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2019-2020年高中化學(xué) 《常見(jiàn)合金的組成及應(yīng)用》教案 蘇教版選修1 教學(xué)目標(biāo)： 1.使學(xué)生初步了解合金。 2．認(rèn)識(shí)金屬與合金在性能上的主要差異。 3．知道生活中常見(jiàn)合金的組成，了解新型合金的用途。了解易拉罐的主要成分。 教學(xué)重點(diǎn)：認(rèn)識(shí)金屬與合金在性能上的主要差異。 教學(xué)方法：調(diào)查或?qū)嶒?yàn)、查閱資料。 教學(xué)過(guò)程： 【思考與交流】 1、什么是合金？你日常生活中的金屬制品那些是合金？ 2、為什么我們使用的金屬材料主要是合金？而不是純金屬3、閱讀P86表3-3，了解生活中常見(jiàn)的合金種類的主要組成元素和具體應(yīng)用。 合金種類 主要組成元素 常用生活器件 碳鋼 鐵、碳 刀具 黃銅 銅、鋅 門鎖及家庭裝修材料等 青銅 銅、錫 青銅器 白銅 銅、鎳 餐具 堅(jiān)鋁 鋁、銅、鎂、錳 門窗框架 鎂鋁合金 鎂、鋁 計(jì)算機(jī)和照相機(jī)外殼 武德合金 鉛、錫、鉍、鎘 保險(xiǎn)絲 焊錫 鉛、錫 焊接時(shí)使用的材料 【過(guò)渡】我們?nèi)粘Ｉ钪兴媒饘倩旧隙际呛辖?，原因是合金與純金屬相比具有優(yōu)越的性能，下面我們認(rèn)識(shí)合金。 【板書】3.1.2　常見(jiàn)合金的組成及應(yīng)用 一、認(rèn)識(shí)合金 【閱讀】P86“常見(jiàn)合金的組成及應(yīng)用”第一自然段。 【板書】1、合金的定義：合金是由兩種或兩種以上的金屬（或金屬跟非金屬）熔合而成的具有金屬特性的物質(zhì)。 【資料】目前制得的純金屬只有80多種，但合金已達(dá)數(shù)千種。青銅是人類歷史上使用最早的合金，鋼（鐵合金）是目前生產(chǎn)、使用量最大的合金。 2、合金的物理性質(zhì)： （1）一般情況下，合金比純金屬硬度更大、更堅(jiān)固。 （2）多數(shù)合金的熔點(diǎn)一般比它的各成分金屬的熔點(diǎn)都低。（合金是混合物，但與其它的混合物不同，合金有固定的熔、沸點(diǎn)） （3）一般來(lái)說(shuō)，合金的性質(zhì)并不是各成分的性質(zhì)的總和，合金比它的成分金屬具有許多良好的物理的、化學(xué)的和機(jī)械的性能。 （4）合金的性能可以通過(guò)所填加的合金元素的種類、合金和生成合金的條件來(lái)加以調(diào)節(jié)。（如生鐵的熔點(diǎn)比純鐵的低） 【思考】為什么合金具有良好的機(jī)械性能？ 【投影】 【講解】根據(jù)圖3-1講解合金比純金屬硬度大更堅(jiān)硬的原因。 【提問(wèn)】根據(jù)圖解釋合金熔點(diǎn)為什么一般比各成分熔點(diǎn)低？（提示：原子之間吸引力減弱。） 【過(guò)渡】P87有一個(gè)“交流與討論”欄目，請(qǐng)同學(xué)們利用課前查閱的資料，討論不同鐵合金的應(yīng)用 【板書】二、使用合金 1、鐵合金 【投影】 【講解】根據(jù)含碳量的不同，鐵的合金分為生鐵和鋼。生鐵的含碳量在2％～4％，還含有硅、錳及少量硫、磷等雜質(zhì)，機(jī)械性能硬而脆，易斷裂，可鑄不可鍛；鋼中的含碳量一般在0.03％～2％之間，其它雜質(zhì)含量也比生鐵少，基本上不含硫和磷。機(jī)械性能比生鐵優(yōu)良，硬而韌，有彈性，延展性好，可鑄可鍛，易加工。 【練習(xí)】1.生鐵的含碳量在__之間，還含有等雜質(zhì)，主要的機(jī)械性能__。鋼的含碳量在__之間，與生鐵比較其它雜質(zhì)含量__，主要的機(jī)械性能__。 【講述】鋼可以分為碳素鋼和合金鋼兩大類，根據(jù)含碳量的不同。工業(yè)上一般把含碳量低于0.3％（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）的叫做低碳鋼；含碳量在0.3％～0.6％（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）之間的叫做中碳鋼；含碳量在0.6％（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）以上的叫做高碳鋼。合金鋼是在碳素鋼里適量地加入一種或幾種合金元素，使鋼的組織結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，從而使鋼具有各種不同特殊性能，如強(qiáng)度、硬度大，可塑性、韌性好，耐磨，耐腐蝕，以及其它許多優(yōu)良性能。 【投影】不銹鋼制品： 【講述】隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和人民生活水平的提高，不銹鋼的裝飾品、餐具、炊具已經(jīng)進(jìn)入許多家庭。不銹鋼制品外觀光潔、美觀，不易污染、不生銹，因此受到人們的青睞。 不銹鋼中除鐵以外，還含有抗腐蝕性很強(qiáng)的鉻和鎳。鉻的含量一般在13％以上，鎳的含量也在10%左右。例如，有一種不銹鋼的成分除鐵以外，其他元素含量如下： Cr（鉻）17.0%～19.0%；Ni（鎳）8.0%～11.0%； C（碳）≤0.14%；Si（硅）≤0.80%；Mn（錳）≤2.00%； P（磷）≤0.035%；S（硫）≤0.03%。 【練習(xí)】2.在下列物質(zhì)名稱后的括號(hào)內(nèi)填上符合該物質(zhì)的組成成分和用途的序號(hào)。 (1)低碳鋼(　 )　　(2)高碳鋼(　 ) (3)不銹鋼(　 )　(4)鑄造生鐵(　 ) A.含碳2％～4％ 　B.含碳低于0.3％ C.含碳高于0.6％ 　 D.含鎳、鉻 a.鑄造鑄件 　　b.機(jī)器零件 c.化工設(shè)備的耐酸塔 　d.刀具 3.鋼鐵的生銹與什么有關(guān)？鐵銹的主要成分是什么？若鐵銹的主要成分以Fe2O3表示，寫出用鹽酸除去鐵銹有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式。 【提問(wèn)】某些情況下（如海水中），不銹鋼仍會(huì)生銹，為什么？（提示：仍含雜質(zhì)，形成原電池） 【過(guò)渡】P87有一個(gè)“調(diào)查研究”欄目，請(qǐng)同學(xué)們結(jié)合實(shí)例，說(shuō)明鋁合金具有哪些優(yōu)越特性。 【投影】幾種鋁合金用途： 【板書】2、鋁合金 【講述】鋁是地殼中含量最多的金屬元素。純鋁的強(qiáng)度和硬度較小，不適合制造機(jī)械零件等。制成鋁合金可改善性能。例如，鋁硅合金（含Si質(zhì)量分?jǐn)?shù)為13.5％）的熔點(diǎn)為564℃，比純鋁或硅的熔點(diǎn)低，而且它在凝固時(shí)收縮率又很小。因而，這種合金適合鑄造。又如，硬鋁（含Cu 4％、Mg 0.5％、Mn 0.5％、Si　0.7％）（均為質(zhì)量分?jǐn)?shù)）的強(qiáng)度和硬度都比純鋁大，幾乎相當(dāng)于鋼材，且密度較小。鋁合金的種類很多，它們?cè)谄?、船舶、飛機(jī)等制造業(yè)上以及在日常生活里的用途很廣。 【實(shí)踐活動(dòng)】通過(guò)調(diào)查或設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，確定易拉罐的成分。 【投影】3、銅合金： 【講述】 Cu與Zu的合金稱黃銅，其中Cu占60%～90%、Zn占40%～10%，有優(yōu)良的導(dǎo)熱性和耐腐蝕性，可用作各種儀器零件。青銅是人類使用歷史最久的金屬材料，它是Cu～Sn合金。白銅是Cu-Ni合金，有優(yōu)異的耐蝕性和高的電阻，故可用作苛刻腐蝕條件下工作的零部件和電阻器的材料。 【投影】 [小資料]：K金是指黃金和其它金屬混合在一起的合金，K金的量度單位，是將純金分為24份。根據(jù)在首飾中的黃金含量分成不同的K金，所以24K是指純金，18K含黃金量就是18/24=75.0%。 [小資料] （答案：1、具有一定的硬度，能耐磨損和抗腐蝕。2、通過(guò)硬幣的價(jià)值體現(xiàn)出金屬材料價(jià)值；三種金屬的價(jià)值：鎳＞銅＞鋁。3、鑄造硬幣所用合金的實(shí)際價(jià)值應(yīng)低于面值。） 【過(guò)渡】人類已經(jīng)進(jìn)入了21世紀(jì)，被譽(yù)為“21世紀(jì)金屬”的是什么金屬，由此金屬形成的合金具有什么特性呢？ 【閱讀】P88第一自然段 【板書】4、新型合金 （1）鈦合金 被譽(yù)為“21世紀(jì)金屬”的鈦所形成的合金，具有質(zhì)量輕、硬度大、耐腐蝕、良好的抗氧化性，可作為人造骨的材料，又被稱為“親生物金屬”。 【資料】鈦和鈦合金有優(yōu)異的耐蝕性，只能被氫氟酸和中等濃度的強(qiáng)堿溶液所侵蝕。特別是鈦對(duì)海水很穩(wěn)定，將鈦或鈦合金放入海水中數(shù)年，取出后，仍光亮如初，遠(yuǎn)優(yōu)于不銹鋼。 液態(tài)的鈦幾乎能溶解所有的金屬，形成固溶體或金屬化合物等各種合金。合金元素如Al、V、Zr、Sn、Si、Mo和Mn等的加入，可改善鈦的性能，以適應(yīng)不同部門的需要。例如，Ti-Al-Sn合金有很高的熱穩(wěn)定性，可在相當(dāng)高的溫度下長(zhǎng)時(shí)間工作；以Ti-Al-V合金為代表的超塑性合金，可以50%～150%地伸長(zhǎng)加工成型，其最大伸長(zhǎng)可達(dá)到2 000%。而一般合金的塑性加工的伸長(zhǎng)率最大不超過(guò)30%。由于上述優(yōu)異性能，鈦享有“未來(lái)的金屬”的美稱。鈦合金已廣泛用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門，它是火箭、導(dǎo)彈和航天飛機(jī)不可缺少的材料。船舶、化工、電子器件和通訊設(shè)備以及若干輕工業(yè)部門中要大量應(yīng)用鈦合金，只是目前鈦的價(jià)格較昂貴，限制了它的廣泛使用。 【投影】用鈦合金制成的人造關(guān)節(jié)圖 【投影】記憶合金制成的眼鏡框架 【板書】（2）形狀記憶合金 【閱讀】拓展視野—神奇的形狀記憶合金 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。由鎳和鈦組成的合金具有記憶能力，稱為NT合金。 具有這種形狀記憶效應(yīng)的合金，除鎳鈦合金外，還先后發(fā)現(xiàn)銅、鋅、金、鎘、鎳、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。 【本課小結(jié)】 【作業(yè)】P91第3、4題