【正文】 鈦合金比鋼輕、耐腐蝕、無磁性、強(qiáng)度高，是用于航空和艦艇的理想材 料。 磁懸浮列車 因磁懸浮可使列車 懸浮起來，脫離地面的接觸支撐，因而列車速度可提高到 500 km/h，相當(dāng)于地面飛機(jī)。 1988年初美國(guó)和日本相繼報(bào)道不含稀土的 BiCaCuO和 TlBaCaCuO兩系列超導(dǎo)體，其 Tc分別為 110 K和 125 K。它們是通過物理形變制得，而很少使用化學(xué)制備法。銅是硬鋁中的主要合金元素，為了提高強(qiáng)度，銅含量控制在 %～ %的 范圍內(nèi)。鋼的分類很多，如按化學(xué)成分分類，鋼可以分為碳素鋼和合金鋼。這種生鐵質(zhì)硬而脆，難于加工，一般都用來煉鋼，所以叫它煉鋼生鐵。 Al2O3 是典型的兩性氧化物，可溶于酸也可溶于堿。碳酸鈉的最大用途是制玻璃，也是造紙、肥皂、洗滌劑、紡織、制革、石油、染料、食品等工業(yè)的重要原料。 Na2O2易潮解，與水或稀酸作用時(shí)生成過氧化氫并放熱，過氧化氫不穩(wěn)定，立即分解放出氧氣。鎂是體內(nèi)多種酶的激活劑，對(duì)維持心肌正常生理功能有重要作用。對(duì)高級(jí)動(dòng)物來說，鈉、鉀比值在細(xì)胞內(nèi)液中和細(xì)胞外液中有較大不同。固體銅呈紫紅色光澤，面心立方晶系。鐵是活潑的過渡元素，是一種光亮的銀白色金屬，常溫下呈體心立體晶格。鋁的熱導(dǎo)率大約是鐵的 3倍，不銹鋼的 10倍。鎂主要用于制造輕金屬合金、球墨鑄鐵、建筑金屬以及用于汽車、飛機(jī) 、科學(xué)儀器上的鎂合金；也可作還原劑、脫硫劑、脫氫和格氏試劑；也能用于制造煙火、閃光粉、鎂鹽等。在核工業(yè)上鈉可用作傳熱介質(zhì)。 23Na是惟一的天然同位素，還有 6種人工放射性同位素：20Na、 21Na、 22Na、 24Na、 25Na、 26Na。比一比誰的裝璜設(shè)計(jì)最合理、最美觀、最有創(chuàng)意。 社會(huì)調(diào)查活動(dòng)需要認(rèn)真組織，有調(diào)查目的、調(diào)查計(jì)劃、調(diào)查內(nèi)容、調(diào)查記錄、調(diào)查總結(jié)和結(jié)果評(píng)價(jià)，以使活動(dòng)收到預(yù)期的效果。 ，激發(fā)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感 近一二十年來，金屬材料的發(fā)展受到了巨大的壓力，這種壓力來自外部和內(nèi)部?jī)蓚€(gè)方面。此外，金屬材料自身還在不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的鋼鐵工業(yè)在冶煉、澆鑄、加工和熱處理等方面不斷出現(xiàn)新工藝。 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與結(jié)論： 步 驟 1 g Na2CO3 1 g NaHCO3 ① 加 1 mL 水白色粉末，加水結(jié)塊變成晶體；放熱 細(xì)小白色粉末，加水部分溶解；感受不到熱量變化 ② 加 10 mL 水 振蕩時(shí)間長(zhǎng)時(shí)可溶解 固體量減小 ③ 加 2 滴酚酞溶液 溶液變紅（較深） 溶液變微紅色 初步結(jié)論 加水先變成含結(jié)晶水的晶體，溶液堿性比 NaHCO3的強(qiáng) 加水部分溶解，溶液堿性比 Na2CO3的弱 現(xiàn) 象 發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式 結(jié) 論 Na2CO3 澄清的石灰水不變渾濁 ──── 受熱不分解 NaHCO3 澄清的石灰水變渾濁 2NaHCO3 Na2CO3+H2O+CO2↑ 受熱易分解 【科學(xué)探究 2】 ，用鐵粉還原后再分發(fā)給學(xué)生。結(jié)合教科書分析反應(yīng)產(chǎn)物，得出兩性氫氧化物的概念。在征集問題的過程中促進(jìn)學(xué)生思考，促進(jìn)學(xué)生去自學(xué)、去搜集資料、去解決自己想要了解的問題。同樣，對(duì)于氫氧化物，可以先從 NaOH、 Mg(OH) Cu(OH)2的固體顏色、水溶性、與酸的反應(yīng)等了解堿的一般性質(zhì)，再介紹 Fe(OH) Fe(OH) Al(OH)3的性質(zhì)，也可以列表進(jìn)行比較。） 、鋁的冶煉、鋁燃燒放出的熱量、鋁燃燒的條件、燃燒容器等方面去考慮。 現(xiàn)象：加熱時(shí)試管內(nèi)鐵粉紅熱，點(diǎn)燃肥皂泡可聽到爆鳴聲。 【科學(xué)探究 2】 先讓學(xué)生用生活中的事例說明鐵不能與冷水或熱水反應(yīng)。如果教師演示，最好用玻璃水槽代替燒杯，用投影儀投影，以利于學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。先在口徑較大的試管里注入 1 mL 潔凈的煤油，取金屬鈉一小塊（黃豆大?。?，除去表面已經(jīng)發(fā)生變化的部分，露出金屬光澤，放入盛有煤油 的試管里。然后讓學(xué)生去思考，同學(xué)間交流探究方案（要告訴學(xué)生注意實(shí)驗(yàn)安全 ），在哪些方面還可以作出改進(jìn)，再根據(jù)設(shè)計(jì)方案畫出裝置草圖。鈉是活潑金屬，在自然界中不存在游離態(tài)的鈉，所以，學(xué)生從未見過鈉，更談不上了解它的性質(zhì)。 學(xué)生對(duì)金屬的化學(xué)性質(zhì)主要通過實(shí)驗(yàn)、圖畫和討論等途徑獲得。 本章知識(shí)內(nèi)容多而廣，但要求有所降低學(xué)生在初中化學(xué)中已學(xué)過一些金屬及其化合物的知識(shí)，在平時(shí)的生活接觸中也已有較多了解，現(xiàn)在進(jìn)一步學(xué)習(xí)一些有關(guān)金屬的新知識(shí)容易接受。 ，通過閱讀、查閱資料、討論和概括等，培養(yǎng)學(xué)生獲取知識(shí)及信息加工的能力。這些知識(shí)既可以為前面的實(shí)驗(yàn)和理論知識(shí)補(bǔ)充感性認(rèn)識(shí)的材料，又可以為化學(xué) 2介紹的物質(zhì)結(jié)構(gòu)、元素周期律、化學(xué)反應(yīng)與能量等理論知識(shí)打下重要的基礎(chǔ)；也可以幫助學(xué)生逐步掌握學(xué)習(xí)化學(xué)的一些基本方法；還能使學(xué)生真正認(rèn)識(shí)化學(xué)在促進(jìn)社會(huì)發(fā)展、改善人類的生活條件等方面所起到的重要作用。 三、課時(shí)建議 第一節(jié) 金屬的化學(xué)性質(zhì) 3 課時(shí) 第二節(jié) 幾種重要的金屬化合物 3 課時(shí) 第三節(jié) 用途廣泛的金屬材料 1 課時(shí) 復(fù)習(xí) 1 課時(shí) 第一節(jié) 金屬的化學(xué)性質(zhì) 一、教學(xué)設(shè)計(jì) 課程標(biāo)準(zhǔn)要求 “ 根據(jù)生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用實(shí)例或通過實(shí)驗(yàn)探究，了解鈉、鋁、鐵、銅等金屬及其重要化合物的主要性質(zhì)，能列舉合金材料的重要應(yīng)用 ” 。 本節(jié)教學(xué)重點(diǎn)：鈉的氧化和鈉與水的反應(yīng)，鋁與 NaOH溶液 的反應(yīng)。 ，讓學(xué)生主動(dòng)參與到學(xué)習(xí)中去 在課堂上不僅要善于用問題啟發(fā)學(xué)生思考，還應(yīng)該積極調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，讓學(xué)生主動(dòng)地提出問題。同時(shí)還要讓學(xué)生了解鋁能夠與 NaOH 溶液反應(yīng)，不是所有金屬共同具有的性質(zhì)，而是少數(shù)金屬的特性。 【實(shí)驗(yàn) 32】 。鋁箔厚度要適當(dāng)。反應(yīng)產(chǎn)生的氣體導(dǎo)入到肥皂水中吹成氫氣泡，再用燃著的火柴去點(diǎn)燃，可發(fā)出爆鳴聲。 四、習(xí)題參考 ，應(yīng)把金屬鈉保存在煤油里。 根據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)的要求，對(duì)鈉、鋁、鐵、銅的化合物性質(zhì)的介紹仍以化學(xué)性質(zhì)為主，且是主要的化學(xué)性質(zhì)，對(duì)于它們的物理性質(zhì)不作詳細(xì)描述。 ，充分發(fā)揮圖畫、資料的功能 本節(jié)有 13幅圖畫用來配合和豐富教學(xué)內(nèi)容，在這些圖畫中，有晶體的圖片，有物質(zhì)的制取和用途的圖片，有配合實(shí)驗(yàn)展示現(xiàn)象的圖片。 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：在 FeCl3溶液中滴入 NaOH 溶液生成紅褐色的 Fe(OH)3沉淀；在 FeSO4 溶液中滴入 NaOH溶液，先生成白色絮狀的 Fe(OH)2，而后迅 速變?yōu)榛揖G色，最后變?yōu)榧t褐色的 Fe(OH)3沉淀。 （ 2）將粉筆先吸足酒精，再點(diǎn)燃，在火焰上進(jìn)行焰色反應(yīng)實(shí)驗(yàn)，現(xiàn)象很明顯。 Fe(OH)2，而后迅速變?yōu)榛揖G色，最后變?yōu)榧t褐色的 Fe(OH)3沉淀。 金屬材料可分為兩大類：鋼鐵和非鐵金屬（或有色金屬）。近些年來，金屬材料的制造技術(shù)有非常迅 速的進(jìn)步，先進(jìn)的冶煉技術(shù)、精煉技術(shù)、鑄造技術(shù)、連鑄連軋技術(shù)、成型加工技術(shù)和熱處理技術(shù)在不斷提高，微量雜質(zhì)的技術(shù)、微量元素的合金化技術(shù)有所創(chuàng)新。這可以使學(xué)生逐步學(xué)會(huì)站在他人的立場(chǎng)思考問題，對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生傾聽別人的意見，尊重 、關(guān)心和愛護(hù)他人的情感是很有利的。它們或它們的合金的表面常有灰黑色的氧化物，所以稱這類金屬為黑色金屬。 鈉能與 H2O 反應(yīng)，也能與酸、鹽溶液反應(yīng)。海水中也含有約 %的 Mg2+，它使海水具有苦味。此外，導(dǎo)彈、宇宙飛船、人造衛(wèi)星也大量使用鋁及其合金。把鋁放入冷的濃硝酸或濃硫酸中會(huì)被鈍化，因此，濃硝酸或濃硫酸可用鋁的容器貯存。 鐵是生命過程所必需的元素，是紅細(xì)胞（血紅蛋白）的主要成分。水溶液中 +1價(jià)銅的化合物不穩(wěn)定，歧化生成單質(zhì)銅和 +2價(jià)銅。 植物對(duì)鉀的需要同高級(jí)動(dòng)物對(duì)鈉的需要一樣，鉀是植物生長(zhǎng)所必需的一種成分。鈣能維持神經(jīng)肌肉的正常興奮和心跳規(guī)律，血鈣增高可抑制神經(jīng)肌肉的興奮，如血鈣降低，則引起興奮性增強(qiáng)，而產(chǎn)生手足抽搐（即 “ 抽風(fēng) ” ）。碳酸鈉以水合物存在時(shí)有Na2CO3 一般說來，碳酸和碳酸鹽的熱穩(wěn)定性有下列規(guī)律： （ 1） H2CO3＜ MHCO3＜ M2CO3（ M為堿金屬） （ 2）同一主族元素（如堿金屬元素）的碳酸鹽： Li2CO3＜ Na2CO3＜ K2CO3＜ Rb2CO3 （ 3）堿金屬碳酸鹽＞堿土金屬碳酸鹽＞過渡金屬碳酸鹽 、氫氧化鋁 （ 1） Al2O3俗名礬土，是一種難熔又不溶于水的白色粉末。氫氧化鋁是典型的兩性氫氧化物，它既能溶于強(qiáng)酸生成鋁鹽溶液，又能溶于強(qiáng)堿生成偏鋁酸鹽溶液。球墨生鐵比普通生鐵好，它的某些性能接近于鋼，而價(jià)格卻比 鋼便宜得多。如今，鋁合金已成為第二大金屬，其產(chǎn)量?jī)H次于鋼鐵而超過其他有色金屬的總和。 鑄造銅合金與變形銅合金的區(qū)別主要是： ① 鑄造合金通常無論是熱加工或者冷加工，都較難以塑性變形。他在測(cè)量水銀的低溫電阻時(shí)發(fā)現(xiàn)電阻隨溫度降低而下降，然后突然降為零，并將這種電阻為零時(shí)的溫度（ K）稱為臨界溫度，用 Tc表示。 核磁共振譜儀 采用常規(guī)磁體或永久磁體的核磁共振譜儀的共振頻率只能達(dá)到 100 MHz。由于鐵氧體永 磁材料的化學(xué)穩(wěn)定性好而且生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，成本較低，磁性也不錯(cuò)，至今仍是工業(yè)產(chǎn)量最大的永磁材料。通過兩者合理配制，調(diào)節(jié)合金的吸放氫性能，制得在室溫下能夠可逆吸放氫的較理想的儲(chǔ)氫材料。 20世紀(jì) 30～ 60年代是永磁材料發(fā)展的第一個(gè)時(shí)期，如 FeNiAl系、 FeCrCo系、 CuNiFe系、 CuNiCo系、 FeCoV系和MnAlC 系等永磁材料，它們的磁能積為 40～ 88 kJ/m3。氫原子核需要的磁聲較小，相應(yīng)的電磁輻射是在兆赫范圍內(nèi)，很容易進(jìn)入人體。在紡織行業(yè)中，用鋁絲制做帶金屬光澤的裝飾線。根據(jù)傳統(tǒng)的分類方法，銅 合金可分為紫銅、黃銅 (CuZn)、白銅 (CuNi)和青銅 (Cu與 Sn、 Al、 Be、 Si、 Mn、 Cr、 Cd、 Zr、 Ti等元素組成的合金的統(tǒng)稱 )四類。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的特殊性能，如強(qiáng)度、硬度大，可塑性、韌性好，耐磨，耐腐蝕，以及其他許多優(yōu)良性能。 球墨鑄鐵 把鑄造生鐵加熱熔化，并用鎂合金或稀土合金等處理，就能使鐵碳合金里的石墨從片狀變?yōu)榍驙?。H 2O〔即 AlO(OH)〕。 NaHCO3是發(fā)酵粉的主要成分，也用于制滅火劑、焙粉或清涼飲料等方面的原料，在橡膠工業(yè)中作發(fā)泡劑。 Na2CO3易溶于水，溶解時(shí)放熱。在血中 鈣的正常濃度為每 100 mL 血漿含 9～ mg，其中一部分以 Ca2+存在，而另一部分則與血蛋白結(jié)合。神經(jīng)細(xì)胞、心肌和其他重要器官功能都需要鉀，肝臟、脾臟等內(nèi)臟中鉀比較 富集。在一定溫度下，銅也能與鹵素、硫等非金屬反應(yīng)生成鹵化物或硫化物。濃的堿溶液能侵蝕鐵，生成高價(jià)鐵酸鹽。應(yīng)用此原理在冶金工業(yè)上用來制取鐵、錳、鉻、釩等金屬，如 Cr2O3+2Al=Al2O3+2Cr，這種方法叫鋁熱法。某些鋁合金的機(jī)械強(qiáng)度甚至超過結(jié)構(gòu)鋼。 （ 2）鎂 1808年英國(guó)的 H .戴維在電解氧化鎂和氧化汞的混合物時(shí)，因得到鎂汞齊而發(fā)現(xiàn)了鎂，并以氧化鎂產(chǎn)地希臘的 Magnesia 城來命名為 Magnesium。 ⑤ 與 N2O反應(yīng)生成 Na2O。 冶金工業(yè)上還常常把金屬分為黑色金屬和有色金屬。 【實(shí)踐活動(dòng) 2】 針對(duì)是否應(yīng)該停止使用鋁制飲料罐的問題，讓學(xué)生自選扮演角色，準(zhǔn)備好表達(dá)自己看法的材料，開一次辯論會(huì)。這些問題對(duì)金屬材料今后的發(fā)展提出了有力的挑戰(zhàn)。 金屬材料的基本元素是金屬。它們的化學(xué)性質(zhì)不同： Na2O能溶于水生成 NaOH ， Al2O3不溶于水； Na2O能與酸反應(yīng)， Al2O3既能與酸反應(yīng)，又能與強(qiáng)堿反應(yīng)； Na2O疏松，對(duì)內(nèi)層金屬不能起保護(hù)作用，而在空氣中鋁表面的 Al2O3是致密的薄層，對(duì)內(nèi)層鋁有很好的保護(hù)作用。沒有藍(lán)色鈷玻璃片，可用幻燈片涂上藍(lán)色顏料代替。 【實(shí)驗(yàn) 36】 用吸有 NaOH溶液的膠頭滴管垂 直從盛有 FeCl FeSO4溶液的試管口滴入 NaOH溶液，可以觀察到 FeSO4溶液中產(chǎn)生的沉淀迅速變化。對(duì)于 Na2CO3和 NaHCO3分別溶于水的實(shí)驗(yàn)，有條件的話也可以邊講邊做，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)要求感受它們?nèi)苡谒畷r(shí)的熱量變化，這是只有學(xué)生親自動(dòng)手才能感受到的。 本節(jié)對(duì)鈉、鋁、鐵、銅四種重要金屬的化合物的性質(zhì) 按氧化物、氫氧化物和相應(yīng)鹽的順序編寫。 32 四幅圖分別是：鋁絲與 CuSO4溶液反應(yīng)形成銅樹、鎂條燃燒、銅絲與 AgNO3溶液反應(yīng)形成銀樹、鎂條與鹽酸反應(yīng)。整套裝置試管口應(yīng)低于試管底。 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：鋁分別放入鹽酸、 NaOH 溶液中有氣泡產(chǎn)生，將點(diǎn)燃的木條放在試管口，可觀察到藍(lán)色火焰。切口在空氣中露置一會(huì)兒，會(huì) 逐漸變暗。同時(shí)也讓學(xué)生注意鈉、鋁、鐵分別與氧氣、與水的反應(yīng)各不相同，它們之間存在差異。教科書中有關(guān)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的內(nèi)容不多，課程標(biāo)準(zhǔn)有培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力的要求，應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生完成好這一實(shí)驗(yàn)。例如，鐵與水蒸氣的反應(yīng)是通過科學(xué)探究，給出思路，引導(dǎo)學(xué)生提出設(shè)計(jì)方案、畫出實(shí)驗(yàn)裝置圖等。 金屬知識(shí)的內(nèi)容提前教科書將有關(guān)金屬的知識(shí)安排在 “ 物質(zhì)結(jié)構(gòu) ”“ 化學(xué)反應(yīng)與能量 ” 之前，集 中學(xué)習(xí)。要想了解物質(zhì)世界，了解化學(xué)，就要從構(gòu)成常見物質(zhì) 的元素知識(shí)開始。 、金屬材料在生產(chǎn)和生活中的應(yīng)用等的學(xué)習(xí)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，增強(qiáng)學(xué)好化學(xué)、服務(wù)社會(huì)的責(zé)任感和使命感。本章內(nèi)容多而廣，但受到課時(shí)限制，教學(xué)要求并不高