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合金
一、教学目标
1、了解合金的概念，并能联系纯金属与合金的微观结构解释二者性能的差异，达成宏观辨识与微观探析的核心素养的形成。
2、以铁合金、铝合金为例，能从元素组成上对合金进行分类，并能认识不同类型的金属材料组成、性能与应用的联系，强化性能决定用途的观念，达成证据推理与模型认知的核心素养的形成。
3、通过实验探究铝和氧化铝的性质，认识两性氧化物的概念，丰富对金属多样性的认识，体会实验对认识和研究物质性质的重要作用，达成科学探究与创新意识的核心素养的形成。
二、教学重难点
1、重点：合金的结构特点；生铁与钢在性能、组成上的差异。
2、难点：铝、氧化铝的化学性质。
三、教学过程
环节一、课堂导入
【教师】高楼能在风雨中长久屹立，飞机、轮船能坚固耐用，它们都使用了何种材料？
【学生】金属材料中的合金。
环节二、合金
【教师】生活中，处处使用合金材料，合金与我们的生活息息相关。那么什么是合金呢？
【学生】合金是由一种或一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。
【教师】展示图片：商代的司母戊鼎，这是我国使用最早的合金。
【提问】为什么我们日常使用的金属材料主要是合金，而不是纯金属呢？
【讲解】合金与纯金属相比，除了具有金属的特性外，还具有许多比其成分金属更优良的物理、化学或机械的性能。
【学生】合金硬度大于成分金属的硬度；成分金属熔点小于合金的熔点。
【教师】在纯金属中加入其他元素以后，结构发生了哪些变化，使合金的性能与纯金属有如此大的差异？
【讲解】从微观结构上来看：纯金属只有一种金属原子，排列十分规整，掺杂其他原子形成合金。合金中有多种原子，且原子的大小不同，改变了金属原子有规则的层状结构，合金内原子层之间的相对滑动变得困难，合金硬度变大。
【教师】阅读教材，比较生铁和钢在组成、性能上的差异。
【练习】1、(双选) 合金是不同种金属(也包括非金属)在熔化状态下形成的一种具有金属特性的熔合物，下表中金属很难与表中其他金属形成二元合金的元素是( BD )
A、Fe B、Zn C、Ag D、W
环节三、铁合金
【教师】阅读教材，比较生铁和钢在组成、性能上的差异。
【学生1】在组成上生铁的含碳量为2%-4.3%，钢的含碳量为0.03%-2%。
【学生2】生铁的性能为硬度大、抗压、性脆、可以铸造成型，是制造机座、管道的重要材料。
【学生3】钢的性能为有良好的延展性，机械性能好，可以锻轧和铸造，广泛用于制造机械和交通工具等。
【教师】对比碳素钢和合金钢的异同。
【学生1】两者都是合金。
【学生2】碳素钢为含碳量较低的碳合金，合金钢是在碳素钢里适量地加入一种或几种合金元素，其中不锈钢一般加入镍和铬元素。
【学生3】含碳量高的碳素钢，硬度大；含碳量低的碳素钢，韧性强。合金钢强度、硬度大，可塑性、韧性好，耐磨、耐腐蚀等。
【练习】2、判断正误。
（1）合金一定是不同金属熔合而成的具有金属特性的化合物 ( 　 × 　)
（2）生铁的熔点比纯铁低，但机械强度和硬度比纯铁高 (　 √ 　)
（3）铁、铬、镍熔合成不锈钢是化学变化 (　 × 　)
（4）生铁中的铁与纯铁的化学性质不同 ( × 　　)
（5）地震灾区重建要使用大量钢材，钢材是合金 (　 √ 　)
环节四、铝和铝合金
【教师】铝是一种活泼金属，可生活中我们却可见到很多铝制品，这是为什么？
【讲解】铝在常温下就能与空气中的氧气反应，表面生成一层致密的氧化铝薄膜，保护内部金属。
【教师】通过铝的原子结构推测铝单质的化学性质。
【学生】氯原子最外层有三个电子，易失去三个电子变成铝离子，使得铝单质具有还原性，且与钠单质的化学性质相似，都可以和非金属单质、酸以及盐溶液反应。
【教师】请写出铝单质和氧气反应的化学方程式。
【学生】4Al+3O2 = 2Al2O3
【教师】请写出铝与盐酸反应的离子方程式。
【学生】2Al + 6H+ = 2Al3++3H2
【教师】铝和硫酸铜溶液反应的离子方程式。
【学生】2Al +3 Cu2+ = 3Cu+2Al3+
【教师】实验内容：在两支试管中分蘖加入少量的盐酸，然后向其中一支试管中放入一块打磨好的铝片，向另一支试管中放入一块未打磨的铝片。观察现象，过段时间后，将点燃的木条分别放在两支试管口，观察现象。
【学生】加入打磨好的铝片实验现象为：立即产生大量气泡，将点燃的木条放在试管口听到爆鸣声。
加入未打磨好的铝片实验现象为；刚开始没有气泡，一段时间后，铝片逐渐溶解，有气泡冒出，将点燃的木条放在试管口有爆鸣声。
【提问】打磨的目的是为了去除表面的氧化铝，而没有打磨的铝片加入后一段时间也出现了放出气泡的现象，这说明什么？
【学生】表面的氧化铝也能够和酸发生反应。
【教师】请分别写出对应的化学反应方程式。
【学生1】第一个试管中反应的化学方程式：2Al + 6HCl= 2AICl3 + 3H2↑
【学生2】第二个试管中反应的化学方程式：Al2O3 + 6HCl= 2AICl3 +3H2O
【提问】铝以及氧化铝都能和酸反应，那么它们会和氢氧化钠等强碱发生反应嘛？一起通过实验探究一下。
【教师】实验内容：在两支试管中分蘖加入少量的氢氧化钠溶液，然后向其中一支试管中放入一块打磨好的铝片，向另一支试管中放入一块未打磨的铝片。观察现象，过段时间后，将点燃的木条分别放在两支试管口，观察现象。
【学生1】试管1中一开始无气泡产生，一段时间后，铝片溶解；有无色气泡冒出。说明，铝表面的氧化铝也能和氢氧化钠溶液反应。
【学生2】试管2中铝片溶解，立即产生无色气泡。将点燃的木条放在试管口，有爆鸣声。
【教师】请分别写出反应的化学方程式。
【学生】2Al＋2NaOH+ 6H2O = 2Na[Al(OH)4] + 3H2↑
Al2O3＋2NaOH＋3H2O = 2Na[Al(OH)4]
【提问】为什么铝制品餐具不宜用来蒸煮或长时间存放酸性、碱性的食物？
【学生】铝制品表面的氧化物薄膜氧化铝既能与酸反应生成盐和水，又能与碱反应生成盐和水。
【教师】因此，将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氧化物，叫做两性氧化物。
【练习】1、如何除去镁粉中的铝粉
【学生】将样品加入足量的NaOH溶液，然后过滤、洗涤、干燥。
【练习】2、向某溶液中加入铝粉能放出H2，下列各组离子一定不能在该溶液中大量共存的是 (　 B 　)
A、Na+、Fe3+、SO42-、Cl-
B、Ba2+、Mg2+、HCO3-、NO3-
C、Na+、K+、NO3-、CO32-
D、K+、NO3-、Na+、SO42-
【教师】纯铝，强度不够，为了确保飞机的机身材质能够抵抗得住高速飞行时的阻力压强，又要兼顾减轻机体重量，所以选用了高强度的铝合金。
环节五、新型合金
【教师】近年来，为满足某些尖端技术发展的需要，人们又设计和合成了许多新型合金。例如：
1、储氢合金——解决H2的安全储存和运输问题。
2、钛合金——载人潜水器的耐压球壳。
【练习】1、下列说法正确的是 (　 C 　)
A、用来制造储存氢气所用钢瓶的合金是储氢合金
B、不锈钢是最常见的新型合金
C、新型合金主要应用于航天航空、生物工程等领域
D、碳纤维复合材料属于新型合金材料
D
W(共24张PPT)
第一节第1课时
授课老师：XXX
课堂导入
高楼能在风雨中长久屹立，飞机、轮船能坚固耐用，它们都使用了何种材料？
我国使用最早的合金
一、合金
什么是合金？
合金是由一种或一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。
一、合金
铝合金
为什么我们日常使用的金属材料主要是合金，而不是纯金属呢？
一、合金
合金具有许多优良的物理、化学或机械性能
硬度
合金________成分金属
熔点
合金________成分金属
一、合金
微观结构
宏观性质
决定
纯金属只有一种金属原子，
排列十分规整
合金中有多种原子，且原子的大小不同，
改变了金属原子有规则的层状结构
掺杂其他原子
形成合金
合金内原子层之间的相对滑动变得困难
合金硬度变大
课堂练习
【例1】(双选) 合金是不同种金属(也包括非金属)在熔化状态下形成的一种具有金属特性的熔合物，下表中金属很难与表中其他金属形成二元合金的元素是( )
Fe Cu Zn Ag Au W
熔点/℃ 1535 1083 419.5 960.8 1063 3380
沸点/℃ 3000 2595 907 2212 2707 5627
BD
A
Fe
B
Zn
C
Ag
D
W
二、铁合金
阅读教材，比较生铁和钢在组成、性能上的差异。
种类 生铁 钢
组成
性能
含碳量2％～4.3％
硬度大、抗压、性脆、可以铸造成型，是制造机座、管道的重要材料
含碳量0.03％～2％
有良好的延展性，机械性能好，可以锻轧和铸造，广泛用于制造机械和交通工具等
二、铁合金
对比碳素钢和合金钢的异同。
种类 碳素钢 合金钢
相同点
不同点
性能
都是合金
含碳量较低的碳合金
在碳素钢里适量地加入一种或几种合金元素（不锈钢一般加入镍和铬）
含碳量高的碳素钢，硬度大；
含碳量低的碳素钢，韧性强
强度、硬度大，可塑性、韧性好，耐磨、耐腐蚀等。
课堂练习
【例2】判断正误
合金一定是不同金属熔合而成的具有金属特性的化合物 ( 　 　)
生铁的熔点比纯铁低，但机械强度和硬度比纯铁高 (　 　)
铁、铬、镍熔合成不锈钢是化学变化 (　 　)
生铁中的铁与纯铁的化学性质不同 ( 　　)
地震灾区重建要使用大量钢材，钢材是合金 (　 　)
三、铝和铝合金
铝是一种活泼金属，可生活中我们却可见到很多铝制品，这是为什么？
铝在常温下就能与空气中的氧气反应，表面生成一层致密的氧化铝薄膜，保护内部金属。
铝制餐具
铝合金门窗
铝制电线
易拉罐
三、铝和铝合金
铝的化学性质
易失去3个电子
还原性
Al
Al3+
金属的通性
① 与非金属的反应：
4Al+3O2 = 2Al2O3
② 与盐酸的反应：
2Al + 6H+ = 2Al3++3H2↑
③ 与硫酸铜溶液的反应：
2Al + 3Cu2+ = 3Cu+ 2Al3+
三、铝和铝合金
实验操作
实验现象
解释
打磨好的铝片
未打磨的铝片
三、铝和铝合金
实验操作
实验现象
解释
立即产生大量气泡，将点燃的木条放在试管口听到爆鸣声
刚开始没有气泡，一段时间后，铝片逐渐溶解，有气泡冒出，将点燃的木条放在试管口有__________声
打磨好的铝片
未打磨的铝片
爆鸣
AI2O3 + 6HCI = 2AICI3 +3H2O
2AI + 6HCI = 2AICI3 + 3H2 ↑
三、铝和铝合金
实验操作
实验现象
解释
【实验3-5】　铝片与氢氧化钠溶液的反应
三、铝和铝合金
实验操作
实验现象
解释
试管②中铝片溶解，立即产生无色气泡。将点燃的木条放在试管口，有爆鸣声
试管①中一开始无气泡产生，一段时间后，铝片溶解；有无色气泡冒出
2Al＋2NaOH+ 6H2O = 2Na[Al(OH)4] + 3H2↑
Al2O3＋2NaOH＋3H2O = 2Na[Al(OH)4]
【实验3-5】　铝片与氢氧化钠溶液的反应
四羟基合铝酸钠
三、铝和铝合金
为什么铝制品餐具不宜用来蒸煮或长时间存放酸性、碱性的食物？
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。
Al2O3＋2NaOH＋3H2O = 2Na[Al(OH)4]
Al2O3 + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2O
三、铝和铝合金
【例1】如何除去镁粉中的铝粉
将样品加入足量的NaOH溶液，然后过滤、洗涤、干燥。
【例2】向某溶液中加入铝粉能放出H2，下列各组离子一定不能在该溶液中大量共存的是 (　 　)
B
A
Na+、Fe3+、SO42-、Cl-
B
Ba2+、Mg2+、HCO3-、NO3-
C
Na+、K+、NO3-、CO32-
D
K+、NO3-、Na+、SO42-
三、铝和铝合金
铝合金
纯铝，强度不够，为了确保飞机的机身材质能够抵抗得住高速飞行时的阻力压强，又要兼顾减轻机体重量，所以选用了高强度的铝合金。
四、新型合金
近年来，为满足某些尖端技术发展的需要，人们又设计和合成了许多新型合金。例如：
储氢合金
解决H2的安全储存和运输问题。
钛合金
载人潜水器的耐压球壳。
四、新型合金
下列说法正确的是 (　 　)
C
A
用来制造储存氢气所用钢瓶的合金是储氢合金
B
不锈钢是最常见的新型合金
C
新型合金主要应用于航天航空、生物工程等领域
D
碳纤维复合材料属于新型合金材料
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