資源簡介

新授課
第三章 鐵 金屬材料
第5課時 合金、鋁合金
【學習目標】
1.了解金屬材料組成、性能及應用，掌握合金材料的性能特點，理解性能決定用途的觀念。2.掌握鋁及氧化鋁的化學性質，了解鋁合金的特性、用途。
【學習活動】
學習任務
目標一：了解金屬材料組成、性能及應用，掌握合金材料的性能特點，理解性能決定用途的觀念任務1：回想并列舉生活中的金屬用品，閱讀教材p73，完成下列問題。（1）金屬材料包括 。合金是 。（2）合金具有哪些優良性能？（3）為什么合金的性能和純金屬有很大差異？任務2：閱讀教材p73-74“鐵合金”內容，完成下列問題。（1）鐵合金有哪些？各類鐵合金的特征？（2）鋼有哪些種類，它們有怎樣的特征？（3）合金鋼中各元素起的作用合金元素主要作用鉻 Cr增強耐磨性和抗氧化性；增強高溫強度；提高高碳鋼的耐磨性等錳 Mn 鉬 Mo降低脆性；增強高溫強度；提高紅熱時的強度和耐磨性等鎢 W 鈷 Co提高紅熱時的硬度和耐磨性；用于制造磁性合金等鎳 Ni 硅 Si提高低合金鋼的強度和硬度；增強高溫時的抗氧化性等（4）在碳素鋼中，由于含碳量不同，高碳鋼、中碳鋼和低碳鋼的性能有很大差異；向碳素鋼中加入不同的合金元素，可制得不同性能的合金鋼。這對你有什么啟示？（小組討論）知識拓展：2017年8月24日，我國宣布已經成功完成某種性能優異的超級鋼的研制。我國研制的這種超級鋼具有優異的強度和延展性的結合。這種超級鋼中含Mn 10%、C 0.47%、Al 2%、V 0.7%，這種合金配方低廉，強度很大。可運用于汽車、航空和航天等領域的輕量化發展，不僅可以節約材料，還可以降低能源消耗和減少環境污染等。
目標二：掌握鋁及氧化鋁的化學性質，了解鋁合金的特性、用途任務1：演示實驗（1）：取一支試管，加入5mL鹽酸，再向試管中放入一小塊鋁片，觀察并記錄現象。過一段時間后，將點燃的木條放在試管口，觀察并記錄現象。實驗現象實驗中涉及化學方程式實驗結論任務2：演示實驗（2）：取A、B兩支試管，向A、B兩支試管中分別加入少量的NaOH溶液，然后向A試管放入一小塊鋁片，向B試管中放入用砂紙仔細打磨過的一小塊鋁片，觀察并記錄現象。過一段時間后，將點燃的木條分別放在A、B兩支試管口，觀察并記錄現象。實驗現象實驗中涉及化學方程式實驗結論（2）氧化鋁的特點。離子方程式與酸反應與堿反應兩性氧化物（3）生活中的鋁制餐具能否用來蒸煮或長時間存放酸性或堿性食物？任務3：閱讀教材p77，回答問題：鋁合金有哪些用途？生活中鋁合金制品有哪些？
【學習總結】
回顧本課所學，畫出思維導圖
鐵合金
含碳量為：
特征：
含碳量為：
特征：
鋼
碳素鋼
合金鋼
低碳鋼
含碳量：
中碳鋼
含碳量：
高碳鋼
含碳量：
特征：
特征：
特征：
也叫特種鋼，是在碳素鋼里適量加入
2新授課
第三章 鐵 金屬材料
第5課時 合金、鋁合金
【學習目標】
1.了解金屬材料組成、性能及應用，掌握合金材料的性能特點，理解性能決定用途的觀念。2.掌握鋁及氧化鋁的化學性質，了解鋁合金的特性、用途。
【學習活動】
學習任務
目標一：了解金屬材料組成、性能及應用，掌握合金材料的性能特點，理解性能決定用途的觀念任務1：回想并列舉生活中的金屬用品，閱讀教材p73，完成下列問題。（1）金屬材料包括純金屬和它們的合金。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，具有金屬特性的混合物。（2）合金具有哪些優良性能？【答案】合金具有優良的物理、化學或機械性能，如合金的硬度、熔點不同于其成分金屬，可以滿足不同的需要。（3）為什么合金的性能和純金屬有很大差異？【答案】合金的性能與純金屬有很大的差異是因為在純金屬內加入其他元素形成合金以后，結構發生了變化，使合金的性能與純金屬有很大的差異。 純金屬內原子的排列十分規整 合金內原子層之間的相對滑動變得困難任務2：閱讀教材p73-74“鐵合金”內容，完成下列問題。鐵合金有哪些？各類鐵合金的特征？【答案】（2）鋼有哪些種類，它們有怎樣的特征？【答案】（3）合金鋼中各元素起的作用合金元素主要作用鉻 Cr增強耐磨性和抗氧化性；增強高溫強度；提高高碳鋼的耐磨性等錳 Mn防止硫引起的脆性；增強鋼的強度和韌性等鉬 Mo降低脆性；增強高溫強度；提高紅熱時的強度和耐磨性等鎢 W提高高溫時的強度和硬度；增強工具鋼的耐磨性等鈷 Co提高紅熱時的硬度和耐磨性；用于制造磁性合金等鎳 Ni增強低溫時的韌性；改變高鉻鋼的內部結構等硅 Si提高低合金鋼的強度和硬度；增強高溫時的抗氧化性等（4）在碳素鋼中，由于含碳量不同，高碳鋼、中碳鋼和低碳鋼的性能有很大差異；向碳素鋼中加入不同的合金元素，可制得不同性能的合金鋼。這對你有什么啟示？（小組討論）【答案】啟示1：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節；啟示2：科學研究需要以大量的實驗為依據，通過實驗研究，研制出具有不同性能的合金材料，制成不同的產品，為生活增添便利；啟示3：科學研究需要有熱愛科學的思想和奉獻科學的精神。知識拓展：2017年8月24日，我國宣布已經成功完成某種性能優異的超級鋼的研制。我國研制的這種超級鋼具有優異的強度和延展性的結合。這種超級鋼中含Mn 10%、C 0.47%、Al 2%、V 0.7%，這種合金配方低廉，強度很大。可運用于汽車、航空和航天等領域的輕量化發展，不僅可以節約材料，還可以降低能源消耗和減少環境污染等。
目標二：掌握鋁及氧化鋁的化學性質，了解鋁合金的特性、用途任務1：演示實驗（1）：取一支試管，加入5mL鹽酸（濃度稍大），再向試管中放入一小塊鋁片，觀察并記錄現象（前排學生可以用手觸摸試管）。過一段時間后，將點燃的木條放在試管口（注意安全），觀察并記錄現象。實驗現象鋁片表面開始有少量氣泡產生，后有大量氣泡產生，試管壁有發熱現象。一段時間后，將點燃的木條放在試管口，可觀察到淡藍色火焰。實驗中涉及化學方程式Al2O3+6HCl===2AlCl3+3H2O2Al+6HCl===2AlCl3+3H2↑實驗結論實驗表明，鋁表面的保護膜氧化鋁和鋁均能與鹽酸發生反應。任務2：演示實驗（2）：取A、B兩支試管，向A、B兩支試管中分別加入少量的NaOH溶液（濃度稍大），然后向A試管放入一小塊鋁片，向B試管中放入用砂紙仔細打磨過的一小塊鋁片（打磨后快速放入試管中）。觀察并記錄現象（前排學生可以用手觸摸試管）。過一段時間后，將點燃的木條分別放在A、B兩支試管口，觀察并記錄現象（注意安全）。實驗現象放入打磨過鋁片的B試管中立即劇烈反應，表面有大量氣泡產生，試管壁有發熱現象；而放入未打磨的鋁片的A試管中開始沒有氣泡，后逐漸加快，產生大量氣泡，試管壁有發熱現象。一段時間后，將點燃的木條放在試管口，均可觀察到淡藍色火焰（有爆鳴聲）。實驗中涉及化學方程式2Al+2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2↑Al2O3+2NaOH===2NaAlO2+H2O實驗結論實驗表明，鋁表面的保護膜氧化鋁和鋁均能與氫氧化鈉溶液發生反應（2）氧化鋁的特點。離子方程式與酸反應Al2O3+6H+===2Al3++3H2O與堿反應Al2O3+2OH-===2AlO2-+H2O兩性氧化物既能與酸反應生成鹽和水，又能與堿反應生成鹽和水的氧化物，叫做兩性氧化物（3）生活中的鋁制餐具能否用來蒸煮或長時間存放酸性或堿性食物？【答案】由于Al和Al2O3均能與酸、堿反應，因此鋁制餐具不宜用來蒸煮或長時間存放酸性或堿性食物。任務3：閱讀教材p77，回答問題：鋁合金有哪些用途？生活中鋁合金制品有哪些？【答案】純鋁的硬度和強度較小，不適合制造機器零件等。向鋁中加入少量的合金元素，如Cu、Mg、Si、Mn及稀土元素等，可制成鋁合金，鋁合金是目前用途廣泛的合金之一。例如，硬鋁中含Cu 4%、Mg 0.5%、Mn 0.5%、Si 0.7%，它的密度小、強度高，具有較強的抗腐蝕能力，是制造飛機和宇宙飛船的理想材料。
課堂檢測
【學習總結】
回顧本課所學，畫出思維導圖
鐵合金
鋼
生鐵
含碳量為： 2%~4.3%
特征：硬度大、抗壓、性脆、可以鑄造成型，是制造機座、管道的重要材料
含碳量為： 0.03%~2%
特征：延展性好、機械性能好、可以鍛軋和鑄造，廣泛用于制造機械和交通工具
鋼
碳素鋼
合金鋼
低碳鋼
含碳量： ＜0.3%
中碳鋼
含碳量： ＜0.3%-0.6%
高碳鋼
含碳量： ＞0.6%
特征：韌性、焊接性好，強度低，用于制造鋼板、鋼絲和鋼管等
特征：強度高、韌性及加工性好，用于制造鋼軌、車輪和建材等
特征：硬而脆、熱處理后彈性好，用于制造器械、彈簧和刀具等
也叫特種鋼，是在碳素鋼里適量加入一種或多種合金元素，使鋼的組織結構發生變化。合金鋼具有各種特殊性能，如強度，硬度大，可塑性、韌性好，耐磨，耐腐蝕等
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