人教版（2019）化学必修第一册 3_2_1金属材料导学案（含答案及解析）
文档属性
| 名称 | 人教版（2019）化学必修第一册 3_2_1金属材料导学案（含答案及解析） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 36.5KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2022-11-24 09:19:18 | ||
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文档简介
3.2.1金属材料导学案
1、明确合金的概念及合金的性质。
2、了解常见合金(如碳素钢、合金钢及铜合金)的主要组成、机械性能和用途。
3、认识铝与盐酸、强碱溶液的反应；
4、掌握氧化铝两性氧化物的概念。
一、铁合金
1、生铁和钢是含量不同的两种铁碳合金。
2、钢是用量最大、用途最广的合金，根据其化学成分，可分为两大类：碳素钢和合金钢。
二、铝和铝合金
1、铝是地壳中含量最高的金属元素。
2、铝是一种活泼金属，在常温下就能与空气中的氧气发生反应，表面生成一层致密的氧化铝薄膜。
3、实验表明，铝表面的保护膜和铝均能与盐酸发生反应。反应的化学方程式分别为：
2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑
Al2O3＋6HCl===2AlCl3＋3H2O
三、新型合金
钛合金、耐热合金和形状记忆合金等新型合金广泛应用于航空航天、生物工程和电子工业等领域。
一、合金
“万丈高楼平地起”并且能在风雨中长久屹立，装甲车、飞机，轮船能坚固耐用，它们都使用了何种材料？
1、合金
合金是由两种或两种以上的金属(或金属与非金属)熔合在一起而形成的具有金属特性的物质。合金具有许多优良的物理、化学或机械性能，在许多方面不同于各成分金属。
说明：(1)合金具有金属特性，即具有金属光泽，有良好的导电性、导热性和延展性。
(2)合金的硬度一般比它的各成分金属的大。
(3)多数的合金的熔点一般比它的各成分金属的低。
(4)使用不同的原料，改变原料的配比、改变生成合金的条件等，可以制得具有不同性能的合金。
2、铜合金
青铜是我国使用最早的合金，至今已有三千多年的历史。铜合金的种类主要有：
青铜：主要含铜和锡，有良好的强度和塑性、耐磨、耐腐蚀、主要用于制造机器零件和轴承、齿轮等。
黄铜：主要含铜和锌，有良好的强度和塑性、易加工、耐腐蚀，用于制机器零件、仪表和日用品。
白铜：主要含铜和镍，它不易生成铜绿，常被用来制造精密仪器和装饰品。白铜导电、导热性能很差，是电阻箱、热电偶等电工仪器上的理想材料。
铜在干燥的空气中化学性质不活泼，在潮湿的空气中表面可生成碱式碳酸铜(铜绿)。
3、钢
钢是用量最大、用途最广的合金，按其化学成分，可分为两大类：碳素钢和合金钢。
碳素钢俗称普通钢。根据含碳量的多少，碳素钢又可以分为低碳钢(含碳量低于0.3%)、中碳钢(含碳量为0.3%～0.6%)和高碳钢(含碳量高于0.6%)。含碳量越低，钢的韧性越大；含碳量越高，钢的硬度越大。低碳钢和中碳钢常用来制造机械零件、钢管等；高碳钢常用来制造刀具、量具和模具等。
合金钢是在碳素钢中适量地加入一种或几种其他元素而形成的具有特殊性能的钢。下表列出了几种常见合金钢的主要特性和用途。
名称 主要合金元素 主要特性 主要用途
锰钢 锰 韧性好，硬度大 钢轨、轴承、钢磨挖掘机铲斗、坦克装甲
不锈钢 铬、镍 抗腐蚀性好 医疗器械、容器、反应釜、炊具
硅钢 硅 导磁性好 变压器、发电机和电动机中的铁芯
钨钢 钨 耐高温、硬度大 刀具
4、正确选用金属材料
选择材料时，常常要考虑以下几个方面：
1．主要用途；
2．外观；
3．物理性质(密度、硬度、强度、导电性)；
4．化学性质(对水的作用，耐腐蚀性)；
5．价格；
6．加工难度；
7．日常维护；
8．对环境的影响……
二、铝和铝合金
铝制的容器既不能长期存放酸性食物，也不能长期存放碱性食物。这是为什么呢？
1、纯铝的硬度和强度较小，不适合制造机器零件等。向铝中加入少量的合金元素，如Cu、Mg、Si、Mn、Zn及稀土元素等，可制成铝合金。铝合金是目前用途广泛的合金之一。
2、铝在金属活动性顺序表中位于氢前面，能置换出酸中的氢。强酸：2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑，弱酸：2Al＋6CH3COOH===6CH3COO－＋2Al3＋＋3H2↑。
3、Al与NaOH溶液反应
(1)反应产生的气体可以燃烧。
(2)Al(OH)3＋NaOH===NaAlO2＋2H2O
总反应为：
还原剂是Al，氧化剂是H2O。
应用：铝制餐具为什么不宜用来蒸煮或长时间存放酸性、碱性或咸的食物？
特别提醒：酸、碱及盐可直接侵蚀铝的保护膜(氧化铝也能与酸或碱反应)以及铝制品本身，因此铝制餐具不宜用来蒸煮或长时间存放酸性、碱性或咸的食物。
4、铝的表面有一层致密的氧化膜保护层，使铝能够在空气中长期稳定存在。但是，这层氧化膜并不是无法破坏的，你知道哪些物质能腐蚀铝的氧化膜吗？你还知道哪些铝的化合物？
新制成的Al2O3除了能与酸反应外，还有一个特殊的性质——能与NaOH等强碱溶液反应，生成偏铝酸钠和水。
化学方程式：
Al2O3＋6HCl===2AlCl3＋3H2O
Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O
离子方程式：
Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O
Al2O3＋2OH－===2AlO＋H2O
特别提醒：①两性氧化物是指既能与酸反应，又能与碱反应生成盐和水的氧化物。产物必须是盐和水，否则不能称做两性氧化物。
②ZnO也是两性氧化物。它与HCl、NaOH反应的化学方程式分别为：
ZnO＋2HCl===ZnCl2＋H2O
ZnO＋2NaOH===Na2ZnO2＋H2O
1、在我国使用最早的合金是( )
A．青铜 B．白铜制品 C．铁制品 D．石块
2、下列物质中，不属于合金的是( )
A．硬铝 B．黄铜 C．钢铁 D．水银
3、对于金属的下列叙述不正确的是( )
A．在点燃Mg、Al之前，应先用砂纸打磨，除去表面的氧化膜
B．用砂纸打磨的铝条，放在酒精灯上加热至熔化，铝不会滴落下来
C．金属都能与O2在加热条件下反应
D．金属元素在自然界中多以化合态的形式存在，因为它们大多有较强的还原性
4、等量镁铝合金粉末分别与足量下列四种物质充分反应，放出氢气最多的是( )
A．NaOH溶液 B．稀硫酸 C．蔗糖溶液 D．NaCl溶液
5、有关Al与NaOH溶液反应的说法中，正确的是( )
A．铝是还原剂，其氧化产物是H2
B．NaOH是氧化剂，其还原产物是H2
C．铝是还原剂，H2O和NaOH都是氧化剂
D．H2O是氧化剂，Al被氧化
参考答案
自主学习
一、铁合金
1、生铁、钢
2、碳素钢和合金钢。
二、铝和铝合金
1、高
2、氧化铝薄膜。
3、2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑
Al2O3＋6HCl===2AlCl3＋3H2O
随堂检测
1、A
解析:青铜器，如司母戊鼎，是我国先人使用最早的合金。石块不是合金，最易排除；白铜、铁制品则出现较晚。
2、D
解析:硬铝是Al、Cu、Mg、Mn、Si的合金，黄铜是Cu、Zn等金属的合金，钢铁主要是Fe、C合金，水银是金属单质。
3、C
解析:加热铝条至熔化，由于铝条表面的Al2O3熔点较高，铝条不会滴落下来；惰性金属与O2不易发生反应，如Au。
4、B
5、D
解析:Al与NaOH溶液的反应过程如下：2Al＋6H2O===2Al(OH)3＋3H2↑，Al(OH)3＋NaOH===NaAlO2＋2H2O。H2O中的氢元素由＋1价变为0价，H2O得电子，是氧化剂，H2是还原产物；Al元素的化合价由0价变为＋3价，化合价升高被氧化，Al是还原剂，NaAlO2是氧化产物。
1、明确合金的概念及合金的性质。
2、了解常见合金(如碳素钢、合金钢及铜合金)的主要组成、机械性能和用途。
3、认识铝与盐酸、强碱溶液的反应；
4、掌握氧化铝两性氧化物的概念。
一、铁合金
1、生铁和钢是含量不同的两种铁碳合金。
2、钢是用量最大、用途最广的合金，根据其化学成分，可分为两大类：碳素钢和合金钢。
二、铝和铝合金
1、铝是地壳中含量最高的金属元素。
2、铝是一种活泼金属，在常温下就能与空气中的氧气发生反应，表面生成一层致密的氧化铝薄膜。
3、实验表明，铝表面的保护膜和铝均能与盐酸发生反应。反应的化学方程式分别为：
2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑
Al2O3＋6HCl===2AlCl3＋3H2O
三、新型合金
钛合金、耐热合金和形状记忆合金等新型合金广泛应用于航空航天、生物工程和电子工业等领域。
一、合金
“万丈高楼平地起”并且能在风雨中长久屹立，装甲车、飞机，轮船能坚固耐用，它们都使用了何种材料？
1、合金
合金是由两种或两种以上的金属(或金属与非金属)熔合在一起而形成的具有金属特性的物质。合金具有许多优良的物理、化学或机械性能，在许多方面不同于各成分金属。
说明：(1)合金具有金属特性，即具有金属光泽，有良好的导电性、导热性和延展性。
(2)合金的硬度一般比它的各成分金属的大。
(3)多数的合金的熔点一般比它的各成分金属的低。
(4)使用不同的原料，改变原料的配比、改变生成合金的条件等，可以制得具有不同性能的合金。
2、铜合金
青铜是我国使用最早的合金，至今已有三千多年的历史。铜合金的种类主要有：
青铜：主要含铜和锡，有良好的强度和塑性、耐磨、耐腐蚀、主要用于制造机器零件和轴承、齿轮等。
黄铜：主要含铜和锌，有良好的强度和塑性、易加工、耐腐蚀，用于制机器零件、仪表和日用品。
白铜：主要含铜和镍，它不易生成铜绿，常被用来制造精密仪器和装饰品。白铜导电、导热性能很差，是电阻箱、热电偶等电工仪器上的理想材料。
铜在干燥的空气中化学性质不活泼，在潮湿的空气中表面可生成碱式碳酸铜(铜绿)。
3、钢
钢是用量最大、用途最广的合金，按其化学成分，可分为两大类：碳素钢和合金钢。
碳素钢俗称普通钢。根据含碳量的多少，碳素钢又可以分为低碳钢(含碳量低于0.3%)、中碳钢(含碳量为0.3%～0.6%)和高碳钢(含碳量高于0.6%)。含碳量越低，钢的韧性越大；含碳量越高，钢的硬度越大。低碳钢和中碳钢常用来制造机械零件、钢管等；高碳钢常用来制造刀具、量具和模具等。
合金钢是在碳素钢中适量地加入一种或几种其他元素而形成的具有特殊性能的钢。下表列出了几种常见合金钢的主要特性和用途。
名称 主要合金元素 主要特性 主要用途
锰钢 锰 韧性好，硬度大 钢轨、轴承、钢磨挖掘机铲斗、坦克装甲
不锈钢 铬、镍 抗腐蚀性好 医疗器械、容器、反应釜、炊具
硅钢 硅 导磁性好 变压器、发电机和电动机中的铁芯
钨钢 钨 耐高温、硬度大 刀具
4、正确选用金属材料
选择材料时，常常要考虑以下几个方面：
1．主要用途；
2．外观；
3．物理性质(密度、硬度、强度、导电性)；
4．化学性质(对水的作用，耐腐蚀性)；
5．价格；
6．加工难度；
7．日常维护；
8．对环境的影响……
二、铝和铝合金
铝制的容器既不能长期存放酸性食物，也不能长期存放碱性食物。这是为什么呢？
1、纯铝的硬度和强度较小，不适合制造机器零件等。向铝中加入少量的合金元素，如Cu、Mg、Si、Mn、Zn及稀土元素等，可制成铝合金。铝合金是目前用途广泛的合金之一。
2、铝在金属活动性顺序表中位于氢前面，能置换出酸中的氢。强酸：2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑，弱酸：2Al＋6CH3COOH===6CH3COO－＋2Al3＋＋3H2↑。
3、Al与NaOH溶液反应
(1)反应产生的气体可以燃烧。
(2)Al(OH)3＋NaOH===NaAlO2＋2H2O
总反应为：
还原剂是Al，氧化剂是H2O。
应用：铝制餐具为什么不宜用来蒸煮或长时间存放酸性、碱性或咸的食物？
特别提醒：酸、碱及盐可直接侵蚀铝的保护膜(氧化铝也能与酸或碱反应)以及铝制品本身，因此铝制餐具不宜用来蒸煮或长时间存放酸性、碱性或咸的食物。
4、铝的表面有一层致密的氧化膜保护层，使铝能够在空气中长期稳定存在。但是，这层氧化膜并不是无法破坏的，你知道哪些物质能腐蚀铝的氧化膜吗？你还知道哪些铝的化合物？
新制成的Al2O3除了能与酸反应外，还有一个特殊的性质——能与NaOH等强碱溶液反应，生成偏铝酸钠和水。
化学方程式：
Al2O3＋6HCl===2AlCl3＋3H2O
Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O
离子方程式：
Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O
Al2O3＋2OH－===2AlO＋H2O
特别提醒：①两性氧化物是指既能与酸反应，又能与碱反应生成盐和水的氧化物。产物必须是盐和水，否则不能称做两性氧化物。
②ZnO也是两性氧化物。它与HCl、NaOH反应的化学方程式分别为：
ZnO＋2HCl===ZnCl2＋H2O
ZnO＋2NaOH===Na2ZnO2＋H2O
1、在我国使用最早的合金是( )
A．青铜 B．白铜制品 C．铁制品 D．石块
2、下列物质中，不属于合金的是( )
A．硬铝 B．黄铜 C．钢铁 D．水银
3、对于金属的下列叙述不正确的是( )
A．在点燃Mg、Al之前，应先用砂纸打磨，除去表面的氧化膜
B．用砂纸打磨的铝条，放在酒精灯上加热至熔化，铝不会滴落下来
C．金属都能与O2在加热条件下反应
D．金属元素在自然界中多以化合态的形式存在，因为它们大多有较强的还原性
4、等量镁铝合金粉末分别与足量下列四种物质充分反应，放出氢气最多的是( )
A．NaOH溶液 B．稀硫酸 C．蔗糖溶液 D．NaCl溶液
5、有关Al与NaOH溶液反应的说法中，正确的是( )
A．铝是还原剂，其氧化产物是H2
B．NaOH是氧化剂，其还原产物是H2
C．铝是还原剂，H2O和NaOH都是氧化剂
D．H2O是氧化剂，Al被氧化
参考答案
自主学习
一、铁合金
1、生铁、钢
2、碳素钢和合金钢。
二、铝和铝合金
1、高
2、氧化铝薄膜。
3、2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑
Al2O3＋6HCl===2AlCl3＋3H2O
随堂检测
1、A
解析:青铜器，如司母戊鼎，是我国先人使用最早的合金。石块不是合金，最易排除；白铜、铁制品则出现较晚。
2、D
解析:硬铝是Al、Cu、Mg、Mn、Si的合金，黄铜是Cu、Zn等金属的合金，钢铁主要是Fe、C合金，水银是金属单质。
3、C
解析:加热铝条至熔化，由于铝条表面的Al2O3熔点较高，铝条不会滴落下来；惰性金属与O2不易发生反应，如Au。
4、B
5、D
解析:Al与NaOH溶液的反应过程如下：2Al＋6H2O===2Al(OH)3＋3H2↑，Al(OH)3＋NaOH===NaAlO2＋2H2O。H2O中的氢元素由＋1价变为0价，H2O得电子，是氧化剂，H2是还原产物；Al元素的化合价由0价变为＋3价，化合价升高被氧化，Al是还原剂，NaAlO2是氧化产物。