3.2.1 铁合金　铝和铝合金　新型合金（教学课件42张）—2023-2024学年高中化学人教版-2019·高一上学期

(共41张PPT)
第三章 铁 金属材料
第二节 金属材料
第一课时 铁合金 铝和铝合金 新型合金
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学习目标
1.认识合金的组成及特性，深入了解常见铁合金、铝合金、新型合金的组成及用途。
2.结合生活中铝制品的使用，认识氧化膜对铝制品的保护作用，通过实验探究认识铝、氧化铝的两性。
金属材料的使用并不仅仅局限于我们熟悉的金、银、铜、铁、铝这几种，有很多其他的金属现已被广泛应用，让我们走进教材，学习铁合金、铝和铝合金、新型合金。
新知导入
知识回顾
1.金属具有许多共同的物理性质，如不透明、有金属光泽、___________、___________、有_________性。
2.生产生活中应用较多的合金是_____________，历史上应用最早的金属是_________。
易导电　
易导热　
延展　
生铁和钢　
铜　
初步认识
合金的结构、性质和应用
宏观性质
硬度
熔点
........
微观结构
原子
大小和排列
决定
决定
用途
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新知学习
一、合金的概念和特性
概念 由两种或两种以上的________(或________________)熔合而成的具有________特性的物质
性能 硬度 硬度一般________它的纯金属成分
熔点 熔点一般________它的成分金属
与纯金属材料相比，合金具有优良的物理、化学或机械性能
金属　
金属与非金属　
金属　
大于　
低于　
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二、铁合金
1.铁合金的分类
铁合金 分类 含碳量 性能 用途
生铁 2%～ 4．3% ________大、抗压，性脆、可铸造成型 制造________和管道等
钢 0.03% ～2% 良好的________性，机械性能好，可锻轧和铸造 制造机械和交通工具
硬度　
机座　
延展　
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2.钢的分类
（1）钢是用量__________、用途最广的合金，根据其化学成分，分为：___________和_____________。
（2）碳素钢
a：低碳钢（含碳量低于0.3%）：__________、焊接性好，但强度低，用于_________、钢丝、钢管等。
b：中碳钢（含碳量为_____________):强度高，韧性及加工性好，用于制造_________、车轮和建材等。
c：高碳钢（含碳量高于0.6%）：___________，热处理后________好，用于制造器械、____________、刀具等。
最大　
碳素钢　
合金钢　
韧性　
钢板　
0.3%~0.6%　
钢轨　
硬而脆　
弹性　
弹簧　
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（3）合金钢
①又叫特种钢，特殊性能：强度、__________大，可塑性、________好，耐磨，_____________等。
②不锈钢
合金元素 性能 用途
主要是 Cr、Ni 在大气中稳定，不容易生锈，具有很强的__________能力 制造________器材、厨房用具和餐具；地铁列车的车体等
硬度　
韧性　
耐腐蚀　
抗腐蚀　
医疗　
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三、铝和铝合金
铝是地壳中含量最多的金属。铝性质活泼，铝和铝合金制品比较稳定的原因是表面覆盖着致密的_________薄膜，保护内部金属。
1.铝与酸、碱的反应
氧化铝　
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铝与盐酸反应 铝与氢氧化钠溶液反应
实验 现象 铝片____________，有无色气泡冒出，将点燃的木条放在试管口有__________
化学方 程式 ____________________________ ________________________________________
离子方 程式 ____________________________ _______________________________________
实验 结论 铝既能与盐酸反应，又能与氢氧化钠溶液反应，都产生________
逐渐溶解　
爆鸣声　
2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑　
2Al＋2H2O＋2NaOH=== 2NaAlO2＋3H2↑　
2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑　
2Al＋2OH－＋2H2O=== 2AlO＋3H2↑　
氢气　
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2.氧化铝与酸、碱的反应
（1）两性氧化物：既能与酸反应生成___________，又能与碱反应生成______________的氧化物，如Al2O3.
（2）氧化铝的两性
盐和水　
盐和水　
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3.铝合金
（1）铝合金中的合金元素有：_________、__________、Si、Mn、Zn及__________________等。
（2）硬铝
Cu　
Mg　
稀土元素　
合金元素 性能 用途
Cu、Mg、 Mn、Si ________小、强度高、抗腐蚀能力较强 制造________、宇宙飞船
密度　
飞机　
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（3）稀土元素
包含元素：镧系元素（从镧到镥），原子序数从57~71的15种元素及____________、_________共17种元素。
点拨：稀土元素成为冶金工业的维生素，因为在合金中加入适量稀土元素，能大大改善合金的性能。
（4）铝合金用途是制造飞机和宇宙飞船的理想材料。
钪　
钇　
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四、新型合金
储氢合金，记忆合金，钛合金，耐热合金.......
“蛟龙号”载人潜水器
钛合金
储氢合金
La-Ni合金
新知学习
了解储氢合金工作原理
常温、常压吸收H2
升温或减压释放H2
储氢合金
金属氢化物
深入认识
合金的结构、性质和应用
性质
物理、化学、机械性能
熔合条件
组成结构
元素
种类、含量
决定
决定
用途
时间、温度等
相应
应用领域
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铝的物理性质
具有金属光泽，良好的延展性，密度小，质地软，是电、热的良导体。
“硬铝”（含Cu4%、Mg0.5%、Mn0.5%、Si0.7%的铝合金）
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铝的性质
铝的性质
原子结构
物质类别
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铝的化学性质
1.与非金属反应
4Al+3O2====2Al2O3
2.与酸反应
2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑
3.与盐溶液反应
2Al＋3Cu2+===2Al3+＋3Cu
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铝与盐酸、NaOH溶液的反应
问题探究：
1.厨房中能够用铝制容器长时间存放食醋吗？
2.根据铝的性质分析，如何除去镁粉中的铝粉
1.不能，因为铝能与醋酸反应。
2.将样品加入足量的NaOH溶液，然后过滤、洗涤、干燥。
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铝与盐酸、NaOH溶液的反应
铝片与盐酸和氢氧化钠溶液反应的对比
实验操作
实验现象
试管中有气泡冒出，铝片慢慢溶解；点燃的木条放在试管口时发出爆鸣声
试管中有气泡冒出，铝片慢慢溶解；点燃的木条放在试管口时发出爆鸣声
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铝与盐酸、NaOH溶液的反应
铝片与盐酸和氢氧化钠溶液反应的对比
有关化学方程式
化学方程式：
2Al+6HCl===2AlCl3+3H2↑
化学方程式：
2Al+2NaOH+2H2O=== 2NaAlO2+3H2↑
离子方程式：
2Al+6H+===2Al3++3H2↑
离子方程式：
2Al+2OH-+2H2O=== 2AlO2-+3H2↑
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铝与盐酸、NaOH溶液反应的定量关系
铝与盐酸、NaOH溶液反应的定量关系
2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑
2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO-＋3H2↑
1．等量的铝分别与足量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，消耗HCl和NaOH的物质的量之比为3∶1。
2．等量的铝分别与足量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生氢气的体积比为VHCl(H2)∶VNaOH(H2)＝1∶1。
3．足量的铝分别与等物质的量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生氢气的体积比为VHCl(H2)∶VNaOH(H2)＝1∶3。
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铝与盐酸、NaOH溶液反应的定量关系
4．一定量的铝分别与一定量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，若产生氢气的体积比为1∶35．铝既能与非氧化性酸反应产生氢气，也能与碱反应产生氢气，前者是置换反应，后者不是置换反应。
6．铝与盐酸、氢氧化钠的反应中，还原剂都是铝，还原产物都是氢气，故铝与产生氢气的关系式是相同的。
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氢氧化铝
(1)物理性质
Al(OH)3是白色固体，几乎不溶于水，但能凝聚水中的悬浮物，并能吸附色素。
(2)化学性质
①两性氢氧化物：像Al(OH)3这样既能与酸反应生成盐和水，又能与碱反应生成盐和水的氢氧化物，称为两性氢氧化物。
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氢氧化铝
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氢氧化铝
2．既能与酸反应，又能与碱反应的物质有：(1)某些金属，如Al；(2)两性氧化物，如Al2O3；(3)两性氢氧化物，如Al(OH)3；(4)弱酸的酸式盐，如NaHCO3、NaHS、NaHSO3、Na2HPO4；(5)弱酸的铵盐，如(NH4)2S、(NH4)2CO3、CH3COONH4、NH4HCO3。
铝三角
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随堂训练
沈括根据变法需要，悉心总结了兵器制作技术。《梦溪笔谈·器用》中记载：“古人以剂钢为刃，柔铁为茎干，不尔则多断折。剑之钢者，刃多毁缺，巨阙是也，故不可纯用剂钢。”以所学合金的知识，分析古人铸剑时剑身的材料为(　　)
A．钢 B．生铁
C．青铜 D．白铜
A　
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随堂训练
下列有关厨房铝制品的使用中，你认为合理的是 (　　)
A．盛放食醋 B．烧煮开水
C．用金属丝擦洗表面的污垢 D．用碱水洗涤
B　
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随堂训练
下列关于合金的说法正确的是 (　　)
A．合金中可能含有非金属元素
B．合金中至少含有两种金属元素
C．铜合金是纯净物
D．合金中的金属元素以化合态的形式存在
A　
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随堂训练
2019年10月24日，中国第5架国产大飞机C919大型客机完成首次试验飞行成功。C919机身部分采用第三代新型铝锂合金材料。下列关于铝锂合金的认识不正确的是 (　　)
A．铝锂合金密度较小，强度较大，硬度大于纯铝，熔点低于锂单质
B．改变原料的配比，可以制得性能不同的铝锂合金
C．铝锂合金具有金属光泽，可导电导热
D．铝锂合金的性质与各成分金属的性质完全相同
D　
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随堂训练
合金相对纯金属制成的金属材料来说优点是(　　)
①合金的硬度一般比它的各成分金属的大　②一般合金的熔点比它各成分金属的更低　③改变原料的配比，改变生成合金的条件，可得到具有不同性能的合金　④合金比纯金属的导电性更强　⑤合金比纯金属的应用范围更广泛
A．①②③⑤ B．②③④
C．①②④ D．①②④⑤
A　
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随堂训练
甲、乙两个烧杯中分别盛有100 mL 4.0 mol·L－1的盐酸和100 mL 4.0 mol·L－1的NaOH溶液，向两个烧杯中均加入5.4 g铝粉，在相同状况下产生气体的体积比为 (　　)
A．1∶1 B．2∶3
C．3∶2 D．3∶1
B　
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随堂训练
足量下列物质与相同质量的铝反应，放出氢气且消耗溶质物质的量最少的是 (　　)
A．盐酸　　　　　　　 B．稀硫酸
C．氢氧化钠溶液 D．氯化钠溶液
C　
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随堂训练
已知单质A、B、C和甲、乙、丙、丁四种化合物有下图所示的转化关系，其中A为常见金属，C为密度最小的气体，甲是一种高熔点的物质，丙常温下是一种液体。
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随堂训练
根据以上转化关系回答：
(1)写出下列物质的化学式：
A______；B______；乙__________；丁_____________。
(2)①写出A与NaOH溶液反应的化学方程式：
________________________________________。
②写出甲与NaOH溶液反应的离子方程式：
_________________________________。
(3)将一定量的A加入NaOH溶液中，产生的C在标准状况下的体积为3.36L，则消耗的A的物质的量为_____________，转移电子的物质的量为_____________。
Al　
O2　
NaAlO2　
Al(OH)3　
2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑　
Al2O3＋2OH－===2AlO＋H2O　
0.1 mol　
0.3 mol　
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随堂训练
铝既能与硫酸溶液反应，又能与烧碱溶液反应，下列说法不正确的是(　　)
A．两个反应都是氧化还原反应
B．铝与硫酸反应时，硫酸作氧化剂
C．铝与烧碱溶液反应时，氢氧化钠作氧化剂
D．两个反应都有气体生成
C　
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随堂训练
把a g铁铝合金粉末溶于足量盐酸中，加入过量NaOH溶液。过滤出沉淀，经洗涤、干燥、灼烧，得到红色粉末的质量仍为a g，则原合金中铁的质量分数为 (　　)
A．70% B．52.4%
C．47.6% D．30%
A　
感谢观看
THANK YOU