3.2 金属材料 教学设计：高一化学人教版（2019）必修第一册.doc

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1、第三章 铁 金属材料 第二节 金属材料 教学设计【教学目标】1.了解金属材料组成、性能及应用的联系。2.认识铁合金的类型、常见铁合金的组成、性能及用途。3.认识铝及氧化铝的化学性质，了解铝合金的特性、用途。4.掌握物质的量在化学方程式计算中的应用及其格式。【教学重难点】1.重点（1）性能决定用途的观念（2）物质的量在化学方程式计算中的应用2.难点物质的量在化学方程式计算中的应用【教学过程】1.新课导入投影展示古代炼铜场景。引入金属材料的发展对技术、社会有重要意义，例如，古代冶炼铜就体现了化学的发展对社会各行业发展的影响，当时冶炼铜的技术对于国家军事和经济的发展具有很大的促进作用，同时也改善了百

2、姓的生活条件。这节课就让我们一起来学习金属材料。设计意图了解金属材料的发展历史，有利于学生体会化学、技术与社会的重要关系，激发社会责任感，提高求知欲。2.新课讲授师初中阶段我们就已经接触过金属材料，金属材料包括纯金属和它们的合金。那么什么是合金呢？投影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。师那么合金究竟有哪些特性呢？学生活动思考，并回答：(1)合金的硬度一般比各成分金属的大。(2)合金的熔点一般比各成分金属的低。(3)合金的物理、化学及机械性能一般优于各成分金属。强调（1）合金是混合物,不是纯净物。（2）与一般混合物不同的是合金有固定的熔点,原因是合金

3、有固定的组成。（3）组成合金的物质不一定都是金属,也可以有非金属,但一定有金属。（4）合金的用途比纯金属更广泛。 思考刚刚说到合金的硬度一般比其成分金属大，这是为什么呢？大家结合图片中纯金属与合金的结构比较来思考一下这个问题。投影展示纯金属与合金的结构比较图。 纯金属内原子的排列 合金内原子的排列学生活动学生思考并回答：纯金属所有原子的大小和形状相同，原子排列十分规整；加入或大或小的其他元素的原子后，改变了金属原子有规则的层状排列，使原子层之间的相对滑动变得困难，导致合金硬度变大。师简单了解了合金之后，大家知道合金有哪些吗，合金又是如何分类的呢？上节课我们学习了铁及其重要的化合物，那么我们就先

4、从铁的合金开始学习。讲解铁合金分为生铁和钢。生铁的含碳量为2%4.3%，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；钢的含碳量为0.03%2%，延展性好、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。投影生活中下水井盖就是用生铁铸造的。师钢则是用量最大、用途最广的合金，根据其化学成分可以分为两类：碳素钢和合金钢。碳素钢根据含碳量高低可以分为低碳钢（含碳量低于0.3%）、中碳钢（含碳量介于0.3%0.6%）和高碳钢（含碳量高于0.6%）。其中低碳钢的韧性、焊接性好，强度低，常用于制造钢板、铁丝和钢管等；中碳钢的强度高，韧性和加工性好，常用于制造钢轨、车轮和建材等；高碳

5、钢的硬而脆，热处理后弹性好，常用于制造器械、弹簧和刀具等。合金钢也叫特种钢，是在碳素钢里适量加入一种或多种合金元素，使钢的组织结构发生变化。合金钢具有各种特殊性能，如强度，硬度大，可塑性、韧性好，耐磨，耐腐蚀等。投影 师不锈钢是最常见的一种合金钢，它的合金元素主要是铬(Cr)和镍(Ni)。常用的不锈钢中含Cr 18%、含Ni 8%。不锈钢在大气中比较稳定，不容易生锈，具有很强的抗腐蚀能力。生活中常见的医疗器材、厨房用具和餐具等，很多都是用不锈钢制造的；有些地铁列车的车体材质也是不锈钢。小结过渡我们知道铝的性质是很活泼的，铝原子在化学反应中容易失去三个电子，表现出还原性,那么为什么铝和铝合金制品

6、应用如此广泛，哪位同学可以根据我们初中所学知识解释一下呢？生铝和铝合金制品比较稳定的原因是表面覆盖着致密的氧化铝薄膜,保护内部金属。讲解人们日常用的铝制品通常都是由铝合金制造的，其表面总是覆盖着致密的氧化铝薄膜，这层膜起着保护内部金属的作用。空气中，铝的表面自然形成的氧化膜很薄，耐磨性和抗蚀性还不够强。为了使铝制品适应于不同的用途，常采用化学方法对铝的表面进行处理，如增加膜的厚度，对氧化膜进行着色等。例如，化学氧化（用铬酸作氧化剂）可以使氧化膜产生美丽的颜色。实验1在一支试管中加入5mL盐酸，再向试管中放入一小块铝片（未打磨）。观察现象。过一段时间后，将点燃的木条放在试管口，观察现象。生铝片逐

7、渐溶解，一段时间后产生气泡且速率由慢到快，将燃着的木条放在试管口，有爆鸣声（说明有氢气生成）。结论铝和铝表面的氧化膜（氧化铝）都能与酸反应。师请大家写出其中涉及到的化学方程式。投影 Al2O3 + 6HCl =2AlCl3 + 3H2O 实验2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放入一小块铝片，向另一支试管中放入用砂纸仔细打磨过的一小块铝片。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。生可以看到，放入打磨过铝片的试管中立即产生气泡；而放入未打磨的铝片的试管中开始没有气泡，一段时间后才产生气泡。将燃着的木条分别放在两支试管口，均发出爆鸣声（说明均有氢气生成）。结

8、论铝和铝表面的氧化膜（氧化铝）都能与强碱反应。师请大家写出其中涉及到的化学方程式。（严格地说，NaAlO2应为NaAl(OH)4（四羟基合铝酸钠），为书写方便，简化为NaAlO2。）投影 2Al + 2NaOH + 2H2O =2NaAlO2 + 3H2Al2O3 + 2NaOH =2NaAlO2 + H2O讲解像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。提问在日常生活中，能否用铝制餐具蒸煮或长时间存放酸性或碱性食物？为什么？生不能，因为氧化铝和铝均能与酸、碱反应。师纯铝的硬度和强度较小，不适合制造机器零件等。向铝中加入少量的合金元素，如Cu、Mg、

9、Si、Mn及稀土元素等，可制成铝合金。铝合金是目前用途广泛的合金之一。师中国作为世界上有色金属铸件的生产和消费大国之一，有色金属铸造已成为支撑国民经济发展的重要新兴产业，其中铝合金部品行业更是有色金属铸造行业的支柱。铝是地壳中含量最多的金属，与此同时，我国作为氧化铝、电解铝产量的世界第一生产大国，拥有丰富的劳动力资源以及巨大的消费市场，为我国铝合金部品行业的发展提供了良好的基础。2009年以来我国铝合金部品产量占全球产量的比重均在30%以上，2017年达到了40%，我国已成为国际铝合金铸造产业的中心。师近年来，为满足为满足某些尖端技术的需要，人们又设计和合成了许多新型合金。讲解例如能源是人类未

10、来的理想能源之一,氢能利用存在两大难题:制取和储存。H2是一种易燃易爆的气体,要利用H2关键要解决H2的安全储存和运输问题。一般情况下,H2采用气态或液态储存,如在高压下把H2压入钢瓶,但运送笨重的钢瓶既不方便也不安全。储氢合金是一类能够大量吸收H2,并与H2结合成金属后氢化物的材料。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、观察放氢的速率快,如Ti-Fe合金和La-Ni合金等。新型储氢合金材料的研究和开发将为氢气作为能源的实际应用起到重要的推动作用。此外,钛合金、耐热合金和形状记忆合金等新型合金广泛应用于航空航天、生物工程和电子工业等领域。投影过

11、渡物质是由原子、分子、离子等粒子构成的，物质之间发生化学反应是按一定微观粒子数目关系进行的，化学方程式可以明确表示化学反应中这些粒子数之间的数目关系。这就是化学计量数的关系。如：我们以H2和O2的反应为例: 化学计量数之比 2 : 1 : 2 扩大6.021023倍 26.021023 :1 6.021023 : 26.021023 粒子数之比 2 : 1 : 2 物质的量之比 2mol : 1mol : 2mol总结由上述分析可知，化学方程式中各物质的化学计量数之比，等于各物质的物质的量之比，等于参加反应的物质的物质的量之比。师在高中阶段的化学计算中，我们将不再沿用初中的质量计算体系，而是要

12、建立使用物质的量进行计算的新型模式。计算步骤与用质量计算步骤类似。我们一起来学习一下吧。投影展示物质的量应用于化学方程式计算类的解题步骤。（1）“审”：审清题目条件和题目要求（2）“设”：设出的未知数直接用各物理量的符号表示，并且不带单位。（3）“写”：依据题意写出并配平化学方程式。（4）“标”：在化学方程式中有关物质的化学式下面标出已知物质和所求物质有关物理量的关系，并代入已知量和未知量。比较复杂的数量关系可先化简。（5）“列”：将有关的几个量列出比例式。（6）“解”：根据上述比例式求解未知数。（7）“答”：根据题目要求简明地写出答案。强调有关物质的量的计算中的“三个规范”(1)书写规范：各

13、种符号的书写要规范，大写字母与小写字母的意义各不相同。如“M”表示摩尔质量，而“m”表示质量，“N”表示微粒数，而“n”表示物质的量。(2)符号规范设未知数直接用各物理量的符号表示，且要注明物质(或粒子)的符号。如设参加反应HCl溶液的体积为VHCl(aq)。各物理量及单位、物质的名称、公式等尽量用符号表示。如已知NaOH溶液的体积和物质的量浓度，求NaOH溶液的质量时就写成：m(NaOH)c(NaOH)VNaOH(aq)M(NaOH)。(3)单位规范：把已知量代入计算式中计算时都要带单位且单位要统一。【板书】3.2 金属材料一、 合金二、 铁合金三、 铝和铝合金四、 新型合金五、物质的量在化学方程式计算中的应用