【大单元教学设计】9.1常见的金属材料 课件--鲁教版化学九年级下册

(共70张PPT)
常见的金属材料
第一节
第九单元 金属
（鲁教版）九年级
下
01
课标解读
02
学习目标
03
激趣导入
04
探究新知
05
课堂总结
06
分层作业
课标解读
01
2022年新课标对鲁教版九年级下册化学常见的金属材料要求学生了解常见金属的物理性质和用途。学生需掌握金属的化学性质，如与氧气、酸的反应等。能通过实验探究，比较不同金属的活动性顺序。还应理解合金的概念和特性，认识其在生活生产中的广泛应用。同时，培养学生的环保意识和资源利用观念，让学生明白合理使用金属材料的重要性。
学习目标
02
1. 了解常见金属的物理性质和用途，能够根据其性质解释在生活和生产中的应用。
2. 认识合金的概念和特点，区分常见的合金及其性能优势，理解合金在现代工业和生活中的重要地位。
3. 掌握多种金属矿物及其冶炼，了解其主要成分。对各类金属矿物的分布和特点有一定的记忆。
学习目标
激趣导入
03
任务一：引入新课
人类文明的进步与金属材料发展关系十分密切。石器时代之后的青铜器时代和铁器时代，均以金属材料的广泛应用为其时代特征。当今，种类繁多的金属材料更成为社会发展的重要物质基础。你在日常生活中见到或使用过哪些金属制品？这些金属制品有什么特点？
激趣导入
03
任务一：引入新课
金首饰
铁质菜刀
icar全铝车身
生活中的金属
模块一 金属的物理性质
探究新知
04
任务二：金属的物理性质
金属在生产、生活中有着非常广泛的应用，这些应用有许多都是由金属的物理性质决定的。金属具有怎样的物理性质呢？
探究新知
04
任务二：金属的物理性质
【观察思考】金属的物理性质与应用
观察生活中常见或常用的金属制品，想一想：它们主要是用什么金属制成的？分别应用了金属的哪些性质？
探究新知
04
任务二：金属的物理性质
金：延展性
金首饰
铁：坚硬且有光泽
餐具
钨：熔点高
钨丝灯
铁：导热好
铁锅
铜：导电性
电线
铝：轻且耐腐蚀
铝窗
探究新知
04
任务二：金属的物理性质
大多数金属都具有金属光泽
密度和硬度较大
熔点和沸点较高
具有良好的延展性和导电、导热性能
除汞外，金属在常温下都是固体
金属的物理性质
探究新知
04
任务二：金属的物理性质
不同的金属具有各自的特性和特定的用途：
金的展性好，可以压成薄片，常用于制作饰品等；
钨的熔点高，被用来制造灯泡中的灯丝；
铜的导电性优良，被广泛用于电子制造业（例如印刷电路板）；
金属铬的硬度大，耐腐蚀性强，多用于制作特殊钢材。
探究新知
04
任务二：金属的物理性质
金首饰 钨丝灯 铜电路板 铬轴承
不同的金属具有各自的特性和特定的用途
探究新知
04
任务二：金属的物理性质
三星堆遗址出土的
金面罩铜人头像
探究新知
04
任务二：金属的物理性质
金属的分类
在已发现的100多种元素里，大约有 4/5 是金属元素。金属的单质有很多种，在冶金工业上，人们常把金属分为黑色金属（包括铁、铬、锰）和有色金属（铁、铬、锰以外的金属）两大类。人们也常按照密度大小将金属分类，密度小于 4.5 g/ 的叫作轻金属（钠、钙、镁、铝等）；密度大于 4.5 g/cm3 的叫作重金属（汞、铜、镉、铅等）。此外，还可以将金属分为常见金属（铁、铝等）和稀有金属（锆、铌、钼等）。
多识一点
探究新知
04
任务二：金属的物理性质
铁 铬 锰 镁 汞
铜 镉 铝 锆 铌
探究新知
04
任务二：金属的物理性质
拓展延伸
金属之最
地壳中含量最高的金属元素 　
人体中含量最高的金属元素
目前世界年产量最高的金属
导电、导热性最好的金属
硬度最大的金属
熔点最低的金属
熔点最高的金属
银 Ag
钙 Ca
铝 Al
铬 Cr
钨 W
铁 Fe
汞 Hg
课堂典例
例1、目前世界上年产量最高的金属是( )
A.铜
B.铝
C.铁
D.锌
【答案】C
【解析】目前世界上年产量最高的金属是铁。
模块二 合金的特性
探究新知
04
任务三：合金的特性
合金的定义：常见的金属材料大多数不是组成单一的纯金属，而是合金，即以某种金属为基础，添加其他金属或非金属通过高温熔炼、烧结等方式形成的具有金属特性的材料。
商代后母戊鼎－－青铜（即铜锡合金）是人类最早使用的合金。
探究新知
04
任务三：合金的特性
常用合金
常用的铜合金分为黄铜、青铜、白铜3大类。黄铜铸件常用来制作阀门和管道配件等；青铜是金属冶铸史上最早的合金；锰白铜是制造精密电工仪器、变阻器、精密电阻、应变片、热电偶等用的材料。
探究新知
04
任务三：合金的特性
常用合金
生铁和钢是含碳量不同的两种铁合金（生铁含碳量为 2%～4.3%，钢的含碳量为 0.03% ～ 2%）。
探究新知
04
任务三：合金的特性
铝合金以铝为基添加一定量其他合金化元素的合金，是轻金属材料之一。在航天、航空、交通运输、建筑、机电、轻化和日用品中有着广泛的应用。
常用合金
探究新知
04
任务三：合金的特性
钛合金是多种用钛与其他金属制成的合金金属。强度高、耐蚀性好、耐热性高，主要是发展航空发动机用的高温钛合金和机体用的结构钛合金。
常用合金
探究新知
04
任务三：合金的特性
【活动探究】金属与合金的性质比较
现有铝片、铝合金、铜片、黄铜片、锡片、焊锡（锡铅合金）等金属材料，分别进行下列实验，观察、分析实验现象，并与同学交流你得到的结论。
1. 观察铝片与铝合金、铜片与黄铜片、锡片与焊锡的颜色与光泽。
2. 将铝片与铝合金、铜片与黄铜片、锡片与焊锡两两互相刻划，比较它们的硬度。
3. 如图所示，将锡片和焊锡放在铁片上，用酒精灯在铁片的中心部位加热，观察比较两者熔化的难易。
探究新知
04
任务三：合金的特性
铝片 铝合金 铜片 黄铜片
锡片 焊锡
探究新知
04
任务三：合金的特性
实验现象：
1. 颜色与光泽观察结果： 铝片呈银白色，有金属光泽；铝合金也是银白色，但光泽相较于纯铝片可能稍暗一点，不过整体也有金属光泽。铜片是紫红色，有金属光泽；黄铜片呈黄色，有金属光泽，颜色与铜片明显不同。锡片呈银白色，有金属光泽；焊锡（锡铅合金）一般为灰白色，光泽稍弱于纯锡片。
探究新知
04
任务三：合金的特性
实验现象：
2. 硬度互相刻划结果：用铝片刻划铝合金，会发现铝合金表面留下划痕较难，说明铝合金的硬度比纯铝片大；反过来用铝合金刻划铝片，铝片表面容易出现划痕。铜片和黄铜片互相刻划时，黄铜片能在铜片上留下划痕，表明黄铜片的硬度比铜片大。锡片与焊锡互相刻划，焊锡表面更容易被锡片划出痕迹，说明锡片的硬度比焊锡大。
探究新知
04
任务三：合金的特性
实验现象：
3. 加热熔化难易观察结果：
在铁片上用酒精灯加热中心部位时，焊锡会先熔化，而锡片需要继续加热一段时间才会熔化，说明焊锡（锡铅合金）的熔点比纯锡片的熔点低。
探究新知
04
任务三：合金的特性
实验结论：
合金与纯金属的性质差异较大。与合金中各成分对应的纯金属相比，多数合金材料都具有熔点较低、硬度较大、导电性和导热性较弱等特点。
探究新知
04
任务三：合金的特性
合金在日常生活、工农业生产和科学研究中的 应用非常广泛。人们利用熔合的方法，控制合金的 组成比例和形成条件，就可以制得具有特殊性能、 符合特定需求的各种合金。
C919客机外壳采用的是铝锂合金
探究新知
04
任务三：合金的特性
中国“天眼”的球面射
电板采用的是铝镁合金
探究新知
04
任务三：合金的特性
钛镍合金具有形状记忆功能，用于制作人造卫星的天线；
钛钼镍合金抗腐蚀性强，在航海及海洋资源开发领域应用广泛。
探究新知
04
任务三：合金的特性
合 金 主要成分 主要性能 主要用途
不锈钢 铁、铬、镍 抗腐蚀性好 医疗器械、餐具等
锰 钢 铁、锰、碳 韧性好、硬度大 钢轨、挖掘机铲斗、坦克、自行车架
青 铜 铜、锡 强度较高、可塑性好，易加工、耐腐蚀 机器零件、仪表和日用品
黄 铜 铜、锌 强度较高、可塑性好，耐磨、耐腐 机器零件如轴承、齿轮
钛合金 钛、铝、 钒 耐高温、耐腐蚀、强度高 航空、航天工业及化学工业
硬铝 铝铜镁硅 强度和硬度好 火箭、轮船、飞机等制造业
18K黄 金、银、铜 光泽好、耐磨、易加工 金饰品、钱币、电子元件
探究新知
04
任务三：合金的特性
钛合金新材料与“奋斗者”号潜水器
2020 年11月10日，我国首台拥有自主知识产权的全海深载人潜水器“奋斗者”号顺利下潜至地球海洋最深处，在太平洋马里亚纳海沟成功坐底，深度达 10909 米，创造了中国载人深潜的新纪录。在 10000 米以下的深海，水压是海洋表面的1 100倍。为完成万米探潜，“奋斗者”号潜水器的载人舱球壳采用了我国自主研发的 Ti62A 钛合金新材料，其通过先进的焊接技术连接打造，抗压能力卓越。中国制造，正在为“上九天揽月”“下五洋捉鳖”提供更多的可能。
科技创新
探究新知
04
任务三：合金的特性
万米深海中的“奋斗者”号
课堂典例
例2、下列有关金属材料的说法正确的是( )
A.生铁比纯铁硬度小
B.不锈钢的抗腐蚀性比纯铁的好
C.钢的含碳量比生铁的含碳量高
D.锡铅合金制作的保险丝的熔点比锡和铅的熔点都高
【答案】A
【解析】A.一般合金的硬度大于其组成中纯金属的硬度所以生铁比纯铁硬度大,选项说法错误；B.一般合金的抗腐蚀性能比组成中纯金属的抗腐蚀性能增强,所以不锈钢的抗腐蚀性比纯铁的好,选项说法正确;C.钢的含碳量为0.03%~2%,生铁的含碳量为2%~4.3%.即钢的含碳量比生铁的含碳量低,选项说法错误;D.一般合金的熔点比组成中纯金属的熔点低,锡铅合金制作的保险丝的熔点比锡和铅的熔点都低,选项说法错误。故选:B。
课堂典例
例3、下列有关金属的说法正确的是( )
A.生铁和钢都是铁的合金，但钢中的含碳量比生铁中高
B.铝制品不用涂任何保护层来防腐，因为铝不与空气反应
C.在Zn、Fe、Cu中金属活动性最弱的是Cu
D.铁制品部分腐蚀后，没有回收的价值
【答案】D
【解析】A、钢的含碳量为0.03%~ 2%，生铁的含碳量为2%~ 4.3%，因此钢中的含碳量比生铁中低，故A错误;B、铝的化学性质较活泼，在常温下，易与空气中的氧气反应生成致密的氧化铝保护膜，从而阻止内部的铝进一步氧化，因此铝制品不用涂任何保护层来防腐，故B错误C、在Zn、Fe、Cu中金属活动性最弱的是Cu，故C正确;D、铁制品部分腐蚀后可以回收重新冶炼利用，这样即可以节约金属资源，又能减少环境污染，故D错误。故选C。
模块三 金属矿物及其冶炼
探究新知
04
任务四：金属矿物及其冶炼
地球上的金属资源广泛存在于地壳和海洋中，其中少数很不活泼的金（如金、铂等）以单质形式存在，其余金属都以化合物的形式存在于各种矿物中。大自然为人类提供了丰富的金属矿物资源。
地壳中几种金属元素的含量
探究新知
04
任务四：金属矿物及其冶炼
铜是人类最早使用的金属之一。人们主要是通过用焦炭焙烧含有铜元素的矿石获得金属铜。
探究新知
04
任务四：金属矿物及其冶炼
辉铜矿（S）
黄铜矿（CuFe）
孔雀石［］
常见的铜矿石
探究新知
04
任务四：金属矿物及其冶炼
当人们焙烧孔雀石时，其主要成分碱式碳酸铜受热会分解，生成氧化铜等产物。氧化铜能与木炭反应，生成铜和二氧化碳，反应的化学方程式为：
2CuO + C 2Cu + ↑
高温
在这个反应中，氧化铜中的氧被碳夺去，铜被还原出来。像这样，含氧化合物中的氧被夺去的反应属于还原反应。
探究新知
04
任务四：金属矿物及其冶炼
2CuO + C 2Cu + ↑
高温
失氧
物质
得氧
物质
氧化反应:在化学反应中得到氧的反应;C发生氧化反应。
氧化反应和还原反应同时发生，对立统一，称为氧化还原反应。
探究新知
04
任务四：金属矿物及其冶炼
2CuO + C 2Cu + ↑
高温
化合价降低
+2 0 0 +4
化合价升高
规律:得氧化合价升高，失氧化合价降低，反应前后都有元素的化合价升降。
氧化还原反应的特征:存在元素化合价的升降，且有升有降。
探究新知
04
任务四：金属矿物及其冶炼
当今社会，在众多的金属材料中，铁、铝及其合金一直在人类生产生活中占据着主导地位，钢铁工业的发展状况是世界各国工业化水平的重要标志。工业上是如何从铁矿石中得到铁的呢？
探究新知
04
任务四：金属矿物及其冶炼
【活动探究】工业炼铁的化学原理
如图所示，在硬质玻璃管中放入少量红色氧化铁粉末，先通入一氧化碳，然后用酒精喷灯加热，观察现象。
探究新知
04
任务四：金属矿物及其冶炼
一氧化碳气体有毒，实验时一定要注意安全，同时要进行尾气处理！
探究新知
04
任务四：金属矿物及其冶炼
探究新知
04
任务四：金属矿物及其冶炼
实验现象：
当先通入一氧化碳一段时间后，再用酒精喷灯加热，硬质玻璃管中红色的氧化铁粉末逐渐变黑，同时可以观察到澄清石灰水变浑浊。这是因为一氧化碳在加热条件下将氧化铁还原为黑色的铁粉，生成的二氧化碳使澄清石灰水变浑浊。
探究新知
04
任务四：金属矿物及其冶炼
讨论：1. 如何判断反应中生成了什么物质？
对于铁的判断：反应前氧化铁是红色粉末，若看到硬质玻璃管内红色粉末逐渐变黑，说明生成了铁，因为生成的铁粉是黑色的。
对于二氧化碳的判断：将反应产生的气体通入澄清石灰水，若澄清石灰水变浑浊，证明有二氧化碳生成，因为二氧化碳能与石灰水中的氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀，使溶液变浑浊。
探究新知
04
任务四：金属矿物及其冶炼
讨论：2. 装置中导管末端为什么要放置一个点燃的酒精灯？
因为一氧化碳有毒，且具有可燃性，反应后排出的尾气中可能含有未反应的一氧化碳，在导管末端放置点燃的酒精灯，是为了将尾气中的一氧化碳点燃，使其转化为二氧化碳，防止一氧化碳排放到空气中造成空气污染。
探究新知
04
任务四：金属矿物及其冶炼
实验证明，氧化铁和一氧化碳在高温条件下发生反应，生成铁和二氧化碳。反应的化学方程式为：
+ 3CO 2Fe +
高温
探究新知
04
任务四：金属矿物及其冶炼
钢铁工业中就是利用这一原理来炼铁的。将赤铁矿（主要成分是 ）、焦炭和石灰石一起加入高炉，在高温下，利用炉内反应生成的一氧化碳将铁从氧化铁中还原出来。此时炼的铁为生铁，仍含有少量杂质。
探究新知
04
任务四：金属矿物及其冶炼
徐光宪与稀土分离新技术
元素周期表中的镧系元素和钪、钇共计17种金属元素，它们在自然界存量稀少且分散而被称为稀土元素。这些稀土元素在信息、能源、航天、军事等领域中有着重要的应用，被视为冶金工业“维生素”。我国是稀土资源大国，2022年已探明的储量约占世界总储量的 33.8%。由于这些稀土元素的性质太相近了，如何分离和提取它们就成为世界难题。20世纪70年代，我国科技发展需要高纯度的稀土产品。国际上提炼稀土的技术都是保密的，而且产品极其昂贵。引进技术和购买产品，都是不现实的，必须自力更生。我国化学家徐光宪带领团队跨过国外已有的分离方法，直接从当时未曾触碰过的萃取分离技术入手，经过反复实验，创新出一套稀土分离的串级萃取理论，并在该理论指导下，独创了稀土分离“三出口”工艺，使我国稀土分离技术达到国际先进水平，促进了我国从稀土资源大国向高纯稀土生产强国的转变，使我国成为全球唯一一个拥有完整稀土产业链技术的国家。徐光宪院士被誉为“中国稀土之父”，并荣获 2008 年度“国家最高科学技术奖”。
多识一点
探究新知
04
任务四：金属矿物及其冶炼
中国稀土之父—徐光宪
探究新知
04
任务四：金属矿物及其冶炼
1. 大多数金属具有共同的物理性质，如具有金属光泽、可以导电和导热、延展性良好等。
2. 在自然界中金属主要以化合物的形式存在于各种矿物中。
3. 金属材料包括纯金属和合金。通过熔合方法制得的合金相比纯金属具有硬度大、熔点低、易加工等性能，在生产生活中被广泛使用。
4. 工业上通过化学方法从矿石中冶炼提取金属。
长话短说
探究新知
04
任务四：金属矿物及其冶炼
我国钢铁工业的发展成就
1996 年我国钢产量达到 10 124 万吨，首次突破一亿吨，居世界首位。这是我国钢铁工业及国民经济发展进程中一个新的里程碑，是中国人民艰苦奋斗改革开放的丰硕成果。
1997 年 11 月 25 日，邮电部发行了纪念邮票 2 枚。一枚为“中国古代冶金”，画面以《天工开物》中记载的古代冶炼过程为背景，以我国出土的最早的铁制农具为主图；一枚为“现代化钢铁厂”，画面以宝山钢铁公司的厂房为背景，描绘了转炉炼钢的生动场面。
课外探究
《1996年中国钢产量突破一亿吨》纪念邮票
探究新知
04
任务四：金属矿物及其冶炼
课后作业：请查阅资料或考察调研，进一步了解中国古代在金属冶炼方面的技术创新，以及当今我国钢铁工业发展的最新成就。将调研结果撰写小论文或制作海报，同学们之间相互交流。
课堂典例
例4、如图为实验室模拟工业炼铁的装置图，相关说法正确的是( )
A.实验时先点燃酒精喷灯，再通 CO
B.该实验体现了 CO 的还原性和可燃性
C.炼铁原理:+CO=2Fe+
D.实验中可观察到黑色固体逐渐变红，澄清石灰水变浑浊
课堂典例
【答案】D
【解析】A、一氧化碳具有可燃性，与空气混合加热可能会发生爆炸，应先通入一氧化碳，排尽装置内的空气后再点燃酒精灯，故A错误;
B、该实验体现了CO的还原性和可燃性，故B正确;
C、炼铁原理:+3CO=2Fe+3，故C错误;
D、一氧化碳和氧化铁在高温的条件下生成铁和二氧化碳，二氧化碳和氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水，所以实验中可观察到红棕色粉末逐渐变黑，澄清石灰水变浑浊，故D错误.
故选D。
课堂典例
例5、下列关于工业炼铁的叙述错误的是( )
A.主要原理:利用焦炭的还原性置换出铁矿石中的铁
B.主要原料:铁矿石、焦炭和石灰石等
C.主要设备:高炉
D.主要产物:生铁
【答案】D
【解析】工业炼铁的主要原理为利用一氧化碳的还原性还原出铁矿石中的铁,故A选项说法错误:工业炼铁的主要原料为铁矿石、焦炭和石灰石等,故B选项说法正确:工业炼铁的主要设备为高炉,故C选项说法正确;工业炼铁的主要产物为生铁,故D选项说法正确。
课堂典例
例6、下列有关炼铁的说法正确的一组是( )
A.实验室炼铁是将铁的化合物最终转化为铁单质的过程
B.实验室用 CO 还原时，结束时先停止通 CO，后移开酒精喷灯
C.工业炼铁时焦炭的作用是与氧气反应，发生不完全燃烧生成一氧化碳
D.高炉炼铁时，固体原料从高炉下方加入，空气从上方通入
【答案】A【解析】A、炼铁的过程既是将铁的化合物转化为铁单质的过程故选项说法正确;B、实验室用CO还原时，若结束时先停止通CO后移开酒精喷灯，则生成的铁在高温下可能被再次氧化正确的操作为先移开酒精喷灯，后停止通CO，故选项说法错误;C、工业炼铁时焦炭的作用是与氧气反应产生高温为炼铁提供热量，并且与在高温下反应生成CO，故选项说法错误;D、高炉炼铁时，固体原料从高炉上方加入，空气从下方通入，故选项说法错误。故选A。
课堂总结
05
模块四 练习与实践
分层作业
06
1、下列有关合金的说法正确的是( )
A.生铁、氧化铁均属于合金
B.合金比其组分金属的硬度小
C.不锈钢的抗腐蚀性比纯铁好
D.合金的熔点比组成它的纯金属高
【答案】C
【解析】A、合金是金属与其他金属或非金属熔合而成的，具有金属特性的混合物，氧化铁是铁的氧化物不属于合金，选项错误;B、合金比其组成金属的硬度大，选项错误:C、不锈钢在铁的合金中加入了铬和镍，具有良好的抗腐蚀性，选项正确;D、合金的熔点比其组成金属的熔点低，选项错误;故选C。
分层作业
06
2、广西铝土矿资源丰富,铝土矿的主要成分是( )
A.二氧化硅
B.氧化铝
C.四氧化三铁
D.碳酸钙
【答案】B
【解析】A.二氧化硅是石英砂等物质的主要成分，不是铝土矿的主要成分，A错误。B.氧化铝是铝土矿的主要成分，B正确。C.四氧化三铁是磁铁矿的主要成分，与铝土矿无关，C错误。D.碳酸钙是石灰石等物质的主要成分，不是铝土矿的主要成分，D错误。故选B。
分层作业
06
3、炼铁的主要原料是( )
①铁矿石 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】由于炼铁的主要原料有铁矿石、焦炭、石灰石和空气(不用准备，只需设法鼓入高炉即可)等，所以，只有D选项是正确的.故选D.
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