2021-2022学年上学期高一化学人教版（2019）必修第一册教案：第三章 第二节 金属材料
文档属性
| 名称 | 2021-2022学年上学期高一化学人教版（2019）必修第一册教案：第三章 第二节 金属材料 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 22.0KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2021-07-13 07:11:04 | ||
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文档简介
人教版（2019）
必修
第一册
第三章
铁
金属材料
第二节
金属材料
教学设计
教学目标
1．结合生活中对常见合金的优良性能的认识经验，阅读教材中合金的结构介绍，了解合金的概念，并能联系纯金属与合金的微观结构解释二者性能的差异。
2．以铁合金、铝合金为例，能从元素组成上对合金进行分类，并认识不同类型金属材料组成、性能与应用的联系。
3．通过实验探究铝和氧化铝的性质及转化，认识两性氧化物，丰富对金属多样性的认识。
4．了解储氢合金、钛合金等新型合金，感受化学科学对创造更多新材料以满足人类生活需要和促进科技发展的重要作用。
5．能基于物质的量认识化学变化，运用物质的量及相关物理量根据化学方程式进行简单计算。
教学重难点
重点：性能决定用途的观念；物质的量在化学方程式计算中的应用
难点：物质的量在化学方程式计算中的应用。
教学过程
一、导入新课
人类在大约公元前五千年由石器时代进入铜器时代，而后在公元前一千二百年步入了所谓的铁器时代。在炼铜技术逐步提升时，我们的祖先已经不知不觉的发现了“合金”，最早的合金可能是青铜。此后更延伸出适用于不同场合的合金。一直到现在，不同功能的合金被研制出来，为我们的生产生活带来了诸多的便利。
二、新课讲授
【师】一、合金及其性质
1.合金的定义：合金是由两种或两种以上的金属（或金属与非金属）熔合而成的，具有金属特性的混合物。
【师】同学们知道生活中最常见的哪些合金呢？
【学生】铝合金、铁合金等
【师】2.合金的特性：一般情况下，合金比各成分金属的硬度大。多数合金的熔点一般比各成分金属的熔点低。合金具有许多优良的导电性、导热性和延展性。
【师】二、铁合金
生铁（含碳量2%~4.3%）：生铁硬度大、抗压，性脆、可以铸造成型，是制造机座、管道的重要材料。
低碳钢（含碳量低于0.3%）：低碳钢韧性、焊接性好，但强度低，用于制造钢板、钢丝和钢管等。
中碳钢（含碳量0.3%~0.6%）：中碳钢强度高，韧性及加工性好，用于制造钢轨、车轮和建材。
高碳钢（含碳量高于0.6%）：高碳钢硬而脆，热处理后弹性好，用于制造器械、弹簧和刀具等。
不锈钢性质稳定，不易生锈，具有很强的抗腐蚀能力。多用于制造医疗器材、厨房用具和餐具和地铁列车的车体等。
【师】我们了解了这么多的铁合金，还有一种合金也是我们常用的，就是铝合金。
三、铝和铝合金
铝是地壳中含量最多的金属元素，是一种活泼金属，在常温下就能与空气中的氧气发生反应，在表面生成一层致密的氧化铝薄膜。
【实验·探究】
【实验3-4】在一支试管中加入5ml盐酸，再向试管中放入一小块铝片，观察并记录现象。过一段时间后，将点燃的木条放在试管口，观察现象。
【学生】实验现象：铝片溶解，试管中有气泡产生。点燃的木条放在试管口时发出爆鸣声。
反应方程式：Al2O3?+
6HCl
=
2AlCl3+
3H?O
2Al
+6HCl
=
2AlCl3+
3H2↑
【实验3-5】在两支试管中分别加入少量的NaOH溶液，然后向其中一支试管中放入一小块铝片，向另一支试管中放入用砂纸仔细打磨过（除去表面的氧化膜）的一小块铝片。观察现象。过一段时间后，将点燃的木条分别放在两支试管口，观察现象。
【学生】实验现象：第一支试管中开始没有气泡，一段时间后才产生气泡，铝片溶解，点燃的木条放在试管口时发出爆鸣声。
第二支试管中立即产生气泡，铝片溶解，点燃的木条放在试管口时发出爆鸣声。
反应方程式：Al?O?
+
2NaOH
=
2NaAlO?（偏铝酸钠）+
H?O。
2Al
+
2H?O
+
2NaOH
=2NaAlO?+
3H?↑
【师】像Al2O3这类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，叫做两性氧化物。
【延伸】氧化铝的用途：
1.冶炼金属铝的原料：2Al?O?
4Al+3O2↑
良好的耐火材料（制造耐火坩埚、耐火管、耐高温的实验仪器等）
【总结】铝和铝合金的比较
主要组成元素
主要特性
主要用途
纯铝
Al
硬度和强度较小、导电性、导热性及延展性优良
制造导线、热交
换器、反光器具、
铝箔等
硬铝
Al、Mg、Cu、Si、Mn等
（Mg0.5%、Cu
4%、Si
0.7%、Mn0.5%)
密度小，强度和硬度都比纯铝的大，具有较强的抗腐蚀能力
用于汽车、飞机、
火箭、船舶等制
造业
镁铝合金
Mg、Al
强度和硬度都比纯铝和纯镁的大
用于火箭、飞机、
轮船等制造业
四、新型合金
1.储氢合金
传统方法
：储存液态氢；利用高压钢瓶来储氢
（1）储氢方法
现代方法：储氢合金
（2）含义
储氢合金是一类能够大量吸收H2，并与H2结合成金属氢化物的
材料。
（3）要求：具有实用价值的储氢合金要求储氢量大，金属氢化物既容
易形成，稍稍加热又容易分解，室温下吸、放氢的速率快。
（4）实例：Ti-Fe合金、La-Ni合金。
2.其他几种新型合金
合金名称
主要性质
主要用途
钛合金
熔点高、密度小、可塑性好、易于加工、机械性能好、抗腐蚀性能好等
广泛用于火箭、导弹、航天飞机、船舶、化工和通信设备等
耐热合金
高温下具有高的抗氧化性、抗蠕变性与持久强度
主要应用于航空、舰艇、火箭等领域
形状记忆合金
在加热升温后能完全消除其在较低的温度下发生的变形，恢复其变形前的原始形状
在航空航天领域、临床医疗领域等有着广泛的应用，如宇宙飞船的天线、人造骨骼、心脏修补器、手术缝合线等
五、物质的量在化学方程式计算中的应用
（1）化学方程式中的化学计量数与几个物理量的关系
2Na
+
2H2O
==
2NaOH
+
H2↑
化学计量数之比：
2
2
2
1
扩大6.02×1023倍：
2×6.02×1023
2×6.02×1023
2×6.02×1023
1×6.02×1023
物质的量之比：
2mol
2mol
2mol
1mol
化学方程式中各物质的化学计量数之比等于各物质的分子数之比，等于各物质的物质的量之比。
（2）物质的量应用于化学方程式计算类题的解题步骤
审：审清题目条件和题目要求
设：设所求物质的物质的量
写：写出相关的化学反应方程式
标：在有关物质的化学式下面标出已知量和未知量
列：列出比例式
解：根据比例式求解
答：规范的写出答案
板书设计
金属材料
合金及其性质
铁合金
铝和铝合金
新型合金
物质的量在化学方程式计算中的应用
必修
第一册
第三章
铁
金属材料
第二节
金属材料
教学设计
教学目标
1．结合生活中对常见合金的优良性能的认识经验，阅读教材中合金的结构介绍，了解合金的概念，并能联系纯金属与合金的微观结构解释二者性能的差异。
2．以铁合金、铝合金为例，能从元素组成上对合金进行分类，并认识不同类型金属材料组成、性能与应用的联系。
3．通过实验探究铝和氧化铝的性质及转化，认识两性氧化物，丰富对金属多样性的认识。
4．了解储氢合金、钛合金等新型合金，感受化学科学对创造更多新材料以满足人类生活需要和促进科技发展的重要作用。
5．能基于物质的量认识化学变化，运用物质的量及相关物理量根据化学方程式进行简单计算。
教学重难点
重点：性能决定用途的观念；物质的量在化学方程式计算中的应用
难点：物质的量在化学方程式计算中的应用。
教学过程
一、导入新课
人类在大约公元前五千年由石器时代进入铜器时代，而后在公元前一千二百年步入了所谓的铁器时代。在炼铜技术逐步提升时，我们的祖先已经不知不觉的发现了“合金”，最早的合金可能是青铜。此后更延伸出适用于不同场合的合金。一直到现在，不同功能的合金被研制出来，为我们的生产生活带来了诸多的便利。
二、新课讲授
【师】一、合金及其性质
1.合金的定义：合金是由两种或两种以上的金属（或金属与非金属）熔合而成的，具有金属特性的混合物。
【师】同学们知道生活中最常见的哪些合金呢？
【学生】铝合金、铁合金等
【师】2.合金的特性：一般情况下，合金比各成分金属的硬度大。多数合金的熔点一般比各成分金属的熔点低。合金具有许多优良的导电性、导热性和延展性。
【师】二、铁合金
生铁（含碳量2%~4.3%）：生铁硬度大、抗压，性脆、可以铸造成型，是制造机座、管道的重要材料。
低碳钢（含碳量低于0.3%）：低碳钢韧性、焊接性好，但强度低，用于制造钢板、钢丝和钢管等。
中碳钢（含碳量0.3%~0.6%）：中碳钢强度高，韧性及加工性好，用于制造钢轨、车轮和建材。
高碳钢（含碳量高于0.6%）：高碳钢硬而脆，热处理后弹性好，用于制造器械、弹簧和刀具等。
不锈钢性质稳定，不易生锈，具有很强的抗腐蚀能力。多用于制造医疗器材、厨房用具和餐具和地铁列车的车体等。
【师】我们了解了这么多的铁合金，还有一种合金也是我们常用的，就是铝合金。
三、铝和铝合金
铝是地壳中含量最多的金属元素，是一种活泼金属，在常温下就能与空气中的氧气发生反应，在表面生成一层致密的氧化铝薄膜。
【实验·探究】
【实验3-4】在一支试管中加入5ml盐酸，再向试管中放入一小块铝片，观察并记录现象。过一段时间后，将点燃的木条放在试管口，观察现象。
【学生】实验现象：铝片溶解，试管中有气泡产生。点燃的木条放在试管口时发出爆鸣声。
反应方程式：Al2O3?+
6HCl
=
2AlCl3+
3H?O
2Al
+6HCl
=
2AlCl3+
3H2↑
【实验3-5】在两支试管中分别加入少量的NaOH溶液，然后向其中一支试管中放入一小块铝片，向另一支试管中放入用砂纸仔细打磨过（除去表面的氧化膜）的一小块铝片。观察现象。过一段时间后，将点燃的木条分别放在两支试管口，观察现象。
【学生】实验现象：第一支试管中开始没有气泡，一段时间后才产生气泡，铝片溶解，点燃的木条放在试管口时发出爆鸣声。
第二支试管中立即产生气泡，铝片溶解，点燃的木条放在试管口时发出爆鸣声。
反应方程式：Al?O?
+
2NaOH
=
2NaAlO?（偏铝酸钠）+
H?O。
2Al
+
2H?O
+
2NaOH
=2NaAlO?+
3H?↑
【师】像Al2O3这类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，叫做两性氧化物。
【延伸】氧化铝的用途：
1.冶炼金属铝的原料：2Al?O?
4Al+3O2↑
良好的耐火材料（制造耐火坩埚、耐火管、耐高温的实验仪器等）
【总结】铝和铝合金的比较
主要组成元素
主要特性
主要用途
纯铝
Al
硬度和强度较小、导电性、导热性及延展性优良
制造导线、热交
换器、反光器具、
铝箔等
硬铝
Al、Mg、Cu、Si、Mn等
（Mg0.5%、Cu
4%、Si
0.7%、Mn0.5%)
密度小，强度和硬度都比纯铝的大，具有较强的抗腐蚀能力
用于汽车、飞机、
火箭、船舶等制
造业
镁铝合金
Mg、Al
强度和硬度都比纯铝和纯镁的大
用于火箭、飞机、
轮船等制造业
四、新型合金
1.储氢合金
传统方法
：储存液态氢；利用高压钢瓶来储氢
（1）储氢方法
现代方法：储氢合金
（2）含义
储氢合金是一类能够大量吸收H2，并与H2结合成金属氢化物的
材料。
（3）要求：具有实用价值的储氢合金要求储氢量大，金属氢化物既容
易形成，稍稍加热又容易分解，室温下吸、放氢的速率快。
（4）实例：Ti-Fe合金、La-Ni合金。
2.其他几种新型合金
合金名称
主要性质
主要用途
钛合金
熔点高、密度小、可塑性好、易于加工、机械性能好、抗腐蚀性能好等
广泛用于火箭、导弹、航天飞机、船舶、化工和通信设备等
耐热合金
高温下具有高的抗氧化性、抗蠕变性与持久强度
主要应用于航空、舰艇、火箭等领域
形状记忆合金
在加热升温后能完全消除其在较低的温度下发生的变形，恢复其变形前的原始形状
在航空航天领域、临床医疗领域等有着广泛的应用，如宇宙飞船的天线、人造骨骼、心脏修补器、手术缝合线等
五、物质的量在化学方程式计算中的应用
（1）化学方程式中的化学计量数与几个物理量的关系
2Na
+
2H2O
==
2NaOH
+
H2↑
化学计量数之比：
2
2
2
1
扩大6.02×1023倍：
2×6.02×1023
2×6.02×1023
2×6.02×1023
1×6.02×1023
物质的量之比：
2mol
2mol
2mol
1mol
化学方程式中各物质的化学计量数之比等于各物质的分子数之比，等于各物质的物质的量之比。
（2）物质的量应用于化学方程式计算类题的解题步骤
审：审清题目条件和题目要求
设：设所求物质的物质的量
写：写出相关的化学反应方程式
标：在有关物质的化学式下面标出已知量和未知量
列：列出比例式
解：根据比例式求解
答：规范的写出答案
板书设计
金属材料
合金及其性质
铁合金
铝和铝合金
新型合金
物质的量在化学方程式计算中的应用