第九單元 知識點 金屬和金屬材料

第九單元金屬和金屬材料課題1金屬材料一、金屬材料1、金屬材料：純金屬（90多種）合金（幾千種）2、金屬的物理性質(zhì)：共性：金屬在常溫下為固體，有金屬光澤,有導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、延展性、密度較大、熔點較高。特性:常溫下一般為固態(tài)（汞為液態(tài)）.大多數(shù)呈銀白色（銅為紫紅色，金為黃色）純鐵是銀白色的，質(zhì)軟，而鐵粉則為黑色3、金屬之最：（1）鋁（Al）：地殼中含量最多的金屬元素（2）鈣（Ca）：人體中含量最多的金屬元素（3）鐵（Fe）：目前世界年產(chǎn)量最多的金屬（鐵>鋁>銅）（4）銀（Ag）：導(dǎo)電、導(dǎo)熱性最好的金屬（銀>銅>金>鋁）（5）鉻（Cr）：硬度最高的金屬（6）鎢（W）：熔點最高的金屬（7）汞（Hg）：熔點最低的金屬（8）鋨（Os）：密度最大的金屬（9）鋰（Li）：密度最小的金屬（10）銅（Cu）：人類使用最早的金屬（11）暖氣片的表面常刷一層“銀粉”防銹，”銀粉“實際上是金屬：鋁（12）糖果、煙盒中的包裝紙常用金屬：鋁（13）保溫瓶膽壁上的金屬是：銀（14）溫度計中填充的金屬是：汞（15）使用最多的金屬材料：鋼鐵4、簡答（1）為什么菜刀、鐮刀、錘子等用鐵制而不用鋁制的原因？鐵的硬度比鋁大，鋁元素過多進入人體有害。（2）銀的導(dǎo)電性比銅好，為什么電線一般用銅制不用銀制？銀的成本比銅高（3）為什么燈泡里的燈絲用鎢制不用錫制，如果用錫制的話，可能會出現(xiàn)什么情況？鎢的熔點比錫高。如果用錫制的話，錫會熔化，燈絲會熔斷燈泡不能正常發(fā)光（4）為什么有的鐵制品如水龍頭等要鍍鉻？如果鍍金會怎樣？鉻比鐵的硬度大，耐磨，耐化學(xué)腐蝕且美觀，金比鉻成本高，且不耐磨（5）寶石為什么絢麗多彩嗎？很多寶石中含有某些金屬離子，才使他們變得更加絢麗多彩5物質(zhì)的性質(zhì)與物質(zhì)的用途之間的關(guān)系物質(zhì)的性質(zhì)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，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(huán)緊的影響等多種因素。二、合金：由一種金屬跟其他一種或幾種金屬（或金屬與非金屬）一起熔合而成的具有金屬特性的混合物★：一般說來，合金的熔點比各成分低,硬度和強度比純金屬更高,抗腐蝕性能更好合金鐵的合金銅合金焊錫鈦和鈦合金形狀記憶金屬生鐵鋼黃銅青銅:成分含碳量2%~4.3%含碳量0.03%~2%銅鋅合金銅錫合金鉛錫合金鈦鎳合金備注不銹鋼：含鐵、鉻、鎳具有抗腐蝕性能紫銅為純銅熔點低注：1、鈦和鈦合金：被認為是21世紀的重要金屬材料，鈦合金與人體有很好的“相容性”，因此可用來制造人造骨等。優(yōu)點：（1）熔點高、密度?。?）可塑性好、易于加工、機械性能好（3）抗腐蝕性能好2、18K黃金是金、銀、銅合金，含金量達75%，14K黃金表示含金量達58.3%，18K白金是金、銅、鎳、鋅合金，都是混合物。24K黃金可看做純金屬，屬于純凈物，不是合金，3、焊錫主要用于焊接金屬，武德合金可用于制電路的保險絲.，都是利用了熔點低的性質(zhì)4、用來鑄造硬幣的合金具有熔點高、硬度大、耐磨性好、抗腐蝕性好、密度小、色澤美觀的性質(zhì)。家庭小實驗：淬火和回火是金屬熱處理中常用的兩種方法，經(jīng)過淬火后的鋼，其硬度和耐磨性增強，塑性和韌性卻降低。淬火后的鋼經(jīng)回火后，其韌性可部分恢復(fù)。課題二、金屬的化學(xué)性質(zhì)簡答：1、金屬鋁被廣泛應(yīng)用，原因：改進了鋁的冶煉方法，使其成本大大降低，鋁的密度小，鋁的抗腐蝕性能好。2鋁的化學(xué)性質(zhì)活潑，為什么具有很好的抗腐蝕性能：鋁在常溫下與空氣中的氧氣反應(yīng)，其表面生成一層致密的氧化鋁薄膜，從而阻止鋁進一步氧化。一、金屬的化學(xué)性質(zhì)：（一）金屬與氧氣的反應(yīng)條件反應(yīng)方程式現(xiàn)象Mg常溫下（在空氣中）2Mg＋O2=2MgO點燃時（在空氣中或在氧氣中）2Mg＋O2eq\o(\s\up7(點燃),\s\do0(=====))2MgO劇烈燃燒，發(fā)出耀眼的白光，放熱，產(chǎn)生白煙，生成一種白色固體。Al常溫下（在空氣中）4Al+3O2=2Al2O3Fe常溫下，在潮濕的空氣中鐵與空氣中的氧氣和水共同作用發(fā)生反應(yīng)生成紅棕色疏松的物質(zhì)——鐵銹（其主要成分Fe2O3·xH2O）在氧氣中點燃3Fe＋2O2eq\o(\s\up7(點燃),\s\do0(=====))Fe3O4劇烈燃燒，火星四射，放出大量的熱，生成一種黑色固體。Cu加熱時2Cu＋O22CuO紫紅色的固體表面逐漸變?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)AuAg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與氧氣反應(yīng)，但在點燃或加熱的情況下可以發(fā)生反應(yīng)；Au、Ag等在高溫時也不與氧氣反應(yīng)。（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銀白色的固體表面產(chǎn)生大量氣泡,固體逐漸減少,放熱。Mg＋2HCl=MgCl2＋H2Mg＋H2SO4=MgSO4＋H2鋅銀白色的固體表面產(chǎn)生氣泡，固體逐漸減少，放熱。Zn＋2HCl=ZnCl2＋H2Zn＋H2SO4=ZnSO4＋H2鐵銀白色固體（或黑色粉末）表面產(chǎn)生少量氣泡，固體逐漸減少，放熱，溶液由無色逐漸變?yōu)闇\綠色Fe＋2HCl=FeCl2＋H2Fe＋H2SO4=FeSO2＋H2結(jié)論：Mg、Zn、Fe金屬活動性強的金屬，能置換出稀硫酸或稀鹽酸中的氫。且金屬活動性：Mg﹥Zn﹥Fe（三）金屬與化合物溶液(鹽溶液)的反應(yīng)實驗操作現(xiàn)象反應(yīng)的化學(xué)方程式質(zhì)量變化（會判斷）應(yīng)用鐵絲浸入硫酸銅溶液中鐵絲表面有紫紅色的物質(zhì)析出，溶液由藍色逐漸變?yōu)闇\綠色Fe＋CuSO4=Cu＋FeSO4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銀白色鋁絲表面有紫紅色固體析出溶液顏色由藍色變?yōu)闊o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紫紅色銅表面有銀白色固體析出溶液由無色變?yōu)樗{色Cu+2AgNO3=Cu(NO3)2+2Ag金屬質(zhì)量增加，溶液質(zhì)量減少結(jié)論：1.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。注意：1.此類反應(yīng)一定在溶液中進行，不溶于水的化合物一般不與金屬反應(yīng)。2.K、Ca、Na活動性非常強，但不能用它們置換化合物中的金屬，因為它們能同溶液中的水劇烈反應(yīng)。判斷金屬活動性的方法一：根據(jù)金屬與氧氣反應(yīng)的難易和劇烈程度來判斷金屬活動性強弱可根據(jù)金屬與稀鹽酸或稀硫酸能否反應(yīng)以及反應(yīng)的劇烈程度判斷金屬的活動性強弱；（在試管里分別加入相同形狀相同大小的鎂、鋅、鐵、銅，再加入相同濃度相同體積的稀鹽酸（或稀硫酸）），（控制變量）可根據(jù)金屬能不能把另一種金屬從金屬化合物(鹽）的溶液中置換出來，判斷金屬活動性的強弱。分析“真金不怕火煉”蘊含的化學(xué)原理：金即使在高溫條件下也不與氧氣反應(yīng)，金最不活潑二、置換反應(yīng)置換反應(yīng)：由一種單質(zhì)與一種化合物反應(yīng)，生成另一種單質(zhì)與化合物的反應(yīng)叫做置換反應(yīng)。特點：單質(zhì)＋化合物→單質(zhì)＋化合物三、金屬活動性順序人們通過大量的實驗驗證得到常見金屬的活動性順序：KCaNaMgAlZnFeSnPb（H）CuHgAgPtAu金屬活動性：由強到弱應(yīng)用：在金屬活動性順序里，金屬的位置越靠前，它的活動性越強。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。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（K、Ca、Na除外）。四、驗證金屬活動性順序：1、兩種金屬：（1）可以加酸，看是否能夠反應(yīng)，若都能與酸反應(yīng)，則觀察反應(yīng)的快慢及劇烈程度（控制變量）。（2）可以和其中的一種金屬的鹽溶液反應(yīng)。2、三種金屬：如：鐵銅銀（1）加入稀鹽酸，鐵能與稀鹽酸反應(yīng)，銅銀不能反應(yīng)，再把兩種金屬放入硝酸銀溶液中，觀察現(xiàn)象。（2）（先把三種金屬按活動性順序排好）讓中間金屬和兩邊金屬的鹽溶液反應(yīng)（3）（先把三種金屬按活動性順序排好）讓兩邊金屬與中間金屬的鹽溶液反應(yīng)如：鎂鋅銅可以加入稀鹽酸，銅不能與之反應(yīng)，此時鎂、鋅都能與稀鹽酸反應(yīng)，再觀察反應(yīng)的劇烈程度來判斷金屬的活動性強弱?；蛴面V、銅、硫酸鋅溶液或用硫酸鎂溶液、鋅、硫酸銅溶液來證明課題三、金屬資源的保護和利用一、金屬在自然界的存在：金屬資源的存在方式：地球上的金屬資源廣泛存在于地殼和海洋中，大多數(shù)金屬化合物性質(zhì)較活潑，所以它們以化合物的形式存在；只有少數(shù)金屬化學(xué)性質(zhì)很不活潑，如金、銀等以單質(zhì)形式存在。礦石：工業(yè)上把能提煉金屬的礦物叫礦石。常見礦石名稱與其主要成分：名稱主要成分名稱主要成分名稱主要成分名稱主要成分赤鐵礦Fe2O3鋁土礦Al2O3黃銅礦CuFeS2菱鐵礦FeCO3黃鐵礦FeS2磁鐵礦Fe3O4輝銅礦Cu2S4、地殼中含量最多的金屬元素_鋁___從自然界提取量最大的金屬是_鐵__二、一氧化碳還原氧化鐵(1)裝置圖（2）步驟：=1\*GB3①檢驗裝置的氣密性；=2\*GB3②裝入藥品并固定；=3\*GB3③向玻璃管內(nèi)通入一氧化碳氣體；=4\*GB3④給氧化鐵加熱；=5\*GB3⑤停止加熱；=6\*GB3⑥停止通入一氧化碳。（3）現(xiàn)象：紅色粉末逐漸變成黑色，試管內(nèi)產(chǎn)生氣泡，澄清石灰水變白色渾濁，尾氣燃燒產(chǎn)生藍色火焰，放熱。（4）化學(xué)方程式：3CO+Fe2O32Fe+3CO22CO+O2eq\o(\s\up7(點燃),\s\do0(=====))2CO2Ca(OH)2+CO2=CaCO3↓+H2O（5）注意事項：①先通CO再加熱的目的：排出裝置內(nèi)的空氣，以免加熱時CO與空氣混合，可能會發(fā)生爆炸。②實驗結(jié)束后先停止加熱，繼續(xù)通入CO至冷卻到室溫的目的；防止生成的灼熱的鐵再次被氧化。（6）尾氣處理：燃燒掉殘余的一氧化碳，防止污染空氣三、工業(yè)煉鐵（1）原理：在高溫下，利用焦炭與氧氣反應(yīng)生成的還原劑（CO）將鐵從鐵礦石里還原出來。（2）原料：鐵礦石、焦炭、石灰石（3）主要設(shè)備：高爐（4）冶煉過程中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)：C+O2CO2CO2+C2CO3CO+Fe2O32Fe+3CO2(注意：石灰石的主要作用是將礦石中的二氧化硅轉(zhuǎn)變?yōu)闋t渣。焦炭的作用（1）產(chǎn)生熱量，提高爐溫（2）產(chǎn)生還原劑一氧化碳。煉得的產(chǎn)品為生鐵)四、含雜質(zhì)化學(xué)反應(yīng)的計算：純物質(zhì)的質(zhì)量＝含雜質(zhì)的物質(zhì)質(zhì)量×物質(zhì)的純度五、鐵的銹蝕【活動與探究】：鐵銹蝕的條件是什么？所用方法：對比實驗法、控制變量法煮沸的原因：除去水中溶解的氧氣，使鐵釘只與氧氣反應(yīng)為什么要用蒸餾水：為了排除水中溶解的其他雜質(zhì)的干擾滴加植物油的目的：隔絕空氣，防止氧氣進入水里，使鐵釘只與水接觸棉花里裹著干燥劑氯化鈣的作用：吸收試管里水蒸氣，使鐵釘只與氧氣接觸結(jié)論：1、鐵生銹的條件是：鐵與空氣中的氧氣、水共同作用發(fā)生反應(yīng)生成鐵銹（鐵銹的主要成分：Fe2O3·XH2O）（銅生銅綠的條件：銅與O2、水、CO2共同作用發(fā)生反應(yīng)。銅綠的化學(xué)式：Cu2(OH)2CO3）2、防止鐵制品生銹的措施：（1）保持鐵制品表面潔凈和干燥（2）在鐵制品表面涂一層保護膜如：刷漆、涂油；在金屬表面鍍上其他金屬，如鉻；通過化學(xué)反應(yīng)時鐵制品表面生成致密的氧化膜，如“烤藍”等（3）.制成合金，如不銹鋼等自行車的防銹方法：支架---噴漆、鏈條---涂油、鋼圈----電鍍、瓦蓋---噴漆3、鐵銹很疏松，不能阻礙里層的鐵繼續(xù)與氧氣、水蒸氣反應(yīng)，因此鐵制品可以全部被銹蝕。4、如果金屬表面有銹，可以用刀刮、用砂紙打磨等物理方法除去，或可以用稀鹽酸或稀硫酸進行酸洗，使鐵銹與酸反應(yīng)生成可溶性的化合物而被除去。六、金屬資源的保護和利用:1、導(dǎo)致金屬資源減少的因素是？我們每年都要向自然界索取大量的金屬礦物資源，以提取數(shù)以億噸計的金屬，以滿足生活和生產(chǎn)的需要。同時每年因銹蝕而損失的金屬設(shè)備、材料相當于年產(chǎn)量的20%~40%。金屬礦物的儲量有限，而且不能再生2、右圖啟示：金屬礦物資源有限，而且不能再生，不節(jié)制的開采會造成資源的浪費，我們應(yīng)該保護金屬資源。3、保護