2019-2020年高中化學(xué)《用途廣泛的金屬材料》教案5 新人教版必修1.doc

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2019-2020年高中化學(xué)《用途廣泛的金屬材料》教案5 新人教版必修1 【教學(xué)目標(biāo)】： 能列舉合金材料的重要應(yīng)用 　1．可引導(dǎo)學(xué)生自學(xué)教材，通過對(duì)有關(guān)合金優(yōu)良性質(zhì)知識(shí)的復(fù)習(xí)，總結(jié)常見合金的重要應(yīng)用中是如何利用合金的這些優(yōu)良性質(zhì)的，并配合多媒體進(jìn)行教學(xué)，重視實(shí)踐活動(dòng)的落實(shí)。 　　2．可讓學(xué)生搜集有關(guān)金屬材料的性能、價(jià)格、制造或安裝成本、利弊或照片或?qū)嵨锏?，在課堂上展示、交流。并且可根據(jù)學(xué)校的具體情況，利用課上或課外，組織參觀有關(guān)的展覽，邀請(qǐng)專家介紹金屬材料在促進(jìn)社會(huì)發(fā)展中的重要作用，體會(huì)科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)之間的相互關(guān)系。 　　3．讓學(xué)生自己調(diào)查或搜集資料，寫出調(diào)查報(bào)告、小論文或簡(jiǎn)報(bào)，以墻報(bào)、黑板報(bào)或班會(huì)的形式進(jìn)行交流。 【復(fù)習(xí)】：幾種重要的鹽的性質(zhì) H2O H2O O2 【提問】：一塊金屬鈉放置在空氣中，會(huì)有怎樣的變化？ 風(fēng)化 CO2 【討論小結(jié)】：Na Na2O NaOH 表面溶解 Na2CO3?10H2O Na2CO3 【引入】：在生產(chǎn)和生活中，金屬材料是非常重要的，最簡(jiǎn)單的金屬材料是純金屬，而合金往往因?yàn)楦鼉?yōu)良的特性得到更加廣泛的應(yīng)用 【講授】：合金的概念：有一種金屬跟其他一種或幾種金屬（或金屬和非金屬）一起熔合而成的具有金屬特性的物質(zhì) 【講授】：合金的特性：熔點(diǎn)一般比成分金屬的低，比如說Na-K合金為液態(tài)， 此外，合金的硬度比成分金屬的硬度大 【講授】：常見的合金 【講授】：常見的合金有鐵的合金和銅的合金等，鐵的合金有生鐵和鋼兩種，生鐵和鋼的主要成分都是鐵元素和碳元素，兩種合金的區(qū)別在于含碳量不同，生鐵的含碳量高，鋼的含碳量較低 【講授】：含碳量：生鐵：2％－4.3％ 鋼：0.03％－2％ 【講解】：生鐵根據(jù)用途的不同可以分為鑄造生鐵和煉鋼生鐵，鋼可以分為碳素鋼和合金鋼，生活中，常用的不銹鋼屬于合金鋼，不銹鋼是在鋼中加入鎳和鉻兩種元素制成的 【過渡】：生活中常用的除了鐵的合金以外還有銅的合金 【講授】：銅的合金包括青銅、黃銅、白銅等等，其中青銅是我國最早使用的合金 【閱讀】：課本P55-P56 【小結(jié)】：各種銅的合金的組成 【討論】：正確選用金屬材料 【總結(jié)】：本節(jié)課講授了幾種重要常用的合金 【作業(yè)】：學(xué)習(xí)冊(cè)對(duì)應(yīng)練習(xí) 【板書】： 第三節(jié) 用途廣泛的金屬材料 一、常見的合金 1、合金：有一種金屬跟其他一種或幾種金屬（或金屬和非金屬）一起熔合而成的具有金屬特性的物質(zhì) 2、合金的特性：熔點(diǎn)一般比成分金屬的低 硬度比成分金屬的硬度大 3、鐵的合金 （1）生鐵：－Fe、C（C％＝2％－4.3％） 含碳量高，硬度大 鋼：－Fe、C（C％＝0.03％－2％） 含碳量低，韌性好 （2）鋼的分類： 4、銅合金：青銅（最早的合金）、黃銅、白銅 二、正確選用金屬材料 　1．合金：兩種或兩種以上的金屬（或金屬與非金屬）熔合在一起而形成的具有金屬特性的物質(zhì)。 　　合金的特點(diǎn)；硬度一般比成分金屬大而熔點(diǎn)比成分金屬低，用途比純金屬要廣泛。 　　2．金屬材料的選用要從多方面考慮，既要考慮實(shí)用美觀，又要考慮成本低、保護(hù)環(huán)境、物盡其用等諸方面因素。 　　3．我國的金屬資源不夠豐富，人均占有量低。合理利用金屬，保護(hù)現(xiàn)有資源，最大限度地減少開采過程中對(duì)環(huán)境的破壞，回收廢舊金屬，實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用等是需要我們每個(gè)人都必須付出努力的。 神奇的形狀記憶合金 　　1932年，瑞典人奧蘭德在金鎘合金中首次觀察到“記憶”效應(yīng)，即合金的形狀被改變之后，一旦加熱到一定的躍變溫度時(shí)，它又可以魔術(shù)般地變回到原來的形狀，人們把具有這種特殊功能的合金稱為形狀記憶合金。記憶合金的開發(fā)迄今不過20余年，但由于其在各領(lǐng)域的特效應(yīng)用，正廣為世人所矚目，被譽(yù)為“神奇的功能材料”。 　　記憶合金在航空航天領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用有很多成功的范例。人造衛(wèi)星上龐大的天線可以用記憶合金制作。發(fā)射人造衛(wèi)星之前，將拋物面天線折疊起來裝進(jìn)衛(wèi)星體內(nèi)，火箭升空把人造衛(wèi)星送到預(yù)定軌道后，只需加溫，折疊的衛(wèi)星天線因具有“記憶”功能而自然展開，恢復(fù)拋物面形狀。 　　記憶合金在臨床醫(yī)療領(lǐng)域內(nèi)有著廣泛的應(yīng)用。例如人造骨骼、傷骨固定加壓器、牙科正畸器、各類腔內(nèi)支架、栓塞器、心臟修補(bǔ)器、血栓過濾器、介入導(dǎo)絲和手術(shù)縫合線等等，記憶合金在現(xiàn)代醫(yī)療中正扮演著不可替代的角色。 　　記憶合金同我們的日常生活也同樣休戚相關(guān)。僅以用記憶合金制成的彈簧為例，把這種彈簧放在熱水中，彈簧的長(zhǎng)度立即伸長(zhǎng)，再放到冷水中，它會(huì)立即恢復(fù)原狀。利用形狀記憶合金彈簧可以控制浴室水管的水溫，在熱水溫度過高時(shí)通過“記憶”功能，調(diào)節(jié)或關(guān)閉供水管道，避免燙傷。也可以制作成消防報(bào)警裝置及電器設(shè)備的保安裝置。當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，記憶合金制成的彈簧發(fā)生形變，啟動(dòng)消防報(bào)警裝置，達(dá)到報(bào)警的目的。還可以把用記憶合金制成的彈簧放在暖氣的閥門內(nèi)，用以保持暖房的溫度，當(dāng)溫度過低或過高時(shí)，自動(dòng)開啟或關(guān)閉暖氣的閥門。 　　作為一類新興的功能材料，記憶合金的很多新用途正不斷被開發(fā)，例如：用記憶合金制作的眼鏡架，如果不小心被碰彎曲了，只要將其放在熱水中加熱，就可以恢復(fù)原狀。不久的將來，汽車的外殼也可以用記憶合金制作。如果不小心碰癟了，只要用電吹風(fēng)加加溫就可恢復(fù)原狀，既省錢又省力，實(shí)在方便。 金屬多孔材料 金屬多孔材料 　　這類材料是采用事先加工好的球狀或不規(guī)則的金屬（Ti、Mo、W等）粉末，經(jīng)過壓型、燒結(jié)等工藝，使金屬顆粒既能熔接起來，又能保持由表及里、縱橫交錯(cuò)、相互貫通的眾多小空隙。這類材料除具有一般金屬的性能外，最突出的是透過性強(qiáng)、過濾性能高、經(jīng)久耐用。適用于作過濾器、流體分布和滲透裝置等，也適于作消音和減震材料。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，孔徑為0.1 m以下的金屬多孔材料過濾膜，已普遍應(yīng)用于同位素分離技術(shù)、原子反應(yīng)堆的排氣技術(shù)、消音器、減震器、催化劑、熱交換器、燃料電池的電極等方面。 磁性材料 　　在許多過渡金屬元素和它們的化合物中，由于有未成對(duì)的d電子存在，所以具有順磁性，可以被磁場(chǎng)所吸引。Fe、Co、Ni等金屬則具有鐵磁性，鐵磁性物質(zhì)和順磁性物質(zhì)一樣，也會(huì)被磁場(chǎng)所吸引，但磁場(chǎng)對(duì)鐵磁性物質(zhì)的作用力要比順磁性物質(zhì)大得多。同時(shí)，鐵磁性的固體物質(zhì)在磁場(chǎng)中被磁化以后就已經(jīng)永磁化了，也就是說，在外加磁場(chǎng)不存在時(shí)仍保留磁性。而順磁性物質(zhì)只有在外加磁場(chǎng)存在時(shí)才表現(xiàn)出磁性。并不是所有含未成對(duì)電子的金屬都是鐵磁性的，如錳有5個(gè)未成對(duì)電子，鐵只有4個(gè)未成對(duì)電子，鐵有鐵磁性而錳卻不具有鐵磁性。具有鐵磁性的一個(gè)必要條件是在晶格中順磁性的原子之間的距離要正好合適。如果原子靠得太緊密，相鄰原子中由于未成對(duì)電子占用的軌道會(huì)重疊而使自旋相反的電子配對(duì)；如果原子相距太遠(yuǎn)，則一個(gè)原子中的未成對(duì)電子的自旋就不能與相鄰原子中電子的自旋取得一致。 　　非鐵磁性金屬可以通過制成各種合金而成為鐵磁性的合金。常用的鐵磁性合金有硅鐵（含硅4％～5％）、Fe—Ni合金、Fe—Ni—Co合金等。在磁性材料方面，含有某些稀土金屬的永磁鐵是目前最強(qiáng)的永久磁性材料，已廣泛應(yīng)用于近代各個(gè)技術(shù)部門中，如制造微型電機(jī)、各種微波設(shè)備、航空和宇宙航行的儀器中等。 　　現(xiàn)在，一些工業(yè)先進(jìn)的國家正在致力于釹——鐵——硼永磁材料的科研與生產(chǎn)。 　變式練習(xí) 　　1．我國古代的濕法冶金術(shù)是世界聞名的，我國在世界上最先應(yīng)用濕法冶金的金屬是（　?。? 　　　　A．Fe　　　　　B．Cu　　　 　　C．Ag　　　　　D．Hg 　　解析：對(duì)化學(xué)史缺乏了解而錯(cuò)選，有的同學(xué)甚至是對(duì)化學(xué)史一無所知。 　　答案：B 　　2．制印刷電路時(shí)常用氯化鐵溶液作為“腐蝕液”，發(fā)生的反應(yīng)為2FeCl3＋Cu2FeCl2＋CuCl2。向盛氯化鐵溶液的燒杯中同時(shí)加入鐵粉和銅粉，反應(yīng)結(jié)束后，下列結(jié)果不可能出現(xiàn)的是（　　） 　　　　A．燒杯中有銅無鐵　　　　　　　B．燒杯中有鐵無銅 　　　　C．燒杯中鐵、銅都有　　　　　　D．燒杯中鐵、銅都無 　　解析：在題設(shè)條件下，如果氯化鐵溶液足量，鐵粉和銅粉都可與之完全反應(yīng)，在此情況下，燒杯中既無鐵也無銅。如果鐵粉和銅粉足夠多，氯化鐵溶液相對(duì)不足，則反應(yīng)后鐵和銅都會(huì)存在。如果氯化鐵溶液與鐵粉、銅粉適量，則下列反應(yīng)優(yōu)先發(fā)生：Fe＋2FeCl33FeCl2，這樣，燒杯中將有銅，而鐵粉沒有剩余。無論如何有鐵無銅的現(xiàn)象不可能存在。 　　答案：B 　　3．焰色反應(yīng)每次實(shí)驗(yàn)都要用試劑洗凈鉑絲，這種試劑是（　?。? 　　　　A．Na2CO3溶液　　　　　　　　　B．NaOH溶液 　　　　C．硫酸　　　　　　　　　　　　 D．稀鹽酸 　　解析：用鹽酸可使鉑絲上能影響下一次焰色反應(yīng)實(shí)驗(yàn)的雜質(zhì)轉(zhuǎn)化為易清除掉的氯化物。 　　答案：D 　　4．由鈉、鎂、鋁、鋅四種金屬單質(zhì)中的兩種組成的合金共12g，跟足量的鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生5.6L氫氣（標(biāo)準(zhǔn)狀況），那么此合金中一定含有的金屬是（　　） 　　 A．Na　　　　 　B．Mg　　　　　C．Al　 　　　　D．Zn 　　解析：依題意，當(dāng)產(chǎn)生22.4L即1molH2時(shí)，消耗合金的質(zhì)量為48g。而欲產(chǎn)生1molH2，所消耗的Na、Mg、Al質(zhì)量分別為46g、24g、18g，均小于48g，它們兩兩組成合金均不合要求，只有Zn的質(zhì)量65g＞48g，所以，該合金中必含有Zn。 　　答案：D 　　5．分離硫粉和鐵粉的混合物的適宜方法是（　?。? 　　　　A．加熱升華　　B．用磁鐵分離　 C．溶于水過濾　D．溶于鹽酸后過濾 　　答案：B 　　6．將鐵的化合物溶于鹽酸，滴加KSCN溶液不發(fā)生顏色變化，再加入適量氯水，溶液立即呈紅色的是（　?。? 　　　　A．Fe2O3　　　　　　　B．FeCl3　　　　　　　　C．Fe2（SO4）3　　D．FeO 　　解析：A、B、C溶于鹽酸后，溶液中即有Fe3＋存在，滴加KSCN溶液會(huì)立即變紅；而D溶于鹽酸后，生成的是Fe2＋，遇KSCN不變色，再滴加適量氯水，會(huì)將Fe2＋氧化成Fe3＋溶液立即呈紅色。故答案選D。 　　答案：D 　　7．純鐵的熔點(diǎn)為1535℃，而高爐中煉鐵時(shí)生鐵（含碳量較高的鐵的合金）在1200℃左右就熔化了，這是因?yàn)椋ā　。? 　　　　A．鐵的純度越高熔點(diǎn)越低 　　　　B．合金的熔點(diǎn)比其成分物質(zhì)的熔點(diǎn)高 　　　　C．因?yàn)樾纬闪髓F碳合金，所以熔點(diǎn)變低 　　　　D．在高爐中熔化的過程中發(fā)生了化學(xué)反應(yīng) 　　解析：合金的熔點(diǎn)低于其成分物質(zhì)的熔點(diǎn)，生鐵的熔點(diǎn)低是因?yàn)镕e和C形成了合金。所以本題的正確答案應(yīng)選C。 　　答案：C 　　8．我國在春秋戰(zhàn)國時(shí)期就懂得將白口鐵（含碳量＞2％）經(jīng)淬火熱處理得到相當(dāng)于鑄鋼的器物（如鋒利的寶劍），這一技術(shù)要比歐洲早近兩千年；白口鐵淬火熱處理的主要作用是（　?。? 　　　　A．除硫、磷雜質(zhì)　　　　　　　　B．適當(dāng)降低了含碳量 　　　　C．摻進(jìn)合金元素　　　　　　　　D．改善表面的結(jié)構(gòu)性質(zhì) 　　解析：淬火是一種單純熱處理方法，只是對(duì)降低含碳量有效（將碳氧化成氣體），所以選B。 　　答案：B 　　9．在托盤天平右盤上放一個(gè)盛有100mL3mol．L－1NaOH溶液的燒杯，左盤上放一個(gè)盛有100mL3mol．L－1鹽酸的燒杯，調(diào)節(jié)天平至平衡，然后在兩燒杯中各加入等質(zhì)量的鋁片，反應(yīng)完全后，則天平可能出現(xiàn)的情況是（　　） 　　　　A．左盤下沉　　B．右盤下沉　　C．仍保持平衡　　D．無法判斷 　　解析：有關(guān)的化學(xué)反應(yīng)方程式為：2Al＋2NaOH＋2H2O2NaAlO2＋3H2↑，2Al＋6HCl＝2AlCl3＋3H2↑。當(dāng)鋁不足量時(shí)，等量的鋁失去等量的電子，生成等量的H2，天平保持平衡；當(dāng)鋁足量時(shí)，0.3molNaOH生成0.45molH2，0.3molHCl生成0.15molH2，左盤下沉。 　　答案：AC 　　10．某溶液中放入鋁片后生成大量氣泡，則在此溶液中（　?。? 　　　　A．可能含有大量的H　　　　　　B．可能含有大量的H＋和OH－ 　　　　C．不可能含有H＋和OH－　　　 　D．可能含有大量的OH－ 　　解析：Al既可以與酸反應(yīng)放出H2，又可以和堿反應(yīng)釋放出H2:2Al＋6H＋＝2Al3＋＋3H2↑，2Al＋2OH－＋2H2O2AlO＋3H2↑，溶液中不可能同時(shí)含有大量的H＋和OH－，因?yàn)镠＋＋OH－＝H2O。故本題答案應(yīng)選A、D。 　　答案：AD 　　11．下列物質(zhì)中可用于治療胃酸過多的是（　?。? 　　　　A．碳酸鈉　　　B．氫氧化鋁　　C．氧化鈣　　　　D．碳酸鋇 　　解析：胃酸中含有少量鹽酸，以上4種物質(zhì)都能跟鹽酸反應(yīng)。但是，碳酸鈉在反應(yīng)后生成氣體，造成“脹氣”，而且碳酸鈉堿性較強(qiáng)，對(duì)口腔和食道有刺激作用；氧化鈣與水作用放出大量熱，生成強(qiáng)堿，會(huì)燒傷口腔；碳酸鋇溶于鹽酸后生成有劇毒的氯化鋇。只有氫氧化鋁無副作用，對(duì)消化道無影響。 　　答案：B 　　2．按圖3－3裝置通入X氣體，并在管口P處點(diǎn)燃，實(shí)驗(yàn)結(jié)果是澄清石灰水變渾濁，則X、Y可能是（　?。? 　　　　A．H2和Fe2O3　　　　　　　　　　B．CO和CuO 　　　　C．H2和NaHCO3　　　　　　　　　D．CO和Na2CO3 　　解析：使澄清石灰水變渾濁的氣體應(yīng)為CO2，它可能是加熱NaHCO3分解產(chǎn)生的（如C項(xiàng)）；也可能是CO與CuO在加熱條件下反應(yīng)產(chǎn)生的：CO＋CuOCu＋CO2（如B項(xiàng)）。 　　答案：BC 　　13．在鐵和氧化鐵的混合物15g中，加入稀硫酸150mL，標(biāo)準(zhǔn)狀況下放出1.68LH2，同時(shí)鐵和氧化鐵均無剩余；向溶液中滴入KSCN溶液未見顏色變化。為了中和過量的硫酸，且使Fe2＋完全轉(zhuǎn)化成Fe（OH）2，共耗去了3molL－1的NaOH溶液200mL。求原硫酸溶液的物質(zhì)的量濃度。 　　解析：本題的反應(yīng)式很多，有Fe2O3與H2SO4反應(yīng)，生成的Fe2（SO4）3又與Fe反應(yīng)，F(xiàn)e與H2SO4反應(yīng)；加入的NaOH與H2SO4、FeSO4反應(yīng)等。但最終產(chǎn)物是Na2SO4和Fe（OH）2。根據(jù)守恒原理： 　?。⊿O）＝（Na＋）， 　　亦即（H2SO4）＝（NaOH）＝0.6mol＝0.3mol。 　?。℉2SO4）＝＝2molL－l。 　　答案：2molL－1 　新題解答 　　【例1】下列物質(zhì)中，不屬于合金的是（　?。? 　　　　A．硬鋁　　　　B．黃銅　　　　C．鋼鐵　　　　　D．水銀 　　解析：合金是兩種或兩種以上的金屬（或金屬與非金屬）熔合在一起而形成的具有金屬特性的物質(zhì)。硬鋁是由Al、Cu、Mg、Mn、Si形成的合金，黃銅是Cu—Zn合金，鋼鐵是Fe與其他元素形成的合金。因此唯一不屬于合金的是水銀。答案應(yīng)為D。 　　答案：D 　　點(diǎn)評(píng)：只要牢記并理解合金的概念，了解一些合金的名稱，并能準(zhǔn)確再現(xiàn)就可輕松作答。因此在學(xué)習(xí)化學(xué)的過程中，記住并理解重要的概念、原理和化學(xué)方程式，多了解一些材料是非常重要的。 　　【例2】古代的“藥金”外觀與金相似，常被誤認(rèn)為金子。它的冶煉方法如下：將ZnCO3、赤銅（Cu2O）和木炭混合加熱至800℃，得金光閃閃的“藥金”，則藥金的主要成分是________，有關(guān)的化學(xué)方程式是_______________、_______________、_______________。 　　解析：我們知道，煅燒石灰石（CaCO3）能得到其氧化物，而木炭可以還原金屬氧化物。把所學(xué)知識(shí)遷移過來，善于運(yùn)用，不難解答。 　　答案：Zn、Cu 　　ZnCO3ZnO＋CO2↑ 　　C＋2Cu2O4Cu＋CO2↑ 　　C＋2ZnO2Zn＋CO2↑ 　　點(diǎn)評(píng)：所學(xué)知識(shí)一定要靈活運(yùn)用，要特別注意知識(shí)的遷移。 思維過程 　　一、牢記概念，理解和把握概念的內(nèi)涵。 　　合金是由兩種或兩種以上的金屬（或金屬與非金屬）熔合在一起而形成的具有金屬特性的物質(zhì)。合金的熔點(diǎn)一般比它的各成分金屬的要低，但比成分金屬具有更好的硬度、強(qiáng)度和機(jī)械加工性能。 　　二、認(rèn)真學(xué)習(xí)，勤于總結(jié)。 　　鋼實(shí)際上是以鐵為主要成分的鐵的合金，因成分不同，性能也存在差異。 　　 　　 合作討論 　　一、硬鋁是Al、Cu、Mg、Mn、Si的合金，它可以用來作制造飛機(jī)的材料，與同學(xué)交流一下，這種合金最大的優(yōu)勢(shì)是什么?它的主要成分是Al，為什么不可以直接用Al來制造飛機(jī)呢? 　　我的思路：這得從制造飛機(jī)的要求去考慮。制造飛機(jī)的材料應(yīng)滿足降低起飛重量、強(qiáng)度高、耐沖擊、耐高溫等條件。這種合金重量小、硬度大，適合制造飛機(jī)外殼。純鋁的硬度和強(qiáng)度都不合格。 　　二、1．合金有許多有益的用途，可有些不法之徒卻用Cu—Zn合金制成假元寶、假手飾來騙人。運(yùn)用你所學(xué)的知識(shí)，想一想用什么方法可以戳穿他們呢? 　　我的思路：使之與鹽酸發(fā)生反應(yīng)、測(cè)量其密度…… 　　2．隨著不斷地開采，地球上的礦產(chǎn)資源不斷減少，同時(shí)由于生產(chǎn)的發(fā)展，新產(chǎn)品不斷替代舊產(chǎn)品，每年又有大量的廢舊金屬產(chǎn)生，如果不合理回收利用，將直接影響到社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。丟棄廢舊金屬既浪費(fèi)資源又污染環(huán)境，請(qǐng)大家討論一下我們采取哪些做法可以實(shí)現(xiàn)廢舊金屬的全面高效的回收利用呢? 　　我的思路：建立專門回收部門，組織專業(yè)回收人員，鼓勵(lì)公眾回收上交，垃圾分類存放……