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高中化学人教版 (2019)必修 第一册第二节 金属材料多媒体教学ppt课件
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这是一份高中化学人教版 (2019)必修 第一册第二节 金属材料多媒体教学ppt课件，共46页。PPT课件主要包含了新课情境呈现，课前素能奠基，易导电，易导热，生铁和钢，合金的概念和特性，金属与非金属，碳素钢，合金钢，耐腐蚀等内容，欢迎下载使用。
金属材料的使用并不仅仅局限于我们熟悉的金、银、铜、铁、铝这几种，有很多其他的金属现已被广泛应用，让我们走进教材，学习铁合金、铝和铝合金、新型合金。
1．金属具有许多共同的物理性质，如不透明、有金属光泽、__________、__________、有________性。2．生产、生活中应用较多的合金是____________，历史上应用最早的金属是______。
二、铁合金1．铁合金的分类
2.钢的分类(1)钢是用量________、用途最广的合金，根据其化学成分，分为：__________和__________。(2)碳素钢
(3)合金钢①又叫特种钢，特殊性能：强度、________大，可塑性、________好，耐磨，__________等。②不锈钢
三、铝和铝合金铝是地壳中含量最多的金属。铝性质活泼，铝和铝合金制品比较稳定的原因是表面覆盖着致密的__________薄膜，保护内部金属。1．铝与酸、碱的反应
2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑
2Al＋2H2O＋2NaOH=== 2NaAlO2＋3H2↑
2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑
2Al＋2OH－＋2H2O=== 2AlO＋3H2↑
2.氧化铝与酸、碱的反应(1)两性氧化物：既能与酸反应生成__________，又能与碱反应生成__________的氧化物，如Al2O3。(2)氧化铝的两性
3．铝合金(1)铝合金中的合金元素有：______、______、Si、Mn、Zn及____________等。(2)硬铝
(3)稀土元素包含元素：镧系元素(从镧到镥)，原子序数从57～71的15种元素及______、______共17种元素。点拨：稀土元素称为冶金工业的维生素，因为在合金中加入适量稀土金属，能大大改善合金的性能。(4)铝合金用途是制造飞机和宇宙飞船的理想材料。
1．沈括根据变法需要，悉心总结了兵器制作技术。《梦溪笔谈·器用》中记载：“古人以剂钢为刃，柔铁为茎干，不尔则多断折。剑之钢者，刃多毁缺，巨阙是也，故不可纯用剂钢。”以所学合金的知识，分析古人铸剑时剑身的材料为( )A．钢B．生铁C．青铜D．白铜
2．下列有关厨房铝制品的使用中，你认为合理的是( )A．盛放食醋B．烧煮开水C．用金属丝擦洗表面的污垢D．用碱水洗涤解析：铝既能与碱又能与酸反应，A、D不合理；铝制品表面有一层致密的氧化膜，可起到保护作用，若用金属丝擦洗不可取，C不合理，金属铝表面氧化物与热水不反应，B合理。
3．下列关于合金的说法正确的是( )A．合金中可能含有非金属元素B．合金中至少含有两种金属元素C．铜合金是纯净物D．合金中的金属元素以化合态的形式存在解析：合金可由金属与金属或金属与非金属制得，一定含有金属元素，可能含有非金属元素，A项正确；合金未必含有两种或两种以上金属元素，B项错误；合金属于混合物，金属仍以游离态存在，C、D错误。
问题探究：1.列举生活中的合金材料，并简述选择该材料时利用了该合金的哪些优异性能。2．为什么航空工业中铝合金比铁合金应用更广泛？探究提示：1.①铝合金门窗：质轻、耐腐蚀；②易拉罐：质轻、易回收利用。2．铝合金比铁合金密度小且耐高温、耐腐蚀。
知识归纳总结：1．合金的组成及性质(1)合金中一定含有金属元素，可能含有非金属元素。(2)合金是混合物，没有固定的熔点。(3)合金具有金属特性，如导电、传热等。(4)合金形成后会影响各成分金属的物理性质，如合金的熔点一般比成分金属低，而硬度、机械强度一般比成分金属高；但一般来说各成分金属均保持了其原有的化学性质。
2．合金的形成条件(1)金属与金属形成合金时：合金是金属在熔化状态时相互混合形成的，熔化时的温度需达到成分金属中熔点最高的金属的熔点，但又不能超出成分金属中沸点最低的金属的沸点。一种金属的熔点高于另一种金属的沸点时则不能形成合金。(2)金属与非金属形成合金时：部分不活泼非金属与金属可形成合金，活泼非金属与活泼金属则不能形成合金。
3．金属材料选择的依据某种金属能不能成为一种应用广泛的材料主要取决于该金属的储量、冶炼成本、市场价格以及所具有的性能和是否易于加工等。(1)物理性质：密度、硬度、强度、导电性和导热性等，这些性质决定金属材料的加工难易程度。(2)化学性质：对水的作用、耐腐蚀性等，这些性质决定金属材料的日常维护和环境对其的影响。
2019年10月24日，中国第5架国产大飞机C919大型客机完成首次试验飞行成功。C919机身部分采用第三代新型铝锂合金材料。下列关于铝锂合金的认识不正确的是( )A．铝锂合金密度较小，强度较大，硬度大于纯铝，熔点低于锂单质B．改变原料的配比，可以制得性能不同的铝锂合金C．铝锂合金具有金属光泽，可导电导热D．铝锂合金的性质与各成分金属的性质完全相同
解析：铝锂密度较小，其合金密度较小；合金是不同金属熔合而成的具有金属特性的物质，改变原料的配比，可以制得性能不同的铝锂合金；合金具有金属特性，如金属光泽，可导电；合金的熔点比它的各成分金属的熔点低，硬度大于其成分金属，铝锂合金的性质与各成分金属的性质不相同。
〔素养应用1〕合金相对纯金属制成的金属材料来说优点是( )①合金的硬度一般比它的各成分金属的大 ②一般合金的熔点比它各成分金属的更低 ③改变原料的配比，改变生成合金的条件，可得到具有不同性能的合金 ④合金比纯金属的导电性更强 ⑤合金比纯金属的应用范围更广泛A．①②③⑤B．②③④C．①②④D．①②④⑤解析：合金一般比各成分金属熔点低、硬度大，具有更好的机械加工性能，故应用范围更广泛。但合金的导电性却不一定比纯金属更强，比如铝合金的导电性比纯铝要差。
问题探究：1.厨房中能够用铝制容器长时间存放食醋吗？2．根据铝的性质分析，如何除去镁粉中的铝粉？探究提示：1.不能。铝能与醋酸反应。2．将样品加入足量的NaOH溶液，然后过滤、洗涤、干燥。
铝与盐酸、NaOH溶液的反应
知识归纳总结：铝与盐酸、NaOH溶液反应的定量关系2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑1．等量的铝分别与足量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，消耗HCl和NaOH的物质的量之比为3∶1。2．等量的铝分别与足量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生氢气的体积比为VHCl(H2)∶VNaOH(H2)＝1∶1。3．足量的铝分别与等物质的量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生氢气的体积比为VHCl(H2)∶VNaOH(H2)＝1∶3。
4．一定量的铝分别与一定量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，若产生氢气的体积比为1∶3
〔素养应用2〕足量下列物质与相同质量的铝反应，放出氢气且消耗溶质物质的量最少的是( )A．盐酸 B．稀硫酸C．氢氧化钠溶液D．氯化钠溶液
1．氢氧化铝(1)物理性质Al(OH)3是白色固体，几乎不溶于水，但能凝聚水中的悬浮物，并能吸附色素。(2)化学性质①两性氢氧化物：像Al(OH)3这样既能与酸反应生成盐和水，又能与碱反应生成盐和水的氢氧化物，称为两性氢氧化物。
2．既能与酸反应，又能与碱反应的物质有：(1)某些金属，如Al；(2)两性氧化物，如Al2O3；(3)两性氢氧化物，如Al(OH)3；(4)弱酸的酸式盐，如NaHCO3、NaHS、NaHSO3、Na2HPO4；(5)弱酸的铵盐，如(NH4)2S、(NH4)2CO3、CH3COONH4、NH4HCO3。
〔即时训练〕已知单质A、B、C和甲、乙、丙、丁四种化合物有下图所示的转化关系，其中A为常见金属，C为密度最小的气体，甲是一种高熔点的物质，丙常温下是一种液体。
根据以上转化关系回答：(1)写出下列物质的化学式：A______；B______；乙__________；丁_____________。(2)①写出A与NaOH溶液反应的化学方程式：________________________________________。②写出甲与NaOH溶液反应的离子方程式：_________________________________。(3)将一定量的A加入NaOH溶液中，产生的C在标准状况下的体积为3.36 L，则消耗的A的物质的量为_____________，转移电子的物质的量为_____________。
2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑
Al2O3＋2OH－===2AlO＋H2O
解析：常见金属单质中能与NaOH溶液反应产生气体的只有Al，所以A是Al，乙是NaAlO2，C是H2。甲是铝的化合物，可和NaOH溶液反应产生NaAlO2，可能是Al2O3，则丙是H2O，B是O2。根据NaAlO2＋CO2(过量)＋2H2O===NaHCO3＋Al(OH)3↓，可知丁是Al(OH)3。丁失去H2O可得到Al2O3，可验证甲是Al2O3。
1．铝既能与硫酸溶液反应，又能与烧碱溶液反应，下列说法不正确的是( )A．两个反应都是氧化还原反应B．铝与硫酸反应时，硫酸作氧化剂C．铝与烧碱溶液反应时，氢氧化钠作氧化剂D．两个反应都有气体生成解析：有关反应为：2Al＋3H2SO4===Al2(SO4)2＋3H2↑，2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，两个反应都有化合价变化，都是氧化还原反应，其中硫酸和H2O作氧化剂，A、B项正确，C项错误；两个反应都有氢气生成，D项正确。
2．(2021·太原高一检测)把a g铁铝合金粉末溶于足量盐酸中，加入过量NaOH溶液。过滤出沉淀，经洗涤、干燥、灼烧，得到红色粉末的质量仍为a g，则原合金中铁的质量分数为( )A．70%B．52.4%C．47.6%D．30%
3．钛合金被运用到了战斗机、火箭、导弹等航空航天器的结构件上。钛合金也被认为是一种优良的防弹材料。某化学兴趣小组在实验室探究Ti、Mg、Cu的活泼性顺序。他们在相同温度下，取大小相同的三种金属薄片，分别投入等体积等浓度的足量稀盐酸中，观察现象如下：
金属材料的使用并不仅仅局限于我们熟悉的金、银、铜、铁、铝这几种，有很多其他的金属现已被广泛应用，让我们走进教材，学习铁合金、铝和铝合金、新型合金。
1．金属具有许多共同的物理性质，如不透明、有金属光泽、__________、__________、有________性。2．生产、生活中应用较多的合金是____________，历史上应用最早的金属是______。
二、铁合金1．铁合金的分类
2.钢的分类(1)钢是用量________、用途最广的合金，根据其化学成分，分为：__________和__________。(2)碳素钢
(3)合金钢①又叫特种钢，特殊性能：强度、________大，可塑性、________好，耐磨，__________等。②不锈钢
三、铝和铝合金铝是地壳中含量最多的金属。铝性质活泼，铝和铝合金制品比较稳定的原因是表面覆盖着致密的__________薄膜，保护内部金属。1．铝与酸、碱的反应
2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑
2Al＋2H2O＋2NaOH=== 2NaAlO2＋3H2↑
2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑
2Al＋2OH－＋2H2O=== 2AlO＋3H2↑
2.氧化铝与酸、碱的反应(1)两性氧化物：既能与酸反应生成__________，又能与碱反应生成__________的氧化物，如Al2O3。(2)氧化铝的两性
3．铝合金(1)铝合金中的合金元素有：______、______、Si、Mn、Zn及____________等。(2)硬铝
(3)稀土元素包含元素：镧系元素(从镧到镥)，原子序数从57～71的15种元素及______、______共17种元素。点拨：稀土元素称为冶金工业的维生素，因为在合金中加入适量稀土金属，能大大改善合金的性能。(4)铝合金用途是制造飞机和宇宙飞船的理想材料。
1．沈括根据变法需要，悉心总结了兵器制作技术。《梦溪笔谈·器用》中记载：“古人以剂钢为刃，柔铁为茎干，不尔则多断折。剑之钢者，刃多毁缺，巨阙是也，故不可纯用剂钢。”以所学合金的知识，分析古人铸剑时剑身的材料为( )A．钢B．生铁C．青铜D．白铜
2．下列有关厨房铝制品的使用中，你认为合理的是( )A．盛放食醋B．烧煮开水C．用金属丝擦洗表面的污垢D．用碱水洗涤解析：铝既能与碱又能与酸反应，A、D不合理；铝制品表面有一层致密的氧化膜，可起到保护作用，若用金属丝擦洗不可取，C不合理，金属铝表面氧化物与热水不反应，B合理。
3．下列关于合金的说法正确的是( )A．合金中可能含有非金属元素B．合金中至少含有两种金属元素C．铜合金是纯净物D．合金中的金属元素以化合态的形式存在解析：合金可由金属与金属或金属与非金属制得，一定含有金属元素，可能含有非金属元素，A项正确；合金未必含有两种或两种以上金属元素，B项错误；合金属于混合物，金属仍以游离态存在，C、D错误。
问题探究：1.列举生活中的合金材料，并简述选择该材料时利用了该合金的哪些优异性能。2．为什么航空工业中铝合金比铁合金应用更广泛？探究提示：1.①铝合金门窗：质轻、耐腐蚀；②易拉罐：质轻、易回收利用。2．铝合金比铁合金密度小且耐高温、耐腐蚀。
知识归纳总结：1．合金的组成及性质(1)合金中一定含有金属元素，可能含有非金属元素。(2)合金是混合物，没有固定的熔点。(3)合金具有金属特性，如导电、传热等。(4)合金形成后会影响各成分金属的物理性质，如合金的熔点一般比成分金属低，而硬度、机械强度一般比成分金属高；但一般来说各成分金属均保持了其原有的化学性质。
2．合金的形成条件(1)金属与金属形成合金时：合金是金属在熔化状态时相互混合形成的，熔化时的温度需达到成分金属中熔点最高的金属的熔点，但又不能超出成分金属中沸点最低的金属的沸点。一种金属的熔点高于另一种金属的沸点时则不能形成合金。(2)金属与非金属形成合金时：部分不活泼非金属与金属可形成合金，活泼非金属与活泼金属则不能形成合金。
3．金属材料选择的依据某种金属能不能成为一种应用广泛的材料主要取决于该金属的储量、冶炼成本、市场价格以及所具有的性能和是否易于加工等。(1)物理性质：密度、硬度、强度、导电性和导热性等，这些性质决定金属材料的加工难易程度。(2)化学性质：对水的作用、耐腐蚀性等，这些性质决定金属材料的日常维护和环境对其的影响。
2019年10月24日，中国第5架国产大飞机C919大型客机完成首次试验飞行成功。C919机身部分采用第三代新型铝锂合金材料。下列关于铝锂合金的认识不正确的是( )A．铝锂合金密度较小，强度较大，硬度大于纯铝，熔点低于锂单质B．改变原料的配比，可以制得性能不同的铝锂合金C．铝锂合金具有金属光泽，可导电导热D．铝锂合金的性质与各成分金属的性质完全相同
解析：铝锂密度较小，其合金密度较小；合金是不同金属熔合而成的具有金属特性的物质，改变原料的配比，可以制得性能不同的铝锂合金；合金具有金属特性，如金属光泽，可导电；合金的熔点比它的各成分金属的熔点低，硬度大于其成分金属，铝锂合金的性质与各成分金属的性质不相同。
〔素养应用1〕合金相对纯金属制成的金属材料来说优点是( )①合金的硬度一般比它的各成分金属的大 ②一般合金的熔点比它各成分金属的更低 ③改变原料的配比，改变生成合金的条件，可得到具有不同性能的合金 ④合金比纯金属的导电性更强 ⑤合金比纯金属的应用范围更广泛A．①②③⑤B．②③④C．①②④D．①②④⑤解析：合金一般比各成分金属熔点低、硬度大，具有更好的机械加工性能，故应用范围更广泛。但合金的导电性却不一定比纯金属更强，比如铝合金的导电性比纯铝要差。
问题探究：1.厨房中能够用铝制容器长时间存放食醋吗？2．根据铝的性质分析，如何除去镁粉中的铝粉？探究提示：1.不能。铝能与醋酸反应。2．将样品加入足量的NaOH溶液，然后过滤、洗涤、干燥。
铝与盐酸、NaOH溶液的反应
知识归纳总结：铝与盐酸、NaOH溶液反应的定量关系2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑1．等量的铝分别与足量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，消耗HCl和NaOH的物质的量之比为3∶1。2．等量的铝分别与足量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生氢气的体积比为VHCl(H2)∶VNaOH(H2)＝1∶1。3．足量的铝分别与等物质的量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生氢气的体积比为VHCl(H2)∶VNaOH(H2)＝1∶3。
4．一定量的铝分别与一定量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，若产生氢气的体积比为1∶3
〔素养应用2〕足量下列物质与相同质量的铝反应，放出氢气且消耗溶质物质的量最少的是( )A．盐酸 B．稀硫酸C．氢氧化钠溶液D．氯化钠溶液
1．氢氧化铝(1)物理性质Al(OH)3是白色固体，几乎不溶于水，但能凝聚水中的悬浮物，并能吸附色素。(2)化学性质①两性氢氧化物：像Al(OH)3这样既能与酸反应生成盐和水，又能与碱反应生成盐和水的氢氧化物，称为两性氢氧化物。
2．既能与酸反应，又能与碱反应的物质有：(1)某些金属，如Al；(2)两性氧化物，如Al2O3；(3)两性氢氧化物，如Al(OH)3；(4)弱酸的酸式盐，如NaHCO3、NaHS、NaHSO3、Na2HPO4；(5)弱酸的铵盐，如(NH4)2S、(NH4)2CO3、CH3COONH4、NH4HCO3。
〔即时训练〕已知单质A、B、C和甲、乙、丙、丁四种化合物有下图所示的转化关系，其中A为常见金属，C为密度最小的气体，甲是一种高熔点的物质，丙常温下是一种液体。
根据以上转化关系回答：(1)写出下列物质的化学式：A______；B______；乙__________；丁_____________。(2)①写出A与NaOH溶液反应的化学方程式：________________________________________。②写出甲与NaOH溶液反应的离子方程式：_________________________________。(3)将一定量的A加入NaOH溶液中，产生的C在标准状况下的体积为3.36 L，则消耗的A的物质的量为_____________，转移电子的物质的量为_____________。
2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑
Al2O3＋2OH－===2AlO＋H2O
解析：常见金属单质中能与NaOH溶液反应产生气体的只有Al，所以A是Al，乙是NaAlO2，C是H2。甲是铝的化合物，可和NaOH溶液反应产生NaAlO2，可能是Al2O3，则丙是H2O，B是O2。根据NaAlO2＋CO2(过量)＋2H2O===NaHCO3＋Al(OH)3↓，可知丁是Al(OH)3。丁失去H2O可得到Al2O3，可验证甲是Al2O3。
1．铝既能与硫酸溶液反应，又能与烧碱溶液反应，下列说法不正确的是( )A．两个反应都是氧化还原反应B．铝与硫酸反应时，硫酸作氧化剂C．铝与烧碱溶液反应时，氢氧化钠作氧化剂D．两个反应都有气体生成解析：有关反应为：2Al＋3H2SO4===Al2(SO4)2＋3H2↑，2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，两个反应都有化合价变化，都是氧化还原反应，其中硫酸和H2O作氧化剂，A、B项正确，C项错误；两个反应都有氢气生成，D项正确。
2．(2021·太原高一检测)把a g铁铝合金粉末溶于足量盐酸中，加入过量NaOH溶液。过滤出沉淀，经洗涤、干燥、灼烧，得到红色粉末的质量仍为a g，则原合金中铁的质量分数为( )A．70%B．52.4%C．47.6%D．30%
3．钛合金被运用到了战斗机、火箭、导弹等航空航天器的结构件上。钛合金也被认为是一种优良的防弹材料。某化学兴趣小组在实验室探究Ti、Mg、Cu的活泼性顺序。他们在相同温度下，取大小相同的三种金属薄片，分别投入等体积等浓度的足量稀盐酸中，观察现象如下：
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