3.2.1 常见的合金及应用 课件 (共27张PPT)2023-2024学年高一上学期化学人教版（2019）必修1
文档属性
| 名称 | 3.2.1 常见的合金及应用 课件 (共27张PPT)2023-2024学年高一上学期化学人教版（2019）必修1 |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 37.7MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2023-11-21 11:26:27 | ||
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文档简介
(共27张PPT)
第二节 金属材料
第1课时 常见的合金及应用
第三章 铁 金属材料
[学习目标]
1.能从合金结构与组成的角度认识合金的特殊性能，培养宏观辨识与
微观探析的能力(重点)。
2.了解铝及其重要化合物的性质，能列举常见合金的组成、性能和重要
作用(难点)。
3.能科学合理的选择和使用金属材料，培养学生的科学态度和社会责
任感。
导入新课
举例生活中经常使用的金属材料，它们有哪些重要性质和功能？
不锈钢 合金钢 铝合金 铜合金
合金具有耐腐蚀、硬度高、密度小、质量轻等优点
一、合金 铁合金
1.合金
形成
由两种或两种以上的金属(或金属与非金属)熔合而成的具有金属特性的物质。
(2) 性能：具有优良的物理、化学或机械性能。
一般来说，合金的硬度大，熔点低。
①差异原因：在纯金属内加入其他元素形成合金以后，结构发生了变化。
②调节方法：通过所添加的合金元素的种类、含量和生成合金的条件等来加以调节。
思考交流
1. 已知铜的熔点为1 083 ℃，钠的沸点为883 ℃，试问铜与钠能否形成合金？
不能。当铜开始熔化时，钠已经气化，所以二者不能形成合金。
2. 根据纯金属与合金的结构比较，说明合金的硬度比其成分金属大的原因。
纯金属内所有原子的大小和形状相同，原子排列十分规整；加入或大或小的其他元素的原子后，改变了金属原子有规则的层状排列，使原子层之间的相对滑动变得困难，导致合金的硬度变大。
一、合金 铁合金
2.铁合金
生铁：
钢
碳素钢
低碳钢
(含碳0.3％～0.6％)
高碳钢
(含碳0.03％～0.3％)
中碳钢
(含碳0.6％～2％ )
合金钢
(含碳量2％～4.3％) 硬度大、抗压，性脆
(特种钢)
→不锈钢
→主要元素铬、镍，不易生锈，抗腐蚀能力强
韧性好，强度低
强度高，韧性及加工性好
硬而脆，热处理后弹性好
钢是用量最大、用途最广的合金
一、合金 铁合金
1.判断正误
(1)合金一定是不同金属熔合而成的具有金属特性的化合物
(2)生铁的熔点比纯铁低，但机械强度和硬度比纯铁高
(3)铁、铬、镍熔合成不锈钢是化学变化
(4)生铁中的铁与纯铁的化学性质不同
(5)钢的含碳量越高韧性越好
(6)合金的性能可以根据所添加的合金元素调节
√
×
×
×
×
√
应用体验
一、合金 铁合金
应用体验
2.(2021·河北，1)“灌钢法”是我国古代劳动人民对钢铁冶炼技术的重大贡献，陶弘景在其《本草经集注》中提到“钢铁是杂炼生鍒作刀镰者”。“灌钢法”主要是将生铁和熟铁(含碳量约0.1%)混合加热，生铁熔化灌入熟铁，再锻打成钢。下列说法错误的是
A.钢是以铁为主的含碳合金
B.钢的含碳量越高，硬度和脆性越大
C.生铁由于含碳量高，熔点比熟铁高
D.冶炼铁的原料之一赤铁矿的主要成分为Fe2O3
√
生铁的熔点低于熟铁
一、合金 铁合金
二、铝、铝合金和新型合金
关于生活中的铝，你了解吗？
好处：铝表面有氧化膜比较稳定，可保护内部的铝不被氧化。铝的密度较小，同体积的铝质量比铁要小得多，铝资源丰富，可塑性又强，质轻、便于运输、成本低，真可谓是“廉价的黄金”。
影响：易拉罐饮料中铝含量较丰富，若贪饮，势必造成铝摄入量过多，对身体产生危害。成人每天允许摄铝量为60毫克。铝可在人体内沉积30年，铝中毒30年后才能显示症状，即老年痴呆症！
地壳中含量最多金属
(1)铝与氧气的反应
活泼金属，常温下与空气中氧气发生反应，表面生成一层致密氧化铝薄膜，保护内部金属。
K、Ca、Na、Mg、Al、Zn、Fe … …
1.铝、氧化铝的化学性质
二、铝、铝合金和新型合金
1.铝、氧化铝的化学性质
常温下，铁和铝都能与氧气反应，为什么铁会因生锈报废，而铝制品却能稳定存在？
铁与氧气反应生成的铁锈比较疏松，不能阻止内部的铁与氧气的进一步反应，所以铁会因生锈而报废；铝和氧气反应表面生成一层致密的氧化铝薄膜，这层膜能防止内部金属进一步被氧化，故铝制品在空气中能稳定存在。
思考交流
二、铝、铝合金和新型合金
特别提醒
在常温下形成致密保护膜的金属有铝、镁等金属；
铁在高温下形成致密保护膜，俗称“烤蓝”。
拓展视野：
烤蓝的意思是在钢铁零件表面处理的一种防腐蚀的工艺。其原理是在钢铁表面生成一定厚度和强度的致密的氧化层，成分主要是Fe3O4，反应原理是铁和水的氧化反应。钢制件的表面发黑处理，也称发蓝。这种工艺主要是减缓铁器的腐蚀速度，发黑处理常用的方法有传统的碱性加温发黑，和出现较晚的常温发黑两种。
1.铝、氧化铝的化学性质
二、铝、铝合金和新型合金
(2)铝、氧化铝与盐酸、NaOH溶液的反应
①实验探究
1.铝、氧化铝的化学性质
操作
现象
原理
结论
实验探究
二、铝、铝合金和新型合金
实验操作
实验现象
实验探究
1.铝、氧化铝的化学性质
(2)铝、氧化铝与盐酸、NaOH溶液的反应
①实验探究
铝片逐渐溶解，有无色气泡冒出，将点燃的木条放在试管口有爆鸣声 试管①中一开始无气泡产生，一段时间后，铝片溶解，有无色气泡冒出；试管②中铝片溶解，立即产生无色气泡。将点燃的木条放在试管口，都有爆鸣声
二、铝、铝合金和新型合金
实验操作
化学方程式
实验探究
1.铝、氧化铝的化学性质
(2)铝、氧化铝与盐酸、NaOH溶液的反应
①实验探究
Al2O3＋6HCl==2AlCl3＋3H2O、
2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑
Al2O3＋2NaOH＋3H2O==2Na[Al(OH)4]、
2Al＋2NaOH＋6H2O==2Na[Al(OH)4]＋3H2↑
二、铝、铝合金和新型合金
化学方程式 Al2O3＋6HCl==2AlCl3＋3H2O、2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑ Al2O3＋2NaOH＋3H2O==2Na[Al(OH)4]、
2Al＋2NaOH＋6H2O==2Na[Al(OH)4]＋3H2↑
离子方程式
实验探究
1.铝、氧化铝的化学性质
(2)铝、氧化铝与盐酸、NaOH溶液的反应
Al2O3＋6H＋==2Al3＋＋3H2O、
2Al＋6H＋==2Al3＋＋3H2↑
Al2O3＋2OH－＋3H2O==2[Al(OH)4]－、
2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑
②两性氧化物
既能与酸反应生成盐和水，又能与碱反应生成盐和水的氧化物，如Al2O3等。
二、铝、铝合金和新型合金
1.铝、氧化铝的化学性质
思考交流
(1)为什么铝制餐具不适宜用来蒸煮或长时间盛放酸性、碱性食物？
由于铝和氧化铝均能跟酸、碱反应，因此铝制餐具不宜用来蒸煮或长期存放酸性、碱性食物。
(2)向集满CO2的铝制易拉罐中加入过量NaOH浓溶液，立即封闭罐口，易拉罐渐渐凹瘪；再过一段时间，罐壁又重新凸起。上述实验过程中发生的离子反应有________________________________________________________________________
_________________________________________________________。
②Al2O3＋2OH－＋3H2O===2[Al(OH)4]－、
③2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑
二、铝、铝合金和新型合金
2. 铝和铝合金
(1)纯铝：硬度和强度较小
(2)铝合金：目前用途广泛的合金之一
硬铝是在铝中添加了一定比例的Cu、Mg、Mn、Si，它的密度小，强度高，具有较强的抗腐蚀能力，是制造飞机和宇宙飞船的理想材料。
二、铝、铝合金和新型合金
3.新型合金
(1)储氢合金：一类能够大量吸收H2，并与H2结合成金属氢化物的材料。
如Ti-Fe合金、La-Ni合金等。
(2)其他新型合金：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。
为氢气作为能源实际应用起重要推动作用。
二、铝、铝合金和新型合金
应用体验
1.下列关于新型合金材料说法不正确的是
A.镧镍合金能大量吸收H2形成金属氢化物，可作储氢材料
B.钛合金生物相容性好，强度大，可作人造骨骼
C.形状记忆合金可在使合金发生形变的作用力消失后恢复原状
D.利用合金的熔点低于成分金属这一特点可制得耐热合金
√
二、铝、铝合金和新型合金
应用体验
2.下列说法正确的是
A.Al2O3难溶于水，不与水反应，所以它不是Al(OH)3对应的氧化物
B.因为Al2O3是金属氧化物，所以它是碱性氧化物
C.Al2O3能跟所有的酸、碱溶液反应
D.Al2O3能跟强酸、强碱溶液反应
√
二、铝、铝合金和新型合金
自我测试
1.下列关于铁和铁合金的有关说法错误的是
A.工业上用一氧化碳将铁矿石中的铁还原出来
B.不锈钢抗腐蚀性能好，长期使用绝对不会生锈
C.制造铁轨、船舶、桥梁的碳素钢是铁和碳的合金
D.使用铁锅烧饭菜能为人体提供微量的铁元素
√
自我测试
2.向某溶液中加入铝粉能放出H2，下列各组离子一定不能在该溶液中大量共存的是
√
自我测试
3.等体积的盐酸和苛性钠溶液分别与两份足量的铝粉反应，在相同条件下产生氢气的体积比为1∶3，则盐酸和苛性钠溶液的物质的量浓度之比为
A.1∶1 B.2∶1 C.3∶1 D.2∶3
√
2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑、2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑
相同条件下产生氢气的体积比为1∶3，需要盐酸和氢氧化钠的物质的量之比为1∶1，
溶液的体积相同，故盐酸和苛性钠溶液的物质的量浓度之比也为1∶1。
自我测试
4.合金是重要的金属材料。
(1)下列材料不属于合金的是___(填字母)。
A.铸造下水道井盖的生铁 B.储氢用的La-Ni合金
C.可用于机器人“皮肤”的橡胶 D.可用于军用车辆的超级钢
(2)生铁是常用的合金，生铁属于_______(填“纯净物”或“混合物”)。
(3)黄铜是铜锌合金，将纯铜片和黄铜片互相刻画(如图所示)，纯铜片上留下明显的划痕，说明：_________________________。
C
混合物
黄铜的硬度比纯铜的硬度大
自我测试
(4)黄铜渣中约含Zn 7%、ZnO 31%、Cu 50%、CuO 5%，其余为杂质。处理黄铜渣可得到硫酸锌，其主要流程如下(杂质不溶于水、不参与反应)：
已知：ZnO＋H2SO4===ZnSO4＋H2O；CuO＋H2SO4===CuSO4＋H2O。
①Ⅱ中发生反应的化学方程式为____________________________
__________________________。
②下列说法正确的是____(填字母)。
a.Ⅰ、Ⅱ中的操作均包含过滤 b.溶液A中ZnSO4的质量大于CuSO4
Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑、
Zn＋CuSO4===ZnSO4＋Cu
ab
本节内容结束
第二节 金属材料
第1课时 常见的合金及应用
第三章 铁 金属材料
[学习目标]
1.能从合金结构与组成的角度认识合金的特殊性能，培养宏观辨识与
微观探析的能力(重点)。
2.了解铝及其重要化合物的性质，能列举常见合金的组成、性能和重要
作用(难点)。
3.能科学合理的选择和使用金属材料，培养学生的科学态度和社会责
任感。
导入新课
举例生活中经常使用的金属材料，它们有哪些重要性质和功能？
不锈钢 合金钢 铝合金 铜合金
合金具有耐腐蚀、硬度高、密度小、质量轻等优点
一、合金 铁合金
1.合金
形成
由两种或两种以上的金属(或金属与非金属)熔合而成的具有金属特性的物质。
(2) 性能：具有优良的物理、化学或机械性能。
一般来说，合金的硬度大，熔点低。
①差异原因：在纯金属内加入其他元素形成合金以后，结构发生了变化。
②调节方法：通过所添加的合金元素的种类、含量和生成合金的条件等来加以调节。
思考交流
1. 已知铜的熔点为1 083 ℃，钠的沸点为883 ℃，试问铜与钠能否形成合金？
不能。当铜开始熔化时，钠已经气化，所以二者不能形成合金。
2. 根据纯金属与合金的结构比较，说明合金的硬度比其成分金属大的原因。
纯金属内所有原子的大小和形状相同，原子排列十分规整；加入或大或小的其他元素的原子后，改变了金属原子有规则的层状排列，使原子层之间的相对滑动变得困难，导致合金的硬度变大。
一、合金 铁合金
2.铁合金
生铁：
钢
碳素钢
低碳钢
(含碳0.3％～0.6％)
高碳钢
(含碳0.03％～0.3％)
中碳钢
(含碳0.6％～2％ )
合金钢
(含碳量2％～4.3％) 硬度大、抗压，性脆
(特种钢)
→不锈钢
→主要元素铬、镍，不易生锈，抗腐蚀能力强
韧性好，强度低
强度高，韧性及加工性好
硬而脆，热处理后弹性好
钢是用量最大、用途最广的合金
一、合金 铁合金
1.判断正误
(1)合金一定是不同金属熔合而成的具有金属特性的化合物
(2)生铁的熔点比纯铁低，但机械强度和硬度比纯铁高
(3)铁、铬、镍熔合成不锈钢是化学变化
(4)生铁中的铁与纯铁的化学性质不同
(5)钢的含碳量越高韧性越好
(6)合金的性能可以根据所添加的合金元素调节
√
×
×
×
×
√
应用体验
一、合金 铁合金
应用体验
2.(2021·河北，1)“灌钢法”是我国古代劳动人民对钢铁冶炼技术的重大贡献，陶弘景在其《本草经集注》中提到“钢铁是杂炼生鍒作刀镰者”。“灌钢法”主要是将生铁和熟铁(含碳量约0.1%)混合加热，生铁熔化灌入熟铁，再锻打成钢。下列说法错误的是
A.钢是以铁为主的含碳合金
B.钢的含碳量越高，硬度和脆性越大
C.生铁由于含碳量高，熔点比熟铁高
D.冶炼铁的原料之一赤铁矿的主要成分为Fe2O3
√
生铁的熔点低于熟铁
一、合金 铁合金
二、铝、铝合金和新型合金
关于生活中的铝，你了解吗？
好处：铝表面有氧化膜比较稳定，可保护内部的铝不被氧化。铝的密度较小，同体积的铝质量比铁要小得多，铝资源丰富，可塑性又强，质轻、便于运输、成本低，真可谓是“廉价的黄金”。
影响：易拉罐饮料中铝含量较丰富，若贪饮，势必造成铝摄入量过多，对身体产生危害。成人每天允许摄铝量为60毫克。铝可在人体内沉积30年，铝中毒30年后才能显示症状，即老年痴呆症！
地壳中含量最多金属
(1)铝与氧气的反应
活泼金属，常温下与空气中氧气发生反应，表面生成一层致密氧化铝薄膜，保护内部金属。
K、Ca、Na、Mg、Al、Zn、Fe … …
1.铝、氧化铝的化学性质
二、铝、铝合金和新型合金
1.铝、氧化铝的化学性质
常温下，铁和铝都能与氧气反应，为什么铁会因生锈报废，而铝制品却能稳定存在？
铁与氧气反应生成的铁锈比较疏松，不能阻止内部的铁与氧气的进一步反应，所以铁会因生锈而报废；铝和氧气反应表面生成一层致密的氧化铝薄膜，这层膜能防止内部金属进一步被氧化，故铝制品在空气中能稳定存在。
思考交流
二、铝、铝合金和新型合金
特别提醒
在常温下形成致密保护膜的金属有铝、镁等金属；
铁在高温下形成致密保护膜，俗称“烤蓝”。
拓展视野：
烤蓝的意思是在钢铁零件表面处理的一种防腐蚀的工艺。其原理是在钢铁表面生成一定厚度和强度的致密的氧化层，成分主要是Fe3O4，反应原理是铁和水的氧化反应。钢制件的表面发黑处理，也称发蓝。这种工艺主要是减缓铁器的腐蚀速度，发黑处理常用的方法有传统的碱性加温发黑，和出现较晚的常温发黑两种。
1.铝、氧化铝的化学性质
二、铝、铝合金和新型合金
(2)铝、氧化铝与盐酸、NaOH溶液的反应
①实验探究
1.铝、氧化铝的化学性质
操作
现象
原理
结论
实验探究
二、铝、铝合金和新型合金
实验操作
实验现象
实验探究
1.铝、氧化铝的化学性质
(2)铝、氧化铝与盐酸、NaOH溶液的反应
①实验探究
铝片逐渐溶解，有无色气泡冒出，将点燃的木条放在试管口有爆鸣声 试管①中一开始无气泡产生，一段时间后，铝片溶解，有无色气泡冒出；试管②中铝片溶解，立即产生无色气泡。将点燃的木条放在试管口，都有爆鸣声
二、铝、铝合金和新型合金
实验操作
化学方程式
实验探究
1.铝、氧化铝的化学性质
(2)铝、氧化铝与盐酸、NaOH溶液的反应
①实验探究
Al2O3＋6HCl==2AlCl3＋3H2O、
2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑
Al2O3＋2NaOH＋3H2O==2Na[Al(OH)4]、
2Al＋2NaOH＋6H2O==2Na[Al(OH)4]＋3H2↑
二、铝、铝合金和新型合金
化学方程式 Al2O3＋6HCl==2AlCl3＋3H2O、2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑ Al2O3＋2NaOH＋3H2O==2Na[Al(OH)4]、
2Al＋2NaOH＋6H2O==2Na[Al(OH)4]＋3H2↑
离子方程式
实验探究
1.铝、氧化铝的化学性质
(2)铝、氧化铝与盐酸、NaOH溶液的反应
Al2O3＋6H＋==2Al3＋＋3H2O、
2Al＋6H＋==2Al3＋＋3H2↑
Al2O3＋2OH－＋3H2O==2[Al(OH)4]－、
2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑
②两性氧化物
既能与酸反应生成盐和水，又能与碱反应生成盐和水的氧化物，如Al2O3等。
二、铝、铝合金和新型合金
1.铝、氧化铝的化学性质
思考交流
(1)为什么铝制餐具不适宜用来蒸煮或长时间盛放酸性、碱性食物？
由于铝和氧化铝均能跟酸、碱反应，因此铝制餐具不宜用来蒸煮或长期存放酸性、碱性食物。
(2)向集满CO2的铝制易拉罐中加入过量NaOH浓溶液，立即封闭罐口，易拉罐渐渐凹瘪；再过一段时间，罐壁又重新凸起。上述实验过程中发生的离子反应有________________________________________________________________________
_________________________________________________________。
②Al2O3＋2OH－＋3H2O===2[Al(OH)4]－、
③2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑
二、铝、铝合金和新型合金
2. 铝和铝合金
(1)纯铝：硬度和强度较小
(2)铝合金：目前用途广泛的合金之一
硬铝是在铝中添加了一定比例的Cu、Mg、Mn、Si，它的密度小，强度高，具有较强的抗腐蚀能力，是制造飞机和宇宙飞船的理想材料。
二、铝、铝合金和新型合金
3.新型合金
(1)储氢合金：一类能够大量吸收H2，并与H2结合成金属氢化物的材料。
如Ti-Fe合金、La-Ni合金等。
(2)其他新型合金：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。
为氢气作为能源实际应用起重要推动作用。
二、铝、铝合金和新型合金
应用体验
1.下列关于新型合金材料说法不正确的是
A.镧镍合金能大量吸收H2形成金属氢化物，可作储氢材料
B.钛合金生物相容性好，强度大，可作人造骨骼
C.形状记忆合金可在使合金发生形变的作用力消失后恢复原状
D.利用合金的熔点低于成分金属这一特点可制得耐热合金
√
二、铝、铝合金和新型合金
应用体验
2.下列说法正确的是
A.Al2O3难溶于水，不与水反应，所以它不是Al(OH)3对应的氧化物
B.因为Al2O3是金属氧化物，所以它是碱性氧化物
C.Al2O3能跟所有的酸、碱溶液反应
D.Al2O3能跟强酸、强碱溶液反应
√
二、铝、铝合金和新型合金
自我测试
1.下列关于铁和铁合金的有关说法错误的是
A.工业上用一氧化碳将铁矿石中的铁还原出来
B.不锈钢抗腐蚀性能好，长期使用绝对不会生锈
C.制造铁轨、船舶、桥梁的碳素钢是铁和碳的合金
D.使用铁锅烧饭菜能为人体提供微量的铁元素
√
自我测试
2.向某溶液中加入铝粉能放出H2，下列各组离子一定不能在该溶液中大量共存的是
√
自我测试
3.等体积的盐酸和苛性钠溶液分别与两份足量的铝粉反应，在相同条件下产生氢气的体积比为1∶3，则盐酸和苛性钠溶液的物质的量浓度之比为
A.1∶1 B.2∶1 C.3∶1 D.2∶3
√
2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑、2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑
相同条件下产生氢气的体积比为1∶3，需要盐酸和氢氧化钠的物质的量之比为1∶1，
溶液的体积相同，故盐酸和苛性钠溶液的物质的量浓度之比也为1∶1。
自我测试
4.合金是重要的金属材料。
(1)下列材料不属于合金的是___(填字母)。
A.铸造下水道井盖的生铁 B.储氢用的La-Ni合金
C.可用于机器人“皮肤”的橡胶 D.可用于军用车辆的超级钢
(2)生铁是常用的合金，生铁属于_______(填“纯净物”或“混合物”)。
(3)黄铜是铜锌合金，将纯铜片和黄铜片互相刻画(如图所示)，纯铜片上留下明显的划痕，说明：_________________________。
C
混合物
黄铜的硬度比纯铜的硬度大
自我测试
(4)黄铜渣中约含Zn 7%、ZnO 31%、Cu 50%、CuO 5%，其余为杂质。处理黄铜渣可得到硫酸锌，其主要流程如下(杂质不溶于水、不参与反应)：
已知：ZnO＋H2SO4===ZnSO4＋H2O；CuO＋H2SO4===CuSO4＋H2O。
①Ⅱ中发生反应的化学方程式为____________________________
__________________________。
②下列说法正确的是____(填字母)。
a.Ⅰ、Ⅱ中的操作均包含过滤 b.溶液A中ZnSO4的质量大于CuSO4
Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑、
Zn＋CuSO4===ZnSO4＋Cu
ab
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