1、第八單元 金屬和金屬材料北北京京奧奧運運會會獎獎牌牌課題1 金屬材料 一.金屬：常見金屬Cu、Fe、Al 1.金屬的使用,標志著社會生產力發展的水平 (1)人類社會發展中工具使用過程： 石器 銅器 鐵器 鋁制品 (2)金屬工具的出現先后與金屬的活潑性有關：越不活潑的金屬越容易冶煉 2.金屬的物理通性 (1)具有金屬光澤 (2)良好的導電和導熱性 (3)良好的延性和展性物理性質物理性質物理性質比較物理性質比較導電性導電性（以銀的（以銀的導電性為導電性為100100作標準）作標準）密度密度（g gcmcm-3-3）熔點熔點()()硬度硬度（以金剛石的（以金剛石的硬度為硬度為1010作標準）作標準）

2、優優良良金金 鉛鉛 銀銀 銅銅 鐵鐵 鋅鋅 鋁鋁 19.3 11.3 10.5 8.92 7.86 7.14 2.70 大大小小鎢鎢 鐵鐵 銅銅 金金 銀銀 鋁鋁 錫錫 3410 1535 1083 1064 962 660 232 高高低低鉻鉻 鐵鐵 銀銀 銅銅 金金 鋁鋁 鉛鉛9 45 2.54 2.53 2.53 22.9 1.5 大大小小銀銀 銅銅 金金 鋁鋁 鋅鋅 鐵鐵 鉛鉛100 99 74 61 27 17 7.93.金屬的特性金屬的特性(1)(1)為什么菜刀、鐮刀、錘子等用鐵制而不用鋁制？為什么菜刀、鐮刀、錘子等用鐵制而不用鋁制？ (2)(2)銀的導電性比銅好，為什么電線一般用

3、銅制而銀的導電性比銅好，為什么電線一般用銅制而不用銀制？不用銀制？ (3)(3)為什么燈泡里的燈絲用鎢制而不用錫制？如果為什么燈泡里的燈絲用鎢制而不用錫制？如果用錫制的話，可能會出現什么情況？用錫制的話，可能會出現什么情況？ (4)(4)為什么有的鐵制品如水龍頭等要鍍鉻為什么有的鐵制品如水龍頭等要鍍鉻? ?如果鍍金怎么樣如果鍍金怎么樣? ?鉻耐腐蝕鉻耐腐蝕, ,鍍金可以但太貴鍍金可以但太貴用來鑄造硬幣的金屬材料需要具有什么性質？用來鑄造硬幣的金屬材料需要具有什么性質？無毒輕便無毒輕便 耐磨耐腐蝕耐磨耐腐蝕美觀、易加工美觀、易加工4.物質的性質決定物質的用途,但是還要考慮： 價格、資源、是否美觀

4、、 使用是否便利、是否易 于回收、對環境的影響【實驗】比較黃銅片和銅片、硬鋁片和鋁片的光【實驗】比較黃銅片和銅片、硬鋁片和鋁片的光澤和顏色；將它們互相刻劃，比較它們的硬度澤和顏色；將它們互相刻劃，比較它們的硬度性質性質比較比較現現 象象黃銅黃銅銅銅硬鋁硬鋁鋁鋁光澤光澤和顏色和顏色硬度硬度 結論結論二二. .合金合金黃銅大黃銅大硬鋁大硬鋁大合金的硬度比純金屬大合金的硬度比純金屬大(3)(3)合金的抗腐蝕性能比各成分純金屬抗腐蝕性能好合金的抗腐蝕性能比各成分純金屬抗腐蝕性能好合金的用途比純金屬更廣泛合金的用途比純金屬更廣泛純金屬純金屬合金合金鉛鉛鎘鎘鉍鉍錫錫焊錫焊錫武德合金武德合金熔點熔點/327

5、3273213212712712322321831837070啟示啟示焊錫焊錫( (錫與鉛的合金錫與鉛的合金) )、武德合金、武德合金( (鉛、鉍、錫、鎘的合金鉛、鉍、錫、鎘的合金) )及各自成分金屬的熔點。由此可得什么啟示？及各自成分金屬的熔點。由此可得什么啟示？一般合金的熔點比組成它的純金屬的熔點低一般合金的熔點比組成它的純金屬的熔點低結論結論焊錫焊錫錫錫鉛鉛 3.常見合金 生鐵和鋼鐵、碳合金(含碳量不同) 生鐵含碳量為2%4.3% 鋼含碳量為0.03%2% 其中:不銹鋼不銹鋼,主要成分為鐵、鉻、鎳,主要 性 能-抗腐蝕性好,主要用途-醫療器械、 炊具、容器、 反應釜 錳鋼錳鋼,主要成分為

6、鐵、錳、碳,主要性能- 韌性好、硬度大,主要用途-鋼軌、挖掘 機鏟斗、坦克裝甲、自行車架 黃銅銅、鋅合金 表表8-2 常常 見見 合合 金金 的的 主主 要要 成成 分分 、 性性 能能 和和 用用 途途合 金主 要 成 分主 要 性 能主 要 用 途球 墨 鑄 鐵鐵 、 碳 、 硅 、 錳機 械 強 度 好在 某 些 場 合 可 代 替 鋼錳 鋼鐵 、 錳 、 碳韌 性 好 、 硬 度 大鋼 軌 、挖 掘 機 鏟 斗 、坦 克裝 甲 、 自 行 車 架不 銹 鋼鐵 、 鉻 、 鎳抗 腐 蝕 性 好醫 療 器 械 、 炊 具 、 容 器 、反 應 釜黃 銅銅 、 鋅強 度 高 、 可 塑 性

7、好 、易 加 工 、 耐 腐 蝕機 器 零 件 、儀 表 、日 用 品青 銅銅 、 錫強 度 高 、 可 塑 性 好 、耐 磨 、 耐 腐 蝕機 器 零 件 如 軸 承 、齒 輪 等白 銅銅 、 鎳光 澤 好 、 耐 磨 、 耐腐 蝕 、 易 加 工錢 幣 、 代 替 銀 做 飾 品焊 錫錫 、 鉛熔 點 低焊 接 金 屬硬 鋁鋁 、 銅 、 鎂 、 硅強 度 和 硬 度 好火 箭 、飛 機 、輪 船 等 制 造業18K黃 金金 、 銀 、 銅光 澤 好 、 耐 磨 、 易加 工金 飾 品 、錢 幣 、電 子 元 件18K 白 金金 、 銅 、 鎳 、 鋅光 澤 好 、 耐 磨 、 易加 工金

8、 飾 品 4.二十一世紀的金屬材料：鈦(Ti)和鈦合金 (1)優良性能：熔點高、密度小、機械性能好、易于加工、尤其抗腐蝕性能非常好. (2)用途：用于 火箭、導彈、 航天飛機、船 舶、化工和通 信形狀記憶合金形狀記憶合金課題2 金屬的化學性質 一.金屬的化學性質 1.金屬與氧氣的反應 (1)常溫下,能與氧氣反應的金屬：Mg、Al 2Mg + O2 = 2MgO 4Al + 3O2 = 2Al2O3 鋁在空氣中與氧氣反應,表面生成一層致密的氧化鋁薄膜,起保護作用鋁有很好的抗腐蝕性. 鎂在空氣中可劇烈燃燒,鋁在空氣中不燃燒,在氧氣中可劇烈燃燒,化學活潑性:MgAl (2)高溫下,能與氧氣反應的金屬

9、： 3Fe + 2O2 = Fe3O4 (劇烈燃燒) 2Cu + O2 = 2CuO (慢慢變黑) (3)高溫下也不能與氧氣反應的金屬： Au真金不怕火來煉 結論：化學活潑性 Mg Al Fe Cu Au 2.金屬與酸(稀鹽酸、稀硫酸)溶液的反應 (1)活動與探究 分別將金屬Mg、Zn、Fe、Cu放入相同體積的稀鹽酸(或稀硫酸)中,用燃著的小木條放在試管口,觀察現象.點燃點燃 鹽酸鹽酸God Save me！無所謂，無所謂， 我我無所謂無所謂為什為什么受么受傷的傷的總是總是我！我！我得意的我得意的笑，又得笑，又得意的笑意的笑金屬與鹽酸的反應金屬與鹽酸的反應稀鹽酸稀鹽酸現象現象反應的化學方程式反

10、應的化學方程式 放出氣泡最迅速，反應最劇烈。放出氣泡最迅速，反應最劇烈。放出氣泡速度次之，反應放出氣泡速度次之，反應較為劇烈。較為劇烈。放出氣泡速度最慢，反應較放出氣泡速度最慢，反應較為緩慢為緩慢，溶液由無色變淺氯，溶液由無色變淺氯色。色。無現象無現象金屬活動性由強到弱金屬活動性由強到弱H稀硫酸稀硫酸現象現象反應的化學方程式反應的化學方程式 放出氣泡最迅速，反應最劇烈。放出氣泡最迅速，反應最劇烈。放出氣泡速度次之，反應放出氣泡速度次之，反應較為劇烈。較為劇烈。放出氣泡速度最慢，反應較放出氣泡速度最慢，反應較為緩和為緩和。不反應不反應 金屬 + 酸 鹽(金屬化合物) + 氫氣 (2)化學活潑性：

11、Mg Zn Fe (H) Cu (3)置換反應 一種單質和一種化合物反應,生成另一種單質和另一種化合物的反應叫置換反應. 金屬和的酸反應都屬于置換反應. (還學習過哪幾種反應屬于置換反應？) 注意:鐵在置換反應中,生成的都是+2價的鐵的 化合物,即亞鐵鹽說明說明: :現象現象：_將鐵釘投入到硫酸銅溶液中有何現象？將鐵釘投入到硫酸銅溶液中有何現象？ 鐵釘表面會有鐵釘表面會有紅色紅色物質析出，物質析出，溶液會從藍色變為溶液會從藍色變為淺綠淺綠色。色。Fe + CuSO4 = Cu + FeSO4 該反應的化學方程式：該反應的化學方程式：活動性活動性:Fe:FeCuCu3.金屬與鹽(金屬化合物)溶液

12、的反應(1)活動與探究實驗實驗現象現象反應的化學方程式反應的化學方程式 結論結論鋁鋁絲浸入絲浸入硫酸銅溶硫酸銅溶液中液中銅絲浸入銅絲浸入硝酸銀溶硝酸銀溶液中液中 銅浸入硫銅浸入硫酸鋁溶液酸鋁溶液中中鋁絲表面覆蓋一層鋁絲表面覆蓋一層紫紅色物質，溶液紫紅色物質，溶液由藍色逐漸變為無由藍色逐漸變為無色色。銅絲表面覆蓋一層銅絲表面覆蓋一層銀白色物質，溶液銀白色物質，溶液由無色逐漸變為藍由無色逐漸變為藍色色。無現象2Al + 3CuSO4= Al2(SO4)3 + 3CuCu +2Ag NO3=Cu(NO3)2 + 2Ag根據剛才的實驗填寫表格根據剛才的實驗填寫表格鋁比銅鋁比銅活潑活潑銅比銀銅比銀活潑活

13、潑銅沒鋁銅沒鋁活潑活潑 可以利用可以利用Al片片Cu絲及絲及 CuSO4 AgNO3 Al2(SO4)3溶液來判斷溶液來判斷Al Cu Ag的活動性的活動性不反應 金屬+鹽(金屬化合物) 新金屬+新鹽(金屬化合物) (2)化學活潑性 Al Cu Ag 歸納：根據上述金屬的性質,判斷金屬的活潑性 有何規律 二二.金屬活動順序金屬活動順序 1. 常見金屬的活動性順序:K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au金屬活動性順序由強逐漸減弱金屬活動性順序由強逐漸減弱(3)在金屬活動順序里在金屬活動順序里, ,位于前面的金屬能把位于后面位于前面的金屬能把位于后

14、面的金屬從它們鹽（金屬化合物）溶液中置換出來的金屬從它們鹽（金屬化合物）溶液中置換出來. .應用應用:判斷金屬能否與鹽（金屬化合物）溶液反應判斷金屬能否與鹽（金屬化合物）溶液反應,即即金屬單質的化學活潑性要比鹽（金屬化合物）中的金金屬單質的化學活潑性要比鹽（金屬化合物）中的金屬活潑性強屬活潑性強,置換反應才能發生置換反應才能發生.注意注意:鹽必須可溶鹽必須可溶;金屬金屬鉀鉀、鈣鈣、鈉太活潑鈉太活潑,不要取不要取. (1)在金屬活動順序里在金屬活動順序里,金屬的位置越靠前金屬的位置越靠前,它的活動性它的活動性就越強就越強. 應用應用:判斷金屬的活動性順序判斷金屬的活動性順序(2)在金屬活動性順序

15、里在金屬活動性順序里,位于氫之前的金屬能置換出位于氫之前的金屬能置換出酸（酸（鹽酸鹽酸、稀硫酸稀硫酸)中的氫。中的氫。應用應用:判斷金屬能否與酸發生置換反應判斷金屬能否與酸發生置換反應;能反應的反應能反應的反應速率的大小速率的大小;2.金屬活動性順序的應用金屬活動性順序的應用K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au1.1.判斷下列物質能否發生反應？若能，判斷下列物質能否發生反應？若能，寫出相關化學方程式。寫出相關化學方程式。若不能若不能, ,說出理由說出理由. 解答：解答：可發生反應的：可發生反應的：（2）（）（4）（）（6）化學方程式：化學方程

16、式：(2)Zn + CuSO4 = Cu + ZnSO4(4)Al +3AgNO3 = Al(NO3)3 + 3Ag(6)Mg + FeSO4 = MgSO4 +Fe 2.有有X Y ZX Y Z三種金屬，如果把三種金屬，如果把X X和和Y Y分別放入分別放入稀硫酸中，稀硫酸中， X X 溶解并產生氫氣溶解并產生氫氣,Y,Y不反應不反應; ;如果如果把把Y Y和和Z Z分別放入硝酸銀溶液中分別放入硝酸銀溶液中, ,過一會兒過一會兒, ,在在Y Y的表面有銀析出的表面有銀析出, ,而而Z Z無變化無變化. .根據以上事實根據以上事實, ,判判斷斷X Y ZX Y Z的金屬活動順序的金屬活動順序.

17、 .解答解答: : 金屬活動性順序金屬活動性順序 XYZXYZ 3. 請從下列物質中選擇適當的試劑，設計不同的方法對鋅、鐵、銅三種金屬的活動性順序進行探究：A.鋅片 B.鐵釘 C.銅片 D.硫酸銅 E.稀硫酸 F.硫酸鋅 G.硫酸亞鐵。 （1）方法一：所選用的三種試劑是CuSO4、ZnSO4和_（填化學式，下同）。 （2）方法二：所選用的是四種試劑是Fe、Cu、Zn和_。 （3）方法三：所選用的三種試劑是_ 。FeH2SO4FeSO4、Cu、Zn 4.將一定量的鐵粉加入到硝酸銅、硝酸銀的混合溶液中，充分反應后過濾。 (1)如果鐵粉有剩余，則濾液中有什么物質？濾紙上有什么物質？ (2)如果鐵粉無

18、剩余，則濾液中一定有什么物質？可能有什么物質?濾紙上一定有什么物質？可能有什么物質?濾液中有硝酸亞鐵濾液中有硝酸亞鐵,濾紙上有鐵粉濾紙上有鐵粉、銅粉和銀粉銅粉和銀粉濾液中一定有硝酸亞鐵濾液中一定有硝酸亞鐵,可能有硝酸銅、硝酸銀可能有硝酸銅、硝酸銀;濾紙上一定有銀粉濾紙上一定有銀粉,可能有銅粉可能有銅粉 5.向硝酸銀、硝酸銅、硝酸鎂的混合溶液中加入一些鐵粉，待完全反應后，再過濾。下列情況不可能存在的是 ( ) A濾紙上有Ag，濾液中有Ag+、Cu2+、Fe2+、Mg2+ B濾紙上有Ag、Cu，濾液中有Ag+、Fe2+、Mg2+ C濾紙上有Ag、Cu，濾液中有Fe2+、Mg2+ D濾紙上有Ag、C

19、u、Fe，濾液中有Fe2+、Mg2+ 分析分析:A可能存在.鐵粉很少,只置換出一部分硝酸銀中的銀. B不可能存在.濾紙上有Ag、Cu ,即有Cu出現硝酸 銀應全部反應完 ,濾液中不可能有Ag+ C可能存在.濾紙上有Ag、Cu，濾液中有Fe2+、 Mg2+無Cu2+,說明鐵粉恰好將硝酸銅中的銅全部 置換出來鐵粉反應完. D可能存在.鐵粉過量. 6 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X、Y、Z三種較活潑金屬中，生成H2的質量與反應時間的關系如右圖所示。 (1)這三種金屬的活動性順 序為 ； (2)假如X、Y、Z都是+2價 金屬，則相對原子質量由 大到小的順序為 。YX

20、ZXY4g Fe + H2SO4 = FeSO4 + H2 56 98 2 65g Y2g Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2 65 98 2 65g Z=2g 2Al + 3H2SO4 = Al2(SO4)3 + 3H2 (227 ) (398 ) ( 32) 18 98 2 65g W6gA B C D【1】等質量的鋅、鐵與足量的稀硫酸反應，下列等質量的鋅、鐵與足量的稀硫酸反應，下列產生氫氣的質量與反應時間的關系圖，合理的是產生氫氣的質量與反應時間的關系圖，合理的是（ ）【2】 有有2.8克不純的鐵粉與足量的稀硫酸應，生克不純的鐵粉與足量的稀硫酸應，生成成0.1克氫氣，則鐵中含

21、有的雜質可能是（克氫氣，則鐵中含有的雜質可能是（ ） A鋅與木炭鋅與木炭 B木炭和鋁木炭和鋁 C鎂和鋁鎂和鋁 D.銅和木炭銅和木炭BB 【3】某課外活動小組擬用下列裝置做煉鐵原理的實驗.要求 (1)與赤鐵礦反應的一氧化碳需純凈干燥; (2)除去尾氣中的CO; (3)同時檢測赤鐵礦的純度(假設：赤鐵礦中不含其他與CO反應的成分;濃硫酸具有吸水性,可做干燥劑) (1)若按氣體從左向右流向時，上述儀器組裝連接的順序是 接 ， 接 ， 接 ， 接 。 (2)裝置乙的作用是 ，裝置丙的作用是 。甲甲戊戊丙丙丁丁戊戊乙乙丙丙丁丁除去二氧化碳除去二氧化碳驗證二氧化碳并處理尾氣驗證二氧化碳并處理尾氣 【4】京京同學對金屬活動性順序等知識進行了研究。 (1)