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(共26张PPT)
第二节 金属材料
铝合金锅
钛合金羽毛球拍
镍合金门锁
钢铁材料
铂合金首饰
金属材料包括纯金属和它们的合金。
日常使用的金属材料，大多数属于合金。
钠钾合金
应用广泛的金属材料
一、合 金
1、定义：
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混合物。
2. 合金的特点：√ 熔点低 √ 硬度大
世界上应用最广泛的合金是钢.
铁合金
钢
生铁
（含碳量较高，硬、脆、抗压）
合金钢
碳素钢
铬Cr—防氧化元素
镍Ni—防腐蚀元素
不锈钢
铁合金
新型合金
储氢材料
一种新型合金，一定条件下能吸收氢气，一定条件能放出氢气：循环寿命性能优异，并可被用于大型电池，尤其是电动车辆、混合动力电动车辆、高功率应用等等。
钛合金
钛合金强度高、耐蚀性好、耐热性高。
钛合金主要用于制作飞机发动机压气机部件，其次为火箭、导弹和高速飞机的结构件
二、铝
生活中常见的铝制品
铝
线
铝锅
铝箔
1.铝的物理性质
导电性
良好
颜色、状态
银白色、固态
银粉漆
延展性
良好
导热性
良好
密度：较小
航空、航天材料
铝是地壳中含量最高的金属元素
铝比铁活泼，但铝为什么不像铁那样容易被腐蚀？
铝锅
生锈的铁门
常温下，铝的表面在空气中被氧气被氧化，生成一层致密氧化物薄膜。
2、化学性质
强还原性
剧烈燃烧，发出耀眼的白光，放出大量的热
4Al +3O2 ＝ 2Al2O3
点燃
（1）铝与非金属单质（Al与O2、Cl2、S等反应）
制燃烧弹、信号弹、火箭推进剂等
（2）铝与酸溶液
2Al+6H+=2Al3++3H2↑
注：铝在冷的浓硫酸、浓硝酸中发生钝化
（3）铝与盐溶液
2Al+3Cu2+＝3Cu+2Al3+
（4）铝与强碱溶液
2Al+2NaOH +6H2O＝2Na[Al(OH)4]+3H2 ↑
（可用于除杂）
很多金属都能与酸反应，但大多数金属却不能与碱反应，而铝在遇强碱时发生反应，并放出H2，说明铝具有两性(金属性与非金属性)。
2Al+2OH- +6H2O＝2[Al(OH)4]- +3H2 ↑
2、化学性质
2Al+6H2O = 2Al(OH)3+3H2
Al(OH)3+NaOH = Na[Al(OH)4]
2Al +2NaOH +6H2O ＝ 2Na[Al(OH)4] + 3H2 ↑
铝先与水反应：
氢氧化铝 两性，与强碱反应：
从反应实质看氧化剂是H2O
(氧化剂)
(还原剂)
反应实质
（4）铝与强碱溶液
2Al+2NaOH +6H2O＝2Na[Al(OH)4]+3H2 ↑
（可用于除杂）
2Al +Fe2O3 ＝ Al2O3+2Fe
高温
铝热剂
铝热剂：铝和某些不如铝活泼的金属的氧化物
（Fe2O3、Fe3O4、V 2O5、Cr2O3、MnO2）
（5）铝热反应
应用：
①冶炼难熔的金属 ②焊接钢轨
2、化学性质
焊接钢轨
铝热反应 应用
打磨铁的氧化物
熔融的铁流入模件中
把铝热剂倒入模件
点燃焊剂
打开模件、等候冷却及打磨
主要是利用铝热反应熔断钢筋,使楼房定向倒塌
定向爆破
三、铝的重要化合物
1．氧化铝 Al2O3
色态 溶解性 熔点 硬度
白色固体 难溶于水 高 大
(2)用途
①冶炼金属______的原料
②良好的_______材料
铝
耐火
（电解熔融氧化铝）
(1)物理性质
铝箔在灯焰上灼烧表面变暗，熔而不落
自然界中纯净的Al2O3为无色晶体，俗称刚玉，硬度仅次于金刚石，可做宝石
氧化铝陶瓷坩埚
蓝宝石（亚洲之星）
刚玉粉
红宝石（卡门-露西娅）
(3)化学性质
①与酸（HCl）反应：
②与强碱（NaOH）反应的化学方程式：
（两性氧化物）
Al2O3 + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2O
1．氧化铝 Al2O3
Al2O3+6H+=2Al3++3H2O
Al2O3 + 2NaOH + 3H2O = 2Na[Al(OH)4]
Al2O3 + 2OH- + 3H2O = 2[Al(OH)4]-
（1）物理性质
白色胶状固体，难溶于水。
它能凝聚水中的悬浮物，并能吸附色素，所以可作净水剂。
明矾(KAl(SO4)2 12H2O) 净水的原理：
明矾无色晶体，可溶于水，在天然水中生成Al(OH)3胶体，它凝聚水中的悬浮物，吸附色素，使水澄清。
2．氢氧化铝 Al(OH)3
(2)化学性质——两性氢氧化物
① 与强酸反应
② 与强碱反应
③ 不稳定性
2Al(OH)3 Al2O3＋3H2O
2．氢氧化铝 Al(OH)3
Al(OH)3 + 3HCl = AlCl3 + 3H2O
Al(OH)3+3H+=Al3++3H2O
Al(OH)3 + NaOH = Na[Al(OH)4]
Al(OH)3+OH- = [Al(OH)4]-
实验室用铝盐与氨水反应制取Al(OH)3
Al3+ + 3NH3·H2O = Al(OH)3 +3NH4+
(3)用途
①能凝聚水中的悬浮物并能吸附色素，
可用做_______。
②利用其弱碱性，可用做医用的___________ 。
净水剂
2．氢氧化铝 Al(OH)3
胃酸中和剂
合金：熔点低、硬度大
1、物理性质
2、化学性质
（1）铝与非金属单质（Al与O2、Cl2、S等反应）
4Al+3O2==2Al2O3
点燃
（2）铝与酸溶液
2Al+6H+=2Al3++3H2↑
注：铝在冷的浓硫酸、浓硝酸中发生钝化
（3）铝与盐溶液
2Al+3Cu2+＝3Cu+2Al3+
（4）铝与强碱溶液
2Al+2NaOH +6H2O＝2Na[Al(OH)4]+3H2 ↑
（可用于除杂）
2Al +Fe2O3 ＝ Al2O3+2Fe
高温
（5）铝热反应
还原性
一、铝
小 结
三. Al(OH) 3
：白色固体，不溶于水，熔点高
二. Al2O3
(1) 物理性质
(2) 化学性质:
——两性氧化物
Al2O3 +6H+＝2Al3++3H2O
Al2O3 + 2OH- + 3H2O = 2[Al(OH)4]-
(1) 物理性质:
不溶于水的白色胶状物，有吸附性
——两性氢氧化物
(2) 化学性质:
① 两性氢氧化物
Al(OH)3 +3H+＝Al3++3H2O
Al(OH)3+OH- = [Al(OH)4]-
② 受热易分解: 2Al(OH)3 = Al2O3+3H2O
小 结
实验室用铝盐与氨水反应制取Al(OH)3
Al3+ + 3NH3·H2O = Al(OH)3 +3NH4+金属材料
【教材分析】
本节教学内容是人教版高中化学必修第一册第三章《铁 金属材料》第二节《金属材料》的第二课时。该部分的教学内容涉及到金属材料部分知识点的升级和实际计算问题中的应用。本节内容包括“金属材料”和“物质的量在化学方程式计算中的应用”两部分内容。教材按照“铁合金→铝和铝合金→新型合金”的顺序介绍了金属材料。在第二章的第三节“物质的量”里，教材介绍了摩尔、摩尔质量、气体摩尔体积、物质的量浓度等基本概念，为了分散学习难点，把“物质的量在化学方程式计算中的应用”安排在本节里。
在介绍铝和铝合金时，由于课程标准中没有要求系统介绍铝及其化合物的知识，因此，教材只从材料的角度简单介绍了铝单质和氧化铝的化学性质。通过实验、比较，得出铝和氧化铝既能与碱反应又能与酸反应，并在此基础上引出两性氧化物的概念。教材紧接着介绍了铝和铝合金的特点及应用。
为了体现金属材料的发展趋势，拓展学生的视野，教材特意安排了“三、新型合金”这部分内容，结合图片介绍了新型材料的应用。在“科学·技术·社会”中介绍了用途广泛的稀土金属。
教材在这一节的最后安排了物质的量在化学方程式计算中的应用利用化学方程式中各物的化学计量数之比等于各物质的物质的量之比，通过一个例题，把在第二章里学习的物质的量摩尔质量、气体摩尔体积、物质的量浓度等知识应用到化学方程式的计算中，分散了在第二章集中学习物质的量及相关概念的难点。
【学情能力分析】学生在初中学习了合金的概念。本节在介绍金属材料之前，先介绍了合金的结构特点。在介绍铁合金时，教材介绍了生铁和钢，联系实际创设真实情境，配合图片说明了它们的用途，并采取框图的方式重点介绍了碳素钢。教材还介绍了特种钢，并在“资料卡片”中介绍钢中合金元素的主要作用，在“科学·技术·社会”中介绍了2017年我国成功研制的超级钢。另外，结合金属材料的检测，在“化学与职业”栏目介绍了测试工程师这个与化学专业相关的职业。
【学习重难点】
熟悉新型合金的类型和用途，了解稀土元素的概念以及稀土金属的应用场景和在我国的地位，熟练掌握物质的量在化学方程式计算中的应用，根据题意列出方程并求解出答案。
【教学准备】
学生复习金属材料的种类，对合金和单一金属的概念和区别加以回顾，预习本堂课的内容，提前了解氢能利用存在的两大难题，并加以思考；教师准备好多媒体课件，以及课堂中需要使用的图片、道具。
【课程标准及核心素养】
课程标准 核心素养
1.知道金属材料的常见类型，结合实例认识铁合金、铝合金、新型合金的组成、性能与应用。 2.能从金属材料组成的角度对生活中常见的材料进行分类，能根据使用需求选择适当的材料。 3.结合真实情境中的应用实例或通过实验探究，了解铝及其化合物的主要性质。 1.证据推理与模型认知：以铁合金、铝合金为例，能从元素组成上对合金进行分类，并认识不同类型金属材料组成、性能与应用的联系，强化性能决定用途的观念。 2.科学探究与创新意识：通过实验探究铝和氧化铝的性质及转化，认识两性氧化物，体会实验对认识和研究物质性质的重要作用。 3.科学态度与社会责任：通过化学反应探索物质的性质、实现物质的转化，深刻认识化学对创造更多物质财富和精神财富、满足人民日益增长的美好生活需求的重大贡献。
【教学设计】
【引入】氢能是人类未来的理想能源之一，氢能利用存在两大难题：制取和储存。
H2是一种易燃易爆的气体，要利用H2，关键要解决H2的安全储存和运输问题。一般情况下，H2采用气态和液态储存，如在更高压下把 H2压入钢瓶，但运送笨重的钢瓶既不方便也不安全。储氢合金的发现很好的解决了这个问题。
【讲解】储氢合金是一类能够大量吸收 H2，并与 H2结合成金属氢化物的材料。具有使用价值的储氢合金要求储氢量大，金属氢化物既容易形成，稍稍加热又容易分解，室温下吸、放氢的速率快。
常见的储氢合金如：Ti-Fe合金和La-Ni合金等。
【讲解】近年来，为了满足某些尖端技术发展的需要，人们设计和合成了许多新型合金。新型储氢合金材料的研究和开发为氢气作为能源的实际应用起到重要的推动作用。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。
【板书】第三章 铁 金属材料
第二节 金属材料
【讲练互动】
一、合金和铁合金
1．金属材料：包括纯金属和它们的合金。
2．合金的性能：具有许多优良的物理、化学或机械性能，如合金的硬度、熔点不同于其成分金属。
(1)性能变化
①熔点：常见合金的熔点低于其成分金属；
②硬度：常见合金的硬度大于其成分金属。
(2)调节方法
通过所添加的合金元素的种类、含量和生成合金的条件等来加以调节。
(3)差异原因
在纯金属内加入其他元素形成合金以后，结构发生了变化，使合金的性能与纯金属有很大的差异。
3．铁合金
(1)生铁和钢
分类 含碳量 性能 应用
生铁 2%～4.3% 硬度大、抗压，性脆、可以铸造成型 制造机座、管道的重要材料
钢 0.03%～2% 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
(2)用量最大、用途最广的合金——钢
　
【互动探究、思考研讨回答】
1．不同的金属形成合金后，哪些性质发生了变化？哪些性质不变？
提示：合金的熔点一般比各成分金属的低，硬度、强度一般比各成分金属的大；金属的化学性质不变，可看作合金中各成分金属化学性质的加和。
2．合金是纯净物还是混合物？其只含有金属元素吗？
提示：合金是混合物，不只含有金属元素。合金是由两种或两种以上的金属和金属(或非金属)熔合而成的，一定含有金属元素，可能含有非金属元素。
3．根据你的生活经验和下表所提供的信息，请思考分析下列问题。
物理性质 银 铜 铁 铅
导电性(以银的导电性100为标准) 100 99 17 7.9
熔点/℃ 962 1 083 1 535 —
硬度(以金刚石的硬度10为标准) 2.5～4 2.5～3 4～5 1.5
(1)为什么菜刀、锤子等通常用铁制而不用铅制？
(2)银的导电性比铜好，为什么导线一般用铜制而不用银制？
提示：(1)因为铁的硬度比铅大，且铅有毒，故通常用铁而不用铅制菜刀、锤子等。
(2)虽然银的导电性比铜好，但银比铜贵得多，且电线用量大，所以一般用铜不用银制导线。
【教师归纳总结】
1．合金的形成条件
(1)金属与金属形成合金时：金属在熔化状态下相互混合，熔化时的温度需达到成分金属中熔点最高的金属的熔点，但又不能超过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一般不能形成合金。
2．选用金属材料的基本依据
(1)金属的用途、外观、价格等。
(2)物理性质(密度、硬度、强度、导电性、导热性等)决定金属材料的加工难易程度。
(3)化学性质(与水的作用、耐腐蚀性等)决定金属材料的日常维护和对环境的影响。
【实践出真知】
1．下列关于合金的说法正确的是(　　)
A．合金中可能含有非金属元素 B．合金中至少含有两种金属元素
C．铜合金是纯净物 D．合金中的金属元素以化合物的形式存在
解析：选A。合金可由金属与金属或金属与非金属制得，一定含有金属元素，可能含有非金属元素，A正确；合金未必含有两种或两种以上的金属元素，B不正确；合金属于混合物，合金中的金属仍以游离态存在，C、D都不正确。
2．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，原因是它(　　)
A．有良好的导热性B．有一定的机械强度C．不易与空气和水作用D．有良好的导电性
解析：选B。钢材被大量应用于桥梁的结构材料，说明它有一定的机械强度而与其导电性或导热性等无关。
3．工业生产中常将两种或多种金属(或金属与非金属)在同一容器中加热使其熔合，冷凝后得到具有金属特性的熔合物——合金，这是制取合金的常用方法之一。根据下表数据判断，不宜用上述方法制取的合金是(　　)
金属 Na Al Cu Fe
熔点/℃ 97.81 660 1 083 1 535
沸点/℃ 883 2 200 2 595 3 000
A．Fe Cu合金 B．Cu Al合金 C．Al Na合金 D．Cu Na合金
解析：选D。由题目的信息可知，在同一温度范围内都能熔化的金属可以形成合金，Fe Cu、Cu Al、Al Na都可以熔合在一起，而Cu Na不可以，因为铜的熔点高于钠的沸点，铜开始熔化时，钠已经变成气体。
【新知导学】
二　铝和铝合金　新型合金
【自主学习】1．铝和氧化铝
(1)铝的物理性质：铝是地壳中含量最多的金属元素，单质铝具有金属的一般物理性质，是银白色固体，具有良好的导电性、导热性和延展性。
(2)铝和氧化铝的化学性质
①铝与氧气反应
常温下，铝能与空气中的氧气发生反应，表面生成一层致密的氧化铝薄膜(保护内部金属)，化学方程式为4Al＋3O2===2Al2O3；
②铝、氧化铝与盐酸、NaOH溶液反应
实验操作
实验现象 试管中开始没有气泡，一段时间后才产生气泡，铝片溶解，将点燃的木条放在试管口时发出爆鸣声 试管中开始没有气泡，一段时间后才产生气泡，铝片溶解，将点燃的木条放在试管口时发出爆鸣声 试管中立即产生气泡，铝片溶解，将点燃的木条放在试管口时发出爆鸣声
实验结论 铝表面的氧化膜既能与盐酸反应，又能与NaOH溶液反应，反应的化学方程式为Al2O3＋6HCl===2AlCl3＋3H2O、 Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O
铝既能与盐酸反应，又能与NaOH溶液反应，都产生H2，反应的化学方程式为2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑、 2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑
③两性氧化物
像Al2O3这类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。写出Al2O3分别与盐酸、NaOH溶液反应的离子方程式：Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O、Al2O3＋2OH－===2AlO＋H2O。
【特别强调】Al2O3只能与强碱反应，而不能与弱碱反应。
2．铝和铝合金
(1)纯铝：硬度和强度较小，不适合制造机器零件等。
(2)铝合金
①制备：向铝中加入少量的合金元素，可制成铝合金；
②应用：铝合金是目前用途广泛的合金之一，如硬铝(含Cu、Mg、Mn、Si)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。
3．新型合金
【互动探究】
1．能否用铝制餐具蒸煮或长时间存放酸性或碱性食物？为什么？
提示：不能。因为铝和氧化铝均能与酸、碱反应。
2．为什么航空航天领域中铝合金比铁合金用途更广泛？
提示：①铝合金比铁合金质地轻、强度大，更适用于航空航天领域；②铝合金表面易形成致密的氧化膜，此氧化膜耐高温、耐腐蚀，而铁合金的氧化膜易脱落，起不到防腐蚀的作用。
3．根据铝的性质分析，如何除去镁粉中的铝粉？
提示：向样品中加入足量的NaOH溶液，然后过滤、洗涤、干燥。
4．科学家用某些金属做成的合金，制成人造卫星的天线。发射卫星时，先将其在低温下折叠起来，装进人造卫星的“口袋”里，当火箭进入预定的轨道，“口袋”里的天线受到太阳光的照射，温度升高后，就会迅速地恢复原来的形状，从“口袋”里伸出来，奇妙的是，展开后的天线与原来在地面上的形状一模一样，分毫不差。
你知道上述合金属于什么合金吗？请你查阅相关资料，了解该合金由哪些金属制成。
提示：题中合金属于形状记忆合金，用于制造形状记忆合金的金属有镍、钛等。
5．现有铝、铁组成的混合物，分为等质量的两份，分别投入足量的稀盐酸和稀氢氧化钠溶液中，放出氢气的体积之比为2∶1(相同条件下)。则该混合物中铝和铁的物质的量之比是多少？质量之比是多少？
提示：根据题意，可以判断出铝与NaOH溶液(或稀盐酸)反应产生的氢气体积和铁与稀盐酸反应产生的氢气体积相等，由关系式2Al～3H2、Fe～H2可知，n(Al)∶n(Fe)＝2∶3，m(Al)∶m(Fe)＝(27×2)∶(56×3)＝9∶28。
【升华提升】 铝与盐酸、NaOH溶液反应的比较
1．定量关系
2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑；2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑。
(1)等量的铝分别与足量的盐酸和NaOH溶液反应，产生H2的量相等，此时消耗HCl与NaOH的物质的量之比为3∶1。
(2)足量的铝分别与等体积等浓度的盐酸和NaOH溶液反应，产生H2的物质的量之比为1∶3，此时消耗铝的物质的量之比也为1∶3。
(3)一定量的铝分别与一定量的盐酸和NaOH溶液反应，若<<1，则必定：
①铝与盐酸反应时，铝过量，而盐酸不足；
②铝与NaOH溶液反应时，铝不足，而NaOH过量。
2．灵活利用数轴正确分析量的关系
【实践出真知】
1．(双选)下列关于铝合金的说法错误的是(　　)
A．铝合金比纯铝的硬度大 B．铝合金属于混合物
C．铝合金不能与氢氧化钠溶液反应 D．纯铝是制造飞机的理想材料
解析：选CD。铝合金中铝能与氢氧化钠溶液反应；纯铝硬度和强度较小，不是制造飞机的理想材料。
2．下列关于储氢合金的说法错误的是(　　)
A．储氢合金能与氢气结合成金属氢化物
B．常用的储氢合金储氢量大，金属氢化物既容易形成，一定条件下又容易分解
C．储氢合金的研究和开发将会推动氢能源的应用
D．储氢合金中的金属元素一定显正价
解析：选D。储氢合金中的金属元素显0价。
3．称取两份铝粉，第一份加入足量的浓NaOH溶液，第二份加入足量的HCl溶液，如果放出等体积的气体(在同温、同压下)，则两份铝粉的质量之比为(　　)
A．1∶2　　　　B．1∶3 C．3∶2 D．1∶1
解析：选D。不论是与NaOH溶液反应，还是与HCl溶液反应，均是Al失去电子，还原产物都是H2，且都有如下关系：2Al～6e－～3H2，由关系式可知，2 mol Al生成3 mol H2，只要在酸、碱足量的情况下，生成H2的多少决定于参加反应的铝的多少。生成相同质量的H2，消耗铝的质量相同。
【素养达标检测】
1．我国“复兴号”高速列车的运行速度达到350 km·h－1。高速列车制造要使用轻质金属材料。下列可以作为轻质金属材料的是(　　)
A．铝合金　　B．铁合金 C．碳纤维 D．硅纤维
解析：选A。A．铝密度小，铝合金为轻金属材料，耐腐蚀，硬度大，符合高速列车制造使用材料要求，故A正确；B．铁是重金属，铁合金为重金属材料，不符合高速列车制造使用材料要求，故B错误；C．碳纤维为非金属材料，不符合高速列车制造使用材料要求，故C错误；D．硅纤维为非金属材料，不符合高速列车制造使用材料要求，故D错误。
2．下列合金不属于新型合金的是(　　)
A．硬铝 B．储氢合金 C．钛合金 D．耐热合金
解析：选A。硬铝不属于新型合金。
3．下列说法正确的是(　　)
A．高碳钢的含碳量大于2% B．生铁既可铸造也可锻造
C．生铁和钢都属于铁合金 D．生铁是用途最广的合金
解析：选C。A．高碳钢属于钢中的碳素钢，含碳量高于0.6%，故A错误；B．生铁可铸但不可锻，故B错误；C．铁合金通常包括生铁和钢两大类，故C正确；D．钢是用途最广的合金，故D错误。
4．为了除去MgO中混有的少量杂质Al2O3，可选用的试剂是(　　)
A．KOH溶液 B．氨水 C．稀盐酸 D．稀醋酸
解析：选A。要除去MgO中混有的少量杂质Al2O3，所加试剂只能与Al2O3反应而不能与MgO反应，反应完全后过滤即可。氨水与Al2O3不反应，稀盐酸、稀醋酸均能与MgO反应，只有KOH溶液能与Al2O3反应而与MgO不反应。
5．足量下列物质与相同质量的铝反应，放出氢气且消耗溶质的物质的量最少的是(　　)
A．氢氧化钠溶液 B．稀硫酸 C．盐酸 D．氯化钠溶液
解析：选A。氯化钠溶液与铝不反应，可排除D项；NaOH溶液、稀硫酸、盐酸均可与Al反应产生氢气，其对应关系分别为2NaOH～2Al，3H2SO4～2Al，6HCl～2Al，故与相同质量的铝发生反应消耗NaOH的物质的量最少。
6．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________。
(2)气体A是________。
(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”)。
(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________。
解析：(1)加入足量NaOH溶液，Al溶解，Fe不溶，操作X为过滤。(2)Al与氢氧化钠溶液反应产生氢气，气体A为H2。(3)H2与Cl2反应生成HCl。(4)溶液B中阴离子有OH－、AlO，溶液D中金属离子为Fe2＋。
答案：(1)过滤　(2)H2　(3)HCl　还原剂　(4)AlO　Fe2＋
【评价检测】
1．下列所用材料不属于合金的是(　　)
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：选B。A．家用的铝窗是铝合金，不符合题意；B．温度计用的水银是金属汞单质，不是合金，符合题意；C．铸造用的黄铜是铜合金，不符合题意；D．建筑用的钢筋是铁合金，不符合题意。
2．(绥芬河高级中学高一期末)下列关于合金的叙述中不正确的是(　　)
A．合金具有熔点高、硬度大等特性B．目前用量最大、用途最广的合金是钢
C．在我国使用最早的合金是青铜 D．最常见的一种合金钢是不锈钢
解析：选A。A．并不是所有的合金都熔点高、硬度大，A错误；B．目前用量最大、用途最广的合金是钢，B正确；C．我国早在商代就使用了青铜，C正确；D．最常见的一种合金钢是不锈钢，D正确。
3．镁铝合金因坚硬、轻巧、美观、洁净、易于加工而成为新型建筑装潢材料，主要用于制作窗框、卷帘门、防护栏等。下列与这些用途无关的性质是(　　)
A．不易生锈 B．导电性好 C．密度小 D．强度高
解析：选B。由题目的描述可得题述装潢材料与导电性无关。
4．(2021·端州高一期末)某合金与铁的物理性质比较如下：(硬度以金刚石的硬度10为标准，导电性以银的导电性100为标准)
熔点 密度 硬度 导电性
某合金 3 200 ℃ 3.20 g/cm3 7.5 3.5
铁 1 535 ℃ 7.86 g/cm3 4.5 17
已知该合金耐腐蚀、强度大，从以上性能看，该合金不适合制成(　　)
A．门窗框 B．炉具 C．导线 D．飞机外壳
解析：选C。A．该合金的硬度大、密度小，可用作门窗框，故不符合题意；B．该合金的熔点高，可用作炉具，故不符合题意；C．该合金的导电性差，不能用作导线，故符合题意；D．该合金的硬度大、密度小、熔点高，可用作飞机外壳，故不符合题意。
5．如图所示的实验中，投入打磨过的铝片后，下列说法正确的是(　　)
A．①中产生气泡，②中不产生气泡 B．①和②中都不产生气泡
C．①和②中都产生气泡，①中是H2，②中是O2 D．①和②中都产生气泡，且都是H2
解析：选D。Al与NaOH溶液和盐酸均反应生成H2。
6．(2020·大安第一中学高一月考)2020年11月24日4时30分，我国在中国文昌航天发射场，用长征五号遥五运载火箭成功发射探月工程“嫦娥五号”探测器，开启我国首次地外天体采样返回之旅。“嫦娥五号”中使用了大量合金。下列有关金属或合金的说法中不正确的是(　　)
A．生铁属于合金 B．一般合金的熔点比各成分金属的低
C．合金的化学性质与其成分金属的化学性质不同
D．改变原料的配比、生成合金的条件，可以得到具有不同性能的合金
解析：选C。A．生铁由铁和碳等元素组成，属于合金，故A正确；B．形成合金后，结构发生了改变，一般合金的熔点比各成分金属的低，故B正确；C．合金的化学性质与其成分金属的化学性质相同，故C错误；D．改变原料的配比、生成合金的条件，组成合金的成分、结构不同，对合金的性质产生不同的影响，可以得到具有不同性能的合金，故D正确。
7．下列关于Al2O3的说法正确的是(　　)
A．Al2O3是金属氧化物，也是两性氧化物B．Al2O3加热易分解为铝和氧气
C．Al2O3能与水反应 D．Al2O3也属于铝合金
解析：选A。Al2O3属于两性氧化物，A正确；Al2O3熔点高，加热难分解，B错误；Al2O3与水不反应，C错误；氧化铝是纯净物，铝合金属于混合物，D错误。
8．用铝箔包装0.1 mol金属钠，用针扎出一些小孔，放入水中，完全反应后，用排水集气法收集产生的气体，则收集到的气体为(标准状况)(　　)
A．O2和H2的混合气体 B．H2(1.12 L) C．H2(大于1.12 L) D．H2(小于1.12 L)
解析：选C。从钠和铝的性质入手，首先钠与水反应生成NaOH和H2，铝再与NaOH反应生成NaAlO2和H2，收集到的气体为两者产生的氢气之和，显然要比钠单独产生的H2多。
9．甲、乙两个烧杯中分别盛有100 mL 4.0 mol·L－1的盐酸和100 mL 4.0 mol·L－1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(　　)
A．1∶1 B．2∶3 C．3∶2 D．3∶1
解析：选B。甲、乙两烧杯中含HCl、NaOH的物质的量都为0.4 mol，根据化学方程式2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑、2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑可知，5.4 g(即0.2 mol)Al分别与盐酸和NaOH溶液反应时，盐酸不足而NaOH过量，故Al与盐酸反应生成0.2 mol H2，与NaOH溶液反应生成0.3 mol H2，其体积比为2∶3。
10．根据你学过的有关金属的知识，回答下列问题：
(1)钢铁制品的使用更为广泛，但是铁制品易生锈，铁锈的主要成分是________(填名称)，铁的氧化物常见的还有________、________。(填化学式)
(2)铝制品因为表面易形成致密的氧化铝薄膜而经久耐用，但是该氧化膜易被酸、碱破坏，若使氧化铝与氢氧化钠溶液作用，反应的化学方程式为______________________________________________。
(3)一位收藏者有一枚表面是黑色，且有少量绿色锈状物的货币，这肯定是___________币，黑色物质是___________(填名称)，形成这种物质的化学方程式为___________________________________________________________，绿色物质是________(填化学式)，这枚金属币的真面目为________色。
解析：(1)铁制品易生锈，铁锈的主要成分是氧化铁；常见铁的氧化物有FeO、Fe3O4。(2)氧化铝与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和水。(3)绿色锈状物应该是铜绿的颜色，所以该货币应该是铜币，为紫红色，而黑色物质是氧化铜。形成氧化铜的化学方程式为2Cu＋O2===2CuO，而生成铜绿的化学方程式是2Cu＋O2＋CO2＋H2O===Cu2(OH)2CO3。
答案：(1)氧化铁　FeO　Fe3O4 (2)Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O
(3)铜　氧化铜　2Cu＋O2===2CuO　Cu2(OH)2CO3　紫红
11．历史上金、银、铜主要是作为货币金属或装饰品被应用。
(1)金、银、铜常被作为货币流通，从化学角度来看，主要是利用它们的________(填字母)。
A．硬度适中B．密度适中 C．在自然界里都可得到纯净的单质D．不活泼性
(2)试样X由氧化亚铁和氧化铜组成，取质量相等的两份试样，按如图所示进行实验：
请写出步骤③中所发生的全部反应的离子方程式：
_________________________________________________________________________。
若全部的溶液Y和全部的粉末Z充分反应后，生成的不溶物W的质量是m，则每份试样X中氧化铜的质量为________(用m表示)。
解析：(1)金、银、铜都属于不活泼金属，易加工，因此在历史上都曾经用作货币。(2)试样X与过量盐酸反应所得溶液Y为FeCl2、CuCl2、HCl混合溶液，粉末Z为Fe、Cu混合物，将Y和Z混合，发生反应：Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu，Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑，生成的溶液呈强酸性且不含Cu2＋，则不溶物W全部是金属铜，则每份试样X中氧化铜的质量为×m×＝m。
答案：(1)D (2)Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu，Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑　m
【等级考检测】
12．(双选)中国的航空铝材处于世界领先的行列。下列关于铝合金的说法错误的是(　　)
A．铝合金是一种混合物，它比纯铝的熔点高
B．高温铝液易被氧化，铝合金应在熔剂层覆盖下熔炼
C．镁铝合金耐腐蚀，但能被烧碱(NaOH)腐蚀
D．镁铝合金在盐酸中无法溶解
解析：选AD。A项，合金均为混合物，一般来说，合金的熔点比其成分金属的熔点低；B项，在熔剂层覆盖下熔炼，可隔绝空气，防止高温铝液被O2氧化；C项，镁铝合金中的铝能与NaOH溶液反应；D项，镁铝合金中的Mg、Al均能与盐酸反应。
13．(双选)下列反应的离子方程式书写不正确的是(　　)
A．钠溶于NaOH溶液中：Na＋2H2O===Na＋＋2OH－＋H2↑
B．金属铝溶于氢氧化钠溶液中：Al＋2OH－===AlO＋H2↑
C．金属铝溶于盐酸中：2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑
D．铁跟稀硫酸反应：Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
解析：AB。A项，电荷、得失电子不守恒；B项，为2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑。
【讲解】物质由原子、分子、离子等粒子构成，物质之间的化学反应也是这些粒子按一定数目关系进行的。化学方程式中的化学计量数可以明确表示出化学反应中粒子之间的数目关系。例如：
【投影】化学反应中粒子之间的数目关系。
【设疑】从上例中化学反应中粒子之间的数目关系可以看出什么？
【讲解】化学方程式中各物质的化学计量数之比等于各个物质的，物质的量之比。
【板书】三、物质的量在化学方程式计算中的应用
化学方程式中各物质的化学计量数之比等于各个物质的，物质的量之比。
【设疑】250mL 2mol/L的硫酸与足量的铁屑完全反应。计算：
（1）参加反应的铁屑的物质的量
（2）生成H2的体积（标准状况）
【投影】提示：根据硫酸的体积和H2SO4的物质的量浓度，可以计算出参加反应的H2SO4的物质的量。然后根据化学反应中各物质之间的化学计量数之比，计算出参加反应的铁屑的物质的量和生成的H2的体积。
【讲解】（1）：计算出参加反应的H2SO4的物质的量：0.25L × 2mol/L = 0.50mol
反应方程式：Fe + H2SO4 —— FeSO4 + H2↑
1 1
n(Fe) 0.50mol
1 n(Fe)
1 0.50mol
n(Fe)= 0.50mol
答：参加反应的铁屑的物质的量为0.5mol。
【讲解】（2）：反应方程式：Fe + H2SO4 —— FeSO4 + H2↑
1mol 22.4L
0.50mol
1mol 22.4L
0.50mol V(H2)
V(H2) = 22.4L × 0.50mol ÷ 1mol = 11.2L
答：生成H2的的体积在标准状况下是11.2L。
【投影】物质的量在化学方程式计算中的应用解题步骤。
Step1：写出题目中涉及的反应方程式；
Step2：根据方程式各物质之间的化学计量数之比和已知信息（物质的量或体积或气体摩尔体积或质量等），列出求解未知量的方程式；
Step3：解出方程式，得到答案。
1教学设计
课程基本信息
学科 化学 年级 九年级 学期 春季
课题 课题1 金属材料
教科书 书 名：义务教育教科书 化学 九年级 下册 出版社：人民教育出版社
教学目标
1.证据推理与模型认知：以铁合金、铝合金为例，能从元素组成上对合金进行分类，并认识不同类型金属材料组成、性能与应用的联系，强化性能决定用途的观念。 2.科学探究与创新意识：通过实验探究铝和氧化铝的性质及转化，认识两性氧化物，体会实验对认识和研究物质性质的重要作用。 3.科学态度与社会责任：通过化学反应探索物质的性质、实现物质的转化，深刻认识化学对创造更多物质财富和精神财富、满足人民日益增长的美好生活需求的重大贡献。
教学重难点
教学重点：认识金属物理性质的相似性和差异性及性质与用途的关系。
教学难点：学习运用比较、分析、归纳等方法对获取的信息进行加工。
教学过程
【问题引入】你知道这些日常生活中的实物是什么材料制成的吗？你还能举出更多实例吗？ 【交流讨论】生活中有许多物质都是由金属材料制成。 【过渡】我们身边的很多生活用品，如锅、壶、水龙头等很多都是用金属材料制成的。人类使用的金属材料包括纯金属以及它们的合金。你知道金属材料的发展历程是怎么的吗？ 【讲解】在历史发展过程中，人类从石器时代进入青铜器时代，继而进入铁器时代。到了铁器时代，铁和钢的使用就比较广泛了。在100多年前，人们又发现和利用了铝。而铜、铁、铝是现代社会应用的最多的三种金属材料。 【视频】金属的一些物理性质 【图片展示】课本图8-2中的金属制品。 【交流讨论】金属材料的应用促进了社会的发展。而这些金属的广泛应用都与它们的性质有很大的联系。结合实际生活，及图片中金属的用途，说一说金属都有哪些物理性质。 【总结】金属一般具有以下性质： 1、共性： 状态：常温下大多数为固体。 颜色：有金属光泽，大多呈银白色。 性能: 具有良好的导电性、导热性、延展性。 熔沸点：一般较高。 2、特性： （1）铜呈紫红色、金呈黄色、常温下，汞呈液态 （2）金属的导电性、导热性、密度、熔点、硬度等物理性质差别也较大。 【过渡】后来科学家们较准确的测出了一些金属的物理性质，较详细的明确了它们之间的区别。 【交流讨论】根据生活经验和所学知识，你能回答下列问题吗？ 1.为什么菜刀、镰刀、锤子等用铁制而不用铝制？ （铁比铝的硬度大，） 2.银的导电性比铜好，为什么电线一般用铜制而不用银制？ （银的成本比铜高。） 3.为什么灯泡里的灯丝用钨制而不用锡制？如果用锡制会出现什么情况？ （钨的熔点比锡高。用锡制灯丝，通电后锡会熔化，灯丝会熔断，灯泡不能正常发光。） 4.为什么有的铁制品如水龙头等要镀铬？如果镀金怎么样？ （铬比铁的硬度大，耐磨，耐腐蚀性强，且美观。镀金虽然美观，但成本高，不耐磨。） 【总结】通过以上学习，我们得出物质的性质在很大程度上决定了物质的用途，但这不是唯一的因素。在考虑物质的用途时，还需要考虑资源、价格、是否美观、使用是否便利、废料是否易于回收和对环境是否影响等多种因素。 【过渡】金属在日常生活中被广泛应用，可是你知道吗，在生活和生产领域，应用最广泛的不是纯金属而是它们的合金。你知道是为什么吗？请看屏幕。 【图片展示】各种合金图片 【总结】合金就是在金属中加热熔合某些金属或非金属而制得的具有金属特性的物质。 【过渡】下面我们通过实验探究一下合金的部分特性。 【探究实验】学生观看视频，比较黄铜（铜锌合金）和铜片、硬铝（铝合金）和铝片的光泽和颜色；将它们相互刻画，比较它们的硬度。 【总结】 性质比较实验记录黄铜铜硬铝铝光泽颜色有光泽 黄色有光泽 紫红色有光泽 灰白色有光泽 银白色硬度黄铜比铜硬硬铝比铝硬结论合金一般比组成它的纯金属硬度大
【分析与说理】下面的表格给出了金属铅、镉、铋、锡和焊锡（锡铅合金）、武德合金（铅、镉、铋、锡组成的合金）的熔点，比较一下数据，有什么启示？ 【总结】 纯金属合金铅镉铋锡焊锡武德合金熔点/℃32732127123218370启示合金一般比组成它的纯金属的熔点要低
【总结】硬度大，熔点低，抗腐蚀性强。 【过渡】合金的很多性能与组成它们的纯金属不同，具有熔点低、硬度大、耐腐蚀等特点，使合金更适合于不同的用途。因此，日常使用的金属材料大多数属于合金。现在人类目前使用量最大，用途最广的合金就是铁合金。就铁的两种合金生铁和钢我们进行一个仔细的分析。 【学生活动】生铁和钢就是含碳量不同的两种铁合金，根据教材内容，比较生铁和钢的异同点；比较纯铁与生铁、钢的不同点。 【总结与交流】生铁和钢都是铁的合金，主要成分都是铁。主要区别是它们的含碳量不同；生铁和钢都比纯铁硬度更大，不锈钢比纯铁具有更强的抗腐蚀性。 【讲解】钛和钛合金被认为是21世纪的重要金属材料，它具有熔点高、密度小、可塑性好、易于加工、耐腐蚀、机械性能好等优良的性能，被广泛应用于火箭、导弹、航天飞机、船舶、化工和通讯设备等领域。另外，钛合金与人体具有很好的“相容性”，因此可用来制造人造骨等。 【科学视野】还有一种合金具有形状记忆效应，被广泛用于制作人造卫星和宇宙飞船的天线等。 【总结】研究一类物质的一般过程，根据已有事实，归纳总结一类物质的共性，并关注个别物质的特殊性。 【课堂小结】 【板书设计】 金属材料 一、金属材料包括纯金属和合金。 二、金属的重要物理性质：导电性、导热性、延展性。 三、影响物质用途的因素：性质、资源、价格、是否美观、使用是否便利、废料是否易于回收、对环境的影响。 四、合金： 1．生铁和钢都是铁的合金，它们的含碳量不同； 2．合金的优点（比纯金属）：硬度更大、熔点较低、抗腐蚀性更强。

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