师:同学们,今天我们学习九年级化学第八单元课题一的第二课时——合金。我们的学习目标有三个:一是认识合金,知道合金是混合物;二是明白在金属中加入其他材料,可以改变金属材料的性能;三是了解生铁和钢、铝合金、钛合金等金属材料的主要性能及用途。
钢铁是生产和生活中应用最广泛的金属材料。小到医疗手术用的不锈钢手术刀、厨房里炒菜用的生铁制炒锅,大到铺设铁路和地铁的钢轨、建筑桥梁用钢材以及工程机械用钢材等,都体现着钢铁材料的重要性。钢铁材料主要包括生铁和钢。这是纯铁,这是生铁以及生活中常见的生铁制品——生铁炒锅,这是钢材以及厨房常见的不锈钢奶锅和不锈钢餐具。
师:请同学们说说,你身边还有哪些生铁制品和钢制品?另外,同学们可能会有疑问,生铁和钢是不是纯铁呢?生铁和钢的化学式能不能用铁的元素符号来表示呢?其实,纯铁是一种银白色、质地较软、韧性较好的金属单质,是组成里只有铁的纯净物。而生铁是一种灰黑色、硬度大、质地较脆的含铁混合物。生铁的主要成分是铁和碳,其中碳的含量在2%到4.3%之间,除了含碳以外,生铁中还含有硅和锰等。钢是一种银白色、硬度大且韧性好的含铁混合物。和生铁一样,钢的主要成分也是铁和碳,只不过钢的含碳量较低,在0.03%到2%之间。生活里常见的不锈钢除了含铁和碳以外,还含有铬和镍等。由此可见,生铁和钢是含有多种成分的混合物,主要由铁和碳组成,而且生铁的含碳量高于钢,它们都是铁的合金。那么生活中还有哪些金属材料像生铁和钢这样属于合金呢?我们一起来看看生活中常见的合金相关视频。
在日常生活中,多数情况下我们使用的金属制品不是由纯金属制成的,而是由合金制成的。合金的很多性能与组成它们的纯金属不同,合金的种类很多,具有不同的外观和性能,因此用途也不相同。例如,不锈钢常被用于制造餐具,黄铜常被用于制造门把手,青铜常被用于制造纪念奖章,硬铝常被用于制造电视天线接收器。在我们周围,很多物质都是由合金制成的。
师:钛和钛合金是21世纪金属材料中的宠儿,我们一起来了解一下钛合金的性能和用途。钛和钛合金TI被广泛用于火箭、航天、飞机、船舶等。因为钛具有良好的抗腐蚀性,因此它是制造手术器械的重要材料。另外,已经证明钛合金与人体具有很好的相容性,因此它可以用来制造人造骨、假牙等,一些运动设备也是由钛制造的,它还被用来制作各种装饰品,不会引起过敏反应。除了这些,钛合金还在军事科技上崭露头角,我们一起来观看视频。
(视频内容:常规武器材料当中有90%是用金属材料制成的,现代战争追求快速反应。现在进行一个称重实验,来看一看钛究竟是不是研制武器装备当中最轻型的材料。准备了三个同体积大小的金属模块,它们分别是不锈钢模块、钛合金模块、铝合金模块。面前有一个天平,对三种金属模块进行两两对比称重。首先把钛合金模块放在天平上,再放上不锈钢模块,很明显不锈钢很重。接下来用铝合金模块跟钛合金模块相比,铝更轻。那为什么法国步战车的装甲用的是钛而没用铝和钢呢?因为坚硬成为坦克及装甲车常用的材料,但是因为质量沉重,直接造成了运输难等问题。为了减轻重量,一些装甲车辆也会使用铝制材料来代替钢制材料,虽然减轻了车体的重量,但铝装甲的硬度低、不耐高温,燃烧后还容易产生有毒气体。虽然钛的重量不如铝轻,但因为硬度比铝高,耐高温的性能比铝强,所以成为了一种最优质的替代材料。)
师:看完视频,可能很多同学会有疑问,什么是合金呢?其实生活中处处有合金,例如铝合金制作的门窗,黄铜制作的锁具,黄铜为铜、锌合金。再比如钛合金制作的假牙牙根和自行车车架等。这些金属材料与生铁和钢类似,都是在金属中加热融合其他金属或非金属,得到的具有金属特性的混合物,我们称之为合金。合金主要有铁的合金,如生铁和钢等;铝合金,如硬铝等;铜合金,如黄铜、青铜、白铜等;以及钛合金和其他合金。如果同学们想了解更多关于合金的性质和用途,请阅读教材第6页表8 - 2部分的内容。
在日常生活、工农业生产和科学研究中,大量使用的往往不是纯金属,而是合金,这是为什么呢?合金与纯金属的性能有哪些差异呢?接下来我们用实验进行探究。实验内容是比较黄铜片(铜、锌合金)和铜片,硬铝片(铝合金)和铝片的光泽和颜色,将它们互相刻画,比较它们的硬度。我们先来看看黄铜片与铜片对比的实验视频。
