第八單元金屬和金屬材料課題一金屬材料教學(xué)目標(biāo)：過日常生活中廣泛使用金屬材料等具體事例，生疏金屬材料與人類生活和社會(huì)進(jìn)展的親密聯(lián)系。2、了解常見金屬的物理性質(zhì)，知道物質(zhì)的性質(zhì)很大程度上打算物質(zhì)的用途，但還需考慮價(jià)格等因素。3、生疏合金，知道生鐵和鋼等重要合金，以及合金比純金屬具有更廣泛的用途。重點(diǎn)：1、知道物質(zhì)的性質(zhì)很大程度上打算物質(zhì)的用途，但還需考慮價(jià)格等因素。2、生疏合金。難點(diǎn)：接受活動(dòng)與探究的方式來爭辯金屬及合金的物理性質(zhì)上的差異教學(xué)過程：老師先呈現(xiàn)一些物品，然后設(shè)問：這些物品是由什么材料制成？老師引導(dǎo)同學(xué)，如何依據(jù)金屬的一些用途，推斷金屬的物理性質(zhì)。使同學(xué)明白：物質(zhì)的性質(zhì)、資源、價(jià)格、美觀等打算其用途引導(dǎo)同學(xué)查詢資料解決實(shí)際問題。教會(huì)同學(xué)如何獵取新的學(xué)問。通過實(shí)物引入合金的概念。舉例說明合金與純金屬的區(qū)分。動(dòng)手試驗(yàn)：比較黃銅與銅、焊錫與錫在光澤、顏色、硬度等方面的區(qū)分。試驗(yàn)操作：比較錫、鉛、焊錫的熔點(diǎn)。引導(dǎo)同學(xué)通過試驗(yàn)，探究一些合金與純金屬物理性質(zhì)上的差異。引導(dǎo)同學(xué)用自己的語言描述金屬及合金的性質(zhì)和用途。在日常生活中，鋁、鈦、鋅、銅等金屬的應(yīng)用格外廣泛，如：鋁合金的門窗、銅線、銅火鍋、銅電器，以及鋅在常見干電池的應(yīng)用等。一些金屬牛物理性質(zhì)比較物理性質(zhì)物理性質(zhì)比較導(dǎo)電性AgCuAuAlZnFePb導(dǎo)電性漸漸減弱密度AuPbAgCuFeZnAl密度漸漸削減熔點(diǎn)WFeCuAuAgAlSn熔點(diǎn)由高到低硬度CrFeAgCuAuAlPb硬度由大到小合金：合金是由一種金屬跟其它一種或幾種金屬（或金屬跟非金屬）一起熔合而成的具有金屬特性的物質(zhì)。【敘述】合金的簡潔命名。【引入】我們在日常生活中接觸到的鋼鐵都是鐵碳合金。依據(jù)含碳量的不同，鐵碳合金又分為生鐵和鋼。一些合金和組成它們的純金屬性質(zhì)比較性質(zhì)比較現(xiàn)象黃銅銅焊錫錫光澤和顏色硬度結(jié)論試驗(yàn)8-2比較焊錫、錫和鉛的熔化溫度現(xiàn)象結(jié)論最近一些學(xué)者爭辯發(fā)覺，古羅馬人的遺骸中含有大量鉛，古羅馬帝國的滅亡竟與鉛中毒有關(guān)。原來古羅馬貴族慣用鉛制器皿（瓶、杯、壺等）和含鉛化合物的化妝品，甚至輸送飲水的水管也是用鉛做的，從而導(dǎo)致慢性鉛中毒死亡。依據(jù)上述材料回答下列問題：（1）人們?nèi)粘＝佑|的哪些物質(zhì)中含鉛？（2）鉛對人體有哪些危害？（3）為防止鉛中毒，請你提出幾條合理建議。（4）以小組的形式組織一項(xiàng)調(diào)查活動(dòng)：到四周的加油站，調(diào)查汽油的種類，是否還在使用含鉛汽油？是什么時(shí)候停止使用含鉛汽油的？并進(jìn)行環(huán)保宣揚(yáng)。鐵片與鐵粉顏色不同的緣由問題：鋁粉具有銀白色的光澤，常用來做涂料（俗稱銀粉、銀漆），愛護(hù)鐵制品不被腐蝕，而且美觀、但一般金屬的粉未的顏色多為黑色。為什么金屬在粉未狀時(shí)的顏色是黑色呢？試驗(yàn)：試驗(yàn)一：取一塊鐵片，用細(xì)砂紙打磨表面，用濾紙（或軟布）擦拭后，觀看鐵片的顏色；觀看試驗(yàn)室里的鐵屑樣品顏色。試驗(yàn)二：取一小塊玻璃殘片，觀看其顏色。將玻璃當(dāng)心敲碎（留意愛護(hù)好眼睛），觀看玻璃屑的顏色。依據(jù)以上試驗(yàn)探究，結(jié)合你學(xué)過的物理光學(xué)學(xué)問，解釋玻璃屑顏色不同于玻璃片的緣由。推想鐵粉顏色與鐵片顏色不同的緣由。鐵合金的抗銹蝕性能問題：建筑物的防盜門及防盜網(wǎng)為什么常用不銹鋼制造呢？試驗(yàn)：班上的同學(xué)集體協(xié)作，選派代表到小五金商店購買少量一般鐵釘和不銹鋼釘，并購買一張細(xì)砂紙。利用這些材料進(jìn)行如下家庭小試驗(yàn)。用細(xì)砂紙打磨一般鐵釘和不銹鋼釘表面。將兩枚鐵釘分別浸在食鹽水中，食鹽水不要全部浸沒鐵釘。幾天后觀看兩枚鐵釘銹蝕的狀況，并與同學(xué)們進(jìn)行溝通。（1）一般鐵釘與不銹鋼釘哪個(gè)更能抗銹蝕？（2）查找課本，比較生鐵、鋼及不銹鋼的成分有何不同。鐵的歷史人類使用鐵的歷史可以追溯到四千五百多年以前，不過那時(shí)的鐵是從太空掉下的隕鐵（其中含鐵90％以上）。我國在商代就開頭用鐵，在河北、北京、河南的某些地區(qū)出土過用隕鐵打制的鐵刃銅鉞。我國最早的人工冶鐵制品是甘肅靈臺(tái)出土的春秋初年秦國的銅柄鐵劍，這說明春秋初年我國已把握了冶鐵技術(shù)。鐵是人體健康、植物生長所必需的元素之一。一個(gè)成年人的身體里約含3g～5g鐵元素，其中70％以上在血紅蛋白里。人體必需保證足夠的鐵的攝入，假如每天膳食中含鐵量太低，長時(shí)間供鐵不足，就會(huì)患缺鐵性貧血。這類病人往往面色蒼白，并有頭昏、無力、心悸、氣急等癥狀。因此，應(yīng)多吃一些含鐵豐富的食物，含鐵較多的食物有動(dòng)物的肝臟、芹菜、番茄等。植物生長也離不開鐵，鐵是植物制造葉綠素時(shí)不行缺少的催化劑。假如植物葉子發(fā)黃枯萎，就是土壤中缺鐵的特征，就應(yīng)施加如硫酸亞鐵等予以補(bǔ)充。鋁從比黃金還貴的金屬變?yōu)榱畠r(jià)金屬鋁是一種“年輕的金屬”，它的發(fā)覺和工業(yè)生產(chǎn)的歷史很短。1827年德國化學(xué)家維勒，用他獨(dú)創(chuàng)的一種簡單的方法制得了粉未狀金屬鋁，并首次指出了鋁的化學(xué)性質(zhì)，他被科學(xué)界公認(rèn)為鋁的發(fā)覺者。30年后，法國化學(xué)家得維爾用金屬鈉還原氯化鋁，得到了有金屬光澤的鋁球，但用這種方法制得的鋁比黃金還貴好幾倍，使鋁成為當(dāng)時(shí)頗受艷羨的“貴金屬”——門捷列夫于1889年接受了英國皇家協(xié)會(huì)的最高獎(jiǎng)賞——一架用金和鋁制成的天平。至1886年，英國奧柏林學(xué)院化學(xué)系的青年同學(xué)霍爾，在試驗(yàn)中偶然發(fā)覺冰晶石可大大降低煉鋁成本。他將氧化鋁與冰晶石混合熔化然后電解，結(jié)果在陰極得到了鋁。幾乎同時(shí)，法國青年高校生埃羅也成功地用電解法制得了鋁。從今，鋁變成金屬分類黑色金屬通常指鐵，錳、鉻及它們的合金（主要指鋼鐵）。錳和鉻主要應(yīng)用于制合金鋼，而鋼鐵表面常掩蓋著一層黑色的四氧化三鐵，所以把鐵、錳、鉻及它們的合金叫做黑色金屬。這樣分類，主要是從鋼鐵在國民經(jīng)濟(jì)中占有極重要的地位動(dòng)身的。有色金屬通常是指除黑色金屬以外的其他金屬。有色金屬可分為四類：（1）重金屬，如銅、鋅、鉛、鎳等；（2）輕金屬，如鈉、鈣、鎂、鋁等；（3）貴金屬，如金、銀、鉑、銥等；（4）稀有金屬，如鍺、鈹、鑭、鈾等。輕金屬密度在4.5g·cm-3以下的金屬叫輕金屬。例如鈉、鉀、鎂、鈣、鋁等。周期系中第ⅠA、ⅡA族均為輕金屬。重金屬一般是指密度在4.5g·cm-3以上的金屬叫重金屬。例如銅、鋅、鉆、鎳、鎢、鉬、銻、鉍、鉛、錫、鎘、汞等，過渡元素大都屬于重金屬。貴金屬貴金屬通常是指金、銀和鉑族元素。這些金屬在地殼中含量較少，不易開采，價(jià)格較貴，所以叫貴金屬。這些金屬對氧和其他試劑較穩(wěn)定，金、銀常用來制造裝飾品和硬幣。稀有金屬稀有金屬通常指在自然界中含量較少或分布稀散的金屬。它們難于從原料中提取，在工業(yè)上制備及應(yīng)用較晚。稀有金屬跟一般金屬?zèng)]有嚴(yán)格的界限，如有的稀有金屬在地殼中的含量比銅、汞、鎘等金屬還要多。稀有金屬在現(xiàn)代工業(yè)中具有重要的意義。往往把黑色金屬、有色金屬和稀有金屬并列為三大類。有人將銅、鐵、鋁分別稱為第一、二、三代金屬，它們的接班人，即第四代金屬，就是后起之秀——鈦了。鈦的拉丁文名稱“Tanium”是希臘神話中的大力神“泰但”之意。鈦具有不尋常的綜合優(yōu)點(diǎn)。在航空工業(yè)中稱霸已久的鋁，面對鈦只能是自愧不如了。鈦比鋁重一些，比鋼輕一倍，而強(qiáng)度和硬度可與鋼媲美，同時(shí)又具有良好的可塑性、超凡的韌性、驚人的抗腐蝕性，并能在-253℃～500℃的溫度范圍內(nèi)保持高強(qiáng)度，可以說是性能極其優(yōu)越。當(dāng)飛機(jī)的速度超過音速的2.2倍時(shí)，飛機(jī)和空氣的猛烈摩擦產(chǎn)生的溫度會(huì)超過300℃，鋁合金的強(qiáng)度會(huì)急劇下降，而鈦卻泰然自若。難怪在美國的新式戰(zhàn)斗機(jī)中鈦用量達(dá)全機(jī)重量的90%以上。從20世紀(jì)60年月起，鈦就成了衛(wèi)星、火箭、宇宙飛船的重要材料。目前每年用于航天工業(yè)的鈦已超過千噸。鈦除有“空間金屬”的美稱外，同時(shí)又兼有“深海金屬”的美名。由于，一般艦船是用鋼鐵制成的，會(huì)因海水腐蝕而銹損。雖然人們想了很多諸如涂上防腐漆之類的方法，還是不能從根本上解決問題，使得艦船要定期大修，而鈦有驚人的抗腐蝕性能。另一方面，海水中深度每增加10m，壓力就會(huì)增加一個(gè)大氣壓，因此潛水艇的船體材料就要求高強(qiáng)度、耐腐蝕，鈦恰好可以從容勝任。鈦不僅強(qiáng)度高，且表面有致密的氧化膜，長期在海水中也不會(huì)被腐蝕。1977年，前蘇聯(lián)用3500多噸鈦建筑了當(dāng)時(shí)世界上航行速度最快的核潛艇。美國海軍也制成了以鈦合金為材料的深海潛艇，能在4500m的深海中航行。鈦還有一個(gè)奇怪的性能，即是一種“親生物金屬”。植入人體后不會(huì)引起過敏反應(yīng)，加之它與骨骼密度相仿，因此可用來制造人造骨。總之，在原來使用鋼材、鋁材的地方，幾乎都能用鈦取而代之。而一些鋼材、鋁材難以勝任的地方，鈦也能應(yīng)付自如。故人們稱鈦為“將來的鋼鐵，21世紀(jì)的金屬”。鈦，在地殼中的含量并不太少。鈦礦分布很廣，僅次于鋁、鐵、鈣、鈉鉀、鎂，而比銅、錫、錳、鋅多得多，約占地殼重的0.6%。1910年人們首次得到純鈦。1947年才開頭在工廠里煉鈦，當(dāng)年產(chǎn)量僅2噸。到1972年，鈦的年產(chǎn)量即達(dá)20萬噸。直到目前，大規(guī)模生產(chǎn)高純度的鈦，仍是冶金工業(yè)追求的目標(biāo)。信任隨著這一目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，鈦將很快脫穎而出，成為金屬材料界居于統(tǒng)治地位的金屬。金屬鋁在現(xiàn)代工業(yè)中大顯身手的同時(shí)，也滲入到了我們的家庭。為此有人開頭爭辯鋁對人體健康的影響。長期以來，人們始終認(rèn)為鋁是一種對人體無害的金屬元素，治療胃酸過多的藥——胃舒平的主要成分就是氫氧化鋁。然而，近代科技的進(jìn)展，對“鋁無害論”提出了異議。l975年，美國佛蒙特醫(yī)院雷弗教授等用電子顯微鏡和X射線衍射光譜測定法分析了多名老年癡呆癥患者的神經(jīng)元，結(jié)果發(fā)覺這些人的神經(jīng)元中，鋁的含量比正常人多了2～4倍。后來，美國科學(xué)家達(dá)倫用原子吸取光譜分析了老年癡呆癥人的大腦，發(fā)覺他們腦中鋁的含量竟是正常人的5倍。美國的一個(gè)醫(yī)療小組到世界上飲水含鋁量最高的關(guān)島調(diào)查，最終發(fā)覺那里患老年癡呆癥的人數(shù)比正常地區(qū)多了3～5倍。這些都證明鋁是老年癡呆癥的罪魁禍?zhǔn)住Ｎ镔|(zhì)的用途在很大程度上取決于物質(zhì)的性質(zhì)。由于鋁有多種優(yōu)良性能，因而鋁有著極為廣泛的用途。（1）鋁的密度很小，僅為2.7g/cm3，雖然它比較軟，但可制成各種鋁合金，如硬鋁、超硬鋁、防銹鋁、鑄鋁等。這些鋁合金廣泛應(yīng)用于飛機(jī)、汽車、火車、船舶等制造工業(yè)。此外，宇宙火箭、航天飛機(jī)、人造衛(wèi)星也使用大量的鋁及其合金。例如，一架超音速飛機(jī)約由70％的鋁及其合金構(gòu)成。船舶建筑中也大量使用鋁，一艘大型客船的用鋁量常達(dá)幾千噸。（2）鋁的導(dǎo)電性僅次于銀、銅，雖然它的導(dǎo)電率只有銅的2／3，但密度只有銅的1／3，所以輸送同量的電，鋁線的質(zhì)量只有銅線的一半。鋁表面的氧化膜不僅有耐腐蝕的力量，而且有肯定的絕緣性，所以鋁在電器制造工業(yè)、電線電纜工業(yè)和無線電工業(yè)中有廣泛的用途。（3）鋁是熱的良導(dǎo)體，它的導(dǎo)熱力量比鐵大3倍，工業(yè)上可用鋁制造各種熱交換器、散熱材料和炊具等。

（4）鋁有較好的延展性（它的延展性僅次于金和銀），在100℃～150℃時(shí)可制成薄于0.01

mm的鋁箔。這些鋁箔廣泛用于包裝香煙、糖果等，還可制成鋁絲、鋁條，并能軋制各種鋁制品。（5）鋁的表面因有致密的氧化物愛護(hù)膜，不易受到腐蝕，常被用來制造化學(xué)反應(yīng)器、醫(yī)療器械、冷凍裝置、石油精煉裝置、石油和自然?氣管道等。

（6）鋁粉具有銀白色光澤（一般金屬在粉未狀時(shí)的顏色多為黑色），常用來做涂料，俗稱銀粉、銀漆，以愛護(hù)鐵制品不被腐蝕，而且美觀。（7）鋁在氧氣中燃燒能放出大量的熱和刺眼的光，常用于制造爆炸混合物，如銨鋁炸藥（由硝酸銨、木炭粉、鋁粉、煙黑及其他可燃性有機(jī)物混合而成）、燃燒混合物（如用鋁熱劑做的炸彈和炮彈可用來攻擊難以著火的目標(biāo)或坦克、大炮等）和照明混合物（如含硝酸鋇68％、鋁粉28％、蟲膠4％）。（8）鋁熱劑常用來熔煉難熔金屬和焊接鋼軌等。鋁還用做煉鋼過程中的脫氧劑，鋁粉和石墨、二氧化鈦（或其他高熔點(diǎn)金屬的氧化物）按肯定比率均勻混合后，涂在金屬上，經(jīng)高溫?zé)霟瞥赡透邷氐慕饘偬沾桑诨鸺皩?dǎo)彈技術(shù)上有重要應(yīng)用。（9）鋁板對光的反射性能也很好，反射紫外線比銀強(qiáng)，鋁越純，其反射力量越好，因此常用來制造高質(zhì)量的反射鏡，如太陽灶反射鏡等。

（10）鋁具有吸音性能，音響效果也較好，所以廣播室、現(xiàn)代化大型建筑室內(nèi)的天花板等也接受鋁。那么，鋁為什么會(huì)導(dǎo)致老年癡呆癥呢？這個(gè)問題還在爭辯中。一般的觀點(diǎn)認(rèn)為由于三價(jià)鋁離子有空的電子軌道，易與堿基對中含未成對電子的原子結(jié)合，并進(jìn)入神經(jīng)元細(xì)胞中，使神經(jīng)細(xì)胞釋放的傳遞物質(zhì)如乙酚膽堿等不能順當(dāng)通過，從而導(dǎo)致神經(jīng)傳遞系統(tǒng)受阻，引起鋁的過量攝入往往是由于不正確使用鋁制品引起的。大家知道，鋁在空氣中會(huì)形成一層致密的氧化鋁，可愛護(hù)它免受進(jìn)一步的腐蝕，但這層愛護(hù)膜并非堅(jiān)不行摧，在酸性或堿性溶液中易被破壞。因此我們平常應(yīng)養(yǎng)成科學(xué)使用鋁制品的習(xí)慣，如不用鋁制品存放酸、堿食物，盡量縮短食物在鋁制品中的存放時(shí)間，盡量不用鋁鍋炒菜，讓比鋁硬的金屬制品（如鐵勺）與鋁制品接觸，不用硬質(zhì)抹布如百潔布擦洗鋁制品，等等。當(dāng)然，平常加強(qiáng)體育熬煉，增加身體活力，也是防止鋁元素在體內(nèi)存積的好方法。銅的再生性能極好，這一性質(zhì)格外貴重，廢銅經(jīng)過熔化回收能發(fā)揮很多的作用。而且銅腐蝕的很慢，這些性質(zhì)對環(huán)境格外有益。我們在長期的生活中會(huì)留意到這樣一個(gè)事實(shí)：銅在環(huán)境中的濃度始終處于安全界限之內(nèi)。銅的使用從未造成嚴(yán)峻的后果，銅以不同的濃度分布在各處，順應(yīng)著大自然。人類已經(jīng)知道，完全能夠把銅應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域而不會(huì)危害大自然的安全，長期以來，銅就向人類顯示出了它的綠色面孔，它有利于生態(tài)平衡。制首飾的黃金有哪幾種人類早在6000年以前已經(jīng)知道有黃金，并用黃金作裝飾品。當(dāng)今國際及國內(nèi)市場上流行的黃金首飾主要有純金、K金、鍍金、包金、仿金和變色金等制品。純金首飾是由純金制成的。俗話說“金無足赤”，就是說純金的含量也達(dá)不到100％，實(shí)際上金含量達(dá)到99％、99.9％的都稱為純金制品。這種純金首飾質(zhì)地松軟，色澤赤黃，永不泛色。但簡潔變形，簡潔磨損，不能鑲嵌各種精致的寶石。K金是在黃金中添加少量銀、銅、鋅等金屬，以增加黃金的強(qiáng)度和韌性。為了表示K金中的黃金含量，常用K值來表示。1K的含金量約為4.166％。24K的含金量約為99.99％所以就是純金。用作金首飾的材料一般為22K（含金量約為91.65％），20K（含金量約為83.32％）、18K（含金量約為74.98％）和14K（含金量約為58.2％）等幾種。K金首飾款式易翻新，能夠鑲嵌各種鉆、翠、珠、寶和雕鋸鑿摟出各種精致的圖案。鑲嵌鉆石的鉆戒，多用18K金的。金筆的筆尖上寫著“14K”或“14開”，是指這種金筆筆尖是14K金的。鍍金首飾是在銅、銀或合金制成的首飾表面上鍍一層24K金，其外表和純金首飾一樣。但鍍的金屬不耐久，佩戴時(shí)間長了就會(huì)被磨損。包金首飾是用金箔包在由鋁、鋅、鉛的合金制成的首飾表面，然后加溫，用工具把金箔牢牢地壓在產(chǎn)品上制得的。包金首飾的質(zhì)地比純金首飾要硬，不易變形，耐磨性強(qiáng)。從表面上看能與24K金的首飾相媲美。仿金首飾是選用特殊的鍍層工藝，制成的近似K金的首飾。這種首飾是以銅，鋅或鋁等金屬為原料，制成半成品，然后放入一種特殊鍍液中，經(jīng)過處理，在表面鍍上一層象黃金一樣赤黃光亮的鍍層。雖然這種首飾不含一點(diǎn)黃金，但卻酷似純金制品。目前在國內(nèi)外已有很多精致的仿金首飾代替純金首飾做裝飾品。變色金首飾是用一種新穎的、經(jīng)過特殊加工后的K金材料制成的首飾。如在K金表面注入鉆原子，可呈現(xiàn)出一層秀麗的藍(lán)色；把一種很細(xì)的金屬微粒電鍍在K金表面，可顯示出黑色。日本還研制出含金量為78％、含鋁量為22％的光采奪目的紫色合金首飾。現(xiàn)在，紅、黃、白、紫等顏色都進(jìn)入了K金家族。目前，這種奇特變幻的變色金首沛已經(jīng)在國內(nèi)外流行，并且頗受青睞。鋁制品的表面雖然有致密的愛護(hù)膜，不易被氧化，但是當(dāng)有較活潑的元素（如鹵素）的離子存在時(shí)，氧化膜將這些離子吸附在表面，取代了膜中氧形成新的化合物。例如，有氯離子存在時(shí)，就會(huì)使一部分愛護(hù)膜變成氯化鋁，氯化鋁易溶于水，因而使愛護(hù)膜的結(jié)構(gòu)遭到破壞，產(chǎn)生了孔隙，有害物質(zhì)就可能滲入內(nèi)部，加速鋁制品的腐蝕。食鹽的成分是氯化鈉，其中還含有少量氯化鎂，在水中溶解后能電離生成氯離子，因此會(huì)破壞愛護(hù)膜。氯化鎂在溶解時(shí)會(huì)發(fā)生水解，使溶液呈酸性，使鋁制品腐蝕的更快。因此不能用鋁制品盛含鹽的蔬菜及食品。記憶合金有記憶功能的合金材料是在一次試驗(yàn)中被偶然發(fā)覺的。1963年，美國海軍軍械試驗(yàn)室奉命研制一種新式裝備。在一次試驗(yàn)中他們需要一些鎳-鈦合金絲，他們領(lǐng)回來的鎳-鈦合金絲是彎曲的，使用不便利。于是他們就將這些細(xì)絲拉直。試驗(yàn)中，當(dāng)溫度升到肯定值的時(shí)候，這些已經(jīng)被拉直的鎳-鈦合金絲，突然又全部恢復(fù)到原來彎曲的外形，而且和原來一模一樣。他們反復(fù)作了多次試驗(yàn)，結(jié)果都一樣。科學(xué)家們進(jìn)行深化爭辯和試驗(yàn)后發(fā)覺很多合金都有這種本事，他們把這種現(xiàn)象叫做"外形記憶效應(yīng)"。目前發(fā)覺的有"記憶"力量的金屬都是合金，在這種金屬里，金屬原子按肯定的方式排列起來，這些金屬原子受到肯定的外力時(shí)，可以離開自己原來的位置而到另一個(gè)地方去。將這些金屬加溫后，由于獲得了肯定的能量，這種金屬里的原子又會(huì)回到原來的地方。這就是這種金屬在加熱到肯定的溫度后又恢復(fù)原狀的緣由。外形記憶合金的最早應(yīng)用是在管接頭和緊固件上。用外形記憶合金加工成內(nèi)徑比欲連接管的外徑小4％的套管，然后在液氮溫度下將套管擴(kuò)徑約8％，裝配時(shí)將這種套管從液氮取出，把欲連接的管子從兩端插入。當(dāng)溫度上升至常溫時(shí)，套管收縮即形成緊固密封。這種連接方式接觸緊密能防滲漏，遠(yuǎn)勝于焊接，特殊適合用于航空、航天、核工業(yè)及海底輸油管道等危急場合。記憶合金最令人鼓舞的應(yīng)用是在航天技術(shù)中。1969年7月20日，“阿波羅”Ⅱ號登月艙在月球著陸，實(shí)現(xiàn)了人類第一次登月旅行的幻想。宇航員登月后，在月球上放置了一個(gè)半球形的直徑數(shù)米大的天線，用以向地球發(fā)送和接受信息。數(shù)米大的天線裝在小小的登月艙里送上了太空。天線就是用當(dāng)時(shí)剛剛創(chuàng)造不久的記憶合金制成的。用極薄的記憶合金材料先在正常狀況下按預(yù)定要求做好，然后降低溫度把它壓成一團(tuán)，裝進(jìn)登月艙帶上天去。放到月面上以后，在陽光照射下溫度上升，當(dāng)達(dá)到轉(zhuǎn)變溫度時(shí)，天線又“記”起了自己的原來面貌，變成一個(gè)巨大的半球形。目前，外形記憶效應(yīng)和超彈性已廣泛用于醫(yī)學(xué)和生活各個(gè)領(lǐng)域。如制造血栓過濾器、脊柱矯形棒、接骨板、人工關(guān)節(jié)、婦女胸罩、人造心臟等等。還可以廣泛地應(yīng)用于各種自動(dòng)調(diào)整和把握裝置。外形記憶薄膜和細(xì)絲可能成為將來超微型機(jī)械手和機(jī)器人的抱負(fù)材料。特殊是它的質(zhì)輕、高強(qiáng)度和耐蝕性使它備受各個(gè)領(lǐng)域青睞。Cu與Zu的合金稱黃銅，其中Cu占60％～90％、Zn占40％～10％，有優(yōu)良的導(dǎo)熱性和耐腐蝕性，可用作各種儀器零件。再如在黃銅中加入少量Sn，稱為海軍黃銅，具有很好的抗海水腐蝕的力量。在黃銅中加入少量的有潤滑作用的Pb，可用作滑動(dòng)軸承材料。青銅是人類使用歷史最久的金屬材料，它是Cu-Sn合金。錫的加入明顯地提高了銅的強(qiáng)度，并使其塑性得到改善，抗腐蝕性增加，因此錫青銅常用于制造齒輪等耐磨零部件和耐蝕配件。Sn較貴，目前已大量用A1、Si、Mn來代替Sn而得到一系列青銅合金。鋁青銅的耐蝕性比錫青銅還好。鈹青銅是強(qiáng)度最高的銅合金，它無磁性又有優(yōu)異的抗腐蝕性能，是可與鋼相競爭的彈簧材料。白銅是Cu-Ni合金，有優(yōu)異的耐蝕性和高的電阻，故可用作苛刻腐蝕條件下工作的零部件和電阻器的材料。鈦是周期表中第ⅣB類元素，外觀似鋼，熔點(diǎn)達(dá)1672℃，屬難熔金屬。鈦在地殼中含量較豐富，遠(yuǎn)高于Cu、Zn、Sn、Pb等常見金屬。我國鈦的資源極為豐富，僅四川攀枝花地區(qū)發(fā)覺的特大型釩鈦磁鐵礦中，伴生鈦金屬儲(chǔ)量約達(dá)4.2億噸，接近國外探明鈦儲(chǔ)量的總和。純鈦機(jī)械性能強(qiáng)，可塑性好，易于加工，如有雜質(zhì)，特殊是0、N、C等元素存在，會(huì)提高鈦的強(qiáng)度和硬度，但會(huì)降低其塑性，增加脆性。鈦是簡潔鈍化的金屬，且在含氧環(huán)境中，其鈍化膜在受到破壞后還能自行愈合。因此，鈦對空氣、水和若干腐蝕介質(zhì)都是穩(wěn)定的。鈦和鈦合金有優(yōu)異的耐蝕性，只能被氫氟酸和中等濃度的強(qiáng)堿溶液所侵蝕。特殊是鈦對海水很穩(wěn)定，將鈦或鈦合金放入海水中數(shù)年，取出后，仍光亮如初，遠(yuǎn)優(yōu)于不銹鋼。鈦的另一重要特性是密度小。其強(qiáng)度是不銹鋼的3.5倍，鋁合金的1.3倍，是目前全部工業(yè)金屬材料中最高的。液態(tài)的鈦幾乎能溶解全部的金屬，形成固溶體或金屬化合物等各種合金。合金元素如A1、V、Zr、Sn、Si、Mo和Mn等的加入，可改善鈦的性能，以適應(yīng)不同部門的需要。例如，Ti-A1-Sn合金有很高的熱穩(wěn)定性，可在相當(dāng)高的溫度下長時(shí)間工作；以Ti-Al-V合金為代表的超塑性合金，可以50％～150％地伸長加工成型，其最大伸長可達(dá)到2000％。而一般合金的塑性加工的伸長率最大不超過30％。由于上述優(yōu)異性能，鈦享有“將來的金屬”的美稱，鈦合金已廣泛用于國民經(jīng)濟(jì)各部門，它是火箭、導(dǎo)彈和航天飛機(jī)不行缺少的材料。船舶、化工、電子器件和通訊設(shè)備以及若干輕工業(yè)部門中要大量應(yīng)用鈦合金，只是目前鈦的價(jià)格較昂貴，限制了它的廣泛使用。銅是人類生疏并應(yīng)用最早的金屬之一。我國是最早使用銅器的國家之一。到目前為止，發(fā)覺的最早的青銅器出自新石器時(shí)代后期，相當(dāng)于中原夏代的一些文化遺址中。在商代早期遺址中出土了較大型的青銅器。商代早期的大型青銅器還很粗陋，器壁厚，外形多仿照陶器，花紋多為線條的獸面紋。1939年在安陽市出土的禮器“司母戊鼎”是殷代前期青銅器的代表作，是商王為其母鑄造的，重達(dá)875kg，高133cm，橫長110cm，寬78cm。經(jīng)檢測，銅占84.11％，錫占11.64％，鉛占2.79％，是世界上最大的出土青銅器。又如湖南出土的盛酒器“四羊方尊”，造型逼真，結(jié)構(gòu)簡單，分布在四角的四支羊頭上長著卷曲的羊角，還有突出的龍頭，樓空的扉邊。重34.5kg，身高58.3cm，口邊長52.4cm。它接受分鑄和嵌鑄等簡單的鑄造工藝，充分反映出了殷代青銅器的超群熔鑄技藝。青銅器除了禮器等外，更多是用于制造兵器，此外也有一些青銅農(nóng)具出土。戰(zhàn)國時(shí)期，齊國工匠已了解到隨著用途不同，青銅器材料的性能也應(yīng)有所變化，為此可以轉(zhuǎn)變青銅中各種金屬成分的比例。我國古代很早就生疏到銅鹽溶液里的銅能被鐵取代，從而創(chuàng)造了“水法煉銅”的新途徑，這一方法以我國為最早，是濕法冶金技術(shù)的起源，在世界化學(xué)史上是一項(xiàng)重大貢獻(xiàn)。在現(xiàn)代，銅照舊有著極其廣泛的用途。銅的導(dǎo)電性僅次于銀，居金屬中的其次位，大量用于電氣工業(yè)。銅易與其他金屬形成合金，銅合金種類很多，例如，青銅質(zhì)堅(jiān)韌，硬度高，易鑄造；黃銅廣泛用于制作儀器零件；白銅主要用作刀具。銅和鐵、錳、鋁、硼、鋅、鈷等元素都可用作微量元素肥料。微量元素是植物正常生命活動(dòng)所不行缺少的，它可以提高酶的活性，促進(jìn)糖、淀粉、蛋白質(zhì)、核酸、維生素和酶的合成，有利于植物的生長。銅在生命系統(tǒng)中有重要作用，人體中有30多種蛋白質(zhì)和酶含有銅元素，現(xiàn)已知銅的最重要生理功能是人血清中的銅藍(lán)蛋白，它有催化鐵的生理代謝過程功能。銅還可以提高白細(xì)胞毀滅細(xì)菌的力量，增加某些藥物的治療效果。銅雖然是生命攸關(guān)的元素，但假如攝入過多，會(huì)引起多種疾病。錫瘟1867年的冬天，俄國彼得堡格外寒冷，達(dá)零下38攝氏度。這一年冬天俄國彼得堡海軍倉庫里發(fā)生了一件怪事：堆在倉庫內(nèi)的大批錫磚，一夜之間突然不翼而飛，留下來的卻是一堆堆像泥土一樣的灰色粉末。同一年的冬天，從倉庫里取出軍外套發(fā)給俄國士兵穿時(shí)，發(fā)覺紐扣都不見了，再認(rèn)真看看，原來紐扣處也有著一些灰色粉末。無獨(dú)有偶，幾十年過去了，在1912年，英國探險(xiǎn)家斯科特率領(lǐng)一支探險(xiǎn)隊(duì)帶了大量給養(yǎng)，包括液體燃料去南極探險(xiǎn)，一去就杳無音信。后來發(fā)覺他們都凍死在南極。帶了那么多的燃料為什么還無濟(jì)于事呢？原來，斯科特一行在返回的路上發(fā)覺，他們的第一個(gè)貯存庫里的煤油已經(jīng)不翼而飛。說明一點(diǎn)，盛煤油的鐵筒是用錫焊的。沒有煤油就無法取暖，也無法熱點(diǎn)東西吃。好不簡潔克服千難萬險(xiǎn)，又找到了另一個(gè)貯存庫，可是那兒的煤油筒同樣是空空的，鐵筒同樣有裂縫，明顯煤油都是由于鐵筒漏了而流失掉的。錫磚怎么會(huì)變成粉末？用錫焊的鐵筒怎么又會(huì)有裂縫呢？經(jīng)過分析，科學(xué)家們最終發(fā)覺了其中的奧妙。原來，錫有3種同素異形體，即白錫、脆錫和灰錫。白錫在氣溫下降到13.2攝氏度以下時(shí)，體積突然膨脹，原子之間的空間加大，于是變成了另一種結(jié)晶形態(tài)的灰錫。假如溫度急劇下降到零下33攝氏度時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生“錫瘟”，晶體錫會(huì)變成粉末錫。現(xiàn)在科學(xué)家已經(jīng)找到了一種預(yù)防“錫瘟”的“注射劑”，其中一種就是鉍。鉍原子中有多余的電子可供錫的結(jié)晶重新排列，使錫的狀態(tài)穩(wěn)定，所以消退了“錫瘟”。錫不但怕冷，而且怕熱。將白錫加熱到161攝氏度以上時(shí)，它會(huì)變成具有斜方晶系的斜方錫，斜方錫很脆，敲打時(shí)也會(huì)變成粉末。任何事情都是一分為二的，鐵筒縫上的錫變成粉末這當(dāng)然不是好事，但是假如將錫粉末加到鐵粉或銅粉中，然后混合，通過成型和燒結(jié)的方法就可直接制造出產(chǎn)品，這就是一門新興的粉末冶金技術(shù)，它是目前生產(chǎn)硬質(zhì)合金和難熔金屬的唯一方法。課題2金屬的化學(xué)性質(zhì)課程目標(biāo)：通過試驗(yàn)探究金屬與氧氣，金屬與稀鹽酸、稀硫酸以及與鹽溶液的置換反應(yīng)，生疏金屬的化學(xué)性質(zhì)和金屬的活動(dòng)性挨次，并且能用金屬活動(dòng)挨次解釋一些與日常生活有關(guān)的化學(xué)問題。重點(diǎn)：通過試驗(yàn)探究生疏金屬活動(dòng)性挨次難點(diǎn)：運(yùn)用金屬活動(dòng)性挨次對置換反應(yīng)作出推斷教學(xué)過程：1．對于金屬與氧氣反應(yīng)的教學(xué)，可以再次做鎂條、鋁箔、鐵絲、銅絲等與氧氣反應(yīng)的試驗(yàn)，以加深同學(xué)的感性生疏。要引導(dǎo)同學(xué)對觀看到的試驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行認(rèn)真的對比和分析，從中得出金屬與氧氣反應(yīng)的一些規(guī)律性學(xué)問2．本課題的教學(xué)重點(diǎn)應(yīng)放在對金屬活動(dòng)性挨次的探討上，不僅僅是為了獲得金屬活動(dòng)性挨次的學(xué)問，更重要的是要引導(dǎo)同學(xué)主動(dòng)參與學(xué)問的獵取過程，學(xué)習(xí)科學(xué)探究的方法。在這個(gè)活動(dòng)與探究中，結(jié)論的牢靠性是很重要的，因此，把握相像的試驗(yàn)條件，以及對試驗(yàn)現(xiàn)象的正確對比和分析，是該探究活動(dòng)獲得牢靠結(jié)論的重要保證。3．置換反應(yīng)的概念是在試驗(yàn)的基礎(chǔ)上通過歸納得出的，即通過對鎂、鋅、鐵與鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式的分析，從反應(yīng)物和生成物類別的角度歸納得出的。這樣的方法比較直觀，同學(xué)簡潔接受。置換反應(yīng)在日常生活中的應(yīng)用主要是通過練習(xí)來感受的。老師也可以補(bǔ)充一些有關(guān)這方面的聯(lián)系實(shí)際的習(xí)題，以培育同學(xué)解決實(shí)際問題的力量。4．金屬活動(dòng)性挨次是通過試驗(yàn)，并在置換反應(yīng)概念和其他一些試驗(yàn)事實(shí)的基礎(chǔ)上分析得到的。探究分三步進(jìn)行：（1）從金屬與鹽酸或硫酸反應(yīng)是否有氫氣生成，可以把金屬分為兩類，能生成氫氣的金屬其活動(dòng)性比較強(qiáng)，不能生成氫氣的金屬其活動(dòng)性比較弱。（2）從一種金屬能否把另一種金屬從它的化合物的溶液中置換出來，可以比較出這兩種金屬的活動(dòng)性強(qiáng)弱，能置換出來的，則這種金屬比另一種金屬活潑。（3）經(jīng)過了很多類似試驗(yàn)的探究過程，人們歸納和總結(jié)出了常見金屬的活動(dòng)性挨次。鈍化金屬表面形成氧化膜愛護(hù)層而使金屬不易腐蝕或與其他物質(zhì)反應(yīng)；或經(jīng)化學(xué)、電化學(xué)方法處理使金屬由活潑變?yōu)椴换顫姞顟B(tài)的過程叫鈍化。鈍化的金屬活動(dòng)性大減，叫鈍態(tài)或鈍化態(tài)。例如用冷濃硝酸處理鋁而生成堅(jiān)密的氧化膜愛護(hù)層即鋁鈍化的一種方法。鐵與濃硫酸、濃硝酸接觸，表面生成致密的氧化膜，阻擋反應(yīng)的進(jìn)一步進(jìn)行，稱為鐵的鈍化。在整個(gè)探究過程中，老師的組織和引導(dǎo)作用格外重要。尤其要留意在試驗(yàn)的基礎(chǔ)上組織好爭辯，這是有關(guān)金屬活動(dòng)性挨次探究活動(dòng)能否成功的重要保證。由于同學(xué)還沒有鹽的概念，因此教材中只能說“位于前面的金屬能把位于后面的金屬從它們化合物的溶液中置換出來”。老師要依據(jù)同學(xué)的實(shí)際狀況利用具體例子來進(jìn)行教學(xué)。5．可以通過對一些實(shí)例和習(xí)題的爭辯和分析，讓同學(xué)感受金屬活動(dòng)性挨次在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)爭辯中的重要應(yīng)用，并生疏金屬活動(dòng)性挨次可以作為有關(guān)金屬能否在溶液中發(fā)生置換反應(yīng)。鋁與鐵常溫下和氧氣反應(yīng)的難易取一塊鋁片，用細(xì)砂紙打磨其部分位置，觀看沒有打磨及打磨部分的色澤。發(fā)覺打磨后鋁的色澤比沒有打磨的色澤更光亮。過一段時(shí)間，兩者色澤又變得一樣。同樣方法，用鐵片重復(fù)上述試驗(yàn)，觀看打磨前后的鐵的不同及變化，則發(fā)覺打磨后的鐵不會(huì)變得與打磨前的鐵一樣。（1）從上述試驗(yàn)事實(shí)推想：鋁和鐵哪種物質(zhì)更簡潔與氧氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)？（2）鋁的化學(xué)性質(zhì)比鐵活潑，為什么我們通常觀察鐵生銹而沒有看到鋁生銹？（3）在清洗鋁制品時(shí)應(yīng)留意些什么？（4）依據(jù)鋁的這種抗銹蝕“特性”，試推想防止金屬銹蝕可接受的一種方法。鋁的性質(zhì)和用途物質(zhì)的用途在很大程度上取決于物質(zhì)的性質(zhì)。由于鋁有多種優(yōu)良性能，因而鋁有著極為廣泛的用途。（1）鋁的密度很小，僅為2.7g/cm3，雖然它比較軟，但可制成各種鋁合金，如硬鋁、超硬鋁、防銹鋁、鑄鋁等。這些鋁合金廣泛應(yīng)用于飛機(jī)、汽車、火車、船舶等制造工業(yè)。此外，宇宙火箭、航天飛機(jī)、人造衛(wèi)星也使用大量的鋁及其合金。例如，一架超音速飛機(jī)約由70％的鋁及其合金構(gòu)成。船舶建筑中也大量使用鋁，一艘大型客船的用鋁量常達(dá)幾千噸。（2）鋁的導(dǎo)電性僅次于銀、銅，雖然它的導(dǎo)電率只有銅的2／3，但密度只有銅的1／3，所以輸送同量的電，鋁線的質(zhì)量只有銅線的一半。鋁表面的氧化膜不僅有耐腐蝕的力量，而且有肯定的絕緣性，所以鋁在電器制造工業(yè)、電線電纜工業(yè)和無線電工業(yè)中有廣泛的用途。（3）鋁是熱的良導(dǎo)體，它的導(dǎo)熱力量比鐵大3倍，工業(yè)上可用鋁制造各種熱交換器、散熱材料和炊具等。（4）鋁有較好的延展性（它的延展性僅次于金和銀），在100℃～150℃時(shí)可制成薄于0.01mm的鋁箔。這些鋁箔廣泛用于包裝香煙、糖果等，還可制成鋁絲、鋁條，并能軋制各種鋁制品。（5）鋁的表面因有致密的氧化物愛護(hù)膜，不易受到腐蝕，常被用來制造化學(xué)反應(yīng)器、醫(yī)療器械、冷凍裝置、石油精煉裝置、石油和自然?氣管道等。（6）鋁粉具有銀白色光澤（一般金屬在粉未狀時(shí)的顏色多為黑色），常用來做涂料，俗稱銀粉、銀漆，以愛護(hù)鐵制品不被腐蝕，而且美觀。（7）鋁在氧氣中燃燒能放出大量的熱和刺眼的光，常用于制造爆炸混合物，如銨鋁炸藥（由硝酸銨、木炭粉、鋁粉、煙黑及其他可燃性有機(jī)物混合而成）、燃燒混合物（如用鋁熱劑做的炸彈和炮彈可用來攻擊難以著火的目標(biāo)或坦克、大炮等）和照明混合物（如含硝酸鋇68％、鋁粉28％、蟲膠4％）。（8）鋁熱劑常用來熔煉難熔金屬和焊接鋼軌等。鋁還用做煉鋼過程中的脫氧劑，鋁粉和石墨、二氧化鈦（或其他高熔點(diǎn)金屬的氧化物）按肯定比率均勻混合后，涂在金屬上，經(jīng)高溫?zé)霟瞥赡透邷氐慕饘偬沾桑诨鸺皩?dǎo)彈技術(shù)上有重要應(yīng)用。（9）鋁板對光的反射性能也很好，反射紫外線比銀強(qiáng)，鋁越純，其反射力量越好，因此常用來制造高質(zhì)量的反射鏡，如太陽灶反射鏡等。（10）鋁具有吸音性能，音響效果也較好，所以廣播室、現(xiàn)代化大型建筑室內(nèi)的天花板等也接受鋁。“水”中長“銅樹”取一支大試管，內(nèi)裝硫酸銅溶液。把一根用砂紙打磨過的鋁絲稍加彎曲后，馬上浸入硫酸銅溶液中。過一段時(shí)間后，剩余的鋁絲上附著有大量的紅色銅，就好像銅樹，同時(shí)溶液的顏色由藍(lán)色變?yōu)闊o色。（1）解釋上述變化的緣由：（2）該試驗(yàn)說明鋁和銅的化學(xué)性質(zhì)哪種更活潑？（3）若一根質(zhì)量為m1的鋁絲浸入硫酸銅溶液，過一段時(shí)間取出附有銅的鋁絲，其質(zhì)量為m2，試比較m1與m2的大小（相對原子質(zhì)量請查課本）。（4）m1與m2的質(zhì)量之差是不是生成的銅的質(zhì)量，為什么？（5）溶液的顏色由藍(lán)色變?yōu)闊o色，溶液的質(zhì)量會(huì)發(fā)生什么變化？推斷金屬的活動(dòng)性挨次方法之一問題：如何推斷金屬的活動(dòng)性挨次？請你回憶：將鐵絲浸入硫酸銅溶液中，產(chǎn)生的試驗(yàn)現(xiàn)象。試驗(yàn)：在一支試管中加入少量淺綠色氯化亞鐵溶液，把用砂紙打磨、擦亮的鋁絲插入溶液中，觀看試驗(yàn)現(xiàn)象，發(fā)覺溶液由淺綠色漸漸變?yōu)闊o色。把一根光亮的銅絲插入硫酸亞鐵溶液中，觀看試驗(yàn)現(xiàn)象，沒有發(fā)覺任何變化。（1）寫出上述反應(yīng)的化學(xué)方程式。（2）依據(jù)試驗(yàn)事實(shí)推想：鋁、銅和鐵的化學(xué)活動(dòng)性強(qiáng)弱挨次。推斷全屬的活動(dòng)性挨次方法之二問題：把鋁片、鐵片、銅片分別跟稀硫酸反應(yīng)，哪種金屬反應(yīng)最快？試驗(yàn)：在三支試管中分別放入兩小塊打磨光滑的鋁片、鐵片、銅片，加入5mL稀硫酸，觀看試驗(yàn)現(xiàn)象。發(fā)覺鋁跟酸反應(yīng)猛烈，產(chǎn)生大量氣泡。鐵跟酸反應(yīng)緩慢，鐵片表面產(chǎn)生少量氣泡。而銅片表面無任何變化。（1）寫出本試驗(yàn)中反應(yīng)的化學(xué)方程式。（2）試推想鋁、鐵、銅的金屬活動(dòng)性強(qiáng)弱挨次。在金屬活動(dòng)性挨次里為什么包括氫1865年，貝開托夫在試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，依據(jù)金屬和金屬離子間相互置換力量的大小，以及金屬跟酸、跟水等反應(yīng)的猛烈程度，首先確定了金屬活動(dòng)性挨次，在這個(gè)挨次里就已包括了氫。由于氫可以被位于它前面的金屬從稀酸里置換出來，而氫也可以把位于它后面的金屬，從它們的鹽溶液里置換出來，而氫后面的金屬不能從酸中置換出氫。這就是說，貝開托夫當(dāng)時(shí)區(qū)分金屬的活潑與不活潑，是以氫作為標(biāo)準(zhǔn)的。當(dāng)然，早期的化學(xué)家把金屬跟酸、跟水等反應(yīng)的猛烈程度作為衡量金屬活動(dòng)性大小的標(biāo)志是不嚴(yán)格的。精確?????的方法是以金屬的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢來比較金屬的活動(dòng)性大小，而標(biāo)準(zhǔn)電極電勢也是以氫電極定為零作為標(biāo)準(zhǔn)來測定的。標(biāo)準(zhǔn)電極電勢為負(fù)值的金屬比氫活潑；標(biāo)準(zhǔn)電極電勢為正值的金屬活動(dòng)性小于氫。另外，氫的原子結(jié)構(gòu)打算它在化學(xué)反應(yīng)中表現(xiàn)出與堿金屬具有相像的化學(xué)性質(zhì)。例如，氫具有還原性，能和大多數(shù)非金屬反應(yīng)顯示＋1價(jià)；等等。由于以上幾個(gè)方面的緣由，因此把氫排進(jìn)了金屬活動(dòng)性挨次里。金屬性和金屬活動(dòng)性的區(qū)分和聯(lián)系金屬元素的原子在化學(xué)反應(yīng)中，通常表現(xiàn)出失去電子成為陽離子的傾向。金屬性的強(qiáng)弱通常用金屬元素原子的最外層電子的電離能（氣態(tài)原子失去電子成為氣態(tài)陽離子時(shí)所需要的能量）大小來衡量。金屬的活動(dòng)性是反映金屬在水溶液里形成水合離子傾向的大小，也就是反映金屬在水溶液里起氧化反應(yīng)的難易，它是以金屬的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢為依據(jù)的，從能量角度來看，金屬的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢除了與金屬元素原子的電離能有關(guān)外，同時(shí)還與金屬的升華能（固態(tài)單質(zhì)變?yōu)闅鈶B(tài)原子時(shí)所需的能量）、水合能（金屬陽離子與水化合時(shí)所放出的能量）等多種因素有關(guān)。金屬性強(qiáng)的元素，一般來說它的活動(dòng)性也大，但也有不全都的狀況。例如，鈉的第一電離能比鈣的第一電離能要小，因此鈉的金屬性要比鈣強(qiáng)。但是鈣在水溶液中形成水合離子的傾向比鈉大，即鈣的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢比鈉要負(fù)，所以鈣的金屬活動(dòng)性比鈉大。銅和銀也有類似上述的狀況。由此可見，金屬性與金屬活動(dòng)性兩者概念是有區(qū)分的。鐵生銹的條件問題：鐵在什么狀況下簡潔生銹呢？試驗(yàn)：（1）如右圖所示，在試管①中把鐵釘放在一團(tuán)濕棉花球上，使鐵釘與空氣和水接觸；（2）在試管②中放入鐵釘，注入經(jīng)煮沸快速冷卻的蒸餾水，蒸餾水要浸沒鐵釘，然后在水面上注入一層植物油，使鐵釘只與水接觸；（3）在試管③中加入少量干燥劑（袋裝餅干等食品中放的小袋中有氯化鈣干燥劑），再放一團(tuán)干棉球，把鐵釘放在干棉球上，塞緊橡皮塞，使鐵釘只與空氣接觸。留意每天觀看鐵釘銹蝕的現(xiàn)象，連續(xù)觀看約一周。（1）通過探究，你對鐵制品銹蝕的條件能得出哪些結(jié)論？（2）通過上面對鐵制品銹蝕條件的探究，你對防止鐵制品銹蝕有什么建議？與同學(xué)們溝通你所知道的各種防銹方法。課題3金屬資源的利用和愛護(hù)教學(xué)目的要求：1．知道一些常見金屬如鐵、鋁、銅等的礦物，了解從鐵礦石中將鐵還原出來的方法。2．會(huì)依據(jù)化學(xué)方程式對含有某些雜質(zhì)的反應(yīng)物或生成物進(jìn)行有關(guān)計(jì)算。3．了解金屬銹蝕的條件以及防止金屬銹蝕的簡潔方法。4．知道廢舊金屬對環(huán)境的污染，生疏回收利用廢舊金屬等金屬資源愛護(hù)的重要性。重點(diǎn)：鐵的冶煉，依據(jù)化學(xué)方程式對含有某些雜質(zhì)的反應(yīng)物或生成物進(jìn)行有關(guān)計(jì)算。難點(diǎn)：鐵的冶煉，依據(jù)化學(xué)方程式對含有某些雜質(zhì)的反應(yīng)物或生成物進(jìn)行有關(guān)計(jì)算。教學(xué)過程：本課題涉及面很廣，包括地球上及我國的金屬資源狀況、鐵的冶煉、有關(guān)化學(xué)方程式計(jì)算中的雜質(zhì)問題計(jì)算、金屬的腐蝕和防護(hù)，以及金屬資源的愛護(hù)等，既有學(xué)問、技能方面的內(nèi)容，又有環(huán)境意識(shí)和資源意識(shí)等情感領(lǐng)域的內(nèi)容。本課題由常見金屬礦物的照片以及資料“金屬元素在地殼中的含量”表引入，簡潔介紹了地球上及我國的金屬資源狀況。人類對地球上金屬礦物資源的利用主要是用來冶煉金屬，而其中冶煉量最大的是鐵。因此，教材很自然地轉(zhuǎn)入到對鐵的冶煉的爭辯。第一部分“鐵的冶煉”是本課題教學(xué)的重點(diǎn)。教材除簡要地介紹了我國冶煉鐵的歷史外，主要是通過試驗(yàn)，說明從鐵礦石中將鐵還原出來的化學(xué)反應(yīng)原理，并結(jié)合煉鐵的實(shí)際狀況，以例題的方式介紹了化學(xué)方程式計(jì)算中有關(guān)雜質(zhì)問題的計(jì)算。這樣，把化學(xué)原理、計(jì)算和生產(chǎn)實(shí)際緊密地結(jié)合在一起，使學(xué)習(xí)活動(dòng)成為有機(jī)的整體，有利于同學(xué)主動(dòng)參與學(xué)習(xí)。其次部分“金屬資源的愛護(hù)”，重點(diǎn)是有關(guān)鐵的銹蝕以及防護(hù)的“活動(dòng)與探究”內(nèi)容。該活動(dòng)與探究內(nèi)容包括提出問題、設(shè)計(jì)試驗(yàn)并實(shí)施、爭辯、得出結(jié)論、對結(jié)論進(jìn)行應(yīng)用等多個(gè)步驟，對培育同學(xué)的創(chuàng)新精神和解決實(shí)際問題的力量具有較大的價(jià)值。關(guān)于金屬資源的愛護(hù)，教材中首先以圖示的方法給出了一些礦物可供開采的年限，形象他說明白金屬礦物資源是有限的，以及金屬資源愛護(hù)的重要性。教材中簡要地介紹了廢舊金屬的回收利用、合理開采礦物等愛護(hù)金屬資源的措施。1．關(guān)于地球上及我國的金屬資源狀況的教學(xué)，可以結(jié)合地理課的有關(guān)內(nèi)容，利用礦物標(biāo)本或?qū)嵨镎掌D表等進(jìn)行教學(xué)，應(yīng)鼓舞同學(xué)主動(dòng)查找有關(guān)資料，并在課內(nèi)外進(jìn)行溝通。我國冶煉鐵的歷史及解放前后我國鋼鐵工業(yè)的進(jìn)展等內(nèi)容的教學(xué)，也可以接受相像的教學(xué)方法。2．做好【試驗(yàn)8-23】，并將它與煉鐵生產(chǎn)的主要化學(xué)反應(yīng)原理結(jié)合起來，使同學(xué)生疏化學(xué)原理對實(shí)際生產(chǎn)的指導(dǎo)作用。生鐵的冶煉原料：鐵礦石、焦炭、石灰石設(shè)備：高爐【提問】煉鐵的原料主要有哪些?這些原料屬于哪類物質(zhì)?寫出煉鐵的反應(yīng)原理.【講解】我們學(xué)問鐵礦石是混石物，而其主要成分-鐵的氧化物才是能煉出鐵的物質(zhì)，依據(jù)：純潔物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=純潔物的質(zhì)量/不純潔物的質(zhì)量，可知純潔物的質(zhì)量=不純物的質(zhì)量×純潔物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)合可以計(jì)算出肯定質(zhì)量的鐵礦石中含鐵的氧化物的質(zhì)量.3．化學(xué)方程式計(jì)算中的雜質(zhì)問題計(jì)算是一類在實(shí)際生產(chǎn)中具有重要意義的計(jì)算，應(yīng)使同學(xué)了解它的價(jià)值，主動(dòng)參與學(xué)習(xí)。爭辯這一類計(jì)算題的解法時(shí)，關(guān)鍵是歸納出解題思路：即有關(guān)化學(xué)方程式的計(jì)算都是純物質(zhì)的計(jì)算，要把含雜質(zhì)物質(zhì)的質(zhì)量換算成純物質(zhì)的質(zhì)量。可以視狀況進(jìn)行課堂練習(xí)，當(dāng)堂爭辯和評析一些錯(cuò)誤的解法以及消滅錯(cuò)誤的緣由，以加深同學(xué)的理解。 例1.現(xiàn)有含F(xiàn)e2O335%的赤鐵礦1000噸,其中含F(xiàn)e2O多少噸?【提問】依據(jù)一氧化碳還原氧化鐵的化學(xué)方程式,說明化學(xué)方程式的意義?強(qiáng)調(diào)化學(xué)方程式所表示的都是純潔物間發(fā)生化學(xué)變化時(shí)的相互關(guān)系,各化學(xué)式所規(guī)定的化學(xué)量是反映純物掛帥間的數(shù)量關(guān)系.在現(xiàn)實(shí)生活中,物質(zhì)里或多或少都含有雜質(zhì),像煉鐵用的鐵礦石.那么當(dāng)參與反應(yīng)的物質(zhì)含有雜質(zhì)時(shí),應(yīng)如何進(jìn)行計(jì)算呢?例2.含F(xiàn)e2O385%的赤鐵礦1000噸,可以煉出多少噸鐵?分析:依據(jù)前面分析,要依據(jù)化學(xué)議程式進(jìn)行計(jì)算.要將赤鐵礦石中Fe2O3的質(zhì)量(即純物質(zhì)的質(zhì)量)計(jì)算出來,【小結(jié)】通過學(xué)習(xí)，我們初步把握了含雜質(zhì)物質(zhì)的計(jì)算。實(shí)際上，除了鐵礦石以外，很多都是不純的物質(zhì)參與反應(yīng)，前面我們接觸到的制二氧化碳的原料石灰石，以及后面要學(xué)習(xí)的溶液在計(jì)算中都會(huì)遇到這個(gè)問題，請大家在學(xué)習(xí)中賜予足夠的留意。課堂練習(xí)（1）. 某赤鐵礦含雜質(zhì)25%，那么400噸赤鐵礦中含三氧化二鐵多少噸？（2）.含碳酸鈣75%的石灰石100噸，高溫煅燒后，可得氧化鈣多少噸。（3）.試驗(yàn)室欲制6克氫氣，需含鋅97.5%的不純鋅多少克？（4）.含三氧化二鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為80%的鐵礦石1000噸，可煉出含雜質(zhì)5%的生鐵多少噸？（5）：要生產(chǎn)5.6噸氧化鈣，需含雜質(zhì)20%的石灰石多少噸？4．細(xì)心策劃和組織好有關(guān)金屬的腐蝕和防護(hù)的“活動(dòng)與探究”內(nèi)容。教材中的圖8-23提示了鐵釘銹蝕條件探究試驗(yàn)的設(shè)計(jì)思路，在一個(gè)星期前就應(yīng)引導(dǎo)同學(xué)結(jié)合生活閱歷來探討該試驗(yàn)的設(shè)計(jì)方案，并鼓舞同學(xué)開動(dòng)腦筋設(shè)計(jì)出多種方案，允很多種方案同時(shí)試驗(yàn)，以小組或個(gè)人等多種方式活動(dòng)，同時(shí)要認(rèn)真做好觀看記錄。在試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，可以由各小組或個(gè)人呈現(xiàn)他們的試驗(yàn)狀況，并匯報(bào)探究的結(jié)果。爭辯是在各組或個(gè)人已有初步結(jié)論的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，因此對這些結(jié)論的辨析、歸納是很重要的。從反應(yīng)物的角度分析，鐵釘銹蝕的條件需有水蒸氣和氧氣等，教材中給了思考金屬腐蝕條件的思路：要有能夠發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)，反應(yīng)物要能相互接觸，生成物不會(huì)對反應(yīng)起阻礙作用，等等。同時(shí)給出了防止金屬腐蝕的思路：假如破壞金屬腐蝕的條件，使它們不再具備腐蝕的基礎(chǔ)，就能防止金屬腐蝕。利用這些思路組織好爭辯，由同學(xué)自己提出鐵制品的防銹建議，并將它應(yīng)用于自行車構(gòu)件防銹措施等實(shí)例上。常用的防止鐵生銹的方法有：A．組成合金，以轉(zhuǎn)變鐵內(nèi)部的組織結(jié)構(gòu)。例如，把鉻、鎳等金屬加入一般鋼里制成不銹鋼，就大大地增加了鋼鐵制品的抗生銹力量。B．在鐵制品表面掩蓋愛護(hù)層是防止鐵制品生銹普遍而重要的方法。依據(jù)愛護(hù)層的成分不同，可分為如下幾種：(1)在鐵制品表面涂礦物性油、油漆或掩蓋搪瓷、塑料等物質(zhì)。例如，車廂、水桶等常涂油漆；機(jī)器常涂礦物性油等。(2)在鋼鐵制品表面用電鍍、熱鍍等方法鍍上一層不易生銹的金屬。如鋅、錫、鉻、鎳等。這些金屬表面都能形成一層致密的氧化物薄膜，從而防止鐵制品和水、空氣等物質(zhì)接觸而生銹。(3)用化學(xué)方法使鐵制品表面生成一層致密而穩(wěn)定的氧化膜以防止鐵制品生銹。C．保持鐵制品表面的潔凈和干燥也是防止鐵制品生銹的一種很好方法。5．關(guān)于金屬資源愛護(hù)的教學(xué)，可以利用電化教學(xué)手段，將教材中的一些礦物可供開采的年限圖制成投影片或計(jì)算機(jī)軟件等，并協(xié)作其他資料，使同學(xué)猛烈感受礦物資源是有限的，以及愛護(hù)金屬資源的重要性。廢舊金屬的回收利用是每個(gè)同學(xué)都順手可做的事情，可結(jié)合本課題未的“調(diào)查與爭辯”，使同學(xué)了解廢舊金屬回收的意義，并樂觀主動(dòng)地去做。6．可以依據(jù)教材中所給的思路，接受爭辯、填表和填空等方式進(jìn)行本單元小結(jié)。也可以結(jié)合實(shí)例分析，通過對學(xué)問的綜合應(yīng)用來進(jìn)行本單元小結(jié)。我國的礦產(chǎn)資源礦產(chǎn)資源是自然資源的一部分，我國生產(chǎn)所需的80％左右的原材料來自礦產(chǎn)資源。我國礦產(chǎn)資源總量多，但人均占有量少。我國礦產(chǎn)的總量居世界第6位。在我國已發(fā)覺的礦產(chǎn)有168種，其中已探明儲(chǔ)量的有152種，己開發(fā)利用的有132種，在世界45種主要礦產(chǎn)貯存量價(jià)值比較中，我國礦產(chǎn)總值約占世界總數(shù)的14.6％，居世界第3位。但由于人口眾多，人均擁有量約為世界人均水平的1／3，居世界第80位。我國礦產(chǎn)資源種類較多，但生產(chǎn)所需的大宗礦產(chǎn)較少。如在金屬礦產(chǎn)資源上，鎢、銻、鈦、稀土、菱鎂礦居世界第一位，釩居其次位，鋅、鋁居第三位。金屬礦產(chǎn)儲(chǔ)量相對不足的有銀、鐵、鉛、銅、金、鎳等，儲(chǔ)量相對短缺的有鉀、鉑、鉻等。我國礦產(chǎn)資源分布不平衡，布局不夠抱負(fù)。沿海發(fā)達(dá)地區(qū)生產(chǎn)力進(jìn)展水平較高，但資源緊缺。大西北、西南等地區(qū)原料、資源豐富但經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)程度很低。這就形成了原料、半成品長途調(diào)運(yùn)的不良狀況，增加了生產(chǎn)成本。另外，一些小礦亂采濫挖，對環(huán)境的愛護(hù)意識(shí)較差，植被破壞嚴(yán)峻，固體廢棄物處理不當(dāng)，屢屢消滅嚴(yán)峻的環(huán)境問題。 我國礦產(chǎn)資源供需狀況當(dāng)今世界上的國家很少有僅靠自身的礦產(chǎn)資源來進(jìn)展本國經(jīng)濟(jì)的，但是擁有豐富的礦產(chǎn)資源無疑是本國社會(huì)經(jīng)濟(jì)進(jìn)展的優(yōu)勢。由于多種因素的影響，我國主要礦產(chǎn)品進(jìn)口量逐年上升。1987年我國礦產(chǎn)品及初級加工制品出口創(chuàng)匯62億美元，而進(jìn)口則達(dá)98億美元；1988年出口850.75億美元，進(jìn)口116.8億美元，逆差達(dá)31.1億美元。可以說我國已漸漸成為礦產(chǎn)資源進(jìn)口大國。隨著我國經(jīng)濟(jì)高速進(jìn)展，對礦產(chǎn)資源需求增長很快，主要礦產(chǎn)資源短缺的態(tài)勢日益明顯。1989年我國鐵礦石原礦的產(chǎn)量為1.7145億噸，進(jìn)口鐵礦砂1259萬噸。2000年現(xiàn)有鐵礦的生產(chǎn)力量將削減10％～20％，因而2000年我國鐵礦石產(chǎn)量基本穩(wěn)定在目前水平。資源缺口增加，每年需進(jìn)口鐵礦砂2000萬噸～3000萬噸。估計(jì)2023年鐵礦石產(chǎn)量可達(dá)2.8億噸～3.0億噸，每年需進(jìn)口4500萬噸～5000萬噸鐵礦砂。現(xiàn)有銅、鉛、鋅生產(chǎn)力量2000年削減30％～40％，三分之二有色金屬統(tǒng)配礦山主要金屬生產(chǎn)也到了中晚期。假如地質(zhì)勘探無重大突破，21世紀(jì)初，我國金屬礦產(chǎn)資源將消滅全面緊缺的局面。金屬的存在和冶煉地球上的金屬資源格外豐富，除隱藏在地殼中的外，還有數(shù)量很大的海濱沙礦和海底金屬礦藏（如錳結(jié)核和重金屬礦床等），它們?yōu)槿祟惖纳詈蜕a(chǎn)供應(yīng)了豐厚的物質(zhì)基礎(chǔ)。陸地上可用來制取金屬的礦石大約有以下八大類：

(1)自然?金屬礦，如金、銀、鉑、汞等貴金屬，常以單質(zhì)形式存在；

（2）氧化物礦，如鋁礬Al2O3·nH2O、赤鐵礦Fe2O3和錫石SnO2等；

（3）碳酸鹽礦，如石灰石CaCO3、孔雀石Cu2(OH)2CO3等；

(4）硅酸鹽礦，如綠柱石Be3A12Si6O18、高嶺石（A12Si2O7·2H2O）等；

（5）硫酸鹽礦，如重晶石BaSO4、石膏CaSO4·2H20等；

（6）磷酸鹽礦，如磷酸鈣Ca3(PO4)2，和磷酸稀土礦等；

（7）鹵化物礦，如巖鹽NaC1、光鹵石KCl·MgC12·6H2O等；

（8）硫化物礦，如閃銀礦Ag2S、硫鐵礦FeS2、輝鉬礦MoS2等。從礦石中制取金屬單質(zhì)的過程叫做冶金。金屬作為材料，其價(jià)值不僅取決于它在地殼中的含量和獨(dú)特的性能，在很大程度上還取決于其冶煉的難易程度。例如，鋁已是人們生疏的工業(yè)金屬，其隱藏量居金屬的首位，應(yīng)用也很廣，但在1886年以前，它比黃金還貴重。由于那時(shí)的鋁是用金屬鈉還原氧化鋁來制取的，成本極高。直到電解鋁法實(shí)際用于生產(chǎn)后，鋁才得以廣泛使用。鐵礦石的種類和特征

鐵礦石的種類很多，最重要的鐵礦石有磁鐵礦、赤鐵礦、褐鐵礦和菱鐵礦等。鐵礦石常按其含鐵量的凹凸分為富礦（含鐵量高于50％以上）和貧礦（含鐵量在45％～50％以下），在評定鐵礦石的品位和質(zhì)量時(shí)，除看這種鐵礦石里的含鐵量以外，還要看它的脈石的成分和有害雜質(zhì)（硫、磷）的含量的多少。

我們可以依據(jù)鐵礦石的顏色、光澤、密度、磁性、條痕等性質(zhì)來識(shí)別它們。金屬的腐蝕與防護(hù)金屬和四周介質(zhì)接觸時(shí)，由于發(fā)生化學(xué)和電化學(xué)作用而引起的破壞叫做金屬的腐蝕。從熱力學(xué)觀點(diǎn)看，除少數(shù)貴金屬（如Au、Pt）外，各種金屬都有轉(zhuǎn)變成離子的趨勢，就是說金屬腐蝕是自發(fā)的普遍存在的現(xiàn)象。金屬被腐蝕后，在外形、色澤以及機(jī)械性能方面都將發(fā)生變化，造成設(shè)備破壞、管道泄漏、產(chǎn)品污染，釀成燃燒或爆炸等惡性事故以及資源和能源的嚴(yán)峻鋪張，使國民經(jīng)濟(jì)受到巨大的損失。據(jù)估量，世界各發(fā)達(dá)國家每年因金屬腐蝕而造成的經(jīng)濟(jì)損失約占其國民生產(chǎn)總值3.5