资源简介

优秀教案系列
第二节　金属材料
第1课时　合金
教学分析
教学目标
1.了解铁合金、铝合金的性质和用途。
2.通过铝、氧化铝与盐酸、氢氧化钠的反应,掌握铝与酸、碱的反应规律。
3.通过实验和观察,找出金属在生产、生活中的应用,提高学习化学的兴趣,增强学好化学、服务社会的责任感和使命感。
重点、难点
通过铝、氧化铝与盐酸、氢氧化钠的反应,掌握铝与酸、碱的反应规律。
教法、学法
讲授、探究、讨论。
课时安排
建议1课时。
教学准备
实验仪器和所需试剂、多媒体课件。
主题 教师活动 学生活动 设计意图
课前准备 　　安排预习任务。 　　1.查阅铁合金、铝和铝合金的相关内容,预习课本。 2.用手机拍摄生活中的金属材料,根据它们的用途了解金属材料具有哪些性质。 　　初步感知金属材料。
问题情境 　　通过自主学习查阅有关合金的资料,你知道了哪些信息 　　【思考与交流】 1.什么是合金 日常生活中的金属制品哪些是合金 2.为什么我们使用的金属材料主要是合金,而不是纯金属 【展示】生活中的合金图片。 　　创设问题情境,用身边的化学激发学生的求知欲。
一、合金 的认识 　　【过渡】我们日常生活中所用的金属基本上都是合金,原因是合金与纯金属相比具有优越的性能,下面我们来认识合金。 【思考】为什么合金具有良好的机械性能 【投影】 图3-1纯金属与合金的结构比较 【讲解】根据图3-1讲解合金比纯金属的硬度更大的原因。 　　【填写】 合金的定义: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。 特点:合金比它的各成分金属具有许多优良的物理、化学或机械性能。一般地说,合金的熔点比它的各成分金属的熔点都低。 【学与问】根据图解释合金的熔点为什么一般比它的各成分金属的熔点低 提示:原子之间吸引力减弱。 　　从生活中金属材料的用途深度探究结构决定性质、性质决定用途。
二、铁合金 　　【投影】铁合金。 【讲解】铁合金的分类及用途。 【投影】不锈钢制品。 【讲述】随着科学技术的进步和人民生活水平的提高,不锈钢的装饰品、餐具、炊具已经进入许多家庭。不锈钢制品的外观光洁、美观,不易污染、不生锈,因此受到人们的青睐。 不锈钢中除铁以外,还含有抗腐蚀性很强的铬和镍。常用的不锈钢中含Cr 18%,含Ni 8%(有的不锈钢含Cr 17%~19%,含Ni 8%~13%)。 　　【归纳总结】铁合金的分类与性能。 钢 　　感受铁合金的广泛用途,同时为后面学习金属的冶炼和防腐蚀做好知识准备和探究的必要性认识。
三、铝和 铝合金 　　【投影】几种铝合金的用途。 【讲述】铝是地壳中含量最多的金属元素。纯铝的强度和硬度较小,不适合制造机械零件等。制成铝合金可改善性能。 【设问】同学们再思考一下,活泼的铝不易被腐蚀的原因是什么呢 　　【观察与思考】 1.观察久置铝片的颜色。 2.将该铝片部分浸入4 mol·L-1氢氧化钠溶液中,静置一段时间后取出,观察颜色。 【活动与探究】 3.铝条伸入盐酸中。 4.铝条伸入氢氧化钠溶液中。 【思考与交流】在上面的实验中,我们还观察到,反应开始的时候气泡很少,后期才有大量气泡,产生这种现象的原因是什么 【写出化学方程式】 Al2O3+6HCl2AlCl3+3H2O 2Al+6HCl2AlCl3+3H2↑ Al2O3+2NaOH+3H2O2Na[Al(OH)4] 2Al+2NaOH+6H2O2Na[Al(OH)4]+3H2↑ 等质量的铝与足量的盐酸、氢氧化钠溶液反应,生成相同量的氢气。 【练习1】相同质量的两份铝,分别放入足量的盐酸和氢氧化钠溶液中,生成的氢气在同温、同压下体积比为　　　　　　　　　　　。 　 通过实验探究感受铝、氧化铝的性质与其他金属及其氧化物的不同之处,认识并理解两性氧化物的概念,为学习氢氧化铝的性质做好铺垫。 初步应用化学方程式解决简单的定量问题。
三、铝和 铝合金 　　【提问】请几位同学说一说观察到的现象。发现了什么问题 【教师讲述】氧化铝是两性氧化物。既能与酸反应生成盐和水,也能与碱反应生成盐和水的氧化物,称为两性氧化物。 　　【练习2】根据氧化物的性质,对下列氧化物进行分类:Na2O、CO2、CO、SO3、CaO、FeO、H2O、Al2O3。 ①酸性氧化物:　　 　　。 ②碱性氧化物:　　 　　。 ③两性氧化物:　　 　　。 ④和酸、碱都不反应的是　　　　　。 　　
四、新型合金 　　【引入】生活中除了这些常见的合金材料以外,随着科技的不断发展,也涌现了很多具有特殊性能的新型合金。 【投影】新型合金。 【投影】展示储氢合金的照片。 【讲解】除了储氢合金以外,人们还设计合成了很多新型合金材料,例如:钛合金、耐热合金和形状记忆合金等。 【投影】展示新型合金的照片。 　　【思考】 1.储氢合金的储氢原理和放氢原理是什么 2.储氢合金储氢和放氢发生了什么反应 3.畅想新型合金的前景。 　　开阔学生的视野,感受科技的魅力,培养学习化学的浓厚兴趣。
课堂总结 　　总结本节课的知识体系与学习方法。 　　【整理】本节课的知识体系。 　　对本节课内容进行概括与归纳。
1.下列物质不属于合金的是(　　)
A.不锈钢 B.高碳钢 C.金刚石 D.白铜
2.下列反应的离子方程式书写正确的是(　　)
A.钠和冷水反应:Na+2H2ONa++2OH-+H2↑
B.金属铝溶于氢氧化钠溶液:Al+2OH-+2H2O[Al(OH)4]-+H2↑
C.金属铝溶于盐酸中:2Al+6H+2Al3++3H2↑
D.铁与稀硫酸反应:Fe+2H+Fe3++H2↑
3.在500 mL NaOH溶液中加入足量铝粉,反应完全后共收集到标准状况下的气体6.72 L,生成物Na[Al(OH)4]的物质的量浓度为(假定反应前后,溶液体积不变)(　　)
A.1 mol·L-1 B.0.4 mol·L-1 C.1.5 mol·L-1 D.2 mol·L-1
4.下列说法正确的是(　　)
A.Al2O3难溶于水,不跟水反应,所以Al2O3不是Al(OH)3对应的氧化物
B.因为Al2O3是金属氧化物,所以它是碱性氧化物
C.Al2O3属于两性氧化物
D.Al2O3能与所有的酸、碱溶液反应
5.欲测定某铝铜合金的组成,进行了如下实验:称取粉末状样品1.0 g,量取某浓度的盐酸20 mL,第一次向样品中加入盐酸10 mL,收集到标准状况下的气体224 mL;再向样品中加入盐酸10 mL,又收集到标准状况下的气体112 mL。试求:
(1)所取盐酸的物质的量浓度为　　　　　。
(2)样品中铝的质量分数为　　　　　　　。
参考答案:
1.C　2.C　3.B　4.C　5.(1)2 mol·L-1　(2)27%
1.对于铝和烧碱溶液的反应,下列说法不正确的是(　　)
A.铝是还原剂
B.该反应是氧化还原反应
C.该反应说明所有金属都能与碱反应
D.H2为还原产物
2.某合金与铁的物理性质的比较如下表所示:
物质 硬度 (金刚石为10) 导电性 (银为100)
某合金 2 500 3.00 7.4 2.3
铁 1 535 7.86 4.5 17
还知该合金耐腐蚀、强度大。从以上性能看,该合金不适合用作(　　)
A.导线 B.门窗框 C.炉具 D.飞机外壳
3.将某铁铝合金样品等分成两份,一份加入足量盐酸,另一份加入足量NaOH溶液,同温、同压下产生的气体体积之比为3∶2,则样品中铁、铝的物质的量之比为(　　)
A.3∶2 B.2∶1 C.3∶4 D.4∶3
4.某学习小组用如图所示装置测定铝镁合金中铝的质量分数和铝的相对原子质量。
(1)A中试剂为　　　　　　。
(2)B中发生反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)若实验用铝镁合金的质量为a g,测得氢气的体积为b mL(已换算为标准状况),B中剩余固体的质量为c g,则铝的相对原子质量为　　　　　　　。
(4)实验过程中,若未洗涤过滤所得的不溶物,则测得铝的质量分数将　　　　　　(填“偏大”“偏小”或“不受影响”)。
参考答案:
1.C　2.A　3.C
4.(1)NaOH溶液　(2)2Al+2NaOH+6H2O2Na[Al(OH)4]+3H2↑
(3)　(4)偏小
1.本节课充分利用了金属材料在日常生活中的广泛应用,从学生熟悉的事物入手,使学生体验从已知到未知再回到已知的过程,让每个学生积极主动地参与到科学探究中。
2.通过让学生体会金属在各个领域的重要性及应用的广泛性,更加激发了学生学习的兴趣。
3.本节内容多,比较琐碎。整节课的设计以探究、讨论为重点,以“身边的材料—情境感知—分析小结—探究新知—知识应用—归纳总结”为教与学的主线。
第二节　金属材料
第1课时　合金
一、铁合金
二、铝和铝合金
三、新型合金
新型合金
随着科技的发展,新型合金的种类日益增多,这里介绍主要的几种。由于石油和煤炭的储量有限,而且在使用过程中会带来环境污染等问题,尤其是20世纪70年代全球石油危机,使氢作为新的清洁燃料成为研究热点。在氢能利用过程中,氢的储运是重要环节。1969年荷兰飞利浦公司研制出LaNi5储氢合金,具有大量的可逆吸收、释放氢气的性质,其合金氢化物LaNi5H6中氢的密度与液态氢相当,约为氢气密度的1 000倍。
储氢合金是由两种特定金属构成的合金,其中一种金属可以大量吸氢,形成稳定的氢化物,而另一种金属虽然与氢的亲和力小,但氢很容易在其中移动。Mg、Ca、Ti、Zr、Y和La等属于第一种金属,Fe、Co、Ni、Cr、Cu和Zn等属于第二种金属。前者控制储氢量,后者控制释放氢的可逆性。通过两者合理配制,调节合金的吸放氢性能,制得在室温下能够可逆吸放氢的较理想的储氢材料。它们具有高弹性、金属橡胶性能、高强度等特点。在较低温度下受力发生塑性变形后,经过加热,又恢复到受热前的形状。如Ni-Ti、Ag-Cd、Cu-Cd、Cu-Al-Ni、Cu-Al-Zn等合金,可用于调节装置的弹性元件(如离合器、节流阀、控温元件等)、热引擎材料、医疗材料(牙齿矫正材料)等。
形状记忆效应来源于一种热弹性马氏体相变。一般的马氏体相变作为钢的淬火强化的方法,就是把钢加热到某个临界温度以上保温一段时间,然后迅速冷却,例如直接插入冷水中(称为淬火),这时钢转变为一种马氏体的结构,并使钢硬化。后来,在某些合金中发现了不同于上述的另一种所谓热弹性马氏体相变,热弹性马氏体一旦产生便可以随着温度降低继续长大。相反,当温度回升时,长大的马氏体又可以缩小,直至恢复到原来的状态,即马氏体随着温度的变化可以可逆地长大或缩小。热弹性马氏体相变时随之伴有形状的变化。
新型金属功能材料除上述几类以外,还有能降低噪音的减振合金;具有替代、增强和修复人体器官和组织的生物医学材料;具有在材料或结构中植入传感器、信号处理器、通信与控制器及执行器,使材料或结构具有自诊断、自适应,甚至损伤自愈合等智能功能与生命特征的智能材料等。
1.生活中处处有化学,下列叙述正确的是(　　)
A.HB铅笔芯的成分为二氧化铅
B.碳酸氢钠可做食品膨松剂
C.青铜和黄铜是不同结构的单质铜
D.焰火中红色来源于钠盐灼烧
【答案】B
2.下列有关金属及其化合物的应用不合理的是(　　)
A.将废铁屑加入FeCl2溶液中,可用于除去工业废气中的Cl2
B.铝中添加适量锂,制得低密度、高强度的铝合金,可用于航空工业
C.盐碱地(含较多Na2CO3等)不利于作物生长,可施加熟石灰进行改良
D.无水CoCl2呈蓝色,吸水会变为粉红色,可用于判断变色硅胶是否吸水
【答案】C
3.下列有关物质性质与用途具有对应关系的是(　　)
A.NaHCO3受热易分解,可用于制胃酸中和剂
B.SiO2熔点高硬度大,可用于制光导纤维
C.Al2O3是两性氧化物,可用作耐高温材料
D.CaO能与水反应,可用作食品干燥剂
【答案】D
4.下列有关物质应用的说法正确的是(　　)
A.生石灰用作食品抗氧化剂
B.盐类都可用作调味品
C.铝罐可久盛食醋
D.小苏打是面包发酵粉的主要成分之一
【答案】D优秀教案系列
第二节　金属材料
第2课时　物质的量在化学方程式计算中的应用
　
教学目标
1.深刻理解化学方程式的含义,能根据化学方程式列出各物质的化学计量数及其比例关系,通过比较物理量的差异和联系,进行辩证唯物主义教育。
2.掌握物质的量、物质的量浓度、气体摩尔体积应用于化学方程式的计算方法,通过解题格式及思维过程的规范训练,培养严谨认真的科学态度。
3.加深对物质的量、物质的量浓度、气体摩尔体积等概念的理解,学会将物质的量、摩尔质量、气体摩尔体积、物质的量浓度等概念运用于化学方程式的计算,逐步健全以物质的量为中心的各物理量之间关系的知识网络。
评价目标
1.通过对实际问题的设计与分析,诊断学生对物质的量与化学方程式计量数的关系的掌握情况。
2.通过有关物质的量的化学方程式的计算,检测学生对物质的量、气体体积、质量等物理量的灵活运用情况。
重点、难点
1.了解化学计算中的常用方法。
2.认识物质的量在化学方程式计算中的应用,加深对化学方程式意义的理解。
教法、学法
情境化教学、任务学习、问题引导。
课时安排
建议1课时。
主题 教师活动 学生活动 设计意图
引入 　　化学反应中各反应物与生成物的质量之间符合一定的关系,那么,化学反应中构成各物质的粒子数之间、物质的量之间是否也遵循一定的关系 能不能把物质的量也应用于化学方程式的计算呢 　　聆听。 　　通过介绍,引入主题。
一、物质的量应用于化学方程式计算时的关系式 　　【问题1】物质由哪些粒子构成 【学生】分子、原子、离子。 【问题2】化学方程式中的化学计量数与化学反应中粒子之间的数目有何关系 【学生】(1)恰好完全反应时,物质的物质的量之比等于化学方程式中的化学计量数之比。 (2)恰好完全反应时,物质的质量之比等于各物质的化学计量数与摩尔质量的乘积之比。 【问题3】物质的量(n)、物质质量(m)、气体体积(V)、微粒个数(N)、物质的量浓度(c)之间的转化关系是怎样的 【思考】物质的量与化学计量数的关系是否可应用到化学方程式计算中 　　按照老师引导的思路进行思考,小组内讨论,代表回答。体会化学方程式中的化学计量数与物质的量的关系。 　　通过思考,培养学生的自主学习能力和团队合作能力。
二、物质的 量在化学 方程式计算中的应用和解题步骤 　　【问题1】观察化学方程式,回答下列问题: H2+Cl22HCl (1)化学计量数之比是多少 (2)粒子数之比是多少 (3)物质的量之比是多少 从上述例子中不难看出,化学方程式中各物质的化学计量数之比等于组成各物质的粒子数之比,也等于各物质的物质的量之比。因此,将物质的量(n)、摩尔质量(M)、气体摩尔体积(Vm)、物质的量浓度(c)等概念应用于化学方程式进行计算时,通过物质的量与化学计量数之间的关系以及物质的量与其他物理量之间的联系,能使化学计算变得更加简便。 【例1】1克氢气和足量的氯气完全反应,可生成多少摩尔氯化氢 解法1:设生成氯化氢的质量为x。 H2+Cl22HCl 2　　　 　　73 1　　 　　　x 　　　x=36.5 生成的氯化氢的物质的量n(HCl)==1 mol 解法2:n(H2)==0.5 mol。 设生成氯化氢的物质的量为x。 H2+Cl22HCl 1　　　 　　2 0.5　　　　　x 　x=1 mol 【问题2】利用物质的量解化学方程式计算的步骤是怎样的 【例2】用8.7 g MnO2与100 g 36.5%的浓盐酸反应,消耗HCl的物质的量是多少 产生的Cl2在标准状况下的体积是多少 未参加反应的HCl的质量是多少 　　[讲解]根据化学方程式进行计算,当两种反应物的量均为已知时,首先须判断哪种物质过量,然后根据不过量的物质来进行计算。 解:MnO2的摩尔质量是87 g·mol-1,其物质的量是=0.1 mol。 HCl的摩尔质量是36.5 g·mol-1,其物质的量是=1 mol。 MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O 1 mol　　4 mol　　 　　　　22.4 L 0.1 mol　1 mol　　　　 　　V(Cl2) 反应物HCl远远过量,应根据MnO2的物质的量0.1 mol来进行计算。 消耗HCl的物质的量: n1(HCl)==0.4 mol。 剩余HCl的物质的量: n2(HCl)=1 mol-0.4 mol=0.6 mol。 剩余HCl的质量: m(HCl)=n2(HCl)·M(HCl) =0.6 mol×36.5 g·mol-1=21.9 g V(Cl2)==2.24 L 答:消耗0.4 mol HCl,产生2.24 L Cl2(标准状况),未参加反应的HCl的质量为21.9 g。 【问题3】物质的量在化学方程式计算中有什么注意事项 【讲解并投影】 1.化学方程式中各物质的化学计量数之比等于各物质的物质的量之比。 2.计算时,要注意物质的量与其他各物理量(如质量、气体体积、浓度)之间的关系。 3.把已知条件中的各物理量转化成物质的量,再求解。 4.存在过量问题时,要根据不过量的物质的物质的量来进行计算。 　　根据课堂内容进行知识提升。 思考、讨论、归纳。 例题分析、分组讨论、集中评讲。 　　通过从不同角度对物质的量在化学方程式计算关系的学习和解题步骤分析,进一步理解物质的量在化学方程式计算中应用的理论,把零散的认识升华到系统的认识。 通过针对性例题训练,巩固对物质的量在化学方程式计算中的应用的认识。 　　 通过对化学方程式计算方法的探究,提升学生分析问题、解决问题的能力。
二、物质的 量在化学 方程式计算中的应用和解题步骤
评价反馈 　　完成练习。 1.宏观物理量,如物质的量、气体体积、溶液浓度与微观粒子数目之间的转化关系。 2.H2+Cl22HCl中化学计量数的含义。 3.物质的量在化学方程式计算中应用的解题思路。 展示答案并解释原因。 　　完成对应的练习。 　　检测学生对物质的量与化学方程式中化学计量数的关系的掌握情况。
课堂小结 　　化学方程式中各物质的化学计量数之比等于各物质的物质的量之比。因此,通过物质的量与化学计量数之间的关系以及物质的量与有关物理量之间的联系,能使化学计算变得更加简便,但要熟练掌握化学方程式计算题的解题思路和基本步骤。 　　根据课本内容以及所学内容进行知识的总结、归纳。 　　通过课堂总结,使学生明白本节课所学内容,并注重对知识的归纳和理解。
1.(双选)下列说法正确的是(　　)
A.化学反应中,参加反应的各物质的质量之和等于反应后生成的各物质的质量之和
B.化学反应中,参加反应的各物质的物质的量之和等于反应后生成的各物质的物质的量之和
C.各反应物与各生成物的物质的量之比等于它们的质量之比
D.各反应物与各生成物之间物质的量之比等于它们的化学计量数之比
2.现有A、B、C三种化合物,各取40 g相混合完全反应后,得18 g B和49 g C,还有D生成,已知D的相对分子质量为106,现将22 g A和11 g B反应,生成D的物质的量为 (　　)
A.1 mol B.0.5 mol C.0.275 mol D.0.25 mol
3.在FeO、Fe2O3、Fe3O4三种铁的氧化物中,与等质量铁元素相结合的氧元素的质量之比为(　　)
A.1∶3∶4 B.2∶3∶4 C.6∶9∶8 D.3∶8∶9
4.某二价金属1.3 g与足量盐酸反应,生成448 mL(标准状况)H2,该金属为(　　)
A.Ca B.Zn C.Fe D.Mg
5.1 mol O2在放电条件下,有30%转化为臭氧,则放电后所得混合气体对H2的相对密度是(　　)
A.16 B.17.8 C.18.4 D.35.6
6.CO和H2混合气体V L,完全燃烧时用去同温、同压下 L O2,此混合气体中CO和H2的体积比是(　　)
A.1∶1 B.1∶3 C.2∶1 D.任意比
7.在一定温度和压强下,10体积气体A2与30体积气体B2,化合生成20体积某气体,则该气体的化学式为(　　)
A.A3B B.AB3 C.A2B3 D.A3B2
8.等体积的KCl、MgCl2、AlCl3三种溶液,分别与等物质的量浓度、等体积的AgNO3溶液反应,恰好使Cl-完全沉淀为AgCl。则原来KCl、MgCl2、AlCl3溶液的物质的量浓度之比是(　　)
A.1∶2∶3 B.1∶1∶1 C.6∶3∶2 D.3∶2∶1
9.将等质量的Zn和Al分别加入足量的稀硫酸,完全反应后生成的气体在同温、同压下的体积比是(　　)
A.1∶3.6 B.1∶3 C.2∶3.6 D.2∶3
参考答案:
1.AD　2.D　3.C　4.B　5.B　6.D　7.B　8.C　9.A
课下讨论:有关物质的量在化学方程式计算中常见的类型与解题技巧有哪些
课本在“物质的量在化学方程式计算中的应用”中直接给出了把物质的量引入化学方程式计算的原因,即“物质的量(n)、摩尔质量(M)、物质的量浓度(c)和气体摩尔体积(Vm)应用于化学方程式进行计算时,对于定量研究化学反应中各物质之间量的关系会更加方便”。学生要认同这个结论,必须要经历运用多种换算关系解题实践之后才有可能。因此在教学中,不能只是学习基于物质的量之比的化学方程式的计算,而应该是学习运用多种换算关系的化学方程式计算。但运用多种换算关系的化学方程式计算的综合程度高,学生实际掌握化学计算基础与解题的能力参差不齐,因此,教学中搞一刀切,要求所有学生都掌握是不现实的。基于学情现状,尊重学情差异,教学中对学生所用的解题方法不做统一的规定,只要学生能用自己理解的方法正确规范地解出即可。
第二节　金属材料
第2课时　物质的量在化学方程式计算中的应用
一、物质的量应用于化学方程式计算时的关系式
1.化学计量数与物质的量之间的关系
2.物质的量、摩尔质量、气体摩尔体积及物质的量浓度之间的转化关系
二、物质的量在化学方程式计算中的应用和解题步骤
1.基本步骤
2.实例

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