3.3《用途广泛的金属材料》导学案(含答案)-人教版高中化学必修一

第三章《金属及其化合物》导学案

第三节用途广泛的金属材料

（共一课时）

【学习目标】1.通过思考、讨论交流，能结合金属及其化合物的性质提取证据，理解合金特性和化学性质，了解合金的分类、组成和用途。

2.通过问题探究，理论联系实际，认识合理使用金属材料的意义，主动关心资源开发、环境保护等问题，形成合理利用自然资源的观念。

3.通过角色扮演实践活动，增强社会活动能力、表达能力、素材归纳整合能力。

【学习重点】常见合金的重要应用和如何正确使用金属材料。

【学习难点】查阅资料书写科学小论文

【自主学习】

的单质反应。

新知预习：1.生活中经常使用的金属材料有不锈钢可制成餐具；制钢轨的钢材是锰钢，镁铝合金材料可制成笔记本电脑外壳、自行车等。

2.合金是由两种或两种以上的金属(或金属和非金属) 熔合而成的具有金属特性的物质。常见合金有钢、青铜、硬铝、黄铜。我国使用最早的合金是青铜；使用量最大、用途最广泛的合金是钢，根据其化学成分，可分为两大类：碳素钢和合金钢。

【同步学习】

情景导入：在生活和生产中，金属材料（纯金属或它们的合金）几乎无处不在，特别是新型材料的研制，已成为现代高新技术发展的重要物质基础。那么，你知道生活中有哪些经常使用的金属材料及它们的重要性质和功能吗？

活动一、常见合金的重要应用

1．思考交流：联系旧知，结合教材P64页“学与问”，思考合金的定义及组成是什么？

【温馨提示】（1）合金是由两种或两种以上的金属(或金属和非金属)熔合而成的具有金属特性的物质。

（2）合金的组成：①合金中一定有金属元素，也可能含有非金属元素；②合金一般是混合物，没有固定的熔点。

2．阅读归纳：阅读教材P64页，归纳合金与纯金属的性能有何差异？并指出合金的性质。

【温馨提示】(1)合金与纯金属的性能差异：①合金的硬度及机械性能一般优于各成分金属；②合金的熔点一般低于它的各成分金属；③合金具有各成分金属的化学性质，合金一定是混合物。

（2）合金的性质：①合金的熔点一般比各成分金属的低；②合金在硬度、密度、强度以及其他一些机械性能上要优于各成分金属；③合金具有金属特性，如导热、导电性；④合金中各成分金属的化学性质不

变。

3．讨论交流：阅读教材P64-65，联系实际，填写下表内容，说明下列常见合金及其应用。

【温馨提示】(1)铜合金

①分类：

合金主要成分主要性能主要用途

青铜铜、锡、铅强度高、可塑性好、耐磨、耐腐蚀机械零件，如轴承、齿轮等

黄铜铜、锌强度高、可塑性好、易加工、耐腐

蚀

机械零件、仪表、日用品

白铜铜、镍、锌光泽好、耐磨、耐腐蚀、易加工钱币、代替银作饰品

(2)钢

①分类：

名称主要合金元素主要特性主要用途

锰钢锰韧性好，硬度大钢轨、轴承、钢模、挖掘机铲斗、坦克装甲

不锈钢铬、镍抗腐蚀性好医疗器械、容器、反应釜、炊具

硅钢硅导磁性好变压器、发电机和电动机中的铁芯

钨钢钨耐高温、硬度大刀具

(3)铝合金

成分元素主要特性主要用途

Al、Mg、Cu、Si等密度小、强度大用于汽车、飞机、火箭、船舶制造等

(4)钛合金

【温馨提示】钛合金具有密度小、强度高、耐腐蚀、耐高温等优点，主要用于飞机、火箭、导弹、人造卫星、宇宙飞船等领域。

4.归纳小结：如何正确理解合金的定义及性能？

【温馨提示】(1)合金是混合物而不是纯净物。

(2)不锈钢的抗腐蚀能力比纯铁强。

(3)合金具有许多优良的物理、化学和机械性能，在许多方面不同于各成分金属，不是简单加合；但在化学性质上，一般认为合金体现的是各成分金属的化学性质。

(4)并非所有的金属都能形成合金，两种金属形成合金，其前提是两种金属在同一温度范围内都能熔化，若一种金属的熔点高于另一金属的沸点，则二者不能形成合金。

【对应训练】1.下列有关铁和铁合金的说法错误的是()

A．生铁比铁软

B．铁有良好的导热性

C．钢是铁的合金

D．生铁在潮湿的空气中容易生锈

【答案】 A

【解析】合金的硬度一般大于各成分金属，生铁比铁的硬度大；铁具有良好的导热性；钢是铁的合金；生铁在潮湿的空气中容易生锈。

2

熔点(℃) 密度(g/cm3) 硬度(金刚石为10) 导电性(银为100) 其他性质某合金 2 500 3.00 7.4 2.3 耐腐蚀

铁 1 535 7.86 4.5 17 纯铁耐腐蚀还知该合金耐腐蚀、强度大。从以上性能看，该合金不适合作()

A．导线B．门窗

C．炉具D．飞机外壳

【答案】 A

【解析】从该合金与铁的性质对比情况来看，在熔点、密度和硬度上，此合金的性能均优于铁，但导电性比较差，所以不适宜作导线。

活动二、正确选用金属材料

1．阅读交流：阅读教材P66-67页内容，思考金属材料是如何分类的？

【温馨提示】

2．讨论交流：（1）结合教材P66“思考与交流”，思考选择材料的主要依据（或考虑的因素）是什么？

【温馨提示】

（2）正确选用金属材料的一般思路是什么？

【温馨提示】(1)金属的性质决定其主要用途，在选用材料时应首先考虑其性质与用途的一致性。

(2)所选材料的强度、机械性能、外观、加工难度等主要从金属的物理性质考虑，如密度、硬度、延展性、导电性、导热性、强度等。

(3)材料的稳定性、日常维护应从其化学性质考虑，如在空气、水、酸、碱、盐环境的化学稳定性及耐腐蚀性等。

(4)材料的经济性，如价格，应从原料的储量、开采与冶炼难度等方面考虑。

3.问题探究：如何处理废旧金属以实现对资源保护和有效利用？

【温馨提示】(1)废旧金属的最好处理方法是回收利用。

(2)回收利用废旧金属的意义是减少垃圾量，防止污染环境且缓解资源短缺的矛盾。

4.拓展探究：结合教材P67页“科学视野”，查阅资料，了解稀土金属及其应用。

【温馨提示】(1)稀土金属在周期表中的位置，共17种。

(2)稀土金属在科技、生产中有广泛的用途，被誉为新材料的宝库。如钢中加入一些稀土金属，可增强韧性、塑性、耐磨性、耐热性、抗氧化性和抗腐蚀性等。

（3）我国是稀土金属资源大国，储量居世界第一，但近年出现了消耗过快的问题。

【对应训练】1．选用金属材料时，以下方面需要考虑的是()

①主要用途②物理性质、化学性质③价格④加工难度⑤日常维护⑥对环境的影响

A．①②③B．③④⑤

C．①⑤⑥D．全部

【答案】 D

【解析】在选用材料时要综合考虑所选材料的性能、价格、加工难度、日常维护、对环境的影响等因素，从众多材料中选取合适者。

2.化学行业把材料分为金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料等。金属材料在现实生活中有极为重要的作用。下列金属材料的用途与金属所具有的性质不相符的是()

A．制造白炽灯灯丝——熔点高

B．制造飞机——硬度大而密度小

C．制造保险丝——硬度大

D．制造盛装化工原料的容器——耐腐蚀

【答案】 C

【课堂检测】1．纯铁的熔点为1 535 ℃，而高炉中炼铁时生铁(含碳量较高的铁的合金)在1 200 ℃左右就熔化了，这是因为()

A．铁的纯度越高，熔点越低

B．合金的熔点一般比其各成分物质的熔点低

C．因为形成了铁碳合金，所以熔点变高

D．在高炉内熔化的过程中发生了化学反应

【答案】 B