第三章 第二节 金属材料 第1课时 合金--人教版高中化学必修第一册教学课件(共31张PPT)
文档属性
| 名称 | 第三章 第二节 金属材料 第1课时 合金--人教版高中化学必修第一册教学课件(共31张PPT) |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 151.5MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2025-05-06 11:09:37 | ||
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文档简介
(共31张PPT)
第1课时 合金
第二节 金属材料
化学
1.了解铁合金、铝合金的性质和用途。
2.通过铝、氧化铝与盐酸、氢氧化钠的反应，掌握铝与酸、碱的反应规律。
3.通过实验和观察，找出金属在生产、生活中的应用，提高学习化学的兴趣，增强学好化学、服务社会的责任感和使命感。
学习目标
学习重难点
重点、难点
通过铝、氧化铝与盐酸、氢氧化钠的反应，掌握铝与酸、碱的反应规律。
导入新课
1.什么是合金？日常生活中的金属制品哪些是合金？
(1)合金的定义：由两种或两种以上金属（或金属与非金属）熔合而成的具有金属特性的物质，性能常优于纯金属，熔点较低、硬度较大。
(2)合金制品举例：
钢铁：如建筑钢筋、汽车外壳，是铁和碳等元素的合金。
铝合金：如门窗框架、飞机外壳，以铝为基体加入其他元素。
黄铜：铜锌合金，用于制作水龙头等。
导入新课
2.为什么我们使用的金属材料主要是合金，而不是纯金属？
(1)机械性能优越：合金比纯金属的硬度更高，是因为其晶体结构改变，位错运动困难。合金的强度也更好，能承受更大外力，像钢比纯铁的强度高。
(2)耐腐蚀性增强：合金中不同元素可以形成保护膜或改变电极电位，如不锈钢含铬等元素，能提高耐腐蚀性，纯金属则容易被腐蚀。
(3)熔点可调节：合金熔点可通过成分调节，像保险丝用武德合金（铋、铅、锡、镉合金），熔点低，纯金属的熔点固定，有时不能满足特殊需求。
下图是我们常见的合金照片
一、合金的认识
课堂探究
合金的性能可以通过所添加的元素的种类、含量和生成合金的条件等来加以调节。
1.晶体结构改变：合金中不同原子使晶体结构改变，异类原子阻碍位错运动，使合金的硬度和强度高于纯金属。
2.化学键的协同作用：合金元素间多种化学键协同，在外力的作用下，化学键变化复杂，提升韧性和耐磨性等机械性能。
为什么合金具有良好的机械性能？
一、合金的认识
课堂探究
1.生铁
（1）生铁的含碳量为2%～4.3%。
（2）性能及用途：
生铁的硬度大、抗压，性脆，可以铸造成型，是制造机座、管道的重要材料。
2.钢
（1）钢的含碳量为__________________。
（2）钢有良好的延展性，机械性能好，可以锻轧和铸造，广泛用于制造机械和交通工具等。
课堂探究
0.03%～2%
二、铁合金
（3）钢是用量最大，用途最广的合金，钢的分类如下
低
中
高
特种
合金钢具有：强度、______大，可塑性、韧性好，______，________的特殊性能。
硬度
耐磨
耐腐蚀
二、铁合金
课堂探究
3.不锈钢
（1）合金元素：不锈钢是最常见的一种合金钢，它的合金元素主要是________。
（2）性能：大气中比较稳定，不容易生锈，具有很强的抗腐蚀能力。
（3）用途：医疗器材、厨房用具和餐具、地铁列车的车体材质等。
（1）合金元素：Mn、C、Al、V。
（2）性能：强度很大，在应用时能够实现钢板的轻薄化。
（3）用途：汽车、航空和航天等领域。
铬和镍
4.超级钢
二、铁合金
课堂探究
三、铝和铝合金
1. 建筑领域：密度小、强度较高，用于制作门窗框架，在保证坚固的同时减轻建筑自重；也用于制作建筑幕墙，抗腐蚀性好，美观耐用。
2. 交通运输领域：如飞机机身、汽车发动机零部件等。质量轻能降低交通工具自身重量，减少能耗；良好的强度和耐腐蚀性保障交通安全。
3. 电子设备领域：用于制作电子产品的外壳，散热性良好，可以有效防止电子元件过热；还具有一定的电磁屏蔽能力，保护内部电子元件。
4. 日常用品领域：如易拉罐，易加工成型，质量轻、耐腐蚀，便于储存和运输；还用于制作家具，外观美观，强度合适。
1.用途
课堂探究
铝是活泼金属，在空气中其表面会被氧气氧化形成一层致密的氧化铝（Al O ）薄膜，化学方程式为4Al + 3O = 2Al O 。该薄膜的化学性质稳定，不溶于水，能阻止氧气和内部铝进一步接触，还能抵御许多酸、碱侵蚀，所以铝不易被腐蚀。
同学们再思考一下，活泼的铝不易被腐蚀的原因是什么呢？
三、铝和铝合金
课堂探究
大家通过下列铝片和氢氧化钠的实验视频来观察铝片的颜色
1.观察久置铝片的颜色。
2.将该铝片部分浸入4 mol·L-1氢氧化钠溶液中，静置一段时间后取出，观察颜色。
三、铝和铝合金
实验探究
三、铝和铝合金
项目 实验1 实验2
实验 操作
实验 现象 试管①中一开始无气泡产生，一段时间后，铝片______，产生气泡，将点燃的木条放在试管口，有________ 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，有________
溶解
爆鸣声
爆鸣声
与NaOH溶液反应
实验探究
三、铝和铝合金
项目 实验1 实验2
化学 方程式 Al2O3＋2NaOH＋3H2O=== 2Na[Al(OH)4]、2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑ 2Al＋2NaOH＋6H2O===
2Na[Al(OH)4]＋3H2↑
对应 的离子 方程式 Al2O3＋2OH－＋3H2O===2[Al(OH)4] － 2Al＋2OH－＋6H2O===
2[Al(OH)4] －＋3H2↑
结论 铝、氧化铝都能与NaOH溶液反应 实验探究
铝及其化合物的转化关系归纳
易错提醒：铝与氢氧化钠溶液反应的实质是铝先与强碱溶液中的水反应生成H2和Al(OH)3，然后Al(OH)3再与NaOH反应生成Na[Al(OH)4]，反应中铝作还原剂，水作氧化剂，NaOH无电子得失。
三、铝和铝合金
课堂探究
新型合金照片
四、新型合金
课堂探究
储氢原理：氢气接触储氢合金，在合金表面催化下，氢分子分解为氢原子，氢原子进入合金点阵间隙，与金属原子反应生成金属氢化物储存氢气。
放氢原理：加热或降低压力使金属氢化物分解，氢原子重新结合成氢分子，从合金中逸出。
1.储氢合金的储氢原理和放氢原理是什么？
四、新型合金
课堂探究
2.储氢合金储氢和放氢发生了什么反应？
化学反应(化合反应和分解反应)
四、新型合金
课堂探究
3.新型合金的前景
新型合金的前景十分广阔，具体体现在以下方面：
航空航天领域：新型合金具有高强度、耐高温、耐腐蚀等特性，可用于制造飞机发动机部件、机身结构、航天器部件等。例如钛合金、铝锂合金、镍基合金等在减轻飞行器重量的同时，还能保证其在极端环境下的性能和安全性，对于提高航空航天设备的性能和可靠性至关重要。
汽车工业领域：能够助力汽车实现轻量化，提高燃油效率和性能。如高性能钛合金可用于汽车的排气系统、发动机部件和悬挂系统等，既减轻了车身重量，又增强了部件的耐用性和抗腐蚀性。
四、新型合金
课堂探究
医疗器械领域：具有良好生物相容性和机械性能的新型合金，可用于制造人工关节、牙科植入物、心脏起搏器等医疗器械，提高医疗设备的质量和安全性。
电子行业：新型合金可用于制造电子元器件，如高导电铜合金在电气设备、电子元件中应用广泛；一些具有特殊电磁性能的合金可用于制造磁性材料、超导材料等，满足电子行业对材料高性能的需求。
军工领域：对于制造先进的武器装备、舰艇、飞机等具有重要意义，其优异的性能能够满足军工行业对材料的苛刻要求，对国防安全具有重要的支撑作用。
建筑领域：新型合金可以用于建筑结构件、装饰材料等，如具有高强度和耐腐蚀性的合金可用于大型建筑的支撑结构，提高建筑的安全性和耐久性。
3.新型合金的前景
四、新型合金
课堂探究
课堂练习
【练习1】
下列物质不属于合金的是( )
A.不锈钢
B.高碳钢
C.金刚石
D.白铜
C
课堂练习
【练习2】
在500 mL NaOH溶液中加入足量铝粉，反应完全后共收集到标准状 况下的气体6.72 L，生成物Na[Al(OH)4]的物质的量浓度为(假定反应前后，溶液体积不变)( )
A. 1 mol·L-1
B. 0.4 mol·L-1
C. 1.5 mol·L-1
D. 2 mol·L-1
B
课堂练习
【练习3】
下列说法正确的是( )
A. Al2O3难溶于水，不跟水反应，所以Al2O3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属于两性氧化物
D. Al2O3能与所有的酸、碱溶液反应
C
课堂练习
【练习4】
欲测定某铝铜合金的组成，进行了如下实验：称取粉末状样品1.0 g，量取某浓度的盐酸20 mL，第一次向样品中加入盐酸10 mL，收集到标准状况下的气体224 mL;再向样品中加入盐酸10 mL，又收集到标准状况下的气体112 mL。试求：
(1)所取盐酸的物质的量浓度为 。
(2)样品中铝的质量分数为 。
2mol/L
27%
课堂练习
【练习5】
合金可由两种或两种以上的金属(或金属与非金属)熔合而成。一般来说，合金的熔点低于其中任何一种成分金属的熔点。下表是一些金属熔点的数据。
金属 铜 锌 锡 铅 铋 镉
熔点/℃ 1 083 419.6 231.9 327.5 271.3 320.9
(1)铅锡合金中某种金属的质量分数与合金的熔点有如图所示的关系，其中横坐标表示的是________的质量分数；当合金熔点最低时，合金中铅与锡的质量比为________。
锡
2∶3
课堂练习
(2)保险丝由铋、铅、锡、镉等金属组成，其熔点约为________(填字母)。
A.20～40 ℃
B.60～80 ℃
C.230～250 ℃
D.300～320 ℃
(3)青铜器的主要成分是铜锡合金。崭新的青铜器呈土黄色。当青铜器长期埋于地下，逐渐形成了铜绿[主要成分为Cu2(OH)2CO3]，从其化学式可知铜绿的形成是铜与_______________(填物质的化学式)长期作用的结果。
B
O2、H2O和CO2
课堂练习
【练习6】
铁、铝的混合物进行如下实验：
(1)操作X的名称是________。
(2)气体A是________（填化学式）。
(3)A与Cl2混合光照可能发生爆炸，生成________(填化学式)，A在该反应中作为________(填“氧化剂”或“还原剂”)。
(4)溶液B中阴离子除OH－外，还有__________（填离子符号，下同），溶液D中存在的金属离子为________。
过滤
H2
HCl
还原剂
[Al(OH)4]－
Fe2＋
课堂小结
1.合金的特性
2.合金中的“四最”
(1)使用“最早”的合金是青铜；
(2)用量“最大”、用途“最广”的合金是钢；
(3)航空、航天“最理想”的材料是铝合金；
(4)未来能源“最前沿”的材料是储氢合金。
课堂小结
3.铁合金
(1)分类
(2)钢
谢谢大家
第1课时 合金
第二节 金属材料
化学
1.了解铁合金、铝合金的性质和用途。
2.通过铝、氧化铝与盐酸、氢氧化钠的反应，掌握铝与酸、碱的反应规律。
3.通过实验和观察，找出金属在生产、生活中的应用，提高学习化学的兴趣，增强学好化学、服务社会的责任感和使命感。
学习目标
学习重难点
重点、难点
通过铝、氧化铝与盐酸、氢氧化钠的反应，掌握铝与酸、碱的反应规律。
导入新课
1.什么是合金？日常生活中的金属制品哪些是合金？
(1)合金的定义：由两种或两种以上金属（或金属与非金属）熔合而成的具有金属特性的物质，性能常优于纯金属，熔点较低、硬度较大。
(2)合金制品举例：
钢铁：如建筑钢筋、汽车外壳，是铁和碳等元素的合金。
铝合金：如门窗框架、飞机外壳，以铝为基体加入其他元素。
黄铜：铜锌合金，用于制作水龙头等。
导入新课
2.为什么我们使用的金属材料主要是合金，而不是纯金属？
(1)机械性能优越：合金比纯金属的硬度更高，是因为其晶体结构改变，位错运动困难。合金的强度也更好，能承受更大外力，像钢比纯铁的强度高。
(2)耐腐蚀性增强：合金中不同元素可以形成保护膜或改变电极电位，如不锈钢含铬等元素，能提高耐腐蚀性，纯金属则容易被腐蚀。
(3)熔点可调节：合金熔点可通过成分调节，像保险丝用武德合金（铋、铅、锡、镉合金），熔点低，纯金属的熔点固定，有时不能满足特殊需求。
下图是我们常见的合金照片
一、合金的认识
课堂探究
合金的性能可以通过所添加的元素的种类、含量和生成合金的条件等来加以调节。
1.晶体结构改变：合金中不同原子使晶体结构改变，异类原子阻碍位错运动，使合金的硬度和强度高于纯金属。
2.化学键的协同作用：合金元素间多种化学键协同，在外力的作用下，化学键变化复杂，提升韧性和耐磨性等机械性能。
为什么合金具有良好的机械性能？
一、合金的认识
课堂探究
1.生铁
（1）生铁的含碳量为2%～4.3%。
（2）性能及用途：
生铁的硬度大、抗压，性脆，可以铸造成型，是制造机座、管道的重要材料。
2.钢
（1）钢的含碳量为__________________。
（2）钢有良好的延展性，机械性能好，可以锻轧和铸造，广泛用于制造机械和交通工具等。
课堂探究
0.03%～2%
二、铁合金
（3）钢是用量最大，用途最广的合金，钢的分类如下
低
中
高
特种
合金钢具有：强度、______大，可塑性、韧性好，______，________的特殊性能。
硬度
耐磨
耐腐蚀
二、铁合金
课堂探究
3.不锈钢
（1）合金元素：不锈钢是最常见的一种合金钢，它的合金元素主要是________。
（2）性能：大气中比较稳定，不容易生锈，具有很强的抗腐蚀能力。
（3）用途：医疗器材、厨房用具和餐具、地铁列车的车体材质等。
（1）合金元素：Mn、C、Al、V。
（2）性能：强度很大，在应用时能够实现钢板的轻薄化。
（3）用途：汽车、航空和航天等领域。
铬和镍
4.超级钢
二、铁合金
课堂探究
三、铝和铝合金
1. 建筑领域：密度小、强度较高，用于制作门窗框架，在保证坚固的同时减轻建筑自重；也用于制作建筑幕墙，抗腐蚀性好，美观耐用。
2. 交通运输领域：如飞机机身、汽车发动机零部件等。质量轻能降低交通工具自身重量，减少能耗；良好的强度和耐腐蚀性保障交通安全。
3. 电子设备领域：用于制作电子产品的外壳，散热性良好，可以有效防止电子元件过热；还具有一定的电磁屏蔽能力，保护内部电子元件。
4. 日常用品领域：如易拉罐，易加工成型，质量轻、耐腐蚀，便于储存和运输；还用于制作家具，外观美观，强度合适。
1.用途
课堂探究
铝是活泼金属，在空气中其表面会被氧气氧化形成一层致密的氧化铝（Al O ）薄膜，化学方程式为4Al + 3O = 2Al O 。该薄膜的化学性质稳定，不溶于水，能阻止氧气和内部铝进一步接触，还能抵御许多酸、碱侵蚀，所以铝不易被腐蚀。
同学们再思考一下，活泼的铝不易被腐蚀的原因是什么呢？
三、铝和铝合金
课堂探究
大家通过下列铝片和氢氧化钠的实验视频来观察铝片的颜色
1.观察久置铝片的颜色。
2.将该铝片部分浸入4 mol·L-1氢氧化钠溶液中，静置一段时间后取出，观察颜色。
三、铝和铝合金
实验探究
三、铝和铝合金
项目 实验1 实验2
实验 操作
实验 现象 试管①中一开始无气泡产生，一段时间后，铝片______，产生气泡，将点燃的木条放在试管口，有________ 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，有________
溶解
爆鸣声
爆鸣声
与NaOH溶液反应
实验探究
三、铝和铝合金
项目 实验1 实验2
化学 方程式 Al2O3＋2NaOH＋3H2O=== 2Na[Al(OH)4]、2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑ 2Al＋2NaOH＋6H2O===
2Na[Al(OH)4]＋3H2↑
对应 的离子 方程式 Al2O3＋2OH－＋3H2O===2[Al(OH)4] － 2Al＋2OH－＋6H2O===
2[Al(OH)4] －＋3H2↑
结论 铝、氧化铝都能与NaOH溶液反应 实验探究
铝及其化合物的转化关系归纳
易错提醒：铝与氢氧化钠溶液反应的实质是铝先与强碱溶液中的水反应生成H2和Al(OH)3，然后Al(OH)3再与NaOH反应生成Na[Al(OH)4]，反应中铝作还原剂，水作氧化剂，NaOH无电子得失。
三、铝和铝合金
课堂探究
新型合金照片
四、新型合金
课堂探究
储氢原理：氢气接触储氢合金，在合金表面催化下，氢分子分解为氢原子，氢原子进入合金点阵间隙，与金属原子反应生成金属氢化物储存氢气。
放氢原理：加热或降低压力使金属氢化物分解，氢原子重新结合成氢分子，从合金中逸出。
1.储氢合金的储氢原理和放氢原理是什么？
四、新型合金
课堂探究
2.储氢合金储氢和放氢发生了什么反应？
化学反应(化合反应和分解反应)
四、新型合金
课堂探究
3.新型合金的前景
新型合金的前景十分广阔，具体体现在以下方面：
航空航天领域：新型合金具有高强度、耐高温、耐腐蚀等特性，可用于制造飞机发动机部件、机身结构、航天器部件等。例如钛合金、铝锂合金、镍基合金等在减轻飞行器重量的同时，还能保证其在极端环境下的性能和安全性，对于提高航空航天设备的性能和可靠性至关重要。
汽车工业领域：能够助力汽车实现轻量化，提高燃油效率和性能。如高性能钛合金可用于汽车的排气系统、发动机部件和悬挂系统等，既减轻了车身重量，又增强了部件的耐用性和抗腐蚀性。
四、新型合金
课堂探究
医疗器械领域：具有良好生物相容性和机械性能的新型合金，可用于制造人工关节、牙科植入物、心脏起搏器等医疗器械，提高医疗设备的质量和安全性。
电子行业：新型合金可用于制造电子元器件，如高导电铜合金在电气设备、电子元件中应用广泛；一些具有特殊电磁性能的合金可用于制造磁性材料、超导材料等，满足电子行业对材料高性能的需求。
军工领域：对于制造先进的武器装备、舰艇、飞机等具有重要意义，其优异的性能能够满足军工行业对材料的苛刻要求，对国防安全具有重要的支撑作用。
建筑领域：新型合金可以用于建筑结构件、装饰材料等，如具有高强度和耐腐蚀性的合金可用于大型建筑的支撑结构，提高建筑的安全性和耐久性。
3.新型合金的前景
四、新型合金
课堂探究
课堂练习
【练习1】
下列物质不属于合金的是( )
A.不锈钢
B.高碳钢
C.金刚石
D.白铜
C
课堂练习
【练习2】
在500 mL NaOH溶液中加入足量铝粉，反应完全后共收集到标准状 况下的气体6.72 L，生成物Na[Al(OH)4]的物质的量浓度为(假定反应前后，溶液体积不变)( )
A. 1 mol·L-1
B. 0.4 mol·L-1
C. 1.5 mol·L-1
D. 2 mol·L-1
B
课堂练习
【练习3】
下列说法正确的是( )
A. Al2O3难溶于水，不跟水反应，所以Al2O3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属于两性氧化物
D. Al2O3能与所有的酸、碱溶液反应
C
课堂练习
【练习4】
欲测定某铝铜合金的组成，进行了如下实验：称取粉末状样品1.0 g，量取某浓度的盐酸20 mL，第一次向样品中加入盐酸10 mL，收集到标准状况下的气体224 mL;再向样品中加入盐酸10 mL，又收集到标准状况下的气体112 mL。试求：
(1)所取盐酸的物质的量浓度为 。
(2)样品中铝的质量分数为 。
2mol/L
27%
课堂练习
【练习5】
合金可由两种或两种以上的金属(或金属与非金属)熔合而成。一般来说，合金的熔点低于其中任何一种成分金属的熔点。下表是一些金属熔点的数据。
金属 铜 锌 锡 铅 铋 镉
熔点/℃ 1 083 419.6 231.9 327.5 271.3 320.9
(1)铅锡合金中某种金属的质量分数与合金的熔点有如图所示的关系，其中横坐标表示的是________的质量分数；当合金熔点最低时，合金中铅与锡的质量比为________。
锡
2∶3
课堂练习
(2)保险丝由铋、铅、锡、镉等金属组成，其熔点约为________(填字母)。
A.20～40 ℃
B.60～80 ℃
C.230～250 ℃
D.300～320 ℃
(3)青铜器的主要成分是铜锡合金。崭新的青铜器呈土黄色。当青铜器长期埋于地下，逐渐形成了铜绿[主要成分为Cu2(OH)2CO3]，从其化学式可知铜绿的形成是铜与_______________(填物质的化学式)长期作用的结果。
B
O2、H2O和CO2
课堂练习
【练习6】
铁、铝的混合物进行如下实验：
(1)操作X的名称是________。
(2)气体A是________（填化学式）。
(3)A与Cl2混合光照可能发生爆炸，生成________(填化学式)，A在该反应中作为________(填“氧化剂”或“还原剂”)。
(4)溶液B中阴离子除OH－外，还有__________（填离子符号，下同），溶液D中存在的金属离子为________。
过滤
H2
HCl
还原剂
[Al(OH)4]－
Fe2＋
课堂小结
1.合金的特性
2.合金中的“四最”
(1)使用“最早”的合金是青铜；
(2)用量“最大”、用途“最广”的合金是钢；
(3)航空、航天“最理想”的材料是铝合金；
(4)未来能源“最前沿”的材料是储氢合金。
课堂小结
3.铁合金
(1)分类
(2)钢
谢谢大家