人教版必修1 化学：3.3 用途广泛的金属材料 学案

用途广泛的金属材料
【学习目标】
1．以钢铁、铜合金为例，认识合金的性能及合金材料在生活中的应用。

2．学会正确选用金属材料的方法。

3．通过介绍金属材料的发展历史、重要作用和面临的挑战，激发学生的爱国热情和社会责任感，提高求知欲。

【学习重点】
1．合金的特性
2．合金材料的应用与材料的选择
【学习难点】
金属材料的选择
【学法指导】
自学、探究、查资料、阅读
【学习过程】
知识链接
合金的概念：有一种跟其他一种或几种（或和）一起熔合而成的具有的物质；
金属材料包括和。

自主梳理
一、常见合金的重要应用
合金的特性
（1）
（2）
（3）
使用不同的_____________，改变_______________，改变_______________等，可以制得具有不同性能的合金。

因此，合金在工业上具有比纯金属更广泛的用途。

我国最早使用的合金是____________，含__________________、_____________等元素。

1．铜合金
青铜：
黄铜：
白铜：
2．铁合金
（1）生铁：－Fe、C（C％＝2％－4.3％）含碳量高，硬度大
钢：－Fe、C（C％＝0.03％－2％）含碳量低，韧性好
是用途最广、用量最大的金属合金。

（2）钢的分类：
钢碳素钢合金钢
低碳钢中碳钢高碳钢
组成元素
含碳量
性能
用途
[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。

3．铝合金
（1）说说你所知道的铝合金有哪些用途？有哪些优良的性能？
（2）铝合金的用途非常广泛，但人类用铝的历史却很晚，为什么？
[练习]：
铝制器具不能用来盛放醋、酸梅汤和碱水等物质。

如果盛放这些物质的话，铝制器具就容易被腐蚀。

请你尝试分析其中所发生的化学反应并写出有关化学反应方程式。

二、正确选用金属材料
[指导学生阅读]
[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……。

科学视野：用途广泛的稀土金属
小结：
1．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。

2．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。

[练习]镁铝合金因坚硬、轻巧、美观、洁净、易加工而成为新型建筑装潢材料，主要用于制作窗框、卷帘门、防护栏等。

下列与这些用途无关的性质是（）
A．不易生锈 B．导电性好 C．密度小 D．强度高
互动探究
探究一：为什么普遍使用的金属材料是合金而不是纯金属？
讲解纯金属是最简单的金属材料，但其性能过于单一，机械强度不够，并且易被腐蚀，所以应用受到了限制。

而合金比它的成分金属具有许多良好的物理、化学和机械方面的性能，如合金的熔点一般比各成分金属的熔点低，硬度和强度大等，从而大大提高了金属的功能和应用范围，因而被普遍使用。

探究二：钢的性能与含碳量有什么关系？
讲解纯铁是银白色的金属，但质地较软不适于制造工具，铁、碳合金则硬度较大。

一般说来含碳量高的钢硬度大，含碳量低的钢韧性好。

但含碳量过高，就变脆；含碳量过低硬度不够。

所以工业上一般根据不同需要来调整含碳量，生产出硬度、韧性符合要求的钢材。

[练习]常用来制造刀具的含铁材料是（）
A．生铁 B．低碳钢 C．中碳钢 D．高碳钢
探究三：任意两种金属都可以形成合金吗？
讲解所谓合金，是不同种金属（也包括部分非金属）在熔化状态下形成的一种熔化物或冷却后的固体。

因此形成合金的两种金属要有共同的熔化状态，即熔点比较接近。

若熔点相差太大，则不易形成合金。

检测反馈
1．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。

解析：用铝定制成包装用的铝箔是利用了其具有延展性的性质，用铝制成的高压铝锅是利用了其具有导热性的性质，用铁粉回收照相业废液中的银是利用了铁的还原性，电信业中大量使用的铜丝、金属电缆是利用了其导电性。

答案：（1）⑤；（2）①；（3）③：（4）②：
2．下列物质中，不属于合金的是（）
A硬铝（Al、Cu、Mg、Mn、Si ） B黄铜 C钢铁 D水银
解析：水银是金属汞，是单质，不是合金。

答案：D
3．用铜锌合金制成的假金元宝欺骗行人的事件屡有发生。

不能
．．用于区别其真伪的方法（）A测定密度 B放入硝酸中 C放入盐酸中 D观察外观
解析：金元宝的成分是金，其密度和铜锌合金不同，且不与硝酸、盐酸反应，故可以用A、B、C三种方法鉴别真伪；但外形二者相似，不易区分，故选D．
答案：D
4．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：合金的熔沸点一般比形成合金的金属的熔沸点低，生铁是铁与碳的合金，所以生铁的熔点要比生铁低。

答案：C
5．含碳量在3％—4％的生铁，因断口呈灰色所以叫灰口铁，此生铁具有较好的韧性，常用于铸造机器底座和零件。

试判断：①纯铁，②灰口铁，③碳三种固体熔点从高到低的顺序是（）
A．①②③ B．③②① C．③①② D．②③①
解析：合金的熔沸点要比形成合金的金属或非金属的熔沸点都低，灰口铁是铁和碳的合金，所以其熔沸点最低；碳的熔沸点要比铁高，故三者的熔沸点由高到低的顺序是：碳、纯铁、灰口铁。

答案：C
6．从金属的利用历史来看，先是青铜时代，而后是铁器时代，铝的利用是近百年的事。

这个顺序跟下列因素有关的是：①在地壳中的含量②金属的活动性③金属的导电性④金属冶炼的难易程度⑤金属的延展性（）
A．①③ B．⑤② C．③⑤ D．②④
解析：铜的金属活动性较差，在自然界中就有单质存在，较好冶炼，所以从金属的利用史来说，出现的较早，而铝的性质较活泼，很容易被氧化，冶炼起来有一定的难度，故出现的较晚。

答案：D
能力提高
7．工业上用铝土矿（主要成分是Al
2O
3
·H
2
O、Al
2
O
3
·3H
2
O以及少量Fe
2
O
3
、SiO
2
等）提取纯
Al
2O
3
作冶炼铝的原料。

提取的操作过程可用以下流程图表示：
（1）写出滤液A中一种溶质与过量NaOH溶液反应进入滤液B中的离子方程式：
_________________________________________________________。

（2）若步骤①中没有过滤操作而直接进入步骤②，对后面操作将产生的影响是_________________________________________________________。

解析：Al
2O
3
为两性氧化物，能溶于盐酸和氢氧化钠；Fe
2
O
3
为碱性氧化物，溶于盐酸而不溶
于氢氧化钠；SiO
2
为酸性氧化物，溶于氢氧化钠而不溶于盐酸。

解答此题，关键要抓住这些氧化物性质的差异，形成分离、除杂质的思路。

答案：（1）Al3＋＋4OH－＝[Al（OH）
4]－（2）①中的不溶物（Na
2
SiO
3
）在操作②中会被氢
氧化钠溶液溶解，最后所得Al
2O
3
中将含有SiO
2．
【学习反思】。