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第二節(jié)　金屬材料
第1課時(shí)　常見(jiàn)的合金及應(yīng)用
第三章　鐵 金屬材料
[學(xué)習(xí)目標(biāo)]
1.能從合金結(jié)構(gòu)與組成的角度認(rèn)識(shí)合金的特殊性能，培養(yǎng)宏觀(guān)辨識(shí)與
微觀(guān)探析的能力(重點(diǎn))。
2.了解鋁及其重要化合物的性質(zhì)，能列舉常見(jiàn)合金的組成、性能和重要
作用(難點(diǎn))。
3.能科學(xué)合理的選擇和使用金屬材料，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和社會(huì)責(zé)
任感。
導(dǎo)入新課
舉例生活中經(jīng)常使用的金屬材料，它們有哪些重要性質(zhì)和功能？
不銹鋼 合金鋼 鋁合金 銅合金
合金具有耐腐蝕、硬度高、密度小、質(zhì)量輕等優(yōu)點(diǎn)
一、鐵合金
1．合金
(1) 由兩種或兩種以上的金屬(或金屬與非金屬)熔合而成的具有金屬特性的物質(zhì)。
(2) 合金具有優(yōu)良的物理、化學(xué)或機(jī)械性能。
一般來(lái)說(shuō)，合金的硬度大，熔點(diǎn)低。
2. 已知銅的熔點(diǎn)為1 083 ℃，鈉的沸點(diǎn)為883 ℃，試問(wèn)銅與鈉能否形成合金？
不能。當(dāng)銅開(kāi)始熔化時(shí)，鈉已經(jīng)氣化，所以二者不能形成合金。
1. 根據(jù)純金屬與合金的結(jié)構(gòu)比較，說(shuō)明合金的硬度比其成分金屬大的原因。
純金屬內(nèi)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(duì)滑動(dòng)變得困難，導(dǎo)致合金的硬度變大。
一、鐵合金
思考交流
2．鐵合金
生鐵：
鋼
碳素鋼
低碳鋼
(含碳0.3％～0.6％)
高碳鋼
(含碳0.03％～0.3％)
中碳鋼
(含碳0.6％～2％ )
合金鋼
(含碳量2％～4.3％)
→不銹鋼
→主要元素鉻、鎳，不易生銹，抗腐蝕能力強(qiáng)
韌性好，強(qiáng)度低
強(qiáng)度高，韌性及加工性好
硬而脆，熱處理后彈性好
鋼是用量最大、用途最廣的合金
鐵和碳形成的合金
一、鐵合金
在碳素鋼中加入鉻、錳、鎢、鎳、鉬、鈷、硅等合金元素（種類(lèi)多,性能差別大)
3.根據(jù)以上所述，說(shuō)明碳素鋼含碳量與其性能的關(guān)系。
一、鐵合金
思考交流
鋼的含碳量越低，韌性越好，硬度越低；含碳量越高，韌性越差，硬度越高。
1.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(diǎn)比純鐵低，但機(jī)械強(qiáng)度和硬度比純鐵高
(3)生鐵中的鐵與純鐵的化學(xué)性質(zhì)不同
(4)地震災(zāi)區(qū)重建要使用大量鋼材，鋼材是合金
√
×
×
√
一、鐵合金
應(yīng)用體驗(yàn)
一、鐵合金
應(yīng)用體驗(yàn)
2.合金是一類(lèi)用途廣泛的金屬材料，下列關(guān)于合金的說(shuō)法正確的是
A.銅鋁合金的硬度比銅和鋁的都大，熔點(diǎn)比銅和鋁的都低
B.合金只能由兩種或兩種以上的金屬組成
C.合金的制備過(guò)程發(fā)生的是化學(xué)變化
D.鐵合金不能與酸反應(yīng)
√
一、鐵合金
應(yīng)用體驗(yàn)
3.北宋沈括對(duì)生鐵煉鋼有這么一段評(píng)價(jià)：“世間鍛鐵所謂鋼鐵者，用柔鐵屈盤(pán)之，乃以生鐵陷其間，泥封煉之，鍛令相入，謂入‘團(tuán)鋼’，亦謂之‘灌鋼’。此乃偽鋼耳……”，下列說(shuō)法正確的是
A.生鐵和鋼都是鐵的含碳合金，生鐵中碳的含量較低
B.通過(guò)煉制和鍛打，可以調(diào)節(jié)鐵中元素的組成、元素的含量等來(lái)改變鐵的性能
C.高碳鋼的韌性較好，低碳鋼的硬度較大
D.不銹鋼是一種常見(jiàn)的合金鋼，它的合金元素主要是鎢(W)和硅(Si)
√
二、鋁和鋁合金、新型合金
關(guān)于生活中的鋁，你了解嗎？
好處：鋁表面有氧化膜比較穩(wěn)定，可保護(hù)內(nèi)部的鋁不被氧化。鋁的密度較小，同體積的鋁質(zhì)量比鐵要小得多，鋁資源豐富，可塑性又強(qiáng)，質(zhì)輕、便于運(yùn)輸、成本低，真可謂是“廉價(jià)的黃金”。
影響：易拉罐飲料中鋁含量較豐富，若貪飲，勢(shì)必造成鋁攝入量過(guò)多，對(duì)身體產(chǎn)生危害。成人每天允許攝鋁量為60毫克。鋁可在人體內(nèi)沉積30年，鋁中毒30年后才能顯示癥狀，即老年癡呆癥！
地殼中含量最多的金屬
(1)鋁在常溫下就能與空氣中氧氣發(fā)生反應(yīng)，表面生成一層致密的氧化鋁薄膜，保護(hù)內(nèi)部金屬。
K、Ca、Na、Mg、Al、Zn、Fe … …
1．鋁和鋁合金
二、鋁和鋁合金、新型合金
特別提醒
在常溫下形成致密保護(hù)膜的金屬，如鋁、鎂等金屬；
鐵在高溫下形成致密保護(hù)膜，俗稱(chēng)“烤藍(lán)”；鐵或鋁遇到濃H2SO4或濃HNO3時(shí)，迅速反應(yīng)生成致密氧化膜，稱(chēng)為鈍化。
拓展視野：
烤藍(lán)的意思是在鋼鐵零件表面處理的一種防腐蝕的工藝。其原理是在鋼鐵表面生成一定厚度和強(qiáng)度的致密的氧化層，成分主要是Fe3O4，反應(yīng)原理是鐵和水的氧化反應(yīng)。鋼制件的表面發(fā)黑處理，也稱(chēng)發(fā)藍(lán)。這種工藝主要是減緩鐵器的腐蝕速度，發(fā)黑處理常用的方法有傳統(tǒng)的堿性加溫發(fā)黑，和出現(xiàn)較晚的常溫發(fā)黑兩種。
二、鋁和鋁合金、新型合金
1．鋁和鋁合金
(2)鋁合金
目前用途廣泛的合金之一
硬鋁是在鋁中添加了一定比例的Cu、Mg、Mn、Si，它的密度小，強(qiáng)度高，具有較強(qiáng)的抗腐蝕能力，是制造飛機(jī)和宇宙飛船的理想材料。
二、鋁和鋁合金、新型合金
1．鋁和鋁合金
(1)實(shí)驗(yàn)探究
操作
現(xiàn)象
原理
結(jié)論
二、鋁和鋁合金、新型合金
2．鋁、氧化鋁的性質(zhì)
實(shí)驗(yàn)操作
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象
鋁片逐漸溶解，有無(wú)色氣泡冒出，將點(diǎn)燃的木條放在試管口有爆鳴聲 試管①中一開(kāi)始無(wú)氣泡產(chǎn)生，一段時(shí)間后，鋁片溶解，有無(wú)色氣泡冒出；試管②中鋁片溶解，立即產(chǎn)生無(wú)色氣泡。將點(diǎn)燃的木條放在試管口，都有爆鳴聲
二、鋁和鋁合金、新型合金
(1)實(shí)驗(yàn)探究
2．鋁、氧化鋁的性質(zhì)
實(shí)驗(yàn)操作
化學(xué)方程式
Al2O3＋6HCl==2AlCl3＋3H2O、
2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑
Al2O3＋2NaOH＋3H2O==2Na[Al(OH)4]、
2Al＋2NaOH＋6H2O==2Na[Al(OH)4]＋3H2↑
二、鋁和鋁合金、新型合金
(1)實(shí)驗(yàn)探究
2．鋁、氧化鋁的性質(zhì)
化學(xué)方程式 Al2O3＋6HCl==2AlCl3＋3H2O、2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑ Al2O3＋2NaOH＋3H2O==2Na[Al(OH)4]、
2Al＋2NaOH＋6H2O==2Na[Al(OH)4]＋3H2↑
離子方程式
Al2O3＋6H＋==2Al3＋＋3H2O、
2Al＋6H＋==2Al3＋＋3H2↑
Al2O3＋2OH－＋3H2O==2[Al(OH)4]－、
2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑
(2)兩性氧化物
既能與酸反應(yīng)，又能與堿反應(yīng)的氧化物，如Al2O3等。
二、鋁和鋁合金、新型合金
(1)實(shí)驗(yàn)探究
2．鋁、氧化鋁的性質(zhì)
(1)為什么鋁制餐具不適宜用來(lái)蒸煮或長(zhǎng)時(shí)間盛放酸性、堿性食物？
由于鋁和氧化鋁能跟酸、堿反應(yīng)，因此鋁制餐具不宜用來(lái)蒸煮或長(zhǎng)期存放酸性、堿性食物。
(2)向集滿(mǎn)CO2的鋁制易拉罐中加入過(guò)量NaOH濃溶液，立即封閉罐口，易拉罐漸漸凹癟；再過(guò)一段時(shí)間，罐壁又重新凸起。上述實(shí)驗(yàn)過(guò)程中發(fā)生的離子反應(yīng)有_____________________________________________________________
_________________________________________________________。
二、鋁和鋁合金、新型合金
思考交流
CO2+2OH- ===C+H2O、Al2O3+2OH-+3H2O===2[Al(OH)4]-、
2Al+2OH-+6H2O===2[Al(OH)4]-+3H2↑
3．新型合金
(1)儲(chǔ)氫合金：一類(lèi)能夠大量吸收H2，并與H2結(jié)合成金屬氫化物的材料。
如Ti-Fe合金、La-Ni合金等。
(2)其他新型合金：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。
為氫氣作為能源實(shí)際應(yīng)用起重要推動(dòng)作用。
二、鋁和鋁合金、新型合金
二、鋁和鋁合金、新型合金
應(yīng)用體驗(yàn)
1.(2024·江蘇鹽城高一月考)關(guān)于鋁及其合金的說(shuō)法正確的是
A.常溫下鋁具有較強(qiáng)的抗腐蝕性主要原因是鋁不活潑
B.鎂鋁合金的密度大、強(qiáng)度高，是制造飛機(jī)和宇宙飛船的理想材料
C.鋁單質(zhì)在化學(xué)反應(yīng)中容易失去電子，表現(xiàn)出還原性
D.向裝有氫氧化鈉溶液的試管中放入未打磨的鋁片，一直觀(guān)察不到氣泡
√
二、鋁和鋁合金、新型合金
應(yīng)用體驗(yàn)
2.下列關(guān)于新型合金材料說(shuō)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(chǔ)氫材料
B.鈦合金生物相容性好，強(qiáng)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(diǎn)低于成分金屬這一特點(diǎn)可制得耐熱合金
√
自我測(cè)試
1.(2024·湖南郴州高一期末)化學(xué)與生產(chǎn)、生活密切相關(guān)，下列生活中常見(jiàn)物品的主要成分屬于金屬材料的是
A.電源插座盒 B.和諧號(hào)列車(chē)的車(chē)廂
C.家用實(shí)木筷子 D.汽車(chē)輪胎
√
自我測(cè)試
2.下列關(guān)于合金的敘述正確的是
A.鋁合金硬度比純鋁小
B.生鐵是鐵碳合金，鋼是純凈的鐵單質(zhì)
C.硬鋁密度小、強(qiáng)度高，常用于制造飛機(jī)外殼
D.不銹鋼和鋼都是鐵合金，性質(zhì)完全相同
√
自我測(cè)試
3.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
A.Na+、Fe3+、S、Cl-
B.Ba2+、Mg2+、HC、N
C.Na+、K+、N、C
D.K+、N、Na+、S
√
可能呈酸性，也可能呈堿性
自我測(cè)試
4.鐵和鋁是科技、生產(chǎn)、生活中應(yīng)用最廣泛的金屬材料。現(xiàn)有鐵、鋁的混合物進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：
(1)操作X的名稱(chēng)是　　 。
過(guò)濾
(2)氣體A是　　。
H2
自我測(cè)試
(4)溶液B中陰離子除OH-外還有　 　　 　 ， 溶液D中存在的金屬離子為　　 。
[Al(OH)4]-
Fe2+
(3)A與Cl2混合光照可能發(fā)生爆炸，生成　 　 (填化學(xué)式)，A在該反應(yīng)中作為
　　 　 (填“氧化劑”或“還原劑”)。。
HCl
還原劑
本節(jié)內(nèi)容結(jié)束

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