08 第八单元 金属和金属材料 基础知识(精简).doc

第八单元 基础知识 第 7 页 共 7 页第八单元 金属和金属材料课题1 金属材料一、人类利用金属的过程【石器时代】铜（青铜器时代）铁（铁器时代）铝（100多年前）二、金属的物理性质1.金属物理性质的相似性金属具有一些共同的物理性质：常温下大多数金属是_体（金属汞在常温下是_体），_透明，有_光泽（金属光泽只有在整块时才能表现出来，在粉末时一般金属都是暗灰色或黑色。如铁块是_色的，而铁粉是黑色的），大多数金属是_和_的良导体，有_性（能抽成细丝）、_性（能展成薄片），密度较_，熔点较_。【非金属没有延展性，不导电，没有可塑性等，但石墨具有_光泽_导电】2.金属物理性质的差异性金属除具有一些共同的物理性质外，还具有各自的性质。各种不同金属的颜色、硬度、密度、熔点、导电性和导热性等物理性质差别较大。一些金属物理性质的比较（差异）性 质差 异颜 色大多数金属呈_色（如Fe、Mg、Al、Sn、Ti等），但铜（Cu）呈_色、金（Au）呈_色、铅（Pb）呈青灰色、锌（Zn）青白色等。状 态常温下大多数金属是_体，但金属汞在常温下是_体（体温计）。硬 度从大到小：铬、铁、银、铜、金、铝、铅（硬度最高的金属是铬）密 度从大到小：金、铅、银、铜、铁、锌、钛、铝（密度最大是锇、最小是锂）熔 点从高到低：钨、钛、铁、铜、金、银、铝、锡（熔点最高是钨、最低是汞）导电性从优到良：银、铜、金、铝、锌、铁、铅（导电、导热性最好的是银，其次是铜）延、展性前三位：金银铝（金箔厚0.0001mm，1g金能抽丝3km）【其他的金属之最】目前，世界上年产量最高的金属是_，其次是_。地壳中含量最高的金属是_，铁次之。生物细胞（人体）中含量最高的金属是_。比较不同物质的硬度大小的方法：将两种物质相互刻划，如果A在B上划出刻痕，则说明_比_硬。三、决定物质用途的因素物质的性质在很大程度上决定物质的_，但这不是唯一的决定因素。在考虑物质的用途时，还需考虑价格、资源、是否美观、使用是否便利，以及废料是否易于回收和对环境的影响等因素。如：1.菜刀、镰刀、锤子等用铁制而不用铅制，是因为铁的硬度_而铅的硬度太_。2.银的导电性比铜好，而电线一般用铜制却不用银制，是因为与铜相比，银的价格_，密度_。3.灯泡里的灯丝用钨制而不用锡制，是因为钨的熔点_，_熔化。若用锡作灯丝，则由于锡的熔点_而在使用时灯丝会_。4.在铁制品（如水龙头）上镀铬，是因为铬是硬度_的金属，镀在铁制品表面既耐_、美观，又防_，可延长_。如果镀金，则会增加_且_耐用，金易脱落而使铁生锈，缩短铁制品的使用寿命。四、合金1.合金是由一种金属跟其他_和（或）_熔合形成的具有_的物质。合金中各元素以单质形式存在，属于_物。目前已制得的纯金属只有90余种，但由这些纯金属按一定组成和质量比制得的合金已达几千种。 金属材料包括纯金属和合金。金属制成合金后，由于_的改变会使其_发生改变，因此合金比纯金属的用途更广泛。生产、生活和科研中使用较多的是合金。合金的强度和硬度一般比组成它们的纯金属更_，抗腐蚀性能_。合金的熔点一般比组成它们的纯金属都_。2.常见合金的主要成分、性能和用途使用最多的金属材料铁合金（_和_是含_量不同的铁的两种合金）常见的铁制品主要是铁合金，因为纯铁质_且_腐蚀。钛合金：熔点高，密度小，优异的耐腐蚀性能。又称亲生物金属、空间金属、深海金属、未来的金属、21世纪最时髦的金属。【第一至四代金属：_、_、_、_】焊锡（含锡、铅）：熔点低（熔点：焊锡锡铅）。焊接金属。【焊锡深灰色】新型合金形状记忆合金：具有形状记忆效应的合金【镍、钛合金】。用于卫星和宇宙飞船上的天线、水暖系统、防火门、电路自动控制开关、牙齿矫正、手术固定等。五、工业上金属的分类：六、淬火与回火1.淬火：将金属放在火焰上烧至红热后，立即放入冷水中冷却。钢经淬火后，硬度和耐磨性增强，但塑性和韧性降低。2.回火：将淬火后的金属放在火焰上微热片刻（不要烧红），然后自然冷却。淬火后的钢经回火后，可部分恢复韧性。课题2 金属的化学性质一、金属的化学性质1.金属与氧气的反应将金属用砂纸打磨后放置在空气中一会儿，然后再在空气或氧气中加热或点燃常温下空气中加热或点燃时化学方程式结 论镁带打磨后很快失去光泽在空气中燃烧，发出_，放_，生成_【在常温下：_】镁、铝较_【铝在空气中与氧反应其表面形成致密的氧化铝薄膜阻止铝进一步被_，抗_】铝箔打磨后很快失去光泽在氧气中剧烈燃烧，发出_，放_，生成_【在常温下：_】铁丝短时间仍光亮在空气中_燃烧，在氧气中剧烈燃烧，_，放_，生成_【瓶中留水】_【常温下干燥空气中几乎不与氧气反应（潮湿易生锈）】_、_次之铜丝光亮在空气（或氧气）中_燃烧，加热后表面生成_色物质_【常温下干燥空气中几乎不与氧气反应（潮湿易生锈）】黄金光亮（不要打磨）光亮（不反应）【真金不怕火炼】_最不活泼上述实验说明大多数金属都能与_反应，但反应的难易和剧烈程度_同，由此也可在一定意义上反映金属的活泼程度，如_。2.金属与酸（稀盐酸、稀硫酸）的反应反应物现象化学方程式溶液质量镁和稀盐酸剧烈反应，大量_，固体_，试管发烫_（_色）镁和稀硫酸_锌和稀盐酸较剧烈，大量_，固体_，试管_（_色）锌和稀硫酸_铁和稀盐酸有_产生，固体_，_色溶液变_色_（_色）铁和稀硫酸_铜和稀盐酸_现象（_反应）【如何检验上述反应中生成的氢气？】_变铜和稀硫酸根据上述实验，可得到如下结论：【实验时应使金属颗粒大小及酸的浓度相同】含铁化合物的命名方法：含2价铁元素的化合物：FeO氧化亚铁、FeSO4硫酸亚铁、FeCl2氯化亚铁、FeCO3碳酸亚铁、Fe(OH)2氢氧化亚铁等；含3价铁元素的化合物：Fe2O3氧化铁、Fe2(SO4)3硫酸铁、FeCl3氯化铁、Fe(NO3)3硝酸铁、Fe(OH)3氢氧化铁等。3.金属单质与含有其他金属元素的化合物的溶液之间的反应反应物反应现象化学方程式溶液质量铁钉和硫酸铜溶液铁钉表面覆盖一层_色的铜，溶液由_色变成_色_（湿法冶金）【曾青得铁化为铜】_铝丝和硫酸铜溶液铝丝表面覆盖一层_色的铜，溶液由_色变成_色_铜丝和硝酸银溶液铜丝表面覆盖一层_色的银，溶液由_色变成_色Cu2AgNO3=2AgCu(NO3)2_铜丝和硫酸铝溶液_现象（_反应）_根据上述实验可知，铝、铜、银的活动性顺序为：铝铜银。溶液颜色与溶液中所含离子的关系：能回忆一些气体或固体的颜色吗？含铜离子（Cu2）的溶液呈_色：如CuSO4溶液、CuCl2溶液、Cu(NO3)2溶液等；含铁离子（Fe3）的溶液呈_色：如Fe2(SO4)3溶液、FeCl3溶液、Fe(NO3)3溶液等；含亚铁离子（Fe2）的溶液呈_色：如FeSO4溶液、FeCl2溶液、Fe(NO3)2溶液等；其他如：KMnO4溶液呈_色，石蕊试液呈_色等。【很多溶液是无色的】二、置换反应1.置换反应：由_与_反应，生成_和_的反应叫做置换反应。形如：ABC=BAC。2.常见的置换反应有：金属与酸（稀盐酸、稀硫酸）的反应；金属与含有其他金属的化合物的溶液之间的反应；氢气、碳分别还原氧化铜的反应等。注意：单质铁在参加置换反应时，生成_价铁的化合物。3. 化学反应的基本类型三、金属活动性顺序1.金属活动性顺序（上面横线写元素名称，下面横线写元素符号）_（_）_（_）_金属活动性由_至_3.设计实验判断金属的活动性顺序能与酸发生置换反应的金属的活动性比不能与酸发生置换反应的金属的活动性_；某金属单质能与含另一种金属的化合物的溶液发生置换反应，则该单质金属的活动性比化合物中所含金属的活动性_。【反之如何？】2.金属活动性顺序的应用在金属活动性顺序中，最活泼的金属是_，最不活泼的金属是_。在金属活动性顺序中，金属的位置越靠前，它的化学活动性就越_，在水中就越容易_电子变成_离子。在金属活动性顺序中，位于_前面的金属能置换出酸（盐酸、稀硫酸）中的_。【浓硫酸和硝酸（HNO3）由于具有较强的_性，它们与金属不发生_反应】实验室制取氢气时，金属一般用_，这样反应速率_在金属活动性顺序中，位于_的金属能把位于_的金属从它们化合物的_里置换出来。【_、_、_等活动性很强的金属除外】湿法冶金课题3 金属资源的利用和保护一、金属资源的存在1.地球上的金属资源广泛存在于_和_中，除金、银等少数很_的金属有单质形式存在外，其余都以_形式存在。因此有必要将它们从化合物（矿石）中提取成单质冶金。几种常见的金属矿石的名称和主要成分金属矿石赤铁矿黄铁矿菱铁矿铝土矿黄铜矿辉铜矿主要成分Fe2O3FeS2FeCO3Al2O3CuFeS2Cu2S2.金属冶炼的原料在选择时应注意以下几个方面：反应_；成本_；有效成分的质量分数的_；对_的影响等。3.决定金属材料价值的因素：地壳中的_；独特的_；冶炼的难易程度等。二、铁的冶炼1.一氧化碳还原氧化铁实验实验现象：_色氧化铁变成_色（粉末），气体使_变_。反应原理：_实验注意事项：本实验应先向玻璃管中通一会儿CO，把玻璃管中的_，以免_。当玻璃管中的_色粉末都变成_色粉末后，_酒精喷灯，待玻璃管_后关闭CO，_酒精灯。【防空气进入使铁重新被_以及石灰水倒流】_有毒，尾气必须用_或_的方法处理。装置后连接盛有石灰水的试管的作用：检验产物中有_、石灰水刚变_说明反应开始、吸收反应后尾气中的_，便于对尾气中_的处理。2. 生铁的冶炼：原料：_（磁铁矿Fe3O4、赤铁矿Fe2O3、菱铁矿FeCO3）、_、石灰石【石灰石在高温下会分解成_和_。氧化钙能与铁矿石中含有的脉石（主要含二氧化硅）结合，生成熔点比较低的硅酸钙。硅酸钙的密度较铁小，在高炉的下部成为炉渣，漂浮在铁水的上面而与铁水分开】。反应原理：在高温下用焦炭与氧气反应生成的一氧化碳（CCO2CO）把铁从铁矿石里还原出来。以CO还原赤铁矿为例： _炼铁设备：高炉。三、金属资源的保护1.金属的腐蚀和防护人们可以从自然界提取大量金属，由于冶炼出来的大多数金属化学性质较活泼，现在全世界每年因腐蚀而报废的金属设备和材料相当于年产量的_，所以防止金属锈蚀也是一个非常重要的问题。铁制品生锈的条件铁生锈是_、_、_共同作用（必须相互接触）的结果。如右图所示进行实验，一周后_中铁钉上有铁锈产生，其中铁钉处在_的地方锈最多，而B、C中的铁钉_。铁锈（主要成分是Fe2O3xH2O）是呈_色的_体，其特性是_、易_，它不能阻止里面的铁继续与_、_等反应，因此铁制品能全部被_（一烂到底）。【铝或锌与氧气反应能生成_的氧化物薄膜，覆盖在铝或锌的表面，阻止铝或锌与_、_接触，起_作用。如白铁皮是在铁表面镀一层锌】防止铁生锈的方法破坏铁生锈的条件（包括物理方法和化学方法）（在暖气片上刷银粉既美观又_）如自行车的车身支架可_、链条（出厂时已烤蓝）可_、钢丝和钢圈可_（克罗米：镀铬耐磨、耐腐蚀）等。除锈方法：物理方法：刀刮、砂纸打等； 化学方法：酸洗（酸能溶解铁锈），但酸不能过量。2.金属资源保护金属矿