高中化学 33用途广泛的金属材料教案 新人教版必修1.docx
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高中化学33用途广泛的金属材料教案新人教版必修1
2019-2020年高中化学3.3用途广泛的金属材料教案新人教版必修1
教学目的:
1.认识金属与合金在性能上的主要差异。
2.知道生活中常见合金铁合金及铜合金的主要成分及性能。
3.通过实践活动认识如何正确使用金属及如何爱护金属资源。
重点、难点:
知道生活中铁合金及铜合金的主要成分及性能。
教学过程:
[图片导课]投影:
合金的广泛应用
[板书]第三节用途广泛的金属材料
[讲述]在生产和生活中,是非常重要的。
环顾我们四周,很多物品是有金属材料制成的,最简单的金属材料是纯合金,但我们实际应用的都是具有优良性能的合金。
[板书]一、常见合金的重要应用
[回顾]初中学过的合金知识,回答什么是合金?
合金具有哪些优良性能?
[回答]合金优良的物理、化学或机械性能:
硬度比各成分的大;熔点比各成分的低。
合金比各成分纯金属具有更广泛的用途。
[投影]图3-26司母戊鼎
[板书]1、铜合金
[介绍]司母戊鼎:
含铜84.8%、锡11.6%、铅2.8%,工艺精湛,体现了我国光辉灿烂的古代科技
[简介]黄铜(含锌及少量的锡、铅、铝等)及白铜(含镍、锌及少量锰)成分.
[练习]现代建筑的门窗框架、常用电解加工成古铜色的硬铝制品。
硬铝是:
A.Al–Si合金 B.Al–Cu–Mg–Mn–Si 合金 C.Al–Mg合金 D.表面有氧化膜的纯铝
答案:
B
[板书]2、钢
[讲述]钢是用途最广、用量最大的金属合金,据成分可分为两打类:
碳素钢、合金钢。
[板书]钢是铁的合金,含碳量在0.03%~2%之间常含少量硅、锰,几乎不含硫、磷等元素。
钢的分类:
碳素钢、合金钢。
[投影]学生阅读
[探讨交流]1、生铁和钢性质上为何不同?
2、交流你所知道的铝合金、镁合金、铜合金的用途。
[板书]二、正确选用金属材料
[思考与交流]某家庭准备装修门窗(计划使用十年),可共选用的材料有:
木材、钢板、铝合金、塑钢、,请分析每种材料的性能、价格、安装成本、利弊等,进行讨论分析,选用何种材料好?
[提示]选择材料时,需考虑主要用途、外观、物理性质、化学性质、价格、加工难度、日常维修、对环境的影响………。
[投影]科学视野:
用途广泛的稀土金属
[阅读材料]稀土元素是镧系元素系稀土类元素群的总称,包含钪Sc、钇Y及镧系中的镧La、铈Ce、镨Pr、钕Nd、钷Pm、钐Sm、铕Eu、钆Gd、铽Tb、镝Dy、钬Ho、铒Er、铥Tm、镱Yb、镥Lu,共17个元素。
稀土元素能与其它元素组成品种繁多、功能千变万化,用途各异的新型材料,被称为“现代工业的维生素,和神奇的新材料宝库。
”
我国稀土资源占世界稀土资源的80%,以氧化物(REO)计达3600万吨,远景储量实际是1亿吨。
我国稀土资源分南北两大块。
——北方:
轻稀土资源,集中在包头白云鄂博特等地,以后在四川冕宁又有发现。
主要含镧、铈、镨、钕和少量钐、铕、钆等元素;
——南方:
中重稀土资源,分布在江西、广东、广西、福建、湖南等省,以罕见的离子态赋存与花岗岩风化壳层中,主要含钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钇和镧、钕等元素。
稀土的神奇特性,也是被人们逐渐认识的。
发展到现在,稀土已经从应用于冶金、机器、石油、化工、玻璃、陶瓷、纺织染色,皮草揉制和农牧养殖业等传统产业中,逐渐发展到光、电、磁多功能高科技新材料中。
在钢、铁有色金属中,添加微量稀土,可以明显的提高金属材料的性能;稀土球墨铸铁管比普通铸铁管的强度高5-6倍。
稀土添加到某些钢中,可以明显提高钢材的强度、耐磨性和抗腐蚀性,稀土铝导线不但提高强度20%,而且还提高2-4%的导电性能。
稀土微肥和稀土复合肥,可提高作物产量,并可增加作物的抗病性能。
稀土作为基体元素能制造出具有特殊“光电磁”性能的多种功能材料,如稀土永磁材料,稀土镍氢电池材料,稀土荧光材料,稀土催化剂。
稀土激光材料,稀土精密陶瓷材料。
生物工程材料等,它们都是发展电子信息产业,开发新能源,治理环保和国防尖端技术等方面必不可缺少的材料。
例如稀土永磁材料(钕铁硼永磁)是当今磁性最强的永磁体,它被称“一代磁王”。
稀土永磁材料现已广泛的用到了微型电机,工业用电机、风力发电机、音响设备、仪器仪表。
航天航空通讯,医用核磁共振成像仪等方面。
稀土永磁材料用于电机,可使设备小型化,轻型化,同等功率的电机,体积和重量可减少30%以上。
用稀土永磁同步电机代替工业上的异步电机,节电率可达12-15%,真正的稀土三基色荧光灯代替白炽灯,节电率可达到80%。
稀土金属卤化物灯已被大量用于城市广场、体育场馆和高层建筑的美化泛光照明。
这些新型电光源不但节电效果明显。
而且大大提高了照明质量,其生产过程也减少了污染,被称作“绿色照明”。
彩色电视正是采用了稀土三基色荧光粉,才能获得彩色逼真的画面。
稀土镍氢电池,可以充电而无记忆效应,代替了有污染的镍镉电池,被称作无污染的“绿色电池”。
它已广泛用于移动电话,笔记本电脑等设备上。
各种稀土功能材料,在航空、航天和尖端国防技术上,如雷达,侦查卫星。
激光制导和自动指挥系统等方面都获得了广泛的应用。
稀土在高新技术领域中的应用,与其工业技术发达程度成正比。
美国的稀土用量一直居世界第一位,日本、英国、法国、德国等工业发达国家都没有稀土资源,但他们都有很先进的稀土应用技术。
美国认定的35个战略元素和日本选定的26个高技术元素中,都包括了全部的稀土元素。
所以稀土被称为神奇的稀土。
[小结]略
[课外实践]
1、调查或实验:
易拉罐的主要成分。
2、查阅资料:
新型合金的用途。
3、就近参观金属材料的生产、加工企业(或者观看有关影像),收集有关资料,撰写有关科学小品。
[课后练习]
1、多数合金与组成成份相比较,合金的()
A·熔点高,硬度小B·密度大
C·机械强度差D·熔点低,硬度大
2.在我国文明发展过程中,最早较广泛使用的金属是()
A、铜B、铁C、铝D、铅
3.现代建筑门框架,常用电解加工成古铜色的硬铝制造。
硬铝是()
A·Al—Mg合金B·Al—Cu—Mg—Mn—Si合金
C·Al—Si合金D·表面的氧化铝膜的纯铝
4、某合金与铁的物理性质的比较如下表所示:
熔点/℃
密度(g/cm3)
硬度(金刚石为10)
导电性(银为100)
某合金
2500
3.00
7.4
2.3
铁
1535
7.86
4.5
17
还知该合金耐腐蚀,强度大.从以上性能看,该合金不适合作()
A、导线B、门窗框C、炉具D、飞机外壳
5.物质的性质决定了物质的用途,下面列出了金属的几种性质:
①导热性、②导电性、③还原性、④延展性、⑤具有金属光泽。
请在下面金属用途后的横线上填上金属性质对应的序号。
(1)用铝定制成包装用的铝箔;
(2)用铝制成的高压铝锅;
(3)用铁粉回收照相业废液中的银;
(4)电信业中大量使用的铜丝、金属电缆。
6.铜是生命必要的元素,也是人类最早使用的金属之一,铜的生产和使用对国计民生各个方面产生了深远的影响。
在化学反应中,铜元素可表现为0、+1、+2。
(1)在西汉古籍中曾有记载:
曾青得铁则化为铜(即:
曾青(CuSO4)跟铁反应生成铜),试写出该反应的离子方程式:
。
(2)尽管铜比铁较为稳定,但铜器表面经常会生成铜锈[即:
铜绿,化学式Cu2(OH)2CO3],其中生成铜绿的反应物除铜外还有O2、CO2和H2O。
试写出保护铜制品的方法:
。
(3)铜钱在历史上曾经是一种广泛流通的货币。
试从物理性质和化学性质的角度分析为什么铜常用于制造货币。
(铜的熔点是1183.4℃,铁的熔点是1534.8℃)
。
《金属及其化合物》的归纳与整理
教学目的
1、认识常见金属及其化合物的共性和差异
2、理解常见金属及其化合物之间的相互转化关系,初步形成金属元素及其化合物的知识网络
3、提高分析、对比、归纳总结知识的能力
重点、难点:
金属及其化合物之间的相互转化
教学过程:
一、金属的物理性质
[归纳总结]:
常温下,金属一般为银白色晶体(汞常温下为液体),具有良好的导电性、导热性、延展性,金属的熔沸点和硬度相差很大。
二、金属的化学性质
多数金属的化学性质比较活泼,具有较强的还原性,在自然界多数以化合态形式存在。
[分析对比]:
由学生完成下表
金属
化学性质
Na
Al
Fe
与O2反应
常温下氧化成Na2O
点燃生成Na2O2,Na保存在煤油中
常温下氧化生成致密氧化膜,使得铝耐腐蚀,纯氧中可燃
潮湿空气中腐蚀,纯氧中点燃生成Fe3O4
与H2O反应
受氧化膜阻碍
与酸反应
与盐反应
与碱反应
与水反应
不反应
金属活泼性
金属活泼性逐渐减弱
三、金属化合物的性质
1、氧化物
[分析对比]:
由学生完成下表
氧化物
化学性质
Na2O
Na2O2
Al2O3
Fe2O3
颜色状态
白色粉末
淡黄色粉末
白色粉末
红棕色粉末
属性
碱性氧化物
过氧化物
两性氧化物
碱性氧化物
与酸反应
生成钠盐和水
生成盐
氧气和水
与碱反应
与水反应
与水反应
不反应
与水反应
不反应
不反应
2、氢氧化物
[分析对比]:
由学生完成下表
氢氧化物
化学性质
NaOH
Al(OH)3
Fe(OH)2
Fe(OH)3
属性
碱性氢氧化物
两性氢氧化物
碱性氢氧化物
碱性氢氧化物
与酸反应
与碱反应
不反应
不反应
不反应
热稳定性
稳定
受热分解
还原性
无还原性
无还原性
无还原性
制备
略
用途
化工原料
脱色净水中和胃酸
净水
净水
3、盐
[分析对比]:
由学生完成下表
盐
化学性质
Na2CO3
NaHCO3
FeCl2
FeCl3
与酸反应
不反应
不反应
与碱反应
不反应
氧化还原性
无
无
稳定性
稳定
稳定
稳定
用途
工业原料等
中和胃酸制糕点
净水剂等
印刷线路板等
金属离子检验
焰色反应呈黄色
遇KSCN不显血红色,加入溴水后显红色
遇KSCN显血红色
四、金属及其化合物之间的相互转化
1、钠及其重要化合物之间的转化关系,写出相应的化学反应方程式。
2、铝及其重要化合物之间的转化关系,写出相应的化学反应方程式。
3、铁及其重要化合物之间的转化关系,写出相应的化学反应方程式。
五、用途广泛的金属材料
合金具有许多优良的物理、化学或机械性能,在许多方面不同于各金属成分。
合金的硬度一般比它的各成分金属的大,多数合金的熔点比它的各成分金属的低。
合金在工业上具有比纯金属更广泛的用途。
六、课后练习
1.铝具有较强的抗腐蚀性能,主要是因为
A.与氧气在常温下不反应B.铝性质不活泼
C.铝表面能形成了一层致密的氧化膜D.铝耐酸耐碱
2.不能用NaOH溶液除去括号中的杂质的是
A.Mg(Al2O3)B.MaCl2(AlCl3)
C.Fe(Al)D.Fe2O3(Al2O3)
3.现榨的苹果汁在空气中会由淡绿色变为棕黄色,其原因可能是
A.苹果汁中的Fe2+变成Fe3+B.苹果汁中含有Cu2+
C.苹果汁含有OH-D.苹果汁含有Na+
4.上海世博园地区的一座大型钢铁厂搬迁后,附近居民将不再受到该厂产生的棕红色烟雾的困扰。
你估计这一空气污染物可能含有
A.FeO粉尘B.Fe2O3粉尘C.Fe粉尘D.碳粉
5.将钠、镁、铝各0.3mol分别放入100mL1mol/L的盐酸中,同温同压下产生的气体体积比是
A.1:
2:
3B.6:
3:
2C.3:
1:
1D.1:
1:
1
6.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
7.下列物质中可用于治疗胃酸过多的是
A.碳酸氢钠B.氢氧化铁C.氧化钙D.碳酸钠
8.下列各组物质能相互反应得到Al(OH)3的是
A.铝跟NaOH溶液B.Al(NO3)3跟过量的NaOH溶液
C.Al2O3和热水D.Al2(SO4)3溶液跟过量的氨水
9.下列溶液中分别加入足量的铁粉,充分作用后,溶液中的阳离子总物质的量明显减少,该溶液是
A.CuCl2B.FeCl3C.HClD.AlCl3
10.请你设计至少两种方法除去细小的铁颗粒中混有的细小的铝颗粒。
(简要说明)
(1)
(2)
11.A、B、C、D四种物质,焰色反应均为黄色,其中A、B、C中一种是单质、一种是碱、一种是正盐,当正盐和稀盐酸反应时有无色无味的气体生成,该气体能使澄清的石灰水变浑浊。
A、B、C和盐酸反应都可得到D,B与水反应可以生成A。
(1)各物质的化学式为:
ABCD
(2)有关反应的化学反应方程式为:
B→D
C→D
B→A
12.将Na2CO3·xH2O晶体2.84g溶于水,配制成250mL溶液。
取出20mL这种溶液放入锥形瓶中,再逐滴加入0.2mol/L盐酸,当消耗盐酸16mL时,溶液中的Na2CO3已全部转化为NaCl和CO2。
求:
(1)Na2CO3溶液的物质的量浓度。
(2)Na2CO3·xH2O的摩尔质量。
(3)Na2CO3·xH2O中x的值。
2019-2020年高中化学3.3用途广泛的金属材料练习新人教版必修1
一、选择题(本题包括10小题,每小题5分,共50分)
1.(xx·洛阳高一检测)嫦娥三号是中国国家航天局嫦娥工程第二阶段的登月探测器,它携带中国第一艘月球车,实现了中国首次月面软着陆。
嫦娥三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.一般地,合金的熔点比它的各成分金属的更低
C.合金的化学性质与成分金属的化学性质不同
D.改变原料的配比、改变生成合金的条件,可以得到具有不同性能的合金
【答案】 C
2.(xx·长沙高一检测)汞合金是目前使用较多的补牙材料。
英国《新科学家》杂志发表了一篇文章,对汞合金补牙材料的安全性提出了质疑。
汞合金补牙材料中除了水银外,还含有锌、锡、铜等金属。
下列有关汞合金的说法不正确的是( )
A.汞合金是一种具有金属特性的物质
B.汞合金的强度和硬度比锡的大
C.汞合金的熔点比汞的低
D.汞合金的毒性远低于汞的毒性
【解析】 合金是金属与金属(或非金属)熔合成的具有金属特性的物质,所以A正确;合金一般比其成分金属的强度和硬度都大,所以B正确;长期使用而未见中毒现象,说明了它比汞的毒性要低;因为补牙的结果是得到强度较大的固体,所以汞合金应不呈液态,即其熔点不会比汞的低。
【答案】 C
3.(xx·经典习题选萃)制取合金常用的方法是将两种或两种以上的金属(或金属与非金属)加热到某一温度,使其全部熔化,再冷却成为合金。
根据表中数据判断(其他条件均满足),下列合金不宜采用这种方法制取的是( )
金属
Na
Mg
Al
Fe
熔点/℃
97.5
649
660
1535
沸点/℃
883
1090
2200
3000
B.Na-Al合金
C.Mg-Fe合金
D.Mg-Al合金
【解析】 由题意知,C项的合金不宜采用题给方法制取,原因是镁的沸点(1090℃)比铁的熔点(1535℃)低,当温度升高到大于1090℃而小于1535℃时,镁已经变成气体,而铁还没有熔化。
【答案】 C
【点拨】 不能由“使其全部熔化,再冷却成为合金”归纳出规律:
合金中一种成分的熔点不能高于另一种成分的沸点。
4.(xx·杭州高一检测)将5.0g某金属合金放入足量的稀盐酸中,共收集氢气在标准状况下的体积为2.24L,则该金属合金可能是( )
A.Mg-Al合金B.Fe-Al合金
C.Fe-Zn合金D.Cu-Zn合金
【解析】 由题意知,n(H2)=
=0.1mol,即产生0.1molH2消耗金属合金为5.0g,产生1molH2消耗金属合金为50g,满足此条件的要求是产生1molH2时消耗一种金属质量大于50g,一种金属质量小于50g。
对于给出的金属,产生1molH2时消耗金属的质量分别为m(Mg)=24g,m(Al)=18g,m(Fe)=56g,m(Zn)=65g。
Cu与稀盐酸不反应,故选B。
【答案】 B
5.(xx·信阳高一检测)铝硅合金(含碳15.5%)在凝固时收缩率很小,因而这种合金适合铸造。
现有3种晶体:
①铝 ②硅 ③铝硅合金,它们的熔点从低到高的顺序是( )
A.①②③B.②①③
C.③②①D.③①②
【解析】 根据合金的特性,合金的熔点一般比它的各成分金属的熔点低,另外,铝的熔点比晶体硅的低。
【答案】 D
6.(双选)(xx·佛山高一检测)出土的锡青铜(铜锡合金)文物常有Cu2(OH)3Cl覆盖在其表面。
下列说法不正确的是( )
A.锡青铜的熔点比纯铜高
B.在自然环境中,锡青铜中的锡对铜起保护作用
C.锡青铜文物在潮湿环境中的腐蚀比干燥环境中快
D.生成的Cu2(OH)3Cl俗名为铜绿
【解析】 锡青铜属于合金,根据合金的特性,熔点比任何一种纯金属的都低,故A错误;由于锡比铜活泼,故在发生电化学腐蚀时,锡失电子保护铜,故B正确;潮湿的环境将会加快金属的腐蚀速率,故C正确;铜绿是碱式碳酸铜,化学式为Cu2(OH)2CO3,故D错误。
【答案】 AD
7.由中国社会科学院考古研究所、成都文物考古研究所、成都金沙遗址博物馆共同举办的《殷墟宝藏展览》展出了“司母辛鼎”,它是中国出土的第二大鼎。
至今为止出土的国宝级青铜器中有些看上去仍然熠熠生辉。
下列对其原因的分析中最可能的是( )
A.它们的表面电镀上了一层耐磨的黄金
B.环境污染日趋严重,它们表面的铜绿被酸雨溶解洗去
C.铜属于金属活动性较弱的金属,因此不被氧化
D.它们是由含有一定比例金、银、锡、锌的铜合金制成的
【解析】 古代没有电镀技术,有些国家级青铜器至今看上去仍然熠熠生辉,其材料应是抗腐蚀性强的铜合金。
【答案】 D
8.(xx·试题调研)某金属与盐酸反应时,生成H2的质量与消耗金属质量的关系如下图所示,此金属可能是( )
A.纯锌B.纯铁
C.镁铝合金D.铜铁合金
【解析】 由题图可知,金属质量为30g时,产生氢气的质量为1g。
用极值法:
假设每一种金属的质量都为30g,然后分别计算出产生氢气的质量。
A项纯锌产生氢气的质量小于1g;B项纯铁产生氢气的质量大于1g;C项镁产生氢气的质量大于1g,铝产生氢气的质量大于1g,所以镁、铝按一定比例组成的合金产生氢气的质量不可能为1g;D项铁产生氢气的质量大于1g,铜不产生氢气,所以铜、铁按一定比例组成的合金产生氢气的质量可能为1g。
【答案】 D
9.(xx·新题调研)某化学小组在常温下测定一定质量的某铜铝混合物中铜的质量分数,设计了如下实验方案:
方案Ⅰ:
铜铝混合物
测定生成气体的体积
方案Ⅱ:
铜铝混合物
测定剩余固体的质量
下列有关判断中不正确的是( )
A.溶液A和B均可以是盐酸或NaOH溶液
B.溶液A和B均可以选用稀硝酸
C.若溶液B选用浓硝酸,则测得铜的质量分数偏小
D.实验室方案Ⅱ更便于实施
【解析】 因铝具有两性,而铜不能与碱、无氧化性酸反应,所以A和B是盐酸或氢氧化钠时,都与铝反应,故A正确;又因测固体质量比测气体体积易进行,故D正确;若A和B都选用稀硝酸时则方案Ⅱ无法实施,故B错;若B是浓硝酸时则铝钝化生成Al2O3,导致剩余固体质量增加,所以测得铜的质量分数偏小,故C正确。
【答案】 B
10.(xx·经典习题选萃)现有一块铝铁合金,欲测定其铝的质量分数,切下Wg合金,溶于盐酸中,再加入过量的NaOH溶液,滤出沉淀,将沉淀在空气中充分灼烧,最后得到Wg红棕色粉末。
则此合金中铝的质量分数为( )
A.20%B.30%
C.70%D.80%
【解析】 解答本题可按下面的流程图来进行分析,
固体质量相等 铁元素守恒合金中Al的质量等于Fe2O3中氧的质量 W(Al)=W(O)
【答案】 B
二、非选择题(本题包括5小题,共50分)
11.(10分)若用镁铝合金的废料、稀硫酸、稀盐酸、NaOH溶液制取MgCl2溶液、Al2(SO4)3溶液。
(1)首先可将废料加入到________溶液中,发生反应的化学方程式是________________________________________________________________________。
(2)经过滤,将难溶物加入到________中,可得到________溶液,反应的离子方程式是________________________________________________________________________,
然后向滤液中加入适量的________,反应的离子方程式为________________________________________________________________________。
(3)再过滤,将沉淀物加入到________中,可得到________溶液,反应的离子方程式是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
【答案】
(1)NaOH 2Al+2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2↑
(2)稀盐酸 MgCl2
Mg+2H+===Mg2++H2↑ 稀硫酸
AlO
+H++H2O===Al(OH)3↓
(3)稀硫酸 Al2(SO4)3
Al(OH)3+3H+===Al3++3H2O
12.(10分)(xx·新题调研)某课外活动小组,收集了一种合金进行研究。
(1)外观暗灰色,表面光滑;
(2)在酒精灯上灼烧,火焰呈绿色;合金片熔化,但不滴落;
(3)取刮去表皮的金属10.0g,放入足量H2SO4中,收集到标准状况下的H29.96L;
(4)另取刮去表皮的金属10.0g,放入足量NaOH溶液中,也收集到标准状况下的H29.96L。
试据此判断,合金中一定含有的元素是________(写元素符号);下列元素可能含有的是________(填选项编号)。
a.Agb.Mg
c.Nad.Fe
如果该合金中,只含两种元素,它们的质量比是________。
【解析】 焰色反应呈绿色,表明此合金中含有铜。
相等质量的合金分别与H2SO4溶液、NaOH溶液反应,放出等体积的H2,表明该合金中含有铝,且不含其他比铜活泼的金属,否则与酸反应放出H2多。
2Al ~ 3H2
54g67.2L
m(Al)9.96L
m(Al)≈8.0g,则m(Cu)=10.0g-8.0
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