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§3-2-1 合金
教学目标：
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。
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。
通过实验探究铝和氧化铝的性质及转化，认识两性氧化物，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。
了解储氢合金、钛合金等新型合金，感受化学科学对创造更多新材料以满足人类生活需要和促进科技发展的重要作用。
教学过程：
环节要点 教师活动 学生活动
【引入】 生活中，我们处处使用合金材料，合金
与我们的生活息息相关。
【设问】 什么是合金？
【讲授】 合金是由两种或两种以上的金属（或金 思考、回答。
教学环节一：
属与非金属）熔合而成的具有金属特性的物质。
纯金属与合金的结
【设问】 为什么我们使用的金属材料主要是合
构比较
金，而不是纯金属？
【讲授】合金与金属相比，除具有金属的特性外，
还具有许多比各成分金属更优良的物理、化学或
机械的性能。如：硬度大、熔点低、密度小、耐
磨、耐腐蚀等。 【设问】 在纯金属内加入其它元素形成合金以后，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？ 【讲授】 常见的一些合金的硬度比其他成分金属的大，是因为在纯金属内，所有原子的大小和形状都是相同的，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。由此可知，纯金属和合金 的结构不同，决定其性能及用途也有很大差异。
教学环节二：铁合金 【设问】 工业生产最多的金属材料是什么？ 【讲授】 人类使用最广泛的是铁合金。生铁和钢是含碳量不同的两种铁碳合金。由于含碳量不同，钢和生铁在性能上有很大差异。 生铁是铁碳合金，含碳 2%～4.3%，硬度大、抗压性强、性脆，用于制造机座、管道。 钢含碳 0.03%～2%，延展性、机械性能好，用于制造机械和交通工具。钢是用量最大、用途最广的合金，根据其化学成分，可分为：碳素钢和合金钢。 根据含碳量不同，碳素钢可分为低碳钢、中 思考、回答。 思考、回答。
碳钢和高碳钢。低碳钢韧性、焊接性好。中碳钢强度高，韧性及加工性好。高碳钢硬而脆，热处理后弹性好。 合金钢也叫做特种钢，是在碳素钢里适量加入一种或几种合金元素，使钢的组织结构发生变化，从而使钢具有各种特殊性能。不锈钢是最常见的一种合金钢，它的合金元素主要是铬（Cr）和镍（Ni）。 【观看视频】 观看《我和我的祖国》升国旗片段 【思考与讨论】 工程师在测试自动升旗阻断装置时，遇到什么问题？阻断球是什么材料制作？ 【观看视频】 继续观看视频 【思考与讨论】 如何改善材料性能？ 阻断球容易锈蚀，脆弱，属于生铁。加入矽（硅的旧称）、铬和镍，使其变成钢，耐锈蚀，性能更优异。 【小结】 由此可知在不同的合金中，合金元素种类不同，物质的结构发生变化，从而决定其性能产生差异。可以通过改变合金元素来开发具有新 功能的金属材料。
【设问】 地壳中含量最多的金属元素是哪种？ 【讲授】 铝（Al）。铝是一种活泼金属，可以与盐酸反应，请看视频。 【视频】 铝片与盐酸反应 【讲授】 铝是一种活泼金属，铝在常温下能与空气中的氧气反应，生成一层致密的氧化铝薄膜。 4Al + 3O2 2Al2O3 。氧化铝保护膜和铝均与盐酸发生反应，铝与盐酸反应，产生大量可燃性气体——氢气。化学方程式如下： 化学方程式如下： Al2O3 + 6HCl 2AlCl3 + 3H2O； 2Al + 6HCl 2AlCl3 + 3H2 ↑。 【过渡】 铝能与盐酸反应，能否与氢氧化钠溶液反应？ 【讲授】 我们将未打磨的铝片和打磨过的铝片分别与同浓度、同体积的 NaOH 溶液反应，请看视频。 【视频】 铝与 NaOH 溶液反应 【讲授】 放入打磨过铝片的试管中立即产生气泡；而放入未打磨铝片的试管中开始没有气泡，一段时间后也有气泡。两支试管中均产生可燃性气体——氢气。 说明铝、氧化铝均可与 NaOH 溶液反应，化 思考、回答。
观看视频，
书写化学方程式。
观看视频，思考打
教学环节三： 磨过的铝片和未
铝和铝合金 打磨过的铝片与
NaOH 溶液反应的
原理，书写化学方
程式。
掌握两性氧化物
的概念。
归纳小结铝的性
质及用途。
学方程式如下： Al2O3 +2NaOH 2NaAlO2 + H2O 2Al + 2NaOH +2H2O 2NaAlO2 +3H2 ↑ 【小结】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。 由于 Al 和 Al2O3 均能与酸、碱反应，因此铝制餐具不宜用来蒸煮或长时间存放酸性或碱性食物。 铝合金是目前用途广泛的合金之一，其中硬铝的密度小、强度高，具有较强的抗腐蚀能力，常用于制造飞机的外壳，因而称为——“带翼的 金属”。
教学环节四：新型合金 【思考】为满足尖端技术发展的需要，人们还设计和合成了许多新型合金。 【讲授】 1．储氢合金——用于以氢气为燃料的汽车 2．钛合金——“蛟龙”号载人潜水器的耐压球壳 3．耐热合金——航空航天、生物工程和电子工业 4．形状记忆合金——可挤压的眼镜架 【讲授】 在金属元素中，有一类性质相似并在自然界共生在一起的稀土元素。它们是元素周期表中原子序数从 57 至 71（从镧至镥 称为镧系元素）的 15 种元素以及钪和钇，共 17 种元素。 稀土金属即可单独使用，也可用于生产合金，在合金中加入适量稀土金属，能大大改善合金的性能。因而，稀土元素又被称为“冶金工业的维生素” 。 【总结】 金属材料的发展即将面临许多压力：一方面，新型高分子材料、新型陶瓷材料的崛起，与传统金属材料齐头并进；另一方面，金属材料大量开发，金属矿产资源日渐紧张。所以要对已有金属材料最大限度的利用，又要不断开拓金属材料的新功能，同时建立废旧金属的回收和再利 用机制。 思考、浏览。 思考、回答。
教学环节五：趣味化学小实验 【观看视频】 观看《会跳舞的可乐罐》，掌握铝与氢氧化钠反应的实验原理。 观看视频，掌握铝与氢氧化钠反应 的实验原理。
课堂练习 【题目】课本 80 页 1．目前用量最大、用途最广的合金是 ，根据其化学成分，可分为 和 两大类。不锈钢在空气中比较稳定，不易生锈，有很强的抗腐蚀能力，其合金元素主要是 。 2 ． Al2O3 既可以与 反应， 又可以与 反应，它是 氧化物。 4．下列关于合金的说法中，正确的是（ ） A．合金的熔点一定比各成分金属的低 B．在我国使用最早的合金是钢 C．生铁的含碳量为 0.03%~2% D．稀土金属可以用于生产合金 思考、回答。

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