《金属材料》教学设计

金属材料一、教育目标1 .了解常见金属的物理性质，知道物质的性质决定了物质的用途。 认识到金属中一些金属和非金属可以通过加热融合制成合金，生铁和钢等重要合金，合金具有比纯金属更广泛的用途。2、了解铁、铝、铜等常见金属与氧的反应。3 .初步认识到常见的金属与盐酸、硫酸的置换反应、与盐溶液的置换反应，通过置换反应可以说明与日常生活有关的化学问题。4 .按金属活动性顺序简单判断有关置换反应，按金属活动性顺序说明与日常生活有关的化学问题。5 .知道常见的金属，如铁、铝、铜等矿物，知道如何从铁矿石中还原铁。 根据化学方程，对含有某种杂质的反应物和生成物进行计算。 了解防止金属锈蚀的条件和金属锈蚀的简单方法。二、学习重点和难点重要的是金属物理性质的通性、金属与盐酸、硫酸的置换反应、盐溶液的置换反应。 从铁矿石还原铁的方法和防止金属锈的条件和金属锈的简单方法。难点是简单判断与金属活性顺序有关的置换反应，计算含杂质化学方程和探讨金属锈蚀的条件。三、教育过程一、金属材料1 .金属材料纯金属(90种以上)合金(数千种)2、金属的物理性质： (1)常温下一般为(固体)(水银为液态)，具有金属光泽。(2)大部分呈银白色(铜呈紫红色，金呈黄色)(3)具有良好的导热性、导电性和延展性3、金属之一：(1)铝：地壳中含量最多的金属元素(2)钙：人体中含量最多的金属元素(3)铁：现在世界上年产量最多的金属(铁铝铜)(4)银：导电性、热传导性最好金属(银铜金铝)(5)铬：硬度最高金属(6)钨：熔点最高的金属(7)水银：熔点最低的金属(8)锇：密度最大的金属(9)锂：密度最小金属4、金属分类：黑色金属：通常指铁、锰、铬及其合金。重金属：铜、锌、铅等有色金属轻金属：钠、镁、铝等；有色金属：通常指黑色金属以外的金属。5、合金：一种金属与另一种或几种金属(或金属与非金属)具有融合金属特性的物质。 合金是混合物。:一般来说，合金的熔点低于各成分，硬度大于各成分，耐腐蚀性高合金铁合金铜合金焊锡钛和钛合金形状记忆金属生铁钢黄铜青铜：成分碳含量2%4.3%碳含量0.03%2%铜锌合金铜锡合金铅锡合金钛镍合金备注不锈钢：含铬、镍的钢具有耐腐蚀性紫铜是纯铜熔点低注：钛和钛合金：被认为是21世纪重要的金属材料，钛合金与人体具有很好的“相容性”可以用来制作人工骨等。(1)熔点高，密度小；优点(2)可塑性好，加工方便，机械性能好(3)耐腐蚀性良好典型例题1 .以下材料属于合金() a .纯硅b .青铜器c .青花瓷d .汉白玉雕刻2 .将少量的灰黑色生铁粉末投入加有过剩稀硫酸的烧杯中，充分搅拌使其完全反应后过滤，滤纸上残留黑色残渣。 这个残渣的主要成分是()a .铁b .碳c .铁、碳混合物d .硫酸亚铁3 .以下金属和金属材料的说法不对的是()a .铁具有良好的导热性，经常制作烹饪器具b .铜的化学性质惰性，在潮湿的空气中不生锈c .废电池中汞的回收可以减少环境污染d .铝的表面容易形成致密的氧化膜，能够阻止铝的进一步的氧化4 .人们的日常生活离不开金属。 高科技新材料的开发和应用也需要金属。 请回答(1) .地壳中含量最多的金属元素是：(2) .举例说明金属所具有的2点物理性质().(3) .春秋战国时代，我国古代人民已经开始炼铁，磁铁矿和CO的化学反应方程(钢铁的防腐是非常重要的！ 请写下防止钢铁生锈的方法()。金属的化学性质1、大部分金属都能与氧反应金属在空气中在氧气中镁元素在常温下逐渐变暗。 点燃，剧烈燃烧，发出耀眼的白色光，生成白色的固体点燃，剧烈燃烧，发出耀眼的白色光，生成白色的固体2Mg O2点燃2MgO铝常温下表面变暗，生成致密氧化膜点燃，剧烈燃烧，发出耀眼的白色光，生成白色的固体4Al 3O2点火2Al2O3铁继续加热变红点燃，猛烈燃烧，火星四射，形成黑色固体3Fe 2O2点燃Fe3O4铜加热生成黑色物质； 在潮湿的空气中，生成绿色被腐蚀加热生成黑色物质2CuO加热2CuO银币即使在高温下也不会和氧气发生反应2、金属酸盐H2锌和稀硫酸Zn H2SO4=ZnSO4 H2铁和稀硫酸Fe H2SO4=FeSO4 H2镁和稀硫酸Mg H2SO4=MgSO4 H2铝和稀硫酸2Al 3H2SO4=Al2(SO4)3 3H2锌和稀盐酸Zn 2HCl=ZnCl2 H2铁和稀盐酸Fe 2HCl=FeCl2 H2镁和稀盐酸Mg 2HCl=MgCl2 H2铝和稀盐酸2Al 6HCl=2AlCl3 3H23、金属盐其他金属的其他盐(条件：“前交换后，盐可溶”铁与硫酸铜的反应： Fe CuSO4=Cu FeSO4现象：铁条表面复盖着红色物质，溶液由蓝色变为浅绿色。(古代湿法铜和“曾青得铁则化铜”指这种反应)4、将铝片放入硫酸铜溶液中：3CuSO4 2Al=Al2(SO4)3 3Cu现象：铝片表面复盖红色物质，溶液由蓝变为无色。5、将铜片放入硝酸银溶液中：2AgNO3 Cu=Cu(NO3)2 2Ag现象：铜片表面复盖银白色物质，溶液由无色变为蓝色。铜与硝酸汞溶液反应： Cu Hg(NO3)2=Cu(NO3)2 Hg现象：铜片表面复盖银白色物质，溶液由无色变为蓝色。一般金属活动顺序：kcnamgamgalznfesnpb (h ) cuhgagptau金属活动性由强度变弱了按金属活动的顺序(1)金属的位置越前进，活动性越强(2)氢前面的金属可以置换盐酸、稀硫酸中的氢(浓硫酸、硝酸不能使用)。(3)前面的金属用盐溶液置换后面的金属。 (k、Ca、Na除外)典型例题1、写出相关的化学反应方程式，明确反应类型。(1)铝难以从矿物中提取，因此利用电解氧化铝得到金属铝。.(2)古代湿炼铜，曾青铁成铜. _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _(3)将法医常用的锌和盐酸混合，调查砷中毒的有无，砷的主要成分为As2O3，与试料中有砷反应生成砷化氢(AsH3)、氯化锌和水。 写出其反应的化学方程式_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _2 .一般来说，金属越活跃，与酸反应的速度越快。 为探讨金属Mg、Zn、Fe与酸的反应速度，某研究学习小组设计了如下实验。实验步骤：取a、b、c三个试管，分别加入2mL浓度相同的盐酸溶液放入适量的、大小相等的Mg、Zn、Fe，立即将三个相同的气球放入各自的试管口。实验预测和分析：(1)写铁与稀盐酸反应的化学方程式。 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _。(2)气球膨胀速度最快的是： _ _ _ _ _ _ _ (填写试管编号)。(3)根据该实验，在实验室选择锌而不是镁或铁的主要原因是： _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _在AgNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中加入一定量的铁粉，充分反应后过滤，在炉渣中加入稀盐酸，不产生气泡。 根据以上现象，你可以得出的结论是a .炉渣一定有Fe粉b .炉渣一定有Cu粉c .滤液中一定有Fe2 D。 滤液中必须有Ag、Cu 24 .相同质量的m、n两种活性金属分别具有充分的质量点数8%盐酸反应(m、n均为生成物中的2价)，生成H2质量与反应时间的关系如右图所示。 以下说明是正确的()a .金属活性NM B .两个反应中生成的H2的体积相等相对于c .原子质量，NM D .两个反应所消耗的盐酸的质量一定相等我国南北朝真？ 我开始冶炼木材了。 真的吗？ 是铜和锌的合金(Cu-Zn )，被用于电气零件和日用品的制造。 华先生利用一瓶稀盐酸和相关设备照片？ 测定了样品的组成(真？ 没有考虑中的其他杂质)。 稀盐酸30mL为10g真？ 的样品粉末中分3次添加，每次充分反应后，测定产生的氢的质量，实验数据如下表所示第一次第二次第三次连续加入盐酸体积/mL101010生成氢气的质量/g0.080.080.04(1)根据上表的数据分析，小华用合金粉末10 g收集氢气，_g；(2)求出该合金中铜的质量分数。1、铁的冶炼(1)原理：利用高温下焦炭和氧气反应生成的一氧化碳，从铁矿石中还原铁。3CO Fe2O3高温2Fe 3CO2(2)原料：铁矿石、焦炭、石灰石、空气常见铁矿石为磁铁矿(主要成分为Fe3O4)、赤铁矿(主要成分为Fe2O3)2、铁锈(1)铁锈的条件是铁与O2、水接触。 锈的主要成分是氧化铁Fe2O3(红褐色)(铜绿条件：铜与O2、水、CO2接触。 绿色化学式： Cu2(OH)2CO3 )(二)防止铁制品生锈的措施：保持铁制品表面清洁、干燥在表面涂抹保护膜：例如涂油、油漆刷、电镀、蓝印等不锈钢(3)锈掉了，因为不能阻碍里面的铁和氧气、水蒸气持续反应，铁制品都会生锈。 锈必须立即除去。(4)铝与氧反应生成致密的氧化铝薄膜，为了阻止进一步氧化，铝具有良好的耐腐蚀性。3 .保护和利用金属资源： 防止金属腐蚀保护金属资源的方法：回收利用废金属合理开采矿物；用塑料代替钢或其他合金制作管子、齿轮或汽车外壳等。意思：节约金属资源，减少环境污染典型例题1、地壳中金属含量非常丰富，除了极少量惰性金属以形式存在外，其馀部分以形式存在。2 .铁元素在地壳中的含量是金属元素的第二位，铁矿石主要为赤铁矿、黄铁矿、菱铁矿等。 炼铁的原料是铁矿石、焦炭、石灰石，设备是高炉，炼铁原理是.在实验室