第一节　合金优质课教案推荐

幻灯片1 第三章

探索生活材料

第一节

合

金

幻灯片2

学习

目标

1.了解合金的定义及特点。

2.认识金属单质与合金在性能上的差异，知道生活中常见合金的组成。

3.了解铁合金、铝合金和铜合金的组成、性能和用途。

幻灯片3

一、认识合金

1.合金的概念：合金是由两种或两种以上的_____(或_____与

_______)熔合而成的具有金属特性的物质。

2.合金的性能：合金与各成分金属相比，具有许多优良的

_____、_____或_____的性能。

(1)合金的硬度_____。

(2)多数合金的熔点比各成分金属的___。

(3)合金的性能可以通过所添加的合金元素的_____、_____和

生成合金的条件来调节。

金属

金属

非金属

物理

化学

机械

较大

低

种类

含量

幻灯片4 二、合金的种类

1.铁合金：

(1)生铁和钢的比较。

铁合金

生

铁

钢

含碳量

组成元素

机械性能

机械加工

用途

2%～4.3% 0.03%～2% 铁、碳

铁、碳等

延展性

硬度大

抗压，性脆

铸

锻

锻

幻灯片5 (2)钢的分类。

_________ _________ _______，___________ 可___不可___ 较小，如制造机座、管道

__________ _______，合金钢中还有其他元素

有良好的_______，机械性能好

可铸、可___ 广泛，如制造机械和交通工具等

较大

含碳量

较强

一定量的一种或几种其他元素

不同性能

幻灯片6 (3)不锈钢。

①性能：不锈钢是最常见的合金钢，它的合金元素主要是_______。不锈钢在大气中比较稳定，不容易生锈，具有很强的___________。

②用途：不锈钢具有的优良性能，使它在化工生产、医疗器械制造、建筑装饰业及人类生活中得到广泛的应用。生活中常见的医疗器械、厨房用具和餐具等很多都是用不锈钢制成的。

Cr、Ni 抗腐蚀能力

幻灯片7 2.铝合金和铜合金：

(1)铝合金。

①合金元素：___________________及稀土元素等。

②硬铝：由Al与___________和Si等元素组成的合金，它的密

度___、强度___，具有较强的_______能力。适用于制造飞机

和航天器。

(2)铜合金。

①黄铜：合金元素是___。

②青铜：合金元素是___。

Cu、Mg、Si、Mn、Zn Cu、Mg、Mn 小

高

抗腐蚀

Zn Sn 幻灯片8 3.新型合金：

(1)储氢合金。

①储氢合金的定义：能够__________，并与H2结合成金属氢化物的材料。

②对储氢合金的要求。

a._________；

b._______________________，即金属氢化物既容易形成，稍稍加热又容易分解。

(2)钛合金：重量轻、强度高、韧性好、耐腐蚀。

(3)其他还有耐热合金、形状记忆合金等。

大量吸收H2 储氢量大

室温下吸、放氢的速率快

幻灯片9

1.合金与纯金属结构以及性能的比较：

结构

硬度

纯

金

属

合

金

纯金属内原子大小、形状一合金内各金属原子的大小不致，容易相对滑动，硬度小

一致，改变了原有规则的排列，原子层之间滑动困难，

硬度大

熔点

金属原子排列规则，原子间的相互作用力大，熔点高

金属原子排列不规则，原子之间的相互作用力小，熔点低

幻灯片10 2.铝的发现和使用比铁、铜等金属晚的原因：人类使用材料的进化顺序：石器时代→铜器时代→铁器时代→铝制品。因为铜、铁、铝的金属活动性逐渐增强，要将它们的化合物还原为金属单质的难度逐渐增大，铜和铁的冶炼用热还原法，而铝的冶炼用电解法。

3.不锈钢抗腐蚀的原因：不锈钢中添加的元素主要是Cr和Ni，Cr是防氧化元素，使不锈钢表面形成一层致密的氧化物保护膜，防止内部的Fe与外界物质接触；Ni是防腐蚀元素，使不锈钢在多种酸、碱、盐溶液中也能具有很好的化学稳定性和耐腐蚀性。

幻灯片11 4.重要的合金类型与主要的性质和用途：

名

称

铁合金

生铁

钢

组

成

含碳量2%～4.3% 含碳量0.03%～2% 含有镁等

主要性质

硬度大，抗压、性脆

主要用途

制造机座、管道等

有良好的延展用途最广，制造性，机械性能好

机械和交通工具等

强度和硬度都比纯铝和纯镁大

火箭、飞机、轮船等制造业

火箭、飞机、轮船等制造业

铝合金

硬铝

含铜4%、镁强度和硬度都比0.5%、锰0.5%、纯铝大

硅0.7%

幻灯片12 名

称

黄铜

青铜

钛合金

组

成

含锌20%～36%，少量锡、铅、铝

含锡10%～30% 含铝6%、钒4% 主要性质

主要用途

有良好的强度和塑机器零件如轴承、齿性、易加工、耐腐蚀

轮等

有良好的强度和塑性、耐磨、耐腐蚀

耐高温、耐腐蚀、高强度

机器零件如轴承、齿轮等

用于宇航、飞机、造船、化学工业

金合金

幻灯片13

加入银、铜、稀土元素等

有光泽、易加工、耐金饰品、电子元件、磨、耐腐蚀、易导电

钱币、笔尖

类型一 合金的性质与用途

【示范题1】下列有关合金的性质说法不正确的是(

) A.合金的硬度一般比它的各成分金属的大

B.一般地，合金的熔点比它的各成分金属的更低

C.合金比纯金属的导电性更强

D.合金比纯金属的应用范围更广泛

幻灯片14 【解题指南】解答本题时要注意以下两点：

(1)合金是由金属与金属或金属与非金属熔合成的，其熔点要比各成分金属要低。

(2)合金的机械性能优于各成分金属。

【解析】选C。合金的机械性能优于各成分金属，故A正确；合金的熔点较各自的成分金属低，B正确；合金的电阻率比纯金属要大，故C错误；合金由于性能好而应用广泛，D正确。

幻灯片15 【示范题2】(2014·承德高二检测)下列有关合金的说法正确的是(

) A.合金的性质是各成分金属性质的总和

B.铝热剂是铝合金

C.将镁粉和铝粉混合即得镁铝合金

D.合金具有金属的特征

【解析】选D。A项中合金的性质并不是各成分金属性质的总和，A错；B项中铝热剂是铝与某些金属氧化物的混合物，不是合金，B错；C项中镁粉和铝粉简单混合不是合金，C错。

幻灯片16 【误区警示】认识合金的常见误区

(1)误认为合金都是由金属构成的。事实上，凡是在金属中加热熔合某些金属或非金属而得到的具有金属特性的物质都是合金；尽管合金的许多性能都优于纯金属，但并不是说其所有性能都比纯金属要好，要根据实际需要，灵活选择使用纯金属或合金。

(2)“性质决定用途”，这一传统的说法正在受到挑战。我们不能完全依据物质的性质来确定物质的应用，要综合考虑多种因素，使物质的应用得到充分的发挥，以最小的投入换取最大的价值。

幻灯片17 (3)误以为金属材料都是由金属单质制成的。实际上，很多的金属材料都是应用了该金属的合金，合金具有较纯金属更广阔的应用范围。

(4)合金不一定是固态，如作原子反应堆导热剂的钠-钾合金，常温下为液态。

幻灯片18 【变式训练1】(双选)下列有关合金性质的说法正确的是

(

)

A.合金与各成分金属相比，具有许多优良的物理、化学或机械性能

B.相同金属元素形成的合金，元素的含量有可能不同，但其性能是相同的

C.镁铝合金在盐酸中能完全溶解

D.合金具有各成分金属性质之和

幻灯片19 【解析】选A、C。其中C的反应为Mg+2HCl====MgCl2+H2↑，2Al+6HCl====2AlCl3+3H2↑。因合金元素的含量不同，其性能亦不同，故B错。合金具有比各成分金属更优越的性能，但不是各成分金属的性质之和。

幻灯片20 【变式训练2】(2013·宁波高二检测)钛(Ti)因为具有神奇的性能而越来越引起人们的关注，是航空、军工、电力等方面的必需材料，被誉为“空间金属”和“深海金属”。

(1)钛和钛的合金具有很多优良的性能，如熔点高、密度小、可塑性好、易于加工，钛合金与人体有很好的“相容性”。根据它们的主要性能，下列用途不切合实际的是_______。

A.用于做保险丝 B.用于制造航天飞机

C.用于制造人造骨 D.用于制造船舶

幻灯片21 (2)常温下钛不和非金属、强酸反应。红热时，可与常见的非金属单质反应。地壳中含钛矿石之一称金红石(TiO2)，目前大规模生产钛的方法是：

第一步：金红石、炭粉混合，在高温条件下通入氯气制得TiCl4和一种可燃性气体。该反应的化学方程式为__________ ____________，该反应的还原剂是________________。

第二步：在氩气的气氛中，用过量镁在加热条件下与TiCl4反应制得金属钛。简述由上述产物中获取金属钛的步骤______ _________________________________。

幻灯片22 【解析】(1)物质的性质决定其用途，应结合题干所给的有关其性质的信息来分析。由题干知钛和钛合金的熔点高，不能用来做保险丝；其密度小、熔点高、可塑性好，可用于制造飞机及船舶，与人体有很好的“相容性”可制造人造骨。

幻灯片23 (2)第一步得到的可燃性气体应是CO，结合原子守恒及电子转移守恒，化学方程式应为

TiO2+2C+2Cl2 TiCl4+2CO，该反应中，碳元素化合价升高，C作还原剂；

第二步应为镁置换钛的反应，化学方程式为

TiCl4+2Mg Ti+2MgCl2，所得产物含杂质镁(镁过量)、MgCl2，利用钛不与强酸反应，应加足量盐酸除去过量杂质镁、MgCl2，过滤即得钛。

高温

====

氩气

====

幻灯片24 答案：(1)A (2)TiO2+2C+2Cl2 TiCl4+2CO 碳

加入足量盐酸，除去过量镁，过滤，洗涤

高

=温

===

幻灯片25 类型二 常见的合金的组成

【示范题3】某铝合金(硬铝)中含有镁、铜、硅，为了测定该合金中铝的含量，有人设计如下实验：

(1)取样品ag，称取时使用的仪器名称为______________。

(2)将样品溶于足量的稀盐酸中，过滤，滤液中主要含有________，滤渣中含有________，在溶解过滤时使用的玻璃仪器有__________________。

幻灯片26 (3)往滤液中加入过量的NaOH溶液、过滤，写出该步操作中有关反应的离子方程式：

______________________________________________。

(4)在第(3)步的滤液中通入过量的CO2，过滤。有关反应的化学方程式为NaAlO2+CO2+2H2O====Al(OH)3↓+NaHCO3。

(5)步骤(4)过滤后的滤渣用蒸馏水洗涤数次后，烘干并灼烧至沉淀质量不再减少为止，冷却后称量，质量为bg，有关反应的化学方程式为________________________________。原样品中铝的质量分数是________。

幻灯片27 【解题指南】解答本题时要注意以下4点：

(1)称量一定质量的固体一般使用托盘天平；

(2)单质硅和铜与盐酸不反应；

(3)Al(OH)3可溶解在NaOH中形成NaAlO2；

(4)Al(OH)3受热不稳定易分解生成Al2O3。

幻灯片28 【解析】镁和铝能溶于盐酸，所以滤液中有氯化镁和氯化

铝，还有剩余的HCl，滤渣中含硅和铜。向滤液中加入过量的

氢氧化钠溶液，生成氢氧化镁沉淀，而Al3+生成 。向滤液

中通入过量的CO2，生成Al(OH)3，灼烧后生成Al2O3。铝的含量

通过Al2O3的质量进行计算，计算式是 ×2×27×100%。

幻灯片29 答案：(1)托盘天平

(2)AlCl3、MgCl2、HCl

Cu、Si

漏斗、玻璃棒、烧杯

(3)H++OH-====H2O、

Mg2++2OH-====Mg(OH)2↓、

Al3++4OH-====

+2H2O (5)2Al(OH)3

Al2O3+3H2O

9b/17a×100%

△

AlO

====

2

b102aAlO2幻灯片30 【示范题4】(2014·杭州高二检测)将5.0 g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

2.24 L，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

幻灯片31 【解析】选B。由题意知，n(H2)= =0.1 mol，即产生0.1 mol H2消耗金属合金为5.0 g，产生1 mol H2消耗金属合金为50 g，满足此条件的要求是产生1 mol H2时消耗一种金属质量大于50 g，一种金属质量小于50 g。对于给出的金属，产生1 mol H2时消耗金属的质量分别为m(Mg)=24 g，m(Al)=18 g，m(Fe)=56 g，m(Zn)=65 g，Cu与稀盐酸不反应，故选B。

幻灯片32 【互动探究】(1)若示范题3中的步骤(3)中加入氢氧化钠的量不足，则实验结果会如何变化？

提示：加入氢氧化钠溶液不足，一部分铝元素损失，Al2O3质量偏小，会使结果偏低。

(2)若示范题3中的步骤(5)中滤渣没有洗涤，则实验结果会如何变化？若滤渣灼烧不充分，则实验结果会如何变化？

提示：如果不洗涤，称量氧化铝质量偏大，会使结果偏高。如果灼烧不充分，氢氧化铝部分

分解，氧化铝质量偏大，会使结果偏高。

幻灯片33 (3)示范题4中的合金可能为Zn-Al合金吗？

提示：可能。产生1 mol H2消耗金属合金为50 g，满足此条件的要求是产生1 mol H2时消耗一种金属质量大于50 g，一种金属质量小于50 g。对于给出的金属，产生1 mol H2时消耗金属的质量分别为m(Al)=18 g，m(Zn)=65 g。

幻灯片34 【变式训练3】(2014·肇庆高二检测)现代建筑的门窗框架常用电解加工成的古铜色合金制造。取合金样品进行如下实验(每一步试剂均过量)，由此可以推知该合金的组成可能为

(

)

A.Al、Mg(OH)2、Si、S

B.Al、Fe、Mg、Si C.Al、Si、C、CuO

D.Al2O3、SiO2、Fe、C

幻灯片35 【解析】选B。从四个选项中可以看出，与NaOH溶液反应放出H2的有Si、Al；而与盐酸反应放出H2的有Al、Fe和Mg；因此符合条件的只有B。

幻灯片36 【变式训练4】(2014·晋城高二检测)某课外活动小组收集了一种合金进行研究。

(1)外观暗灰色，表皮光滑。

(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10.0 g，放入足量H2SO4中，收集到标准状况下的H29.96 L。

(4)另取刮去表皮的金属10.0 g，放入足量NaOH(aq)中，也收集到标准状况下的H29.96 L。

幻灯片37 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.Ag

b.Mg

c.Na

d.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(aq)或NaOH(aq)反应，放出等体积的H2，表明该合金中含有金属铝，且不再含有比铜活泼的金属，否则与酸反应放出的H2多，故有可能含有Ag。

幻灯片38 由反应方程式可得关系式

2Al

～

3H2↑

54 g

67.2 L m(Al)

9.96 L m(Al)=8.00 g，则m(Cu)=10.0 g-8.00 g=2.00 g m(Cu)∶m(Al)=1∶4 答案：Cu、Al

a

m(Cu)∶m(Al)=1∶4 幻灯片39

幻灯片40 2.24 L22.4 Lmol1