新课标人教版高中化学必修1第三节用途广泛的金属材料教案

第三节用途广泛的金属材料第1页共11页O2H2OH2OCO2风化第三节用途广泛的金属材料【教学目标】：能列举合金材料的重要应用1．可引导学生自学教材，通过对有关合金优良性质知识的复习，总结常见合金的重要应用中是如何利用合金的这些优良性质的，并配合多媒体进行教学，重视实践活动的落实。2．可让学生搜集有关金属材料的性能、价格、制造或安装成本、利弊或照片或实物等，在课堂上展示、交流。并且可根据学校的具体情况，利用课上或课外，组织参观有关的展览，邀请专家介绍金属材料在促进社会发展中的重要作用，体会科学、技术、社会之间的相互关系。3．让学生自己调查或搜集资料，写出调查报告、小论文或简报，以墙报、黑板报或班会的形式进行交流。【复习】：几种重要的盐的性质【提问】：一块金属钠放置在空气中，会有怎样的变化？【讨论小结】：NaNa2ONaOH表面溶解Na2CO3•10H2ONa2CO3【引入】：在生产和生活中，金属材料是非常重要的，最简单的金属材料是纯金属，而合金往往因为更优良的特性得到更加广泛的应用【讲授】：合金的概念：有一种金属跟其他一种或几种金属（或金属和非金属）一起熔合而成的具有金属特性的物质【讲授】：合金的特性：熔点一般比成分金属的低，比如说Na-K合金为液态，此外，合金的硬度比成分金属的硬度大【讲授】：常见的合金【讲授】：常见的合金有铁的合金和铜的合金等，铁的合金有生铁和钢两种，第三节用途广泛的金属材料第2页共11页生铁和钢的主要成分都是铁元素和碳元素，两种合金的区别在于含碳量不同，生铁的含碳量高，钢的含碳量较低【讲授】：含碳量：生铁：2％－4.3％钢：0.03％－2％【讲解】：生铁根据用途的不同可以分为铸造生铁和炼钢生铁，钢可以分为碳素钢和合金钢，生活中，常用的不锈钢属于合金钢，不锈钢是在钢中加入镍和铬两种元素制成的【过渡】：生活中常用的除了铁的合金以外还有铜的合金【讲授】：铜的合金包括青铜、黄铜、白铜等等，其中青铜是我国最早使用的合金【阅读】：课本P55-P56【小结】：各种铜的合金的组成【讨论】：正确选用金属材料【总结】：本节课讲授了几种重要常用的合金【作业】：学习册对应练习【板书】：第三节用途广泛的金属材料一、常见的合金1、合金：有一种金属跟其他一种或几种金属（或金属和非金属）一起熔合而成的具有金属特性的物质2、合金的特性：熔点一般比成分金属的低硬度比成分金属的硬度大3、铁的合金（1）生铁：－Fe、C（C％＝2％－4.3％）含碳量高，硬度大第三节用途广泛的金属材料第3页共11页钢：－Fe、C（C％＝0.03％－2％）含碳量低，韧性好（2）钢的分类：4、铜合金：青铜（最早的合金）、黄铜、白铜二、正确选用金属材料1．合金：两种或两种以上的金属（或金属与非金属）熔合在一起而形成的具有金属特性的物质。合金的特点；硬度一般比成分金属大而熔点比成分金属低，用途比纯金属要广泛。2．金属材料的选用要从多方面考虑，既要考虑实用美观，又要考虑成本低、保护环境、物尽其用等诸方面因素。3．我国的金属资源不够丰富，人均占有量低。合理利用金属，保护现有资源，最大限度地减少开采过程中对环境的破坏，回收废旧金属，实现循环利用等是需要我们每个人都必须付出努力的。神奇的形状记忆合金1932年，瑞典人奥兰德在金镉合金中首次观察到“记忆”效应，即合金的形状被改变之后，一旦加热到一定的跃变温度时，它又可以魔术般地变回到原来的形状，人们把具有这种特殊功能的合金称为形状记忆合金。记忆合金的开发迄今不过20余年，但由于其在各领域的特效应用，正广为世人所瞩目，被誉为“神奇的功能材料”。记忆合金在航空航天领域内的应用有很多成功的范例。人造卫星上庞大的天线可以用记忆合金制作。发射人造卫星之前，将抛物面天线折叠起来装进卫星体内，火箭升空把人造卫星送到预定轨道后，只需加温，折叠的卫星天线因具有“记忆”功能而自然展开，恢复抛物面形状。记忆合金在临床医疗领域内有着广泛的应用。例如人造骨骼、伤骨固定加压器、牙科正畸器、各类腔内支架、栓塞器、心脏修补器、血栓过滤器、介入导丝和手术缝合线等等，记忆合金在现代医疗中正扮演着不可替代的角色。第三节用途广泛的金属材料第4页共11页记忆合金同我们的日常生活也同样休戚相关。仅以用记忆合金制成的弹簧为例，把这种弹簧放在热水中，弹簧的长度立即伸长，再放到冷水中，它会立即恢复原状。利用形状记忆合金弹簧可以控制浴室水管的水温，在热水温度过高时通过“记忆”功能，调节或关闭供水管道，避免烫伤。也可以制作成消防报警装置及电器设备的保安装置。当发生火灾时，记忆合金制成的弹簧发生形变，启动消防报警装置，达到报警的目的。还可以把用记忆合金制成的弹簧放在暖气的阀门内，用以保持暖房的温度，当温度过低或过高时，自动开启或关闭暖气的阀门。作为一类新兴的功能材料，记忆合金的很多新用途正不断被开发，例如：用记忆合金制作的眼镜架，如果不小心被碰弯曲了，只要将其放在热水中加热，就可以恢复原状。不久的将来，汽车的外壳也可以用记忆合金制作。如果不小心碰瘪了，只要用电吹风加加温就可恢复原状，既省钱又省力，实在方便。金属多孔材料金属多孔材料这类材料是采用事先加工好的球状或不规则的金属（Ti、Mo、W等）粉末，经过压型、烧结等工艺，使金属颗粒既能熔接起来，又能保持由表及里、纵横交错、相互贯通的众多小空隙。这类材料除具有一般金属的性能外，最突出的是透过性强、过滤性能高、经久耐用。适用于作过滤器、流体分布和渗透装置等，也适于作消音和减震材料。随着科学技术的发展，孔径为0.1m以下的金属多孔材料过滤膜，已普遍应用于同位素分离技术、原子反应堆的排气技术、消音器、减震器、催化剂、热交换器、燃料电池的电极等方面。磁性材料在许多过渡金属元素和它们的化合物中，由于有未成对的d电子存在，所以具有顺磁性，可以被磁场所吸引。Fe、Co、Ni等金属则具有铁磁性，铁磁性物质和顺磁性物质一样，也会被磁场所吸引，但磁场对铁磁性物质的作用力要比顺磁性物质大得多。同时，铁磁性的固体物质在磁场中被磁化以后就已经永磁化了，也就是说，在外加磁场不存在时仍保留磁性。而顺磁性物质第三节用途广泛的金属材料第5页共11页只有在外加磁场存在时才表现出磁性。并不是所有含未成对电子的金属都是铁磁性的，如锰有5个未成对电子，铁只有4个未成对电子，铁有铁磁性而锰却不具有铁磁性。具有铁磁性的一个必要条件是在晶格中顺磁性的原子之间的距离要正好合适。如果原子靠得太紧密，相邻原子中由于未成对电子占用的轨道会重叠而使自旋相反的电子配对；如果原子相距太远，则一个原子中的未成对电子的自旋就不能与相邻原子中电子的自旋取得一致。非铁磁性金属可以通过制成各种合金而成为铁磁性的合金。常用的铁磁性合金有硅铁（含硅4％～5％）、Fe—Ni合金、Fe—Ni—Co合金等。在磁性材料方面，含有某些稀土金属的永磁铁是目前最强的永久磁性材料，已广泛应用于近代各个技术部门中，如制造微型电机、各种微波设备、航空和宇宙航行的仪器中等。现在，一些工业先进的国家正在致力于钕——铁——硼永磁材料的科研与生产。变式练习1．我国古代的湿法冶金术是世界闻名的，我国在世界上最先应用湿法冶金的金属是（）A．FeB．CuC．AgD．Hg解析：对化学史缺乏了解而错选，有的同学甚至是对化学史一无所知。答案：B2．制印刷电路时常用氯化铁溶液作为“腐蚀液”，发生的反应为2FeCl3＋Cu2FeCl2＋CuCl2。向盛氯化铁溶液的烧杯中同时加入铁粉和铜粉，反应结束后，下列结果不可能出现的是（）A．烧杯中有铜无铁B．烧杯中有铁无铜C．烧杯中铁、铜都有D．烧杯中铁、铜都无解析：在题设条件下，如果氯化铁溶液足量，铁粉和铜粉都可与之完全反应，在此情况下，烧杯中既无铁也无铜。如果铁粉和铜粉足够多，氯化铁溶液相对不足，则反应后铁和铜都会存在。如果氯化铁溶液与铁粉、铜粉适量，则下列反应优先发生：Fe＋第三节用途广泛的金属材料第6页共11页2FeCl33FeCl2，这样，烧杯中将有铜，而铁粉没有剩余。无论如何有铁无铜的现象不可能存在。答案：B3．焰色反应每次实验都要用试剂洗净铂丝，这种试剂是（）A．Na2CO3溶液B．NaOH溶液C．硫酸D．稀盐酸解析：用盐酸可使铂丝上能影响下一次焰色反应实验的杂质转化为易清除掉的氯化物。答案：D4．由钠、镁、铝、锌四种金属单质中的两种组成的合金共12g，跟足量的盐酸反应产生5.6L氢气（标准状况），那么此合金中一定含有的金属是（）A．NaB．MgC．AlD．Zn解析：依题意，当产生22.4L即1molH2时，消耗合金的质量为48g。而欲产生1molH2，所消耗的Na、Mg、Al质量分别为46g、24g、18g，均小于48g，它们两两组成合金均不合要求，只有Zn的质量65g＞48g，所以，该合金中必含有Zn。答案：D5．分离硫粉和铁粉的混合物的适宜方法是（）A．加热升华B．用磁铁分离C．溶于水过滤D．溶于盐酸后过滤答案：B6．将铁的化合物溶于盐酸，滴加KSCN溶液不发生颜色变化，再加入适量氯水，溶液立即呈红色的是（）A．Fe2O3B．FeCl3C．Fe2（SO4）3D．FeO解析：A、B、C溶于盐酸后，溶液中即有Fe3＋存在，滴加KSCN溶液会立即变红；而D溶于盐酸后，生成的是Fe2＋，遇KSCN不变色，再滴加适量氯水，会将Fe2＋氧化成Fe3＋溶液立即呈红色。故答案选D。第三节用途广泛的金属材料第7页共11页答案：D7．纯铁的熔点为1535℃，而高炉中炼铁时生铁（含碳量较高的铁的合金）在1200℃左右就熔化了，这是因为（）A．铁的纯度越高熔点越低B．合金的熔点比其成分物质的熔点高C．因为形成了铁碳合金，所以熔点变低D．在高炉中熔化的过程中发生了化学反应解析：合金的熔点低于其成分物质的熔点，生铁的熔点低是因为Fe和C形成了合金。所以本题的正确答案应选C。答案：C8．我国在春秋战国时期就懂得将白口铁（含碳量＞2％）经淬火热处理得到相当于铸钢的器物（如锋利的宝剑），这一技术要比欧洲早近两千年；白口铁淬火热处理的主要作用是（）A．除硫、磷杂质B．适当降低了含碳量C．掺进合金元素D．改善表面的结构性质解析：淬火是一种单纯热处理方法，只是对降低含碳量有效（将碳氧化成气体），所以选B。答案：B9．在托盘天平右盘上放一个盛有100mL3mol．L－1NaOH溶液的烧杯，左盘上放一个盛有100mL3mol．L－1盐酸的烧杯，调节天平至平衡，然后在两烧杯中各加入等质量的铝片，反应完全后，则天平可能出现的情况是（）A．左盘下沉B．右盘下沉C．仍保持平衡D．无法判断解析：有关的化学反应方程式为：2Al＋2NaOH＋2H2O2NaAlO2＋3H2↑，2Al＋6HCl＝2AlCl3＋3H2↑。当铝不足量时，等量的铝失去等量的电子，生成等量的H2，天平保持平衡；当铝足量时，0.3molNaOH生成0.45molH2，0.3molHCl生成0.15molH2，第三节用途广泛的金属材料第8页共11页左盘下沉。答案：AC10．某溶液中放入铝片后生成大量气泡，则在此溶液中（）A．可能含有大量的HB．可能含有大量的H＋和OH－C．不可能含有H＋和OH－D．可能含有大量的OH－解析：Al既可以与酸反应放出H2，又可以和碱反应释放出H2:2Al＋6H＋＝2Al3＋＋3H2↑，2Al＋2OH－＋2H2O2AlO2＋3H2↑，溶液中不可能同时含有大量的H＋和OH－，因为H＋＋OH－＝H2O。故本题答案应选A、D。答案：AD11．下列物质中可用于治疗胃酸过多的是（）A．碳酸钠B．氢氧化铝C．氧化钙D．碳酸钡解析：胃酸中含有少量盐酸，以上4种物质都能跟盐酸反应。但是，碳酸钠在反应后生成气体，造成“胀气”，而且碳酸钠碱性较强，对口腔和食道有刺激作用；氧化钙与水作用放出大量热，生成强碱，会烧伤口腔；碳酸钡溶于盐酸后生成有剧毒的氯化钡。只有氢氧化铝无副作用，对消化道无影响。答案：B2．按图3－3装置通入X气体，并在管口P处点燃，实验结果是澄清石灰水变浑浊，则X、Y可能是（）A．H2和Fe2O3B．CO和CuOC．H2和NaHCO3D．CO和N