人教版高中化学选修1第三章《探索生活中材料》全章教案.docx

1、人教版高中化学选修1第三章探索生活中材料全章教案人教版高中化学选修1第三章探索生活中材料全章教案第一节 合 金教学目标：1.使学生初步了解合金。2认识金属与合金在性能上的主要差异。3知道生活中常见合金的组成，了解新型合金的用途。了解易拉罐的主要成分。教学重点：认识金属与合金在性能上的主要差异。教学方法：调查或实验、查阅资料。课时划分：一课时教学过程：思考与交流1、什么是合金？你日常生活中的金属制品那些是合金？2、为什么我们使用的金属材料主要是合金？而不是纯金属？3、查阅资料，填写制造下列汽车配件所用的金属或合金，并解释使用这些材料的原因。汽车配件金属或合金使用原因电线芯汽车外壳灯丝发动机排气管

2、过渡我们日常生活中所用金属基本上都是合金，原因是合金与纯金属相比具有优越的性能，下面我们认识合金。板书 第三章 探索生活中材料第一节 合金一、认识合金自学合金第一自然段。板书合金：就是两种或两种以上的金属（或金属跟非金属）熔合而成的具有金属特性的物质。特点：合金比它的成分金属具有许多良好的物理的、化学的或机械的等方面的性能，一般地说，合金的熔点比它的各成分金属的熔点都低。 思考为什么合金具有良好的机械性能？投影讲解根据图3-1讲解合金比纯金属硬度大更坚硬的原因。学与问根据图解释合金熔点为什么一般比各成分熔点低？提示：原子之间吸引力减弱。板书二、使用合金1、铁合金投影讲解 生铁的含碳量在24.3

3、，还含有硅、锰及少量硫、磷等杂质，机械性能硬而脆，易断裂，可铸不可锻；钢中的含碳量一般在0.032之间，其它杂质含量也比生铁少，基本上不含硫和磷。机械性能比生铁优良，硬而韧，有弹性，延展性好，可铸可锻，易加工。练习1.生铁的含碳量在_之间，还含有等杂质，主要的机械性能_。钢的含碳量在_之间，与生铁比较其它杂质含量_，主要的机械性能_。讲述钢可以分为碳素钢和合金钢两大类，根据含碳量的不同。工业上一般把含碳量低于0.3（质量分数）的叫做低碳钢；含碳量在0.30.6（质量分数）之间的叫做中碳钢；含碳量在0.6（质量分数）以上的叫做高碳钢。合金钢是在碳素钢里适量地加入一种或几种合金元素，使钢的组织结构

4、发生变化，从而使钢具有各种不同特殊性能，如强度、硬度大，可塑性、韧性好，耐磨，耐腐蚀，以及其它许多优良性能。投影不锈钢制品：讲述 随着科学技术的进步和人民生活水平的提高，不锈钢的装饰品、餐具、炊具已经进入许多家庭。不锈钢制品外观光洁、美观，不易污染、不生锈，因此受到人们的青睐。 不锈钢中除铁以外，还含有抗腐蚀性很强的铬和镍。铬的含量一般在13以上，镍的含量也在10%左右。例如，有一种不锈钢的成分除铁以外，其他元素含量如下： Cr（铬）17.0%19.0%；Ni（镍）8.0%11.0%； C（碳）0.14%；Si（硅）0.80%；Mn（锰）2.00%； P（磷）0.035%；S（硫）0.03%。

5、练习2.在下列物质名称后的括号内填上符合该物质的组成成分和用途的序号。(1)低碳钢( )(2)高碳钢( )(3)不锈钢( )(4)铸造生铁( )A.含碳24.3 B.含碳低于0.3C.含碳高于0.6 D.含镍、铬a.铸造铸件 b.机器零件c.化工设备的耐酸塔 d.刀具3.钢铁的生锈与什么有关？铁锈的主要成分是什么？若铁锈的主要成分以Fe2O3表示，写出用盐酸除去铁锈有关反应的化学方程式。学与问某些情况下（如海水中），不锈钢仍会生锈，为什么？（提示：仍含杂质，形成原电池）自学资料卡片钢中合金元素作用。（阅读拓展资料：特种纲）投影几种铝合金用途：板书2、铝合金、铜合金讲述 铝是地壳中含量最多的金属

6、元素。纯铝的强度和硬度较小，不适合制造机械零件等。制成铝合金可改善性能。例如，铝硅合金（含Si质量分数为13.5）的熔点为564，比纯铝或硅的熔点低，而且它在凝固时收缩率又很小。因而，这种合金适合铸造。又如，硬铝（含Cu 4、Mg 0.5、Mn 0.5、Si 0.7）（均为质量分数）的强度和硬度都比纯铝大，几乎相当于钢材，且密度较小。铝合金的种类很多，它们在汽车、船舶、飞机等制造业上以及在日常生活里的用途很广。实践活动通过调查或设计实验，确定易拉罐的成分投影铜合金：讲述 Cu与Zu的合金称黄铜，其中Cu占60%90%、Zn占40%10%，有优良的导热性和耐腐蚀性，可用作各种仪器零件。青铜是人类

7、使用历史最久的金属材料，它是CuSn合金。白铜是Cu-Ni合金，有优异的耐蚀性和高的电阻，故可用作苛刻腐蚀条件下工作的零部件和电阻器的材料。投影阅读资料卡片：K金是指黄金和其它金属混合在一起的合金，K金的量度单位，是将纯金分为24份。根据在首饰中的黄金含量就分成不同的K金，所以24K是指纯金，18K含黄金量就是18/24=75.0%。思考与交流阅读新型合金板书3、新型合金练习4、储氢合金是怎样储氢的？常用那些合金材料做储氢金属材料？使用时氢气怎样放出？5、.氢化钠（NaH）是一种离子化合物，NaH与H2O反应放出H2，下列叙述中正确的是 A、NaH在水中呈酸性 B、NaH中的氢离子可被还原成H

8、2 C、NaH与H2O反应时，NaH是氧化剂 D、NaH与H2O反应时，H2既是氧化产物又是还原产物投影阅读资料卡片泡末金属练习6、什么是泡末金属？泡末金属有那些性质及主要用途。小结略作业P53 1、2、3、4、5、6板书设计 第三章 探索生活中材料第一节 合 金一、认识合金合金：就是两种或两种以上的金属（或金属跟非金属）熔合而成的具有金属特性的物质。特点：合金比它的成分金属具有许多良好的物理的、化学的或机械的等方面的性能，一般地说，合金的熔点比它的各成分金属的熔点都低。二、使用合金1、铁合金2、铝合金、铜合金3、新型合金特 种 合 金（1）耐蚀合金金属材料在腐蚀性介质中所具有的抵抗介质侵蚀的

9、能力，称金属的耐蚀性。纯金属中耐蚀性高的通常具备下述三个条件之一：热力学稳定性高的金属。易于钝化的金属。表面能生成难溶的和保护性能良好的腐蚀产物膜的金属。因此，工业上根据上述原理，采用合金化方法获得一系列耐蚀合金，一般有相应的三种方法：提高金属或合金的热力学稳定性，即向原不耐蚀的金属或合金中加入热力学稳定性高的合金元素，使形成固溶体以及提高合金的电极电势，增强其耐蚀性。例如在Cu中加Au，在Ni中加入Cu、Cr等，即属此类。不过这种大量加入贵金属的办法，在工业结构材料中的应用是有限的。加入易钝化合金元素，如Cr、Ni、Mo等，可提高基体金属的耐蚀性。在钢中加入适量的Cr，即可制得铬系不锈钢。实

10、验证明，在不锈钢中，含Cr量一般应大于13%时才能起抗蚀作用，Cr含量越高，其耐蚀性越好。这类不锈钢在氧化介质中有很好的抗蚀性，但在非氧化性介质如稀硫酸和盐酸中，耐蚀性较差。这是因为非氧化性酸不易使合金生成氧化膜，同时对氧化膜还有溶解作用。加入能促使合金表面生成致密的腐蚀产物保护膜的合金元素，是制取耐蚀合金又一途径。例如，钢能耐大气腐蚀是由于其表面形成结构致密的化合物羟基氧化物FeOx(OH)23-2x，它能起保护作用。钢中加入Cu与P或P与Cr均可促进这种保护膜的生成，由此可用Cu、P或P、Cr制成耐大气腐蚀的低合金钢。 (2)耐热合金一般的金属材料都只能在500 600 下长期工作。能在高

11、于700 的高温下工作的金属通称耐热合金。“耐热”是指其在高温下能保持足够强度和良好的抗氧化性。提高钢铁高温强度的方法很多，从结构、性质的化学观点看，大致有两种主要方法：一是增加钢中原子间在高温下的结合力。研究指出，金属中结合力，即金属键强度大小，主要与原子中未成对的电子数有关。从周期表中看，B元素金属键在同一周期内最强。因此，在钢中加入Cr、Mo、W等原子的效果最佳。二是加入能形成各种碳化物或金属间化合物的元素，以使钢基体强化。由若干过渡金属与碳原子生成的碳化物属于间隙化合物，它们在金属键的基础上，又增加了共价键的成分，因此硬度极大，熔点很高。例如，加入W、Mo、V、Nb可生成WC、W2C、

12、MoC、Mo2C、VC、NbC等碳化物，从而增加了钢铁的高温强度。利用合金方法，除铁基耐热合金外，还可制得镍基、钼基、铌基和钨基耐热合金，它们在高温下具有良好的机械性能和化学稳定性。其中镍基合金是最优的超耐热金属材料，组织中基体是Ni Cr Co的固溶体和Ni3Al金属化合物，经处理后，其使用温度可达1 000 1 100 。(3)钛合金钛和钛合金有优异的耐蚀性，只能被氢氟酸和中等浓度的强碱溶液所侵蚀。特别是钛对海水很稳定，将钛或钛合金放入海水中数年，取出后，仍光亮如初，远优于不锈钢。液态的钛几乎能溶解所有的金属，形成固溶体或金属化合物等各种合金。合金元素如Al、V、Zr、Sn、Si、Mo和M

13、n等的加入，可改善钛的性能，以适应不同部门的需要。例如，Ti-Al-Sn合金有很高的热稳定性，可在相当高的温度下长时间工作；以Ti-Al-V合金为代表的超塑性合金，可以50%150%地伸长加工成型，其最大伸长可达到2 000%。而一般合金的塑性加工的伸长率最大不超过30%。由于上述优异性能，钛享有“未来的金属”的美称。钛合金已广泛用于国民经济各部门，它是火箭、导弹和航天飞机不可缺少的材料。船舶、化工、电子器件和通讯设备以及若干轻工业部门中要大量应用钛合金，只是目前钛的价格较昂贵，限制了它的广泛使用。(4)磁性合金金属中组成永磁材料的主要元素是Fe、Co、Ni和某些稀土元素。目前使用的永磁合金有

14、稀土 钴系、铁 铬 钴系和锰 铝 碳系合金。磁性合金在电力、电子、计算机、自动控制和电光学等新兴技术领域中，有着日益广泛的应用。（5）形状记忆合金形状记忆合金是在20世纪60年代初期发现的，它是一种特殊的合金，有一种不可思议的性质，即使把它揉成一团，一旦达到一定温度，它便能在瞬间恢复到原来的形状。由镍和钛组成的合金具有记忆能力，称为NT合金。具有这种形状记忆效应的合金，除镍钛合金外，还先后发现铜 锌、金 镉、镍 铝等约20种合金，其中“记忆力”最好的是NT合金。形状记忆合金的应用范围广泛，除了可用于温度控制装置、集成电路引线、汽车零件与机械零件外，由于其与生物体的相容性好、耐蚀性强，还可用于骨

15、折部位的固定、人造心脏零件、牙齿矫正等医用材料。由于NT合金成本昂贵，目前正在研制廉价的铜系形状记忆合金。第二节 金属的腐蚀与防护教学目标：1能描述金属腐蚀的化学原理，知道金属防护的常用方法，认识防止金属腐蚀的重要意义。 2进一步学会对比、比较认识事物的科学方法和假设验证探究的思维方式，辩证的认识外因条件对化学变化的影响；3参与试验探究观察铁生锈的过程，体会动手试验自己获得铁的性质的知识的成功愉悦，保持学习的兴趣；教学重点：电化腐蚀的原因教学难点：析氢腐蚀和吸氧腐蚀的电极反应方程式教学方法：实验探究、师生共议、归纳总结。课时划分：两课时教学过程：一 课 时投影常见的金属腐蚀现象：导课金属腐蚀的

16、现象非常普遍，像金属制成的日用品、生产工具、机器部件、海轮的船壳等，如保养不好，都会腐蚀，从而造成大量金属的损耗。至于因设备腐蚀损坏而引起停工减产、产品质量下降、污染环境、危害人体健康，甚至造成严重事故的损失，那就更无法估计了。因此，了解金属腐蚀的原因，掌握防护的方法，是具有十分重要的意义的。板书 第二节 金属的腐蚀与防护一、金属腐蚀阅读回答什么是金属腐蚀？板书金属腐蚀：金属（或合金）跟周围接触到的气体（或液体）反应而腐蚀损耗的过程。讲述 金属的化学腐蚀：金属跟接触到的物质直接发生化学反应而引起的腐蚀。例如：铁在高温下与氧气直接化合而被腐蚀，在工业生产中氯气跟铁或与其他金属化合使金属锈蚀。特点

17、：反应简单、金属与氧化剂之间的氧化还原反应。板书1、 化学腐蚀：金属跟接触到的物质直接发生化学反应而引起的腐蚀。特点：反应简单、金属与氧化剂之间的氧化还原反应。讲述温度对化学腐蚀的影响：科学探究不同条件下铁钉的锈蚀注意：光亮铁钉浸没在菜油之中；光亮铁钉半浸半露在菜油中；光亮铁钉完全浸没在食盐水中；光亮铁钉完全浸没在酸性溶液中或碱性溶液中。学生分别观察并写出报告以培养学生的观察与描述能力。教师不但要给学生出题目，还要发挥点拨作用，提出注意点：观察的一周中不要振荡试管，否则会破坏生锈的界面；把各人设置的具体条件和的状况详尽记录在案，以利分析和归纳，写出高质量的家庭探究报告。实验方案记录结论总结铁钉

18、生锈的条件：铁钉含杂质、与电解质溶液接触。思考绝大多数钢铁生锈是否是化学腐蚀？为什么？板书2、电化学腐蚀讲解由于金属和液态介质(常为水溶液)构成微小的原电池而发生金属腐蚀的过程.电化学腐蚀是金属腐蚀的主要形式.例如:钢铁在潮湿的空气中生锈就是电化学腐蚀造成的.板书 电化学腐蚀 ：不纯的金属或合金与电解质溶液接触，会发生原电池反应，比较活泼的金属失电子被氧化的腐蚀。共同分析形成原电池的原因。板书投影钢铁的吸氧腐蚀与析氢腐蚀：讲解 吸氧腐蚀与析氢腐蚀：发生条件、正负极反应、总反应。板书分类析氢腐蚀吸氧腐蚀条件水膜酸性较强（弱酸）水膜酸性较弱或呈中性负极反应Fe 2e = Fe2+2Fe 4e =

19、2 Fe2+正极反应2H+ + 2e = H22H2O + O2 + 4e = 4OH-总反应Fe + 2H+ = Fe2+ + H22Fe + 2H2O + O2 = 2Fe(OH)24Fe(OH)2 + 2H2O + O2= 4Fe(OH)3 Fe2O3.xH2O次要主要归纳与交流化学腐蚀与电化腐蚀的对比。板书3、化学腐蚀与电化腐蚀的对比（1）本质：金属原子失电子而被氧化M ne = Mn+ (2) （3） 相互关系：往往同时发生，电化腐蚀要比化学腐蚀普遍得多。小结略课堂练习1把a、b、c、d4块金属片浸入稀硫酸中，用导线两两相连可以组成几个原电池。若a、b相连时a为负极；c、d相连时电流

20、由d到c；a、c相连时c极上产生大量气泡；b、d相连时b上有大量气泡产生；则四种金属的活动性顺序由强到弱为： .(acdb)2烧过菜的铁锅未及时洗去含有NaCl的残液，过一段时间便出现红棕色的铁锈斑点，已知该锈斑为Fe(OH)3失水的产物。表示Fe(OH)3生成的电极反应式、离子方程式和化学方程式分别为；（1）负极 ， 正极 ；（2） ；（3） 。（Fe-2e=Fe2+ ,2H2O+O2+4e=4OH-,） (Fe2+2OH-=Fe(OH)2；4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3) 3.有人设计以Pt和Zn为电极材料，埋入人体内作为某种心脏病人的心脏起搏器的能源。它依靠人体内血液

21、种含有一定浓度的溶解氧、H+和Zn2+进行工作。它的两极电极反应式分别为： 。（正极：Zn-2e=Zn2+ ,负极：2H2O+O2+4e=4OH-,）作业P58 1、2、3板书设计第二节 金属的腐蚀与防护一、金属腐蚀金属（或合金）跟周围接触到的气体（或液体）反应而腐蚀损耗的过程。1、 化学腐蚀：金属跟接触到的物质直接发生化学反应而引起的腐蚀。特点：反应简单、金属与氧化剂之间的氧化还原反应。2、电化学腐蚀不纯的金属或合金与电解质溶液接触，会发生原电池反应，比较活泼的金属失电子被氧化的腐蚀。 分类析氢腐蚀吸氧腐蚀条件水膜酸性较强（弱酸）水膜酸性较弱或呈中性负极反应Fe 2e = Fe2+2Fe 4

22、e = 2 Fe2+正极反应2H+ + 2e = H22H2O + O2 + 4e = 4OH总反应Fe + 2H+ = Fe2+ + H22Fe + 2H2O + O2 = 2Fe(OH)24Fe(OH)2 + 2H2O + O2= 4Fe(OH)3 Fe2O3.xH2O次要主要3、化学腐蚀与电化腐蚀的对比（1）本质：金属原子失电子而被氧化M ne = Mn+ （3）（3） 相互关系：往往同时发生，电化腐蚀要比化学腐蚀普遍得多。二 课 时 过渡金属被腐蚀后，在外形、色泽以及机械性能等方面都将发生变化，会使机器设备、仪器、仪表的精密度和灵敏度降低，影响使用以至报废，甚至发生严重事故。每年由于钢

23、铁生锈会使我国损失大约100150亿元。在英国，每90秒钟就有1吨钢被锈蚀掉。因此防止金属腐蚀有很重要的意义。板书二、金属的防护思考与交流讨论自行车不同构件的防锈措施：复习电化学腐蚀的实质，写出两极反应方程式（析氢和吸氧）。思考影响金属腐蚀的因素有那些？（阅读P56 最后一自然段）练习1、影响金属腐蚀的因素有和两个，就金属本身来说金属越，金属越易被腐蚀，金属中含杂质越，金属越易被腐蚀；介质对金属腐蚀影响也很大，如果金属在、和，金属越易被腐蚀。思考海水中的金属为何容易被腐蚀？（提示：电解质溶液）讨论要想减少或避免电化学腐蚀，我们应该采取什么措施？对金属做必要的精炼，以减少其中能导电的不活泼杂质。

24、对机器、仪表及时保养，减少金属与腐蚀性气体、电解质溶液、潮湿气体的接触。根据用途不同采取不同的方法使金属与造成发生的介质隔离，如涂油脂、喷漆、镀层、表面钝化等。选用适宜的金属或非金属制成耐腐蚀的合金，如炼制不锈钢、耐酸钢等。采用电化学防护方法，如在钢铁的船体上焊接上较活泼的金属锌。投影常见金属防腐蚀方法： 板书1、物理方法讲述以上投影中方法都是物理方法。刚才同学们回答时已提到电化学防护方法。投影两种电化学防护方法讲述金属腐蚀本质就是金属失电子而被氧化的过程。金属越活泼，金属越易被腐蚀。因此在金属铁上连接一块比它更活泼的金属，发生原电池反应时，失电子的为活泼的金属，而铁被保护。探究活动1 决策采

25、用哪种防锈方法1镀铝后涂漆 2镀锌后涂漆 3镀镉后涂漆 4镀铬 5镀锡 6喷砂清理后涂漆 7一般清理后涂漆 8在锈上涂漆上图对不同防锈方法的效果进行了比较，同时也粗略给出了这些方法的成本。问题 采用哪种方法来保护铁不生锈，仔细考虑成本与效果。（1）房子上的铸铁檐槽（2）海边码头上的钢轨（3）铁的徽章（4）放电熨斗的支架（5）钢刀片（6）铁钥匙（7）儿童游戏场中秋千的钢架1至7中，要求针对所给出的不同情况，去决定应分别采用哪种防锈方法。这项工作最好在小组中进行。有一些做决定时应考虑的因素：物品需要保存多长时间?很明显，如果物品只需保存很短的时间，就没有必要去考虑给它一个长久的保护。 物品将用在哪

26、里?如果物品主要用于室外，它就需要较好地进行保护。 物品是干什么用的?物品用途不同，保护方法也不同。例如，物品要接受高温，就不能用油漆进行保护。 物品外观重要吗?某些保护方法也是为了装饰外观用的。例如，镀铬。探究活动2决策怎样保护通向学校的小桥假设你为地方政府的架桥部门工作，你要在一条河上修一座供人行走的小桥，有了这座桥，孩子们就可以从住宅区通过小河到学校上学了。这座桥要用铁建造，你要决定采用什么样的保护方法来防止它生锈这座桥需要保存16年，因为16年后学校就要搬到另一个新的地方。有四种防锈措施供选择：选择1 不防锈，不采取防锈措施的桥，10年后必须进行更换，否则会由于锈蚀而发生危险。选择2

27、在对桥进行一般性清理后，涂上油漆这种保护措施需要每3年重新进行一次。选择3 用喷砂清理法对桥清理后，涂上油漆。这种保护措施需要每6年重新进行一次。选择4 将桥喷砂清理后，镀上锌再涂上漆。这种保护措施能使桥保存18年。下面给出了以上四种选择的成本。表： 四种选择的成本问题 （1）计算每个选择从桥建造开始，16年所花的费用（包括建造费和维修保护费）（ 2）采用哪个选择？讨论 1只有钢铁才能生锈，很多其他的金属，如铝和铜，几乎完全不发生锈蚀可是为什么我们用钢铁比用其他金属多呢?2假如有人发明了一种又便宜、又简单的方法，使锈永远不可能发生显然这一发明会带来很大的益处，你认为它也可能带来坏处吗?3汽车排

28、气系统受锈的影响很严重。一辆车，由普通钢制造的排气系统价值960元，由于生锈的原因，它使用大约2年就需要更换。对同一辆车，如果买一个由不锈钢制造的排气系统，受锈的影响就会减少，并且可以使用6年，不锈钢排气系统价值1900元。 从长远考虑，是普通钢排气系统便宜，还是不锈钢排气系统便宜?解释你的回答。4在英国才有不到10的汽车拥有者购买不锈钢排气系统。请你评论一下这个事实。小结略课堂练习1解释下列现象并写出有关原电池的电极反应：（1）马口铁（镀Sn铁皮）做的罐头，打开后为什么极易生锈？（2）自来水管（镀Zn铁管）和白铁皮做的提桶，为什么不易生锈？（3）轮船船壳的水线以下部分，为什么要装上一定数量Z

29、n块？2桥梁上钢结构接头处须用铆钉连结，以下三种铆钉，选用何种为好？（1）铝铆钉 （2）铜铆钉 （3）钢铆钉3下列各烧杯中盛有海水，依次插入：（1）Fe片；（2）Cu、Fe导线相连；（3）Sn、Fe导线相连；（4）Zn、Fe导线相连；（5）Al、Fe导线相连；铁在其中被腐蚀时由快到慢的顺序是：。参考答案：1、略2、（3）3、（2）（3）（1）（4）（5）作业P58 5、6板书设计二、金属的防护1、物理方法2、电化学法 怎样防止自行车棚锈蚀？学校（或社区、乡村）内的自行车防雨棚采用了钢架结构，但使用不久就会生锈。为了使它有比较长的使用寿命，需要采取防锈措施。请同学们思考：怎样应用有关金属锈蚀的知识来防止自行车棚的钢架锈蚀呢？我的假设车棚钢架锈蚀的主要原因是：-、-、-、-我的方案针对这些原因采取下列措施，可以防止车棚钢架锈蚀：1.-2.-3.-探究过程建议1.查阅有关钢铁锈蚀原因和防护方法的资料，在此基础上初步考虑可以采取的防锈措施，整理成参考材料并与同学进行交流和讨论。2.考察同类车棚的防