高二化學(xué)-探索生活材料--合金教學(xué)文稿

1、高二化學(xué)-探索生活材料-合金3.1合金教學(xué)目標(biāo)教學(xué)目標(biāo) 1. 認(rèn)識金屬與合金在性能上的主要差異及其原因；認(rèn)識金屬與合金在性能上的主要差異及其原因；2. 了解合金元素的種類、含量對合金性能的影響；了解合金元素的種類、含量對合金性能的影響；3. 知道生活中常見合金（如：鐵合金、鋁合金和銅知道生活中常見合金（如：鐵合金、鋁合金和銅合金）的組成、性能和用途；合金）的組成、性能和用途；4. 感受新型合金的特殊性能及其在現(xiàn)代社會的應(yīng)用；感受新型合金的特殊性能及其在現(xiàn)代社會的應(yīng)用；【教學(xué)重點(diǎn)】【教學(xué)重點(diǎn)】1. 金屬和合金在性能上的主要差異及其原因；金屬和合金在性能上的主要差異及其原因；2. 鐵合金、鋁合金和

2、銅合金的組成、性能和用途；鐵合金、鋁合金和銅合金的組成、性能和用途；【教學(xué)難點(diǎn)】【教學(xué)難點(diǎn)】 合金的結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系合金的結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系合 金不銹鋼制成的餐具不銹鋼制成的餐具錳鋼制成的鋼軌錳鋼制成的鋼軌鋁合金制成的箱子鋁合金制成的箱子鎂鋁合金制成的鎂鋁合金制成的3C產(chǎn)品產(chǎn)品鎂鋁合金制成筆記本電腦外殼鎂鋁合金制成筆記本電腦外殼鎂鋁合金制成的自行車鎂鋁合金制成的自行車材料材料金屬材料金屬材料非金屬材料非金屬材料復(fù)合材料復(fù)合材料無機(jī)非金屬材料無機(jī)非金屬材料有機(jī)非金屬材料有機(jī)非金屬材料傳統(tǒng)材料傳統(tǒng)材料新型材料新型材料天然材料天然材料合成材料合成材料材料的分類：材料的分類：思考與交流思考與交流

3、1 1、什么是合金？、什么是合金？你日常生活中用到的金屬制品中哪些你日常生活中用到的金屬制品中哪些屬于合金屬于合金 合金是由兩種或兩種以上的金屬（或金屬與非金屬）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物質(zhì)。熔合而成的具有金屬特性的物質(zhì)。2 2、為什么我們使用的金屬材料主要是合金，而不是純、為什么我們使用的金屬材料主要是合金，而不是純金屬？金屬？ 合金與金屬相比，除具有金屬的特性外，還具有合金與金屬相比，除具有金屬的特性外，還具有許多比各成分金屬更優(yōu)良的物理、化學(xué)或機(jī)械的性能許多比各成分金屬更優(yōu)良的物理、化學(xué)或機(jī)械的性能 。 如：如：硬度大、熔點(diǎn)低、密度小、耐磨、

4、耐腐蝕等。硬度大、熔點(diǎn)低、密度小、耐磨、耐腐蝕等。汽車配件汽車配件金屬或合金金屬或合金使用原因使用原因電線芯電線芯汽車外殼汽車外殼燈絲燈絲發(fā)動機(jī)發(fā)動機(jī)排氣管排氣管銅、鋁銅、鋁導(dǎo)電性好導(dǎo)電性好延展性好延展性好低碳鋼低碳鋼 易加工易加工鎢鎢熔點(diǎn)高熔點(diǎn)高鋁合金鋁合金密度小、強(qiáng)度密度小、強(qiáng)度大耐腐蝕大耐腐蝕不銹鋼不銹鋼耐腐蝕耐腐蝕 3.3.試一試，填寫下列汽車配件所用的金屬或合金，試一試，填寫下列汽車配件所用的金屬或合金，并解釋使用這些材料的原因。并解釋使用這些材料的原因。一、認(rèn)識合金一、認(rèn)識合金合金的概念：合金的概念：由兩種或兩種以上的金屬（或金屬由兩種或兩種以上的金屬（或金屬與非金屬）融合而成的具

5、有金屬特性的物質(zhì)。與非金屬）融合而成的具有金屬特性的物質(zhì)。合金的性能：合金的性能：1 1、硬度較大、硬度較大2 2、熔點(diǎn)一般比各成分金屬低、熔點(diǎn)一般比各成分金屬低3 3、一般來說，合金的性質(zhì)并不是各成分的性質(zhì)的總和，、一般來說，合金的性質(zhì)并不是各成分的性質(zhì)的總和，合金具有良好的物理、化學(xué)和機(jī)械的性能合金具有良好的物理、化學(xué)和機(jī)械的性能4 4、合金的性能可以通過所添加的合金元素的種類、含、合金的性能可以通過所添加的合金元素的種類、含量和生成合金的條件等來加以調(diào)節(jié)。量和生成合金的條件等來加以調(diào)節(jié)。思考題：思考題：1 1、為什么合金的性能與純金屬有很大的差異呢、為什么合金的性能與純金屬有很大的差異呢

6、 ？金屬與合金的結(jié)構(gòu)比較：金屬與合金的結(jié)構(gòu)比較：改變了金屬原子有規(guī)則的層狀結(jié)構(gòu)改變了金屬原子有規(guī)則的層狀結(jié)構(gòu)思考題：思考題：2 2、為什么多數(shù)合金的熔點(diǎn)一般比各成分金屬的低、為什么多數(shù)合金的熔點(diǎn)一般比各成分金屬的低 ？ 在純金屬內(nèi)，所有的原子大小相同，排列十分在純金屬內(nèi)，所有的原子大小相同，排列十分規(guī)整。而合金內(nèi)原子的大小不一，排列沒有純金屬規(guī)整。而合金內(nèi)原子的大小不一，排列沒有純金屬那樣整齊，那樣整齊，使得原子之間的相互作用力減小使得原子之間的相互作用力減小。所以，。所以，多數(shù)合金的熔點(diǎn)一般比各成分金屬的低。多數(shù)合金的熔點(diǎn)一般比各成分金屬的低。 二二 、使用合金使用合金鐵鐵合合金金生鐵（生鐵

7、（鐵碳合金，含碳鐵碳合金，含碳2%2%4.3%4.3%，硬度大、，硬度大、抗壓性強(qiáng)、性脆，用于制造機(jī)座、管道抗壓性強(qiáng)、性脆，用于制造機(jī)座、管道）鋼鋼含碳含碳0.03%0.03%2%2%，延，延展性、機(jī)械性能好，展性、機(jī)械性能好，用于制造機(jī)械和交用于制造機(jī)械和交通工具。通工具。碳素鋼碳素鋼高碳鋼（硬度較大）高碳鋼（硬度較大）中碳鋼中碳鋼低碳鋼（韌性較好）低碳鋼（韌性較好）合金鋼合金鋼不銹鋼（不銹鋼（Cr18%,Ni8%Cr18%,Ni8%）錳鋼（增加強(qiáng)度和韌性）錳鋼（增加強(qiáng)度和韌性）相同點(diǎn)相同點(diǎn)成分不同成分不同性性 能能碳素鋼碳素鋼合合 金金鐵、碳鐵、碳含碳量高，硬度大；含碳量高，硬度大；含碳量

8、低，韌性較強(qiáng)含碳量低，韌性較強(qiáng)合金鋼合金鋼（不銹（不銹鋼）鋼）在碳素鋼在碳素鋼中加入其中加入其它元素，它元素，如鎳、鉻等如鎳、鉻等如不銹鋼在空氣中比如不銹鋼在空氣中比較穩(wěn)定，不容易生銹，較穩(wěn)定，不容易生銹，具有很強(qiáng)的抗腐蝕能具有很強(qiáng)的抗腐蝕能力力碳素鋼與合金鋼的區(qū)別碳素鋼與合金鋼的區(qū)別 鋼中合金元素的主要作用鋼中合金元素的主要作用合金元素合金元素主要作用主要作用鉻（鉻（Cr）增強(qiáng)耐磨性和抗氧化性，增強(qiáng)高溫強(qiáng)度增強(qiáng)耐磨性和抗氧化性，增強(qiáng)高溫強(qiáng)度錳（錳（Mn）防止硫引起的脆性，增強(qiáng)鋼的強(qiáng)度和韌性防止硫引起的脆性，增強(qiáng)鋼的強(qiáng)度和韌性鉬（鉬（Mo）減少脆性，增強(qiáng)高溫強(qiáng)度，提高紅熱時的硬減少脆性，增強(qiáng)高

9、溫強(qiáng)度，提高紅熱時的硬度和耐磨性度和耐磨性鎢（鎢（W）提高高溫時的強(qiáng)度和硬度，增強(qiáng)工具鋼的耐提高高溫時的強(qiáng)度和硬度，增強(qiáng)工具鋼的耐磨性磨性鈷（鈷（Co）提高紅熱時的硬度和耐磨性，用于制造磁性提高紅熱時的硬度和耐磨性，用于制造磁性合金合金鎳（鎳（Ni）增強(qiáng)低溫時的韌性，改變高鉻鋼內(nèi)部結(jié)構(gòu)增強(qiáng)低溫時的韌性，改變高鉻鋼內(nèi)部結(jié)構(gòu)硅（硅（Si）提高低合金鋼的強(qiáng)度和硬度，增強(qiáng)高溫時的提高低合金鋼的強(qiáng)度和硬度，增強(qiáng)高溫時的抗氧化性抗氧化性密度小、強(qiáng)度大、抗腐蝕力強(qiáng)。密度小、強(qiáng)度大、抗腐蝕力強(qiáng)。 鋁是地殼中含量最多的金屬元素。純鋁是地殼中含量最多的金屬元素。純鋁的硬度較小，不適于制造機(jī)器零件等。鋁的硬度較小，

10、不適于制造機(jī)器零件等。向鋁中加入少量的合金元素如向鋁中加入少量的合金元素如Cu Mg Si Cu Mg Si Mn ZnMn Zn及稀土元素等可制成鋁合金。及稀土元素等可制成鋁合金。如如硬鋁硬鋁：含：含Cu4% Mg0.5% Mn0.5%Si0.7%Cu4% Mg0.5% Mn0.5%Si0.7%3 3 、銅合金：、銅合金：銅銅合合金金黃銅：黃銅：青銅：青銅：白銅：白銅：含含Cu ZnCu Zn耐腐蝕，耐磨，可塑性耐腐蝕，耐磨，可塑性強(qiáng)，硬度較小。強(qiáng)，硬度較小。含含Cu Sn PbCu Sn Pb等等硬而脆，強(qiáng)度大硬而脆，強(qiáng)度大含含Ni ZnNi Zn（少量（少量MnMn）制灑具等制灑具等2

11、2、鋁合金：、鋁合金：資料卡片：資料卡片：金首飾金首飾1 1、純金質(zhì)軟，不適合直接制造首飾。、純金質(zhì)軟，不適合直接制造首飾。2 2、向純金中加入一定量的銅或銀，可以制成硬度較、向純金中加入一定量的銅或銀，可以制成硬度較大的金合金，用于制造金首飾等。金首飾的成色大的金合金，用于制造金首飾等。金首飾的成色是以首飾中金的最低含量的千分?jǐn)?shù)來計量的。常是以首飾中金的最低含量的千分?jǐn)?shù)來計量的。常用用K K數(shù)表示。數(shù)表示。K K數(shù)越高表示金會含量越高。如：數(shù)越高表示金會含量越高。如：24K24K（99.5%99.5%以上），以上），18K18K（約（約75%75%）。）。討論：用來鑄造硬幣的合金需要具有什么

12、性質(zhì)？討論：用來鑄造硬幣的合金需要具有什么性質(zhì)？資源豐富資源豐富無毒輕便無毒輕便耐磨耐腐蝕耐磨耐腐蝕美觀、易加工美觀、易加工 有一定的硬度，不能太硬，有一定的硬度，不能太硬， 壓數(shù)字和圖案。壓數(shù)字和圖案。 耐磨耐磨 抗腐蝕抗腐蝕 不能太昂貴：低于合金價值不能太昂貴：低于合金價值鑄造硬幣的合金鑄造硬幣的合金鑄幣合金成分鑄幣合金成分 一元：鋼芯鍍鎳一元：鋼芯鍍鎳 五角：鋼芯鍍銅五角：鋼芯鍍銅 一角：鋁合金一角：鋁合金 三種金屬價值：鎳三種金屬價值：鎳銅銅鋁鋁思考與交流：你認(rèn)為鑄造硬幣所用合金的實際價值是低于面值、等于面值、還是高于面值？如果高于面值，人們可能會怎么做？答：鑄造硬幣所用合金的實際價值

13、應(yīng)該低于面值。如果高于面值，人們可能會把硬幣收藏起來或高價出售，而不當(dāng)作貨幣使用 。（1 1）儲氫合金）儲氫合金 室溫下吸收氫氣速度快，放出氫氣快室溫下吸收氫氣速度快，放出氫氣快（2 2）鈦合金）鈦合金（3 3）耐熱合金）耐熱合金（4 4）形狀記憶合金）形狀記憶合金（5 5）泡沫合金）泡沫合金4 4、新型合金、新型合金（1 1）儲氫合金）儲氫合金 氣態(tài)氣態(tài) - 150 - 150 大氣壓大氣壓 鋼瓶鋼瓶 儲氫的傳統(tǒng)方法儲氫的傳統(tǒng)方法 液態(tài)液態(tài) - - 253 253 液化液化 鋼瓶鋼瓶 儲氫儲氫 金屬或合金金屬或合金 能吸收能吸收 H2 H2 的金屬或合金。的金屬或合金。 如如Ti-Fe，Ti

14、-Mn，La-Ni等合金都有貯氫功能。等合金都有貯氫功能。 LaNi貯氫臺金在常溫、貯氫臺金在常溫、0.152 MPa下就可放下就可放出氫，可用于汽車、燃料電池等出氫，可用于汽車、燃料電池等 儲氫金屬或合金為什么能儲存氫氣？儲氫金屬或合金為什么能儲存氫氣？金屬結(jié)構(gòu)中存在著很多空隙金屬結(jié)構(gòu)中存在著很多空隙,氫元素較活潑，原子氫元素較活潑，原子半徑又小，它很容易鉆進(jìn)金屬空隙中去并和金屬半徑又小，它很容易鉆進(jìn)金屬空隙中去并和金屬 起化學(xué)反應(yīng)生成金屬氫化物。起化學(xué)反應(yīng)生成金屬氫化物。氫燃料電池汽車上的儲氫罐氫燃料電池汽車上的儲氫罐 （2）鈦及鈦合金）鈦及鈦合金 一、純鈦一、純鈦1鈦的性能鈦的性能 鈦為

15、銀白色，熔點(diǎn)為鈦為銀白色，熔點(diǎn)為1680,相對密相對密度為度為4.54，比鋁大但比鋼輕，比鋁大但比鋼輕 具有很好的強(qiáng)度具有很好的強(qiáng)度,約為鋁的約為鋁的6倍；倍； 具有很高的塑性具有很高的塑性,便于冷熱加工；便于冷熱加工； 其耐蝕性比不銹鋼優(yōu)良。其耐蝕性比不銹鋼優(yōu)良。2鈦及合金在航空、化工、導(dǎo)彈航天及鈦及合金在航空、化工、導(dǎo)彈航天及艦艇等方面的應(yīng)用較為廣泛。艦艇等方面的應(yīng)用較為廣泛。鈦合金與人造骨鈦合金與人造骨（3）耐熱合金：鎳鈷合金（）耐熱合金：鎳鈷合金（Ni-Co）能耐）能耐1200，用于噴氣發(fā)動機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)的構(gòu)件，用于噴氣發(fā)動機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)的構(gòu)件 （4）形狀記憶合金：它們具有高彈性、金屬）形

16、狀記憶合金：它們具有高彈性、金屬 橡膠性能、高強(qiáng)度等特點(diǎn)橡膠性能、高強(qiáng)度等特點(diǎn)如如Ni-Ti，Cu-Al-Ni，Cu-Al-Zn等合金，可用等合金，可用作調(diào)節(jié)裝置的彈性元件（如離合器，節(jié)流閥作調(diào)節(jié)裝置的彈性元件（如離合器，節(jié)流閥等）、熱引擎材料、醫(yī)療材料等）、熱引擎材料、醫(yī)療材料 記憶合金同我們的日常生活休戚相關(guān)。僅記憶合金同我們的日常生活休戚相關(guān)。僅以記憶合金制成的彈簧為例，把這種彈簧以記憶合金制成的彈簧為例，把這種彈簧放在熱水中，彈簧的長度立即伸長，再放放在熱水中，彈簧的長度立即伸長，再放到冷水中，它會立即恢復(fù)原狀。到冷水中，它會立即恢復(fù)原狀。 原形 放入熱水后 再放入冷水用記憶合金制作的

17、眼鏡架。當(dāng)這種眼鏡架彎曲時，只要將它放入55。C的溫水中，即可恢復(fù)到原來的形狀 。形狀記憶合金制成的水龍頭形狀記憶合金制成的水龍頭 上的溫度調(diào)節(jié)裝置上的溫度調(diào)節(jié)裝置形狀記憶合金制成的形狀記憶合金制成的“蝴蝶蝴蝶” （可模仿肌肉的收縮）（可模仿肌肉的收縮）練習(xí)：練習(xí)：1 1、有關(guān)合金的敘述不正確的是、有關(guān)合金的敘述不正確的是 A A、合金的熔點(diǎn)比它的各成分金屬的熔點(diǎn)低、合金的熔點(diǎn)比它的各成分金屬的熔點(diǎn)低 B B、合金的硬度和強(qiáng)度一般比純金屬高、合金的硬度和強(qiáng)度一般比純金屬高 C C、合金一定是金屬熔合而成的物質(zhì)、合金一定是金屬熔合而成的物質(zhì) D D、硬鋁、黃銅和鋼均為合金、硬鋁、黃銅和鋼均為合金

18、2 2、用于飛機(jī)制造業(yè)的重要材料是、用于飛機(jī)制造業(yè)的重要材料是 A A、MgMgAlAl合金合金 B B、CuCuSnSn合金合金 C C、AlAlSiSi合金合金 D D、不銹鋼、不銹鋼3 3、下列關(guān)于鎂鋁合金的說法正確的是、下列關(guān)于鎂鋁合金的說法正確的是 A A、熔點(diǎn)比鎂、鋁都高、熔點(diǎn)比鎂、鋁都高 B B、熔點(diǎn)比鎂、鋁都低、熔點(diǎn)比鎂、鋁都低 C C、硬度比鎂、鋁都小、硬度比鎂、鋁都小 D D、硬度比鎂、鋁都大、硬度比鎂、鋁都大 C CA ABDBD4 4、向一鋁制易拉罐中充滿、向一鋁制易拉罐中充滿 COCO2 2 后，再往罐中注入足量后，再往罐中注入足量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 20% 20% 的的 NaOH NaOH 溶液，立即嚴(yán)封罐口，不溶液，立即嚴(yán)封罐口，不一會兒就發(fā)現(xiàn)易拉罐變癟，再過一會易拉罐又鼓脹起一會兒就發(fā)現(xiàn)易拉罐變癟，再過一會易拉罐又鼓脹起來，解釋上述實驗現(xiàn)象。來，解釋上述實驗現(xiàn)象。（1 1）易拉罐開始變癟的原因是：）易拉罐開始變癟的原因是：_， _反應(yīng)的化學(xué)方程式為：反應(yīng)的化學(xué)方程式為：_。（2 2）易拉罐又鼓脹起來的原因是：）易拉罐又鼓脹起來的原因是：_ _ _其反應(yīng)的離子方程式為：其反應(yīng)的離子方程式為：N