文档内容
第三章 铁 金属材料
第二节 金属材料
第1课时 合金
（1）结合生活中对常见合金的优良性能的认识经验，阅读教材中合金的结构介绍，了解合金的概念，并
能联系纯金属与合金的微观结构解释二者性能的差异。
（2）以铁合金、铝合金为例，能从元素组成上对合金进行分类，并认识不同类型金属材料组成、性能与
应用的联系，强化性能决定用途的观念。
（3）通过实验探究铝和氧化铝的性质及转化，认识两性氧化物，丰富对金属多样性的认识，体会实验对
认识和研究物质性质的重要作用。
（4）了解储氢合金、钛合金等新型合金，感受化学科学对创造更多新材料以满足人类生活需要和促进科
技发展的重要作用。
【内容分析】
本节内容包括"金属材料"和"物质的量在化学方程式计算中的应用"两部分内容。教材按照"铁合金→铝
和铝合金→新型合金"的顺序介绍了金属材料。在第二章的第三节"物质的量"里，教材介绍了摩尔、摩尔质
量、气体摩尔体积、物质的量浓度等基本概念，为了分散学习难点，把"物质的量在化学方程式计算中的应
用"安排在本节里。
学生在初中学习了合金的概念。本节在介绍金属材料之前，先介绍了合金的结构特点。在介绍铁合金
时，教材介绍了生铁和钢，联系实际创设真实情境，配合图片说明了它们的用途，并采取框图的方式重点
介绍了碳素钢。教材还介绍了特种钢，并在"资料卡片"中介绍钢中合金元素的主要作用，在"科学·技术.社会"中介绍了2017年我国成功研制的超级钢。另外，结合金属材料的检测，在"化学与职业"栏目介绍了测
试工程师这个与化学专业相关的职业。
在介绍铝和铝合金时，由于课程标准中没有要求系统介绍铝及其化合物的知识，因此，教材只从材料
的角度简单介绍了铝单质和氧化铝的化学性质。通过实验、比较，得出铝和氧化铝既能与碱反应又能与酸
反应，并在此基础上引出两性氧化物的概念。教材紧接着介绍了铝和铝合金的特点及应用。
为了体现金属材料的发展趋势，拓展学生的视野，教材特意安排了"三、新型合金"这部分内容，结合
图片介绍了新型材料的应用。在"科学.技术.社会"中介绍了用途广泛的稀土金属。
【教学重点和难点】
重点∶以铁合金、铝合金为例，能从元素组成上对合金进行分类，并认识不同类型金属材料组成、性能与
应用的联系，强化性能决定用途的观念。
难点∶实验探究铝和氧化铝的性质及转化，认识两性氧化物。
【教学流程】
【问题引入】
【思考与交流1】日常生活中常见的金属材料有哪些？有什么用途?金属材料有什么特性。
【展示图片】铁合金（餐具、防盗网）；铝合金制品；铜制品，金、银、铂金等首饰制品。
金属材料：包括纯金属和合金
金属的特性：
1、大多数金属为银白色（铜：紫红色，金：黄色）固体（汞：液体）。
2、有金属光泽
3、具有导电性、导热性和延展性
【设计意图】通过日常生活中常见的金属材料，复习金属的特性。
【思考与交流2】什么是合金？日常生活中使用的金属材料主要是纯金属还是合金？为什么？
合金的概念：由一种金属和其他金属或非金属熔合而成的、具有金属特性的物质。
合金具有许多优良的物理、化学或机械性能,如合金的硬度、熔点不同于其成分金属,可满足不同的需要。
纯金属和合金的微观结构示意图：【设计意图】了解合金的概念，通过对比纯金属和合金的微观结构，分析纯金属和合金在性能上的差异性，
同时促进学生宏观辨识与微观探析素养的形成。
【学习任务一】铁合金
【思考与交流3】（1）联系日常生活中的铁合金用品，谈谈它们的性能。
（2）阅读教材P73-74的内容，铁合金可以分为什么，分类依据是什么？
（3）不同的铁合金在组成上有什么区别，性能有什么不同，各自有什么用途？
1、生铁
性能：硬度大、抗压,性脆、可以铸造成型。
用途：是制造机座、管道的重要材料。
2、钢
（1）碳素钢（2）合金钢
合金钢也叫特种钢,是在碳素钢里适量地加人一种或几种合金元素,使钢的组织结构发生变化,从而使钢具有
各种特殊性能,如强度、硬度大,可塑性、韧性好,耐磨, 耐腐蚀等。
【拓展】阅读教材P74资料卡片——钢中合金元素的主要作用
不锈钢
合金元素：主要是铬 (Cr)和镍 (Ni)
性能：在大气中比较稳定,不容易生锈,具有很强的抗腐蚀能力。
用途：生活中常见的医疗器材、厨房用具和餐具等,很多都是用不锈钢制造的;有些地铁列车的车体材质也
是不锈钢。【思考与讨论】在碳素钢中,由于含碳量不同,高碳钢、中碳钢和低碳钢的性能有很大差异;向碳素钢中加入
不同的合金元素,可制得不同性能的合全钢。这对你有什么启示?与同学讨论。
【设计意图】结合教材的内容，引导学生思考在不同的合金中，合金元素不同，其性能就有差异，进而理
解物质的结构决定性能，从宏观与微观相结合的学科素养视角分析与解决问题。引导学生认识到可通过改
变合金元素来开发具有新功能的金属材料，以激发学生的创新意识。该"思考与讨论"设置的问题较开放，
可从以下几个方面思考∶研究物质的性能应从研究物质的结构人手，研制新材料的过程中应加强对组成元
素的定性和定量研究等。
【拓展】阅读教材P75测试工程师和从超级钢的相关内容
【学习评价】练习1、练习2
【学习任务二】铝和铝合金
【思考与交流】铝容易被空气氧化，但为什么人们日常生活中总喜欢使用铝合金制造的物品呢？
【资料卡片】铝制品的表面处理
在空气中,铝的表面自然形成的氧化膜很薄,耐磨性和抗蚀性还不够强。为了使铝制品适应于不同的用途,常
采用化学方法对铝的表面进行处理,如增加膜的厚度,对氧化膜进行着色等。例如,化学氧化 (用铬酸作氧化
剂 )可以使氧化膜产生美丽的颜色等。市场上有不少铝制品是经过这种方法处理的。
【实验探究一】Al、Al O 和盐酸反应
2 3
【实验3-4】在一支试管中加入5mL盐酸，再向试管中放入一小块铝片。观察现象。过一段时间后，将点
燃的木条放在试管口，你观察到什么现象?
实验现象∶铝片表面有大量气泡产生，试管壁有发热现象。一段时间后，将点燃的木条放在试管口可观察
到淡蓝色火焰。
实验结论∶铝表面的保护膜和铝均能与盐酸发生反应。
反应原理：Al O＋6HCl===2AlCl ＋3HO,
2 3 3 2
2Al＋6HCl ===2AlCl ＋3H↑
3 2
【实验探究二】Al、Al O 和NaOH溶液反应
2 3
【实验3-5】在两支试管中分别加入少量的NaOH溶液，然后向其中一支试管中放入一小块铝片，向另一
支试管中放入用砂纸仔细打磨过（除去表面的氧化膜）的一小块铝片。观察现象。过一段时间后，将点燃的木条分别放在两支试管口，你观察到什么现象?
【思考与交流】对比实验3-4、3-5，你对铝和氧化铝的性质有什么认识？如何除去铝片表面的氧化膜？
【小结】Al和 A1 O 均能与酸、碱反应，可以采取酸溶或碱浸的方法除去铝表面的氧化膜。
2 3
【设计意图】通过让学生对比打磨过的铝条与未打磨过的铝条分别与同浓度、同体积的NaOH溶液反应产
生气泡的速率、体系温度变化等宏观现象的差异，引发对反应本质的更深层次的思考，实现深度学习。
【新概念】两性氧化物
既能与酸反应生成盐和水,又能与碱反应生成盐和水的氧化物,例如Al O。
2 3
【应用】由于Al和 A1 O 均能与酸、碱反应,因此铝制餐具不宜用来蒸煮或长时间存放酸性或碱性食物。
2 3
【拓展】铝合金
纯铝的硬度和强度较小,不适合制造机器零件等。 向铝中加人少量的合金元素,如 Cu、 Mg、 Si、
Mn、 Zn及稀土元素等,可制成铝合金。铝合金是目前用途广泛的合金之一。
例如,硬铝 (一 种铝合金 )中 含 Cu4%、Mg0.5%、 Mn0.5%、 Si0.7%,它的密度小 、强度高 , 具有较强
的抗腐蚀能力 ,是制造飞机和宇宙飞船的理想材料。
【学习评价】练习3、
【学习任务三】新型合金
1、储氢合金
阅读教材P77-78，思考以下问题：
（1）氢能的利用关键要解决什么问题？
（2）储氢合金的储氢原理是什么?
储氢合金是一类能够大量吸收H,并与H 结合成金属氢化物的材料。具有实用价值的储氢合金要求储氢量
2 2
大, 金属氢化物既容易形成,稍稍加热又容易分解,室温下吸、 放氢的速率快。
2、其他新型合金
例如：钛合金、耐热合金和形状记忆合金广泛应用于航空航天、生物工程和电子工业等领域。
【学习评价】练习4【生活情景素材】
【展示图片】
【问题情景素材】
1、日常生活中常见的金属材料有哪些？有什么用途?金属材料有什么特性?
2、什么是合金？日常生活中使用的金属材料主要是纯金属还是合金？为什么？
3、（1）联系日常生活中的铁合金用品，谈谈它们的性能。
（2）阅读教材P73-74的内容，铁合金可以分为什么，分类依据是什么？
（3）不同的铁合金在组成上有什么区别，性能有什么不同，各自有什么用途？
4、思考与讨论：在碳素钢中,由于含碳量不同,高碳钢、中碳钢和低碳钢的性能有很大差异;向碳素钢中加入不同的合金元素,可制得不同性能的合全钢。这对你有什么启示?与同学讨论。
5、铝容易被空气氧化，但为什么人们日常生活中总喜欢使用铝合金制造的物品呢？
6、阅读教材P77-78，思考以下问题：
（1）氢能的利用关键要解决什么问题？
（2）储氢合金的储氢原理是什么?
【实验素材】
1、【实验3-4】在一支试管中加入5mL盐酸，再向试管中放入一小块铝片。观察现象。过一段时间后，将
点燃的木条放在试管口，你观察到什么现象?
2、【实验3-5】在两支试管中分别加入少量的NaOH溶液，然后向其中一支试管中放入一小块铝片，向另
一支试管中放入用砂纸仔细打磨过（除去表面的氧化膜）的一小块铝片。观察现象。过一段时间后，将点
燃的木条分别放在两支试管口，你观察到什么现象?
【使用建议】该实验中，盐酸的浓度应稍大，如可用 6molL的盐酸。铝片不宜太纯，因为要保证一定的反
应速率和有足量的氢气产生。另外，所用试管应细而长。可以加上一个带导气管的单孔塞，再点燃生成的
气体。也可采用爆鸣的检验方法。
【练习素材】
1、生铁的熔点是1100 ℃～1200 ℃，则可推断纯铁的熔点是
( )
A．1085 ℃ B．1160 ℃ C．1200 ℃ D．1535 ℃
【答案】D
解析：合金的熔点低于成分金属的熔点。生铁为合金，熔点是
1100℃～1200 ℃，铁的熔点应高于1200 ℃，D正确。
2、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．铁在潮湿的空气中容易生锈
【答案】A
3、（P80教材习题3）向一个铝质易拉罐中充满CO2,然后往罐中注人足量的浓NaOH溶液,立即用胶布封
严罐口。一会儿听到罐内发出 “咔、咔”的响声,且易拉罐变瘪;再过一会儿易拉罐又鼓起来恢复原样。请
完成下列空白。(1)易拉罐变瘪的原因_______________________________________________________,反应的离子方程式为
_______________________________________________________。
(2)易拉罐又鼓起来的原因是________________________________________________，反应的离子方程式为
_______________________________________________________。
【答案】（1）CO 和NaOH溶液反应，导致易拉罐内压强变小；CO+2OH－====CO 2－+H O
2 2 3 2
（2）Al和NaOH溶液反应产生H，导致易拉罐内压强又变大；2Al+2OH－+2H O===2AlO －+3H ↑
2 2 2 2
4、（P80教材习题9）我国发行的第五套人民币中,l元 、5角 和 1角 硬币的材质分别为钢芯镀镍 (1元 )、
钢芯镀铜(5角 )和铝合金 (1角 )。 请查阅资料,讨论选择铸造硬币的金属材料时应考虑哪些因素。
【答案】（提示：选择铸造硬币的金属材料时，应该考虑的因素有硬度、价格、光泽、耐磨性、耐腐蚀性、
易加工程度等）
