初中化学第八单元.doc

第八单元 金属和金属材料课题一 金属材料一、几种重要的金属图81 东汉晚期的青铜奔马 图82 河北沧州的铁狮子1、金属材料包括纯金属以及它们的合金。在古时候，铜和铁作为金属材料一直被广泛的运用着。铝的利用要比铜和铁晚的多。那仅是100多年前的事。2、铝由于铝的密度小和具有抗腐蚀等优良的功能，现在世界上铝的产量已经超过了铜，位于铁之后，居第二位。图8-3 一些金属物理性质3、金属除了具有一些共同的物理性质以外，还具有各自的特性。如：铁、铝等大多数金属呈银白色，但铜却呈紫红色，金呈黄色；在常温下，铜、铁、铝等大多数金属都是固体，但汞却是液体金属的导电性和导热性、密度、熔点、硬度等物理性质差别也较大，通过比较，我们可以清楚的看出来。表8-1 一些金属物理性质的比较金属物质具有的共同的物理性质：具有金属光泽；具有能够导电和导热的性能；具有延展性；具有密度大，熔点高的性能。（重点）4、物质的性质在很大的程度上决定了物质的用途，在考虑物质的用途的同时，还需要考虑价格、资源、是否美观、使用是否便利，以及燃烧是否易回收和对环境的影响等多种因素。资料金属之最1、地壳中含量最高的金属元素铝2、人体中含量最高的金属元素钙3、目前世界年产量最高的金属铁4、导电、导热最好的金属银5、硬度最高的金属铬6：熔点最高的金属钨7：熔点最低的金属汞8：密度最大的金属锇(Os)9：密度最小的金属锂二、合金1、如果在金属中加入热熔合某些金属或非金属，就可以制得具有金属特性的合金，其性能会发生改变。合金的强度和硬度一般比组成它们的纯金属更高，抗腐蚀性能也更好，因此，合金具有更广泛的用途。合金性质（与组成成分对比）熔点低，密度小，强度和硬度大，更具抗腐蚀性能。例如：生铁和钢就是含碳量不同的铁的两种合金。生铁的含碳量是2%-4.3%，钢的含碳量是0.03%-2%。2、在日常生活、工业农业生产和科学研究中，大量使用的常常不是纯金属，而是它们的合金。尽管目前已制的的纯金属只有90多种，但是这些纯金属按照一定组成和质量比制的合金已达几千种。K是表示金的纯度的指标，24K表示含金量达到99.9%以上；18K表示含金量达75%；14K表示含金量达58.3%。3、钛和钛合金被认为是21世纪的重要金属材料，它们具有很多优良的性能。如：熔点高、密度小（钛的密度仅为4.5g/cm3）、可塑性好、易于加工、机械能好等。尤其是钛和钛的合金的抗腐蚀性能非常好，其抗腐蚀性能远优于不锈钢，因此被广泛用于火箭、导弹、航天飞机、船舶、化工和通信设备等。课题二 金属的化学性质金属的用途不仅与它们的物理性质有密切的关系，而且还与它们的化学性质有着密切关系。铝的密度小，抗腐蚀性能也很好。一、金属与氧气的反应实验表明大多数金属都可以和氧气反应，但反应的难易和剧烈程度是不一样的。铝在常温下能与氧气反应 4Al+3O2 =2Al2O3表面生成层一层致密的氧化铝薄膜，从而阻止反应的进一步氧化，因此，铝有很好的抗腐蚀性能几种金属的燃烧比较铁和铜在常温下几乎不与氧气反应。从上述实验事实可以看出：镁、铝比较活泼，铁、铜次之。1、Mg、Al在常温下就能与氧气反应2、Fe、Cu在常温下不能与氧气反应，但在高温时能与氧气反应。3、Au即使在高温时不能与氧气反应二、金属的活动顺序1、很多金属不仅能与氧气发生反应，而且还能和盐酸或者是硫酸发生反应。金属和盐酸或硫酸能否反应以及反应的剧烈程度，可以反应金属的活泼程度，即金属活动性。活泼性：镁、铝 铁、铜 金在相同的条件下，金属与氧气反应越容易，金属的活泼性越强，反应越剧烈，金属的活泼性越强。活动与探究1、在4只试管里分别放入两小块镁、锌、铁、铜，再分别加入约5 mL稀盐酸，观察现象，比较反应的剧烈程度。如果有气体生成，判断反应后生成了什么气体？2、用稀硫酸代替稀盐酸进行实验，并比较发生的现象 （1）、镁、锌、铁、铜与盐酸反应比较1、镁与HCI反应 2、锌与HCI反应 3、铁与HCI反应 4、铜放入HCI中（2）、金属与盐酸反应的比较金属现象反应方程式稀盐酸稀硫酸稀盐酸稀硫酸镁产生大量的气泡，放出热量，形成无色的溶液产生大量的气泡，放出热量，形成无色的溶液Mg+2HCl=MgCl2+H2Mg+H2SO4=MgSO4+H2锌产生大量的气泡，放出热量，形成无色的溶液产生大量的气泡，放出热量，形成无色的溶液Zn+2HCl=ZnCl2+H2Zn+H2SO4=ZnSO4+H2铁产生气泡，放出热量，形成浅绿色的溶液产生气泡，放出热量，形成浅绿色的溶液Fe+2HCl=FeCl2+H2Fe+H2SO4=FeSO4+H2铜无无Mg + 2HCl = MgCl2 + H2Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2Fe + 2HCl = FeCl2 + H2单质 化合物 化合物 单质2、置换反应：这种由一种单质和一种化合物反应生成另外一种单质和另外一种化合物的反应叫做置换反应。表达式：A + BC = B + AC由上述的探究也可以看出，镁、铝、铁的金属活动顺序比铜的强，它们能置换出盐酸或稀硫酸中的氢。把铁钉放在硫酸铜溶液中，铁钉上会有紫红色的铜生成，这个说明铁比铜活泼，它可以把铜从硫酸铜溶液中置换出来，这也是比较金属活动性的依据之一。活动与探究（1）、把一根用砂纸打磨过的铝丝放入硫酸铜溶液中，过一会取出，观察，有说明有说明现象发生？（2）、把一根洁净的铜丝浸入硝酸银溶液中，过一会取出，观察，有什么现象发生？（3）、把一根洁净的铜丝浸入硫酸铝溶液中，过一会取出，观察，有什么现象发生？实验现象反应方程式铝丝浸入硫酸铜溶液中铝丝上有红色物质生成，溶液颜色逐渐变淡2Al+3CuSO4=3Cu+Al2(SO4)3铜丝浸入硝酸银溶液中铜丝上有银白色物质生成，溶液由无色逐渐变为淡蓝色Cu+2AgNO3=2Ag+Cu(NO3)2铜丝浸入硫酸铝溶液中没有明显变化结论：金属活动性AI比Cu强，3、金属与金属化合物溶液的反应金属+金属化合物=新金属+新化合物 （置换反应）4、很多金属能与盐酸、硫酸等发生反应, 但反应的难易和剧烈程度不同,把金属分为活泼金属和不活泼金属5、金属活动性1、在金属活动性顺序里，金属的位置越靠前，它的活动性就越强。2、在金属活动性顺序里，位于氢前面的金属能置换出盐酸，稀硫酸中的氢，与酸发生反应，而之后的则不可以与酸发生反应。3、在金属活动顺序里，位于前面的金属 能把位于后面的金属从它们化合物的溶液中置换出来。 课题三 金属资源的利用和保护地球上的金属资源广泛的存在于地壳和浩瀚的海洋中，除少数很不活泼的金属如金、银等有单质形式存在外，其余都以化合物的形式存在。单质：少数化学性质较不活泼的金属，如金、银、铜等化合物：化学性质较活泼的金属，如铁、锌、钠和钙等工业上把能用来提炼金属的矿物叫做矿石几种矿石：我国是世界上已知矿物种类比较齐全的少数国家之一，矿物储量也很丰富，其中钨、钼、钛、锡、锑等储量居世界前列，铜、铝、锰等储量在世界上也占有重要地位。一、铁的冶炼1、铁是一种很重要的金属材料，炼铁的原理是利用一氧化碳与氧化铁的反应。 反应之前先通入一氧化碳，目的是为了把玻璃管内的空气排净，不然一氧化碳和空气混合加热会发生爆炸。图8-20 一氧化碳还原氧化铁现象：红色的Fe2O3逐渐变成黑色，澄清的石灰水变浑浊氧化铁在加热时能被一氧化碳还原成铁，同时生成二氧化碳。Fe2O3 + 3CO = 2Fe + 3CO2（高温）2、铁的冶炼（原料：铁矿石、焦炭、石灰石、空气）利用焦炭与氧气反应生成一氧化碳把铁从铁矿石里还原出来。二、金属资源的保护一方面，我们每年要向自然界索取大量的金属矿物资源，以提取数以亿吨计。另一方面，据有关资料报导，现在世界上每年因腐蚀而报废的金属设备和材料相当于年产量的20%-40%。1、金属的腐蚀和保护结论：铁制品锈蚀的过程，实际上是铁与空气中的氧气、水蒸气等发生化学反应的过程，属于缓慢氧化反应。这也是腐蚀的条件。破坏了铁制品的腐蚀的条件，如果隔绝了空气和水，就能在一定程度上防止铁制品腐蚀。2、防止铁锈蚀的主要措施：保持钢铁表面的清洁干燥。镀金属保护层：如镀锡、镀锌、镀铬等；白铁皮镀锌，马口铁镀锡