的廣泛應用。同時，培養學生的環保意識和資源利用觀念，讓學生明白合理使用金屬材料的重要性。
學習目標
02
1. 了解常見金屬的物理性質和用途，能夠根據其性質解釋在生活和生產中的應用。
2. 認識合金的概念和特點，區分常見的合金及其性能優勢，理解合金在現代工業和生活中的重要地位。
3. 掌握多種金屬礦物及其冶煉，了解其主要成分。對各類金屬礦物的分布和特點有一定的記憶。
學習目標
激趣導入
03
任務一：引入新課
人類文明的進步與金屬材料發展關系十分密切。石器時代之后的青銅器時代和鐵器時代，均以金屬材料的廣泛應用為其時代特征。當今，種類繁多的金屬材料更成為社會發展的重要物質基礎。你在日常生活中見到或使用過哪些金屬制品？這些金屬制品有什么特點？
激趣導入
03
任務一：引入新課
金首飾
鐵質菜刀
icar全鋁車身
生活中的金屬
模塊一 金屬的物理性質
探究新知
04
任務二：金屬的物理性質
金屬在生產、生活中有著非常廣泛的應用，這些應用有許多都是由金屬的物理性質決定的。金屬具有怎樣的物理性質呢？
探究新知
04
任務二：金屬的物理性質
【觀察思考】金屬的物理性質與應用
觀察生活中常見或常用的金屬制品，想一想：它們主要是用什么金屬制成的？分別應用了金屬的哪些性質？
探究新知
04
任務二：金屬的物理性質
金：延展性
金首飾
鐵：堅硬且有光澤
餐具
鎢：熔點高
鎢絲燈
鐵：導熱好
鐵鍋
銅：導電性
電線
鋁：輕且耐腐蝕
鋁窗
探究新知
04
任務二：金屬的物理性質
大多數金屬都具有金屬光澤
密度和硬度較大
熔點和沸點較高
具有良好的延展性和導電、導熱性能
除汞外，金屬在常溫下都是固體
金屬的物理性質
探究新知
04
任務二：金屬的物理性質
不同的金屬具有各自的特性和特定的用途：
金的展性好，可以壓成薄片，常用于制作飾品等；
鎢的熔點高，被用來制造燈泡中的燈絲；
銅的導電性優良，被廣泛用于電子制造業（例如印刷電路板）；
金屬鉻的硬度大，耐腐蝕性強，多用于制作特殊鋼材。
探究新知
04
任務二：金屬的物理性質
金首飾 鎢絲燈 銅電路板 鉻軸承
不同的金屬具有各自的特性和特定的用途
探究新知
04
任務二：金屬的物理性質
三星堆遺址出土的
金面罩銅人頭像
探究新知
04
任務二：金屬的物理性質
金屬的分類
在已發現的100多種元素里，大約有 4/5 是金屬元素。金屬的單質有很多種，在冶金工業上，人們常把金屬分為黑色金屬（包括鐵、鉻、錳）和有色金屬（鐵、鉻、錳以外的金屬）兩大類。人們也常按照密度大小將金屬分類，密度小于 4.5 g/ 的叫作輕金屬（鈉、鈣、鎂、鋁等）；密度大于 4.5 g/cm3 的叫作重金屬（汞、銅、鎘、鉛等）。此外，還可以將金屬分為常見金屬（鐵、鋁等）和稀有金屬（鋯、鈮、鉬等）。
多識一點
探究新知
04
任務二：金屬的物理性質
鐵 鉻 錳 鎂 汞
銅 鎘 鋁 鋯 鈮
探究新知
04
任務二：金屬的物理性質
拓展延伸
金屬之最
地殼中含量最高的金屬元素 　
人體中含量最高的金屬元素
目前世界年產量最高的金屬
導電、導熱性最好的金屬
硬度最大的金屬
熔點最低的金屬
熔點最高的金屬
銀 Ag
鈣 Ca
鋁 Al
鉻 Cr
鎢 W
鐵 Fe
汞 Hg
課堂典例
例1、目前世界上年產量最高的金屬是( )
A.銅
B.鋁
C.鐵
D.鋅
【答案】C
【解析】目前世界上年產量最高的金屬是鐵。
模塊二 合金的特性
探究新知
04
任務三：合金的特性
合金的定義：常見的金屬材料大多數不是組成單一的純金屬，而是合金，即以某種金屬為基礎，添加其他金屬或非金屬通過高溫熔煉、燒結等方式形成的具有金屬特性的材料。
商代后母戊鼎－－青銅（即銅錫合金）是人類最早使用的合金。
探究新知
04
任務三：合金的特性
常用合金
常用的銅合金分為黃銅、青銅、白銅3大類。黃銅鑄件常用來制作閥門和管道配件等；青銅是金屬冶鑄史上最早的合金；錳白銅是制造精密電工儀器、變阻器、精密電阻、應變片、熱電偶等用的材料。
探究新知
04
任務三：合金的特性
常用合金
生鐵和鋼是含碳量不同的兩種鐵合金（生鐵含碳量為 2%～4.3%，鋼的含碳量為 0.03% ～ 2%）。
探究新知
04
任務三：合金的特性
鋁合金以鋁為基添加一定量其他合金化元素的合金，是輕金屬材料之一。在航天、航空、交通運輸、建筑、機電、輕化和日用品中有著廣泛的應用。
常用合金
探究新知
04
任務三：合金的特性
鈦合金是多種用鈦與其他金屬制成的合金金屬。強度高、耐蝕性好、耐熱性高，主要是發展航空發動機用的高溫鈦合金和機體用的結構鈦合金。
常用合金
探究新知
04
任務三：合金的特性
【活動探究】金屬與合金的性質比較
現有鋁片、鋁合金、銅片、黃銅片、錫片、焊錫（錫鉛合金）等金屬材料，分別進行下列實驗，觀察、分析實驗現象，并與同學交流你得到的結論。
1. 觀察鋁片與鋁合金、銅片與黃銅片、錫片與焊錫的顏色與光澤。
2. 將鋁片與鋁合金、銅片與黃銅片、錫片與焊錫兩兩互相刻劃，比較它們的硬度。
3. 如圖所示，將錫片和焊錫放在鐵片上，用酒精燈在鐵片的中心部位加熱，觀察比較兩者熔化的難易。
探究新知
04
任務三：合金的特性
鋁片 鋁合金 銅片 黃銅片
錫片 焊錫
探究新知
04
任務三：合金的特性
實驗現象：
1. 顏色與光澤觀察結果： 鋁片呈銀白色，有金屬光澤；鋁合金也是銀白色，但光澤相較于純鋁片可能稍暗一點，不過整體也有金屬光澤。銅片是紫紅色，有金屬光澤；黃銅片呈黃色，有金屬光澤，顏色與銅片明顯不同。錫片呈銀白色，有金屬光澤；焊錫（錫鉛合金）一般為灰白色，光澤稍弱于純錫片。
探究新知
04
任務三：合金的特性
實驗現象：
2. 硬度互相刻劃結果：用鋁片刻劃鋁合金，會發現鋁合金表面留下劃痕較難，說明鋁合金的硬度比純鋁片大；反過來用鋁合金刻劃鋁片，鋁片表面容易出現劃痕。銅片和黃銅片互相刻劃時，黃銅片能在銅片上留下劃痕，表明黃銅片的硬度比銅片大。錫片與焊錫互相刻劃，焊錫表面更容易被錫片劃出痕跡，說明錫片的硬度比焊錫大。
探究新知
04
任務三：合金的特性
實驗現象：
3. 加熱熔化難易觀察結果：
在鐵片上用酒精燈加熱中心部位時，焊錫會先熔化，而錫片需要繼續加熱一段時間才會熔化，說明焊錫（錫鉛合金）的熔點比純錫片的熔點低。
探究新知
04
任務三：合金的特性
實驗結論：
合金與純金屬的性質差異較大。與合金中各成分對應的純金屬相比，多數合金材料都具有熔點較低、硬度較大、導電性和導熱性較弱等特點。
探究新知
04
任務三：合金的特性
合金在日常生活、工農業生產和科學研究中的 應用非常廣泛。人們利用熔合的方法，控制合金的 組成比例和形成條件，就可以制得具有特殊性能、 符合特定需求的各種合金。
C919客機外殼采用的是鋁鋰合金
探究新知
04
任務三：合金的特性
中國“天眼”的球面射
電板采用的是鋁鎂合金
探究新知
04
任務三：合金的特性
鈦鎳合金具有形狀記憶功能，用于制作人造衛星的天線；
鈦鉬鎳合金抗腐蝕性強，在航海及海洋資源開發領域應用廣泛。
探究新知
04
任務三：合金的特性
合 金 主要成分 主要性能 主要用途
不銹鋼 鐵、鉻、鎳 抗腐蝕性好 醫療器械、餐具等
錳 鋼 鐵、錳、碳 韌性好、硬度大 鋼軌、挖掘機鏟斗、坦克、自行車架
青 銅 銅、錫 強度較高、可塑性好，易加工、耐腐蝕 機器零件、儀表和日用品
黃 銅 銅、鋅 強度較高、可塑性好，耐磨、耐腐 機器零件如軸承、齒輪
鈦合金 鈦、鋁、 釩 耐高溫、耐腐蝕、強度高 航空、航天工業及化學工業
硬鋁 鋁銅鎂硅 強度和硬度好 火箭、輪船、飛機等制造業
18K黃 金、銀、銅 光澤好、耐磨、易加工 金飾品、錢幣、電子元件
探究新知
04
任務三：合金的特性
鈦合金新材料與“奮斗者”號潛水器
2020 年11月10日，我國首臺擁有自主知識產權的全海深載人潛水器“奮斗者”號順利下潛至地球海洋最深處，在太平洋馬里亞納海溝成功坐底，深度達 10909 米，創造了中國載人深潛的新紀錄。在 10000 米以下的深海，水壓是海洋表面的1 100倍。為完成萬米探潛，“奮斗者”號潛水器的載人艙球殼采用了我國自主研發的 Ti62A 鈦合金新材料，其通過先進的焊接技術連接打造，抗壓能力卓越。中國制造，正在為“上九天攬月”“下五洋捉鱉”提供更多的可能。
科技創新
探究新知
04
任務三：合金的特性
萬米深海中的“奮斗者”號
課堂典例
例2、下列有關金屬材料的說法正確的是( )
A.生鐵比純鐵硬度小
B.不銹鋼的抗腐蝕性比純鐵的好
C.鋼的含碳量比生鐵的含碳量高
D.錫鉛合金制作的保險絲的熔點比錫和鉛的熔點都高
【答案】A
【解析】A.一般合金的硬度大于其組成中純金屬的硬度所以生鐵比純鐵硬度大,選項說法錯誤；B.一般合金的抗腐蝕性能比組成中純金屬的抗腐蝕性能增強,所以不銹鋼的抗腐蝕性比純鐵的好,選項說法正確;C.鋼的含碳量為0.03%~2%,生鐵的含碳量為2%~4.3%.即鋼的含碳量比生鐵的含碳量低,選項說法錯誤;D.一般合金的熔點比組成中純金屬的熔點低,錫鉛合金制作的保險絲的熔點比錫和鉛的熔點都低,選項說法錯誤。故選:B。
課堂典例
例3、下列有關金屬的說法正確的是( )
A.生鐵和鋼都是鐵的合金，但鋼中的含碳量比生鐵中高
B.鋁制品不用涂任何保護層來防腐，因為鋁不與空氣反應
C.在Zn、Fe、Cu中金屬活動性最弱的是Cu
D.鐵制品部分腐蝕后，沒有回收的價值
【答案】D
【解析】A、鋼的含碳量為0.03%~ 2%，生鐵的含碳量為2%~ 4.3%，因此鋼中的含碳量比生鐵中低，故A錯誤;B、鋁的化學性質較活潑，在常溫下，易與空氣中的氧氣反應生成致密的氧化鋁保護膜，從而阻止內部的鋁進一步氧化，因此鋁制品不用涂任何保護層來防腐，故B錯誤C、在Zn、Fe、Cu中金屬活動性最弱的是Cu，故C正確;D、鐵制品部分腐蝕后可以回收重新冶煉利用，這樣即可以節約金屬資源，又能減少環境污染，故D錯誤。故選C。
模塊三 金屬礦物及其冶煉
探究新知
04
任務四：金屬礦物及其冶煉
地球上的金屬資源廣泛存在于地殼和海洋中，其中少數很不活潑的金（如金、鉑等）以單質形式存在，其余金屬都以化合物的形式存在于各種礦物中。大自然為人類提供了豐富的金屬礦物資源。
地殼中幾種金屬元素的含量
探究新知
04
任務四：金屬礦物及其冶煉
銅是人類最早使用的金屬之一。人們主要是通過用焦炭焙燒含有銅元素的礦石獲得金屬銅。
探究新知
04
任務四：金屬礦物及其冶煉
輝銅礦（S）
黃銅礦（CuFe）
孔雀石［］
常見的銅礦石
探究新知
04
任務四：金屬礦物及其冶煉
當人們焙燒孔雀石時，其主要成分堿式碳酸銅受熱會分解，生成氧化銅等產物。氧化銅能與木炭反應，生成銅和二氧化碳，反應的化學方程式為：
2CuO + C 2Cu + ↑
高溫
在這個反應中，氧化銅中的氧被碳奪去，銅被還原出來。像這樣，含氧化合物中的氧被奪去的反應屬于還原反應。
探究新知
04
任務四：金屬礦物及其冶煉
2CuO + C 2Cu + ↑
高溫
失氧
物質
得氧
物質
氧化反應:在化學反應中得到氧的反應;C發生氧化反應。
氧化反應和還原反應同時發生，對立統一，稱為氧化還原反應。
探究新知
04
任務四：金屬礦物及其冶煉
2CuO + C 2Cu + ↑
高溫
化合價降低
+2 0 0 +4
化合價升高
規律:得氧化合價升高，失氧化合價降低，反應前后都有元素的化合價升降。
氧化還原反應的特征:存在元素化合價的升降，且有升有降。
探究新知
04
任務四：金屬礦物及其冶煉
當今社會，在眾多的金屬材料中，鐵、鋁及其合金一直在人類生產生活中占據著主導地位，鋼鐵工業的發展狀況是世界各國工業化水平的重要標志。工業上是如何從鐵礦石中得到鐵的呢？
探究新知
04
任務四：金屬礦物及其冶煉
【活動探究】工業煉鐵的化學原理
如圖所示，在硬質玻璃管中放入少量紅色氧化鐵粉末，先通入一氧化碳，然后用酒精噴燈加熱，觀察現象。
探究新知
04
任務四：金屬礦物及其冶煉
一氧化碳氣體有毒，實驗時一定要注意安全，同時要進行尾氣處理！
探究新知
04
任務四：金屬礦物及其冶煉
探究新知
04
任務四：金屬礦物及其冶煉
實驗現象：
當先通入一氧化碳一段時間后，再用酒精噴燈加熱，硬質玻璃管中紅色的氧化鐵粉末逐漸變黑，同時可以觀察到澄清石灰水變渾濁。這是因為一氧化碳在加熱條件下將氧化鐵還原為黑色的鐵粉，生成的二氧化碳使澄清石灰水變渾濁。
探究新知
04
任務四：金屬礦物及其冶煉
討論：1. 如何判斷反應中生成了什么物質？
對于鐵的判斷：反應前氧化鐵是紅色粉末，若看到硬質玻璃管內紅色粉末逐漸變黑，說明生成了鐵，因為生成的鐵粉是黑色的。
對于二氧化碳的判斷：將反應產生的氣體通入澄清石灰水，若澄清石灰水變渾濁，證明有二氧化碳生成，因為二氧化碳能與石灰水中的氫氧化鈣反應生成碳酸鈣沉淀，使溶液變渾濁。
探究新知
04
任務四：金屬礦物及其冶煉
討論：2. 裝置中導管末端為什么要放置一個點燃的酒精燈？
因為一氧化碳有毒，且具有可燃性，反應后排出的尾氣中可能含有未反應的一氧化碳，在導管末端放置點燃的酒精燈，是為了將尾氣中的一氧化碳點燃，使其轉化為二氧化碳，防止一氧化碳排放到空氣中造成空氣污染。
探究新知
04
任務四：金屬礦物及其冶煉
實驗證明，氧化鐵和一氧化碳在高溫條件下發生反應，生成鐵和二氧化碳。反應的化學方程式為：
+ 3CO 2Fe +
高溫
探究新知
04
任務四：金屬礦物及其冶煉
鋼鐵工業中就是利用這一原理來煉鐵的。將赤鐵礦（主要成分是 ）、焦炭和石灰石一起加入高爐，在高溫下，利用爐內反應生成的一氧化碳將鐵從氧化鐵中還原出來。此時煉的鐵為生鐵，仍含有少量雜質。
探究新知
04
任務四：金屬礦物及其冶煉
徐光憲與稀土分離新技術
元素周期表中的鑭系元素和鈧、釔共計17種金屬元素，它們在自然界存量稀少且分散而被稱為稀土元素。這些稀土元素在信息、能源、航天、軍事等領域中有著重要的應用，被視為冶金工業“維生素”。我國是稀土資源大國，2022年已探明的儲量約占世界總儲量的 33.8%。由于這些稀土元素的性質太相近了，如何分離和提取它們就成為世界難題。20世紀70年代，我國科技發展需要高純度的稀土產品。國際上提煉稀土的技術都是保密的，而且產品極其昂貴。引進技術和購買產品，都是不現實的，必須自力更生。我國化學家徐光憲帶領團隊跨過國外已有的分離方法，直接從當時未曾觸碰過的萃取分離技術入手，經過反復實驗，創新出一套稀土分離的串級萃取理論，并在該理論指導下，獨創了稀土分離“三出口”工藝，使我國稀土分離技術達到國際先進水平，促進了我國從稀土資源大國向高純稀土生產強國的轉變，使我國成為全球唯一一個擁有完整稀土產業鏈技術的國家。徐光憲院士被譽為“中國稀土之父”，并榮獲 2008 年度“國家最高科學技術獎”。
多識一點
探究新知
04
任務四：金屬礦物及其冶煉
中國稀土之父—徐光憲
探究新知
04
任務四：金屬礦物及其冶煉
1. 大多數金屬具有共同的物理性質，如具有金屬光澤、可以導電和導熱、延展性良好等。
2. 在自然界中金屬主要以化合物的形式存在于各種礦物中。
3. 金屬材料包括純金屬和合金。通過熔合方法制得的合金相比純金屬具有硬度大、熔點低、易加工等性能，在生產生活中被廣泛使用。
4. 工業上通過化學方法從礦石中冶煉提取金屬。
長話短說
探究新知
04
任務四：金屬礦物及其冶煉
我國鋼鐵工業的發展成就
1996 年我國鋼產量達到 10 124 萬噸，首次突破一億噸，居世界首位。這是我國鋼鐵工業及國民經濟發展進程中一個新的里程碑，是中國人民艱苦奮斗改革開放的豐碩成果。
1997 年 11 月 25 日，郵電部發行了紀念郵票 2 枚。一枚為“中國古代冶金”，畫面以《天工開物》中記載的古代冶煉過程為背景，以我國出土的最早的鐵制農具為主圖；一枚為“現代化鋼鐵廠”，畫面以寶山鋼鐵公司的廠房為背景，描繪了轉爐煉鋼的生動場面。
課外探究
《1996年中國鋼產量突破一億噸》紀念郵票
探究新知
04
任務四：金屬礦物及其冶煉
課后作業：請查閱資料或考察調研，進一步了解中國古代在金屬冶煉方面的技術創新，以及當今我國鋼鐵工業發展的最新成就。將調研結果撰寫小論文或制作海報，同學們之間相互交流。
課堂典例
例4、如圖為實驗室模擬工業煉鐵的裝置圖，相關說法正確的是( )
A.實驗時先點燃酒精噴燈，再通 CO
B.該實驗體現了 CO 的還原性和可燃性
C.煉鐵原理:+CO=2Fe+
D.實驗中可觀察到黑色固體逐漸變紅，澄清石灰水變渾濁
課堂典例
【答案】D
【解析】A、一氧化碳具有可燃性，與空氣混合加熱可能會發生爆炸，應先通入一氧化碳，排盡裝置內的空氣后再點燃酒精燈，故A錯誤;
B、該實驗體現了CO的還原性和可燃性，故B正確;
C、煉鐵原理:+3CO=2Fe+3，故C錯誤;
D、一氧化碳和氧化鐵在高溫的條件下生成鐵和二氧化碳，二氧化碳和氫氧化鈣反應生成碳酸鈣沉淀和水，所以實驗中可觀察到紅棕色粉末逐漸變黑，澄清石灰水變渾濁，故D錯誤.
故選D。
課堂典例
例5、下列關于工業煉鐵的敘述錯誤的是( )
A.主要原理:利用焦炭的還原性置換出鐵礦石中的鐵
B.主要原料:鐵礦石、焦炭和石灰石等
C.主要設備:高爐
D.主要產物:生鐵
【答案】D
【解析】工業煉鐵的主要原理為利用一氧化碳的還原性還原出鐵礦石中的鐵,故A選項說法錯誤:工業煉鐵的主要原料為鐵礦石、焦炭和石灰石等,故B選項說法正確:工業煉鐵的主要設備為高爐,故C選項說法正確;工業煉鐵的主要產物為生鐵,故D選項說法正確。
課堂典例
例6、下列有關煉鐵的說法正確的一組是( )
A.實驗室煉鐵是將鐵的化合物最終轉化為鐵單質的過程
B.實驗室用 CO 還原時，結束時先停止通 CO，后移開酒精噴燈
C.工業煉鐵時焦炭的作用是與氧氣反應，發生不完全燃燒生成一氧化碳
D.高爐煉鐵時，固體原料從高爐下方加入，空氣從上方通入
【答案】A【解析】A、煉鐵的過程既是將鐵的化合物轉化為鐵單質的過程故選項說法正確;B、實驗室用CO還原時，若結束時先停止通CO后移開酒精噴燈，則生成的鐵在高溫下可能被再次氧化正確的操作為先移開酒精噴燈，后停止通CO，故選項說法錯誤;C、工業煉鐵時焦炭的作用是與氧氣反應產生高溫為煉鐵提供熱量，并且與在高溫下反應生成CO，故選項說法錯誤;D、高爐煉鐵時，固體原料從高爐上方加入，空氣從下方通入，故選項說法錯誤。故選A。
課堂總結
05
模塊四 練習與實踐
分層作業
06
1、下列有關合金的說法正確的是( )
A.生鐵、氧化鐵均屬于合金
B.合金比其組分金屬的硬度小
C.不銹鋼的抗腐蝕性比純鐵好
D.合金的熔點比組成它的純金屬高
【答案】C
【解析】A、合金是金屬與其他金屬或非金屬熔合而成的，具有金屬特性的混合物，氧化鐵是鐵的氧化物不屬于合金，選項錯誤;B、合金比其組成金屬的硬度大，選項錯誤:C、不銹鋼在鐵的合金中加入了鉻和鎳，具有良好的抗腐蝕性，選項正確;D、合金的熔點比其組成金屬的熔點低，選項錯誤;故選C。
分層作業
06
2、廣西鋁土礦資源豐富,鋁土礦的主要成分是( )
A.二氧化硅
B.氧化鋁
C.四氧化三鐵
D.碳酸鈣
【答案】B
【解析】A.二氧化硅是石英砂等物質的主要成分，不是鋁土礦的主要成分，A錯誤。B.氧化鋁是鋁土礦的主要成分，B正確。C.四氧化三鐵是磁鐵礦的主要成分，與鋁土礦無關，C錯誤。D.碳酸鈣是石灰石等物質的主要成分，不是鋁土礦的主要成分，D錯誤。故選B。
分層作業
06
3、煉鐵的主要原料是( )
①鐵礦石 ②石灰石③焦炭④一氧化碳
A.④②④
B.④③④
C.②③④
D.①②③
【答案】D
【解析】由于煉鐵的主要原料有鐵礦石、焦炭、石灰石和空氣(不用準備，只需設法鼓入高爐即可)等，所以，只有D選項是正確的.故選D.
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