沪教版九年级化学第2节 金属的性质和应用 第2课时（教学设计教案）

第2节金属的性质和应用第2课时合金及其应用一、知识目标1.准确理解合金的概念，能列举常见合金如青铜、不锈钢、生铁等的组成成分。2.通过实验探究和数据分析，掌握合金与组成它的纯金属在硬度、熔点、抗腐蚀性等性能方面的差异。3.了解常见合金（生铁与钢、不锈钢、黄铜、(18K)金和(24K)金）的特点及用途，知晓几种特殊合金（钛和钛合金、镍钛合金、贮氢合金）的性能和应用领域。4.了解我国钢铁工业的发展现状，知道我国在钢铁生产方面的成就与不足。二、核心素养目标1.宏观辨识与微观探析：从宏观上认识合金在生产生活中的广泛应用，从微观角度理解合金性能改变的原因。2.科学探究与创新意识：通过实验探究合金与纯金属的性能差异，培养科学探究能力和创新思维。3.科学态度与社会责任：感受金属材料对人类的重要性，增强“化学就在身边”的意识，认识到我国钢铁工业发展的现状，激发为推动钢铁技术创新贡献力量的责任感。一、教学重点1.合金的概念、合金的性能特点及常见合金的用途，我国钢铁工业的发展现状。二、教学难点1.理解合金性能优于纯金属的原因，能根据实际需求选择合适的合金材料。本节教学内容出自沪教版2024年版九年级化学上册第六章第二节《金属的性质和应用》的第2课时《合金及其应用》。这部分内容是在学生学习了金属的物理性质和化学性质之后，对金属材料的进一步深入探究，在教材中起到了承上启下的作用，既加深了学生对金属性质的理解，又为后续学习金属资源的利用和保护奠定了基础。教材首先介绍了合金的概念，通过列举青铜、不锈钢、生铁等常见合金，让学生了解合金是由一种金属跟其他金属（或非金属）熔合形成的具有金属特性的混合物。接着，通过实验探究比较黄铜片和铜片、硬铝片和铝片的光泽与颜色、硬度，以及查阅资料分析焊锡和武德合金的熔点，引导学生归纳总结出合金与组成它们的纯金属相比，具有强度和硬度更高、抗腐蚀性更强、熔点低等性能特点。然后，教材介绍了常见的合金如生铁与钢、不锈钢、黄铜、18K金和24K金等，以及几种特殊的合金如钛和钛合金、镍钛合金、贮氢合金等的性能和用途。最后，教材还介绍了我国钢铁工业的发展现状，让学生了解我国在钢铁领域的成就和不足，激发学生的爱国热情和学习动力。教学对象是九年级的学生，他们已经具备了一定的化学基础知识和实验操作技能，对金属的性质有了初步的了解。在思维方面，学生正处于从形象思维向抽象思维过渡的阶段，具有一定的自主探究和合作交流能力，但在归纳总结和逻辑推理方面还有待提高。在学习合金的概念时，学生可能对“熔合”这一过程理解不够深刻，教师可以通过多媒体展示或实验演示，帮助学生直观地感受合金的形成过程。在探究合金的性能时，学生可能会对实验现象的观察和分析不够准确，教师要引导学生仔细观察、认真记录，并鼓励学生积极思考、大胆质疑，培养学生的科学探究能力。在学习合金的用途时，学生可能对一些特殊合金的性能和应用不太熟悉，教师可以结合生活实际和科技前沿，通过图片、视频等资料，让学生了解合金在生产生活和社会发展中的重要作用，增强学生对化学学科的兴趣和认同感。此外，学生在学习我国钢铁工业的发展时，可能对我国钢铁行业的现状和面临的挑战认识不足，教师可以引导学生关注社会热点问题，培养学生的社会责任感和使命感。教学环节一新课导入【播放视频】同学们，老师先给大家播放一段精彩的视频。（播放钢铁侠系列电影中钢铁侠穿着战衣战斗的片段，画面中着重展示钢铁侠不同型号战衣的外观和性能表现）【提出问题】大家刚刚看到钢铁侠那炫酷的战衣，是不是觉得特别厉害？电影里提到，钢铁侠的马克I号、马克II号、马克III号战衣材料分别是金钛合金、普通合金钢、镀铬钛和钢合金，这些材料都属于合金。那大家想一想，什么是合金呢？合金又有什么样的特点，能让钢铁侠的战衣如此强大呢？【联系生活】其实啊，合金在我们生活中也无处不在。比如我们厨房用的不锈钢餐具、防盗窗，还有一些首饰等，都和合金密切相关。那合金到底和纯金属有什么不一样呢？带着这些疑问，让我们一起走进今天的学习——合金及其应用。【设计意图】1.激发学生兴趣：通过播放钢铁侠电影片段这种学生感兴趣的方式开场，能迅速抓住学生的眼球，将学生的注意力吸引到课堂上，激发他们对合金知识的好奇和探索欲望，提高课堂参与度。2.联系生活实际：从电影中的高科技战衣联系到生活中常见的物品，让学生感受到化学知识就在身边，使抽象的合金概念变得具体可感，增强学生对化学学科的亲切感。3.引发思考，导入新课：提出关于合金定义和特点的问题，自然地引出本节课的主题，让学生带着问题去学习，明确学习目标，提高学习的主动性和积极性。教学环节二合金及其应用活动一合金的概念【引入】同学们，大家都看过钢铁侠的电影吧，钢铁侠那炫酷的战衣让人印象深刻。而钢铁战衣的材料都属于合金，那到底什么是合金呢？这就是我们接下来要学习的内容。【问题】请大家阅读教材相关内容，思考合金的定义是什么？【学生思考】阅读教材后回答：合金是在纯金属中加热熔合某些金属或非金属制得的具有金属特征的混合物。【讲解】评价、强调：非常好，大家要注意合金是混合物，并且是通过加热熔合的方式形成的。比如青铜是铜和锡的合金，不锈钢是铁、铬和镍的合金等。【对应训练1】下列物质属于合金的是（）A.铜B.铝C.生铁D.汞【答案】C【解析】合金是混合物，铜、铝、汞都是纯金属，而生铁是铁和碳等元素组成的合金，所以选C。【对应训练2】下列关于合金的说法正确的是（）A.合金中一定不含有非金属元素B.合金的硬度一般比各成分金属大C.合金属于纯净物D.多数合金的熔点比组成它的纯金属高【答案】B【解析】合金中可能含有非金属元素，如生铁中含有碳元素，A错误；合金的硬度一般比各成分金属大，B正确；合金是混合物，C错误；多数合金的熔点比组成它的纯金属低，D错误。活动二合金的性能【引入】我们知道了合金的概念，那合金的性能和纯金属相比有什么不同呢？下面我们通过实验来探究一下。【问题】老师将进行比较黄铜片（铜锌合金）和铜片、硬铝片（铝合金）和铝片的光泽与颜色，并将它们互相刻画比较硬度的实验，请大家仔细观察实验现象，并思考能得出什么结论？【学生思考】观察实验后回答：黄铜比铜硬，硬铝比铝硬，说明合金的硬度大于其组分金属。【讲解】评价、强调：非常棒，通过这个实验我们直观地看到了合金在硬度方面的优势。接下来我们再看一个表格，查阅资料可知焊锡（锡铅合金）主要用于焊接金属等；武德合金（铅、铋、锡和镉组成的合金）可用于制电路保险丝等。根据表格中纯金属和合金的熔点数据，大家能得到什么启示？【学生思考】分析数据后回答：合金一般比组成它的纯金属的熔点要低。【讲解】评价、强调：很好，综合以上实验和数据，我们可以归纳出合金的性能特点。与组成它们的纯金属相比，合金的强度和硬度更高、抗腐蚀性更强、熔点低，也就是“三增一降”。合金的很多性能与组成它们的纯金属不同，这使得合金更适合于不同的用途，所以金属材料中合金的使用更加广泛。【对应训练1】下列关于合金性能的说法正确的是（）A.合金的硬度一定比各成分金属小B.合金的熔点一定比各成分金属高C.合金的抗腐蚀性一定比各成分金属弱D.合金的很多性能与组成它们的纯金属不同【答案】D【解析】合金的硬度一般比各成分金属大，A错误；合金的熔点一般比各成分金属低，B错误；合金的抗腐蚀性一般比各成分金属强，C错误；合金的很多性能与组成它们的纯金属不同，D正确。【对应训练2】下列合金的用途与合金性能不对应的是（）A.焊锡用于焊接金属——熔点低B.武德合金用于制电路保险丝——熔点低C.不锈钢用于制作餐具——抗腐蚀性弱D.钛合金用于制造航天器——强度高、抗腐蚀性强【答案】C【解析】不锈钢用于制作餐具是因为其抗腐蚀性强，C选项中说抗腐蚀性弱错误，A、B、D选项用途与性能对应正确。活动三常见的合金【引入】我们了解了合金的性能，那生活中有哪些常见的合金呢？下面我们来学习几种常见的合金。【问题】请大家阅读教材，思考生铁和钢的含碳量分别是多少，以及它们的性能有什么差异？【学生思考】阅读教材后回答：生铁含碳量为2%-4.3%，质硬而脆；钢含碳量为0.03%-2%，硬而韧；铁含碳量小于0.03%，质软。【讲解】评价、强调：非常准确，“百炼成钢”蕴涵的化学原理就是在高温下，生铁中的碳和氧气反应生成二氧化碳，使含碳量降低，从而变成钢，化学方程式为(C+O_{2}CO_{2})。接下来我们再看看其他常见的合金，比如不锈钢、黄铜、18K金和24K金等。【对应训练1】下列关于生铁和钢的说法正确的是（）A.生铁和钢都是铁的单质B.生铁的含碳量比钢低C.生铁和钢都属于合金D.钢的性能比生铁差【答案】C【解析】生铁和钢都是铁的合金，属于混合物，A错误；生铁的含碳量比钢高，B错误；生铁和钢都属于合金，C正确；钢的性能比生铁好，D错误。【对应训练2】下列关于不锈钢的说法错误的是（）A.不锈钢是含铬10.5%以上的铁合金B.不锈钢具有良好的抗腐蚀性C.不锈钢只能用于制作餐具D.不锈钢防盗窗利用了其强度高的特点【答案】C【解析】不锈钢是含铬10.5%以上的铁合金，具有良好的抗腐蚀性，强度高，可用于制作餐具、防盗窗、水池等多种物品，C选项说只能用于制作餐具错误。活动四几种特殊的合金【引入】除了常见的合金，还有一些特殊的合金在现代科技中有着重要的应用。下面我们来了解几种特殊的合金。【问题】请大家阅读教材，思考钛和钛合金有哪些性能特点，以及它的用途有哪些？【学生思考】阅读教材后回答：钛和钛合金熔点高、密度小（钛的密度仅为(4.5g/cm3)）、可塑性好、易加工、机械性能好等，抗腐蚀性能远优于不锈钢，广泛用于火箭、导弹、航天器、船舶、化工设备、通信设备和医疗等。【讲解】评价、强调：非常好，钛和钛合金是21世纪的重要金属材料。还有镍钛合金，它是形状记忆合金，被广泛用于做人造卫星和宇宙飞船的天线，水暖系统、防火门和电路断电的自动控制开关，以及牙齿矫正器等医疗器械。另外，贮氢合金能在室温下吸收氢气，稍稍加热即能很快放出氢气，可用于解决氢气的贮存和输送问题，以及氢气的回收、分离、净化等方面。【对应训练1】下列关于钛合金的说法错误的是（）A.钛合金的密度小B.钛合金的抗腐蚀性弱C.钛合金可用于制造航天器D.钛合金的机械性能好【答案】B【解析】钛合金密度小、抗腐蚀性强、机械性能好，可用于制造航天器，B选项说抗腐蚀性弱错误。【对应训练2】形状记忆合金的用途不包括（）A.做人造卫星和宇宙飞船的天线B.制电路保险丝C.做牙齿矫正器D.用于水暖系统、防火门的自动控制开关【答案】B【解析】制电路保险丝用的是武德合金，不是形状记忆合金，A、C、D选项都是形状记忆合金的用途。教学环节三我国钢铁工业的发展活动一金属与氧气的反应【引入】同学们，我们学习了合金的相关知识，其中铁合金在生活中应用非常广泛。我国的钢铁工业发展也经历了很长的历程，下面我们来了解一下我国钢铁工业的发展情况。【问题】请大家阅读教材相关内容，思考我国钢铁工业目前的现状是怎样的？【学生思考】阅读教材后回答：我国是钢铁大国，钢铁年产量全球第一，但一些特种钢仍需要进口。【讲解】评价、强调：对，虽然我国钢铁产量很高，但在一些高端钢铁技术方面还存在不足，所以我们仍要花大力气持续推进钢铁技术创新，支撑制造强国建设。【对应训练1】下列关于我国钢铁工业的说法正确的是（）A.我国钢铁年产量全球第二B.我国不需要进口特种钢C.我国钢铁工业不需要技术创新D.我国是钢铁大国，但在一些高端技术方面还需提升【答案】D【解析】我国钢铁年产量全球第一，A错误；我国一些特种钢仍需要进口，B错误；我国钢铁工业需要持续推进技术创新，C错误；我国是钢铁大国，但在一些高端技术方面还需提升，D正确。【对应训练2】为了促进我国钢铁工业的发展，我们应该（）A.停止进口特种钢B.降低钢铁产量C.大力推进钢铁技术创新D.减少钢铁的使用【答案】C【解析】停止进口特种钢不利于满足国内需求，A错误；降低钢铁产量不利于工业发展，B错误；大力推进钢铁技术创新可以提升我国钢铁工业的竞争力，C正确；减少钢铁的使用不符合实际发展需求，D错误。第2节金属的性质和应用第2课时合金及其应用合金及其应用合金概念在纯金属中加热熔合某些金属或非金属制得的具有金属特征的混合物举例：青铜（铜+锡）、不锈钢（铁+铬+镍）、生铁（铁+碳+硅+锰）合金的性能实验探究：黄铜片与铜片、硬铝片与铝片光泽和颜色硬度：合金硬度大于组分金属查阅资料：焊锡、武德合金熔点：合金熔点低于组成它的纯金属归纳总结：强度和硬度更高、抗腐蚀性更强、熔点低（三增一降）常见的合金生铁与钢含碳量：生铁（2%-4.3%）、钢（0.03%-2%）性能差异：生铁硬而脆，钢硬而韧“百炼成钢”原理：C+O₂==高温不锈钢：含铬10.5%以上的铁合金黄铜：铜-锌合金18K金和24K金18K金：黄金含量达到75%的合金24K金：黄金含量达到99.9%以上几种特殊的合金钛和钛合金性能：熔点高、密度小、可塑性好、易加工、机械性能好、抗腐蚀性能远优于不锈钢用途：火箭、导弹、航天器、船舶、化工设备、通信设备和医疗等镍钛合金：形状记忆合金，用于人造卫星和宇宙飞船天线、水暖系统等贮氢合金：吸收和放出氢气，解决氢气贮存和输送问题我国钢铁工业的发展产量：全球第一问题：特种钢需进口措施：推进钢铁技术创新1．下列合金(金属)的比较，不正确的是A．含碳量：生铁＞钢 B．抗腐蚀性：青铜＞铜C．硬度：生铁＞纯铁 D．熔点：焊锡＞锡【答案】D【详解】A、生铁和钢都是铁的合金，生铁中的含碳量在2%～4.3%之间，钢的含碳量在0.03～2%之间，则含碳量：生铁＞钢，故选项说法正确。B、合金比组成成分金属的抗腐蚀性强，青铜是铜锡合金，则抗腐蚀性：青铜＞铜，故选项说法正确。C、合金的硬度比组成的纯金属的硬度大，生铁是铁的合金，则硬度：生铁＞纯铁，故选项说法正确。D、合金的熔点比组成的纯金属的熔点低，焊锡是锡和铅的合金，则熔点：焊锡＜锡，故选项说法不正确。故选D。2．镁铝合金作为一种优良的金属材料，在航天领域中具备广泛的应用前景。下列有关该合金的描述中涉及化常性质的是A．密度小为轻量化材料B．具有优良的耐腐蚀性C．具有较高的硬度D．熔点低易加工成各种结构的零部件【答案】B【详解】A、密度小属于物理性质。密度是物质单位体积的质量，无需化学变化即可测量，属于物理性质。选项不符合题意；B、耐腐蚀性属于化学性质。耐腐蚀性指材料抵抗与周围介质（如氧气、水等）发生化学反应的能力，涉及化学稳定性，需通过是否发生化学反应判断。选项符合题意；C、硬度高属于物理性质。硬度是材料抵抗形变或划痕的能力，通过物理方法即可测定，无需化学变化。选项不符合题意；D、熔点低属于物理性质。熔点是物质从固态变为液态的温度，属于物理性质的范畴。选项不符合题意。故选B。3．推理是化学学习中常用的思维方法。以下推理中正确的个数是①有机物中都含有碳元素，则含有碳元素的化合物都是有机物②合金属于金属材料，则合金中的元素一定都是金属元素③铁是人体必需的微量元素，则人体摄入铁越多，越有利于人体健康④中和反应生成盐和水，则有盐和水生成的反应一定是中和反应A．0个 B．1个 C．2个 D．3个【答案】A【详解】①有机物确实都含碳元素，但含碳的化合物不一定是有机物，如CO、CO2、碳酸盐等虽含碳，但属于无机物，推理不正确；②合金属于金属材料，但其中可能含有非金属元素。例如钢中含碳（非金属），因此合金元素不一定全是金属，推理不正确；③铁是人体必需的微量元素，但摄入过量会导致中毒等健康问题，推理不正确；④中和反应生成盐和水，但生成盐和水的反应不一定是中和反应，如金属氧化物与酸反应也生成盐和水，推理不正确。故选A。4．科技前沿

2024年11月15日，搭载天舟八号货运飞船的长征七号遥九运载火箭在我国文昌航天发射场成功发射，这彰显了中国航天的力量，在航天科技中会用到大量金属材料。下列有关金属材料的说法，错误的是A．黄铜的硬度比纯铜的大 B．生铁的含碳量比钢的高C．生锈的铁制品没有回收价值 D．铝合金被广泛用于火箭、飞机、轮船等制造业【答案】C【详解】A、黄铜是铜与锌的合金。合金的硬度通常高于其组成金属，因此黄铜的硬度比纯铜大；B、生铁和钢均为铁碳合金。生铁含碳量为