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2019-2020年魯科版高中化學(xué)必修1第4章材料家族中的元素 第2節(jié) 鋁 金屬材料第2課時(shí)教學(xué)設(shè)計(jì)2 【教學(xué)目標(biāo)】 1.通過對(duì)不銹鋼不易銹蝕原理的認(rèn)識(shí)，使學(xué)生進(jìn)一步體會(huì)金屬性質(zhì)與金屬材料的密切關(guān)系。 2.使學(xué)生了解金、銀、銅的主要性質(zhì)以及它們作為材料在工業(yè)生產(chǎn)和高科技領(lǐng)域的應(yīng)用。 【教學(xué)過程】 一、金 屬 的 通 性 1．物理通性 (1)除Cu、Au外，大多數(shù)金屬呈銀白色，不透明，有金屬光澤。 (2)大多數(shù)金屬有延展性(Au的延展性最好)。 (3)金屬一般是熱和電的良導(dǎo)體。 2．化學(xué)通性 反應(yīng)過程中金屬只有還原性，沒有氧化性。 (1)與非金屬單質(zhì)反應(yīng) ①與氧氣反應(yīng)：金屬＋氧氣→金屬氧化物。 ②與硫反應(yīng) 變價(jià)金屬與硫反應(yīng)生成低價(jià)金屬硫化物。 ③與氯氣反應(yīng) 變價(jià)金屬與氯氣反應(yīng)生成高價(jià)金屬氯化物。 (2)與水反應(yīng) 鈉、鉀等活潑金屬能與水反應(yīng)。 2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑ 2K＋2H2O===2KOH＋H2↑ (3)與酸的反應(yīng) ①非氧化性酸 金屬活動(dòng)性順序表中排在氫前面的金屬能與鹽酸、稀硫酸等反應(yīng)生成氫氣。 ②氧化性酸 金屬遇硝酸、濃硫酸反應(yīng)不生成氫氣，反應(yīng)時(shí)一般把濃硝酸還原成二氧化氮，把稀硝酸還原成一氧化氮，把濃硫酸還原成二氧化硫。 (4)與鹽反應(yīng) 2Al＋3CuSO4===Al2(SO4)3＋3Cu Cu＋2AgNO3===Cu(NO3)2＋2Ag 2FeCl3＋Fe===3FeCl2 2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2(用于雕刻銅線電路板) (5)與氧化物反應(yīng) 2Mg＋CO22MgO＋C 鋁熱反應(yīng)：2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe 二、金 屬 材 料 1．分類 (1)黑色金屬材料：包括鐵、鉻、錳以及它們的合金。 (2)有色金屬材料：除鐵、鉻、錳以外的其他金屬材料及其合金。 2．重要的黑色金屬材料——鋼鐵 (1)鋼鐵 鋼鐵是鐵的合金的總稱，由鐵轉(zhuǎn)化為鋼改變了鐵中的碳及其他元素的含量，性能增強(qiáng)。由于鋼鐵中含有其他雜質(zhì)，所以易被銹蝕。 (2)重要的合金——不銹鋼 在普通鋼的基礎(chǔ)上加入鉻、鎳等多種元素形成不銹鋼，具有很好的化學(xué)穩(wěn)定性和耐腐蝕性。 三、幾種有色金屬材料——金、銀、銅 1.物理性質(zhì) 顏色 狀態(tài) 硬度 延展性 導(dǎo)電、熱性 金 黃色 固態(tài) 較小 良 良 銀 銀白色 固態(tài) 較小 良 良 銅 紫紅色 固態(tài) 較小 良 良 2.銅及其化合物的化學(xué)性質(zhì) (2)氧化銅分解：4CuO2Cu2O＋O2↑。 (3)膽礬受熱分解：CuSO45H2OCuSO4＋5H2O(g)。 3．金、銀、銅的主要用途 (1)金：廣泛應(yīng)用于電子元件，制造飛機(jī)、航天器部件材料。 (2)銀：有機(jī)合成中的催化劑，制造化學(xué)電源。 (3)銅：制造電線、電纜、銅芯片，制水管。 四、[探究升華] 1．銅的化學(xué)性質(zhì) 與非金屬反應(yīng) O2＋2Cu2CuO(黑色) S＋2CuCu2S(黑色) Cl2＋CuCuCl2(棕色煙) 與金屬陽離子反應(yīng) 2Ag＋＋Cu===Cu2＋＋2Ag 2Fe3＋＋Cu===Cu2＋＋2Fe2＋ 與強(qiáng)氧化性酸反應(yīng) 8HNO3(稀)＋3Cu===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O 2H2SO4(濃)＋CuCuSO4＋SO2↑＋2H2O 在潮濕空氣中生銹 2Cu＋CO2＋H2O＋O2=== Cu2(OH)2CO3(銅綠) 2.氧化銅的化學(xué)性質(zhì) 3．氫氧化銅的性質(zhì) 4．銅鹽的性質(zhì) (1)物理性質(zhì)：銅鹽溶液呈藍(lán)色。常見的銅鹽：CuSO4(白)、CuSO45H2O(藍(lán)色)——俗稱藍(lán)礬、膽礬。 (2)化學(xué)性質(zhì) Cu2＋ 五、【歸納總結(jié)】　 1.CuSO4可用于實(shí)驗(yàn)中檢驗(yàn)水，但不能用作干燥劑。 2．銅鹽溶液和Cu(OH)2沉淀的藍(lán)色常用于鑒別Cu2＋的存在。 3．銅及其化合物在相互轉(zhuǎn)化時(shí)常常伴隨著顏色變化。 Cu：紫紅色　CuO：黑色　Cu2O：紅色　Cu(OH)2：藍(lán)色　CuSO4：白色　CuSO45H2O：藍(lán)色　CuCl2：棕黃色(溶于水藍(lán)綠色)　Cu2(OH)2CO3：綠色 六、檢測(cè)題 1. 現(xiàn)代建筑的門窗框架常用電解加工成的古銅色硬鋁制造，取硬鋁樣品進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)(每一步中的試劑均過量)： 由此可推知，硬鋁的組成為(　　) A．Al、Cu、Mg、Si、Mn B．Al、Mg、Si、Zn C．Al、Fe、C、Si D．Al、Si、Zn、Na 2. 純鐵的熔點(diǎn)為1 535 ℃，而高爐中煉鐵時(shí)生鐵(含碳量較高的鐵的合金)在1 200 ℃左右就熔化了，這是因?yàn)?　　) A．鐵的純度越高熔點(diǎn)越低 B．合金的熔點(diǎn)比其成分物質(zhì)的熔點(diǎn)高 C．因?yàn)樾纬闪髓F碳合金，所以熔點(diǎn)變低 D．生鐵在高爐內(nèi)熔化的過程中發(fā)生了化學(xué)反應(yīng) 3. 周杰倫在歌曲《青花瓷》中唱道：“簾外芭蕉惹驟雨，門環(huán)惹銅綠”。其中的“銅綠”即是銅銹，它的化學(xué)成分是Cu2(OH)2CO3(堿式碳酸銅)。銅在潮濕的空氣中生銹的化學(xué)反應(yīng)為2Cu＋O2＋CO2＋H2O===Cu2(OH)2CO3。下列有關(guān)該反應(yīng)的說法正確的是(　　) A．該反應(yīng)不是氧化還原反應(yīng) B．該反應(yīng)是氧化還原反應(yīng)，變價(jià)的有兩種元素 C．該反應(yīng)中氧元素和碳元素化合價(jià)發(fā)生變化，所以是氧化還原反應(yīng) D．該反應(yīng)中銅得電子，O2失電子，所以是氧化還原反應(yīng) 4. 向稀H2SO4中加入銅粉不反應(yīng)，若再加入某種鹽，則銅粉可逐漸溶解，符合此條件的鹽是(　　) ①NaNO3?、贙Cl　③ZnSO4?、蹻e2(SO4)3 A．①③　　　B．②③　　　C．①③④　　D．①④ 5. 由Fe2O3、Fe、CuO、C、Al中的幾種物質(zhì)組成的混合粉末，取樣品進(jìn)行下列實(shí)驗(yàn)(部分產(chǎn)物略去)： (1)取少量溶液X，加入過量的NaOH溶液，有沉淀生成。取上層清液，通入CO2，無明顯變化，說明樣品中不含有的物質(zhì)是(填寫化學(xué)式)__________________ ； (2)Z為一種或兩種氣體： ①若Z只為一種氣體，試劑a為飽和NaHCO3溶液，則反應(yīng)Ⅰ中能同時(shí)生成兩種氣體的化學(xué)方程式是 ________________________________________________________________________； ②若Z為兩種氣體的混合物，試劑a為適量水，則Z中兩種氣體的化學(xué)式是________； (3) 向Y中通入過量氯氣，并不斷攪拌，充分反應(yīng)后，溶液中的陽離子是(填寫離子符號(hào))_________ __________________________； (4)取Y中的溶液，調(diào)pH約為7，加入淀粉KI溶液和H2O2，溶液呈藍(lán)色并有紅褐色沉淀生成。當(dāng)消耗2 mol I－時(shí)，共轉(zhuǎn)移3 mol電子，該反應(yīng)的離子方程式是______________； (5)另取原樣品，加入足量稀硫酸反應(yīng)。若溶液中一定不會(huì)產(chǎn)生Y中的紅色固體，則原樣品中所有可能存在的物質(zhì)組合是(各組合中的物質(zhì)用化學(xué)式表示)____________。 參考答案 1. 【解析】　此題考查各種單質(zhì)的性質(zhì)(合金中各單質(zhì)保持各自的化學(xué)性質(zhì))，以及對(duì)題中信息的捕捉能力。與酸反應(yīng)產(chǎn)生氣體，說明有較活潑的金屬(如Al、Fe、Mg、Zn等)，反應(yīng)完成后的固體不溶物與堿反應(yīng)放出氣體，只能是Si(因?yàn)锳l、Zn雖與堿反應(yīng)產(chǎn)生H2，但第一步與酸已反應(yīng)完畢)，最后仍有不溶物，再結(jié)合題中“古銅色”，判斷是Cu，結(jié)合答案，選A。 【答案】A 2. 【解析】合金的熔點(diǎn)一般比其成分金屬的熔點(diǎn)低。 【答案】C 3. 【解析】分析該氧化還原反應(yīng)： 【答案】B 4. 【解析】加入NaNO3時(shí)，NO在酸性條件下具有強(qiáng)氧化性，能使銅溶解；加入Fe2(SO4)3時(shí)，發(fā)生反應(yīng)2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋，使銅溶解；加入KCl、ZnSO4時(shí)，Cu不反應(yīng)。 【答案】D 5. 【解析】　由題干中框圖轉(zhuǎn)化的關(guān)系可知，Y中必含Cu，另有Fe2＋；產(chǎn)生兩種氣體必須有C。 (1)上層清液中通入CO2無明顯現(xiàn)象說明無[Al(OH)4]－，進(jìn)一步說明樣品中無Al。 (2)①Z為一種氣體，則必為CO2，說明另一種氣體為SO2，被NaHCO3溶液除去，濃酸為濃H2SO4，反應(yīng)為： C＋2H2SO4(濃)CO2↑＋2SO2↑＋2H2O ②Z為兩種氣體的混合物，a為H2O，則說明濃酸為濃HNO3，Z中氣體為NO和CO2。 (3)Cl2＋2Fe2＋===2Cl－＋2Fe3＋，2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋循環(huán)反應(yīng)，則溶液中陽離子為Fe3＋、Cu2＋和過量酸余下的H＋。 (4)據(jù)題目信息可推知氧化還原反應(yīng)為： 4I－＋3H2O2＋2Fe2＋===2I2＋2Fe(OH)3↓ (5)由題意分析無Cu生成，則必定是不發(fā)生Cu2＋＋Fe===Cu＋Fe2＋或2Al＋3Cu2＋===3Cu＋2Al3＋的置換反應(yīng)，說明混合物中無Fe和Al。由題干框圖知必含CuO和C。則組合可能為CuO、C；CuO、C、Fe2O3。 【答案】 　(1)Al (2)①C＋2H2SO4(濃)CO2↑＋2SO2↑＋2H2O ②NO、CO2　(3)Cu2＋、Fe3＋、H＋ (4)2Fe2＋＋3H2O2＋4I－===2Fe(OH)3↓＋2I2 (5)CuO、C(或CuO、C、Fe2O3)