1、第4章材料家族中的元素 第2节 铝 金属材料第2课时教学设计1【教学目标】1.了解金属材料及金属的通性。2.掌握铜及其重要化合物的性质。【教学过程】一、金属与金属材料1金属的分类(1)冶金工业黑色金属：Fe、Cr、Mn(黑色金属的颜色不一定是黑色，如纯净的铁、铬的颜色是银白色)有色金属：除Fe、Cr、Mn以外的所有金属(2)按密度轻金属：密度4.5g/cm3(如钠、镁、铝)重金属：密度4.5g/cm3(如铁、铜、W)(3)按自然界中的含量常见金属：如铁(4.75%) 铝(7.7%) 钙(3.45%)等稀有金属：如锆、铌、钼等2金属的通性：有金属光泽、有延展性，是电和热的良导体，具有还原性。二、
2、【联想发散】金属之最：在生活生产中使用最广泛的金属是铁；地壳中含量最多的金属元素是铝(Al)；最稳定的金属单质，延展性最好的都是金(Au)；导电性能最好的是银(Ag)；自然界中最活泼的金属是铯(Cs)；最硬的金属单质是铬(Cr)；熔点最高的金属单质是钨(3413)(W)；熔点最低的金属单质是汞(39)(Hg)；密度最大的是锇(22.57g/cm3)。1钢铁(1)生铁：含碳量24.3%，硬度大，但较脆且不易机械加工。(2)普通钢：含碳量0.03%2%，增加了铁锰等元素，改善了铁的性能，但易锈蚀。(3)不锈钢：在普通钢基础上，加入铬镍等元素，含铬在一般在12以上，在空气中能保持金属光泽，且有不生锈
3、的特性。说明：由于铬元素的加入，能使钢材表面形成致密且坚固的氧化膜，防止内部铁与外界物质接触。镍元素的加入，使不锈钢在酸碱盐的水溶液中也能具有很好的化学稳定性和耐腐蚀性。2金、银、铜等金属材料(1)物理性质 特性：金是黄色金属；银是白色金属；铜是紫红色金属。 共性：硬度较小，熔点较高，密度较大，具有金属光泽、良好的延展性、导电性和导热性。(2)化学性质：金、银、铜都属于不活泼金属，相对而言，其活泼程度依次增强。 金：金是最稳定的金属之一，在高温下也不能与氧气反应，不能被硝酸等强氧化性酸氧化。但金能溶解在王水中。 银：银虽然不能与盐酸、稀硫酸反应，但却能溶解在硝酸等强氧化性酸中：Ag2HNO3
4、(浓)AgNO3NO2H2O；3Ag4HNO3 (稀)3AgNO3NO2H2O 铜：a 与非金属单质反应： 2CuO2 2CuO；2 CuS Cu2S；CuCl2CuCl2b 与酸反应：与银相似，铜不能与盐酸、稀硫酸反应，但却能溶解在硝酸等强氧化性酸中：Cu2H2SO4(浓) CuSO4SO22H2OCu4HNO3 (浓)Cu(NO3)2 2NO22H2O3Cu8HNO3 (稀) 3Cu(NO3)2 2 NO 4H2Oc 与盐溶液反应： Cu2FeCl3CuCl22FeCl2d 铜的锈蚀：铜在干燥空气中性质稳定，但在潮湿空气中会被腐蚀，在其表面逐渐形成一层绿色的铜锈：2CuO2H2OCO2 C
5、u2(OH)2CO3(3)用途：金及其合金除了用于首饰以外，在电子工业的用量占工业用量的90以上。在航空航天工业中，金在制造飞机和航天器有关部件所用的材料也占有重要地位。银除了用于首饰以外，在有机合成、能源开发、材料制造等方面的应用越来越被重视。铜在电气和电子工业中主要用于制造电线、通讯电缆等。这方面应用占铜的工业总用量的一半左右，半导体器件中的硅芯片上用铜代替铝线；建筑业上用铜制造水管及其它排水设施，具有独特的杀菌功能，抑制细菌生长。钛(Ti) “21世纪的金属”性能优储量大，用于制造飞机、导弹、宇宙飞船、舰艇、化工设备、纺织机械、人造卫星、医疗器械、“人造骨骼”等。铀(U) 做核电厂反应堆
6、的核燃料。镅(Am) 用作烟雾探测器中的烟雾监测材料。三、铜的常见化合物(1)颜色、溶解性：CuO黑色、难溶；Cu2O红色、难溶；Cu2S黑色、难溶；CuSO4白色、易溶；CuSO45H2O蓝色、易溶；Cu2(OH)2CO3绿色、难溶；Cu(OH)2蓝色、难溶。(2)化学性质氧化铜a. 氧化铜有金属氧化物的性质，例如： CuO2HClCuCl2H2O b. 氧化铜具有弱氧化性，可与某些还原剂反应。例如：H2CuO CuH2O； C2CuO 2CuCO2；COCuO CuCO2；2NH33CuO 3CuN23H2Oc. 氧化铜在高温下可发生分解反应： 4CuO 2Cu2OO2硫酸铜： CuSO4
7、 晶体与无水CuSO4之间可以相互转化CuSO45H2O CuSO45H2O；CuSO45H2OCuSO45H2O四、开拓学习新视野课标知识拓展【专题放送】有关Al(OH)3的反应图像项目图象离子方程式NH3H2O滴入AlCl3溶液中Al33NH3H2O Al(OH)33NH4CO2通入NaAl(OH)4溶液中Al(OH)4CO2 Al(OH)3HCO32 Al(OH)4CO22 Al(OH)3CO32H2ONaOH滴入AlCl3溶液中Al33OH Al(OH)3Al(OH)3OHAl(OH)4AlCl3滴入NaOH溶液中Al34OHAl(OH)43 Al(OH)4Al34 Al(OH)3HC
8、l滴入Na Al(OH) 4溶液中Al(OH)4H Al(OH)3H2OAl(OH)33HAl33H2ONa Al(OH)4溶液滴入HCl中AlO24HAl32H2OAl33 Al(OH)44 Al(OH)3五、重要的黑色金属材料钢铁1. 钢铁是铁与C（碳）、Si（硅）、Mn（锰）、P（磷）、S（硫）以及少量的其他元素所组成的合金。其中除Fe（铁）外，C的含量对钢铁的机械性能起着主要作用，故统称为铁碳合金。它是工程技术中最重要、也是最有最主要的，用量最大的金属材料。2. 铁碳合金分为钢与生铁两大类，钢是含碳量为0.03%2%的铁碳合金。碳钢是最常用的普通钢，冶炼方便、加工容易、价格低廉，而且在
9、多数情况下能满足使用要求，所以应用十分普遍。按含碳量不同，碳钢又分为低碳钢、中碳钢和高碳钢。随含碳量升高，碳钢的硬度增加、韧性下降。合金钢又叫特种钢，在碳钢的基础上加入一种或多种合金元素，使钢的组织结构和性能发生变化，从而具有一些特殊性能，如高硬度、高耐磨性、高韧性、耐腐蚀性，等等。经常加入钢中的合金元素有Si、W、Mn、Cr、Ni、Mo、V、Ti等。合金钢的资源相当丰富，除Cr、Co不足,Mn品位较低外,W、Mo、V、Ti和稀土金属储量都很高。21世纪初，合金钢在钢的总产量中的比例将有大幅度增长。3.钢铁的制备铁矿石生铁普通钢特种钢。如：3CO +Fe2O3 2 Fe +3CO2降碳；调硅、
10、锰；去硫、磷 （生铁 铁的合金）加入铬、镍生铁（含碳较多，含硅、锰、硫、磷等杂质） 普通钢 特种钢（不锈钢）。4.钢铁的用途：钢铁钢筋混疑土弹簧片（硅、锰钢）医疗器械（不锈钢）车轴、履带（钨钢、锰钢）六、1. 几种有色金属材料金、银、铜（1）金、银、铜的性质金属光泽：Au黄色；Ag银白色；Cu紫红色。延展性：Au AgCu传热性： AgCuAu导电性：AgCuAu化学活动性：CuAgAu铜的弱还原性：2 Cu +O2 +H2O +CO2 =Cu2(OH)2CO3 碱式碳酸铜（铜绿） 2 Cu +O2 =2CuO 2 Cu +S =Cu2S（2）金、银、铜的用途金的用途：Au货币电子元件航空、航
11、天装饰品Ag货币催化剂化学电源装饰品牙科材料银的用途：Cu货币催化剂 电线、电缆铜芯片水管铜的用途：七、检测题1. 金属材料在日常生活以及生产中有着广泛的应用。下列关于金属的说法中正确的是() A.铁是人类在生产、生活中最早使用的金属B.金、银、铜是应用最广泛的金属材料C.钛被誉为“21世纪的金属”,应用前景很广阔D.铜是导电性、导热性最好的有色金属2. 只用一种试剂可区别Na2SO4、MgCl2、FeCl2、Al2(SO4)3四种溶液,这种试剂是()A.KSCNB.H2SO4C.NaOHD.AgNO33. 下列物质既能与酸溶液反应,又能与碱溶液反应的有()MgOAl2O3Al(OH)3(NH
12、4)2SO4(NH4)2CO3NaHSO4NaHCO3A.B.C.D.4. 用含少量镁的铝片制取纯净的Al(OH)3,可能有的步骤:加盐酸溶解;加过量烧碱溶液;过滤;通入过量CO2。其操作最为合理的组合及顺序是()A.B.C.D.5. 下列离子方程式书写正确的是()A.铝粉投入到NaOH溶液中:2Al+2OH-2Al(OH)4-+H2B. AlCl3溶液中加入足量的氨水:Al3+3OH-Al(OH)3C.三氯化铁溶液中加入铁粉:Fe3+Fe2Fe2+D.FeCl2溶液跟Cl2反应:2Fe2+Cl22Fe3+2Cl-6. 铜在自然界中多以1价的形式存在于矿石中，因在固态特别是高温下1价铜的化合物
13、比2价的稳定。从辉铜矿(Cu2S)中炼铜的方法之一是：将矿石在高温下通入空气焙烧，生成两种氧化物。将焙烧过的矿石加上比它质量约少一半的未经焙烧过的矿石，混合后隔绝空气再进行高温煅烧，结果得到金属铜和一种具有刺激性气味的气体。写出这两个反应的化学方程式：(1)_；(2)_。参考答案1. 【解析】铜的化学性质不活泼,易于冶炼,是人类使用最早的金属,A错;Al、Fe是应用最广泛的金属材料,B错;钛是“21世纪的金属”,在工业、医疗、军事上应用广泛,C对;导电、导热性能最好的金属是银,D错。【答案】C2. 【解析】分别取4种溶液少许于试管中,滴加NaOH溶液,生成白色沉淀,白色沉淀迅速变为灰绿色,最终
14、变为红褐色沉淀的是FeCl2;无沉淀生成的是Na2SO4;向另外两支生成白色沉淀的试管中继续加入NaOH至过量,沉淀不溶解的是MgCl2,沉淀溶解的是Al2(SO4)3。【答案】C3. 【解析】MgO与碱液不反应;(NH4)2SO4、NaHSO4与酸液不反应。【答案】B4. 【解析】利用铝与碱液反应的特征首先将铝转化为Al(OH)4-,过滤出Mg后再通入足量的CO2气体即可得到Al(OH)3。【答案】B5. 【解析】A项漏写了反应物H2O;B项NH3H2O是弱碱,应该写化学式;C项电荷不守恒。【答案】D6. 【解析】Cu2S高温下与空气中O2反应生成两种氧化物，而高温下1价铜的化合物比2价的稳定，因此产物为Cu2O和SO2。Cu2O与Cu2S高温反应得到的刺激气味气体应为SO2。【答案】(1)2Cu2S3O22Cu2O2SO2(2)2Cu2OCu2S6CuSO2
