2021_2022学年新教材高中化学第三章铁金属材料第二节第1课时金属材料课件新人教版必修1202106251295.pptx
第二节第二节金属材料金属材料第第1课时金属材料课时金属材料课标定课标定位位1.能结合真实情境材料叙述常见合金的性能及应用能结合真实情境材料叙述常见合金的性能及应用2.能说出铝及其氧化物的主要性质能说出铝及其氧化物的主要性质3.能描述常见新型合金的性能和应用能描述常见新型合金的性能和应用素养阐释素养阐释1.能利用氧化还原反应的知识分析铝及其氧化物的性质和能利用氧化还原反应的知识分析铝及其氧化物的性质和变化变化,形成形成“结构决定性质结构决定性质”的观念的观念2.能从宏观和微观相结合的视角分析解决铝及其氧化物的能从宏观和微观相结合的视角分析解决铝及其氧化物的问题问题3.能依据探究目的能依据探究目的,设计探究方案设计探究方案,探究铝及其氧化物的主探究铝及其氧化物的主要性质要性质 自主自主预习预习新知导学新知导学一、铁合金一、铁合金1.生铁生铁2.钢钢 【自主思考【自主思考1】 合金中只有金属吗合金中只有金属吗?合金属于纯净物还是合金属于纯净物还是混合物混合物?提示提示:合金中可能含有非金属合金中可能含有非金属,如钢中含有碳。合金属于混如钢中含有碳。合金属于混合物。合物。二、铝和铝合金二、铝和铝合金1.铝铝(写出反应的化学方程式写出反应的化学方程式)2.氧化铝氧化铝(写出反应的化学方程式写出反应的化学方程式) 3.铝合金铝合金纯铝的硬度和强度纯铝的硬度和强度较小较小,不适合制造机器零件等。铝中加入不适合制造机器零件等。铝中加入少量合金元素及稀土元素可制成铝合金少量合金元素及稀土元素可制成铝合金,如硬铝的密度如硬铝的密度小小、强度强度高高,具有较强的抗腐蚀能力具有较强的抗腐蚀能力,是制造飞机和宇宙飞船的理是制造飞机和宇宙飞船的理想材料。想材料。【自主思考【自主思考2】 如何除去镁粉中混有的少量铝粉如何除去镁粉中混有的少量铝粉?写出有写出有关反应的化学方程式。关反应的化学方程式。提示提示:将混合物加入足量将混合物加入足量NaOH溶液中溶液中,充分反应后过滤充分反应后过滤,洗洗涤烘干即为纯镁粉。涤烘干即为纯镁粉。2NaOH+2Al+2H2O2NaAlO2+3H2。【自主思考【自主思考3】 铝制餐具不宜用来长时间存放酸性、碱性铝制餐具不宜用来长时间存放酸性、碱性的食物的食物,你知道为什么吗你知道为什么吗?提示提示:酸、碱能侵蚀铝的保护膜酸、碱能侵蚀铝的保护膜,铝能与酸或碱反应铝能与酸或碱反应,如果用如果用铝锅长期存放酸性或碱性食物铝锅长期存放酸性或碱性食物,会造成铝锅腐蚀会造成铝锅腐蚀,更不利于健更不利于健康。康。三、新型合金三、新型合金1.储氢合金储氢合金(1)能够大量吸收能够大量吸收H2,并与并与H2结合成金属氢化物。结合成金属氢化物。(2)具有实用价值的储氢合金要求储氢量大具有实用价值的储氢合金要求储氢量大,金属氢化物既金属氢化物既容易形成容易形成,稍稍加热又容易分解稍稍加热又容易分解,室温下吸、放氢的速率快。室温下吸、放氢的速率快。2.其他新型合金其他新型合金钛合金、耐热合金和形状记忆合金等广泛用于航空航天、钛合金、耐热合金和形状记忆合金等广泛用于航空航天、生物工程、电子工业等领域。生物工程、电子工业等领域。【效果自测】【效果自测】 1.判断正误判断正误,正确的画正确的画“ ”,错误的画错误的画“”。(1)合金中只存在金属元素合金中只存在金属元素,不可能有非金属元素。不可能有非金属元素。()(2)生铁的机械强度和硬度比铁高。生铁的机械强度和硬度比铁高。()(3)生铁中的铁与纯铁的化学性质不同。生铁中的铁与纯铁的化学性质不同。()(4)等质量的等质量的Al与足量盐酸、与足量盐酸、NaOH溶液充分反应溶液充分反应,生成的生成的H2的物质的量相同。的物质的量相同。()(5)同浓度、同体积的盐酸、同浓度、同体积的盐酸、NaOH溶液与足量溶液与足量Al充分反应充分反应,生成的生成的H2的物质的量相同。的物质的量相同。()(6)熔化烧碱可在氧化铝坩埚中进行。熔化烧碱可在氧化铝坩埚中进行。() 2.写出下列反应的离子方程式。写出下列反应的离子方程式。(1)铝溶于盐酸铝溶于盐酸: 。 (2)铝溶于铝溶于NaOH溶液溶液: 。 (3)Al2O3溶于盐酸溶于盐酸: 。 (4)Al2O3溶于溶于NaOH溶液溶液: 。 合作合作探究探究释疑解惑释疑解惑探究任务探究任务1 合金合金的组成、性质及形成条件的组成、性质及形成条件问题引领问题引领1.合金的性质是各成分金属的性质之和吗合金的性质是各成分金属的性质之和吗?提示提示:合金具有许多优良的物理、化学性质和机械性能合金具有许多优良的物理、化学性质和机械性能,合合金在物理性质、机械性能方面一般优于各成分金属金在物理性质、机械性能方面一般优于各成分金属,不是简不是简单地加和单地加和;但一般认为合金体现的是各成分金属的化学性质。但一般认为合金体现的是各成分金属的化学性质。2.制取合金常用的方法是将两种或多种金属制取合金常用的方法是将两种或多种金属(或金属与非金或金属与非金属属)加热到某一温度加热到某一温度,使其全部熔化使其全部熔化,再冷却得到合金。已知铜再冷却得到合金。已知铜的熔点为的熔点为1 083 ,钠的沸点为钠的沸点为883 ,试问铜与钠能否形成合试问铜与钠能否形成合金金?提示提示:不能。当铜开始熔化时不能。当铜开始熔化时,钠已经变成气体钠已经变成气体,所以两者不所以两者不能形成合金。能形成合金。归纳提升归纳提升1.合金的组成及性质合金的组成及性质(1)合金中一定含有金属元素合金中一定含有金属元素,可能含有非金属元素。可能含有非金属元素。(2)合金是混合物。合金是混合物。(3)合金具有金属特性合金具有金属特性,如导电、导热等。如导电、导热等。(4)合金形成后会影响各成分金属的物理性质合金形成后会影响各成分金属的物理性质,如硬度、机如硬度、机械强度一般比成分金属高械强度一般比成分金属高;但一般来说各成分金属均保持了但一般来说各成分金属均保持了其原有的化学性质。其原有的化学性质。2.合金的形成条件合金的形成条件(1)金属与金属形成合金时金属与金属形成合金时:合金是金属在熔化状态时相互合金是金属在熔化状态时相互混合形成的混合形成的,熔化时的温度需达到成分金属中熔点最高的金熔化时的温度需达到成分金属中熔点最高的金属的熔点属的熔点,但又不能高于成分金属中沸点最低的金属的沸点。但又不能高于成分金属中沸点最低的金属的沸点。一种金属的熔点高于另一种金属的沸点时则不能形成合金。一种金属的熔点高于另一种金属的沸点时则不能形成合金。(2)金属与非金属形成合金时金属与非金属形成合金时:部分不活泼非金属与金属可部分不活泼非金属与金属可形成合金形成合金,活泼非金属与活泼金属则不能形成合金。活泼非金属与活泼金属则不能形成合金。典型例题典型例题【例题【例题1】 铁是人类较早使用的金属之一。据有关报道铁是人类较早使用的金属之一。据有关报道,目目前已能冶炼出纯度高达前已能冶炼出纯度高达99.999 9%的铁。纯铁的实际使用范的铁。纯铁的实际使用范围有限围有限,人们大量使用的是铁的合金。钢铁是铁碳合金的总人们大量使用的是铁的合金。钢铁是铁碳合金的总称称,其强度高、价格便宜、应用广泛。以下关于不锈钢和普其强度高、价格便宜、应用广泛。以下关于不锈钢和普通钢的认识中通钢的认识中,你认为正确的是你认为正确的是()A.它们的组成元素是相同的它们的组成元素是相同的B.耐腐蚀的性能不同耐腐蚀的性能不同C.它们都属于钢它们都属于钢,因此物理性质是一样的因此物理性质是一样的D.组成普通钢和不锈钢的主要元素都是铁组成普通钢和不锈钢的主要元素都是铁,因此它们的化学因此它们的化学性质完全相同性质完全相同答案答案:B解析解析:不锈钢是在普通钢中加入不锈钢是在普通钢中加入Cr、Ni等多种元素炼制成等多种元素炼制成的钢材的钢材,它在空气中能保持金属光泽它在空气中能保持金属光泽,也就是具有不易生锈的也就是具有不易生锈的特性。铬元素的加入使不锈钢表面形成致密且坚固的氧化膜特性。铬元素的加入使不锈钢表面形成致密且坚固的氧化膜,防止内部铁与外部物质接触。镍元素的加入防止内部铁与外部物质接触。镍元素的加入,使不锈钢在多使不锈钢在多种酸、碱、盐的水溶液中具有很好的化学稳定性和耐腐蚀性。种酸、碱、盐的水溶液中具有很好的化学稳定性和耐腐蚀性。综上所述综上所述,不锈钢具有优良的性能不锈钢具有优良的性能,在很多方面不同于普通在很多方面不同于普通钢钢,B项正确。项正确。合金的形成改变了金属的内部结构合金的形成改变了金属的内部结构,对物理性质和化学性质对物理性质和化学性质均有影响。如不锈钢抗腐蚀能力比纯铁强。均有影响。如不锈钢抗腐蚀能力比纯铁强。【变式训练【变式训练1】 下列有关铁和铁合金的说法错误的是下列有关铁和铁合金的说法错误的是()A.生铁比铁软生铁比铁软B.铁有良好的导热性铁有良好的导热性C.钢是铁的合金钢是铁的合金D.生铁在潮湿的空气中容易生锈生铁在潮湿的空气中容易生锈答案答案:A解析解析:合金的硬度一般大于各成分金属合金的硬度一般大于各成分金属,生铁比铁的硬度大生铁比铁的硬度大;铁具有良好的导热性铁具有良好的导热性;钢是铁的合金钢是铁的合金;生铁在潮湿的空气中容生铁在潮湿的空气中容易生锈。易生锈。探究任务探究任务2 铝铝的化学性质的化学性质问题引领问题引领1.在铝与稀盐酸、氢氧化钠溶液的反应中在铝与稀盐酸、氢氧化钠溶液的反应中,铝是否均做还原铝是否均做还原剂剂?提示提示:是。在铝与稀盐酸、氢是。在铝与稀盐酸、氢氧氧化化钠溶液的反应中铝失电子钠溶液的反应中铝失电子生成生成Al3+或或 ,所以铝均做还原剂。所以铝均做还原剂。2.若要除去铁粉中的少量铝粉若要除去铁粉中的少量铝粉,可采用什么方法可采用什么方法?3.将两小块质量相等的金属钠将两小块质量相等的金属钠,一块放入水中一块放入水中,另一块用铝箔另一块用铝箔包住包住,在铝箔上刺些小孔在铝箔上刺些小孔,再放入水中再放入水中,试分析两者放出的氢气试分析两者放出的氢气是否相等。是否相等。提示提示:不相等。因为用铝箔不相等。因为用铝箔(刺有小孔刺有小孔)包住的金属钠放入水包住的金属钠放入水中时中时,钠先与水反应钠先与水反应,产生的氢气与直接把钠投入水中所产生产生的氢气与直接把钠投入水中所产生的氢气的量相同的氢气的量相同,但生成的氢氧化钠溶液会与铝箔反应产生但生成的氢氧化钠溶液会与铝箔反应产生氢气氢气,故后者产生的氢气总量大于前者。故后者产生的氢气总量大于前者。归纳提升归纳提升铝与盐酸、铝与盐酸、NaOH溶液反应的比较溶液反应的比较(1)反应原理。反应原理。铝与盐酸反应铝与盐酸反应:2Al+6HCl2AlCl3+3H2。Al是还原剂是还原剂,HCl是氧化剂是氧化剂。铝与氢氧化钠溶液的反应是分步进行的铝与氢氧化钠溶液的反应是分步进行的:a.2Al+6H2O2Al(OH)3+3H2,b.Al(OH)3+NaOHNaAlO2+2H2O。总反应为总反应为2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2。Al是还原剂是还原剂,H2O是氧化剂。是氧化剂。(2)“量量”的关系。的关系。等量的铝分别与足量的盐酸和氢氧化钠溶液反应等量的铝分别与足量的盐酸和氢氧化钠溶液反应,消耗消耗HCl和和NaOH的物质的量之比为的物质的量之比为3 1。等量的铝分别与足量的盐酸和氢氧化钠溶液反应等量的铝分别与足量的盐酸和氢氧化钠溶液反应,产生产生H2的体积比为的体积比为1 1。足量的铝分别与等物质的量浓度、等体积的盐酸和氢氧足量的铝分别与等物质的量浓度、等体积的盐酸和氢氧化钠溶液反应化钠溶液反应,产生产生H2的体积比为的体积比为1 3。必定是铝与盐酸反应时必定是铝与盐酸反应时,铝过量而盐酸不足铝过量而盐酸不足;铝与氢氧化钠溶铝与氢氧化钠溶液反应时液反应时,铝不足而氢氧化钠溶液过量。铝不足而氢氧化钠溶液过量。典型例题典型例题【例题【例题2】 甲、乙两烧杯中各盛有甲、乙两烧杯中各盛有100 mL 3 molL-1的盐酸的盐酸和氢氧化钠溶液和氢氧化钠溶液,向两烧杯中分别加入等质量的铝粉向两烧杯中分别加入等质量的铝粉,反应结反应结束后测得生成的气体体积比为束后测得生成的气体体积比为1 2,则加入的铝粉质量为则加入的铝粉质量为()A.5.4 gB.3.6 gC.2.7 gD.1.8 g答案答案:A解析解析:由由2Al+6HCl2AlCl3+3H2,2Al+2NaOH+2H2O 2NaAlO2+3H2可知可知,若两份等质量的若两份等质量的Al都完全反应时都完全反应时,生生成成H2的量相等的量相等,消耗消耗HCl与与NaOH的物质的量不相等。实际上的物质的量不相等。实际上HCl、NaOH同为同为0.3 mol,且已知生成且已知生成H2的体积比为的体积比为1 2,所所以发生反应时分别为以发生反应时分别为HCl不足不足,Al过量过量;NaOH过量过量,Al不足。不足。与与0.3 mol HCl完全反应的完全反应的Al为为2.7 g,则由生成则由生成H2的体积比为的体积比为1 2可知可知,反应的反应的Al的质量之比也为的质量之比也为1 2,即与即与NaOH溶液反溶液反应的应的Al为为5.4 g。铝与盐酸、氢氧化钠溶液反应的有关计算情况判断方法铝与盐酸、氢氧化钠溶液反应的有关计算情况判断方法(1)根据铝与盐酸、氢氧化钠溶液反应的化学方程式根据铝与盐酸、氢氧化钠溶液反应的化学方程式(或离或离子方程式子方程式)明确相应的关系式明确相应的关系式:Al3HCl H2、AlNaOH H2,是解答该类题目的关键。是解答该类题目的关键。(2)结合数轴正确分析量的关系结合数轴正确分析量的关系:【变式训练【变式训练2】 1.如图所示的实验中如图所示的实验中,投入铝片后投入铝片后()A.中产生气泡中产生气泡,中不产生气泡中不产生气泡B.和和中都不产生气泡中都不产生气泡C.和和中都产生气泡中都产生气泡,中是中是H2,中是中是O2D.和和中都产生气泡中都产生气泡,且都是且都是H2答案答案:D解析解析:Al既能与盐酸反应生成氢气既能与盐酸反应生成氢气,又能与氢氧化钠溶液反又能与氢氧化钠溶液反应生成氢气应生成氢气,反应的化学方程式分别为反应的化学方程式分别为2Al+6HCl 2AlCl3+3H2,2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2,故故和和中都产生气泡中都产生气泡,且都是且都是H2。2.称取两份铝粉称取两份铝粉,第一份加入足量的盐酸第一份加入足量的盐酸,第二份加入足量的第二份加入足量的烧碱溶液。若同温同压下放出相同体积的气体烧碱溶液。若同温同压下放出相同体积的气体,则两份铝粉则两份铝粉的质量之比为的质量之比为()A.1 1B.2 3C.3 2 D.1 6答案答案:A解析解析:铝与盐酸或烧碱溶液反应的化学方程式分别为铝与盐酸或烧碱溶液反应的化学方程式分别为2Al+6HCl2AlCl3+3H2,2Al+2NaOH+2H2O 2NaAlO2+3H2,因为盐酸和烧碱都是足量的因为盐酸和烧碱都是足量的,铝粉全部参加反铝粉全部参加反应应,当生成等体积的气体时消耗铝的量相同当生成等体积的气体时消耗铝的量相同。课课 堂堂 小小 结结1.合金的一个特点合金的一个特点:合金的硬度比各成分金属大。合金的硬度比各成分金属大。2.一个转化图示一个转化图示:
