高中化学《用途广泛的金属材料》教案14新人教版必修1.doc

第三节 用途广泛的金属材料【教学目标】： 能列举合金材料的重要应用1可引导学生自学教材，通过对有关合金优良性质知识的复习，总结常见合金的重要应用中是如何利用合金的这些优良性质的，并配合多媒体进行教学，重视实践活动的落实。2可让学生搜集有关金属材料的性能、价格、制造或安装成本、利弊或照片或实物等，在课堂上展示、交流。并且可根据学校的具体情况，利用课上或课外，组织参观有关的展览，邀请专家介绍金属材料在促进社会发展中的重要作用，体会科学、技术、社会之间的相互关系。3让学生自己调查或搜集资料，写出调查报告、小论文或简报，以墙报、黑板报或班会的形式进行交流。【复习】：几种重要的盐的性质H2OH2OO2【提问】：一块金属钠放置在空气中，会有怎样的变化？风化CO2【讨论小结】：Na Na2O NaOH 表面溶解 Na2CO310H2O Na2CO3【引入】：在生产和生活中，金属材料是非常重要的，最简单的金属材料是纯金属，而合金往往因为更优良的特性得到更加广泛的应用【讲授】：合金的概念：有一种金属跟其他一种或几种金属（或金属和非金属）一起熔合而成的具有金属特性的物质【讲授】：合金的特性：熔点一般比成分金属的低，比如说Na-K合金为液态， 此外，合金的硬度比成分金属的硬度大【讲授】：常见的合金【讲授】：常见的合金有铁的合金和铜的合金等，铁的合金有生铁和钢两种，生铁和钢的主要成分都是铁元素和碳元素，两种合金的区别在于含碳量不同，生铁的含碳量高，钢的含碳量较低【讲授】：含碳量：生铁：24.3 钢：0.032【讲解】：生铁根据用途的不同可以分为铸造生铁和炼钢生铁，钢可以分为碳素钢和合金钢，生活中，常用的不锈钢属于合金钢，不锈钢是在钢中加入镍和铬两种元素制成的【过渡】：生活中常用的除了铁的合金以外还有铜的合金【讲授】：铜的合金包括青铜、黄铜、白铜等等，其中青铜是我国最早使用的合金【阅读】：课本P55-P56【小结】：各种铜的合金的组成【讨论】：正确选用金属材料【总结】：本节课讲授了几种重要常用的合金【作业】：学习册对应练习【板书】：第三节 用途广泛的金属材料一、常见的合金 1、合金：有一种金属跟其他一种或几种金属（或金属和非金属）一起熔合而成的具有金属特性的物质2、合金的特性：熔点一般比成分金属的低硬度比成分金属的硬度大3、铁的合金（1）生铁：Fe、C（C24.3） 含碳量高，硬度大 钢：Fe、C（C0.032） 含碳量低，韧性好（2）钢的分类： 4、铜合金：青铜（最早的合金）、黄铜、白铜二、正确选用金属材料1合金：两种或两种以上的金属（或金属与非金属）熔合在一起而形成的具有金属特性的物质。合金的特点；硬度一般比成分金属大而熔点比成分金属低，用途比纯金属要广泛。2金属材料的选用要从多方面考虑，既要考虑实用美观，又要考虑成本低、保护环境、物尽其用等诸方面因素。3我国的金属资源不够丰富，人均占有量低。合理利用金属，保护现有资源，最大限度地减少开采过程中对环境的破坏，回收废旧金属，实现循环利用等是需要我们每个人都必须付出努力的。神奇的形状记忆合金1932年，瑞典人奥兰德在金镉合金中首次观察到“记忆”效应，即合金的形状被改变之后，一旦加热到一定的跃变温度时，它又可以魔术般地变回到原来的形状，人们把具有这种特殊功能的合金称为形状记忆合金。记忆合金的开发迄今不过20余年，但由于其在各领域的特效应用，正广为世人所瞩目，被誉为“神奇的功能材料”。记忆合金在航空航天领域内的应用有很多成功的范例。人造卫星上庞大的天线可以用记忆合金制作。发射人造卫星之前，将抛物面天线折叠起来装进卫星体内，火箭升空把人造卫星送到预定轨道后，只需加温，折叠的卫星天线因具有“记忆”功能而自然展开，恢复抛物面形状。记忆合金在临床医疗领域内有着广泛的应用。例如人造骨骼、伤骨固定加压器、牙科正畸器、各类腔内支架、栓塞器、心脏修补器、血栓过滤器、介入导丝和手术缝合线等等，记忆合金在现代医疗中正扮演着不可替代的角色。记忆合金同我们的日常生活也同样休戚相关。仅以用记忆合金制成的弹簧为例，把这种弹簧放在热水中，弹簧的长度立即伸长，再放到冷水中，它会立即恢复原状。利用形状记忆合金弹簧可以控制浴室水管的水温，在热水温度过高时通过“记忆”功能，调节或关闭供水管道，避免烫伤。也可以制作成消防报警装置及电器设备的保安装置。当发生火灾时，记忆合金制成的弹簧发生形变，启动消防报警装置，达到报警的目的。还可以把用记忆合金制成的弹簧放在暖气的阀门内，用以保持暖房的温度，当温度过低或过高时，自动开启或关闭暖气的阀门。作为一类新兴的功能材料，记忆合金的很多新用途正不断被开发，例如：用记忆合金制作的眼镜架，如果不小心被碰弯曲了，只要将其放在热水中加热，就可以恢复原状。不久的将来，汽车的外壳也可以用记忆合金制作。如果不小心碰瘪了，只要用电吹风加加温就可恢复原状，既省钱又省力，实在方便。金属多孔材料金属多孔材料这类材料是采用事先加工好的球状或不规则的金属（Ti、Mo、W等）粉末，经过压型、烧结等工艺，使金属颗粒既能熔接起来，又能保持由表及里、纵横交错、相互贯通的众多小空隙。这类材料除具有一般金属的性能外，最突出的是透过性强、过滤性能高、经久耐用。适用于作过滤器、流体分布和渗透装置等，也适于作消音和减震材料。随着科学技术的发展，孔径为0.1 m以下的金属多孔材料过滤膜，已普遍应用于同位素分离技术、原子反应堆的排气技术、消音器、减震器、催化剂、热交换器、燃料电池的电极等方面。磁性材料在许多过渡金属元素和它们的化合物中，由于有未成对的d电子存在，所以具有顺磁性，可以被磁场所吸引。Fe、Co、Ni等金属则具有铁磁性，铁磁性物质和顺磁性物质一样，也会被磁场所吸引，但磁场对铁磁性物质的作用力要比顺磁性物质大得多。同时，铁磁性的固体物质在磁场中被磁化以后就已经永磁化了，也就是说，在外加磁场不存在时仍保留磁性。而顺磁性物质只有在外加磁场存在时才表现出磁性。并不是所有含未成对电子的金属都是铁磁性的，如锰有5个未成对电子，铁只有4个未成对电子，铁有铁磁性而锰却不具有铁磁性。具有铁磁性的一个必要条件是在晶格中顺磁性的原子之间的距离要正好合适。如果原子靠得太紧密，相邻原子中由于未成对电子占用的轨道会重叠而使自旋相反的电子配对；如果原子相距太远，则一个原子中的未成对电子的自旋就不能与相邻原子中电子的自旋取得一致。非铁磁性金属可以通过制成各种合金而成为铁磁性的合金。常用的铁磁性合金有硅铁（含硅45）、FeNi合金、FeNiCo合金等。在磁性材料方面，含有某些稀土金属的永磁铁是目前最强的永久磁性材料，已广泛应用于近代各个技术部门中，如制造微型电机、各种微波设备、航空和宇宙航行的仪器中等。现在，一些工业先进的国家正在致力于钕铁硼永磁材料的科研与生产。变式练习1我国古代的湿法冶金术是世界闻名的，我国在世界上最先应用湿法冶金的金属是（）AFeBCu CAgDHg解析：对化学史缺乏了解而错选，有的同学甚至是对化学史一无所知。答案：B2制印刷电路时常用氯化铁溶液作为“腐蚀液”，发生的反应为2FeCl3Cu2FeCl2CuCl2。向盛氯化铁溶液的烧杯中同时加入铁粉和铜粉，反应结束后，下列结果不可能出现的是（）A烧杯中有铜无铁B烧杯中有铁无铜C烧杯中铁、铜都有D烧杯中铁、铜都无解析：在题设条件下，如果氯化铁溶液足量，铁粉和铜粉都可与之完全反应，在此情况下，烧杯中既无铁也无铜。如果铁粉和铜粉足够多，氯化铁溶液相对不足，则反应后铁和铜都会存在。如果氯化铁溶液与铁粉、铜粉适量，则下列反应优先发生：Fe2FeCl33FeCl2，这样，烧杯中将有铜，而铁粉没有剩余。无论如何有铁无铜的现象不可能存在。答案：B3焰色反应每次实验都要用试剂洗净铂丝，这种试剂是（）ANa2CO3溶液BNaOH溶液C硫酸 D稀盐酸解析：用盐酸可使铂丝上能影响下一次焰色反应实验的杂质转化为易清除掉的氯化物。答案：D4由钠、镁、铝、锌四种金属单质中的两种组成的合金共12g，跟足量的盐酸反应产生5.6L氢气（标准状况），那么此合金中一定含有的金属是（） ANa BMgCAl DZn解析：依题意，当产生22.4L即1molH2时，消耗合金的质量为48g。而欲产生1molH2，所消耗的Na、Mg、Al质量分别为46g、24g、18g，均小于48g，它们两两组成合金均不合要求，只有Zn的质量65g48g，所以，该合金中必含有Zn。答案：D5分离硫粉和铁粉的混合物的适宜方法是（）A加热升华B用磁铁分离 C溶于水过滤D溶于盐酸后过滤答案：B6将铁的化合物溶于盐酸，滴加KSCN溶液不发生颜色变化，再加入适量氯水，溶液立即呈红色的是（）AFe2O3BFeCl3CFe2（SO4）3DFeO解析：A、B、C溶于盐酸后，溶液中即有Fe3存在，滴加KSCN溶液会立即变红；而D溶于盐酸后，生成的是Fe2，遇KSCN不变色，再滴加适量氯水，会将Fe2氧化成Fe3溶液立即呈红色。故答案选D。答案：D7纯铁的熔点为1535，而高炉中炼铁时生铁（含碳量较高的铁的合金）在1200左右就熔化了，这是因为（）A铁的纯度越高熔点越低B合金的熔点比其成分物质的熔点高C因为形成了铁碳合金，所以熔点变低D在高炉中熔化的过程中发生了化学反应解析：合金的熔点低于其成分物质的熔点，生铁的熔点低是因为Fe和C形成了合金。所以本题的正确答案应选C。答案：C8我国在春秋战国时期就懂得将白口铁（含碳量2）经淬火热处理得到相当于铸钢的器物（如锋利的宝剑），这一技术要比欧洲早近两千年；白口铁淬火热处理的主要作用是（）A除硫、磷杂质B适当降低了含碳量C掺进合金元素D改善表面的结构性质解析：淬火是一种单纯热处理方法，只是对降低含碳量有效（将碳氧化成气体），所以选B。答案：B9在托盘天平右盘上放一个盛有100mL3molL1NaOH溶液的烧杯，左盘上放一个盛有100mL3molL1盐酸的烧杯，调节天平至平衡，然后在两烧杯中各加入等质量的铝片，反应完全后，则天平可能出现的情况是（）A左盘下沉B右盘下沉C仍保持平衡D无法判断解析：有关的化学反应方程式为：2Al2NaOH2H2O2NaAlO23H2，2Al6HCl2AlCl33H2。当铝不足量时，等量的铝失去等量的电子，生成等量的H2，天平保持平衡；当铝足量时，0.3molNaOH生成0.45molH2，0.3molHCl生成0.15molH2，左盘下沉。答案：AC10某溶液中放入铝片后生成大量气泡，则在此溶液中（）A可能含有大量的HB可能含有大量的H和OHC不可能含有H和OH D可能含有大量的OH解析：Al既可以与酸反应放出H2，又可以和碱反应释放出H2:2Al6H2Al33H2，2Al2OH2H2O2AlO3H2，溶液中不可能同时含有大量的H和OH，因为HOHH2O。故本题答案应选A、D。答案：AD11下列物质中可用于治疗胃酸过多的是（）A碳酸钠B氢氧化铝C氧化钙D碳酸钡解析：胃酸中含有少量盐酸，以上4种物质都能跟盐酸反应。但是，碳酸钠在反应后生成气体，造成“胀气”，而且碳酸钠碱性较强，对口腔和食道有刺激作用；氧化钙与水作用放出大量热，生成强碱，会烧伤口腔；碳酸钡溶于盐酸后生成有剧毒的氯化钡。只有氢氧化铝无副作用，对消化道无影响。答案：B2按图33装置通入X气体，并在管口P处点燃，实验结果是澄清石灰水变浑浊，则X、Y可能是（）AH2和Fe2O3BCO和CuOCH2和NaHCO3DCO和Na2CO3解析：使澄清石灰水变浑浊的气体应为CO2，它可能是加热NaHCO3分解产生的（如C项）；也可能是CO与CuO在加热条件下反应产生的：COCuOCuCO2（如B项）。答案：BC13在铁和氧化铁的混合物15g中，加入稀硫酸150mL，标准状况下放出1.68LH2，同时铁和氧化铁均无剩余；向溶液中滴入KSCN溶液未见颜色变化。为了中和过量的硫酸，且使Fe2完全转化成Fe（OH）2，共耗去了3molL1的NaOH溶液200mL。求原硫酸溶液的物质的量浓度。解析：本题的反应式很多，有Fe2O3与H2SO4反应，生成的Fe2（SO4）3又与Fe反应，Fe与H2SO4反应；加入的NaOH与H2SO4、FeSO4反应等。但最终产物是Na2SO4和Fe（OH）2。根据守恒原理：（SO）（Na），亦即（H2SO4）（NaOH）0.6mol0.3mol。（H2SO4）2molLl。答案：2molL1新题解答【例1】下列物质中，不属于合金的是（）A硬铝B黄铜C钢铁D水银解析：合金是两种或两种以上的金属（或金属与非金属）熔合在一起而形成的具有金属特性的物质。硬铝是由Al、Cu、Mg、Mn、Si形成的合金，黄铜是CuZn合金，钢铁是Fe与其他元素形成的合金。因此唯一不属于合金的是水银。答案应为D。答案：D点评：只要牢记并理解合金的概念，了解一些合金的名称，并能准确再现就可轻松作答。因此在学习化学的过程中，记住并理解重要的概念、原理和化学方程式，多了解一些材料是非常重要的。【例2】古代的“药金”外观与金相似，常被误认为金子。它的冶炼方法如下：将ZnCO3、赤铜（Cu2O）和木炭混合加热至800，得金光闪闪的“药金”，则药金的主要成分是_，有关的化学方程式是_、_、_。解析：我们知道，煅烧石灰石（CaCO3）能得到其氧化物，而木炭可以还原金属氧化物。把所学知识迁移过来，善于运用，不难解答。答案：Zn、CuZnCO3ZnOCO2C2Cu2O4CuCO2C2ZnO2ZnCO2点评：所学