高一化学上册必修1《用途广泛的金属材料》教案

发布网友发布时间：2023-02-17 01:18

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热心网友时间：2023-10-10 11:58

　　高一化学上册必修1《用途广泛的金属材料》教案【一】

　　教学准备

　　教学目标

　　1、明确合金的概念以及合金的性质。

　　2、了解常见的合金的主要组成、机械性能和用途。

　　教学重难点

　　重点：常见的合金的性质及应用。

　　难点：通过金属材料的性质、应用及资源现状的认识这种拓展性内容的学习，开展有效的、积极探究、合作交流的自主学习活动，学会正确选用金属材料。

　　教学工具

　　多媒体翻页笔白板笔白板刷

　　教学过程

　　[引入]金属材料对推动社会文明的发展做出了巨大贡献，青铜时代和铁器时代曾在人类历史上留下光辉的篇章，钢铁的大规模应用则成为工业时代的基础。现在，新型金属材料层出不穷，在工业、农业、国防，科学技术以及人类生活等方面发挥着日益重要的作用。

　　[问]什么叫合金?合金有哪些特性?有哪些用途?

　　[讲]合金是在金属加热熔合某些金属或非金属制得的具有金属特征的金属材料。不同的合金具有不同的性能，主要表现在机械强度、韧性、强度、可塑性、制腐蚀性等方面。例如，不锈钢抗腐蚀性好，用来做医疗器械、炊具等;硬铝强度和硬度好，用来制门窗，也用于制火箭、飞机、轮船等;青铜强度高、可塑性好、耐磨、耐腐蚀，用于制机器零件，等等。

　　[讲]合金除了具有以上特点外还具有以下性质：

　　[投影]1、合金的硬度一般比它的各成分金属要大。

　　2、多数合金的熔点比它的各成分金属要低。

　　3、改变原料的配比或改变生成合金的条件，可以得到不同性能的合金。

　　[引]今天我们来介绍几种合金

　　[板书]第三章　第三节　用途广泛的金属材料

　　一、用途广泛的金属材料

　　1、铜合金

　　[投影并讲解]

　　(1)铜材：以纯铜或铜合金制成各种形状包括棒、线、板、带、条、管、箔等统称铜材。铜材的加工有轧制、挤制及拉制等方法，铜材中板材和条材有热轧和冷轧的;而带材和箔材都是冷轧的，管材和棒材则分为挤制品和拉制品，线材都是拉制的。

　　(2)黄铜：黄铜是铜与锌合金。最简单的黄铜是铜锌二元合金，称为简单黄铜或普通黄铜。黄铜中锌的含量较高，其强度也较高，塑性稍低。工业上采用的黄铜含锌量不起过45%，含锌量再高将会产生脆性，使合金性能变坏。为了改善黄铜的某种性能，在二元黄铜的基础上加入其他合金元素的黄铜称为特殊黄铜。常用的合金元素有硅、铝、锡、铅、锰、铁与镍等。在黄铜中加铝能提高黄铜的屈服强度和抗腐蚀性，稍降低塑性。含铝小于4%的黄铜具有良好的加工、铸造等综合性能。在黄铜中加1%的锡能显著改善黄铜的抗海水和大气腐蚀的能力，因此称为“海军黄铜”。锡还能改善黄铜的切削加工性能。黄铜加铅的主要目的是改善切削加工性和提高耐磨性，铅对黄铜的强度影响不大。锰黄铜具有良好的机械性能、热稳定性和抗蚀性;在锰黄铜中加铝，还可以改善它的性能，得到表面光洁的铸件。黄铜可以分为铸造和压力加工两类产品。

　　(3)青铜：青铜是历史上应用最早的一种合金，原指铜锡合金，因颜色呈青灰色，故称青铜。为了改善合金的工艺性能和机械性能，大部分青铜内还加入其他合金元素，如铅、锌、磷等。由于锡是一种稀缺元素，所以工业上还使用许多不含锡的无锡青铜，它们不仅价格便宜，还具有而需要的特殊性能。无锡青铜主要有铝青铜、铍青铜、锰青铜、硅青铜等。此外还有成分较为复杂的三元或四元青铜。现在除黄铜和白铜(铜镍合金)以外的铜合金均称为青铜。锡青铜有较高的机械性能，较好的耐蚀性、减摩性和好的铸造性能;对过热和气体的敏感性小，焊接性能好，无铁磁性，收缩系数小。锡青铜在大气、海水、淡水和蒸汽中的抗蚀性都比黄铜高。铝青铜有比锡青铜高的机械性能和耐磨、耐蚀、耐寒、耐热、无铁磁性，有良好的流动性，无偏析倾向，可得到致密的铸件。在铝青铜中加入铁、镍和锰等元素，可进一步改善合金的各种性能。青铜也分为压力加工和铸造产品两大类。

　　(4)白铜：以镍为主要添加元素的铜基合金呈银白色，称为白铜。铜镍二元合金称普通白铜，加锰、铁、锌和铝等元素的铜镍合金称为复杂白铜，纯铜加镍能显著提高强度、耐蚀性、电阻和热电性。工业用白铜根据性能特点和用途不同分为结构用白铜和电工用白铜两种，分别满足各种耐蚀和特殊的电、热性能。

　　[板书]2、钢

　　[讲]钢的分类方法较多，按照品种，划分为普通碳素钢、低合金钢、低硅钢、一般碳素结构钢、合金结构钢、合金弹簧钢、轴承钢等。综合划分为普通钢和优质钢两大类。按照规格，划分为大、中、小三类。我们教材按照化学成分分成两类，即碳素钢和合金钢。

　　[问]碳素钢按什么分成哪几类?各具有哪些性能?合金钢中含有哪些元素?

　　[投影总结]

　　[讲]随着现代工业与科学技术的迅速发展，碳钢的性能已不能完全满足需要，于是人们研制了各种合金钢。合金钢是在碳钢基础上，有目的地加入某些元素(称为合金元素，如：铬、锰、钨、钼、钴、硅等)而得到的多元合金。合金钢具有优良的性能。

　　[过]我们了解金属合金的性质，那么在实际生活中如何使用呢?

　　[板书]二、正确使用金属材料

　　[思考与交流]如何选用材料

　　案例剖析：

　　某家庭准备装修窗户，可使用的材料有：木材、钢铁、铝合金等，请你调查每种材料的性能、价格、制造或安装成本、利弊，进行分析。你认为选用哪种材料比较好?说说你的理由。

　　提示：选材需要考虑以下几个方面：(1)主要用途　(2)外观　(3)物理性质(密度、硬度、强度、导电性)　(4)化学性质(对水的作用，耐腐蚀性)　(5)价格　(6)加工难度　(7)日常维修等。

　　可以让学生对自己家庭或某一单位的装潢根据以上提示的几个方面进行调查，可写出调查报告，再让学生进行比较。

　　[实践活动]针对是否应该停止使用铝制饮料罐的问题，让学生自选扮演角色，准备好表达自己看法的材料，开展一下讨论。

　　[自我评价]

　　1、下列物质中,不属于合金的是( )

　　A、硬铝 B、黄铜 C、钢铁 D、水银

　　2 、人类历史上大量生产和使用铝、铁、钛、铜四种金属的时间顺序是( )

　　A。铜、铁、铝、钛　　B。铁、铝、铜、钛

　　C。铜、铁、钛、铝　　D。铁、铜、铝、钛

　　3、我国在春秋战国时期，就懂得将白铁褪火处理得到相当于铸钢的物器(如锋利的宝剑)，这一技术要比欧洲早就两千年，那么白铁褪火处理的主要作用是( )

　　A、除去硫、磷杂质　　　B、适当降低了含碳量

　　C、渗入了合金元素　　　D、改善表面的结构性质

　　课后小结

　　[小结]本节讨论了合金的特点、组成和性质，通过铜合金、合金钢的学习加深了学生对合金的认识，同时通过对我国合金的发展和现状的了解培养学生的社会责任感，明确了自己努力的方向，可以鼓励学生奋发学习，将来去更大的社会责任。积极开展社会调查活动，提高学生对金属材料的认识，增强其社会活动能力，开展多种形式的交流活动，培养学生的互助合作精神。

　　课后习题

　　1. 据报道：目前世界有近20亿人口患缺铁性贫血，为了预防缺铁性贫血，专家建议最好使用 ( )

　　A. 铝锅 B. 铁锅 C. 钛合金锅 D. 砂锅

　　2.下列有关合金的叙述中正确的是 ( )

　　①合金具有金属特性; ②合金中的元素以单质形式存在;③合金中不一定含有金属;

　　④钢是含杂质较少的铁合金;⑤合金属于金属材料;⑥生铁可完全溶解于稀盐酸

　　A. ①②③④⑤⑥ B. ①③④⑤⑥ C. ①②④⑤ D. ①④⑥

　　3.我国劳动人民在3000多年前就制造出精美的青铜器，青铜是铜锡合金，具有良好的可铸造性.耐磨性和耐腐蚀性。取青铜样品8.1g，经分析其中含锡0.9g，此青铜中铜与锡的质量比是 ( )

　　A.9:2 B.9:1 C.8:1 D.4:1

　　4. 把生铁冶炼成碳素钢要解决的主要问题 ( )

　　A.除去生铁中的各种杂质，把生铁提纯

　　B.适当降低生铁里的含碳量，除去大部分硫、磷等有害杂质

　　C.用还原剂把铁的氧化物还原成铁

　　D.加入合金元素改善生铁性能

　　5. 人们利用铁、铜、铝，由早到晚的时间顺序是 ( )

　　A. 铁、铝、铜 B. 铜、铁、铝 C. 铝、铜、铁 D. 铁、铜、铝

　　6. 下列物质中属于金属材料的是 ( )

　　A. 氧化镁 B. 金刚石 C. 水 D. 黄铜

　　7. 下列物质中，不属于合金的是 ( )

　　A. 硬铝 B. 黄铜 C. 钢铁 D. 水银

　　8. 重金属离子有毒。实验室中有甲、乙两种废液，均有一定的毒性。甲废液经化验呈碱性，主要有毒离子是

　　Ba2+，如将甲、乙两废液按一定比例混合，毒性明显降低。乙废液中可能含有的离子是 ( )

　　A. Cu2+和SO42— B. Cu2+和Cl— C. K+ 和SO42— D. Na+和Cl—

　　9. 铁属于：①重金属;②轻金属;③常见金属;④稀有金属;⑤黑色金属; ⑥有色金属 ( )

　　A. ①②⑤ B. ②③⑤ C. ①③⑤ D. ①④⑥

　　最不适宜于制作炊事用具的金属是 ( )

　　A.Fe B.Pb C.Al D.Cu

　　10.1989年世界卫生组织把铝确定为食品污染源之一而应加以控制使用，铝在下列应用时应加以控制的是①制铝合金②制电线③制炊具④银色漆颜料⑤明矾净水⑥明矾与苏打制食品膨松剂⑦易拉罐⑧用氢氧化铝凝胶制胃舒平药品⑨包装糖果和食品 ( )

　　A.③⑤⑧⑨ B.⑥⑧⑨ C.③⑤⑨ D.③⑤⑥⑦⑧⑨

　　11. 纯碱和小苏打都是白色晶体，在日常生活中都可以找到。要在家庭将它们区分开，下面的方法可行的是( )

　　A.分别放在炒锅中加热，观察是否有残留物

　　B.分别用干净铁丝蘸取样品在煤气火焰上灼烧，观察火焰的颜色

　　C.在水杯各盛相同质量的样品，分别加入等体积的白醋，观察反应剧烈的程度

　　D.将样品溶解，分别加入澄清石灰水，观察是否有白色沉淀

　　12.下列曲线图(纵坐标为沉淀的量，横坐标为加入物的量)不正确的是 ( )

　　A.向1L浓度均为0.1mol/L的Ba(OH)2、Na[Al(OH)4]混合液加入0.1 mol/L稀H2SO4溶液

　　B.向含有0.1 mol/L AlCl3和0.3mol/L NH4Cl的混合液1L中加入0.1mol/L NaOH溶液

　　C.向烧碱溶液滴加明矾[KAl(SO4)2]溶液

　　D.向AlCl3溶液滴加过量氨水

　　13.已知酸性条件下有如下反应：2Cu+===Cu2++Cu.由于反应温度不同，用氢气还原氧

　　化铜时，可能产生Cu或Cu2O，两者都是红色固体.一同学对某次用氢气还原氧化铜

　　实验所得的红色固体产物作了验证，实验操作和实验现象记录如下：

　　由此推出本次氢气还原氧化铜实验的产物是 (　　)

　　A.Cu

　　B.Cu2O

　　C.一定有Cu，可能有Cu2O

　　D.一定有Cu2O，可能有Cu

　　14. 已知还原性Fe>Cu>Fe2+。现将一定量的m g铁粉加入到某x mol FeCl3和y mol CuCl2的混合溶液中，所得固体质量仍为m g。则x与y的比值可能为

　　A.2∶7 B.3∶5 C.1∶4 D.4∶3

　　板书

　　第三章　第三节　用途广泛的金属材料

　　一、用途广泛的金属材料

　　1、铜合金

　　2、钢

　　二、正确使用金属材料

　　高一化学上册必修1《用途广泛的金属材料》教案【二】

　　教学准备

　　教学目标

　　1.1 知识与技能：

　　1、了解合金的定义及一般性质;

　　2、了解铜合金、铝合金、铁合金等金属材料的基础知识;

　　3、学会正确选用金属材料。

　　1.2过程与方法

　　通过日常生活中广泛使用金属材料等具体事例，认识金属材料与人类生活和社会发展的密切关系。

　　1.3情感、态度与价值观

　　了解金属材料的发展历史、重要作用和面临的挑战，通过激发学生的爱国热情和社会责任感来提高学生的求知欲

　　教学重难点

　　2.1 教学重点

　　常见的合金的性质及应用

　　2.2课题难点

　　金属材料的选择

　　教学工具

　　教学课件

　　教学过程

　　[图片导课]投影：合金的广泛应用

　　[板书]第三节用途广泛的金属材料

　　[讲述]在生产和生活中，是非常重要的。环顾我们四周，很多物品是有金属材料制成的，最简单的金属材料是纯合金，但我们实际应用的都是具有优良性能的合金。

　　[板书]一、常见合金的重要应用

　　[回顾]初中学过的合金知识，回答什么是合金?合金具有哪些优良性能?

　　[回答]合金定义：由两种或两种以上的金属(或金属与非金属)熔合在一起形成的具有金属特性的物质。合金属于混合物，如：黄铜、青铜、钢、生铁、钠钾合金等。

　　合金优良的物理、化学或机械性能：硬度比各成分的大;熔点比各成分的低。

　　合金比各成分纯金属具有更广泛的用途。

　　[投影]图3-26司母戊鼎

　　[板书]1、铜合金

　　[介绍] 司母戊鼎：含铜84.8%、锡11.6%、铅2 .8%，工艺精湛，体现了我国光辉灿烂的古代科技

　　[简介]黄铜(含锌及少量的锡、铅、铝等)及白铜(含镍、锌及少量锰)成分.

　　[练习]现代建筑的门窗框架、常用电解加工成古铜色的硬铝制品。硬铝是：

　　A. Al–Si合金 B.Al–Cu–Mg–Mn–Si 合金 C. Al–Mg合金 D. 表面有氧化膜的纯铝

　　【讲解】合金是在金属加热熔合某些金属或非金属制得的具有金属特征的金属材料。不同的合金具有不同的性能，主要表现在机械强度、韧性、强度、可塑性、制腐蚀性等方面。例如，不锈钢抗腐蚀性好，用来做医疗器械、炊具等;硬铝强度和硬度好，用来制门窗，也用于制火箭、飞机、轮船等;青铜强度高、可塑性好、耐磨、耐腐蚀，用于制机器零件，等等。

　　【讲】合金除了具有以上特点外还具有以下性质：

　　合金的性质特点：一般说来，合金的熔点比其成分金属都低，而在硬度、韧性等方面却往往有其成分金属所不具有的独特性质。如：纯铁的硬度很小而钢的硬度较大。

　　2.常见合金的比较。

　　(1)铁合金(钢)

　　(2)铝合金

　　(3)铜合金

　　(4)新型合金

　　新型合金包括储氢合金、钛合金、耐热合金和形状记忆合金等。

　　氢能的利用存在两大难题：制取和储存。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。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。

　　二、正确选用金属材料

　　1.选择材料应注意的问题。

　　某种金属能不能成为一种应用广泛的材料主要取决于该金属的储量、冶炼成本、市场价格以及所具有的性能和是否易于加工等。

　　选择金属材料时，除了要考虑金属的用途、外观和价格外，还要考虑金属的物理性质和化学性质。

　　(1)物理性质：密度、硬度、强度、导电性和导热性等，这些性质决定金属材料的加工难易程度。

　　(2)化学性质：对水的作用、耐腐蚀性等，这些性质决定金属材料的日常维护和环境对其的影响。

　　2.金属的回收和资源保护。

　　(1)废旧金属的最好处理方法是回收利用。

　　(2)回收利用废旧金属的意义是减少垃圾量，防止污染环境且缓解资源短缺的矛盾。

　　要点诠释：金属材料的基本元素是金属，因此可笼统说金属材料具有高强度、优良的可塑性和韧性，耐热、耐寒，可铸造、锻造、冲压和焊接，还有良好的导电性、导热性和铁磁性。因此是一切工业和现代科学技术中最重要的材料。

　　【典型例题】

　　类型一：合金的概念及其性质

　　例1 制取合金常用的方法是将两种或两种以上的金属(或金属与非金属)加热到某一温度。使其全部熔化，再冷却成为合金。根据表中数据判断(其他条件均满足)，下列合金不宜采用这种方法制取的是( )。

　　A.Fe—Al合金 B.Na—Al合金 C.Mg—Fe合金 D.Mg—Al合金

　　【答案】C

　　【解析】由题意知，C项的合金不宜采用题给方法制取，原因是镁的沸点(1090℃)比铁的熔点(1535℃)低，当温度升高到大于1090℃而小于1535℃时，镁已经变成气体逸散，而铁还没有熔化。

　　【总结升华】涉及合金的知识还可以有合金的概念、常见合金的种类、熔点比较、硬度比较。

　　类型二：关于铁合金

　　例2 取3.00 g某钢样粉末放在O2气流中充分灼烧后，将得到的气体通到足量含140Ba(OH)2的溶液中，得到了0.50 g沉淀。

　　(1)写出下列反应的化学方程式。

　　①Fe和O2点燃：________________;

　　②产生的气体通入140Ba(OH)2溶液：________________。

　　(2)钢样中碳的质量分数是________。

　　【答案】(1)①3Fe+2O2Fe3O4 ②CO2+140Ba(OH)2==140BaCO3↓+H2O (2)1.0%

　　【解析】钢是除去S、P等杂质后的Fe—C合金，所以将钢样粉末放在O2气流中灼烧时，Fe、C分别与O2反应生成Fe3O4和CO2。CO2通入140Ba(OH)2溶液中得到140BaCO3沉淀，根据40BaCO3的质量求出n (CO2)，利用原子守恒，钢样中n (C)=n (CO2)，从而求出碳的质量分数。

　　【总结升华】在计算中要注意使用守恒法使解题灵活快捷。

　　类型三：正确选用金属材料

　　例3 用于飞机制造业的重要材料是

　　A、镁铝合金

　　B、铜锡合金

　　C、铝硅合金

　　D、不锈钢

　　【答案】A

　　例4 某合金与铁的物理性质的比较如下表所示：

　　还知该合金耐腐蚀，强度大。从以上性能看，该合金不适合做( )。

　　A.导线 B.门窗框 C.炉具 D.飞机外壳【答案】A

　　【总结升华】化学是来源于生活同时又服务于生活的一门学科。通过金属性质的学习，进一步了解金属在实际生活中的运用。

　　举一反三：

　　本节小结

　　本节讨论了合金的特点、组成和性质，通过铜合金、合金钢的学习加深了学生对合金的认识，同时通过对我国合金的发展和现状的了解培养学生的社会责任感，明确了自己努力的方向，可以鼓励学生奋发学习，将来去更大的社会责任。积极开展社会调查活动，提高学生对金属材料的认识，增强其社会活动能力，开展多种形式的交流活动，培养学生的互助合作精神。

　　板书设计