（新教材）2021版高中化学人教版必修第一册课件：第3章 第2节 第1课时 铁合金　铝和铝合金　新型合金 .ppt

1、第三章第三章 铁金属材料铁金属材料 第二节第二节 金属材料金属材料 第第1课时课时 铁合金铁合金 铝和铝合金铝和铝合金 新型合金新型合金 学习目标学习目标 核心素养核心素养 1认识合金的组成及特性认识合金的组成及特性，深入了解常深入了解常 见铁合金见铁合金、铝合金铝合金、新型合金的组成及新型合金的组成及 用途用途。 2结合生活中铝制品的使用结合生活中铝制品的使用，认识氧化认识氧化 膜对铝制品的保护作用膜对铝制品的保护作用，通过实验探究通过实验探究 认识铝认识铝、氧化铝的两性氧化铝的两性。 1通过对通过对“合金材料合金材料”的的 学习学习，培养科学精神和社会培养科学精神和社会 责任责任。 2通过

2、对通过对“铝铝、氧化铝氧化铝” 的学习的学习，培养实验探究能力培养实验探究能力 和创新意识和创新意识。 课前素能奠基课前素能奠基 课堂素能探究课堂素能探究 课堂达标验收课堂达标验收 夯基提能作业夯基提能作业 新课情境呈现新课情境呈现 名师博客呈现名师博客呈现 新课情境呈现新课情境呈现 金属材料的使用并不仅仅局限于我们熟悉的金、银、铜、铁、铝这几种， 有很多其他的金属现已被广泛应用，让我们走进教材，学习铁合金、铝 和铝合金、新型合金。 课前素能奠基课前素能奠基 知识回顾知识回顾 1金属具有许多共同的物理性质，如不透明、有金属光泽、 _、_、有_性。 2生产、生活中应用较多的合金是_，历史上应用最

3、早的 金属是_。 易导电易导电 易导热易导热 延展延展 生铁和钢生铁和钢 铜铜 新知预习新知预习 一、合金的概念和特性 概念概念 由两种或两种以上的由两种或两种以上的_(或或_)熔合而成的具熔合而成的具 有有_特性的物质特性的物质 性能性能 硬度硬度 硬度一般硬度一般_它的纯金属成分它的纯金属成分 熔点熔点 熔点一般熔点一般_它的成分金属它的成分金属 与纯金属材料相比，合金具有优良的物理、化学或机械性能与纯金属材料相比，合金具有优良的物理、化学或机械性能 金属金属 金属与非金属金属与非金属 金属金属 大于大于 低于低于 二、铁合金 1铁合金的分类 分类分类 含碳量含碳量 性能性能 用途用途 铁

4、铁 合合 金金 生铁生铁 2% 4.3% _大大、抗压抗压，性脆性脆、可可 铸造成型铸造成型 制造制造_和管和管 道等道等 钢钢 0.03% 2% 良好的良好的_性性，机械性能机械性能 好好，可锻轧和铸造可锻轧和铸造 制造机械和交通工制造机械和交通工 具具 硬度硬度 机座机座 延展延展 2钢的分类 (1)钢是用量_、用途最广的合金，根据其化学成分，分为： _和_。 (2)碳素钢 碳碳 素素 钢钢 低碳钢低碳钢 含碳量低于含碳量低于0.3% _、焊接性好，但强度低，、焊接性好，但强度低， 用于用于_、钢丝、钢管等、钢丝、钢管等 高碳钢高碳钢 含碳量高于含碳量高于0.6% _，热处理后，热处理后_

5、好，用于好，用于 制造器械、制造器械、_、刀具等、刀具等 中碳钢中碳钢 (含碳量为含碳量为_) _高，韧性及加工性好，高，韧性及加工性好， 用于制造用于制造_、车轮和建材等、车轮和建材等 最大最大 碳素钢碳素钢 合金钢合金钢 韧性韧性 钢板钢板 硬而脆硬而脆 弹性弹性 弹簧弹簧 0.3%0.6% 强度强度 钢轨钢轨 (3)合金钢 又叫特种钢，特殊性能：强度、_大，可塑性、_好， 耐磨，_等。 不锈钢 硬度硬度 韧性韧性 耐腐蚀耐腐蚀 合金元素合金元素 性能性能 用途用途 主要是主要是 Cr、Ni 在大气中稳定在大气中稳定，不容易生锈不容易生锈， 具有很强的具有很强的_能力能力 制造制造_器材器

6、材、厨房用具厨房用具 和餐具；地铁列车的车体等和餐具；地铁列车的车体等 抗腐蚀抗腐蚀 医疗医疗 三、铝和铝合金 铝是地壳中含量最多的金属。铝性质活泼，铝和铝合金制品比较稳定的 原因是表面覆盖着致密的_薄膜，保护内部金属。 1铝与酸、碱的反应 铝与盐酸反应铝与盐酸反应 铝与氢氧化钠溶液反应铝与氢氧化钠溶液反应 实验实验 操作操作 氧化铝氧化铝 铝与盐酸反应铝与盐酸反应 铝与氢氧化钠溶液反应铝与氢氧化钠溶液反应 实验实验 现象现象 铝片铝片_，有无色气泡冒出有无色气泡冒出，将点燃的木条放在试管将点燃的木条放在试管 口有口有_ 化学方化学方 程式程式 _ _ _ _ 离子方离子方 程式程式 _ _

7、_ _ 实验实验 结论结论 铝既能与盐酸反应铝既能与盐酸反应，又能与氢氧化钠溶液反应又能与氢氧化钠溶液反应，都产生都产生 _ 逐渐溶解逐渐溶解 爆鸣声爆鸣声 2Al 6HCl=2AlCl3 3H2 2Al 2H2O 2NaOH= 2NaAlO23H2 2Al6H =2Al3 3H2 2Al2OH 2H2O= 2AlO 2 3H2 氢气氢气 2.氧化铝与酸、碱的反应 (1)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Al2O3。 (2)氧化铝的两性 Al2O3 稀盐酸稀盐酸 反应的离子方反应的离子方程式：程式：_ NaOH溶液溶液 反应的离子方程式：反应的离子方程式： _ 盐

8、和水盐和水 盐和水盐和水 Al2O36H =2Al3 3H2O Al2O32OH =2AlO 2 H2O 3铝合金 (1)铝合金中的合金元素有：_、_、Si、Mn、Zn及 _等。 (2)硬铝 Cu Mg 稀土元素稀土元素 合金元素合金元素 性能性能 用途用途 Cu、Mg、Mn、Si _小小、强度高强度高、 抗腐蚀能力较强抗腐蚀能力较强 制造制造_、宇宙飞船宇宙飞船 密度密度 飞机飞机 (3)稀土元素 包含元素：镧系元素(从镧到镥)，原子序数从5771的15种元素及 _、_共17种元素。 点拨：稀土元素称为冶金工业的维生素，因为在合金中加入适量稀土金 属，能大大改善合金的性能。 (4)铝合金用途

9、是制造飞机和宇宙飞船的理想材料。 钪钪 钇钇 四、新型合金 预习自测预习自测 1判断正误(正确的打“”，错误的打“”)。 (1)任何两种金属通过熔合均可以形成合金 ( ) (2)合金是混合物，没有固定的熔、沸点 ( ) (3)铝合金适宜制作门窗的理由是易加工且抗腐蚀 ( ) (4)Al2O3既是酸性氧化物又是碱性氧化物 ( ) (5)Al2O3可以与所有酸发生反应 ( ) (6)等质量的Al与足量盐酸、NaOH溶液反应生成的H2的质量相同 ( ) (7)等体积、等浓度的盐酸和NaOH溶液与足量Al反应生成H2的质量相同 ( ) 2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

10、( ) 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 解析：铝与硫酸溶液反应生成Al2(SO4)3和H2，铝是还原剂，硫酸是氧化 剂；铝与氢氧化钠溶液反应生成NaAlO2和H2，铝是还原剂，H2O是氧化， 所以选C。 C 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 解析：铝既能与碱又能与酸反应，A、D不合理；铝制品表面有一层致密 的氧化膜，可起到保护作用，若用金属丝擦洗不可取，C不合理，金属 铝表面氧化物与热水不反应，B合理。 B 4下列所用材

11、料不属于合金的是 ( ) A家用的铝窗 B温度计用的水银 C铸造用的黄铜 D建筑用的钢筋 解析：铝窗含有的元素有铝、铜、镁、锰、锌等，A不选；水银是单质， 选B；黄铜中含有铜和锌，C不选；钢筋中含铁、碳等元素，D不选。 B 5钢材是目前使用最广泛的金属材料。钢材可以用作桥梁的结构材料， 是因为它 ( ) A有良好的导热性 B有一定的机械强度 C不易受空气和水的作用 D有良好的导电性 解析：钢材可用作桥梁的结构材料主要利用了钢机械强度大，故选B。 B 6下列金属中，表面自然形成的氧化层能保护内层金属不被空气氧化 的是 ( ) ACu BNa CFe DAl 解析：Al在空气中易形成致密的Al2O

12、3氧化膜，保护内层金属。 D 课堂素能探究课堂素能探究 问题探究：1.列举生活中的合金材料，并简述选择该材料时利用了该合 金的哪些优异性能。 2为什么航空工业中铝合金比铁合金应用更广泛？ 探究提示：1.铝合金门窗：质轻、耐腐蚀；易拉罐：质轻、易回收 利用。 2铝合金比铁合金密度小且耐高温、耐腐蚀。 合金合金 知识点知识点 一一 知识归纳总结： 1合金的组成及性质 (1)合金中一定含有金属元素，可能含有非金属元素。 (2)合金是混合物，没有固定的熔点。 (3)合金具有金属特性，如导电、传热等。 (4)合金形成后会影响各成分金属的物质性质，如合金的熔点一般比成分 金属低，而硬度、机械强度一般比成分

13、金属高；但一般来说各成分金属 均保持了其原有的化学性质。 2合金的形成条件 (1)金属与金属形成合金时：合金是金属在熔化状态时相互混合形成的， 熔化时的温度需达到成分金属中熔点最高的金属的熔点，但又不能超出 成分金属中沸点最低的金属的沸点。一种金属的熔点高于另一种金属的 沸点时则不能形成合金。 (2)金属与非金属形成合金时：部分不活泼非金属与金属可形成合金，活 泼非金属与活泼金属则不能形成合金。 3金属材料选择的依据 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。 (1)物理性质：密度、硬度、强度、导电性和导热性等，这些性质决

14、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。 哈大齐高铁的通车，标志我国高寒地区高铁技术领先世界， 车厢大部分采用铝合金材料制造，这是因为铝合金 ( ) A质地轻，强度大，抗腐蚀能力比较强 B具有比较活泼的化学性质 C各种成分在自然界中含量丰富，容易获取 D比纯铝熔点高，耐高温 解析：高铁车箱要求质量轻，强度大、抗腐蚀能力强等优点，铝合金符 合，所以选A。 典例典例 1 A 变式训练1下列关于合金的说法错误的是 ( ) A合金是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 B镁铝合金的硬度比镁和铝

15、都小 C在合金中加入适量的稀土金属能大大改善合金的性能 D青铜、硬铝、钢都是合金 B 解析：合金是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，故A正确；镁铝合金的硬度比镁和铝都大，故B错误； 在合金中加入适量稀土金属，就能大大改善合金的性能，故C正确；青 铜、硬铝、钢都是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，属于合金，故D正确。 问题探究：1.厨房中能够用铝制容器长时间存放食醋吗？ 2根据铝的性质分析，如何除去镁粉中的铝粉？ 探究提示：1.不能。铝能与醋酸反应。 2将样品加入足量的NaOH溶液，然后过滤、洗涤、干燥。 铝与盐酸、铝

16、与盐酸、NaOH溶液的反应溶液的反应 知识点知识点 二二 知识归纳总结：知识归纳总结： 铝与盐酸、铝与盐酸、NaOH 溶液反应的定量关系溶液反应的定量关系 2Al6H =2Al3 3H2 (1) 2Al2OH 2H2O=2AlO 2 3H2 (2) 1等量的铝分别与足量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，消耗等量的铝分别与足量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，消耗 HCl 和和 NaOH 的物质的量之比为的物质的量之比为 31。 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 积比为积比为 VHCl(H2)VNaOH(H2)11。 3足量的铝分

17、别与等物质的量的盐酸足量的铝分别与等物质的量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生氢和氢氧化钠溶液反应，产生氢 气的体积比为气的体积比为 VHCl(H2)VNaOH(H2)13。 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13VHCl(H2)VNaOH(H2)11，则必定是铝与盐酸反应， 铝过量而盐酸不足；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。 甲、乙两个烧杯中分别盛有1

18、00 mL 4.0 molL1的盐酸和100 mL 4.0 molL1的NaOH溶液，向两个烧杯中均加入5.4 g铝粉，在相同状 况下产生气体的体积比为 ( ) A11 B23 C32 D31 解析：甲、乙两烧杯中含有HCl、NaOH的物质的量都为0.4 mol，根据化 学方程式2Al6HCl=2AlCl33H2、2Al2NaOH2H2O= 2NaAlO2 3H2可知，5.4 g(即0.2 mol)Al分别与盐酸和NaOH溶液反应时，盐酸不足 量而NaOH过量，故Al与盐酸反应生成H2 0.2 mol，与NaOH溶液反应生成 H2 0.3 mol，其体积比为23。 典例典例 2 B 变式训练2

19、足量下列物质与相同质量的铝反应，放出氢气且消耗溶 质物质的量最少的是 ( ) A盐酸 B稀硫酸 C氢氧化钠溶液 D氯化钠溶液 C 解析：解析：铝与氯化钠溶液不反应，由铝与氯化钠溶液不反应，由 2Al6H =2Al3 3H2，2Al 2OH 2H2O=2AlO 2 3H2可知，可知， Al3H 3 2H2， ， AlOH 3 2H2， ， 即即 1 mol 铝消耗氢氧化钠铝消耗氢氧化钠 1 mol、硫酸、硫酸 1.5 mol、氯化氢、氯化氢 3 mol。 名师博客呈现名师博客呈现 1氢氧化铝 (1)物理性质 Al(OH)3是白色固体，几乎不溶于水，但能凝聚水中的悬浮物，并能吸附 色素。 (2)化

20、学性质 两性氢氧化物：像Al(OH)3这样既能与酸反应生成盐和水，又能与碱反 应生成盐和水的氢氧化物，称为两性氢氧化物。 Al(OH)3是典型两性氢氧化物，在强酸与强碱溶液是典型两性氢氧化物，在强酸与强碱溶液里都能溶解。里都能溶解。 a与强酸反应：与强酸反应：Al(OH)33H =Al3 3H2O b与强碱反应：与强碱反应：Al(OH)3OH =AlO 2 2H2O 氢氧化铝的热稳定性氢氧化铝的热稳定性 Al(OH)3的热稳定性较差， 将的热稳定性较差， 将Al(OH)3加热后， 可分解为加热后， 可分解为Al2O3和和H2O。 2Al(OH)3= Al2O33H2O 2既能与酸反应，又能与碱

21、反应的物质有：(1)某些金属，如Al；(2)两 性氧化物，如Al2O3；(3)两性氢氧化物，如Al(OH)3；(4)弱酸的酸式盐， 如NaHCO3、NaHS、NaHSO3、Na2HPO4；(5)弱酸的铵盐，如(NH4)2S、 (NH4)2CO3、CH3COONH4、NH4HCO3。 即时训练 已知单质A、B、C和甲、乙、丙、丁四种化合物有下图所示的转化关系， C为密度最小的气体，甲是一种高熔点的物质， 丙常温下是一种液体。 根据以上转化关系回答： (1)写出下列物质的化学式： A_；B_；乙_；丁_。 (2)写出A与NaOH溶液反应的化学方程式： _。 写出甲与NaOH溶液反应的离子方程式：

22、_。 (3)将一定量的A加入NaOH溶液中，产生的C在标准状况下的体积为3.36 L， 则消耗的A的物质的量为_，转移电子的物质的量为 _。 Al O2 NaAlO2 Al(OH)3 2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2 0.1 mol 0.3 mol Al2O32OH =2AlO 2 H2O 解析：常见金属单质中能与NaOH溶液反应产生气体的只有Al，所以A是 Al，乙是NaAlO2，C是H2。甲是铝的化合物，可和NaOH溶液反应产生 NaAlO2，可能是Al2O3，则丙是H2O，B是O2。根据NaAlO2CO2(过量) 2H2O=NaHCO3Al(OH)3，可知丁是Al(OH)3。丁失去H2O可得到Al2O3， 可验证甲是Al2O3。 课堂达标验收课堂达标验收 夯基提能作业夯基提能作业