高中化學(xué)教師招聘高中化學(xué)必修一第3章 第3節(jié) 用途廣泛的金屬材料 第1課時(shí)教案設(shè)計(jì)

第三節(jié)用途廣泛的金屬材料

整體設(shè)計(jì)

從容說(shuō)課

能量問(wèn)題、能源問(wèn)題、環(huán)境問(wèn)題是21世紀(jì)人類(lèi)面臨的三大問(wèn)題。為了體現(xiàn)教材的時(shí)代性，在新教材中新增加了本

節(jié)內(nèi)容。

材料發(fā)展的歷史從生產(chǎn)力的側(cè)面反映了人類(lèi)社會(huì)發(fā)展的文明史，因此，歷史學(xué)家往往根據(jù)當(dāng)時(shí)有代表性的材料將

人類(lèi)社會(huì)劃分為石器時(shí)代、青銅器時(shí)代和鐵器時(shí)代等。人們?cè)跓铺沾傻膶?shí)踐中，熟練地掌握了高溫加工技術(shù)，利用

這種技術(shù)來(lái)冶煉礦石，逐漸冶煉出銅及其合金青銅，這是人類(lèi)社會(huì)最早出現(xiàn)的金屬材料。

第二次世界大戰(zhàn)后，各國(guó)致力于恢復(fù)經(jīng)濟(jì)、發(fā)展工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，對(duì)材料提出質(zhì)量小、強(qiáng)度高、價(jià)格低等一系列新的

要求。具有優(yōu)異性能的工程塑料部分地代替了金屬材料，合成纖維、合成橡膠、涂料和膠黏劑等都得到相應(yīng)的發(fā)展和

應(yīng)用。合成高分子材料的問(wèn)世是材料發(fā)展中的重大突破，從此，以金屬材料、陶瓷材料和合成高分子材料為主體，建

立了完整的材料體系，形成了材料科學(xué)。金屬材料在一個(gè)國(guó)家的國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有舉足輕重的位置，因?yàn)榻饘俨牧系馁Y

源比較豐富，已積累了一整套相當(dāng)成熟的生產(chǎn)技術(shù)，有組織，大規(guī)模生產(chǎn)的經(jīng)驗(yàn)，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，價(jià)格低廉、性能優(yōu)

異。此外，金屬材料自身還在不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的鋼鐵工業(yè)在冶煉、澆鑄、加工和熱處理等方面不斷出現(xiàn)新工藝。新型

的金屬材料如高溫合金、形狀記憶合金、儲(chǔ)氫合金、永磁合金、非晶態(tài)合金相繼問(wèn)世，大大擴(kuò)展了金屬材料的應(yīng)用范

圍。

鑒于金屬材料在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的重要地位和日常生活中的廣泛應(yīng)用，編寫(xiě)一節(jié)金屬材料的內(nèi)容，以體現(xiàn)教科書(shū)內(nèi)容

的時(shí)代性，反映教學(xué)與生產(chǎn)、生活實(shí)際的聯(lián)系。通過(guò)這一節(jié)的教學(xué)，讓學(xué)生了解金屬材料的發(fā)展歷史、重要作用和面

臨的挑戰(zhàn)，通過(guò)激發(fā)學(xué)生的愛(ài)國(guó)熱情和社會(huì)責(zé)任感來(lái)提高學(xué)生的求知欲。這是一節(jié)全新的內(nèi)容，閱讀性比較強(qiáng)。

教學(xué)時(shí)要注意以下幾個(gè)方面：

1.通過(guò)金屬材料發(fā)展史及有關(guān)的知識(shí)，使學(xué)生初步認(rèn)識(shí)合理使用金屬材料的意義

學(xué)生過(guò)去對(duì)有關(guān)金屬材料的知識(shí)了解不多，金屬材料究竟包含哪些材料？它們有哪些功能？主要應(yīng)用在哪些方

面？學(xué)生對(duì)這些問(wèn)題不太清楚，對(duì)金屬材料的學(xué)習(xí)也就不可能有興趣，也就達(dá)不到本節(jié)的教學(xué)目的。教師在教學(xué)中應(yīng)

該作一些介紹，或讓學(xué)生互相交流，教師補(bǔ)充，讓學(xué)生對(duì)金屬材料形成一個(gè)初步概念。

金屬材料的基本元素是金屬。因此，籠統(tǒng)地說(shuō)，金屬材料具有高強(qiáng)度、優(yōu)良的塑性和韌性，耐熱、耐寒，可鑄造、

鍛造、沖壓和焊接，還有良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和鐵磁性，因此是一切工業(yè)和現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)中最重要的材料。金屬材

料可分為兩大類(lèi)：鋼鐵和非鐵金屬（或有色金屬）。

為了提高鋼鐵的強(qiáng)度、硬度、耐磨性和耐腐蝕性等性能，常用的合金元素有Si、Mn、Cr、Ni、Mo、W、V、Ti、

Nb、B等，形成了形形色色的合金鑄鐵或合金鋼。

非鐵合金大體可分為：輕合金（鋁合金、鈦合金、鎂合金、鉞合金等）、重有色合金（銅合金、鋅合金、鎰合金、

鍥合金等）、低熔點(diǎn)合金（鉛、錫、鎘、鈿、錮、錢(qián)、汞及其合金）、難熔合金（鴇合金、鋁合金、銀合金、鋁合金等）、

貴金屬（金、銀、鉗、把等）和稀土金屬等。其中應(yīng)用最廣的是鋁合金。據(jù)統(tǒng)計(jì)，協(xié)和式超音速飛機(jī)全部結(jié)構(gòu)的71%

是用特殊的鋁合金制造的；高速火車(chē)、汽車(chē)等交通工具對(duì)鋁型材的用量需求不斷加大；建筑裝飾用的鋁材越來(lái)越多，

既漂亮又耐腐蝕；電力系統(tǒng)和家用電器中鋁導(dǎo)線的用量超過(guò)銅導(dǎo)線；鋁箔可用于包裝食品和香煙；鋁合金還可用作電

容器等。

2.介紹金屬材料面臨的挑戰(zhàn)，激發(fā)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感

近一二十年來(lái)，金屬材料的發(fā)展受到了巨大的壓力，這種壓力來(lái)自外部和內(nèi)部?jī)蓚€(gè)方面。就外部來(lái)講，從20世紀(jì)

中期開(kāi)始，高分子材料的崛起，尤其是工程塑料從性能到應(yīng)用許多方面已能和傳統(tǒng)的金屬材料相抗衡，加上原料豐富、

價(jià)格便宜，產(chǎn)量以驚人的速度增長(zhǎng)。與此同時(shí)，先進(jìn)陶瓷材料也嶄露頭角，特別是在現(xiàn)代電子工業(yè)中占有重要地位。

因此，材料領(lǐng)域從金屬材料的一統(tǒng)天下轉(zhuǎn)變?yōu)榻饘佟⑻沾?、高分子材料三足鼎立的新格局。從?nèi)部來(lái)講主要是能源、

資源和環(huán)境三個(gè)方面。金屬材料的近百年的大力發(fā)展，某些主要的金屬礦產(chǎn)資源日漸緊張，高品位的金屬礦產(chǎn)減少很

快，低品位的礦產(chǎn)使能源消耗和成本增加。金屬工業(yè)是能源的最重要消耗者，也是嚴(yán)重的環(huán)境污染者。這些問(wèn)題對(duì)金

屬材料今后的發(fā)展提出了有力的挑戰(zhàn)。應(yīng)對(duì)措施：一是對(duì)已有的金屬材料要最大限度地提高它的質(zhì)量，挖掘它的潛力，

使其產(chǎn)生最大效益。近些年來(lái)，金屬材料的制造技術(shù)有非常迅速的進(jìn)步，先進(jìn)的冶煉技術(shù)、精煉技術(shù)、鑄造技術(shù)、連

鑄連軋技術(shù)、成型加工技術(shù)和熱處理技術(shù)在不斷提高，微量雜質(zhì)的技術(shù)、微量元素的合金化技術(shù)有所創(chuàng)新。二是開(kāi)拓

金屬材料的新功能，以適應(yīng)更高的使用要求。超高強(qiáng)度鋼、超低碳不銹鋼等新的合金鋼和新的有色合金應(yīng)運(yùn)而生。三

是加強(qiáng)廢舊金屬的回收和再利用。通過(guò)對(duì)金屬材料面臨的挑戰(zhàn)和應(yīng)對(duì)措施的初步介紹，可提高學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感，有

志者會(huì)明確自己努力的方向，會(huì)奮發(fā)學(xué)習(xí)，將來(lái)去承擔(dān)更大的社會(huì)責(zé)任。

3.積極開(kāi)展社會(huì)調(diào)查活動(dòng)，提高學(xué)生對(duì)金屬材料的認(rèn)識(shí)，增強(qiáng)其社會(huì)活動(dòng)能力

通過(guò)開(kāi)展社會(huì)調(diào)查活動(dòng)，去了解金屬材料的組成、來(lái)源、價(jià)格和用途，從不同角度增加對(duì)金屬材料的認(rèn)識(shí)。尤其

是通過(guò)家庭房屋的裝潢，將性能和成本作為選材的重要條件去考慮。社會(huì)調(diào)查活動(dòng)需要認(rèn)真組織，有調(diào)查目的、調(diào)查

計(jì)劃、調(diào)查內(nèi)容、調(diào)查記錄、調(diào)查總結(jié)和結(jié)果評(píng)價(jià)，以使活動(dòng)收到預(yù)期的效果。

4.開(kāi)展多種形式的交流活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生的互助合作精神

教科書(shū)中安排了角色扮演活動(dòng)，這種活動(dòng)學(xué)生會(huì)比較感興趣。學(xué)生根據(jù)自己所扮演的角色，去了解這種角色的心

聲，然后進(jìn)行交流，可以提高對(duì)某一問(wèn)題的認(rèn)識(shí)。這種活動(dòng)既可以培養(yǎng)學(xué)生收集、整理資料的能力，又可以培養(yǎng)學(xué)生

發(fā)表自己見(jiàn)解的能力，還可以培養(yǎng)學(xué)生的合作精神等。

三維目標(biāo)

知識(shí)和技能

（1）要求學(xué)生掌握常見(jiàn)合金的重要用途。

（2）初步認(rèn)識(shí)合理使用金屬材料的意義。

過(guò)程和方法

采用討論、社會(huì)調(diào)查、思考與交流、角色扮演等多種方法進(jìn)行教學(xué)。

情感、態(tài)度和價(jià)值觀

（1）介紹金屬材料面臨的挑戰(zhàn)，激發(fā)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感。

（2）積極開(kāi)展社會(huì)調(diào)查活動(dòng)，提高學(xué)生對(duì)金屬材料的認(rèn)識(shí)，增強(qiáng)其社會(huì)活動(dòng)能力。

（3）開(kāi)展多種形式的交流活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生的互助合作精神。

教學(xué)重點(diǎn)

常見(jiàn)合金的重要作用。

教學(xué)難點(diǎn)

金屬材料的正確選用。

課時(shí)安排

1課時(shí)

教學(xué)過(guò)程

導(dǎo)入新課

什么叫合金？合金具有哪些特性？有哪些用途？

學(xué)生思考回答：合金是在金屬中加熱熔合某些金屬或非金屬制得具有金屬特征的金屬材料不同的合金具有不同

的性能，主要表現(xiàn)在機(jī)械強(qiáng)度、韌性、硬度、可塑性、耐腐蝕性等方面。例如，不銹鋼抗腐蝕性好，用來(lái)做醫(yī)療器械、

炊具等；硬鋁強(qiáng)度和硬度好，用來(lái)制門(mén)窗，也用于制火箭、飛機(jī)、輪船等；青銅強(qiáng)度高、可塑性好、耐磨、耐腐蝕，

用于制機(jī)器零件，等等。

師：回答得很好，合金除了具有以上特點(diǎn)外還具有以下性質(zhì)：

（1）合金的硬度一般比它的各成分金屬要大。

（2）多數(shù)合金的熔點(diǎn)比它的各成分金屬要低。

（3）改變?cè)系呐浔然蚋淖兩珊辖鸬臈l件，可以得到不同性能的合金。

推進(jìn)新課

今天我們介紹幾種合金。

［板書(shū)］（一）用途廣泛的金屬材料

常見(jiàn)合金的重要應(yīng)用

1.銅合金

閱讀教材思考：（1）銅合金的分類(lèi)（青銅、黃銅、白銅）。

（2）各種銅合金的組成（青銅：銅錫合金；黃銅：銅與鋅的合金，還含有少量錫、鉛、鋁等；白銅：含銀、鋅及少量

鎰）。

【多媒體投影】

（1）銅材

以純銅或銅合金制成各種形狀包括棒、線、板、帶、條、管、箔等統(tǒng)稱(chēng)銅材。銅材的加工有軋制、擠制及拉制等

方法，銅材中板材和條材有熱軋的和冷軋的；而帶材和箔材都是冷軋的；管材和棒材則分為擠制品和拉制品；線材都

是拉制的。

（2）黃銅

黃銅是銅與鋅的合金。最簡(jiǎn)單的黃銅是銅鋅二元合金，稱(chēng)為簡(jiǎn)單黃銅或普通黃銅。改變黃銅中鋅的含量可以得到

不同機(jī)械性能的黃銅。黃銅中鋅的含量較高，其強(qiáng)度也較高，塑性稍低。工業(yè)中采用的黃銅含鋅量不超過(guò)45%,含鋅

量再高將會(huì)產(chǎn)生脆性，使合金性能變壞。

為了改善黃銅的某種性能，在二元黃銅的基礎(chǔ)上加入其他合金元素的黃銅稱(chēng)為特殊黃銅。常用的合金元素有硅、鋁、

錫、鉛、鎰、鐵與銀等。在黃銅中加鋁能提高黃銅的屈服強(qiáng)度和抗腐蝕性，稍降低塑性。含鋁小于4%的黃銅具有良好

的加工、鑄造等綜合性能。在黃銅中加1%的錫能顯著改善黃銅的抗海水和大氣腐蝕的能力，因此稱(chēng)為“海軍黃銅”。錫

還能改善黃銅的切削加工性能。黃銅加鉛的主要目的是改善切削加工性和提高耐磨性，鉛對(duì)黃銅的強(qiáng)度影響不大。鎰

黃銅具有良好的機(jī)械性能、熱穩(wěn)定性和抗蝕性；在鎰黃銅中加鋁，還可以改善它的性能，得到表面光潔的鑄件。黃銅

可分為鑄造和壓力加工兩類(lèi)產(chǎn)品。

⑶青銅

青銅是歷史上應(yīng)用最早的一種合金，原指銅錫合金，因顏色呈青灰色，故稱(chēng)青銅。為了改善合金的工藝性能和機(jī)

械性能，大部分青銅內(nèi)還加入其他合金元素，如鉛、鋅、磷等。由于錫是一種稀缺元素，所以工業(yè)上還使用許多不含

錫的無(wú)錫青銅，它們不僅價(jià)格便宜，還具有所需要的特種性能。無(wú)錫青銅主要有鋁青銅、被青銅、鎰青銅、硅青銅等。

此外還有成分較為復(fù)雜的三元或四元青銅。現(xiàn)在除黃銅和白銅（銅銀合金）以外的銅合金均稱(chēng)為青銅。

錫青銅有較高的機(jī)械性能，較好的耐蝕性、減摩性和好的鑄造性能；對(duì)過(guò)熱和氣體的敏感性小，焊接性能好，無(wú)

鐵磁性，收縮系數(shù)小。錫青銅在大氣、海水、淡水和蒸汽中的抗蝕性都比黃銅高。鋁青銅有比錫青銅高的機(jī)械性能和

耐磨、耐蝕、耐寒、耐熱、無(wú)鐵磁性，有良好的流動(dòng)性，無(wú)偏析傾向，可得到致密的鑄件。在鋁青銅中加入鐵、鎂和

鐳等元素，可進(jìn)一步改善合金的各種性能。青銅也分為壓力加工和鑄造產(chǎn)品兩大類(lèi)。

（4）白銅

以銀為主要添加元素的銅基合金呈銀白色，稱(chēng)為白銅。銅鍥二元合金稱(chēng)普通白銅，加鐳、鐵、鋅和鋁等元素的銅銀

合金稱(chēng)為復(fù)雜白銅，純銅加銀能顯著提高強(qiáng)度、耐蝕性、電阻和熱電性。工業(yè)用白銅根據(jù)性能特點(diǎn)和用途不同分為結(jié)

構(gòu)用白銅和電工用白銅兩種，分別滿(mǎn)足各種耐蝕和特殊的電、熱性能。

2.鋼

師：鋼的分類(lèi)方法較多，（1）按照品種，劃分為普通碳素鋼、低合金鋼、低硅鋼、一般碳素結(jié)構(gòu)鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼、

合金彈簧鋼、軸承鋼等。（2）綜合劃分為普通鋼和優(yōu)質(zhì)鋼兩大類(lèi)。（3）按照規(guī)格，劃分為大、中、小三類(lèi)。我們教材

按照化學(xué)成分分成兩類(lèi)，即碳素鋼和合金鋼。

提問(wèn)：（1）碳素鋼按什么分成哪幾類(lèi)？各具有哪些性能？

歸納講解：鋼是以鐵、碳為主要成分的合金，它的含碳量一般小于2.11%。鋼是經(jīng)濟(jì)建設(shè)中極為重要的金屬材料。

碳鋼是由生鐵冶煉獲得的合金，除鐵、碳為其主要成分外，還含有少量的鎰、硅、硫、磷等雜質(zhì)。碳鋼具有一定的機(jī)

械性能，又有良好的工藝性能，且價(jià)格低廉。因此，碳素鋼獲得了廣泛的應(yīng)用。碳素鋼：按含碳量又可分為低碳鋼（含

碳量W0.3%）,韌性、焊接性好，強(qiáng)度低；中碳鋼（0.3%〈含碳量<0.6%）,強(qiáng)度高、韌性及加工性好；高碳鋼（含碳量

>0.6%）,硬而脆，熱處理后彈性好。

（2）合金鋼中含哪些元素？

師：隨著現(xiàn)代工業(yè)與科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，碳鋼的性能已不能完全滿(mǎn)足需要，于是人們研制了各種合金鋼。合金

鋼是在碳鋼基礎(chǔ)上，有目的地加入某些元素（稱(chēng)為合金元素，如：格、鐳、鴇、銀、鋁、鉆、硅等）而得到的多元合

金。合金鋼具有優(yōu)良的性能。

過(guò)渡：合金的用途非常廣泛，你愿意不愿意對(duì)關(guān)于合金的課題進(jìn)行一次調(diào)查，并寫(xiě)出關(guān)于合金的一篇小論文。

［實(shí)踐活動(dòng)］給學(xué)生提供一些課題，例如

課題一：合金的性質(zhì)與成分有什么關(guān)系？改變某些合金的成分后，合金的性質(zhì)會(huì)不會(huì)改變？

課題二：合金有哪些用途？

課題三：常用設(shè)備上使用了哪些純金屬和合金？

［投影范例］1.形狀記憶合金

形狀記憶合金是在20世紀(jì)60年代初期發(fā)現(xiàn)的，它是一種特殊的合金，有一種不可思議的性質(zhì)，即使把它揉成一

團(tuán)，一旦達(dá)到一定溫度，它便能在瞬間恢復(fù)到原來(lái)的形狀。由鎂和鈦組成的合金具有記憶能力，稱(chēng)為NT合金。

首先將預(yù)先加工成某一形狀的這種NT合金，在300?1000℃高溫下熱處理幾分鐘至半小時(shí);這樣NT合金就會(huì)

記憶被加工成的形狀。以后在室溫下無(wú)論形狀怎樣變化，一旦將它的溫度升至一定溫度時(shí)，它就會(huì)恢復(fù)成原來(lái)被加工

成的形狀。

形狀記憶合金的結(jié)構(gòu)尚未完全探明，為什么金屬會(huì)記住某些固定形狀的問(wèn)題也還沒(méi)有完全搞清楚。據(jù)科學(xué)家推測(cè)，

金屬的結(jié)晶狀態(tài)，在被加熱時(shí)和冷卻時(shí)是不同的，雖然外表沒(méi)有變化，然而在一定溫度下，金屬原子的排列方式會(huì)發(fā)

生突變，這稱(chēng)為相變。能引起記憶合金形狀改變的條件是溫度。分析表明，這類(lèi)合金存在著一對(duì)可逆轉(zhuǎn)變的晶體結(jié)構(gòu)。

如含有Ti和Ni各為50%的記憶合金，有兩種晶體結(jié)構(gòu)，一種是菱形的，另一種是立方體的，這兩種晶體結(jié)構(gòu)相互轉(zhuǎn)

變的溫度是一定的。高于這一溫度，它會(huì)由菱形結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榱⒎襟w結(jié)構(gòu)；低于這一溫度，又由立方體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榱庑?/p>

結(jié)構(gòu)。晶體結(jié)構(gòu)類(lèi)型改變了，它的形狀也就隨之改變。

具有這種形狀記憶效應(yīng)的合金，除銀鈦合金外，還先后發(fā)現(xiàn)銅鋅、金鎘、銀鋁等約20種合金。其中“記憶力”最好

的是NT合金。

形狀記憶合金的應(yīng)用范圍廣泛，除了可用于溫度控制裝置、集成電路引線、汽車(chē)零件與機(jī)械零件外，由于其與生

物體的相容性好、耐蝕性強(qiáng)，還可用于骨折部位的固定、人造心臟零件、牙齒矯正等醫(yī)用材料。

由于NT合金成本昂貴，目前正在研制廉價(jià)的銅系形狀記憶合金。

［投影范例］

2.磁性材料在許多過(guò)渡金屬元素和它們的化合物中，由于有未成對(duì)的d電子存在，所以具有順磁性，可以被磁場(chǎng)所吸引。

Fe、C。、Ni等金屬則具有鐵磁性，鐵磁性物質(zhì)和順磁性物質(zhì)一樣，也會(huì)被磁場(chǎng)所吸引，但磁場(chǎng)對(duì)鐵磁性物質(zhì)的作用力

要比順磁性物質(zhì)大得多。同時(shí)，鐵磁性的固體物質(zhì)在磁場(chǎng)中被磁化以后就已經(jīng)永磁化了，也就是說(shuō)，在外加磁場(chǎng)不存

在時(shí)仍保留磁性。而順磁性物質(zhì)只有在外加磁場(chǎng)存在時(shí)才表現(xiàn)出磁性。并不是所有含未成對(duì)電子的金屬都是鐵磁性的，

如鎰?dòng)?個(gè)未成對(duì)電子，鐵有4個(gè)未成對(duì)電子，鐵有鐵磁性而鎰卻不具有鐵磁性。具有鐵磁性的一個(gè)必要條件是在晶

格中順磁性的原子之間的距離要正好合適。如果原子靠得太緊密，相鄰原子中由于未成對(duì)電子占用的軌道會(huì)重疊而使

自旋相反的電子配對(duì)；如果原子相距太遠(yuǎn)，則一個(gè)原子中的未成對(duì)電子的自旋就不能與相鄰原子中電子的自旋取得一

致。

非鐵磁性金屬可以通過(guò)制成各種合金而成為鐵磁性的合金。常用的鐵磁性合金有硅鐵（含硅4%?5%）、FeNi合金、

FeNiC。合金等。在磁性材料方面，含有某些稀土金屬的永磁鐵是目前最強(qiáng)的永久磁性材料，己廣泛應(yīng)用于近代各個(gè)技

術(shù)部門(mén)，如制造微型電機(jī)、各種微波設(shè)備、航空和宇宙航行的儀器等。

現(xiàn)在，一些工業(yè)先進(jìn)國(guó)家正在致力于鉉鐵硼永磁材料的科研與生產(chǎn)。

［投影范例］3.金屬多孔材料

這類(lèi)材料是采用事先加工好的球狀或不規(guī)則的金屬（Ti、Mo、W等）粉末，經(jīng)過(guò)壓型、燒結(jié)等工藝，使金屬顆粒既

能熔接起來(lái)，又能保持由表及里、縱橫交錯(cuò)、相互貫通的眾多小空隙。這類(lèi)材料除具有一般金屬的性能外，最突出的

是透過(guò)性強(qiáng)，過(guò)濾性能高，經(jīng)久耐用。適用于制過(guò)濾器、流體分布和滲透裝置等，也適于作消音和減震材料。隨著科

學(xué)技術(shù)的發(fā)展，孔徑為01Rm以下的金屬多孔材料過(guò)濾膜，已普遍用于同位素分離技術(shù)、原子反應(yīng)堆的排氣技術(shù)、消

音器、減震器、催化劑、熱交換器、燃料電池的電極等方面。

［投影范例］

4,貴金屬

人們常把化學(xué)性質(zhì)極不活潑的金屬稱(chēng)為貴金屬。它們集中在元素周期表中第VIII族、第IB族的下部，包括釘（Ru）、

銬（Rh）、杷（Pd）、鉞（Os）、鉞（Ir）、鉗（Pt）、銀（Ag）、金（Au）等。貴金屬的特點(diǎn)是密度大、熔點(diǎn)高、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。塊狀

貴金屬在常溫下都不與氧反應(yīng)，它們對(duì)酸的化學(xué)穩(wěn)定性特別高。由于貴金屬顯示出化學(xué)惰性，在地殼中它們可以游離

態(tài)存在，所以金和銀成為人類(lèi)最早認(rèn)識(shí)的貴金屬。

貴金屬主要用于化學(xué)工業(yè)及電氣工業(yè)方面。例如，制造各種反應(yīng)容器、蒸發(fā)皿、用煙、電極、鉗網(wǎng)等；伯和伯錯(cuò)

合金制成熱電偶常用于高溫的測(cè)定；伯鉞合金可用來(lái)制造儀器零件、鋼筆等。金和銀還經(jīng)常被制成金幣、銀幣、紀(jì)念

幣和首飾等；黃金儲(chǔ)備量還能表示出一個(gè)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)實(shí)力。

過(guò)渡：我們了解了金屬及合金的性質(zhì)，那么在實(shí)際生活中如何使用呢？

［板書(shū)］（二）正確使用金屬材料

思考與交流：如何選用材料？

［例題剖析］

（例1）某家庭準(zhǔn)備裝修窗戶(hù)，可使用的材料有：木材、鋼鐵、鋁合金、塑鋼等，請(qǐng)你調(diào)查每種材料的性能、價(jià)格、制

造或安裝成本、利弊，進(jìn)行分析。你認(rèn)為選用哪種材料比較好？說(shuō)說(shuō)你的理由。

提示：選材需要考慮以下幾個(gè)方面：

（1）主要用途（2）外觀（3）物理性質(zhì)（密度、硬度、強(qiáng)度、導(dǎo)電性）（4）化學(xué)性質(zhì)（對(duì)水的作用、耐腐蝕

性）（5）價(jià)格（6）加工難度（7）日常維修等

可以讓學(xué)生對(duì)自己家庭或某一單位的裝潢根據(jù)以上提示的幾個(gè)方面進(jìn)行調(diào)查，寫(xiě)出調(diào)查報(bào)告，再讓學(xué)生對(duì)學(xué)校某

會(huì)議室提出裝潢意見(jiàn)。比一比誰(shuí)的裝潢設(shè)計(jì)最合理、最美觀、最有創(chuàng)意。

［實(shí)踐活動(dòng)］針對(duì)是否應(yīng)該停止使用鋁制飲料罐的問(wèn)題，讓學(xué)生自選扮演角色，準(zhǔn)備好表達(dá)自己看法的材料，開(kāi)一次辯

論會(huì)。角色扮演要求學(xué)生轉(zhuǎn)變角色，真正從所扮演角色的角度去考慮問(wèn)題，并參加辯論。這可以使學(xué)生逐步學(xué)會(huì)站在

他人的立場(chǎng)思考問(wèn)題，對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生傾聽(tīng)別人的意見(jiàn)，尊重、關(guān)心和愛(ài)護(hù)他人的情感是很有利的。

［多媒體投影］

［科學(xué)視野］稀土元素及其應(yīng)用

在元素周期表中，第WB族第六周期57號(hào)元素的位置上，包括從胸到錯(cuò)15種元素，稱(chēng)為錮系元素。偶系元素和

鈕稱(chēng)為稀土元素(廣義的稀土也包括銃)，這是18世紀(jì)沿用下來(lái)的名稱(chēng)，因?yàn)楫?dāng)時(shí)認(rèn)為這些元素稀有，它們的氧化物既

難溶又難熔，因而得名。稀土元素性質(zhì)相似，并在礦物中共生，難以分離。

稀土元素具有特殊的物質(zhì)結(jié)構(gòu)，因而具有優(yōu)異的物理、化學(xué)、磁、光、電學(xué)性能，有著極為廣泛的用途。

(1)結(jié)構(gòu)材料

在鋼鐵中加入適量稀土金屬或稀土金屬的化合物，可以使鋼得到良好的塑性、韌性、耐磨性、耐熱性、抗氧化性、

抗腐蝕性等等。

(2)磁性材料

稀土金屬可制成永磁材料］稀土永磁材料是20世紀(jì)60年代發(fā)展迅速的新型功能材料。如SmCC)5、Sm2coi7、Sm2Fe

“Nx等磁性能優(yōu)良的材料。

稀土金屬能制成磁光存儲(chǔ)記錄材料?，用于生產(chǎn)磁光盤(pán)等。

(3)發(fā)光材料

稀土金屬的氧化物可作發(fā)光材料，如彩色電視機(jī)顯像管中使用的稀土熒光粉，使畫(huà)面亮度和色彩的鮮艷度都提高

許多。金屬鹵化物發(fā)光材料能制成節(jié)能光源。稀土金屬還能制成固體激光材料、電致發(fā)光材料等，電致發(fā)光材料可用

于大面積超薄型顯示屏。

(4)貯氫材料

用稀土金屬制成的貯氫材料廣泛用于高容量充電電池的電極。

(5)催化劑

在石油化工中，稀土金屬主要用于作催化活性高、壽命長(zhǎng)的分子篩型的催化劑，可以用于石油裂化、合成橡膠等

工業(yè)。近來(lái)，科學(xué)家正致力于研究用稀土金屬作為汽車(chē)尾氣凈化的催化劑。

(6)超導(dǎo)材料

北京有色金屬研究總院發(fā)明的“混合稀土鋼銅氧超導(dǎo)體”為高溫超導(dǎo)體的研究和應(yīng)用開(kāi)拓一種新的途徑，榮獲第23

屆國(guó)際發(fā)明展覽會(huì)金獎(jiǎng)。

(7)特種玻璃

在石英光導(dǎo)纖維中摻入某些稀土金屬，可大大增強(qiáng)光纖的傳輸能力。

在玻璃工業(yè)中，用稀土金屬作澄清劑、著色劑，可以使玻璃長(zhǎng)期保持良好的透明度。玻璃中若加入某些稀土金屬

的氧化物可使玻璃染成黃綠色、紫紅色、橙紅色、粉紅色等。稀土金屬化合物也常用于陶瓷的顏料。

(8)精密陶瓷

在陶瓷電容器的材料中加入某些稀土金屬，可提高電容器的穩(wěn)定性、延長(zhǎng)使用壽命。

(9)在農(nóng)、林、牧、醫(yī)等方面的應(yīng)用

稀土金屬元素可制成微量元素肥料，促進(jìn)作物對(duì)氮、磷、鉀等的吸收。施用混合稀土肥料后，小麥、水稻、棉花、

玉米、高粱、油菜等可增產(chǎn)10%左右，紅薯、大豆等可增產(chǎn)50%左右。稀土金屬可制成植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑、礦物飼料添

加劑等。但是，稀土金屬對(duì)作物作用機(jī)制，以及長(zhǎng)期使用對(duì)環(huán)境、生理等的影響還需作更深入的研究。

(10)在環(huán)境保護(hù)方面的應(yīng)用

最近，硝酸錮在環(huán)境保護(hù)方面得到應(yīng)用，它可以很有效地除去污水中的磷酸鹽。含磷酸鹽的污水如果被排放到自

然水中去，會(huì)促使水藻增殖，使水質(zhì)惡化。

(11)引火合金

稀土金屬可以用來(lái)作引火合金，例如，作民用打火石和炮彈引信。打火石一般含稀土金屬70%左右，而其中許又

占了40%,以鉞為主的混合輕稀土金屬與粗糙表面摩擦?xí)r，其粉末就會(huì)自燃。

［例題剖析］

(例2)鋁與氫氧化鈉等強(qiáng)堿溶液反應(yīng)生成氫氣，鎂卻不能，為什么？

分析：鎂和鋁都是比較活潑的金屬，在一定條件下，它們都可以和水反應(yīng)，置換出水中的氫，鎂跟冷水便能緩慢

地反應(yīng)，加熱時(shí)反應(yīng)更加顯著，鋁和沸水也能微弱地反應(yīng)，但現(xiàn)象不甚明顯，這一方面是因?yàn)殒V的金屬活動(dòng)性較鋁相

對(duì)較強(qiáng)，另一不可忽略的原因是它們的氫氧化物雖然都難溶于水，但Mg(OH)2較A1(OH)3的溶解性較大，所以與水反

應(yīng)時(shí)生成的Mg(OH)2在鎂條表面的覆蓋面要小，尤其是在加熱的條件下但(加熱時(shí)水的電離程度較大)在像氫氧化鈉

等強(qiáng)堿條件下，情況就不一樣了，在強(qiáng)堿溶液中Mg（0H）2的溶解度大為減小了，水中的H+濃度也減小了，因此鎂和強(qiáng)

堿溶液不反應(yīng)，而鋁則不然。由于AI（OH）3是典型的兩性氫氧化物，它可溶解于強(qiáng)堿溶液，即AI（OH）3+OH

====AIO；+2U.O,所以在強(qiáng)堿溶液中，A1始終處于和H20直接接觸的化學(xué)環(huán)境中，盡管強(qiáng)堿溶液中H+濃度較水中小,

但我們看到，A1在氫氧化鈉溶液中，其表面產(chǎn)生H2的現(xiàn)象較為明顯，反應(yīng)速率較快，這也從一個(gè)側(cè)面反映出A1具有

兩性。

（例3）某無(wú)色透明溶液，可能由H+,Ba2+,Mg2+,OH,S。：，Cl-,COf,NO；的若干離子組合而成，它能與

鋁作用，且只有氨氣產(chǎn)生，請(qǐng)?zhí)顚?xiě)以下空白：

（1）若原溶液呈明顯的堿性，則除OFT外，溶液中還可能大量存在的離子有。

（2）若原溶液呈明顯的酸性，則除H+外，溶液中還可能大量存在的離子有。

教師精講：A1和強(qiáng)酸（H，溶液及強(qiáng)堿（OHD溶液都可反應(yīng)產(chǎn)生H2：

+3+2

2A1+6H====2A1+3H2T2A1+2H2O+2OH-====4IO；+3H2T

若原溶液呈“明顯堿性”，首先H+不可能大量存在；由于Mg（OH上為難溶氫氧化物，所以Mg?+也不可能大量存在,

因?yàn)槿芤阂欢ǔ孰娭行裕匀芤褐幸欢ù嬖贐a?+,因BaSO3和BaCCh都是難溶于水的物質(zhì)，所以S。：和CO；也

不可能大量存在?？赡艽罅看嬖诘碾x子是：Ba2\Cl\NO；。

若原溶液呈“明顯酸性”則首先OFT不可能大量存在；其次是弱酸根離子SO；和CO；不能大量存在

-+

（SO；-+2H+====H2O+SO2TCO3+2H-=H2O+CO2?）；最為隱蔽的是N。；，若NO；大量存在，則原溶液和A1

反應(yīng)產(chǎn)生的氣體中至少還有氮的氧化物氣體（NOJ,這與題設(shè)“只放出比”抵觸，因此NO；也不能大量存在?？赡艽罅?/p>

存在的離子是Mg?f、Ba2\Cl\

［課堂小結(jié)］

本節(jié)討論了合金的特點(diǎn)、組成和性質(zhì)，通過(guò)銅合金、合金鋼的學(xué)習(xí)加深了學(xué)生對(duì)合金的認(rèn)識(shí)，同時(shí)通過(guò)對(duì)我國(guó)合

金的發(fā)展和現(xiàn)狀的了解培養(yǎng)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感，明確了自己努力的方向，可以鼓勵(lì)學(xué)生奮發(fā)學(xué)習(xí)，將來(lái)去承擔(dān)更大的

社會(huì)責(zé)任。積極開(kāi)展社會(huì)調(diào)查活動(dòng)，提高學(xué)生對(duì)金屬材料的認(rèn)識(shí)，增強(qiáng)其社會(huì)活動(dòng)能力，開(kāi)展多種形式的交流活動(dòng)，

培養(yǎng)學(xué)生的互助合作精神。

板書(shū)設(shè)計(jì)

第三節(jié)用途廣泛的金屬材料

（一）用途廣泛的金屬材料

常見(jiàn)合金的重要應(yīng)用

（二）正確選用金屬材料

1.用途

2.物理性質(zhì)

3.化學(xué)性質(zhì)

活動(dòng)與探究

1.保險(xiǎn)絲是電工工具箱中一種必備的物品，請(qǐng)你調(diào)查一下保險(xiǎn)絲的組成及性能,并完成下表。

品名保險(xiǎn)絲

種類(lèi)

規(guī)格

性能

組成

正確使用方法

2.利用家中的常用物品，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，比較普通的菜刀和不銹鋼菜刀的耐腐蝕性能。

普通菜刀不銹鋼菜刀

合金組成

1天

2天

放到水中

3天

...

1天

放到食鹽水2天

中3天

...

5分鐘

放到食醋中10分鐘

20分鐘

結(jié)論

習(xí)題詳解

1.答案：物理化學(xué)機(jī)械大低原料配比工藝

2.答案：青銅

3.答案：鋼碳素鋼合金鋼

4.提示：從外觀、物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)、價(jià)格、加工難度、日常維護(hù)、對(duì)環(huán)境的影響等方面分析作答。

點(diǎn)撥：某種金屬能否成為一種應(yīng)用廣泛的材料，主要取決于其物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)。物理性質(zhì)如外觀、密度、硬

度、導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、延展性等，化學(xué)性質(zhì)如與水的作用，耐腐蝕性等，當(dāng)然除此之外還要考慮到其價(jià)格、加工難度、

日常維護(hù)、對(duì)環(huán)境的影響等諸多方面。

5.提示：從導(dǎo)電性、密度、價(jià)格等方面分析作答

點(diǎn)撥：高壓電纜材料如銅線、鋁線、鋼芯鋁線等的選取主要考慮到其導(dǎo)電性能、密度、價(jià)格等因素。

7.答案：Fe2O3+3CO^=2Fe+3CO2

氧化劑：Fe2O3還原劑：CO

8.答案：汽車(chē)外殼、發(fā)動(dòng)機(jī)：Fe;鋼筋：Fe；電線：Cu或A1;廣告牌骨架：Fe；易拉罐：A1。

這些產(chǎn)品用這些金屬制造，也主要是考慮到其物理性質(zhì)與化學(xué)性質(zhì)、價(jià)格、加工難度等方面的影響。

9.答案：鋁合金窗：Mg\,Al;電風(fēng)扇：鐵（Fe）；太陽(yáng)能底座：Fe;炒勺：Fe（或A1）暖氣片：Fe;水龍頭：Fe;斧頭、鉗子：

Fe。

主要成分為Fe的制品如暖氣片、水龍頭等腐蝕較快，使用壽命較短；而其他斧頭、鉗子、電風(fēng)扇等鐵制品腐蝕相對(duì)慢

一些，使用壽命較長(zhǎng)；另外一些鋁制品及不銹鋼制品，腐蝕更慢，其使用壽命相對(duì)來(lái)說(shuō)很長(zhǎng)。

一般失去使用價(jià)值的廢舊金屬制品采取回收處理，再將其熔化，并摻入其他元素或物質(zhì)，改善其內(nèi)部結(jié)構(gòu)，又可以重

新利用。

10.答案：設(shè)有100g磁鐵礦石，

100^x76%x—

則Fe的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：............-xl00%=55%

100g

100tx55%+96%x360=20625t

答：這種礦石中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為55%,理論上96%的生鐵年產(chǎn)量為20625噸。

復(fù)習(xí)課

整體設(shè)計(jì)

從容說(shuō)課

本章在初中介紹的金屬和金屬材料的基礎(chǔ)上，較深入地探討了三個(gè)方面的內(nèi)容：（1）金屬的化學(xué)性質(zhì)；（2）幾種

重要的金屬化合物：（3）用途廣泛的金屬材料。在金屬的化學(xué)性質(zhì)一節(jié)中充分利用：鈉在空氣里緩慢氧化，鈉加熱時(shí)

氧化，鈉與水的反應(yīng)，鋁與鹽酸或NaOH溶液的反應(yīng)，鋁箔在酒精燈上加熱和鐵跟水蒸氣的反應(yīng)等實(shí)驗(yàn)，將實(shí)驗(yàn)操作

與圖片展示相結(jié)合，加深實(shí)驗(yàn)的印象，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)的效果。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的現(xiàn)象和結(jié)論不是由老師告訴學(xué)生，也不在教科

書(shū)中敘述，而是由學(xué)生自己得出，這樣充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，提高學(xué)生的分析能力和總結(jié)表達(dá)能力。鈉、鋁、

鐵、銅四種重要金屬的化合物的性質(zhì)按氧化物、氫氧化物和相應(yīng)鹽的順序逐一介紹，重點(diǎn)掌握鋁氧化物、氫氧化物的

兩性，鐵的兩種氫氧化物的相互轉(zhuǎn)化。通過(guò)金屬材料發(fā)展史及有關(guān)的知識(shí)，初步認(rèn)識(shí)合理使用金屬材料的意義，激發(fā)

學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感。通過(guò)積極開(kāi)展社會(huì)調(diào)查活動(dòng)，提高學(xué)生對(duì)金屬材料的認(rèn)識(shí)，增強(qiáng)其社會(huì)活動(dòng)能力。

教學(xué)重點(diǎn)

金屬單質(zhì)（鈉、鎂、鋁、鐵）及其化合物的化學(xué)性質(zhì)

教學(xué)難點(diǎn)

化合物之間的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系及應(yīng)用

課時(shí)安排

2課時(shí)

第1課時(shí)

教學(xué)設(shè)計(jì)

三維目標(biāo)

知識(shí)和技能

（1）掌握金屬單質(zhì)（鈉、鎂、鋁、鐵）的化學(xué)性質(zhì)。

（2）掌握鈉、鎂、鋁、鐵等金屬化合物的性質(zhì)。

過(guò)程和方法

采用圖表、比較、討論、歸納、綜合的方法。

情感、態(tài)度和價(jià)值觀

（1）培養(yǎng)學(xué)生分析、歸納、綜合的能力。

（2）通過(guò)教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感、社會(huì)活動(dòng)能力和互相合作能力。

教學(xué)重點(diǎn)

金屬單質(zhì)（鈉、鎂、鋁、鐵）及其化合物的化學(xué)性質(zhì)

教學(xué)難點(diǎn)

化合物之間的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系及應(yīng)用

教學(xué)過(guò)程

導(dǎo)入新課

思考：（1）通過(guò)對(duì)金屬鈉、鎂、鋁、鐵的學(xué)習(xí)，你認(rèn)為它們有什么共同的物理性質(zhì)？

（2）化學(xué)性質(zhì)有什么共同點(diǎn)和不同點(diǎn)？

推進(jìn)新課

板書(shū)：一、金屬的通性

1.金屬的物理通性：有金屬光澤、有延展性、導(dǎo)電、導(dǎo)熱。但不同金屬在密度、硬度、熔、沸點(diǎn)等方面差別較大，這也

是金屬單質(zhì)的一大特點(diǎn)。

2.金屬的化學(xué)通性：還原性，可表示為M-nb―金屬的還原性主要表現(xiàn)在金屬能與非金屬、水、酸、某些鹽發(fā)

生反應(yīng)。金屬的還原性有很大差別，其還原性強(qiáng)弱與金屬原子的結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，一般說(shuō)來(lái)，金屬原子的半徑越大，最

外層電子越少，金屬的還原性越強(qiáng)。

思考：初中我們學(xué)習(xí)了金屬活動(dòng)性順序表，請(qǐng)說(shuō)明其含義。

生：金屬活動(dòng)性順序表中金屬的金屬性從左到右依次減弱；可以判斷金屬失電子的難易；可以判斷金屬離子得到

電子的能力……

［教師小結(jié)］由金屬活動(dòng)順序表分析金屬知識(shí)的規(guī)律:

KCaMgAlZnFe

金屬活動(dòng)順序表°(H)CuHgAgPtAu

NaSnPb

金屬原子失去電子

的能力（或其還原從左到右失電子能力由強(qiáng)逐漸減弱

性）

金屬陽(yáng)離子得電子

從左到右得電子能力由習(xí)逐漸增強(qiáng)

有力（或其氧化性）

常溫下易常溫下緩慢被加熱被氧化

與氧氣化合

被氧化氧化不能

置換水中H+能置換加熱時(shí)能置換不能置換

置換酸中H+常溫能置換不能置換

與鹽溶液反應(yīng)先與HzO反應(yīng)前面的金屬置換出后面金屬

自然界中存在化合態(tài)化合態(tài)和游離態(tài)游離態(tài)

冶煉方法電解熔融物還原劑還原加熱法富集

板書(shū)：二、知識(shí)點(diǎn)歸納

1.鈉的化合物

‘泌。白色固體，溶于水生成,不穩(wěn)定，繼續(xù)跟5

作用生成淡黃色的而。

⑴2

氧化物一|附2。2：淡黃色固體

鈉

的

2Na2O2+2H2O====ANaOH+O2T（漂白齊！1）

重2Ml24+2cQ====2啊CQ+Q（供氧劑）

要

〈堿TNaOH:白色固體,易潮解，俗名苛性鈉，燒堿

化

合'加C7（食鹽）:存在于海水中

物泌2cq俗名蘇打，純堿，穩(wěn)定，加熱難分解，晶體幅QQ?1。耳2。易風(fēng)化

鹽類(lèi)｛NaHCOz■俗名小蘇打,不穩(wěn)定，加熱易分解，在水中溶解度小于麗2。。31

飽和而2。。3

溶液中通入CQ可見(jiàn)沉淀析出

L?

（2）氧化鈉與過(guò)氧化鈉的比較

氧化鈉（Na2。）過(guò)氧化鈉（22。2）

化合價(jià)氧的化合價(jià)為一2價(jià)氧的化合價(jià)為一1價(jià)

類(lèi)另IJ堿性氧化物過(guò)氧化物，不是堿性氧化物

顏色白色固體淡黃色固體

與反應(yīng)

H2ONa2O+H2O====2NaOH2Na2O2+2H2O====4NaOH+O2t

與co2反應(yīng)Na2O+CO2====Na2cO32Na2O2+2CC）2====2Na2c。3+。2

2NaO2+4HCl====4NaCl+2HO+O2

與酸反應(yīng)NaO+2HCl====2NaCl+HO22

22t

漂白作用無(wú)有

用途制NaOH作生氧劑，漂白劑

保存密封密封

O

轉(zhuǎn)化Na202>Na2O