第2節(jié)金屬的性質和應用第2課時合金及其應用一、知識目標1.準確理解合金的概念，能列舉常見合金如青銅、不銹鋼、生鐵等的組成成分。2.通過實驗探究和數(shù)據(jù)分析，掌握合金與組成它的純金屬在硬度、熔點、抗腐蝕性等性能方面的差異。3.了解常見合金（生鐵與鋼、不銹鋼、黃銅、(18K)金和(24K)金）的特點及用途，知曉幾種特殊合金（鈦和鈦合金、鎳鈦合金、貯氫合金）的性能和應用領域。4.了解我國鋼鐵工業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀，知道我國在鋼鐵生產方面的成就與不足。二、核心素養(yǎng)目標1.宏觀辨識與微觀探析：從宏觀上認識合金在生產生活中的廣泛應用，從微觀角度理解合金性能改變的原因。2.科學探究與創(chuàng)新意識：通過實驗探究合金與純金屬的性能差異，培養(yǎng)科學探究能力和創(chuàng)新思維。3.科學態(tài)度與社會責任：感受金屬材料對人類的重要性，增強“化學就在身邊”的意識，認識到我國鋼鐵工業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀，激發(fā)為推動鋼鐵技術創(chuàng)新貢獻力量的責任感。一、教學重點1.合金的概念、合金的性能特點及常見合金的用途，我國鋼鐵工業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀。二、教學難點1.理解合金性能優(yōu)于純金屬的原因，能根據(jù)實際需求選擇合適的合金材料。本節(jié)教學內容出自滬教版2024年版九年級化學上冊第六章第二節(jié)《金屬的性質和應用》的第2課時《合金及其應用》。這部分內容是在學生學習了金屬的物理性質和化學性質之后，對金屬材料的進一步深入探究，在教材中起到了承上啟下的作用，既加深了學生對金屬性質的理解，又為后續(xù)學習金屬資源的利用和保護奠定了基礎。教材首先介紹了合金的概念，通過列舉青銅、不銹鋼、生鐵等常見合金，讓學生了解合金是由一種金屬跟其他金屬（或非金屬）熔合形成的具有金屬特性的混合物。接著，通過實驗探究比較黃銅片和銅片、硬鋁片和鋁片的光澤與顏色、硬度，以及查閱資料分析焊錫和武德合金的熔點，引導學生歸納總結出合金與組成它們的純金屬相比，具有強度和硬度更高、抗腐蝕性更強、熔點低等性能特點。然后，教材介紹了常見的合金如生鐵與鋼、不銹鋼、黃銅、18K金和24K金等，以及幾種特殊的合金如鈦和鈦合金、鎳鈦合金、貯氫合金等的性能和用途。最后，教材還介紹了我國鋼鐵工業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀，讓學生了解我國在鋼鐵領域的成就和不足，激發(fā)學生的愛國熱情和學習動力。教學對象是九年級的學生，他們已經具備了一定的化學基礎知識和實驗操作技能，對金屬的性質有了初步的了解。在思維方面，學生正處于從形象思維向抽象思維過渡的階段，具有一定的自主探究和合作交流能力，但在歸納總結和邏輯推理方面還有待提高。在學習合金的概念時，學生可能對“熔合”這一過程理解不夠深刻，教師可以通過多媒體展示或實驗演示，幫助學生直觀地感受合金的形成過程。在探究合金的性能時，學生可能會對實驗現(xiàn)象的觀察和分析不夠準確，教師要引導學生仔細觀察、認真記錄，并鼓勵學生積極思考、大膽質疑，培養(yǎng)學生的科學探究能力。在學習合金的用途時，學生可能對一些特殊合金的性能和應用不太熟悉，教師可以結合生活實際和科技前沿，通過圖片、視頻等資料，讓學生了解合金在生產生活和社會發(fā)展中的重要作用，增強學生對化學學科的興趣和認同感。此外，學生在學習我國鋼鐵工業(yè)的發(fā)展時，可能對我國鋼鐵行業(yè)的現(xiàn)狀和面臨的挑戰(zhàn)認識不足，教師可以引導學生關注社會熱點問題，培養(yǎng)學生的社會責任感和使命感。教學環(huán)節(jié)一新課導入【播放視頻】同學們，老師先給大家播放一段精彩的視頻。（播放鋼鐵俠系列電影中鋼鐵俠穿著戰(zhàn)衣戰(zhàn)斗的片段，畫面中著重展示鋼鐵俠不同型號戰(zhàn)衣的外觀和性能表現(xiàn)）【提出問題】大家剛剛看到鋼鐵俠那炫酷的戰(zhàn)衣，是不是覺得特別厲害？電影里提到，鋼鐵俠的馬克I號、馬克II號、馬克III號戰(zhàn)衣材料分別是金鈦合金、普通合金鋼、鍍鉻鈦和鋼合金，這些材料都屬于合金。那大家想一想，什么是合金呢？合金又有什么樣的特點，能讓鋼鐵俠的戰(zhàn)衣如此強大呢？【聯(lián)系生活】其實啊，合金在我們生活中也無處不在。比如我們廚房用的不銹鋼餐具、防盜窗，還有一些首飾等，都和合金密切相關。那合金到底和純金屬有什么不一樣呢？帶著這些疑問，讓我們一起走進今天的學習——合金及其應用。【設計意圖】1.激發(fā)學生興趣：通過播放鋼鐵俠電影片段這種學生感興趣的方式開場，能迅速抓住學生的眼球，將學生的注意力吸引到課堂上，激發(fā)他們對合金知識的好奇和探索欲望，提高課堂參與度。2.聯(lián)系生活實際：從電影中的高科技戰(zhàn)衣聯(lián)系到生活中常見的物品，讓學生感受到化學知識就在身邊，使抽象的合金概念變得具體可感，增強學生對化學學科的親切感。3.引發(fā)思考，導入新課：提出關于合金定義和特點的問題，自然地引出本節(jié)課的主題，讓學生帶著問題去學習，明確學習目標，提高學習的主動性和積極性。教學環(huán)節(jié)二合金及其應用活動一合金的概念【引入】同學們，大家都看過鋼鐵俠的電影吧，鋼鐵俠那炫酷的戰(zhàn)衣讓人印象深刻。而鋼鐵戰(zhàn)衣的材料都屬于合金，那到底什么是合金呢？這就是我們接下來要學習的內容?！締栴}】請大家閱讀教材相關內容，思考合金的定義是什么？【學生思考】閱讀教材后回答：合金是在純金屬中加熱熔合某些金屬或非金屬制得的具有金屬特征的混合物?！局v解】評價、強調：非常好，大家要注意合金是混合物，并且是通過加熱熔合的方式形成的。比如青銅是銅和錫的合金，不銹鋼是鐵、鉻和鎳的合金等?！緦柧?】下列物質屬于合金的是（）A.銅B.鋁C.生鐵D.汞【答案】C【解析】合金是混合物，銅、鋁、汞都是純金屬，而生鐵是鐵和碳等元素組成的合金，所以選C?！緦柧?】下列關于合金的說法正確的是（）A.合金中一定不含有非金屬元素B.合金的硬度一般比各成分金屬大C.合金屬于純凈物D.多數(shù)合金的熔點比組成它的純金屬高【答案】B【解析】合金中可能含有非金屬元素，如生鐵中含有碳元素，A錯誤；合金的硬度一般比各成分金屬大，B正確；合金是混合物，C錯誤；多數(shù)合金的熔點比組成它的純金屬低，D錯誤。活動二合金的性能【引入】我們知道了合金的概念，那合金的性能和純金屬相比有什么不同呢？下面我們通過實驗來探究一下?！締栴}】老師將進行比較黃銅片（銅鋅合金）和銅片、硬鋁片（鋁合金）和鋁片的光澤與顏色，并將它們互相刻畫比較硬度的實驗，請大家仔細觀察實驗現(xiàn)象，并思考能得出什么結論？【學生思考】觀察實驗后回答：黃銅比銅硬，硬鋁比鋁硬，說明合金的硬度大于其組分金屬。【講解】評價、強調：非常棒，通過這個實驗我們直觀地看到了合金在硬度方面的優(yōu)勢。接下來我們再看一個表格，查閱資料可知焊錫（錫鉛合金）主要用于焊接金屬等；武德合金（鉛、鉍、錫和鎘組成的合金）可用于制電路保險絲等。根據(jù)表格中純金屬和合金的熔點數(shù)據(jù)，大家能得到什么啟示？【學生思考】分析數(shù)據(jù)后回答：合金一般比組成它的純金屬的熔點要低。【講解】評價、強調：很好，綜合以上實驗和數(shù)據(jù)，我們可以歸納出合金的性能特點。與組成它們的純金屬相比，合金的強度和硬度更高、抗腐蝕性更強、熔點低，也就是“三增一降”。合金的很多性能與組成它們的純金屬不同，這使得合金更適合于不同的用途，所以金屬材料中合金的使用更加廣泛?！緦柧?】下列關于合金性能的說法正確的是（）A.合金的硬度一定比各成分金屬小B.合金的熔點一定比各成分金屬高C.合金的抗腐蝕性一定比各成分金屬弱D.合金的很多性能與組成它們的純金屬不同【答案】D【解析】合金的硬度一般比各成分金屬大，A錯誤；合金的熔點一般比各成分金屬低，B錯誤；合金的抗腐蝕性一般比各成分金屬強，C錯誤；合金的很多性能與組成它們的純金屬不同，D正確?！緦柧?】下列合金的用途與合金性能不對應的是（）A.焊錫用于焊接金屬——熔點低B.武德合金用于制電路保險絲——熔點低C.不銹鋼用于制作餐具——抗腐蝕性弱D.鈦合金用于制造航天器——強度高、抗腐蝕性強【答案】C【解析】不銹鋼用于制作餐具是因為其抗腐蝕性強，C選項中說抗腐蝕性弱錯誤，A、B、D選項用途與性能對應正確?；顒尤Ｒ姷暮辖稹疽搿课覀兞私饬撕辖鸬男阅?，那生活中有哪些常見的合金呢？下面我們來學習幾種常見的合金?！締栴}】請大家閱讀教材，思考生鐵和鋼的含碳量分別是多少，以及它們的性能有什么差異？【學生思考】閱讀教材后回答：生鐵含碳量為2%-4.3%，質硬而脆；鋼含碳量為0.03%-2%，硬而韌；鐵含碳量小于0.03%，質軟?！局v解】評價、強調：非常準確，“百煉成鋼”蘊涵的化學原理就是在高溫下，生鐵中的碳和氧氣反應生成二氧化碳，使含碳量降低，從而變成鋼，化學方程式為(C+O_{2}CO_{2})。接下來我們再看看其他常見的合金，比如不銹鋼、黃銅、18K金和24K金等?！緦柧?】下列關于生鐵和鋼的說法正確的是（）A.生鐵和鋼都是鐵的單質B.生鐵的含碳量比鋼低C.生鐵和鋼都屬于合金D.鋼的性能比生鐵差【答案】C【解析】生鐵和鋼都是鐵的合金，屬于混合物，A錯誤；生鐵的含碳量比鋼高，B錯誤；生鐵和鋼都屬于合金，C正確；鋼的性能比生鐵好，D錯誤?！緦柧?】下列關于不銹鋼的說法錯誤的是（）A.不銹鋼是含鉻10.5%以上的鐵合金B(yǎng).不銹鋼具有良好的抗腐蝕性C.不銹鋼只能用于制作餐具D.不銹鋼防盜窗利用了其強度高的特點【答案】C【解析】不銹鋼是含鉻10.5%以上的鐵合金，具有良好的抗腐蝕性，強度高，可用于制作餐具、防盜窗、水池等多種物品，C選項說只能用于制作餐具錯誤?；顒铀膸追N特殊的合金【引入】除了常見的合金，還有一些特殊的合金在現(xiàn)代科技中有著重要的應用。下面我們來了解幾種特殊的合金?！締栴}】請大家閱讀教材，思考鈦和鈦合金有哪些性能特點，以及它的用途有哪些？【學生思考】閱讀教材后回答：鈦和鈦合金熔點高、密度?。ㄢ伒拿芏葍H為(4.5g/cm3)）、可塑性好、易加工、機械性能好等，抗腐蝕性能遠優(yōu)于不銹鋼，廣泛用于火箭、導彈、航天器、船舶、化工設備、通信設備和醫(yī)療等?！局v解】評價、強調：非常好，鈦和鈦合金是21世紀的重要金屬材料。還有鎳鈦合金，它是形狀記憶合金，被廣泛用于做人造衛(wèi)星和宇宙飛船的天線，水暖系統(tǒng)、防火門和電路斷電的自動控制開關，以及牙齒矯正器等醫(yī)療器械。另外，貯氫合金能在室溫下吸收氫氣，稍稍加熱即能很快放出氫氣，可用于解決氫氣的貯存和輸送問題，以及氫氣的回收、分離、凈化等方面?！緦柧?】下列關于鈦合金的說法錯誤的是（）A.鈦合金的密度小B.鈦合金的抗腐蝕性弱C.鈦合金可用于制造航天器D.鈦合金的機械性能好【答案】B【解析】鈦合金密度小、抗腐蝕性強、機械性能好，可用于制造航天器，B選項說抗腐蝕性弱錯誤?！緦柧?】形狀記憶合金的用途不包括（）A.做人造衛(wèi)星和宇宙飛船的天線B.制電路保險絲C.做牙齒矯正器D.用于水暖系統(tǒng)、防火門的自動控制開關【答案】B【解析】制電路保險絲用的是武德合金，不是形狀記憶合金，A、C、D選項都是形狀記憶合金的用途。教學環(huán)節(jié)三我國鋼鐵工業(yè)的發(fā)展活動一金屬與氧氣的反應【引入】同學們，我們學習了合金的相關知識，其中鐵合金在生活中應用非常廣泛。我國的鋼鐵工業(yè)發(fā)展也經歷了很長的歷程，下面我們來了解一下我國鋼鐵工業(yè)的發(fā)展情況?！締栴}】請大家閱讀教材相關內容，思考我國鋼鐵工業(yè)目前的現(xiàn)狀是怎樣的？【學生思考】閱讀教材后回答：我國是鋼鐵大國，鋼鐵年產量全球第一，但一些特種鋼仍需要進口?！局v解】評價、強調：對，雖然我國鋼鐵產量很高，但在一些高端鋼鐵技術方面還存在不足，所以我們仍要花大力氣持續(xù)推進鋼鐵技術創(chuàng)新，支撐制造強國建設。【對應訓練1】下列關于我國鋼鐵工業(yè)的說法正確的是（）A.我國鋼鐵年產量全球第二B.我國不需要進口特種鋼C.我國鋼鐵工業(yè)不需要技術創(chuàng)新D.我國是鋼鐵大國，但在一些高端技術方面還需提升【答案】D【解析】我國鋼鐵年產量全球第一，A錯誤；我國一些特種鋼仍需要進口，B錯誤；我國鋼鐵工業(yè)需要持續(xù)推進技術創(chuàng)新，C錯誤；我國是鋼鐵大國，但在一些高端技術方面還需提升，D正確。【對應訓練2】為了促進我國鋼鐵工業(yè)的發(fā)展，我們應該（）A.停止進口特種鋼B.降低鋼鐵產量C.大力推進鋼鐵技術創(chuàng)新D.減少鋼鐵的使用【答案】C【解析】停止進口特種鋼不利于滿足國內需求，A錯誤；降低鋼鐵產量不利于工業(yè)發(fā)展，B錯誤；大力推進鋼鐵技術創(chuàng)新可以提升我國鋼鐵工業(yè)的競爭力，C正確；減少鋼鐵的使用不符合實際發(fā)展需求，D錯誤。第2節(jié)金屬的性質和應用第2課時合金及其應用合金及其應用合金概念在純金屬中加熱熔合某些金屬或非金屬制得的具有金屬特征的混合物舉例：青銅（銅+錫）、不銹鋼（鐵+鉻+鎳）、生鐵（鐵+碳+硅+錳）合金的性能實驗探究：黃銅片與銅片、硬鋁片與鋁片光澤和顏色硬度：合金硬度大于組分金屬查閱資料：焊錫、武德合金熔點：合金熔點低于組成它的純金屬歸納總結：強度和硬度更高、抗腐蝕性更強、熔點低（三增一降）常見的合金生鐵與鋼含碳量：生鐵（2%-4.3%）、鋼（0.03%-2%）性能差異：生鐵硬而脆，鋼硬而韌“百煉成鋼”原理：C+O?==高溫不銹鋼：含鉻10.5%以上的鐵合金黃銅：銅-鋅合金18K金和24K金18K金：黃金含量達到75%的合金24K金：黃金含量達到99.9%以上幾種特殊的合金鈦和鈦合金性能：熔點高、密度小、可塑性好、易加工、機械性能好、抗腐蝕性能遠優(yōu)于不銹鋼用途：火箭、導彈、航天器、船舶、化工設備、通信設備和醫(yī)療等鎳鈦合金：形狀記憶合金，用于人造衛(wèi)星和宇宙飛船天線、水暖系統(tǒng)等貯氫合金：吸收和放出氫氣，解決氫氣貯存和輸送問題我國鋼鐵工業(yè)的發(fā)展產量：全球第一問題：特種鋼需進口措施：推進鋼鐵技術創(chuàng)新1．下列合金(金屬)的比較，不正確的是A．含碳量：生鐵＞鋼 B．抗腐蝕性：青銅＞銅C．硬度：生鐵＞純鐵 D．熔點：焊錫＞錫【答案】D【詳解】A、生鐵和鋼都是鐵的合金，生鐵中的含碳量在2%～4.3%之間，鋼的含碳量在0.03～2%之間，則含碳量：生鐵＞鋼，故選項說法正確。B、合金比組成成分金屬的抗腐蝕性強，青銅是銅錫合金，則抗腐蝕性：青銅＞銅，故選項說法正確。C、合金的硬度比組成的純金屬的硬度大，生鐵是鐵的合金，則硬度：生鐵＞純鐵，故選項說法正確。D、合金的熔點比組成的純金屬的熔點低，焊錫是錫和鉛的合金，則熔點：焊錫＜錫，故選項說法不正確。故選D。2．鎂鋁合金作為一種優(yōu)良的金屬材料，在航天領域中具備廣泛的應用前景。下列有關該合金的描述中涉及化常性質的是A．密度小為輕量化材料B．具有優(yōu)良的耐腐蝕性C．具有較高的硬度D．熔點低易加工成各種結構的零部件【答案】B【詳解】A、密度小屬于物理性質。密度是物質單位體積的質量，無需化學變化即可測量，屬于物理性質。選項不符合題意；B、耐腐蝕性屬于化學性質。耐腐蝕性指材料抵抗與周圍介質（如氧氣、水等）發(fā)生化學反應的能力，涉及化學穩(wěn)定性，需通過是否發(fā)生化學反應判斷。選項符合題意；C、硬度高屬于物理性質。硬度是材料抵抗形變或劃痕的能力，通過物理方法即可測定，無需化學變化。選項不符合題意；D、熔點低屬于物理性質。熔點是物質從固態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)的溫度，屬于物理性質的范疇。選項不符合題意。故選B。3．推理是化學學習中常用的思維方法。以下推理中正確的個數(shù)是①有機物中都含有碳元素，則含有碳元素的化合物都是有機物②合金屬于金屬材料，則合金中的元素一定都是金屬元素③鐵是人體必需的微量元素，則人體攝入鐵越多，越有利于人體健康④中和反應生成鹽和水，則有鹽和水生成的反應一定是中和反應A．0個 B．1個 C．2個 D．3個【答案】A【詳解】①有機物確實都含碳元素，但含碳的化合物不一定是有機物，如CO、CO2、碳酸鹽等雖含碳，但屬于無機物，推理不正確；②合金屬于金屬材料，但其中可能含有非金屬元素。例如鋼中含碳（非金屬），因此合金元素不一定全是金屬，推理不正確；③鐵是人體必需的微量元素，但攝入過量會導致中毒等健康問題，推理不正確；④中和反應生成鹽和水，但生成鹽和水的反應不一定是中和反應，如金屬氧化物與酸反應也生成鹽和水，推理不正確。故選A。4．科技前沿

2024年11月15日，搭載天舟八號貨運飛船的長征七號遙九運載火箭在我國文昌航天發(fā)射場成功發(fā)射，這彰顯了中國航天的力量，在航天科技中會用到大量金屬材料。下列有關金屬材料的說法，錯誤的是A．黃銅的硬度比純銅的大 B．生鐵的含碳量比鋼的高C．生銹的鐵制品沒有回收價值 D．鋁合金被廣泛用于火箭、飛機、輪船等制造業(yè)【答案】C【詳解】A、黃銅是銅與鋅的合金。合金的硬度通常高于其組成金屬，因此黃銅的硬度比純銅大；B、生鐵和鋼均為鐵碳合金。生鐵含碳量為