1、高中化学 33用途广泛的金属材料教案 新人教版必修高中化学 3.3用途广泛的金属材料教案 新人教版必修 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
2、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848%、锡116%、铅28%,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:板书、钢 讲述钢是用途最广、用量最大的金属合金,据
3、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、032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
4、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
5、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
6、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
7、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,
8、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,
9、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25003、007、42、3 铁15357、864、517 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
10、 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:导热性、导电性、 还原性、延展性、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
11、稳定,但铜器表面经常会生成铜锈 即:铜绿,化学式 Cu2OH2CO3, 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11834,铁的熔点是15348 。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
12、理性质 归纳总结 XXXXX: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2N a+2H2O =2N aO H +H2 受氧化膜阻碍3Fe4H2O Fe3O4+4H2高 温
13、与酸反应2Na+2H+=2Na+H22Al6H+2Al3+3H2 Fe2H+ Fe2+H2 与盐反应2Na+2H2O+Cu2+=2Na+Cu(OH)2+H22A l+3Cu2+=2A l3+3Cu Fe+Cu2+=Fe2+Cu 与碱反应 与水反应2 A l2 O H2 H2 O2 A lO2 +3 H2 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
14、成盐 氧 气和水 Al2O3+6H +=2Al3+3H2O Fe2O3+6H+=2Fe3+3H2O 与碱反应 与水反应 与水反应 A l2O3+2O H+H2O 不反应 与水反应 Na2O+H2O=2NaOH2Na2O+2H2O=4NaOH+O2 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 H+OH-=H2O Al(OH)3+3H+=Al3+3H2O Fe(OH)2+2H+=Fe2+2H2O Fe(O )3+3H+=Fe3+3H2O 与
15、碱反应 不反应 Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O 不反应 不反应 热稳定性 稳定2Al(OH)3=Al2O3+3H2O 受热分解2Fe(OH)3=Fe2O3+3H2O 还原性 无还原性 无还原性4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3 无还原性 制备 略 Al3+3NH3 H2O=Al(OH)3+3NH4+ Fe2+2OH-=Fe(OH)2 Fe3 +3OH-=Fe(OH)3 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 CO32 +2H+=CO2+H2O HC3
16、+H+=CO2+H2O 不反应 不反应 与碱反应 不反应 HCO3 +OH =CO32 +H2O Fe2+2OH-=Fe(OH)2 Fe3+3OH-=Fe(OH)3 氧化还原性 无 无2Fe2+Cl2=2Fe3+2Cl2Fe3+Fe=3Fe2 稳定性 稳定2NaHCO3=Na2CO3+CO2+H2O 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 遇 KSCN 显血红色 后显红色 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。N a2 O2 N a N a O
17、 H N a2 C O3 N a H C O32、 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。A l A l2 O3 A l ( O H )3 A l C l3 N a A l O23、 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。F e3 O4 F e F e C l2 F e ( O H )2 F e ( O H )3 F e C l3 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
18、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
19、Fe 粉尘 D碳粉5 将钠、镁、铝各 0、3mol 分别放入100mL1 mol/L 的盐酸中,同温同压下产生的气体体 积比是 A1:2:3 B6:3:2 C3:1:1 D1:1:16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 Fe2O3 B FeCl3 C Fe2(SO4)3 D FeO7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
20、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 CuCl2 B FeCl3 C HCl D AlCl310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:A B C D (2)有关反应的化学反应方程式为:B D C D B A12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。