第三节 用途广泛的金属材料
教学目标
1.以钢铁、铜合金为例，认识合金的性能及合金材料在生活中的应用.
2.学会正确选用金属材料的方法。
3..通过介绍金属材料的发展历史、重要作用和面临的挑战，激发学生的爱国热情和社会责任感，提高求知欲。
教学重点、难点
重点：1．合金的特性
2．合金材料的应用与材料的选择
难点：金属材料的选择
教学过程
教学环节
教师活动
学生活动
新课导入
从材料的发展史和今天的高科技材料简介导入
新
知
学
习
知识回顾
1． 金属材料包括哪些？
2． 什么是合金？合金有哪些特性？
学习交流
试列举我们生活周围的用品有哪些是金属材料制成的。在这些材料中哪些是金属？哪些是合金？
知识导入
一．常见合金的重要应用
合金的特性
阅读：教材P55
归纳整理
（1）合金的熔点比它的各成分金属的熔点都低
（2）合金的硬度和强度比纯金属的大，合金的密度较小
（3）合金具有不同成分金属的特殊化学性能和机械性能
学习交流
硬铝是Al、Cu、Mg、Si的合金，它可以用来作制造飞机的材料，与同学交流一下，这种合金的最大优势是什么？它的主要成分是Al，为什么不可以直接用Al来制造飞机？
过渡
合金材料分为黑色金属材料和有色金属材料，其中钢铁是最重要的黑色金属材料，而铜合金是人类使用最早的有色金属。
知识导入
1．铜合金
学习探究
（1）人类对金属认识的早晚与该金属的性质有什么关系？
（2）铜合金的种类有哪些？
阅读：教材P55—56
学习交流
列举铜合金在我们身边有哪些应用？
知识导入
2．钢
复习回顾
钢和铁有什么区别? 铁是如何炼成钢的？
阅读：教材P56
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归纳整理
钢
碳素钢
合金钢
低碳钢
中碳钢
高碳钢
组成
元素
含碳量
性能
用途
学习探究
合金的性质与成分有什么关系？合金中元素含量的多少对合金的性质有何影响？
结合铁合金的组成和性能讨论回答
知识导入
3．铝合金
学习交流
说说你所知道的铝合金有哪些用途？有哪些优良的性能？
思考交流
铝合金的用途非常广泛，但人类用铝的历史却很晚，为什么？
应用
实践
铝制器具不能用来盛放醋、酸梅汤和碱水等物质。如果盛放这些物质的话，铝制器具就容易被腐蚀。请你尝试分析其中所发生的化学反应并写出有关化学反应方程式。
知识导入
4．金和银
学习交流
金、银、铜、铁、锡合称“五金”，而金、银、铜则更是金属家族中的贵族，它们曾做过货币，又被制作成高贵的装饰品，同时，金牌、银牌、铜牌又是对胜利者的奖赏。试分析它们受宠的理由。
应用
实践
用铜锌合金制成的假金元宝欺骗行人的事件屡有发生。不能用于区别其真伪的方法是（ ）
Ａ．测定密度 Ｂ．放入硝酸中 Ｃ．放入盐酸中 Ｄ．观察外观
知识导入
二． 正确选用金属材料
活动天地
指导学生带着“如何选用材料”的任务，采取小组合作的方式进行市场调查，同时完成教材提供的“实践活动”任务。
归纳整理
由各小组选出代表在全班交流自己的实践体会，上一次汇报课。总结选择材料时需要考虑的几个方面。
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板书设计
一． 常见合金的重要应用
合金的特性 ：（1）硬度
（2）熔点
1． 铜合金
（1） 青铜：Cu Sn Pb
（2） 黄铜：Cu Zn Sn Pb Al
（3） 白铜：Cu Ni Zn Mn
2． 钢
碳素钢
钢 合金钢
铁合金
生铁
二．正确选用金属材料
巩固训练：
1．下列物质中，不属于合金的是（ ）
Ａ．硬铝 Ｂ．黄铜 Ｃ．钢铁 Ｄ．水银
2. 我国古代的湿法冶金术是世界闻名的，我国在世界上最先应用湿法冶金的金属是（ ）
Ａ．Ｆｅ Ｂ．Ｃｕ Ｃ．Ａｇ Ｄ．Ｈｇ
３．我国在春秋战国时期就懂得将白口铁（含碳量﹥２％）经退火热处理得到相当于铸钢的器物（如锋利的宝剑），这一技术要比欧洲早近两千年；白口铁退火热处理的主要作用是（ ）
Ａ．除硫、磷杂质 Ｂ．适当降低了含碳量
Ｃ．掺进合金元素 Ｄ．改善表面的结构性质
4. 纯铁的熔点为1535℃，而高炉中炼铁时生铁（含碳量较高的铁的合金）在1200℃左右就熔化了，这是因为（ ）
Ａ．铁的纯度越高熔点越低
Ｂ．合金的熔点比其成分物质的熔点高
Ｃ．因为形成了铁碳合金，所以熔点变低
Ｄ．在高炉中熔化的过程中发生了化学反应
5. 含碳量在3％—4％的生铁，因断口呈灰色所以叫灰口铁。此生铁具有较好的韧性，常用于铸造机器底座和零件。试判断：①纯铁，②灰口铁，③碳三种固体熔点从高到低的顺序是（ ）
Ａ．①②③ Ｂ．③②① Ｃ．③①② Ｄ．②③①
６．用于飞机制造业的重要材料是（ ）
Ａ．Ｍｇ—Ａｌ合金 Ｂ．Ｃｕ—Ｓｎ合金 Ｃ．Ａｌ—Ｓｉ合金 Ｄ．不锈钢
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7．铁和其他元素合成的不锈钢具有良好的防腐性能，理论上将铁置于某些溶液处理后，铁也不会被腐蚀，此种溶液可以是（ ）
Ａ．常温下的浓硫酸 Ｂ．氯化铜溶液
Ｃ．常温下的稀硝酸 Ｄ．稀硫酸
8．合金是不同种金属（也包括非金属）在熔化状态下形成的一种具有金属特性的熔合物，下表中金属难与表中其他金属形成二元合金的元素是（ ）
Fe
Cu
Zn
Ag
Au
W
熔点（℃）
1535
1083
419.5
960.8
1063
3380
沸点（℃）
3000
2595
907
2212
2707
5627
Ａ．Fe Ｂ．Zn Ｃ．Ag Ｄ．W
9．现有一块铝铁合金，欲测定其铝的质量分数，切下W g合金，溶于盐酸中，再加入过量NaOH溶液，滤出沉淀，把沉淀在空气中充分灼烧，最后得到W g红棕色粉末。则此合金中铝的质量分数约为（ ）
Ａ．20％ Ｂ．30％ Ｃ．70％ Ｄ．80％
10．铁是人类较早使用的金属之一。据有关报道，目前已能冶炼出纯度高达99.999 9％的铁。
⑴你估计它不会具有的性质是（ ）
Ａ．硬度比生铁低 Ｂ．在潮湿的空气中放置不易生锈
Ｃ．在冷的浓硫酸中钝化 Ｄ．不能与盐酸反应
⑵纯铁的实际应用范围有限，人们大量使用的是铁的合金。钢铁是铁和碳的合金的总称，其强度高、价格便宜、应用广泛。在以下关于不锈钢和普通钢的认识中，你认为正确的是（ ）
Ａ．它们的组成元素是相同的
Ｂ．耐腐蚀的性能不同
Ｃ．它们都属于钢，因此物理性质是一样的
Ｄ．构成普通钢和不锈钢的主要元素都是铁，因此它们的化学性质完全相同
11．古代的“药金”外观与金相似，常被误认为金子。它的冶炼方法如下：将ZnCO3、赤铜（Cu2O）和木炭混合加热至800℃，得到金光闪闪的“药金”，则药金的主要成分是 ，有关的化学方程式是 、 、 。
12．由金属活动性顺序表可知，铜和稀硫酸不反应，但如果向铜和稀硫酸混合液中通人氧气（或空气）并加热，则铜逐渐溶解，溶液逐渐变蓝色，将此溶液缓缓蒸发至出现晶体，即得胆矾（CuSO4·5H2O）。试分析这一过程中涉及的化学反应并写出化学方程式。
备课参考
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（一） 参考答案：
1．D 2．B 3．D 4．C 5．C 6．A 7．A 8．C 9．B 10．（1）D （2）B
11．Zn Cu ；ZnCO3 =ZnO + CO2 C + 2Cu2O = 4Cu + CO2↑ C + 2ZnO = 2Zn + CO2↑
12．2Cu + O2 + 2H2SO4 = 2CuSO4 + 2H2O CuSO4 + 5 H2O = CuSO4·5 H2O
（二） 视野拓展
稀土元素及应用
在元素周期表中，镧系元素和钇称为稀土元素（广义的稀土也包括钪），这是18世纪沿用下来的名称，因为当时认为这些元素稀有，它们的氧化物既难溶又难熔，因而得名。稀土元素性质相似，并在矿物中共生，难以分离。
稀土元素具有特殊的物质结构，因而具有优异的物理、化学、磁、光、电学性能，有着极为广泛的用途。
1．结构材料
在钢铁中加入适量稀土金属或稀土金属的化合物，可以使钢得到良好的塑性、韧性、耐磨性、耐热性、抗氧化性、抗腐蚀性等等。
2．磁性材料
稀土金属可制成永磁材料，稀土永磁材料是本世纪60年代发展迅速的新型功能材料。如SmCO5、Sm2CO17、Sm2Fe17Nx等均为磁性能优良的材料。稀土金属能制成磁光存储记录材料，用于生产磁光盘等。
3．发光材料
稀土金属的氧化物可作发光材料，如彩色电视机显象管中使用的稀土荧光粉，使画面亮度和色彩的鲜艳度提高许多。稀土金属卤化物发光材料能制成节能光源。稀土金属还能制成固体激光材料、电致发光材料等，电致发光材料可用于大面积超薄型显示屏。
4．贮氢材料
用稀土金属制成的贮氢材料广泛用于高容量充电电池的电极。
5．催化剂
在石油化工中，稀土金属主要用作催化活性高、寿命长的分子筛型的催化剂，可以用于石油裂化、合成橡胶等工业。近年来，科学家正致力于研究用稀土金属作为汽车尾气净化的催化剂。
6．超导材料
北京有色金属研究总院发明的“混合稀土—钡—铜—氧超导体”，为高温超导体的研究和应用开拓了新的途径，荣获第23届国际发明展览会金奖。
7．特种玻璃
在石英光导纤维中掺入某些稀土金属，可大大增强光纤的传输能力。
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在玻璃工业中，用稀土金属作澄清剂、着色剂，可以使玻璃长期保持良好的透明度。玻璃中若加入某些稀土金属的氧化物可使玻璃染成黄绿色、紫红色、橙红色、粉红色等。稀土金属化合物也常用于陶瓷的颜料。
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