1、第三章 鐵 金屬材料 第二節 金屬材料 教學設計【教學目標】1.了解金屬材料組成、性能及應用的聯系。2.認識鐵合金的類型、常見鐵合金的組成、性能及用途。3.認識鋁及氧化鋁的化學性質，了解鋁合金的特性、用途。4.掌握物質的量在化學方程式計算中的應用及其格式?！窘虒W重難點】1.重點（1）性能決定用途的觀念（2）物質的量在化學方程式計算中的應用2.難點物質的量在化學方程式計算中的應用【教學過程】1.新課導入投影展示古代煉銅場景。引入金屬材料的發展對技術、社會有重要意義，例如，古代冶煉銅就體現了化學的發展對社會各行業發展的影響，當時冶煉銅的技術對于國家軍事和經濟的發展具有很大的促進作用，同時也改善了百

2、姓的生活條件。這節課就讓我們一起來學習金屬材料。設計意圖了解金屬材料的發展歷史，有利于學生體會化學、技術與社會的重要關系，激發社會責任感，提高求知欲。2.新課講授師初中階段我們就已經接觸過金屬材料，金屬材料包括純金屬和它們的合金。那么什么是合金呢？投影合金是由兩種或兩種以上的金屬（或金屬與非金屬）熔合而成的，具有金屬特性的混合物。師那么合金究竟有哪些特性呢？學生活動思考，并回答：(1)合金的硬度一般比各成分金屬的大。(2)合金的熔點一般比各成分金屬的低。(3)合金的物理、化學及機械性能一般優于各成分金屬。強調（1）合金是混合物,不是純凈物。（2）與一般混合物不同的是合金有固定的熔點,原因是合金

3、有固定的組成。（3）組成合金的物質不一定都是金屬,也可以有非金屬,但一定有金屬。（4）合金的用途比純金屬更廣泛。 思考剛剛說到合金的硬度一般比其成分金屬大，這是為什么呢？大家結合圖片中純金屬與合金的結構比較來思考一下這個問題。投影展示純金屬與合金的結構比較圖。 純金屬內原子的排列 合金內原子的排列學生活動學生思考并回答：純金屬所有原子的大小和形狀相同，原子排列十分規整；加入或大或小的其他元素的原子后，改變了金屬原子有規則的層狀排列，使原子層之間的相對滑動變得困難，導致合金硬度變大。師簡單了解了合金之后，大家知道合金有哪些嗎，合金又是如何分類的呢？上節課我們學習了鐵及其重要的化合物，那么我們就先

4、從鐵的合金開始學習。講解鐵合金分為生鐵和鋼。生鐵的含碳量為2%4.3%，硬度大、抗壓、性脆、可以鑄造成型，是制造機座、管道的重要材料；鋼的含碳量為0.03%2%，延展性好、機械性能好、可以鍛軋和鑄造，廣泛用于制造機械和交通工具。投影生活中下水井蓋就是用生鐵鑄造的。師鋼則是用量最大、用途最廣的合金，根據其化學成分可以分為兩類：碳素鋼和合金鋼。碳素鋼根據含碳量高低可以分為低碳鋼（含碳量低于0.3%）、中碳鋼（含碳量介于0.3%0.6%）和高碳鋼（含碳量高于0.6%）。其中低碳鋼的韌性、焊接性好，強度低，常用于制造鋼板、鐵絲和鋼管等；中碳鋼的強度高，韌性和加工性好，常用于制造鋼軌、車輪和建材等；高碳

5、鋼的硬而脆，熱處理后彈性好，常用于制造器械、彈簧和刀具等。合金鋼也叫特種鋼，是在碳素鋼里適量加入一種或多種合金元素，使鋼的組織結構發生變化。合金鋼具有各種特殊性能，如強度，硬度大，可塑性、韌性好，耐磨，耐腐蝕等。投影 師不銹鋼是最常見的一種合金鋼，它的合金元素主要是鉻(Cr)和鎳(Ni)。常用的不銹鋼中含Cr 18%、含Ni 8%。不銹鋼在大氣中比較穩定，不容易生銹，具有很強的抗腐蝕能力。生活中常見的醫療器材、廚房用具和餐具等，很多都是用不銹鋼制造的；有些地鐵列車的車體材質也是不銹鋼。小結過渡我們知道鋁的性質是很活潑的，鋁原子在化學反應中容易失去三個電子，表現出還原性,那么為什么鋁和鋁合金制品

6、應用如此廣泛，哪位同學可以根據我們初中所學知識解釋一下呢？生鋁和鋁合金制品比較穩定的原因是表面覆蓋著致密的氧化鋁薄膜,保護內部金屬。講解人們日常用的鋁制品通常都是由鋁合金制造的，其表面總是覆蓋著致密的氧化鋁薄膜，這層膜起著保護內部金屬的作用?？諝庵校X的表面自然形成的氧化膜很薄，耐磨性和抗蝕性還不夠強。為了使鋁制品適應于不同的用途，常采用化學方法對鋁的表面進行處理，如增加膜的厚度，對氧化膜進行著色等。例如，化學氧化（用鉻酸作氧化劑）可以使氧化膜產生美麗的顏色。實驗1在一支試管中加入5mL鹽酸，再向試管中放入一小塊鋁片（未打磨）。觀察現象。過一段時間后，將點燃的木條放在試管口，觀察現象。生鋁片逐

7、漸溶解，一段時間后產生氣泡且速率由慢到快，將燃著的木條放在試管口，有爆鳴聲（說明有氫氣生成）。結論鋁和鋁表面的氧化膜（氧化鋁）都能與酸反應。師請大家寫出其中涉及到的化學方程式。投影 Al2O3 + 6HCl =2AlCl3 + 3H2O 實驗2在兩支試管中分別加入少量的NaOH溶液，然后向其中一支試管放入一小塊鋁片，向另一支試管中放入用砂紙仔細打磨過的一小塊鋁片。過一段時間后，將點燃的木條分別放在兩支試管口，觀察現象。生可以看到，放入打磨過鋁片的試管中立即產生氣泡；而放入未打磨的鋁片的試管中開始沒有氣泡，一段時間后才產生氣泡。將燃著的木條分別放在兩支試管口，均發出爆鳴聲（說明均有氫氣生成）。結

8、論鋁和鋁表面的氧化膜（氧化鋁）都能與強堿反應。師請大家寫出其中涉及到的化學方程式。（嚴格地說，NaAlO2應為NaAl(OH)4（四羥基合鋁酸鈉），為書寫方便，簡化為NaAlO2。）投影 2Al + 2NaOH + 2H2O =2NaAlO2 + 3H2Al2O3 + 2NaOH =2NaAlO2 + H2O講解像Al2O3這類既能與酸反應生成鹽和水，又能與堿反應生成鹽和水的氧化物，叫做兩性氧化物。提問在日常生活中，能否用鋁制餐具蒸煮或長時間存放酸性或堿性食物？為什么？生不能，因為氧化鋁和鋁均能與酸、堿反應。師純鋁的硬度和強度較小，不適合制造機器零件等。向鋁中加入少量的合金元素，如Cu、Mg、

9、Si、Mn及稀土元素等，可制成鋁合金。鋁合金是目前用途廣泛的合金之一。師中國作為世界上有色金屬鑄件的生產和消費大國之一，有色金屬鑄造已成為支撐國民經濟發展的重要新興產業，其中鋁合金部品行業更是有色金屬鑄造行業的支柱。鋁是地殼中含量最多的金屬，與此同時，我國作為氧化鋁、電解鋁產量的世界第一生產大國，擁有豐富的勞動力資源以及巨大的消費市場，為我國鋁合金部品行業的發展提供了良好的基礎。2009年以來我國鋁合金部品產量占全球產量的比重均在30%以上，2017年達到了40%，我國已成為國際鋁合金鑄造產業的中心。師近年來，為滿足為滿足某些尖端技術的需要，人們又設計和合成了許多新型合金。講解例如能源是人類未

10、來的理想能源之一,氫能利用存在兩大難題:制取和儲存。H2是一種易燃易爆的氣體,要利用H2關鍵要解決H2的安全儲存和運輸問題。一般情況下,H2采用氣態或液態儲存,如在高壓下把H2壓入鋼瓶,但運送笨重的鋼瓶既不方便也不安全。儲氫合金是一類能夠大量吸收H2,并與H2結合成金屬后氫化物的材料。具有實用價值的儲氫合金要求儲氫量大,金屬氫化物既容易形成,稍稍加熱又容易分解,室溫下吸、觀察放氫的速率快,如Ti-Fe合金和La-Ni合金等。新型儲氫合金材料的研究和開發將為氫氣作為能源的實際應用起到重要的推動作用。此外,鈦合金、耐熱合金和形狀記憶合金等新型合金廣泛應用于航空航天、生物工程和電子工業等領域。投影過

11、渡物質是由原子、分子、離子等粒子構成的，物質之間發生化學反應是按一定微觀粒子數目關系進行的，化學方程式可以明確表示化學反應中這些粒子數之間的數目關系。這就是化學計量數的關系。如：我們以H2和O2的反應為例: 化學計量數之比 2 : 1 : 2 擴大6.021023倍 26.021023 :1 6.021023 : 26.021023 粒子數之比 2 : 1 : 2 物質的量之比 2mol : 1mol : 2mol總結由上述分析可知，化學方程式中各物質的化學計量數之比，等于各物質的物質的量之比，等于參加反應的物質的物質的量之比。師在高中階段的化學計算中，我們將不再沿用初中的質量計算體系，而是要

12、建立使用物質的量進行計算的新型模式。計算步驟與用質量計算步驟類似。我們一起來學習一下吧。投影展示物質的量應用于化學方程式計算類的解題步驟。（1）“審”：審清題目條件和題目要求（2）“設”：設出的未知數直接用各物理量的符號表示，并且不帶單位。（3）“寫”：依據題意寫出并配平化學方程式。（4）“標”：在化學方程式中有關物質的化學式下面標出已知物質和所求物質有關物理量的關系，并代入已知量和未知量。比較復雜的數量關系可先化簡。（5）“列”：將有關的幾個量列出比例式。（6）“解”：根據上述比例式求解未知數。（7）“答”：根據題目要求簡明地寫出答案。強調有關物質的量的計算中的“三個規范”(1)書寫規范：各種符號的書寫要規范，大寫字母與小寫字母的意義各不相同。如“M”表示摩爾質量，而“m”表示質量，“N”表示微粒數，而“n”表示物質的量。(2)符號規范設未知數直接用各物理量的符號表示，且要注明物質(或粒子)的符