9.3 金属材料的性能及应用 同步学案（含答案）2024-2025学年高一化学苏教版（2019）必修2
文档属性
| 名称 | 9.3 金属材料的性能及应用 同步学案（含答案）2024-2025学年高一化学苏教版（2019）必修2 |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 1.1MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 苏教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2025-05-07 14:03:42 | ||
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文档简介
第三单元 金属材料的性能及应用
1. 知道金属材料的分类，了解金属与合金在性能上的差异，培养宏观辨识与微观探析素养。
2. 了解常见的金属材料，了解合金的性能，如铝合金的性能及应用。
3. 了解常见的几种新型合金与无机非金属材料的组成与应用。
金属材料在工、农业生产和社会生活的各个方面应用广泛。从使用的要求和性能看，可以从以下几个方面来分析。
金属材料在使用过程中，必然会受到多种力的作用，从而体现出一些力学性能，如延展性、硬度、塑性等。
阅读教材，讨论总结金属材料的性能。
1. 金属材料在工业产品中起到导热和导电的作用，而且能在一定温度范围内稳定工作，与金属材料的哪些性质有关？
2. 金属材料在使用过程中会暴露在空气中，或接触到化学药品，这要求金属材料具有哪些性能？
3. 从金属原材料到金属产品，需加工成型，这要求金属材料具有什么性质？
随着时代的发展，人们对材料性能的要求也越来越高，需求越来越多样化。有限的纯金属材料不仅数量少，性能也比较单一，难以达到耐高温、耐高压、高硬度和耐腐蚀等特殊要求。科学家在长期的研究和实验中发现，将两种或两种以上的金属(或金属与非金属)共熔，可制备出特殊的金属材料，这种材料叫作合金。
1. 阅读教材，了解合金的概念。
2. 日常生活中应用到哪些合金？其成分是什么？
阅读教材，讨论合金有哪些优良的性能，以铝合金的应用为例说明性能与应用的关系。
1. 合金的硬度比组成它的纯金属大吗？硬铝为什么可用于飞机部件和门窗等受力构件的制造？
2. 铝合金有哪些优良性能和应用？为什么航天飞船的许多部件由锂铝合金制造？
3. 武德合金可用来制作报警装置的保险丝，其原理是什么？
4. 镍铬铝铁、镍铬铝铜等合金有很高的电阻率，可用于制备电路中的精密元件，这与合金什么性质相关？
合金与纯金属的性质差异是由它们的结构决定的。在纯金属中，所有的原子大小相同，排列比较整齐。而形成合金后，加入了较大或较小的其他元素的原子，改变了金属中规则的层状排列，层与层之间的滑动变得困难，所以合金常比组成合金的纯金属硬度更高。 合金的微观结构示意图
固体的熔点与原子排列是否整齐有关。合金中原子的大小不一，与纯金属相比，排列整齐程度下降，使得原子之间的相互作用力减小。所以，多数合金的熔点一般比其组成金属的熔点低。
1. 阅读教材，不锈钢材料为什么不容易生锈？
2. 阅读下面的材料，回答问题。
钛和钛合金被认为是21世纪的重要金属材料，被广泛应用于医疗、火箭、导弹、航天飞机、船舶、化工和通信设备等领域。
例如，在飞机的发动机、骨架、紧固件及起落架等部位都可使用钛合金；钛与人体骨骼相近，具有良好的生物相容性，钛和钛合金可作人体的植入物，制造股骨头和各种关节等；在汽车制造行业，用钛合金代替钢铁能减轻汽车质量，提高汽车的安全性能，减少汽车的油耗。钛和钛合金还被广泛用于核潜艇、深潜器、破冰船和扫雷艇等军事和海洋工程装备上。在日常生活中，钛合金还可用于制造网球拍、轮椅和眼镜架等。
钛合金有哪些优良性能？
1. 哪些材料属于无机非金属材料？无机非金属材料的主要成分是什么？
2. 硅、二氧化硅各有什么性能与用途？
3. 阅读教材，了解新型陶瓷材料。
1. (2024苏州期中)苏州的传统手工艺焕发着活力，延续着这座城市的文化传承。下列苏州优秀传统工艺品中，主要由合金材料制成的是( )
A. 铜炉 B. 赏石 C. 团扇 D. 核雕
2. 《吕氏春秋》二十五卷中记载了铜锡合金的性质：“金(即铜单质)柔锡(即锡单质)柔，合两柔则为刚(即坚硬)，燔(灼烧)之则为淖(液体)。” 铜、锡、铜锡合金的熔点如下表。下列说法错误的是( )
物质 铜 锡 铜锡合金
熔点/℃ 1 083 232 约为800
A. 铜锡合金是青铜器的主要成分
B. 铜锡合金熔点较低，比其成分金属易熔化
C. 铜锡合金中的铜比纯铜的抗腐蚀性好
D. 铜锡合金的硬度比纯铜大
3. 合金相对于纯金属制成的金属材料来说，优点有( )
①合金的硬度一般比组成它的纯金属大 ②多数合金的熔点低于组成它的任何一种组分金属 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好 ⑤合金比纯金属的应用范围更广
A. ①②③⑤ B. ②③④ C. ①②④ D. ①②④⑤
4. (2023深圳中学期中)开发和利用矿物资源有重要的意义。某厂用无机矿物资源生产部分材料，其产品流程示意图如下。下列有关说法正确的是( )
A. 在制粗硅的反应中，还原剂与氧化剂的物质的量之比为1∶1
B. 生产铝、铜、高纯硅及玻璃的过程中都涉及氧化还原反应
C. 黄铜矿冶炼铜时，产生的SO2可用于生产硫酸，产生的FeO可用作冶炼铁的原料
D. CuFeS2与O2反应产生的 Cu2S、SO2均是还原产物
5. 合金是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。
(1) 下列物质不属于合金的是________(填字母，下同)。
A. 明矾 B. 硬铝 C. 生铁 D. 青铜
(2) 下表是四种金属的熔、沸点。
金属 Na Cu Al Fe
熔点/℃ 98 1 083 660 1 535
沸点/℃ 883 2 567 2 467 2 750
其中不能形成合金的是________。
①Cu与Na ②Fe与Cu ③Fe与Na ④Al与Na
A. ①② B. ①③ C. ①④ D. ②④
(3) 镁铝合金与盐酸完全反应后，加入过量的氢氧化钠溶液，最后的结果是________。
A. 没有沉淀物 B. 只有氢氧化铝沉淀
C. 只有氢氧化镁沉淀 D. 有氢氧化铝和氢氧化镁沉淀
第三单元 金属材料的性能及应用
【活动方案】
活动一：
1. 与金属材料的密度、熔点、导电性和导热性等物理性能密切相关。
2. 金属材料能够具有耐酸碱性、抗氧化性等化学性能。
3. 具有可铸性、可锻性和切削加工性等工艺性能。
活动二：
1. 将两种或两种以上的金属(或金属与非金属)共熔，制备出的特殊的金属材料叫作合金。
2. 在焊接电子元件中使用的焊锡是锡和铅的合金，生铁和钢都是铁和碳的合金。合金与纯金属在组成和结构上的不同，使得它们的性质存在较大的差异，人们恰好利用这一点制备出了性能更强、用途更广的合金材料。
活动三：
1. 合金的硬度一般都比组成它的纯金属大。硬铝等铝合金材料的硬度比纯铝大，但又保持了铝密度小的特点，常被用于飞机部件和门窗等受力构件的制造。
2. 铝合金成本低，性能优良，密度小、强度大、塑性好，可加工成各种型材，具有优良的导电性、导热性，抗腐蚀能力强，装饰效果好。在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中都得到广泛的应用。目前铝合金的使用量仅次于钢，发展前景广阔。锂铝合金具有低密度、高强度的特点。具有较高的工作温度、较好的高温韧性与加工性能，且价格便宜。
3. 由锡(熔点232 ℃)、铋(熔点271 ℃)、镉(熔点321 ℃)和铅(熔点327 ℃)等金属按照一定的质量比制成的武德合金熔点只有67 ℃，它可以用来做电器、火灾报警等装置中的保险丝。
4. 合金的导电性和导热性一般低于任一组分金属。
活动五：
1. 不锈钢中除了铁元素外，主要的合金元素是铬元素。铬具有很强的耐腐蚀性，在空气中表面会生成一层致密的氧化物，防止内部进一步被氧化，从而保护内层金属。
2. 钛合金是一种新型的金属材料，其强度高，密度小，耐热性好，易于加工，抗腐蚀性强，远优于不锈钢，即使将它们放入海水中数年，取出后仍然光亮如新。
活动六：
1. 石器、陶瓷、水泥、玻璃、半导体和光导纤维都是无机非金属材料。非金属元素及其化合物是无机非金属材料的主要成分。
2. 硅的导电性介于导体和绝缘体之间，是一种重要的半导体材料，被广泛用于电子工业的各个领域。工业上利用二氧化硅可以制得高纯度的硅。光导纤维的主要成分是二氧化硅，可用来制造通讯光缆，用于光纤通信或传递高强度的激光等。
【课堂反馈】
1. A
2. B 青铜属于合金，主要含有铜、锡等金属元素，故青铜器的主要成分是铜锡合金，A正确；由题中数据可知，铜锡合金的熔点约为800 ℃，但锡的熔点为232 ℃，故锡更易熔化，B错误；合金是金属与金属或金属与非金属的混合物，合金的抗腐蚀性更强，故铜锡合金中的铜比纯铜有更好的抗腐蚀性，C正确；合金的硬度一般都比组成它的纯金属大，故铜锡合金的硬度比纯铜的大，D正确。
3. A 合金具有许多优良的物理、化学或机械性能，在许多方面优于各成分金属。例如，合金的硬度一般比组成它的纯金属大，多数合金的熔点比其各成分金属的熔点低，但合金的导电性一般比纯金属的差。故选A。
4. C 制粗硅的反应为SiO2＋2CSi＋2CO↑，该反应中C是还原剂、SiO2是氧化剂，还原剂与氧化剂的物质的量之比为2∶1，A错误；生产玻璃涉及的反应有SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑和SiO2＋CaCO3 CaSiO3＋CO2↑，反应中没有元素化合价变化，不属于氧化还原反应，B错误；黄铜矿冶炼铜时，产生的SO2可用于生产硫酸，产生的FeO可用作冶炼铁的原料，C正确；CuFeS2与O2反应产生Cu2S、SO2的过程中，Cu、O元素的化合价降低，S元素的化合价上升，Cu2S是还原产物，SO2 既是氧化产物又是还原产物，D错误。
5. (1) A (2) B (3) C
1. 知道金属材料的分类，了解金属与合金在性能上的差异，培养宏观辨识与微观探析素养。
2. 了解常见的金属材料，了解合金的性能，如铝合金的性能及应用。
3. 了解常见的几种新型合金与无机非金属材料的组成与应用。
金属材料在工、农业生产和社会生活的各个方面应用广泛。从使用的要求和性能看，可以从以下几个方面来分析。
金属材料在使用过程中，必然会受到多种力的作用，从而体现出一些力学性能，如延展性、硬度、塑性等。
阅读教材，讨论总结金属材料的性能。
1. 金属材料在工业产品中起到导热和导电的作用，而且能在一定温度范围内稳定工作，与金属材料的哪些性质有关？
2. 金属材料在使用过程中会暴露在空气中，或接触到化学药品，这要求金属材料具有哪些性能？
3. 从金属原材料到金属产品，需加工成型，这要求金属材料具有什么性质？
随着时代的发展，人们对材料性能的要求也越来越高，需求越来越多样化。有限的纯金属材料不仅数量少，性能也比较单一，难以达到耐高温、耐高压、高硬度和耐腐蚀等特殊要求。科学家在长期的研究和实验中发现，将两种或两种以上的金属(或金属与非金属)共熔，可制备出特殊的金属材料，这种材料叫作合金。
1. 阅读教材，了解合金的概念。
2. 日常生活中应用到哪些合金？其成分是什么？
阅读教材，讨论合金有哪些优良的性能，以铝合金的应用为例说明性能与应用的关系。
1. 合金的硬度比组成它的纯金属大吗？硬铝为什么可用于飞机部件和门窗等受力构件的制造？
2. 铝合金有哪些优良性能和应用？为什么航天飞船的许多部件由锂铝合金制造？
3. 武德合金可用来制作报警装置的保险丝，其原理是什么？
4. 镍铬铝铁、镍铬铝铜等合金有很高的电阻率，可用于制备电路中的精密元件，这与合金什么性质相关？
合金与纯金属的性质差异是由它们的结构决定的。在纯金属中，所有的原子大小相同，排列比较整齐。而形成合金后，加入了较大或较小的其他元素的原子，改变了金属中规则的层状排列，层与层之间的滑动变得困难，所以合金常比组成合金的纯金属硬度更高。 合金的微观结构示意图
固体的熔点与原子排列是否整齐有关。合金中原子的大小不一，与纯金属相比，排列整齐程度下降，使得原子之间的相互作用力减小。所以，多数合金的熔点一般比其组成金属的熔点低。
1. 阅读教材，不锈钢材料为什么不容易生锈？
2. 阅读下面的材料，回答问题。
钛和钛合金被认为是21世纪的重要金属材料，被广泛应用于医疗、火箭、导弹、航天飞机、船舶、化工和通信设备等领域。
例如，在飞机的发动机、骨架、紧固件及起落架等部位都可使用钛合金；钛与人体骨骼相近，具有良好的生物相容性，钛和钛合金可作人体的植入物，制造股骨头和各种关节等；在汽车制造行业，用钛合金代替钢铁能减轻汽车质量，提高汽车的安全性能，减少汽车的油耗。钛和钛合金还被广泛用于核潜艇、深潜器、破冰船和扫雷艇等军事和海洋工程装备上。在日常生活中，钛合金还可用于制造网球拍、轮椅和眼镜架等。
钛合金有哪些优良性能？
1. 哪些材料属于无机非金属材料？无机非金属材料的主要成分是什么？
2. 硅、二氧化硅各有什么性能与用途？
3. 阅读教材，了解新型陶瓷材料。
1. (2024苏州期中)苏州的传统手工艺焕发着活力，延续着这座城市的文化传承。下列苏州优秀传统工艺品中，主要由合金材料制成的是( )
A. 铜炉 B. 赏石 C. 团扇 D. 核雕
2. 《吕氏春秋》二十五卷中记载了铜锡合金的性质：“金(即铜单质)柔锡(即锡单质)柔，合两柔则为刚(即坚硬)，燔(灼烧)之则为淖(液体)。” 铜、锡、铜锡合金的熔点如下表。下列说法错误的是( )
物质 铜 锡 铜锡合金
熔点/℃ 1 083 232 约为800
A. 铜锡合金是青铜器的主要成分
B. 铜锡合金熔点较低，比其成分金属易熔化
C. 铜锡合金中的铜比纯铜的抗腐蚀性好
D. 铜锡合金的硬度比纯铜大
3. 合金相对于纯金属制成的金属材料来说，优点有( )
①合金的硬度一般比组成它的纯金属大 ②多数合金的熔点低于组成它的任何一种组分金属 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好 ⑤合金比纯金属的应用范围更广
A. ①②③⑤ B. ②③④ C. ①②④ D. ①②④⑤
4. (2023深圳中学期中)开发和利用矿物资源有重要的意义。某厂用无机矿物资源生产部分材料，其产品流程示意图如下。下列有关说法正确的是( )
A. 在制粗硅的反应中，还原剂与氧化剂的物质的量之比为1∶1
B. 生产铝、铜、高纯硅及玻璃的过程中都涉及氧化还原反应
C. 黄铜矿冶炼铜时，产生的SO2可用于生产硫酸，产生的FeO可用作冶炼铁的原料
D. CuFeS2与O2反应产生的 Cu2S、SO2均是还原产物
5. 合金是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。
(1) 下列物质不属于合金的是________(填字母，下同)。
A. 明矾 B. 硬铝 C. 生铁 D. 青铜
(2) 下表是四种金属的熔、沸点。
金属 Na Cu Al Fe
熔点/℃ 98 1 083 660 1 535
沸点/℃ 883 2 567 2 467 2 750
其中不能形成合金的是________。
①Cu与Na ②Fe与Cu ③Fe与Na ④Al与Na
A. ①② B. ①③ C. ①④ D. ②④
(3) 镁铝合金与盐酸完全反应后，加入过量的氢氧化钠溶液，最后的结果是________。
A. 没有沉淀物 B. 只有氢氧化铝沉淀
C. 只有氢氧化镁沉淀 D. 有氢氧化铝和氢氧化镁沉淀
第三单元 金属材料的性能及应用
【活动方案】
活动一：
1. 与金属材料的密度、熔点、导电性和导热性等物理性能密切相关。
2. 金属材料能够具有耐酸碱性、抗氧化性等化学性能。
3. 具有可铸性、可锻性和切削加工性等工艺性能。
活动二：
1. 将两种或两种以上的金属(或金属与非金属)共熔，制备出的特殊的金属材料叫作合金。
2. 在焊接电子元件中使用的焊锡是锡和铅的合金，生铁和钢都是铁和碳的合金。合金与纯金属在组成和结构上的不同，使得它们的性质存在较大的差异，人们恰好利用这一点制备出了性能更强、用途更广的合金材料。
活动三：
1. 合金的硬度一般都比组成它的纯金属大。硬铝等铝合金材料的硬度比纯铝大，但又保持了铝密度小的特点，常被用于飞机部件和门窗等受力构件的制造。
2. 铝合金成本低，性能优良，密度小、强度大、塑性好，可加工成各种型材，具有优良的导电性、导热性，抗腐蚀能力强，装饰效果好。在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中都得到广泛的应用。目前铝合金的使用量仅次于钢，发展前景广阔。锂铝合金具有低密度、高强度的特点。具有较高的工作温度、较好的高温韧性与加工性能，且价格便宜。
3. 由锡(熔点232 ℃)、铋(熔点271 ℃)、镉(熔点321 ℃)和铅(熔点327 ℃)等金属按照一定的质量比制成的武德合金熔点只有67 ℃，它可以用来做电器、火灾报警等装置中的保险丝。
4. 合金的导电性和导热性一般低于任一组分金属。
活动五：
1. 不锈钢中除了铁元素外，主要的合金元素是铬元素。铬具有很强的耐腐蚀性，在空气中表面会生成一层致密的氧化物，防止内部进一步被氧化，从而保护内层金属。
2. 钛合金是一种新型的金属材料，其强度高，密度小，耐热性好，易于加工，抗腐蚀性强，远优于不锈钢，即使将它们放入海水中数年，取出后仍然光亮如新。
活动六：
1. 石器、陶瓷、水泥、玻璃、半导体和光导纤维都是无机非金属材料。非金属元素及其化合物是无机非金属材料的主要成分。
2. 硅的导电性介于导体和绝缘体之间，是一种重要的半导体材料，被广泛用于电子工业的各个领域。工业上利用二氧化硅可以制得高纯度的硅。光导纤维的主要成分是二氧化硅，可用来制造通讯光缆，用于光纤通信或传递高强度的激光等。
【课堂反馈】
1. A
2. B 青铜属于合金，主要含有铜、锡等金属元素，故青铜器的主要成分是铜锡合金，A正确；由题中数据可知，铜锡合金的熔点约为800 ℃，但锡的熔点为232 ℃，故锡更易熔化，B错误；合金是金属与金属或金属与非金属的混合物，合金的抗腐蚀性更强，故铜锡合金中的铜比纯铜有更好的抗腐蚀性，C正确；合金的硬度一般都比组成它的纯金属大，故铜锡合金的硬度比纯铜的大，D正确。
3. A 合金具有许多优良的物理、化学或机械性能，在许多方面优于各成分金属。例如，合金的硬度一般比组成它的纯金属大，多数合金的熔点比其各成分金属的熔点低，但合金的导电性一般比纯金属的差。故选A。
4. C 制粗硅的反应为SiO2＋2CSi＋2CO↑，该反应中C是还原剂、SiO2是氧化剂，还原剂与氧化剂的物质的量之比为2∶1，A错误；生产玻璃涉及的反应有SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑和SiO2＋CaCO3 CaSiO3＋CO2↑，反应中没有元素化合价变化，不属于氧化还原反应，B错误；黄铜矿冶炼铜时，产生的SO2可用于生产硫酸，产生的FeO可用作冶炼铁的原料，C正确；CuFeS2与O2反应产生Cu2S、SO2的过程中，Cu、O元素的化合价降低，S元素的化合价上升，Cu2S是还原产物，SO2 既是氧化产物又是还原产物，D错误。
5. (1) A (2) B (3) C