金屬和金屬材料

1、金屬和金屬材料金屬材料金屬的化學(xué)性質(zhì)金屬資源的利用和保護(hù)金屬材料一、幾種重要的金屬金屬有一些共同的物理性質(zhì)。如：有光澤、能夠?qū)щ?、能夠?qū)帷⒂醒诱剐越饘僖灿衅涮匦?。如：鐵、鋁等大多數(shù)金屬都呈銀白色，但銅卻呈紫紅色，金呈黃色；在常溫下，鐵、鋁、銅等大多數(shù)金屬都是固體，但汞卻是液體一些金屬物理性質(zhì)的比較不同的金屬有不同的性質(zhì)，物質(zhì)的性質(zhì)在很大程度上決定了物質(zhì)的用途，但這不是唯一的決定因素，還要考慮價(jià)格、資源、是否美觀、使用是否便利，以及廢料是否有利于回收和對環(huán)境的影響因素等。小資料（金屬之最):地殼中含量最高的金屬元素-鋁人體中含量最高的金屬元素-鈣目前世界上年產(chǎn)量最高的金屬-鐵導(dǎo)電導(dǎo)熱性最好的金

2、屬-銀硬度最高的金屬-鉻熔點(diǎn)最高的金屬-鎢熔點(diǎn)最低的金屬-汞密度最大的金屬-鋨密度最小的金屬-鋰 二、合金1、合金的定義在金屬中加熱融合某些金屬或非金屬，就可以制出有金屬性質(zhì)的合金。對定義的理解：（1）合金一定是混合物；（2)它必須具有金屬特性；（3）組成合金的元素既可以是金屬元素，又可含有非金屬元素2、幾種重要的合金生鐵和鋼 生鐵的含碳量為2-4.3，鋼的含碳量為0.03-2，除含碳以外，生鐵中還含有硅、錳等，鋼如不銹鋼中還含有鉻、鎳等，由于在純金屬中加入了一定量的碳、錳或碳、鉻、鎳等，這種組成的改變，使得合金興能發(fā)生改變。鈦和鈦合金 鈦和鈦合金具有很多優(yōu)良性能，如熔點(diǎn)高、可塑性好、易于加工

3、、機(jī)械性能好、抗腐蝕性能好等。鈦合金和人體具有很好的“相容性”，被譽(yù)為“親生物金屬”，因此可以用來制造人造骨等。金屬的化學(xué)性質(zhì)一、金屬與氧氣反應(yīng) 實(shí)驗(yàn)表明大多數(shù)金屬都能與氧氣反應(yīng)，但反應(yīng)的難易和劇烈程度是不同的。例如，鎂、鋁等在常溫下就能與氧氣反應(yīng)。鋁在空氣中與氧氣反應(yīng)，其表面生成一層致密的氧化鋁薄膜，從而阻止鋁進(jìn)一步氧化。4Al+3O2=2Al2O3鐵、銅等在常溫下幾乎不與氧氣反應(yīng)，但在高溫時(shí)能與氧氣反應(yīng)?！罢娼鸩慌禄馃挕闭f明金即使在高溫時(shí)也不與氧氣反應(yīng)。由此看出：鎂、鋁比較活潑，鐵、銅次之，金最不活潑。二、金屬與酸反應(yīng) Fe+2HCl=FeCl2+H2三、金屬與某些金屬的某些化合物的溶液反

4、應(yīng) Fe+CuSO4=FeSO4+Cu四、金屬活動順序 金屬與鹽酸或稀硫酸能否反應(yīng)以及反應(yīng)的劇烈程度，可反映金屬活動性。 Mg+2HCl=MgCl2+H2 Zn+2HCl=ZnCl2+H2 Fe+2HCl=FeCl2+H2 單質(zhì) 化合物 化合物 單質(zhì)置換反應(yīng)：由一種單質(zhì)和另一種化合物反應(yīng)，生成另一種單質(zhì)和另一種化合物的反應(yīng)叫做置換反應(yīng)。（實(shí)質(zhì)是氧化還原反應(yīng)）常見金屬在溶液中的活動性順序：K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au 金屬活動性由強(qiáng)逐漸減弱金屬活動性順序可作為判斷依據(jù)：（1）在金屬活動性順序里，金屬的位置越靠前，它的活動性就越強(qiáng)。（2）

5、在金屬活動性順序里，位于氫前面的金屬能置換出鹽酸、稀硫酸中的氫。（3）在金屬活動性順序里，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里置換出來。拓展 ：（一）中學(xué)常見的置換反應(yīng)（1）活潑金屬與冷水反應(yīng)置換出氫氣。（2）碳、鐵等在高溫下與水蒸氣反應(yīng)置換出氫氣。鎂與熱水反應(yīng)置換出氫氣。（3）氟氣與水反應(yīng)置換出氧氣。（4）排在金屬活動順序表氫以前的金屬與鹽酸、稀硫酸等置換出氫氣（5）較活潑金屬與鹽溶液反應(yīng)置換出不活潑金屬。（6）較活潑的非金屬與無氧酸或鹽溶液置換出不活潑非金屬（7）氫氣、碳單質(zhì)與金屬氧化物的置換反應(yīng)（8）碳單質(zhì)還原SiO2制粗硅。（9）鋁等活潑金屬與金屬氧化物的反應(yīng)（10）鎂

6、與CO2的置換反應(yīng)。(二)按元素在周期表的位置1、同周期元素之間的置換第二周期：如2F2+2H2O= 4HF+O2第三周期：如Cl2+H2S=2HCl+S2、同主族元素之間的置換第A族：如2Na+2H2O=2NaOH+H2第A族：如SiO22C= Si2CO第A族：如O2+2H2S=2H2O+2S 第A族：如Cl2+2KBr=2KCl+Br23、不同主族元素單質(zhì)間的置換Mg+2HCl=MgCl2+H2 2Al+6HCl=2AlCl3+3H22Mg+CO2=2MgO+C 2F2+2H2O= 4HF+O2 C+H2O=CO+H2 Cl2+H2S=2HCl+S 3Cl2+8NH3=6NH4Cl+N2

7、 4、過渡金屬參與的置換Fe+CuSO4=FeSO4+Cu H2+CuO=Cu+H2 2Al+Fe2O3=Al2O3+2Fe 3Fe+4H2O(g)=Fe3O4+4H2Zn+2HCl=ZnCl2+H2 Cu+2AgNO3=Cu(NO3)2+2Ag (三）按單質(zhì)的類別1、金屬單質(zhì)置換金屬單質(zhì)2Al+Fe2O3=Al2O3+2Fe Fe+CuSO4=FeSO4+Cu 2、金屬單質(zhì)置換非金屬單質(zhì)2Na+2H2O=2NaOH+H2 3Fe+4H2O(g)=Fe3O4+4H2Zn+2HCl= ZnCl2+H2 2Mg+CO2=2MgO+C 2Al+Fe2O3=Al2O3+2Fe 3、非金屬單質(zhì)置換金屬單

8、質(zhì)H2+CuO=Cu+H2O C+FeO=Fe+CO 4、非金屬單質(zhì)置換非金屬單質(zhì)2F2+2H2O= 4HF+O2 Cl2+H2S=2HCl+S Cl2+2KI=2KCl+I23Cl2+8NH3=6NH4Cl+N2 (四)按化合物類別1、氧化物參加：2Mg+CO2=2MgO+C SiO22C=Si2COH2+CuO=Cu+H2O 2Al+Fe2O3=Al2O3+2Fe 2、水參加：3Fe+4H2O(g)=Fe3O4+4H2 2Na+2H2O=2NaOH+H2地球上的金屬資源廣泛地存在于地殼和海洋中，除少數(shù)很不活潑的金屬如金、銀等有單質(zhì)形式存在外，其余都以化合物形式存在。元素在地殼中的含量：金屬資源的利用和保護(hù)一、鐵的冶煉 一氧化碳還原氧化鐵試驗(yàn)中玻璃管里的粉末由紅色逐漸變黑，這種黑色的粉末就是被還原出來的鐵；試管里澄清的石灰水變渾濁，證明 有二氧化碳生成。 Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2鐵礦石冶煉鐵是一個(gè)復(fù)雜的過程，把鐵礦石和焦炭、石灰石一起加入高爐，在高溫下，用焦炭和石灰石與氧氣反應(yīng)生成的一氧化碳把鐵從鐵礦石里還原出來。二、金屬資源保護(hù)1、金屬的腐蝕和防護(hù)鐵制品銹蝕的過程，實(shí)際上是鐵與空氣中的氧氣、水蒸氣等發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的過程。鋁與氧氣反應(yīng)生成的致密的氧化膜，能覆蓋在鋁表面，從而保護(hù)層里的鋁不再與氧