1、金屬材料經典課件3.金屬的用途：金屬在生活、生產中有著非常廣泛的應用，根據不同的用途選用不同性能的金屬。 金屬的物理性質金屬的物理性質導電性導電性制電線、電纜制電線、電纜導熱性導熱性制炊具制炊具拉成絲、制成箔拉成絲、制成箔機械強度機械強度制造車輛、防盜門窗、機械制造車輛、防盜門窗、機械等等制裝飾品制裝飾品 物質的性質決定物質的用途，物質的用途反映物質的性質決定物質的用途，物質的用途反映物質的性質。金屬的性質很大程度上決定了它物質的性質。金屬的性質很大程度上決定了它們的用途，但這不是唯一的決定們的用途，但這不是唯一的決定 因素。在考因素。在考慮物質的用途時，還要考慮價格、資源、是否慮物質的用途時

2、，還要考慮價格、資源、是否美觀、使用是否便利、廢料是否易于回收和對美觀、使用是否便利、廢料是否易于回收和對環境的影響等多種因素環境的影響等多種因素。 知識點知識點2 合金合金 1.概念概念 ：合金是由一種金屬跟其他金屬：合金是由一種金屬跟其他金屬（或非金屬）熔合形成的具有金屬特性（或非金屬）熔合形成的具有金屬特性的物質；生鐵和鋼是含碳量不同的鐵的的物質；生鐵和鋼是含碳量不同的鐵的兩種合金，其中生鐵的含碳量為兩種合金，其中生鐵的含碳量為2%-4.3%，鋼的含碳量為，鋼的含碳量為0.03%-2%。 制造合金的過程是加熱熔合，而不是化制造合金的過程是加熱熔合，而不是化合，合金中的各成分只是混合在一起

3、，該合，合金中的各成分只是混合在一起，該過程發生的是物理變化。合金中的各成分過程發生的是物理變化。合金中的各成分仍各自保持原來的化學性質，合金中最少仍各自保持原來的化學性質，合金中最少有一種金屬。有一種金屬。 2.合金的性能及用途合金的性能及用途（1）性能：）性能：合金的強度和硬度一般比組成合金的強度和硬度一般比組成它們的純金屬更大；機械加工性能好；合金它們的純金屬更大；機械加工性能好；合金的熔點比組成它們的純金屬低；抗腐蝕性能更的熔點比組成它們的純金屬低；抗腐蝕性能更好。好。（2）一些合金的成分、性能和用途）一些合金的成分、性能和用途 生鐵和鋼隨著含碳量的不同，性能相應生鐵和鋼隨著含碳量的不

4、同，性能相應地發生了變化，一般來說，含碳量越高，地發生了變化，一般來說，含碳量越高，硬度越大；含碳量越低，韌性越好。在鋼硬度越大；含碳量越低，韌性越好。在鋼中加入一種或幾種其他元素可以制成具有中加入一種或幾種其他元素可以制成具有特殊性能的鋼。特殊性能的鋼。（3）其他幾種合金的成分、性能和用途）其他幾種合金的成分、性能和用途合金合金 主要成分主要成分 主要性能主要性能 主要用途主要用途黃銅黃銅 銅、鋅銅、鋅強度大、可塑性強、強度大、可塑性強、易加工、耐腐蝕易加工、耐腐蝕機器零件、儀表、機器零件、儀表、日用品日用品焊錫焊錫 錫、鉛錫、鉛熔點低熔點低焊接金屬焊接金屬硬鋁硬鋁 鋁、銅、鋁、銅、鎂、硅鎂

5、、硅強度和硬度大、密度強度和硬度大、密度小小 、耐腐蝕、耐腐蝕火箭、飛機、輪火箭、飛機、輪船等制造業船等制造業課題課題2 金屬的化學性質金屬的化學性質 知識點知識點1 金屬和氧氣的反應金屬和氧氣的反應 1.鎂、鋁與氧氣的反應鎂、鋁與氧氣的反應（1）常溫下（在空氣中）常溫下（在空氣中） 現象：銀白色鎂條露置于空氣中，表面會逐漸現象：銀白色鎂條露置于空氣中，表面會逐漸變暗，生成白色固體。變暗，生成白色固體。銀白色鋁露置于空氣中，表面會逐漸變暗，生銀白色鋁露置于空氣中，表面會逐漸變暗，生成一層致密的薄膜成一層致密的薄膜氧化鋁；氧化鋁薄膜可以氧化鋁；氧化鋁薄膜可以阻止內部的鋁進一步氧化，從而對鋁制品起

6、保阻止內部的鋁進一步氧化，從而對鋁制品起保護作用。因此，鋁制品具有很好的抗腐蝕性。護作用。因此，鋁制品具有很好的抗腐蝕性。2Mg+O2 = 2MgO 4Al+3O2 = 2Al2O32.鐵與氧氣的反應鐵與氧氣的反應（1）常溫下在干燥的空氣中，鐵很難與氧氣發）常溫下在干燥的空氣中，鐵很難與氧氣發生反應。生反應。（2）常溫下在潮濕的空氣中，鐵與空氣中的氧氣）常溫下在潮濕的空氣中，鐵與空氣中的氧氣和水共同作用會生成暗紅色疏松的物質和水共同作用會生成暗紅色疏松的物質鐵銹鐵銹（主要成分是三氧化二鐵）（主要成分是三氧化二鐵）（3）鐵絲在氧氣中燃燒時）鐵絲在氧氣中燃燒時現象：劇烈燃燒，火星四射，放出大量的熱

7、，現象：劇烈燃燒，火星四射，放出大量的熱，生成一種黑色固體。生成一種黑色固體。3Fe+2O2 Fe3O43.銅與氧氣的反應銅與氧氣的反應（1）銅在常溫下干燥的空氣中幾乎不與氧氣反應。）銅在常溫下干燥的空氣中幾乎不與氧氣反應。(但銅遇氧氣、水、二氧化碳能生銹但銅遇氧氣、水、二氧化碳能生銹) （2）銅在加熱時）銅在加熱時現象：銅絲表面逐漸變成黑色。現象：銅絲表面逐漸變成黑色。2Cu+O2 2CuO 4.金、銀等金屬與氧氣的反應金、銀等金屬與氧氣的反應 金、銀等金屬即使在高溫條件下也不與氧氣金、銀等金屬即使在高溫條件下也不與氧氣發生反應，發生反應，“真金不怕火煉真金不怕火煉”就是對金的化學性質就是對

8、金的化學性質的描述。的描述。知識點知識點2 金屬與鹽酸、稀硫酸的反應金屬與鹽酸、稀硫酸的反應1.鎂、鋅、鐵、銅等金屬與鹽酸、稀硫酸的反鎂、鋅、鐵、銅等金屬與鹽酸、稀硫酸的反應現象和化學方程式。應現象和化學方程式。 由金屬與稀酸反應的現象可以得出：鎂、鋅、由金屬與稀酸反應的現象可以得出：鎂、鋅、鐵三種金屬都能與鹽酸和稀硫酸反應，反應后都鐵三種金屬都能與鹽酸和稀硫酸反應，反應后都生成了氫氣，但反應的劇烈程度不同；而銅與鹽生成了氫氣，但反應的劇烈程度不同；而銅與鹽酸或稀硫酸不反應。說明鎂、鋅、鐵、銅的化學酸或稀硫酸不反應。說明鎂、鋅、鐵、銅的化學活動性依次減弱。活動性依次減弱。 實驗證明：金屬能否與

9、酸反應，以及反應的劇實驗證明：金屬能否與酸反應，以及反應的劇烈程度與金屬的化學活動性有關。烈程度與金屬的化學活動性有關。2.置換反應置換反應（1）概念：一種單質和一種化合物反應，生成）概念：一種單質和一種化合物反應，生成另一種單質與另一種化合物的反應叫做置換反應。另一種單質與另一種化合物的反應叫做置換反應。（2）置換反應與化合反應、分解反應的區別）置換反應與化合反應、分解反應的區別 知識點知識點3 金屬與金屬化合物的反應：金屬的活動性金屬與金屬化合物的反應：金屬的活動性順序，順序， 金屬與某些金屬化合物溶液的金屬與某些金屬化合物溶液的反應：如反應：如Al與與CuSO4溶液溶液 Fe與與CuSO

10、4溶液溶液 Cu與與AgNO3溶液溶液 反應的現象及化學方程式？反應的現象及化學方程式？ 幾個問題幾個問題1、把鋅放入硝酸銅、把鋅放入硝酸銅 硝酸銀的混合溶液中，硝酸銀的混合溶液中，充分反應后向固體加硫酸看是否有氣泡的充分反應后向固體加硫酸看是否有氣泡的問題。問題。2、把鐵、把鐵 銅的混合物放入硝酸銀溶液中銅的混合物放入硝酸銀溶液中的問題。的問題。3、設計方案驗證金屬的活動性順序。、設計方案驗證金屬的活動性順序。4、金屬和鹽溶液反應后，金屬質量變化、金屬和鹽溶液反應后，金屬質量變化的問題。的問題。總結：總結：1、金屬距離越遠越先反應。、金屬距離越遠越先反應。2、 先排順序先排順序 一般不用中間

11、產物（有時用酸）一般不用中間產物（有時用酸）知識點知識點4 關于金屬與稀硫酸反應產生關于金屬與稀硫酸反應產生氫氣的兩種情況氫氣的兩種情況1.足量金屬與等量的同種酸反應足量金屬與等量的同種酸反應 相同質量的足量的鋁、鎂、鐵、鋅四種金屬與相同質量的足量的鋁、鎂、鐵、鋅四種金屬與同濃度、等質量的稀硫酸（或稀鹽酸）反應，由同濃度、等質量的稀硫酸（或稀鹽酸）反應，由于稀硫酸（或稀鹽酸）全部參加反應，則產生氫于稀硫酸（或稀鹽酸）全部參加反應，則產生氫氣的質量相等。氣的質量相等。 原因：金屬與酸反應產生氫氣實際是金屬將酸原因：金屬與酸反應產生氫氣實際是金屬將酸中的氫元素置換出來，因為用的是同濃度、等質中的氫

12、元素置換出來，因為用的是同濃度、等質量的稀硫酸（或稀鹽酸），酸又全部參加反應，量的稀硫酸（或稀鹽酸），酸又全部參加反應，所以酸所含的氫元素相等，因此產生的氫氣質量所以酸所含的氫元素相等，因此產生的氫氣質量相等。相等。2.等量金屬與足量酸反應等量金屬與足量酸反應 解答此類題型要注意：因為酸是足量的，所以解答此類題型要注意：因為酸是足量的，所以金屬完全反應，計算氫氣質量時，可直接找金屬金屬完全反應，計算氫氣質量時，可直接找金屬與氫氣的質量關系，與酸的種類與質量無關。與氫氣的質量關系，與酸的種類與質量無關。 由此可知，相等質量的鋁、鎂、鐵、鋅四種由此可知，相等質量的鋁、鎂、鐵、鋅四種金屬與足量的稀硫

13、酸反應產生氫氣的質量由多金屬與足量的稀硫酸反應產生氫氣的質量由多到少的順序為：鋁到少的順序為：鋁鎂鎂鐵鐵鋅鋅鋁鋁 9 鎂鎂 12 鐵鐵 28 鋅鋅 32.5例例1：把相同體積、相同質量分數的稀鹽酸，分把相同體積、相同質量分數的稀鹽酸，分別滴到等質量、顆粒大小相同的別滴到等質量、顆粒大小相同的X、Y、Z三種較三種較活潑金屬中，生成活潑金屬中，生成H2的質量與反應時間的關系的質量與反應時間的關系如下圖所示。這三種金屬的活動性順序如下圖所示。這三種金屬的活動性順序為為 ；假如；假如X、Y、Z都是都是+2價金屬，則相價金屬，則相對原子質量由大到小的順序為對原子質量由大到小的順序為 。 關于含雜質物質的

14、計算關于含雜質物質的計算1、弄清鐵礦石、弄清鐵礦石 氧化鐵氧化鐵 生鐵生鐵 鐵鐵 的關系的關系2、銅鋅合金和足量酸反應求銅的質量分數的、銅鋅合金和足量酸反應求銅的質量分數的問題問題3、56克鐵鋅合金產生多少氫氣的問題克鐵鋅合金產生多少氫氣的問題 課題課題3 金屬資源的利用和保護金屬資源的利用和保護 知識點知識點1 金屬礦物；鐵的冶煉金屬礦物；鐵的冶煉1.例：有磁鐵礦（主要成分是例：有磁鐵礦（主要成分是Fe3O4）、黃鐵礦）、黃鐵礦（主要成分是（主要成分是FeS2）、赤鐵礦（主要成分是）、赤鐵礦（主要成分是Fe2O3），請從多角度分析三種礦石中哪種不），請從多角度分析三種礦石中哪種不適合煉鐵？原

15、因是什么？適合煉鐵？原因是什么？（2）實驗裝置）實驗裝置：2.鐵的冶煉鐵的冶煉（1）冶煉原理：）冶煉原理：Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2（3）實驗步驟）實驗步驟：檢查裝置的氣密性；檢查裝置的氣密性；將適量的氧化鐵放入玻璃管內；將適量的氧化鐵放入玻璃管內；點燃裝置最右邊的酒精燈并通入一氧化碳點燃裝置最右邊的酒精燈并通入一氧化碳氣體；氣體；待裝置內的空氣完全排凈后，點燃酒精噴燈給待裝置內的空氣完全排凈后，點燃酒精噴燈給氧化鐵加熱；氧化鐵加熱；當玻璃管內的紅色粉末變為黑色時，停止加當玻璃管內的紅色粉末變為黑色時，停止加熱；熱；待玻璃管內的固體冷卻后，停止通入一氧化碳，待玻璃管內的固體冷卻后，停

16、止通入一氧化碳，最后熄滅裝置最右邊的酒精燈最后熄滅裝置最右邊的酒精燈。（4）實驗現象：紅色粉末逐漸變為黑色，生）實驗現象：紅色粉末逐漸變為黑色，生成一種能使澄清石灰水變渾濁的氣體。成一種能使澄清石灰水變渾濁的氣體。3.工業煉鐵工業煉鐵（1）原料：鐵礦石、焦炭、石灰石、空氣）原料：鐵礦石、焦炭、石灰石、空氣（2）主要設備：高爐）主要設備：高爐（3）方法：將鐵礦石（如赤鐵礦石）、焦炭和）方法：將鐵礦石（如赤鐵礦石）、焦炭和石灰石按一定的比例一起加入到高爐中，從爐石灰石按一定的比例一起加入到高爐中，從爐的下部通進氧氣或富氧的熱空氣，在高爐內發的下部通進氧氣或富氧的熱空氣，在高爐內發生復雜的化學反應，

17、最終使鐵礦石轉化成生鐵。生復雜的化學反應，最終使鐵礦石轉化成生鐵。說明：煉鐵高爐中的還原劑主要是一氧化碳，說明：煉鐵高爐中的還原劑主要是一氧化碳，它能夠與鐵礦石充分接觸，使反應更加完全。它能夠與鐵礦石充分接觸，使反應更加完全。焦炭的作用是燃燒放出熱量為煉鐵提供高溫，焦炭的作用是燃燒放出熱量為煉鐵提供高溫，并且產生氣體還原劑一氧化碳；石灰石的作用并且產生氣體還原劑一氧化碳；石灰石的作用是造渣，除去鐵礦石中難熔的二氧化硅。是造渣，除去鐵礦石中難熔的二氧化硅。知識點知識點2 鐵的銹蝕和防護鐵的銹蝕和防護防止鐵生銹的方法：根據鐵的銹蝕條件不難推斷防止鐵生銹的方法：根據鐵的銹蝕條件不難推斷出防止鐵生銹的

18、方法是使鋼鐵制品隔絕空氣或隔出防止鐵生銹的方法是使鋼鐵制品隔絕空氣或隔絕水。具體方法如下：絕水。具體方法如下：（1）保持鐵制品表面干燥和潔凈；）保持鐵制品表面干燥和潔凈；（2）在鐵制品表面涂一層保護膜，如：刷油）在鐵制品表面涂一層保護膜，如：刷油漆、涂油、電鍍、燒搪瓷、烤藍等。漆、涂油、電鍍、燒搪瓷、烤藍等。（3）改變鐵制品的內部結構，制成合金，如不）改變鐵制品的內部結構，制成合金，如不銹鋼。銹鋼。知識點知識點3 金屬資源的保護金屬資源的保護（1）防止金屬銹蝕）防止金屬銹蝕（2）回收利用廢舊金屬）回收利用廢舊金屬（3）合理有效地開采礦物）合理有效地開采礦物（4）尋找金屬的代用品）尋找金屬的代用

19、品例例1：下圖所示為實驗室用一氧化碳還原氧化鐵：下圖所示為實驗室用一氧化碳還原氧化鐵的實驗裝置圖，兩位同學在老師的指導下按下的實驗裝置圖，兩位同學在老師的指導下按下圖連接實驗裝置、檢查裝置的氣密性、裝藥品、圖連接實驗裝置、檢查裝置的氣密性、裝藥品、固定實驗裝置。但就下面的實驗操作順序問題固定實驗裝置。但就下面的實驗操作順序問題出現了分歧：小菊同學認為先通一段時間的一出現了分歧：小菊同學認為先通一段時間的一氧化碳排凈空氣，然后再點燃酒精燈和酒精噴氧化碳排凈空氣，然后再點燃酒精燈和酒精噴燈，小玲同學覺得這樣做不好，她的理由燈，小玲同學覺得這樣做不好，她的理由是：是： ；小玲同學主張先點燃酒精燈和酒

20、；小玲同學主張先點燃酒精燈和酒精噴燈，然后再通一氧化碳，小菊同學又提出精噴燈，然后再通一氧化碳，小菊同學又提出反對，她的理由是反對，她的理由是 ，老師認為他們的反對意，老師認為他們的反對意見都有道理。請你幫助兩位同學解決他們的困見都有道理。請你幫助兩位同學解決他們的困難，你的方法是難，你的方法是 。一氧化碳還原氧化鐵（Fe2O3）的化學方程式是 。例例2.抗氧化劑能吸收氧氣，降低食品內部及抗氧化劑能吸收氧氣，降低食品內部及周圍環境的含氧量，阻止氧氣和食品發生氧周圍環境的含氧量，阻止氧氣和食品發生氧化反應，從而延長食品的保質期。小明發現化反應，從而延長食品的保質期。小明發現新買來的茶葉包裝盒內有

21、一個印有新買來的茶葉包裝盒內有一個印有“抗氧化劑抗氧化劑”字樣的小包，內裝灰黑色粉末，其成分最可字樣的小包，內裝灰黑色粉末，其成分最可能是能是 （ ）A.氧化銅氧化銅 B.活性炭活性炭 C.鐵粉鐵粉 D.生石灰生石灰例例3.工業煉鐵是把鐵礦石和焦炭等原料一起加工業煉鐵是把鐵礦石和焦炭等原料一起加入高爐，在高溫下通入空氣進行一系列反應把入高爐，在高溫下通入空氣進行一系列反應把鐵還原出來。鐵還原出來。（1）通入空氣使固態的焦炭轉化為具有還原性的）通入空氣使固態的焦炭轉化為具有還原性的氣態物質，轉化過程中涉及的反應的化學方程式氣態物質，轉化過程中涉及的反應的化學方程式是：是： 。（。（2）赤鐵礦（主

22、要成分為）赤鐵礦（主要成分為Fe2O3）在高）在高爐里反應生成單質鐵的化學方程式是爐里反應生成單質鐵的化學方程式是 。（。（3）計）計算：算：氧化鐵（氧化鐵（Fe2O3）的相對分子質量是）的相對分子質量是 ； 5000t含氧化鐵含氧化鐵84%的赤鐵礦中，氧化鐵的質的赤鐵礦中，氧化鐵的質量是量是 ；上述赤鐵礦理論上可煉得含鐵上述赤鐵礦理論上可煉得含鐵98%的生鐵的生鐵 t。例例4.聯合鋼鐵工業的基本生成流程示意圖如聯合鋼鐵工業的基本生成流程示意圖如下所示：下所示：鐵礦石鐵礦石焦炭、空氣焦炭、空氣生鐵生鐵鋼坯鋼坯設備A廢銅鐵、純氧廢銅鐵、純氧請回答下列問題：請回答下列問題：（1）寫出設備）寫出設備

23、A的名稱：的名稱： （2）寫出以赤鐵礦為原料在高溫條件下與一）寫出以赤鐵礦為原料在高溫條件下與一氧化碳反應制取鐵的化學方程式：氧化碳反應制取鐵的化學方程式： 。（3）應用化學原理分析，工業煉鋼時用純氧而）應用化學原理分析，工業煉鋼時用純氧而不用空氣的原因是：不用空氣的原因是： 。（4）鐵粉與生石灰都是常用的干燥劑，）鐵粉與生石灰都是常用的干燥劑，現欲用化學方法檢驗某食品袋中的干燥劑現欲用化學方法檢驗某食品袋中的干燥劑究竟是其中的哪一種，請你簡述方法和現究竟是其中的哪一種，請你簡述方法和現象：象： （5）生產上配制）生產上配制1200g溶質質量分數為溶質質量分數為10%的鹽酸來測定鋼坯中鐵的含量

24、，則的鹽酸來測定鋼坯中鐵的含量，則約需溶質質量分數為約需溶質質量分數為40%的濃鹽酸（密的濃鹽酸（密度以度以1.2g/mL計）多少毫升？計）多少毫升？例例4：為探究金屬的活動性順序，張麗同學利用鐵絲、：為探究金屬的活動性順序，張麗同學利用鐵絲、鋅片、銅絲、稀鹽酸、硫酸銅溶液、硝酸銀溶液進行鋅片、銅絲、稀鹽酸、硫酸銅溶液、硝酸銀溶液進行了下面的實驗：了下面的實驗：實驗一：將鋅片與銅片放入稀鹽酸中，鋅片表面有氣泡實驗一：將鋅片與銅片放入稀鹽酸中，鋅片表面有氣泡產生，銅片無明顯變化。產生，銅片無明顯變化。實驗二：將鐵絲放入硫酸銅溶液中，鐵絲表面有紅色實驗二：將鐵絲放入硫酸銅溶液中，鐵絲表面有紅色固體

25、沉淀。固體沉淀。實驗三：將銅片放入硝酸銀溶液中，一段時間后逐漸實驗三：將銅片放入硝酸銀溶液中，一段時間后逐漸變為銀白色。變為銀白色。（1）由實驗可得出金屬的活動性關系是）由實驗可得出金屬的活動性關系是 （2）要確定上述四種金屬的活動性順序，應補）要確定上述四種金屬的活動性順序，應補充充 實驗，理由是實驗，理由是 。 例例2：在已調平的托盤天平兩邊各放一個等質：在已調平的托盤天平兩邊各放一個等質量的燒杯，向燒杯中各倒入質量相等、質量分量的燒杯，向燒杯中各倒入質量相等、質量分數也相等的稀硫酸，然后在左盤的燒杯中放入數也相等的稀硫酸，然后在左盤的燒杯中放入一定質量的金屬一定質量的金屬X粉末，同時在右盤的燒杯中粉末，同時在右盤的燒杯中放入與放入與X等質量的金屬等質量的金屬Y粉末，觀察到天平的粉末，觀察到天平的指針先偏向左邊，當兩種金屬完全溶解后，天指針先偏向左邊，當兩種金屬完全溶解后，天平的指針偏向右邊。則平的指針偏向右邊。則X、Y是下表組合中的是下表組合中的 （ ）ABCDXMgZnZnFeYFeMgFeZn例例1：等