高中化学新人教版必修第一册第3章第2节金属材料第1课时学案

第二节金属材料

第1课时合金

新课程标准学业质量目标

1.结合生活中对合金的认识，了解合金的性能和应用，联系纯金属与合

金的微观结构解释二者性能的差异。（宏观辨识与微观探析——水平

合格性1）

1.结合实例认识常见合金,了解

考试2.以铁合金、铝合金为例.能从元素组成上对合金进行分类，并认识不

合金的概念并能联系纯金属与

同类型金属材料组成、性能与应用的联系.强化性能决定用途的观

合金的微观结构解释二者性能

念。（证据推理与模型认知——水平2）

的差异。

1.通过实验探究铝和氧化铝的性质及转化，认识两性氧化物.体会实验

2.能说明常见元素及其化合物的

对认识和研究物质性质的重要作用。（科学探究与创新意识——水平

应用对社会发展的价值、对环

等级性3）

境的影响。

考试2.了解新型合金的应用，感受化学科学对创造更多新材料满足人类对

生活需要和促进科技发展的重要作用。（科学态度与社会责任——水

平3）

必备知识・自主答案PI68

一、合金和铁合金

1.合金

（1）合金的特点:

①合金具有许多优良的物理、或性能.如合金的硬度、熔点不同于其成分金属。

②合金的性能可以通过所添加的_、

含量和等加以调节。

(2)合金的结构:其他元素的原子加入后.改变了金属原子有规则的，导致合金的硬度

变大。

2.铁合金

(1)和_是含碳量不同的两种铁碳合金。

(2)生铁的含碳量比钢的_o生铁的大.钢具有良好的性。

(3)_是用量最大，用途最广的合金，钢的分类如下:

碳钢:含碳毋低于0.3%

碳钢:含碳量为0.3%~0.6%

碳钢:含碳量高于0.6%

(4)不锈钢是最常见的一种合金钢.它的合金元素主要是

自主探索

(1)合金中只含有金属元素吗？

(2)为什么菜刀、锤子等通常用铁合金制而不用铅制?

(3)(情境思考)汽车电池中的铅蓄电池的铅板.一般也不是纯铅做的，而是用铅和锌的合金做成，除

了考虑电极导电性的因素外，还是主要考虑了哪些因素?

二、铝、铝合金和新型合金

1.铝与酸、碱的反应

铝与盐酸反应铝与氢氧化钠溶液反应

实验辞,

NaOH—»

盐酸、三~"—溶液、亮

操作里铝片日名铝片目

实验

铝片____________.有无色气泡冒出.将点燃的木条放在试管口有___________

现象

化学

方程式--

离子

方程式--

实验

铝既能与盐酸反应，又能与氢氧化钠溶液反应，都产生____

结论

2.«［化铝与酸、碱的反应

两性氧化物:既能与酸反应生成，又能与碱反应生成的氧化物，如ALCh。

稀盐酸一反应的离子方程式：

AlO-------------------------------------------------------

23NaOH溶液,反应的离子方程式:

3.铝合金的应用

铝合金是目前广泛应用的合金之一。硬铝密度小、强度高，具有较强的抗腐蚀能力.是制造飞机和

宇宙飞船的理想材料。

4.新型合金

作用能够大量吸收氢气,并与结合成

I_________的材料

储氢合金)

储氢量大，金属氢化物既容易形成.

要求稍稍加热又容易分解,室温下吸氢、

新放氢速率快

型—(钛合金］

合

航空航天

金

耐~热(耐合热金合)金)----生物工程

电子工业

I~(形状记忆合金)

自主探索

(1)能用铝制餐具蒸煮或长时间存放酸性或碱性物质吗？

(2)“像AbCh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

物工而铝和碳酸氢钠也是既能和酸反应又能和碱反应、那么铝和碳酸氢钠是两性物质吗？

(3)为什么航空业上铝合金比铁合金用途更广泛?

关键能力•合作学习答案解析P168

知识点一合金的组成、性质

合金的组成和性质

⑴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物质。部分合金里既

有金属也有非金属。通常情况下认为合金是混合物，没有固定的熔点。

(2)合金具有许多优良的物理、化学和机械性能，在许多方面不同于各成分金属.不是简单相加:但

在化学性质上，一般认为合金体现的是各成分金属的化学性质。

(3)并非所有的金属都能形成合金，两种金属形成合金，其前提是两种金属在同一温度范围内都能

熔化，若一种金属的熔点高于另一金属的沸点，则二者不能形成合金。

(4)大多数合金的硬度一般比它的各成分金属的大，大多数合金的熔点一般也比它的各成分金属的

低。但是并不是所有的合金的性质都符合这一特点。

,合作探究

(1)(思维升华)银的导电性比铜好，为什么导线一般用铜制而不用银制？

(2)合金的性质是各成分金属的性质之和吗?为什么？

(3)已知铜的熔点为1083℃.钠的沸点为883°C,试问铜与钠能否形成合金？

知)

(4)(情境思考)英国皇家航空学会2019年度颁奖典礼2019年II月25日晚在伦敦举行.嫦娥四号

任务团队获得团队金奖，成为2019年度全球唯一获此殊荣的团队。这是英国皇家航空学会成立

以来首次向中国项目颁发奖项。中国嫦娥四号探测器于2019年1月3日上午10点26分成功在

月球背面软着陆，成为人类首次在月球背面软着陆的探测器。玉兔二号月球车实现了对月球背面

的巡视。

①月球白天地面温度高达150度.而到了夜晚,温度又跌落到零下180度。嫦娥四号探测器、玉兔

二号月球车均使用了大量合金材料，这些合金材料应具有哪些性质？

②形状记忆合金是一种在加热升温后能完全消除其在较低的温度下发生的变形，恢复其变形前原

始形状的合金材料。中国嫦娥四号探测器.使用了记忆合金制作天线.试分析其好处。

,典例示范

【典例】合金相对纯金属制成的金属材料来说优点是()

①合金的硬度一般比它的各成分金属的大②一般合金的熔点比它各成分金属的更低③改变

原料的配比.改变生成合金的条件,可得到具有不同性能的合金

④合金比纯金属的导电性更强⑤合金比纯金属的应用范围更广泛

A.①②③⑤B.②③④

C.①②④D.①②④⑤

,素养训练

2019年10月24日,中国第5架国产大飞机C919大型客机完成首次试验飞行成功。C919机

身部分采用第三代新型铝锂合金材料。

下列关于铝锂合金的认识不正确的是()

A.铝锂合金密度较小，强度较大,硬度大于纯铝.熔点低于锂单质

B.改变原料的配比，可以制得性能不同的铝锂合金

C.铝锂合金具有金属光泽.可导电导热

D.铝锂合金的性质与各成分金属的性质完全相同

知识点二铝与盐酸、氢氧化钠溶液反应的比较

铝与盐酸、NaOH溶液反应的定量关系

2A1+6H+^^2AF++3H2T(1)

2A1+2OH+2H2O===2A1+3H2T(2)

1.等量的铝分别与足量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，消耗HC1和NaOH的物质的量之比为3：1。

2.等量的铝分别与足量的盐酸和氢氧化钠溶液反应,产生氢气的体积比为：

VHC1(H2)

VNaOH（H2）=l'lo

3.足量的铝分别与等物质的量的盐酸和氢氧化钠溶液反应,产生氢气的体积比为VHCI(H2):

VNaOH(H2)=l：3o

4.一定量的铝分别与一定量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，若产生氢气的体积比为1:3<VHCI(H2):

HWH(H2)<1：1,则必定是①铝与盐酸反应.铝过量而盐酸不足;②铝与氢氧化钠溶液反应,铝不足

而氢氧化钠溶液过量。

5.铝既能与非氧化性酸反应产生氢气，也能与碱反应产生氢气，前者是置换反应，后者不是置换反

应。

6.铝与盐酸、氢氧化钠的反应中,还原剂都是铝.还原产物都是氢气.故铝与产生氢气的关系式是相

同的。

,合作探究

(1)(思维升华)根据铝的性质分析，如何除去镁粉中的铝粉？

(2)(情境应用)蓝宝石、红宝石虽然色彩各异，但它们都是刚玉的一种，刚玉是天然的无色ALO?晶

体的俗称,硬度仅次于金刚石。红宝石是由于其中混有少量珞元素杂质所致,蓝宝石则是由于其中

混有少量钛(Ti)和铁(Fe)元素杂质所致。虽然宝石坚硬无比，但是佩戴时也要注意尽量少接触酸或

者碱性溶液。这是为什么呢？

,典例示范

【典例】甲、乙两个烧杯中分别盛有100mL4.0mol-L"的盐酸和100mL4.0mol・L"的NaOH

溶液,向两个烧杯中均加入5.4g铝粉.在相同状况下产生气体的体积比为()

：1：3：2：1

,素养训练

(2020•太原高一检测)把ag铁铝合金粉末溶于足量盐酸中，加入过量NaOH溶液。过滤出沉淀，

经洗涤、干燥、灼烧.得到红色粉末的质量仍为ag,则原合金中铁的质量分数为)

A.70%B.52.4%C.47.6%D.30%

课堂小结

铝与酸、碱的反应

合金的组成

铝和

铝合氧化铝——两性氧化物

金

儡合金的用途

储氢合金

(‘钛合金

铁

合

耐热合金

金

)、形状记忆合金

＜三言两语话重点,

1.记住合金特点:通常硬度大.熔点低.机械性能好，合金元素既有金属也有非金属。

2.了解铁合金分为生铁和钢，钢的含碳量低。

3.明确铝和铝的化合物的性质:铝单质易与02反应生成致密的氧化铝.既能与酸又能与碱反应生

成盐和H?:氧化铝是两性氧化物，既能与酸又能与碱反应生成盐和水。

答案解析P168

1.沈括根据变法需要.悉心总结了兵器制作技术。《梦溪笔谈器用》中记载:“古人以剂钢为刃，柔

铁为茎干，不尔则多断折。剑之钢者，刃多毁缺.巨阙是也，故不可纯用剂钢。”以所学合金的知识，

分析古人铸剑时剑身的材料为（）

A.钢B.生铁C.青铜D.白铜

2.下列关于合金的说法正确的是（）

A.合金中可能含有非金属元素

B.合金中至少含有两种金属元素

C.铜合金是纯净物

D.合金中的金属元素以化合态的形式存在

3.下列有关厨房铝制品的使用中.你认为合理的是()

A.盛放食醋B.烧煮开水

C.用金属丝擦洗表面的污垢D.用碱水洗涤

4.铝既能与硫酸溶液反应，又能与烧碱溶液反应,下列说法不正确的是()

A.两个反应都是氧化还原反应

B.铝与硫酸反应时,硫酸作氧化剂

C.铝与烧碱溶液反应时.氢氧化钠作氧化剂

D.两个反应都有气体生成

◎素养新思维》

5.钛合金被运用到了战斗机、火箭、导弹等航空航天器的结构件上。钛合金也被认为是一种优

秀的防弹材料。

某化学兴趣小组在实验室探究Ti、Mg、Cu的活泼性顺序。他们在相同温度下，取大小相同的三

种金属薄片，分别投入等体积等浓度的足量稀盐酸中.观察现象如下：

金属TiMgCu

金属表放出气泡速放出气泡无变

面现象度缓慢速度快化

(1)三种金属的活泼性由强到弱的顺序如何?

(2)若钛粉中混有M&提纯Ti时能否使用稀盐酸除去Mg?

一、1.(1)①化学机械②合金元素的种类生成合金的条件(2)层状排列

2.(1)生铁钢⑵高硬度延展(3)钢低中高合金(4)珞和银

【自主探索】

(1)提示:不是。合金可由金属与金属或金属与非金属制得，一定含有金属元素.可能含有非

金属兀素。

(2)提示:因为铁合金的硬度比铅大，且铅有毒，故常用铁合金而不用铅制菜刀、锤子等。

(3)提示:纯铅太软，放在车辆上一震动，就容易变形，所以采用合金，因为合金的硬度大.不容易

变形。

二、1.逐渐溶解爆鸣声

2A1+6HC1—2A1CL+3H2T

2Al+2H2O+2NaOH—2NaA102+3H2T

2A1+6H+-2Al3++3H2T

2A1+2OH+2H2O~=2A1+3H2T

氢气

2.盐和水盐和水

+3+

A12O3+6H—2A1+3H2O

AI2O3+2OH——2A1+H2O

4.氢气金属氢化物

【自主探索】

(1)提示:不能,因为铝和氧化铝均能与酸、碱反应。

(2)提示:不是。两性物质是指既和酸反应生成盐和水，又和碱反应生成盐和水的物质。因为

铝跟强酸、强碱溶液反应生成盐和氢气,NaHCOs虽然也可以与酸或者碱反应，但是产物不完

全是水和盐,所以不能说铝和碳酸氢钠是两性物质。

(3)提示:①铝合金比铁合金要轻,用于航空业;②铝合金表面易形成致密的氧化膜，此氧化膜耐

高温、防腐蚀，而铁合金的氧化膜易脱落，起不到防腐蚀的作用。

•关键能力•合作学习〉

■知识点一

【合作探究】

(1)提示:银和铜的导电性相近，但银比铜贵得多,且电线用量大，所以用铜制而不用银制。

(2)提示:合金具有许多优良的物理、化学性质和机械性能，在物理性质、机械性能方面优于

各成分金属，不是简单地相加;但一般认为在化学性质上,合金体现的是各成分金属的化学性

质。

(3)提示:不能。当铜开始熔化时,钠已经是气体，所以二者不能形成合金。

(4)①提示:密度小、强度大、既耐高温又耐低温等。

②提示:嫦娥四号探测器使用记忆合金制作,天线折叠起来装进探测器内.工作时只需加温，折

叠的卫星天线因具有“