1、精選文檔 九班級化學第八單元 金屬和金屬材料（學問點）第一課時 金屬材料一金屬1金屬材料金屬材料包括純金屬和它們的合金。人類從石器時代進入青銅器時代，繼而進入鐵器時代，100多年前才開頭使用鋁。鐵、鋁、銅和它們的合金是人類使用最多的金屬材料，世界上年產量最多的金屬是鐵，其次是鋁（鋁的密度小，抗腐蝕性強，在當今社會被廣泛使用）2金屬的物理性質金屬具有很多共同的物理性質：常溫下金屬都是固體（汞除外），有金屬光澤，大多數金屬是電和熱的優良導體，有延展性，能夠彎曲，密度大，熔點高。 金屬除具有一些共同的物理性質外，還具有各自的特性，不同種金屬的顏色、硬度、熔點、導電性、導熱性等物理性質差別較大。 鐵、

2、鋁、銀、鉑、鎂等金屬呈銀白色，銅卻呈紫紅色，金呈黃色。 常溫下，鐵、鋁、銅等大多數金屬是固體，但體溫計中的汞（俗稱水銀）卻是液體。3 . 金屬之最 地殼中含量最高的金屬元素是鋁（其次是鐵）。人體中含量最高的金屬元素是鈣。 目前世界上年產量最高的金屬是鐵。 導電，導熱性最好的金屬是銀（較好的有銅、金、鋁）。 密度最大的金屬鋨（密度較大的金屬有金、鉛）。 密度最小的金屬是鋰（密度較小的金屬有鋁、鎂等）。 熔點最高的的金屬是鎢，熔點最低的金屬是汞。為什么？（熔點較低的金屬是錫） 硬度最大的金屬是鉻，（硬度較小的金屬有鉛Pb）。4影響物質用途的因素爭辯： 為什么菜刀、鐮刀、錘子等用鐵制而不用鉛制？鉛硬

3、度小，鉛有毒。 銀的導電性比銅好，但電線一般用銅制而不用銀制，緣由是銀的價格昂貴，資源稀有。 為什么燈泡里的燈絲用鎢制而不用錫制？假如用錫的話，可能會消滅什么狀況？（鎢的熔點高，錫的熔點低，用錫做燈絲會熔化。） 為什么有的鐵制品如水龍頭等要鍍鉻?假如鍍金怎么樣？（鉻的硬度大，不生銹，金雖然美觀但價格高。） 在制造保險絲時，則要選用熔點較低的金屬。（為什么?） 在制造硬幣時，要選用光澤好、耐磨、耐腐蝕易加工的金屬。（為什么？）結論：物質的性質在很大程度上打算了物質的用途，但這不是唯一的打算因素，在考慮物質的用途時，還需要考慮價格、資源、是否美觀、使用是否便利以及廢料是否易于回收和對環境的影響等多

4、種因素。二. 合金1.合金：合金是由一種金屬跟其他金屬（或非金屬）熔合而形成的具有金屬特性的物質。（合金至少含一種金屬，也可含多種金屬。）留意：（1）合金是金屬與金屬或金屬與非金屬的混合物。 （2）合金的很多性能與組成它們的純金屬不同，使合金更簡潔適合不同的用途。 （3）日常使用的金屬材料，大多數為合金。 （4）金屬在熔合了其它金屬和非金屬后，不僅組成上發生了變化，其內部組成結構也發生了轉變，從而引起性質的變化。2.合金的形成條件：其中任一金屬熔點不能高于另一金屬沸點（當兩種金屬形成合金時）。3.合金與組成它們的純金屬性質比較。下面是黃銅和銅片，焊錫和錫，鋁合金和鋁線的有關性質比較：性質比較黃

5、銅銅焊錫錫鋁合金鋁光澤與顏色黃色 有光澤紫紅色有光澤深灰色金屬光澤銀白色有光澤銀白色有光澤銀白色有光澤硬度比銅大堅韌硬度大質軟堅硬質軟熔點比銅低較高比錫低較低比鋁低較高合金的強度和硬度一般比組成它們的純金屬更高（黃銅比銅更硬，焊錫比錫硬），抗腐蝕性能等更好；顏色更明麗,有些合金的熔點比純金屬更低（如：保險絲熔點很低）4.幾種常見合金 （1）鐵合金：主要包括生鐵和鋼，它們的區分是含碳量不同，生鐵含碳量2%-4.3%，鋼的含碳量為0.03%2%。鋼比生鐵具有更多的優良性能，易于加工，用途更為廣泛。 （2）鋁合金：鋁中加入鎂、銅、鋅等金屬形成合金。廣泛應用于制造飛機、艦艇和載重汽車等，可增加它們的載

6、重量以及提高運行速度，并具有抗海水腐蝕、避磁性等特點。 （3）銅合金：黃銅：銅、鋅的合金；青銅：銅、錫的合金；白銅：銅、鎳的合金。（4）鈦和鈦合金：被認為是21世紀的重要金屬材料。 性質：熔點高、強度大、密度小、可塑性好、易于加工，機械性能好，抗腐蝕性能格外好，與人體具有很好的“相容性”，又稱親生物金屬。 用途：噴氣式發動機、飛機機身、人造衛星外殼、火箭殼體、醫學補形、造紙、人造骨、海水淡化設備、海輪、艦艇的外殼等。 錳鋼:(韌性好、硬度大)用于鋼軌、挖掘機鏟斗、坦克裝甲、自行車架。課外閱讀：P7頁外形記憶合金 家庭小試驗：P8頁 淬火與回火課題二 金屬的化學性質一. 金屬與氧氣的反應金屬條件

7、反應方程式現象Mg常溫下（在空氣中）2MgO2 =2MgO銀白色鎂條在空氣中表面漸漸變暗，生成白色固體。點燃時（在空氣中或在氧氣中）點燃2MgO2 =2MgO猛烈燃燒，發出刺眼的白光，生成一種白色固體。Al常溫下（在空氣中）4Al+3O2 =2Al2O3銀白色的表面漸漸變暗，生成一層致密的薄膜。點燃時（在氧氣中）點燃4Al+3O2 =2Al2O3猛烈燃燒，放出大量的熱和刺眼的白光，生成白色固體。Fe常溫下，干燥的空氣常溫下，在潮濕的空氣中鐵與空氣中的氧氣和水共同作用下會生成暗紅色疏松的物質鐵銹（Fe2O3·H2O）在氧氣中點燃點燃3Fe2O2 =Fe3O4 猛烈燃燒，火星四射，放出熱

8、量，生成一種黑色固體。Cu常溫下，干燥的空氣加熱時2CuO2 =2CuO銅絲表面漸漸變為黑色在潮濕的空氣中2Cu+O2+CO2+H2O=Cu2(OH)2CO3銅表面生成一層綠色物質Au、Ag即使在高溫下也不與氧氣反應“真金不怕火煉”。結論：大多數金屬都能與氧氣反應，但反應的難易和猛烈程度不同。Mg、Al等在常溫下就能與氧氣反應；Fe、Cu等在常溫下幾乎不能單獨與氧氣反應，但在點燃或加熱的狀況下可以發生反應；Au、Ag等在高溫時也不與氧氣反應。1.依據金屬與氧氣反應的難易和猛烈程度不同可以知道金屬的活潑性。以上事實說明： 鎂，鋁較活潑；鐵，銅次之；金,銀最不活潑。2.鋁具有很好的抗腐蝕性能，緣由

9、是鋁在空氣中與氧氣反應，其表面生成一層致密的氧化鋁（Al2O3）薄膜，能阻擋鋁被進一步氧化。二.金屬與酸的反應金屬現象反應的化學方程式稀鹽酸稀硫酸稀鹽酸稀硫酸鎂猛烈反應，產生大量氣泡，溶液仍為無色，試管壁發熱，生成的氣體能燃燒，火焰呈淡藍色。Mg2HCl =MgCl2H2MgH2SO4=MgSO4H2鋅反應比較猛烈，產生大量氣泡，溶液仍為無色，試管壁發熱，生成的氣體能夠燃燒并且產生淡藍色火焰。Zn2HCl =ZnCl2H2ZnH2SO4=ZnSO4H2鐵反應緩慢，有氣泡產生，溶液由無色漸漸變為淺綠色，生成氣體能燃燒并且產生淡藍色火焰。Fe2HCl =FeCl2H2FeH2SO4 =FeSO4H

10、2銅不反應結論：Mg、Zn、Fe的金屬活動性比銅強，它們能置換出稀硫酸或稀鹽酸中的氫。1金屬能與酸反應（注：酸一般是指稀鹽酸和稀硫酸）有些金屬的化學活動性比氫強，如Mg、Al、Zn、Fe等，它們都能與稀鹽酸、稀硫酸反應放出氫氣；但有些金屬比氫的活動性弱，它們不能與酸反應，如Cu、Ag等。當鐵與酸反應時，生成物為價的鐵，而不是價的鐵。2 要求寫：Mg,Al,Zn,Fe分別與稀鹽酸，稀硫酸反應的化學反應方程式。 Mg+2HCl=MgCl2+H2 2Al+6HCl=2AlCl3+3H2 Mg+H2SO4=MgSO4 +H2 2Al+3H2SO4=Al2(SO4)3+3H2 Zn+2HCl = ZnC

11、l2+H2 Fe +2HCl = FeCl2+H2 Zn+H2SO4 = ZnSO4+H2 Fe +H2SO4= FeSO4+H2三金屬能與某些化合物的溶液反應：試驗操作現象反應的化學方程式質量變化應用鐵絲浸入硫酸銅溶液中浸入溶液的鐵釘表面掩蓋一層紫紅色的物質，溶液由藍色漸漸變為淺綠色FeCuSO4= CuFeSO4金屬質量增加，溶液質量削減不能用鐵制品放硫酸銅溶液（或農藥波爾多液）鋁絲浸入硫酸銅溶液中浸入溶液的鋁絲表面掩蓋一層紫紅色的物質，溶液由藍色漸漸變為無色2Al+3CuSO4=Al2(SO4)3+3Cu金屬質量增加，溶液質量削減銅絲浸入硝酸銀溶液中浸入溶液的銅絲表面掩蓋一層銀白色的物質

12、，溶液由無色漸漸變為藍色Cu+2AgNO3=Cu(NO3)2+2Ag金屬質量增加，溶液質量削減銅絲浸入硫酸鋁溶液中結論：1.以上四種金屬的活動性由強到弱的挨次為：Al>Fe>Cu>Ag2.活潑性強的金屬能把活潑性弱的金屬從其化合物溶液中置換出來。留意 1.此類反應肯定在溶液中進行，不溶于水的化合物一般不與金屬反應。 2. K、Ca、Na活動性格外強，但不能用它們置換化合物中的金屬，由于它們能同溶液中的水猛烈反應。只有活動性強的金屬，才能把活動性弱的金屬從它們的化合物的溶液中置換出來， 反之則不能。例如：Fe +CuSO4= FeSO4+Cu （我國西漢發覺的濕法冶鐵原理） C

13、u+2AgNO3=Cu(NO3)2+2Ag CuFeCl2不反應（留意：一些物質的顏色 .MgO、AlO為白色固體， FeO、CuO為黑色固體，鐵絲為銀白色，鐵粉為黑色。ZnSO4AgNO3 HCl H2SO4的溶液均為無色，FeCl2 FeSO4的溶液為淺綠色；CuSO4 Cu(NO3)2 CuCl2的溶液為藍色。）四.置換反應(由二,三總結如下)由一種單質與一種化合物反應，生成另一種單質和另一種化合物的反應叫置換反應。置換反應的數學表達式為： 。常見的置換反應： 活潑金屬與酸的反應 活潑金屬與化合物溶液的反應 碳和金屬氧化物的反應 氫氣與金屬氧化物的反應五金屬活動性挨次從金屬與O2 反應的

14、難易、金屬與酸反應的猛烈程度，可分析得出金屬的活動性挨次如下：K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb(H) Cu Hg Ag Pt Au-金屬活動性由強漸漸減弱（）金屬活動性挨次可接受“五元素一句”的方法記憶，即“鉀鈣鈉鎂鋁，鋅鐵錫鉛氫，銅汞銀鉑金”。（）金屬活動性挨次的應用： 推斷金屬活動性的強弱在金屬活動性挨次里，金屬的位置越靠前，它的活動性就越強。 推斷金屬與酸的置換反應能否發生在金屬活動性挨次里，位于氫前的金屬能置換出稀鹽酸、稀硫酸中的氫。位于氫后的金屬不能置換出稀鹽酸、稀硫酸中的氫。例如：Zn+H2SO4 = ZnSO4+H2 CuH2SO4不反應 推斷金屬與化合物溶液的

15、置換反應能否發生在金屬活動性挨次里，位于前面的金屬能把位于后面的金屬從它們的化合物的溶液里置換出來。例如： Fe +CuSO4= FeSO4+Cu CuFeSO4不反應金屬與化合物的溶液發生置換反應的條件：A 金屬的活動性必需排在化合物中金屬的前面；如Fe能與CuSO4溶液發生置換反應， 而Cu不能與FeSO4溶液發生反應.b不能用K、Ca 、Na與化合物的溶液反應，由于它們太活潑，能與溶液中的水反應。c 化合物必需溶于水，金屬與化合物的固體不能發生置換反應。注：選擇鐵的化合物時只能選含Fe2的化合物， Fe3有較強的氧化性能與不活潑金屬反應.如：Cu2FeCl3CuCl22FeCl2 而Cu

16、FeCl2 不反應。 優先置換原理 近 K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb(H) Cu Hg Ag Pt Au 遠 金屬和化合物溶液的置換反應：混合溶液與一種金屬發生置換反應的挨次是“先遠”“后近” ；例：在AgNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中加入鐵粉，鐵先和AgNO3進行置換反應，只有當AgNO3反應完了，鐵才和Cu(NO3)進行置換反應。 金屬混合物與一種鹽溶液發生置換反應的挨次也是“先遠”“后近”。例：鋅粉和鐵粉同時放入CuSO4溶液中，鋅先和CuSO4反應，鋅反應完了鐵才和CuSO4反應。課題三金屬資源的利用和愛護金屬元素在自然界的存在方式地球上的金屬資源廣泛存在于

17、地殼和海洋中，除少數很不活潑的金屬如金、銀等以單質形式存在外，其余都以化合物形式存在。工業上把能用來提煉金屬的礦物叫礦石。（）地殼中含量最多的金屬元素是Al,其次是Fe,還含有Ca、Na、K、Mg、Zn、Cu、Ag、Au等。（）幾種常見礦石的名稱及主要成分：赤鐵礦（Fe2O3）、磁鐵礦（Fe3O）、菱鐵礦（FeCO3）。黃鐵礦（FeS2）一.鐵的冶煉1.試驗室煉鐵：一氧化碳還原氧化鐵(1)儀器：鐵架臺（2個）、硬質玻璃管、單孔橡皮賽（2個）、酒精燈、試管、酒精噴燈、雙孔橡皮賽、導氣管。(2)藥品：氧化鐵粉末、澄清石灰水、一氧化碳氣體（3）裝置圖： （4）步驟：檢驗裝置的氣密性；裝入藥品并固定；

18、向玻璃管內通入一氧化碳氣體；給氧化鐵加熱；停止加熱；停止通入一氧化碳。（5）現象：紅色粉末漸漸變成黑色，澄清石灰水變渾濁，尾氣燃燒產生藍色火焰。（6）化學方程式：3CO+Fe2O32Fe+3CO2 2CO+O22CO2 Ca(OH)2+CO2=CaCO3+H2O（7）留意事項：與H2還原氧化銅的試驗操作挨次一樣，即先通入CO再加熱（由于CO具有可燃性，在加熱前應先排盡裝置內的空氣，以免點燃不純潔的CO氣體而發生爆炸。）試驗完畢，停止加熱，連續通入CO至試管冷卻（防止還原出來的鐵重新被氧化）。（8）尾氣處理：因CO有毒，不能任憑排放在空氣中，處理的原則是將CO燃燒掉轉化為無毒的CO2或用氣球收集

19、起備用。2.工業上煉鐵：工業上冶煉鐵的原料、主要反應原理和主要設備見下表。原料鐵礦石、焦炭、石灰石，空氣等主要反應原理在高溫條件下，利用焦炭與氧氣反應生成一氧化碳把鐵從鐵礦石里還原出來，其主要反應原理為：Fe2O3+3CO2Fe+3CO2主要設備高爐產品生鐵高爐中發生的主要反應：五個 C+O2CO2 C+CO22CO Fe2O3+3CO2Fe+3CO2CaCO3CaO+CO2 CaO+SiO2CaSiO3 (渣) 石灰石為造渣材料。注：試驗室煉得的鐵是純潔物，工業上煉得的鐵是混合物。3含雜物質的化學方程式的計算（）化學方程式所表示的物質之間的質量關系，都是純潔物之間的質量關系。當反應物中含有雜質時，必需先將它們換算成純物質的質量，然后才能代人計算。（）純物質與不純物質的質量之間換算關系如下： 純度純物質的質量不純物質的總質量×100% 1雜質的質量分數 純物質的質量不純物質的質量×純度 不純物質的質量純物質的質量÷純度 雜質質量不純物質的質量×（1純度）二.金屬資源的愛護.鐵銹蝕的條