金屬和金屬材料知識(shí)點(diǎn)

1、 九年級(jí)化學(xué)第八單元 金屬和金屬材料（知識(shí)點(diǎn)）第一課時(shí) 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(shí)代進(jìn)入青銅器時(shí)代，繼而進(jìn)入鐵器時(shí)代，100多年前才開始使用鋁。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(chǎn)量最多的金屬是鐵，其次是鋁（鋁的密度小，抗腐蝕性強(qiáng)，在當(dāng)今社會(huì)被廣泛使用）2金屬的物理性質(zhì)金屬具有很多共同的物理性質(zhì)：常溫下金屬都是固體（汞除外），有金屬光澤，大多數(shù)金屬是電和熱的優(yōu)良導(dǎo)體，有延展性，能夠彎曲，密度大，熔點(diǎn)高。 金屬除具有一些共同的物理性質(zhì)外，還具有各自的特性，不同種金屬的顏色、硬度、熔點(diǎn)、導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性等物理性質(zhì)差別較大。 鐵、鋁、銀、

2、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(shù)金屬是固體，但體溫計(jì)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(chǎn)量最高的金屬是鐵。 導(dǎo)電，導(dǎo)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(diǎn)最高的的金屬是鎢，熔點(diǎn)最低的金屬是汞。為什么？（熔點(diǎn)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(zhì)用途的因素討論： 為什么菜刀、鐮刀、錘子等用鐵制而不用鉛制？鉛硬度小，鉛

3、有毒。 銀的導(dǎo)電性比銅好，但電線一般用銅制而不用銀制，原因是銀的價(jià)格昂貴，資源稀少。 為什么燈泡里的燈絲用鎢制而不用錫制？如果用錫的話，可能會(huì)出現(xiàn)什么情況？（鎢的熔點(diǎn)高，錫的熔點(diǎn)低，用錫做燈絲會(huì)熔化。） 為什么有的鐵制品如水龍頭等要鍍鉻?如果鍍金怎么樣？（鉻的硬度大，不生銹，金雖然美觀但價(jià)格高。） 在制造保險(xiǎn)絲時(shí)，則要選用熔點(diǎn)較低的金屬。（為什么?） 在制造硬幣時(shí)，要選用光澤好、耐磨、耐腐蝕易加工的金屬。（為什么？）結(jié)論：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，在考慮物質(zhì)的用途時(shí)，還需要考慮價(jià)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(duì)環(huán)境的影響等多種因素。

4、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(zhì)。（合金至少含一種金屬，也可含多種金屬。）注意：（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，使合金更容易適合不同的用途。 （3）日常使用的金屬材料，大多數(shù)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(fā)生了變化，其內(nèi)部組成結(jié)構(gòu)也發(fā)生了改變，從而引起性質(zhì)的變化。2.合金的形成條件：其中任一金屬熔點(diǎn)不能高于另一金屬沸點(diǎn)（當(dāng)兩種金屬形成合金時(shí)）。3.合金與組成它們的純金屬性質(zhì)比較。下面是黃銅和銅片，焊錫和錫，鋁合金和鋁線的有關(guān)性質(zhì)比較：性質(zhì)比較黃銅銅焊錫

5、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(jiān)韌硬度大質(zhì)軟堅(jiān)硬質(zhì)軟熔點(diǎn)比銅低較高比錫低較低比鋁低較高合金的強(qiáng)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；顏色更鮮艷,有些合金的熔點(diǎn)比純金屬更低（如：保險(xiǎn)絲熔點(diǎn)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(qū)別是含碳量不同，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(yōu)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(yīng)用于制造飛機(jī)、艦艇和載重汽車等，可增加它們的載重量以及

6、提高運(yùn)行速度，并具有抗海水腐蝕、避磁性等特點(diǎn)。 （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(rèn)為是21世紀(jì)的重要金屬材料。 性質(zhì)：熔點(diǎn)高、強(qiáng)度大、密度小、可塑性好、易于加工，機(jī)械性能好，抗腐蝕性能非常好，與人體具有很好的“相容性”，又稱親生物金屬。 用途：噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)、飛機(jī)機(jī)身、人造衛(wèi)星外殼、火箭殼體、醫(yī)學(xué)補(bǔ)形、造紙、人造骨、海水淡化設(shè)備、海輪、艦艇的外殼等。 錳鋼:(韌性好、硬度大)用于鋼軌、挖掘機(jī)鏟斗、坦克裝甲、自行車架。課外閱讀：P7頁(yè)形狀記憶合金 家庭小實(shí)驗(yàn)：P8頁(yè) 淬火與回火課題二 金屬的化學(xué)性質(zhì)一. 金屬與氧氣的反應(yīng)金屬條件反應(yīng)方程

7、式現(xiàn)象Mg常溫下（在空氣中）2MgO2 =2MgO銀白色鎂條在空氣中表面逐漸變暗，生成白色固體。點(diǎn)燃時(shí)（在空氣中或在氧氣中）點(diǎn)燃2MgO2 =2MgO劇烈燃燒，發(fā)出耀眼的白光，生成一種白色固體。Al常溫下（在空氣中）4Al+3O2 =2Al2O3銀白色的表面逐漸變暗，生成一層致密的薄膜。點(diǎn)燃時(shí)（在氧氣中）點(diǎn)燃4Al+3O2 =2Al2O3劇烈燃燒，放出大量的熱和耀眼的白光，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(huì)生成暗紅色疏松的物質(zhì)鐵銹（Fe2O3·H2O）在氧氣中點(diǎn)燃點(diǎn)燃3Fe2O2 =Fe3O4 劇烈燃燒，火星四射，放出熱量，生成

8、一種黑色固體。Cu常溫下，干燥的空氣加熱時(shí)2CuO2 =2CuO銅絲表面逐漸變?yōu)楹谏诔睗竦目諝庵?Cu+O2+CO2+H2O=Cu2(OH)2CO3銅表面生成一層綠色物質(zhì)Au、Ag即使在高溫下也不與氧氣反應(yīng)“真金不怕火煉”。結(jié)論：大多數(shù)金屬都能與氧氣反應(yīng)，但反應(yīng)的難易和劇烈程度不同。Mg、Al等在常溫下就能與氧氣反應(yīng)；Fe、Cu等在常溫下幾乎不能單獨(dú)與氧氣反應(yīng)，但在點(diǎn)燃或加熱的情況下可以發(fā)生反應(yīng)；Au、Ag等在高溫時(shí)也不與氧氣反應(yīng)。1.根據(jù)金屬與氧氣反應(yīng)的難易和劇烈程度不同可以知道金屬的活潑性。以上事實(shí)說(shuō)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，原因是鋁在空

9、氣中與氧氣反應(yīng)，其表面生成一層致密的氧化鋁（Al2O3）薄膜，能阻止鋁被進(jìn)一步氧化。二.金屬與酸的反應(yīng)金屬現(xiàn)象反應(yīng)的化學(xué)方程式稀鹽酸稀硫酸稀鹽酸稀硫酸鎂劇烈反應(yīng)，產(chǎn)生大量氣泡，溶液仍為無(wú)色，試管壁發(fā)熱，生成的氣體能燃燒，火焰呈淡藍(lán)色。Mg2HCl =MgCl2H2MgH2SO4=MgSO4H2鋅反應(yīng)比較劇烈，產(chǎn)生大量氣泡，溶液仍為無(wú)色，試管壁發(fā)熱，生成的氣體能夠燃燒并且產(chǎn)生淡藍(lán)色火焰。Zn2HCl =ZnCl2H2ZnH2SO4=ZnSO4H2鐵反應(yīng)緩慢，有氣泡產(chǎn)生，溶液由無(wú)色逐漸變?yōu)闇\綠色，生成氣體能燃燒并且產(chǎn)生淡藍(lán)色火焰。Fe2HCl =FeCl2H2FeH2SO4 =FeSO4H2銅不反

10、應(yīng)結(jié)論：Mg、Zn、Fe的金屬活動(dòng)性比銅強(qiáng)，它們能置換出稀硫酸或稀鹽酸中的氫。1金屬能與酸反應(yīng)（注：酸一般是指稀鹽酸和稀硫酸）有些金屬的化學(xué)活動(dòng)性比氫強(qiáng)，如Mg、Al、Zn、Fe等，它們都能與稀鹽酸、稀硫酸反應(yīng)放出氫氣；但有些金屬比氫的活動(dòng)性弱，它們不能與酸反應(yīng)，如Cu、Ag等。當(dāng)鐵與酸反應(yīng)時(shí)，生成物為價(jià)的鐵，而不是價(jià)的鐵。2 要求寫：Mg,Al,Zn,Fe分別與稀鹽酸，稀硫酸反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)方程式。 Mg+2HCl=MgCl2+H2 2Al+6HCl=2AlCl3+3H2 Mg+H2SO4=MgSO4 +H2 2Al+3H2SO4=Al2(SO4)3+3H2 Zn+2HCl = ZnCl2+H

11、2 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(yīng)：實(shí)驗(yàn)操作現(xiàn)象反應(yīng)的化學(xué)方程式質(zhì)量變化應(yīng)用鐵絲浸入硫酸銅溶液中浸入溶液的鐵釘表面覆蓋一層紫紅色的物質(zhì)，溶液由藍(lán)色逐漸變?yōu)闇\綠色FeCuSO4= CuFeSO4金屬質(zhì)量增加，溶液質(zhì)量減少不能用鐵制品放硫酸銅溶液（或農(nóng)藥波爾多液）鋁絲浸入硫酸銅溶液中浸入溶液的鋁絲表面覆蓋一層紫紅色的物質(zhì)，溶液由藍(lán)色逐漸變?yōu)闊o(wú)色2Al+3CuSO4=Al2(SO4)3+3Cu金屬質(zhì)量增加，溶液質(zhì)量減少銅絲浸入硝酸銀溶液中浸入溶液的銅絲表面覆蓋一層銀白色的物質(zhì)，溶液由

12、無(wú)色逐漸變?yōu)樗{(lán)色Cu+2AgNO3=Cu(NO3)2+2Ag金屬質(zhì)量增加，溶液質(zhì)量減少銅絲浸入硫酸鋁溶液中結(jié)論：1.以上四種金屬的活動(dòng)性由強(qiáng)到弱的順序?yàn)椋篈l>Fe>Cu>Ag2.活潑性強(qiáng)的金屬能把活潑性弱的金屬?gòu)钠浠衔锶芤褐兄脫Q出來(lái)。注意 1.此類反應(yīng)一定在溶液中進(jìn)行，不溶于水的化合物一般不與金屬反應(yīng)。 2. K、Ca、Na活動(dòng)性非常強(qiáng)，但不能用它們置換化合物中的金屬，因?yàn)樗鼈兡芡芤褐械乃畡×曳磻?yīng)。只有活動(dòng)性強(qiáng)的金屬，才能把活動(dòng)性弱的金屬?gòu)乃鼈兊幕衔锏娜芤褐兄脫Q出來(lái)， 反之則不能。例如：Fe +CuSO4= FeSO4+Cu （我國(guó)西漢發(fā)現(xiàn)的濕法冶鐵原理） Cu+2A

13、gNO3=Cu(NO3)2+2Ag CuFeCl2不反應(yīng)（注意：一些物質(zhì)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(wú)色，F(xiàn)eCl2 FeSO4的溶液為淺綠色；CuSO4 Cu(NO3)2 CuCl2的溶液為藍(lán)色。）四.置換反應(yīng)(由二,三總結(jié)如下)由一種單質(zhì)與一種化合物反應(yīng)，生成另一種單質(zhì)和另一種化合物的反應(yīng)叫置換反應(yīng)。置換反應(yīng)的數(shù)學(xué)表達(dá)式為： 。常見的置換反應(yīng)： 活潑金屬與酸的反應(yīng) 活潑金屬與化合物溶液的反應(yīng) 碳和金屬氧化物的反應(yīng) 氫氣與金屬氧化物的反應(yīng)五金屬活動(dòng)性順序從金屬與O2 反應(yīng)的難易、金

14、屬與酸反應(yīng)的劇烈程度，可分析得出金屬的活動(dòng)性順序如下：K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb(H) Cu Hg Ag Pt Au-金屬活動(dòng)性由強(qiáng)逐漸減弱（）金屬活動(dòng)性順序可采用“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(dòng)性順序的應(yīng)用： 判斷金屬活動(dòng)性的強(qiáng)弱在金屬活動(dòng)性順序里，金屬的位置越靠前，它的活動(dòng)性就越強(qiáng)。 判斷金屬與酸的置換反應(yīng)能否發(fā)生在金屬活動(dòng)性順序里，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(yīng) 判斷金屬與化合物溶液的置換反應(yīng)

15、能否發(fā)生在金屬活動(dòng)性順序里，位于前面的金屬能把位于后面的金屬?gòu)乃鼈兊幕衔锏娜芤豪镏脫Q出來(lái)。例如： Fe +CuSO4= FeSO4+Cu CuFeSO4不反應(yīng)金屬與化合物的溶液發(fā)生置換反應(yīng)的條件：A 金屬的活動(dòng)性必須排在化合物中金屬的前面；如Fe能與CuSO4溶液發(fā)生置換反應(yīng)， 而Cu不能與FeSO4溶液發(fā)生反應(yīng).b不能用K、Ca 、Na與化合物的溶液反應(yīng)，因?yàn)樗鼈兲顫?，能與溶液中的水反應(yīng)。c 化合物必須溶于水，金屬與化合物的固體不能發(fā)生置換反應(yīng)。注：選擇鐵的化合物時(shí)只能選含F(xiàn)e2的化合物， Fe3有較強(qiáng)的氧化性能與不活潑金屬反應(yīng).如：Cu2FeCl3CuCl22FeCl2 而CuFeCl

16、2 不反應(yīng)。 優(yōu)先置換原理 近 K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb(H) Cu Hg Ag Pt Au 遠(yuǎn) 金屬和化合物溶液的置換反應(yīng)：混合溶液與一種金屬發(fā)生置換反應(yīng)的順序是“先遠(yuǎn)”“后近” ；例：在AgNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中加入鐵粉，鐵先和AgNO3進(jìn)行置換反應(yīng)，只有當(dāng)AgNO3反應(yīng)完了，鐵才和Cu(NO3)進(jìn)行置換反應(yīng)。 金屬混合物與一種鹽溶液發(fā)生置換反應(yīng)的順序也是“先遠(yuǎn)”“后近”。例：鋅粉和鐵粉同時(shí)放入CuSO4溶液中，鋅先和CuSO4反應(yīng)，鋅反應(yīng)完了鐵才和CuSO4反應(yīng)。課題三金屬資源的利用和保護(hù)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地殼和海

17、洋中，除少數(shù)很不活潑的金屬如金、銀等以單質(zhì)形式存在外，其余都以化合物形式存在。工業(yè)上把能用來(lái)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.實(shí)驗(yàn)室煉鐵：一氧化碳還原氧化鐵(1)儀器：鐵架臺(tái)（2個(gè)）、硬質(zhì)玻璃管、單孔橡皮賽（2個(gè)）、酒精燈、試管、酒精噴燈、雙孔橡皮賽、導(dǎo)氣管。(2)藥品：氧化鐵粉末、澄清石灰水、一氧化碳?xì)怏w（3）裝置圖： （4）步驟：檢驗(yàn)裝置的氣密性；裝入藥品并固定；向玻璃管

18、內(nèi)通入一氧化碳?xì)怏w；給氧化鐵加熱；停止加熱；停止通入一氧化碳。（5）現(xiàn)象：紅色粉末逐漸變成黑色，澄清石灰水變渾濁，尾氣燃燒產(chǎn)生藍(lán)色火焰。（6）化學(xué)方程式：3CO+Fe2O32Fe+3CO2 2CO+O22CO2 Ca(OH)2+CO2=CaCO3+H2O（7）注意事項(xiàng)：與H2還原氧化銅的實(shí)驗(yàn)操作順序一樣，即先通入CO再加熱（由于CO具有可燃性，在加熱前應(yīng)先排盡裝置內(nèi)的空氣，以免點(diǎn)燃不純凈的CO氣體而發(fā)生爆炸。）實(shí)驗(yàn)完畢，停止加熱，繼續(xù)通入CO至試管冷卻（防止還原出來(lái)的鐵重新被氧化）。（8）尾氣處理：因CO有毒，不能隨意排放在空氣中，處理的原則是將CO燃燒掉轉(zhuǎn)化為無(wú)毒的CO2或用氣球收集起備用。

19、2.工業(yè)上煉鐵：工業(yè)上冶煉鐵的原料、主要反應(yīng)原理和主要設(shè)備見下表。原料鐵礦石、焦炭、石灰石，空氣等主要反應(yīng)原理在高溫條件下，利用焦炭與氧氣反應(yīng)生成一氧化碳把鐵從鐵礦石里還原出來(lái)，其主要反應(yīng)原理為：Fe2O3+3CO2Fe+3CO2主要設(shè)備高爐產(chǎn)品生鐵高爐中發(fā)生的主要反應(yīng)：五個(gè) C+O2CO2 C+CO22CO Fe2O3+3CO2Fe+3CO2CaCO3CaO+CO2 CaO+SiO2CaSiO3 (渣) 石灰石為造渣材料。注：實(shí)驗(yàn)室煉得的鐵是純凈物，工業(yè)上煉得的鐵是混合物。3含雜物質(zhì)的化學(xué)方程式的計(jì)算（）化學(xué)方程式所表示的物質(zhì)之間的質(zhì)量關(guān)系，都是純凈物之間的質(zhì)量關(guān)系。當(dāng)反應(yīng)物中含有雜質(zhì)時(shí)，必須先將它們換算成純物質(zhì)的質(zhì)量，然后才能代人計(jì)算。（）純物質(zhì)與不純物質(zhì)的質(zhì)量之間換算關(guān)系如下： 純度純物質(zhì)的質(zhì)量不純物質(zhì)的總質(zhì)量×100% 1雜質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù) 純物質(zhì)的質(zhì)量不純物質(zhì)的質(zhì)量×純度 不純物質(zhì)的質(zhì)量純物質(zhì)的質(zhì)量÷純度 雜質(zhì)質(zhì)量不純物質(zhì)的質(zhì)量×（1純度）二.金屬資源的保護(hù).鐵銹蝕