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第二节　金属材料
第1课时　常见的合金及应用
第三章　铁 金属材料
[学习目标]
1.能从合金结构与组成的角度认识合金的特殊性能，培养宏观辨识与
微观探析的能力(重点)。
2.了解铝及其重要化合物的性质，能列举常见合金的组成、性能和重要
作用(难点)。
3.能科学合理的选择和使用金属材料，培养学生的科学态度和社会责
任感。
导入新课
举例生活中经常使用的金属材料，它们有哪些重要性质和功能？
不锈钢 合金钢 铝合金 铜合金
合金具有耐腐蚀、硬度高、密度小、质量轻等优点
一、铁合金
1．合金
(1) 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。
(2) 合金具有优良的物理、化学或机械性能。
一般来说，合金的硬度大，熔点低。
2. 已知铜的熔点为1 083 ℃，钠的沸点为883 ℃，试问铜与钠能否形成合金？
不能。当铜开始熔化时，钠已经气化，所以二者不能形成合金。
1. 根据纯金属与合金的结构比较，说明合金的硬度比其成分金属大的原因。
纯金属内所有原子的大小和形状相同，原子排列十分规整；加入或大或小的其他元素的原子后，改变了金属原子有规则的层状排列，使原子层之间的相对滑动变得困难，导致合金的硬度变大。
一、铁合金
思考交流
2．铁合金
生铁：
钢
碳素钢
低碳钢
(含碳0.3％～0.6％)
高碳钢
(含碳0.03％～0.3％)
中碳钢
(含碳0.6％～2％ )
合金钢
(含碳量2％～4.3％)
→不锈钢
→主要元素铬、镍，不易生锈，抗腐蚀能力强
韧性好，强度低
强度高，韧性及加工性好
硬而脆，热处理后弹性好
钢是用量最大、用途最广的合金
铁和碳形成的合金
一、铁合金
在碳素钢中加入铬、锰、钨、镍、钼、钴、硅等合金元素（种类多,性能差别大)
3.根据以上所述，说明碳素钢含碳量与其性能的关系。
一、铁合金
思考交流
钢的含碳量越低，韧性越好，硬度越低；含碳量越高，韧性越差，硬度越高。
1.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)生铁中的铁与纯铁的化学性质不同
(4)地震灾区重建要使用大量钢材，钢材是合金
√
×
×
√
一、铁合金
应用体验
一、铁合金
应用体验
2.合金是一类用途广泛的金属材料，下列关于合金的说法正确的是
A.铜铝合金的硬度比铜和铝的都大，熔点比铜和铝的都低
B.合金只能由两种或两种以上的金属组成
C.合金的制备过程发生的是化学变化
D.铁合金不能与酸反应
√
一、铁合金
应用体验
3.北宋沈括对生铁炼钢有这么一段评价：“世间锻铁所谓钢铁者，用柔铁屈盘之，乃以生铁陷其间，泥封炼之，锻令相入，谓入‘团钢’，亦谓之‘灌钢’。此乃伪钢耳……”，下列说法正确的是
A.生铁和钢都是铁的含碳合金，生铁中碳的含量较低
B.通过炼制和锻打，可以调节铁中元素的组成、元素的含量等来改变铁的性能
C.高碳钢的韧性较好，低碳钢的硬度较大
D.不锈钢是一种常见的合金钢，它的合金元素主要是钨(W)和硅(Si)
√
二、铝和铝合金、新型合金
关于生活中的铝，你了解吗？
好处：铝表面有氧化膜比较稳定，可保护内部的铝不被氧化。铝的密度较小，同体积的铝质量比铁要小得多，铝资源丰富，可塑性又强，质轻、便于运输、成本低，真可谓是“廉价的黄金”。
影响：易拉罐饮料中铝含量较丰富，若贪饮，势必造成铝摄入量过多，对身体产生危害。成人每天允许摄铝量为60毫克。铝可在人体内沉积30年，铝中毒30年后才能显示症状，即老年痴呆症！
地壳中含量最多的金属
(1)铝在常温下就能与空气中氧气发生反应，表面生成一层致密的氧化铝薄膜，保护内部金属。
K、Ca、Na、Mg、Al、Zn、Fe … …
1．铝和铝合金
二、铝和铝合金、新型合金
特别提醒
在常温下形成致密保护膜的金属，如铝、镁等金属；
铁在高温下形成致密保护膜，俗称“烤蓝”；铁或铝遇到浓H2SO4或浓HNO3时，迅速反应生成致密氧化膜，称为钝化。
拓展视野：
烤蓝的意思是在钢铁零件表面处理的一种防腐蚀的工艺。其原理是在钢铁表面生成一定厚度和强度的致密的氧化层，成分主要是Fe3O4，反应原理是铁和水的氧化反应。钢制件的表面发黑处理，也称发蓝。这种工艺主要是减缓铁器的腐蚀速度，发黑处理常用的方法有传统的碱性加温发黑，和出现较晚的常温发黑两种。
二、铝和铝合金、新型合金
1．铝和铝合金
(2)铝合金
目前用途广泛的合金之一
硬铝是在铝中添加了一定比例的Cu、Mg、Mn、Si，它的密度小，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。
二、铝和铝合金、新型合金
1．铝和铝合金
(1)实验探究
操作
现象
原理
结论
二、铝和铝合金、新型合金
2．铝、氧化铝的性质
实验操作
实验现象
铝片逐渐溶解，有无色气泡冒出，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；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，都有爆鸣声
二、铝和铝合金、新型合金
(1)实验探究
2．铝、氧化铝的性质
实验操作
化学方程式
Al2O3＋6HCl==2AlCl3＋3H2O、
2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑
Al2O3＋2NaOH＋3H2O==2Na[Al(OH)4]、
2Al＋2NaOH＋6H2O==2Na[Al(OH)4]＋3H2↑
二、铝和铝合金、新型合金
(1)实验探究
2．铝、氧化铝的性质
化学方程式 Al2O3＋6HCl==2AlCl3＋3H2O、2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑ Al2O3＋2NaOH＋3H2O==2Na[Al(OH)4]、
2Al＋2NaOH＋6H2O==2Na[Al(OH)4]＋3H2↑
离子方程式
Al2O3＋6H＋==2Al3＋＋3H2O、
2Al＋6H＋==2Al3＋＋3H2↑
Al2O3＋2OH－＋3H2O==2[Al(OH)4]－、
2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑
(2)两性氧化物
既能与酸反应，又能与碱反应的氧化物，如Al2O3等。
二、铝和铝合金、新型合金
(1)实验探究
2．铝、氧化铝的性质
(1)为什么铝制餐具不适宜用来蒸煮或长时间盛放酸性、碱性食物？
由于铝和氧化铝能跟酸、碱反应，因此铝制餐具不宜用来蒸煮或长期存放酸性、碱性食物。
(2)向集满CO2的铝制易拉罐中加入过量NaOH浓溶液，立即封闭罐口，易拉罐渐渐凹瘪；再过一段时间，罐壁又重新凸起。上述实验过程中发生的离子反应有_____________________________________________________________
_________________________________________________________。
二、铝和铝合金、新型合金
思考交流
CO2+2OH- ===C+H2O、Al2O3+2OH-+3H2O===2[Al(OH)4]-、
2Al+2OH-+6H2O===2[Al(OH)4]-+3H2↑
3．新型合金
(1)储氢合金：一类能够大量吸收H2，并与H2结合成金属氢化物的材料。
如Ti-Fe合金、La-Ni合金等。
(2)其他新型合金：钛合金、耐热合金和形状记忆合金等新型合金广泛应用于
航空航天、生物工程和电子工业等领域。
为氢气作为能源实际应用起重要推动作用。
二、铝和铝合金、新型合金
二、铝和铝合金、新型合金
应用体验
1.(2024·江苏盐城高一月考)关于铝及其合金的说法正确的是
A.常温下铝具有较强的抗腐蚀性主要原因是铝不活泼
B.镁铝合金的密度大、强度高，是制造飞机和宇宙飞船的理想材料
C.铝单质在化学反应中容易失去电子，表现出还原性
D.向装有氢氧化钠溶液的试管中放入未打磨的铝片，一直观察不到气泡
√
二、铝和铝合金、新型合金
应用体验
2.下列关于新型合金材料说法不正确的是
A.镧镍合金能大量吸收H2形成金属氢化物，可作储氢材料
B.钛合金生物相容性好，强度大，可作人造骨骼
C.形状记忆合金可在使合金发生形变的作用力消失后恢复原状
D.利用合金的熔点低于成分金属这一特点可制得耐热合金
√
自我测试
1.(2024·湖南郴州高一期末)化学与生产、生活密切相关，下列生活中常见物品的主要成分属于金属材料的是
A.电源插座盒 B.和谐号列车的车厢
C.家用实木筷子 D.汽车轮胎
√
自我测试
2.下列关于合金的叙述正确的是
A.铝合金硬度比纯铝小
B.生铁是铁碳合金，钢是纯净的铁单质
C.硬铝密度小、强度高，常用于制造飞机外壳
D.不锈钢和钢都是铁合金，性质完全相同
√
自我测试
3.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
A.Na+、Fe3+、S、Cl-
B.Ba2+、Mg2+、HC、N
C.Na+、K+、N、C
D.K+、N、Na+、S
√
可能呈酸性，也可能呈碱性
自我测试
4.铁和铝是科技、生产、生活中应用最广泛的金属材料。现有铁、铝的混合物进行如下实验：
(1)操作X的名称是　　 。
过滤
(2)气体A是　　。
H2
自我测试
(4)溶液B中阴离子除OH-外还有　 　　 　 ， 溶液D中存在的金属离子为　　 。
[Al(OH)4]-
Fe2+
(3)A与Cl2混合光照可能发生爆炸，生成　 　 (填化学式)，A在该反应中作为
　　 　 (填“氧化剂”或“还原剂”)。。
HCl
还原剂
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