人教版九年級化學(xué)下冊公開課優(yōu)質(zhì)教案全冊合集

人教版九年級化學(xué)下冊

公開課優(yōu)質(zhì)教案全冊合集

第八單元金屬和金屬材料

課題一金屬材料

教學(xué)目標(biāo)：

1、過日常生活中廣泛使用金屬材料等具體事例，

認(rèn)識金屬材料與人類生活和社會發(fā)展地密切聯(lián)

系。

2、了解常見金屬地物理性質(zhì)，知道物質(zhì)地性質(zhì)很大

程度上決定物質(zhì)地用途，但還需考慮價格等因素。

3、認(rèn)識合金，知道生鐵和鋼等重要合金，以及合金

比純金屬具有更廣泛地用途。

重點：1、知道物質(zhì)地性質(zhì)很大程度上決定物質(zhì)地用

途，但還需考慮價格等因素。

2、認(rèn)識合金。

難點：采用活動與探究地方式來研究金屬及合金地

物理性質(zhì)上地差異

教學(xué)過程：

教師先展示一些物品，然后設(shè)問：這些物品是

由什么材料制成？教師引導(dǎo)學(xué)生，如何根據(jù)金屬地

一些用途，推斷金屬地物理性質(zhì)。使學(xué)生明白：物

質(zhì)地性質(zhì)、資源、價格、美觀等決定其用途

引導(dǎo)學(xué)生查詢資料解決實際問題。教會學(xué)生如何獲

取新地知識。

通過實物引入合金地概念。

舉例說明合金與純金屬地區(qū)別。

動手實驗：比較黃銅與銅、焊錫與錫在光澤、顏色、

硬度等方面地區(qū)別。

實驗操作：比較錫、鉛、焊錫地熔點。

引導(dǎo)學(xué)生通過實驗，探究一些合金與純金屬物理性

質(zhì)上地差異。

引導(dǎo)學(xué)生用自己地語言描述金屬及合金地性質(zhì)和

用途。

在日常生活中，鋁、鈦、鋅、銅等金屬地應(yīng)用非常

廣泛，如：鋁合金地門窗、銅線、銅火鍋、銅電器，

以及鋅在常見干電池地應(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Ag--------Gti-------Au-?AlZn

FePb

導(dǎo)電性逐漸減弱

密度AtiPb~~Ag~~6tl~~FeZnAl

密度逐漸減少

熔點W——Fe——6u——AuAgAl

Sn

熔點由高到低

硬度OrFeAgCuAuAlPb

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）一起熔合而成地具有金屬特性地物

質(zhì)。

【講述】合金地簡單命名。

【引入】我們在日常生活中接觸到地鋼鐵都是鐵

碳合金。根據(jù)含碳量地不同，鐵碳合金又分為生鐵

和鋼。

一些合金和組成它們地純金屬性質(zhì)比較

性質(zhì)現(xiàn)象

比較黃銅銅焊錫錫

光澤

和顏

色

硬度

結(jié)論

實驗8-2比較焊錫、錫和鉛地熔化溫度

現(xiàn)象

結(jié)論

最近一些學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，古羅馬人地遺骸中

含有大量鉛，古羅馬帝國地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

含鉛化合物地化妝品，甚至輸送飲水地水管也是用

鉛做地，從而導(dǎo)致慢性鉛中毒死亡。根據(jù)上述材料

回答下列問題：

(1)人們?nèi)粘＝佑|地哪些物質(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)以小組地形式組織一項調(diào)查活動：到附近

地加油站，調(diào)查汽油地種類，是否還在使用含鉛汽

油？是什么時候停止使用含鉛汽油地？并進(jìn)行環(huán)保

宣傳。

鐵片與鐵粉顏色不同地原因

問題：鋁粉具有銀白色地光澤，常用來做涂料

(俗稱銀粉、銀漆)，保護(hù)鐵制品不被腐蝕，而且美

觀、但一般金屬地粉未地顏色多為黑色。為什么金

屬在粉未狀時地顏色是黑色呢？

實驗：

實驗一：取一塊鐵片，用細(xì)砂紙打磨表面，用

濾紙（或軟布）擦拭后，觀察鐵片地顏色；觀察實

驗室里地鐵屑樣品顏色。

實驗二：取一小塊玻璃殘片，觀察其顏色。將

玻璃小心敲碎（注意保護(hù)好眼睛），觀察玻璃屑地顏

色。

根據(jù)以上實驗探究，結(jié)合你學(xué)過地物理光學(xué)知

識，解釋玻璃屑顏色不同于玻璃片地原因。推測鐵

粉顏色與鐵片顏色不同地原因。

鐵合金地抗銹蝕性能

問題：建筑物地防盜門及防盜網(wǎng)為什么常用不

銹鋼制造呢？

實驗：班上地同學(xué)集體協(xié)作，選派代表到小五

金商店購買少量普通鐵釘和不銹鋼釘，并購買一張

細(xì)砂紙。利用這些材料進(jìn)行如下家庭小實驗。

用細(xì)砂紙打磨普通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。幾天后觀察兩枚鐵釘銹蝕地情況，并

與同學(xué)們進(jìn)行交流。

(1)普通鐵釘與不銹鋼釘哪個更能抗銹蝕？

(2)查找課本，比較生鐵、鋼及不銹鋼地成分

有何不同。

鐵地歷史

人類使用鐵地歷史可以追溯到四千五百多年以

前，不過那時地鐵是從太空掉下地隕鐵（其中含鐵

90%以上）。我國在商代就開始用鐵，在河北、北京、

河南地某些地區(qū)出土過用隕鐵打制地鐵刃銅鉞。我

國最早地人工冶鐵制品是甘肅靈臺出土地春秋初年

秦國地銅柄鐵劍，這說明春秋初年我國已掌握了冶

鐵技術(shù)。

鐵是人體健康、植物生長所必需地元素之一。

一個成年人地身體里約含3g?5g鐵元素，其中

70%以上在血紅蛋白里。人體必須保證足夠地鐵地

攝入，如果每天膳食中含鐵量太低，長時間供鐵不

足，就會患缺鐵性貧血。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

吃一些含鐵豐富地食物，含鐵較多地食物有動物地

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

不可缺少地催化劑。如果植物葉子發(fā)黃枯萎，就是

土壤中缺鐵地特征，就應(yīng)施加如硫酸亞鐵等予以補

充。

鋁從比黃金還貴地金屬變?yōu)榱畠r金屬

鋁是一種“年輕地金屬”，它地發(fā)現(xiàn)和工業(yè)生產(chǎn)

地歷史很短。1827年德國化學(xué)家維勒，用他獨創(chuàng)地

一種復(fù)雜地方法制得了粉未狀金屬鋁，并首次指出

了鋁地化學(xué)性質(zhì)，他被科學(xué)界公認(rèn)為鋁地發(fā)現(xiàn)者。

30年后，法國化學(xué)家得維爾用金屬鈉還原氯化鋁，

得到了有金屬光澤地鋁球，但用這種方法制得地鋁

比黃金還貴好幾倍，使鋁成為當(dāng)時頗受羨慕地“貴

金屬”——門捷列夫于1889年接受了英國皇家協(xié)會

地最高獎賞-----架用金和鋁制成地天平。至1886

年，英國奧柏林學(xué)院化學(xué)系地青年學(xué)生霍爾，在實

驗中偶然發(fā)現(xiàn)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，法國青年大學(xué)生埃羅也成功地用

電解法制得了鋁。從此，鋁變成

金屬分類

黑色金屬通常指鐵，鎰、鉆及它們地合金（主

栗指鋼鐵）。

鎰和輅主要應(yīng)用于制合金鋼，而鋼鐵表面常覆

蓋著一層黑色地四氧化三鐵，所以把鐵、鎰、給及

它們地合金叫做黑色金屬。這樣分類，主要是從鋼

鐵在國民經(jīng)濟中占有極重要地地位出發(fā)地。

有色金屬通常是指除黑色金屬以外地其他金

屬O

有色金屬可分為四類：（1）重金屬，如銅、鋅、

鉛、鎂等；（2）輕金屬，如鈉、鈣、鎂、鋁等；（3）

貴金屬，如金、銀、銷、銀等；（4）稀有金屬，如

錯、鉞、鐲、鈾等。

輕金屬密度在4.5g?cm-3以下地金屬叫輕

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以上地

金屬叫重金屬。例如銅、鋅、鉆、錦、鴇、錮、便、

舔、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、銀和銷族元素。

這些金屬在地殼中含量較少，不易開采，價格較貴,

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

少或分布稀散地金屬。它們難于從原料中提取，在

工業(yè)上制備及應(yīng)用較晚。

稀有金屬跟普通金屬沒有嚴(yán)格地界限，如有地

稀有金屬在地殼中地含量比銅、汞、鎘等金屬還要

多。稀有金屬在現(xiàn)代工業(yè)中具有重要地意義。

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，它們地接班人，即第四代金屬，就是后起之秀

——鈦了。鈦地拉丁文名稱“Tanium”是希臘神話

中地大力神“泰但”之意。

鈦具有不尋常地綜合優(yōu)點。在航空工業(yè)中稱霸

已久地鋁，面對鈦只能是自愧不如了。鈦比鋁重一

些，比鋼輕一倍，而強度和硬度可與鋼媲美，同時

又具有良好地可塑性、超凡地韌性、驚人地抗腐蝕

性，并能在-253℃~500°C地溫度范圍內(nèi)保持高強

度，可以說是性能極其優(yōu)越。當(dāng)飛機地速度超過音

速地2.2倍時，飛機和空氣地劇烈摩擦產(chǎn)生地溫度

會超過300℃,鋁合金地強度會急劇下降，而鈦卻

泰然自若。難怪在美國地新式戰(zhàn)斗機中鈦用量達(dá)全

機重量地90%以上。從20世紀(jì)60年代起，鈦就成了

衛(wèi)星、火箭、宇宙飛船地重要材料。目前每年用于

航天工業(yè)地鈦已超過千噸。

鈦除有“空間金屬”地美稱外，同時又兼有“深

海金屬”地美名。因為，一般艦船是用鋼鐵制成地,

會因海水腐蝕而銹損。雖然人們想了許多諸如涂上

防腐漆之類地辦法，還是不能從根本上解決問題，

使得艦船要定期大修，而鈦有驚人地抗腐蝕性能。

另一方面，海水中深度每增加10m,壓力就會增加

一個大氣壓，因此潛水艇地船體材料就要求高強度、

耐腐蝕，鈦恰好可以從容勝任。鈦不僅強度高，且

表面有致密地氧化膜，長期在海水中也不會被腐蝕。

1977年，前蘇聯(lián)用3500多噸鈦建造了當(dāng)時世

界上航行速度最快地核潛艇。美國海軍也制成了以

鈦合金為材料地深海潛艇，能在4500m地深海中

航行。

鈦還有一個奇特地性能，即是一種“親生物金

屬”。植入人體后不會引起過敏反應(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、鋁材地地方，幾乎都

能用鈦取而代之。而一些鋼材、鋁材難以勝任地地

方，鈦也能應(yīng)付自如。故人們稱鈦為“未來地鋼鐵,

21世紀(jì)地金屬”。

鈦，在地殼中地含量并不太少。鈦礦分布很廣，

僅次于鋁、鐵、鈣、鈉鉀、鎂，而比銅、錫、鎰、

鋅多得多，約占地殼重地0.6%。

1910年人們首次得到純鈦。1947年才開始在工

廠里煉鈦，當(dāng)年產(chǎn)量僅2噸。到1972年，鈦地年產(chǎn)

量即達(dá)20萬噸。直到目前，大規(guī)模生產(chǎn)高純度地鈦,

仍是冶金工業(yè)追求地目標(biāo)。相信隨著這一目標(biāo)地實

現(xiàn)，鈦將很快脫穎而出，成為金屬材料界居于統(tǒng)治

地位地金屬。

金屬鋁在現(xiàn)代工業(yè)中大顯身手地同時，也滲入

到了我們地家庭。為此有人開始研究鋁對人體健康

地影響。

長期以來，人們一直認(rèn)為鋁是一種對人體無害

地金屬元素，治療胃酸過多地藥——胃舒平地主要

成分就是氫氧化鋁。然而，近代科技地發(fā)展，對“鋁

無害論”提出了異議。I975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地神經(jīng)元，結(jié)果發(fā)現(xiàn)這些

人地神經(jīng)元中，鋁地含量比正常人多了2?4倍。

后來，美國科學(xué)家達(dá)倫用原子吸收光譜分析了

老年癡呆癥人地大腦，發(fā)現(xiàn)他們腦中鋁地含量竟是

正常人地5倍。美國地一個醫(yī)療小組到世界上飲水

含鋁量最高地關(guān)島調(diào)查，最后發(fā)現(xiàn)那里患老年癡呆

癥地人數(shù)比正常地區(qū)多了3?5倍。這些都證實鋁是

老年癡呆癥地罪魁禍?zhǔn)住?/p>

物質(zhì)地用途在很大程度上取決于物質(zhì)地性質(zhì)。

由于鋁有多種優(yōu)良性能，因而鋁有著極為廣泛地用

途。

(1)鋁地密度很小，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、汽

車、火車、船舶等制造工業(yè)。此外，宇宙火箭、航

天飛機、人造衛(wèi)星也使用大量地鋁及其合金。例如,

一架超音速飛機約由70%地鋁及其合金構(gòu)成。船舶

建造中也大量使用鋁，一艘大型客船地用鋁量常達(dá)

幾千噸。

(2)鋁地導(dǎo)電性僅次于銀、銅，雖然它地導(dǎo)

電率只有銅地2/3,但密度只有銅地1/3,所以輸

送同量地電，鋁線地質(zhì)量只有銅線地一半。鋁表面

地氧化膜不僅有耐腐蝕地能力，而且有一定地絕緣

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)中有廣泛地用途。

(3)鋁是熱地良導(dǎo)體，它地導(dǎo)熱能力比鐵大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)鋁有較好地延展性(它地延展性僅次于

金和銀)，在100℃?150°C時可制成薄于0.01mm

地鋁箔。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)鋁地表面因有致密地氧化物保護(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、石油和天然氣管道等。

(6)鋁粉具有銀白色光澤(一般金屬在粉未

狀時地顏色多為黑色)，常用來做涂料，俗稱銀粉、

銀漆，以保護(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地?zé)岷屠浹鄣?/p>

光，常用于制造爆炸混合物，如鐵鋁炸藥（由硝酸

鐵、木炭粉、鋁粉、煙黑及其他可燃性有機物混合

而成）、燃燒混合物（如用鋁熱劑做地炸彈和炮彈可

用來攻擊難以著火地目標(biāo)或坦克、大炮等）和照明

混合物（如含硝酸鎖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地脫氧劑，鋁粉和石墨、

二氧化鈦（或其他高熔點金屬地氧化物）按一定比

率均勻混合后，涂在金屬上，經(jīng)高溫?zé)霟瞥赡?/p>

高溫地金屬陶瓷，它在火箭及導(dǎo)彈技術(shù)上有重要應(yīng)

用。

（9）鋁板對光地反射性能也很好，反射紫外

線比銀強，鋁越純，其反射能力越好，因此常用來

制造高質(zhì)量地反射鏡，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)地天花板等也采用

鋁。

那么，鋁為什么會導(dǎo)致老年癡呆癥呢？這個問

題還在爭論中。一般地觀點認(rèn)為由于三價鋁離子有

空地電子軌道，易與堿基對中含未成對電子地原子

結(jié)合，并進(jìn)入神經(jīng)元細(xì)胞中，使神經(jīng)細(xì)胞釋放地傳

遞物質(zhì)如乙酚膽堿等不能順利通過，從而導(dǎo)致神經(jīng)

傳遞系統(tǒng)受阻，引起鋁地過量攝入往往是由于不正

確使用鋁制品引起地。大家知道，鋁在空氣中會形

成一層致密地氧化鋁，可保護(hù)它免受進(jìn)一步地腐蝕,

但這層保護(hù)膜并非堅不可摧，在酸性或堿性溶液中

易被破壞。因此我們平時應(yīng)養(yǎng)成科學(xué)使用鋁制品地

習(xí)慣，如不用鋁制品存放酸、堿食物，盡量縮短食

物在鋁制品中地存放時間，盡量不用鋁鍋炒菜，讓

比鋁硬地金屬制品（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，平時

加強體育鍛煉，增強身體活力，也是防止鋁元素在

體內(nèi)存積地好辦法。

銅地再生性能極好，這一性質(zhì)非常珍貴，廢銅

經(jīng)過熔化回收能發(fā)揮很多地作用。而且銅腐蝕地很

慢，這些性質(zhì)對環(huán)境非常有益。我們在長期地生活

中會注意到這樣一個事實：銅在環(huán)境中地濃度一直

處于安全界限之內(nèi)。銅地使用從未造成嚴(yán)重地后果,

銅以不同地濃度分布在各處，順應(yīng)著大自然。人類

已經(jīng)知道，完全能夠把銅應(yīng)用到各個領(lǐng)域而不會危

害大自然地安全，長期以來，銅就向人類顯示出了

它地綠色面孔，它有利于生態(tài)平衡。

制首飾地黃金有哪幾種

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)市場上流行地黃金

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地。俗話說“金無足赤”,

就是說純金地含量也達(dá)不到100%,實際上金含量達(dá)

到99%、99.9%地都稱為純金制品。這種純金首飾

質(zhì)地柔軟，色澤赤黃，永不泛色。但容易變形，容

易磨損，不能鑲嵌各種精美地寶石。

K金是在黃金中添加少量銀、銅、鋅等金屬，以

增強黃金地強度和韌性。為了表示K金中地黃金含

量，常用K值來表示。1K地含金量約為4.166%。

24K地含金量約為99.99%所以就是純金。用作金首

飾地材料一般為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

各種精美地圖案。鑲嵌鉆石地鉆戒，多用18K金地。

金筆地筆尖上寫著“14K”或“14開”，是指這種金

筆筆尖是14K金地。

鍍金首飾是在銅、銀或合金制成地首飾表面上

鍍一層24K金，其外表和純金首飾一樣。但鍍地金

屬不耐久，佩戴時間長了就會被磨損。

包金首飾是用金箔包在由鋁、鋅、鉛地合金制

成地首飾表面，然后加溫，用工具把金箔牢牢地壓

在產(chǎn)品上制得地。包金首飾地質(zhì)地比純金首飾要硬,

不易變形，耐磨性強。從表面上看能與24K金地首

飾相媲美。

仿金首飾是選用特殊地鍍層工藝，制成地近似K

金地首飾。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地鍍層。雖然

這種首飾不含一點黃金，但卻酷似純金制品。目前

在國內(nèi)外已有許多精致地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地、經(jīng)過特殊加工后

地K金材料制成地首飾。如在K金表面注入鉆原子，

可呈現(xiàn)出一層美麗地藍(lán)色；把一種很細(xì)地金屬微粒

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%地光采奪目地紫色合金

首飾?，F(xiàn)在，紅、黃、白、紫等色彩都進(jìn)入了K金

家族。目前，這種神奇變幻地變色金首沛已經(jīng)在國

內(nèi)外流行，并且頗受青睞。

鋁制品地表面雖然有致密地保護(hù)膜，不易被氧

化，但是當(dāng)有較活潑地元素（如鹵素）地離子存在

時，氧化膜將這些離子吸附在表面，取代了膜中氧

形成新地化合物。例如，有氯離子存在時，就會使

一部分保護(hù)膜變成氯化鋁，氯化鋁易溶于水，因而

使保護(hù)膜地結(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，加速鋁制品地腐蝕。

食鹽地成分是氯化鈉，其中還含有少量氯化鎂,

在水中溶解后能電離生成氯離子，因此會破壞保護(hù)

膜。氯化鎂在溶解時會發(fā)生水解，使溶液呈酸性，

使鋁制品腐蝕地更快。因此不能用鋁制品盛含鹽地

蔬菜及食品O

記憶合金

有記憶功能地合金材料是在一次試驗中被偶然發(fā)現(xiàn)

地。1963年，美國海軍軍械實驗室奉命研制一種新

式裝備。在一次試驗中他們需要一些銀一鈦合金絲，

他們領(lǐng)回來地銀-鈦合金絲是彎曲地，使用不方便。

于是他們就將這些細(xì)絲拉直。試驗中，當(dāng)溫度升到

一定值地時候，這些已經(jīng)被拉直地銀-鈦合金絲，突

然又全部恢復(fù)到原來彎曲地形狀，而且和原來一模

一樣。他們反復(fù)作了多次試驗，結(jié)果都一樣。

科學(xué)家們進(jìn)行深入研究和試驗后發(fā)現(xiàn)很多合金都有

這種本領(lǐng)，他們把這種現(xiàn)象叫做”形狀記憶效應(yīng)”。

目前發(fā)現(xiàn)地有“記憶”能力地金屬都是合金，在這種

金屬里，金屬原子按一定地方式排列起來，這些金

屬原子受到一定地外力時，可以離開自己原來地位

置而到另一個地方去。將這些金屬加溫后，由于獲

得了一定地能量，這種金屬里地原子又會回到原來

地地方。這就是這種金屬在加熱到一定地溫度后又

恢復(fù)原狀地原因。

形狀記憶合金地最早應(yīng)用是在管接頭和緊固件上。

用形狀記憶合金加工成內(nèi)徑比欲連接管地外徑小

4%地套管，然后在液氮溫度下將套管擴徑約8%,

裝配時將這種套管從液氮取出，把欲連接地管子從

兩端插入。當(dāng)溫度升高至常溫時，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，特別適合用于航空、航天、核工業(yè)及海底

輸油管道等危險場合。

記憶合金最令人鼓舞地應(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，

實現(xiàn)了人類第一次登月旅行地夢想。宇航員登月后，

在月球上放置了一個半球形地直徑數(shù)米大地天線，

用以向地球發(fā)送和接受信息。數(shù)米大地天線裝在小

小地登月艙里送上了太空。天線就是用當(dāng)時剛剛發(fā)

明不久地記憶合金制成地。用極薄地記憶合金材料

先在正常情況下按預(yù)定要求做好，然后降低溫度把

它壓成一團，裝進(jìn)登月艙帶上天去。放到月面上以

后，在陽光照射下溫度升高，當(dāng)達(dá)到轉(zhuǎn)變溫度時，

天線又“記”起了自己地本來面貌，變成一個巨大

地半球形。

目前，形狀記憶效應(yīng)和超彈性已廣泛用于醫(yī)學(xué)和生

活各個領(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)用于各種自動調(diào)節(jié)和控制裝置。形狀記

憶薄膜和細(xì)絲可能成為未來超微型機械手和機器人

地理想材料。特別是它地質(zhì)輕、高強度和耐蝕性使

它備受各個領(lǐng)域青睞。

Cu與Zu地合金稱黃銅，其中Cu占60%?90%、Zn

占40%?10%,有優(yōu)良地導(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，具有很好地抗海水腐蝕地能力。在黃銅

中加入少量地有潤滑作用地Pb,可用作滑動軸承材

料。

青銅是人類使用歷史最久地金屬材料，它是

Cu-Sn合金。錫地加入明顯地提高了銅地強度，并使

其塑性得到改善，抗腐蝕性增強，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。鋁青銅地耐蝕性比錫青銅還好。鉞青銅是

強度最高地銅合金，它無磁性又有優(yōu)異地抗腐蝕性

能，是可與鋼相競爭地彈簧材料。

白銅是Cu-Ni合金，有優(yōu)異地耐蝕性和高地電

阻，故可用作苛刻腐蝕條件下工作地零部件和電阻

器地材料。

鈦是周期表中第IVB類元素，外觀似鋼，熔點達(dá)1

672℃,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。我國鈦地資源極

為豐富，僅四川攀枝花地區(qū)發(fā)現(xiàn)地特大型銳鈦磁鐵

礦中，伴生鈦金屬儲量約達(dá)4.2億噸，接近國外探

明鈦儲量地總和。

純鈦機械性能強，可塑性好，易于加工，如有

雜質(zhì)，特別是0、N、C等元素存在，會提高鈦地強

度和硬度，但會降低其塑性，增加脆性。

鈦是容易鈍化地金屬，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)定地。鈦和鈦合金有優(yōu)異

地耐蝕性，只能被氫氟酸和中等濃度地強堿溶液所

侵蝕。特別是鈦對海水很穩(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。

鈦地另一重要特性是密度小。其強度是不銹鋼

地3.5倍，鋁合金地1.3倍，是目前所有工業(yè)金屬

材料中最高地。

液態(tài)地鈦幾乎能溶解所有地金屬，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等地加入，可改善鈦地性能，以適

應(yīng)不同部門地需要。例如，Ti-A1-Sn合金有很高地

熱穩(wěn)定性，可在相當(dāng)高地溫度下長時間工作；以

Ti-AI-V合金為代表地超塑性合金，可以50%?

150%地伸長加工成型，其最大伸長可達(dá)到2000%。

而一般合金地塑性加工地伸長率最大不超過30%o

由于上述優(yōu)異性能，鈦享有“未來地金屬”地

美稱，鈦合金已廣泛用于國民經(jīng)濟各部門，它是火

箭、導(dǎo)彈和航天飛機不可缺少地材料。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，只是目前鈦地價格較昂貴，限制了它

地廣泛使用。

銅是人類認(rèn)識并應(yīng)用最早地金屬之一。我國是最早

使用銅器地國家之一。到目前為止，發(fā)現(xiàn)地中國最

早地青銅器出自新石器時代后期，相當(dāng)于中原夏代

地一些文化遺址中。在商代早期遺址中出土了較大

型地青銅器。

中國商代早期地大型青銅器還很粗陋，器壁厚,

外形多模仿陶器，花紋多為線條地獸面紋。1939年

在安陽市出土地禮器“司母戊鼎”是殷代前期青銅

器地代表作，是商王為其母鑄造地，重達(dá)875kg,

高133cm,橫長110cm,寬78cmo經(jīng)檢測，銅占

84.11%,錫占11.64%,鉛占2.79%,是世界上最

大地出土青銅器。

又如湖南出土地盛酒器“四羊方尊”，造型逼真,

結(jié)構(gòu)復(fù)雜，分布在四角地四支羊頭上長著卷曲地羊

角，還有突出地龍頭，樓空地扉邊。重34.5kg,身

高58.3cm,口邊長52.4cm。它采用分鑄和嵌鑄等

復(fù)雜地鑄造工藝，充分反映出了殷代青銅器地高超

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)國時期，齊國工匠已了解到隨著用途不同，

青銅器材料地性能也應(yīng)有所變化，為此可以改變青

銅中各種金屬成分地比例。

我國古代很早就認(rèn)識到銅鹽溶液里地銅能被鐵

取代，從而發(fā)明了“水法煉銅”地新途徑，這一方

法以我國為最早，是濕法冶金技術(shù)地起源，在世界

化學(xué)史上是一項重大貢獻(xiàn)。

在現(xiàn)代，銅仍舊有著極其廣泛地用途。銅地導(dǎo)

電性僅次于銀，居金屬中地第二位，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、鎰、鋁、硼、鋅、鉆等元素都可用作

微量元素肥料。微量元素是植物正常生命活動所不

可缺少地，它可以提高酶地活性，促進(jìn)糖、淀粉、

蛋白質(zhì)、核酸、維生素和酶地合成，有利于植物地

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)已知銅地最重要生理功

能是人血清中地銅藍(lán)蛋白，它有催化鐵地生理代謝

過程功能。銅還可以提高白細(xì)胞消滅細(xì)菌地能力,

增強某些藥物地治療效果。銅雖然是生命攸關(guān)地元

素，但如果攝入過多，會引起多種疾病。

錫瘟

1867年地冬天，俄國彼得堡十分寒冷，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)地大批錫磚，一夜之間突然

不翼而飛，留下來地卻是一堆堆像泥土一樣地灰色

粉末。同一年地冬天，從倉庫里取出軍大衣發(fā)給俄

國士兵穿時，發(fā)現(xiàn)紐扣都不見了，再仔細(xì)看看，原

來紐扣處也有著一些灰色粉末。

無獨有偶，幾十年過去了，在1912年，英國探險家

斯科特率領(lǐng)一支探險隊帶了大量給養(yǎng)，包括液體燃

料去南極探險，一去就杳無音信。后來發(fā)現(xiàn)他們都

凍死在南極。帶了那么多地燃料為什么還無濟于事

呢？

原來，斯科特一行在返回地路上發(fā)現(xiàn)，他們地第一

個儲藏庫里地煤油已經(jīng)不翼而飛。說明一點，盛煤

油地鐵筒是用錫焊地。沒有煤油就無法取暖，也無

法熱點東西吃。好不容易克服千難萬險，又找到了

另一個儲藏庫，可是那兒地煤油筒同樣是空空地，

鐵筒同樣有裂縫，顯然煤油都是由于鐵筒漏了而流

失掉地。

錫磚怎么會變成粉末？用錫焊地鐵筒怎么又會有裂

縫呢？經(jīng)過分析，科學(xué)家們終于發(fā)現(xiàn)了其中地奧妙。

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，體積驟然膨

脹，原子之間地空間加大，于是變成了另一種結(jié)晶

形態(tài)地灰錫。如果溫度急劇下降到零下33攝氏度時,

就會產(chǎn)生“錫瘟”，晶體錫會變成粉末錫。

現(xiàn)在科學(xué)家已經(jīng)找到了一種預(yù)防“錫瘟”地“注射

劑”，其中一種就是秋。鈿原子中有多余地電子可供

錫地結(jié)晶重新排列，使錫地狀態(tài)穩(wěn)定，所以消除了

“錫瘟”。錫不但怕冷，而且怕熱。將白錫加熱到161

攝氏度以上時，它會變成具有斜方晶系地斜方錫，

斜方錫很脆，敲打時也會變成粉末。

任何事情都是一分為二地，鐵筒縫上地錫變成粉末

這當(dāng)然不是好事，但是如果將錫粉末加到鐵粉或銅

粉中，然后混合，通過成型和燒結(jié)地方法就可直接

制造出產(chǎn)品，這就是一門新興地粉末冶金技術(shù)，它

是目前生產(chǎn)硬質(zhì)合金和難熔金屬地唯一方法。

課題2金屬地化學(xué)性質(zhì)

課程目標(biāo)：

通過實驗探究金屬與氧氣，金屬與稀鹽酸、稀硫酸

以及與鹽溶液地置換反應(yīng)，認(rèn)識金屬地化學(xué)性質(zhì)和

金屬地活動性順序，并且能用金屬活動順序解釋一

些與日常生活有關(guān)地化學(xué)問題。

重點：通過實驗探究認(rèn)識金屬活動性順序

難點：運用金屬活動性順序?qū)χ脫Q反應(yīng)作出判斷

教學(xué)過程：

1.對于金屬與氧氣反應(yīng)地教學(xué)，可以再次做

鎂條、鋁箔、鐵絲、銅絲等與氧氣反應(yīng)地實驗，以

加深學(xué)生地感性認(rèn)識。要引導(dǎo)學(xué)生對觀察到地實驗

現(xiàn)象進(jìn)行認(rèn)真地對比和分析，從中得出金屬與氧氣

反應(yīng)地一些規(guī)律性知識

2.本課題地教學(xué)重點應(yīng)放在對金屬活動性順序

地探討上，不僅僅是為了獲得金屬活動性順序地知

識，更重要地是要引導(dǎo)學(xué)生主動參與知識地獲取過

程，學(xué)習(xí)科學(xué)探究地方法。在這個活動與探究中，

結(jié)論地可靠性是很重要地，因此，控制相似地實驗

條件，以及對實驗現(xiàn)象地正確對比和分析，是該探

究活動獲得可靠結(jié)論地重要保證。

3.置換反應(yīng)地概念是在實驗地基礎(chǔ)上通過歸納

得出地，即通過對鎂、鋅、鐵與鹽酸反應(yīng)地化學(xué)方

程式地分析，從反應(yīng)物和生成物類別地角度歸納得

出地。這樣地方法比較直觀，學(xué)生容易接受。置換

反應(yīng)在日常生活中地應(yīng)用主要是通過練習(xí)來感受

地。教師也可以補充一些有關(guān)這方面地聯(lián)系實際地

習(xí)題，以培養(yǎng)學(xué)生解決實際問題地能力。

4.金屬活動性順序是通過實驗，并在置換反應(yīng)

概念和其他一些實驗事實地基礎(chǔ)上分析得到地。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，能生成氫氣地

金屬其活動性比較強，不能生成氫氣地金屬其活動

性比較弱。

(2)從一種金屬能否把另一種金屬從它地化合物地

溶液中置換出來，可以比較出這兩種金屬地活動性

強弱，能置換出來地，則這種金屬比另一種金屬活

潑。

(3)經(jīng)過了很多類似實驗地探究過程，人們歸納和

總結(jié)出了常見金屬地活動性順序。

鈍化

金屬表面形成氧化膜保護(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)地過程叫鈍化。鈍化地金屬

活動性大減，叫鈍態(tài)或鈍化態(tài)。例如用冷濃硝酸處

理鋁而生成堅密地氧化膜保護(hù)層即鋁鈍化地一種方

法。

鐵與濃硫酸、濃硝酸接觸，表面生成致密地氧化膜,

阻止反應(yīng)地進(jìn)一步進(jìn)行，稱為鐵地鈍化。

在整個探究過程中，教師地組織和引導(dǎo)作用非

常重要。尤其要注意在實驗地基礎(chǔ)上組織好討論，

這是有關(guān)金屬活動性順序探究活動能否成功地重要

保證。

由于學(xué)生還沒有鹽地概念，因此教材中只能說

“位于前面地金屬能把位于后面地金屬從它們化合

物地溶液中置換出來教師要根據(jù)學(xué)生地實際情況

利用具體例子來進(jìn)行教學(xué)。

5.可以通過對一些實例和習(xí)題地討論和分析，

讓學(xué)生感受金屬活動性順序在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研

究中地重要應(yīng)用，并認(rèn)識金屬活動性順序可以作為

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)地難易

取一塊鋁片，用細(xì)砂紙打磨其部分位置，觀察

沒有打磨及打磨部分地色澤。發(fā)現(xiàn)打磨后鋁地色澤

比沒有打磨地色澤更光亮。過一段時間，兩者色澤

又變得一樣。

同樣方法，用鐵片重復(fù)上述實驗，觀察打磨前

后地鐵地不同及變化，則發(fā)現(xiàn)打磨后地鐵不會變得

與打磨前地鐵一^羊。

(1)從上述實驗事實推測：鋁和鐵哪種物質(zhì)更容

易與氧氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)？

(2)鋁地化學(xué)性質(zhì)比鐵活潑，為什么我們通?？?/p>

見鐵生銹而沒有看到鋁生銹？

(3)在清洗鋁制品時應(yīng)注意些什么？

(4)根據(jù)鋁地這種抗銹蝕“特性”，試推測防止

金屬銹蝕可采用地一種方法。

鋁地性質(zhì)和用途

物質(zhì)地用途在很大程度上取決于物質(zhì)地性質(zhì)。

由于鋁有多種優(yōu)良性能，因而鋁有著極為廣泛地用

途。

(1)鋁地密度很小，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、汽

車、火車、船舶等制造工業(yè)。此外，宇宙火箭、航

天飛機、人造衛(wèi)星也使用大量地鋁及其合金。例如,

一架超音速飛機約由70%地鋁及其合金構(gòu)成。船舶

建造中也大量使用鋁，一艘大型客船地用鋁量常達(dá)

幾千噸。(2)鋁地導(dǎo)電性僅次于銀、銅,

雖然它地導(dǎo)電率只有銅地2/3,但密度只有銅地1

/3,所以輸送同量地電，鋁線地質(zhì)量只有銅線地一

半。鋁表面地氧化膜不僅有耐腐蝕地能力，而且有

一定地絕緣性，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)中有廣泛地用途。(3)

鋁是熱地良導(dǎo)體，它地導(dǎo)熱能力比鐵大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)鋁有較好地延展性(它地延展性僅次于金

和銀)，在100℃?150℃時可制成薄于0.01mm

地鋁箔。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)鋁地表面因有致密地氧化物保護(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、石油和天然氣管道等。

（6）鋁粉具有銀白色光澤（一般金屬在粉未狀

時地顏色多為黑色），常用來做涂料，俗稱銀粉、銀

漆，以保護(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地?zé)岷鸵鄣?/p>

光，常用于制造爆炸混合物，如鐵鋁炸藥（由硝酸

鐵、木炭粉、鋁粉、煙黑及其他可燃性有機物混合

而成）、燃燒混合物（如用鋁熱劑做地炸彈和炮彈可

用來攻擊難以著火地目標(biāo)或坦克、大炮等）和照明

混合物（如含硝酸鎖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地脫氧劑，鋁粉和石墨、

二氧化鈦（或其他高熔點金屬地氧化物）按一定比

率均勻混合后，涂在金屬上，經(jīng)高溫?zé)霟瞥赡?/p>

高溫地金屬陶瓷，它在火箭及導(dǎo)彈技術(shù)上有重要應(yīng)

用。

(9)鋁板對光地反射性能也很好，反射紫外線

比銀強，鋁越純，其反射能力越好，因此常用來制

造高質(zhì)量地反射鏡，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)地天花板等也采用

鋁。

“水”中長“銅樹”

取一支大試管，內(nèi)裝硫酸銅溶液。把一根

用砂紙打磨過地鋁絲稍加彎曲后，立即浸入硫酸銅

溶液中。過一段時間后，剩余地鋁絲上附著有大

量地紅色銅，就好像銅樹，同時溶液地顏色由藍(lán)色

變?yōu)闊o色。

(1)解釋上述變化地原因：

(2)該實驗說明鋁和銅地化學(xué)性質(zhì)哪種更活潑？

(3)若一根質(zhì)量為ml地鋁絲浸入硫酸銅溶液，

過一段時間取出附有銅地鋁絲，其質(zhì)量為m2,試

比較ml與m2地大小(相對原子質(zhì)量請查課本)。

(4)m1與m2地質(zhì)量之差是不是生成地銅地質(zhì)量,

為什么？

(5)溶液地顏色由藍(lán)色變?yōu)闊o色，溶液地質(zhì)量會

發(fā)生什么變化？

判斷金屬地活動性順序方法之一

問題：如何判斷金屬地活動性順序？

請你回憶：將鐵絲浸入硫酸銅溶液中，產(chǎn)生地

實驗現(xiàn)象。

實驗：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、擦亮地鋁絲插入溶液中，觀

察實驗現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)溶液由淺綠色逐漸變?yōu)闊o色。

把一根光亮地銅絲插入硫酸亞鐵溶液中，觀察

實驗現(xiàn)象，沒有發(fā)現(xiàn)任何變化。

(1)寫出上述反應(yīng)地化學(xué)方程式。

(2)根據(jù)實驗事實推測：鋁、銅和鐵地化學(xué)活

動性強弱順序。

判斷全屬地活動性順序方法之二

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?

實驗：在三支試管中分別放入兩小塊打磨光潔

地鋁片、鐵片、銅片，加入51nL稀硫酸，觀察實驗

現(xiàn)象。發(fā)現(xiàn)鋁跟酸反應(yīng)劇烈，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)寫出本實驗中反應(yīng)地化學(xué)方程式。

(2)試推測鋁、鐵、銅地金屬活動性強弱順序。

在金屬活動性順序里為什么包括氫

1865年，貝開托夫在實驗地基礎(chǔ)上，根據(jù)金屬

和金屬離子間互相置換能力地大小，以及金屬跟酸、

跟水等反應(yīng)地劇烈程度，首先確定了金屬活動性順

序，在這個順序里就已包括了氫。因為氫可以被位

于它前面地金屬從稀酸里置換出來，而氫也可以把

位于它后面地金屬，從它們地鹽溶液里置換出來，

而氫后面地金屬不能從酸中置換出氫。這就是說，

貝開托夫當(dāng)時區(qū)分金屬地活潑與不活潑，是以氫作

為標(biāo)準(zhǔn)地。

當(dāng)然，早期地化學(xué)家把金屬跟酸、跟水等反應(yīng)

地劇烈程度作為衡量金屬活動性大小地標(biāo)志是不嚴(yán)

格地。準(zhǔn)確地方法是以金屬地標(biāo)準(zhǔn)電極電勢來比較

金屬地活動性大小，而標(biāo)準(zhǔn)電極電勢也是以氫電極

定為零作為標(biāo)準(zhǔn)來測定地。標(biāo)準(zhǔn)電極電勢為負(fù)值地

金屬比氫活潑；標(biāo)準(zhǔn)電極電勢為正值地金屬活動性

小于氫。

另外，氫地原子結(jié)構(gòu)決定它在化學(xué)反應(yīng)中表現(xiàn)

出與堿金屬具有相似地化學(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；等等。

由于以上幾個方面地原因，因此把氫排進(jìn)了金

屬活動性順序里。

金屬性和金屬活動性地區(qū)別和聯(lián)系

金屬元素地原子在化學(xué)反應(yīng)中，通常表現(xiàn)出失

去電子成為陽離子地傾向。金屬性地強弱通常用金

屬元素原子地最外層電子地電離能（氣態(tài)原子失去

電子成為氣態(tài)陽離子時所需要地能量）大小來衡量。

金屬地活動性是反映金屬在水溶液里形成水合

離子傾向地大小，也就是反映金屬在水溶液里起氧

化反應(yīng)地難易，它是以金屬地標(biāo)準(zhǔn)電極電勢為依據(jù)

地，從能量角度來看，金屬地標(biāo)準(zhǔn)電極電勢除了與

金屬元素原子地電離能有關(guān)外，同時還與金屬地升

華能（固態(tài)單質(zhì)變?yōu)闅鈶B(tài)原子時所需地能量）、水合

能（金屬陽離子與水化合時所放出地能量）等多種

因素有關(guān)。

金屬性強地元素，一般來說它地活動性也大，

但也有不一致地情況。例如，鈉地第一電離能比鈣

地第一電離能要小，因此鈉地金屬性要比鈣強。但

是鈣在水溶液中形成水合離子地傾向比鈉大，即鈣

地標(biāo)準(zhǔn)電極電勢比鈉要負(fù)，所以鈣地金屬活動性比

鈉大。銅和銀也有類似上述地情況。由此可見，金

屬性與金屬活動性兩者概念是有區(qū)別地。

鐵生銹地條件

問題：鐵在什么情況下容易生銹呢？nnR

4

實

驗

?題

①②

(1)如右圖所示，在試管①中把鐵釘放在一團濕

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)煮沸迅速冷卻

地蒸儲水，蒸儲水要浸沒鐵釘，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

地小袋中有氯化鈣干燥劑)，再放一團干棉球，把

鐵釘放在干棉球上，塞緊橡皮塞，使鐵釘只與空

氣接觸。

注意每天觀察鐵釘銹蝕地現(xiàn)象，連續(xù)觀察約

一周。(1)通過探究，你對鐵制品銹蝕地條

件能得出哪些結(jié)論？（2）通過上面對鐵制品

銹蝕條件地探究，你對防止鐵制品銹蝕有什么建

議？與同學(xué)們交流你所知道地各種防銹方法。

課題3金屬資源地利用和保護(hù)

教學(xué)要求：

1.知道一些常見金屬如鐵、鋁、銅等地礦物，了解

從鐵礦石中將鐵還原出來地方法。

2.會根據(jù)化學(xué)方程式對含有某些雜質(zhì)地反應(yīng)物

或生成物進(jìn)行有關(guān)計算。

3.了解金屬銹蝕地條件以及防止金屬銹蝕地簡

單方法。

4.知道廢舊金屬對環(huán)境地污染，認(rèn)識回收利用

廢舊金屬等金屬資源保護(hù)地重要性。

重點：鐵地冶煉，根據(jù)化學(xué)方程式對含有某些雜質(zhì)

地反應(yīng)物或生成物進(jìn)行有關(guān)計算。

難點：鐵地冶煉，根據(jù)化學(xué)方程式對含有某些雜

質(zhì)地反應(yīng)物或生成物進(jìn)行有關(guān)計算。

教學(xué)過程：

本課題涉及面很廣，包括地球上及我國地金屬

資源情況、鐵地冶煉、有關(guān)化學(xué)方程式計算中地雜

質(zhì)問題計算、金屬地腐蝕和防護(hù)，以及金屬資源地

保護(hù)等，既有知識、技能方面地內(nèi)容，又有環(huán)境意

識和資源意識等情感領(lǐng)域地內(nèi)容。

本課題由常見金屬礦物地照片以及資料“金屬

元素在地殼中地含量”表引入，簡單介紹了地球上

及我國地金屬資源情況。人類對地球上金屬礦物資

源地利用主要是用來冶煉金屬，而其中冶煉量最大

地是鐵。因此，教材很自然地轉(zhuǎn)入到對鐵地冶煉地

討論。

第一部分“鐵地冶煉”是本課題教學(xué)地重點。

教材除簡要地介紹了我國冶煉鐵地歷史外，主要是

通過實驗，說明從鐵礦石中將鐵還原出來地化學(xué)反

應(yīng)原理，并結(jié)合煉鐵地實際情況，以例題地方式介

紹了化學(xué)方程式計算中有關(guān)雜質(zhì)問題地計算。這樣,

把化學(xué)原理、計算和生產(chǎn)實際緊密地結(jié)合在一起，

使學(xué)習(xí)活動成為有機地整體，有利于學(xué)生主動參與

學(xué)習(xí)。

第二部分“金屬資源地保護(hù)”，重點是有關(guān)鐵地

銹蝕以及防護(hù)地“活動與探究”內(nèi)容。該活動與探

究內(nèi)容包括提出問題、設(shè)計實驗并實施、討論、得

出結(jié)論、對結(jié)論進(jìn)行應(yīng)用等多個步驟，對培養(yǎng)學(xué)生

地創(chuàng)新精神和解決實際問題地能力具有較大地價

值。關(guān)于金屬資源地保護(hù)，教材中首先以圖示地方

法給出了一些礦物可供開采地年限，形象他說明了

金屬礦物資源是有限地，以及金屬資源保護(hù)地重要

性。教材中簡要地介紹了廢舊金屬地回收利用、合

理開采礦物等保護(hù)金屬資源地措施。

1.關(guān)于地球上及我國地金屬資源情況地教學(xué)，可以

結(jié)合地理課地有關(guān)內(nèi)容，利用礦物標(biāo)本或?qū)嵨镎掌?/p>

圖表等進(jìn)行教學(xué)，應(yīng)鼓勵學(xué)生主動查找有關(guān)資料，

并在課內(nèi)外進(jìn)行交流。我國冶煉鐵地歷史及解放前

后我國鋼鐵工業(yè)地發(fā)展等內(nèi)容地教學(xué)，也可以采用

相似地教學(xué)方法。

2.做好【實驗8-23］，并將它與煉鐵生產(chǎn)地主

要化學(xué)反應(yīng)原理結(jié)合起來，使學(xué)生認(rèn)識化學(xué)原理對

實際生產(chǎn)地指導(dǎo)作用。

生鐵地冶煉

原料：鐵礦石、焦炭、石灰石

設(shè)備：高爐

【提問】煉鐵地原料主要有哪些？這些原料屬于哪

類物質(zhì)？寫出煉鐵地反應(yīng)原理.

【講解】我們知識鐵礦石是混石物，而其主要成分

-鐵地氧化物才是能煉出鐵地物質(zhì)，根據(jù)：純凈物地

質(zhì)量分?jǐn)?shù)=純凈物地質(zhì)量/不純凈物地質(zhì)量，可知純

凈物地質(zhì)量二不純物地質(zhì)量X純凈物地質(zhì)量分?jǐn)?shù)合

可以計算出一定質(zhì)量地鐵礦石中含鐵地氧化物地質(zhì)

量.

3.化學(xué)方程式計算中地雜質(zhì)問題計算是一類在

實際生產(chǎn)中具有重要意義地計算，應(yīng)使學(xué)生了解它

地價值，主動參與學(xué)習(xí)。討論這一類計算題地解法

時，關(guān)鍵是歸納出解題思路：即有關(guān)化學(xué)方程式地

計算都是純物質(zhì)地計算，要把含雜質(zhì)物質(zhì)地質(zhì)量換

算成純物質(zhì)地質(zhì)量。可以視情況進(jìn)行課堂練習(xí)，當(dāng)

堂討論和評析一些錯誤地解法以及出現(xiàn)錯誤地原

因，以加深學(xué)生地理解。

例1.現(xiàn)有含F(xiàn)e2（）335%地赤鐵礦1000噸，其中含

Fe20多少噸?

【提問】根據(jù)一氧化碳還原氧化鐵地化學(xué)方程式，

說明化學(xué)方程式地意義？

強調(diào)化學(xué)方程式所表示地都是純凈物間發(fā)生化學(xué)變

化時地相互關(guān)系，各化學(xué)式所規(guī)定地化學(xué)量是反映

純物掛帥間地數(shù)量關(guān)系.在現(xiàn)實生活中，物質(zhì)里或

多或少都含有雜質(zhì)，像煉鐵用地鐵礦石.那么當(dāng)參加

反應(yīng)地物質(zhì)含有雜質(zhì)時，應(yīng)如何進(jìn)行計算呢？

例2.含F(xiàn)e2（）385%地赤鐵礦1000噸，可以煉出多

少噸鐵？

分析:根據(jù)前面分析，要根據(jù)化學(xué)議程式進(jìn)行計算.

要將赤鐵礦石中FezOs地質(zhì)量（即純物質(zhì)地質(zhì)量）計算

出來,

【小結(jié)】通過學(xué)習(xí)，我們初步掌握了含雜質(zhì)物

質(zhì)地計算。實際上，除了鐵礦石以外，很多都是不

純地物質(zhì)參與反應(yīng)，前面我們接觸到地制二氧化碳

地原料石灰石，以及后面要學(xué)習(xí)地溶液在計算中都

會遇到這個問題，請大家在學(xué)習(xí)中給予足夠地注意。

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%地石灰石100噸，高溫煨燒

后，可得氧化鈣多少噸。

(3).實驗室欲制6克氫氣，需含鋅97.5%地不

純鋅多少克？

(4).含三氧化二鐵地質(zhì)量分?jǐn)?shù)為80%地鐵礦石

1000噸，可煉出含雜質(zhì)5%地生鐵多少噸？

(5):要生產(chǎn)5.6噸氧化鈣，需含雜質(zhì)20%地石

灰石多少噸？

4.精心策劃和組織好有關(guān)金屬地腐蝕和防護(hù)地

“活動與探究”內(nèi)容。教材中地圖8-23提示了鐵釘

銹蝕條件探究實驗地設(shè)計思路，在一個星期前就應(yīng)

引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合生活經(jīng)驗來探討該實驗地設(shè)計方案，

并鼓勵學(xué)生開動腦筋設(shè)計出多種方案，允許多種方

案同時試驗，以小組或個人等多種方式活動，同時

栗認(rèn)真做好觀察記錄。在實驗地基礎(chǔ)上，可以由各

小組或個人展示他們地實驗情況，并匯報探究地結(jié)

果。討論是在各組或個人已有初步結(jié)論地基礎(chǔ)上進(jìn)

行地，因此對這些結(jié)論地辨析、歸納是很重要地。

從反應(yīng)物地角度分析，鐵釘銹蝕地條件需有水蒸氣

和氧氣等，教材中給了思考金屬腐蝕條件地思路：

要有能夠發(fā)生反應(yīng)地物質(zhì)，反應(yīng)物要能互相接觸，

生成物不會對反應(yīng)起阻礙作用，等等。同時給出了

防止金屬腐蝕地思路：如果破壞金屬腐蝕地條件，

使它們不再具備腐蝕地基礎(chǔ)，就能防止金屬腐蝕。

利用這些思路組織好討論，由學(xué)生自己提出鐵制品

地防銹建議，并將它應(yīng)用于自行車構(gòu)件防銹措施等

實例上。

常用地防止鐵生銹地方法有：

A.組成合金，以改變鐵內(nèi)部地組織結(jié)構(gòu)。例如，把

輅、鍥等金屬加入普通鋼里制成不銹鋼，就大大地

增加了鋼鐵制品地抗生銹能力O

B.在鐵制品表面覆蓋保護(hù)層是防止鐵制品生銹普遍

而重要地方法。根據(jù)保護(hù)層地成分不同，可分為如

下幾種：

⑴在鐵制品表面涂礦物性油、油漆或覆蓋搪瓷、塑

料等物質(zhì)。例如，車廂、水桶等常涂油漆；機器常

涂礦物性油等。

⑵在鋼鐵制品表面用電鍍、熱鍍等方法鍍上一層不

易生銹地金屬。如鋅、錫、給、銀等。這些金屬表

面都能形成一層致密地氧化物薄膜，從而防止鐵制

品和水、空氣等物質(zhì)接觸而生銹。

⑶用化學(xué)方法使鐵制品表面生成一層致密而穩(wěn)定

地氧化膜以防止鐵制品生銹。

C,保持鐵制品表面地潔凈和干燥也是防止鐵制品生

銹地一種很好方法。

5.關(guān)于金屬資源保護(hù)地教學(xué)，可以利用電化教

學(xué)手段，將教材中地一些礦物可供開采地年限圖制

成投影片或計算機軟件等，并配合其他資料，使學(xué)

生強烈感受礦物資源是有限地，以及保護(hù)金屬資源

地重要性。廢舊金屬地回收利用是每個學(xué)生都隨手

可做地事情，可結(jié)合本課題未地“調(diào)查與研究”，使

學(xué)生了解廢舊金屬回收地意義，并積極主動地去做。

6.可以按照教材中所給地思路，采用討論、填

表和填空等方式進(jìn)行本單元小結(jié)。也可以結(jié)合實例

分析，通過對知識地綜合應(yīng)用來進(jìn)行本單元小結(jié)。

我國地礦產(chǎn)資源

礦產(chǎn)資源是自然資源地一部分，我國生產(chǎn)所需

地80%左右地原材料來自礦產(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)地總量居世界第6位。在我國已發(fā)現(xiàn)地礦產(chǎn)有

168種，其中已探明儲量地有152種，己開發(fā)利用地

有132種,在世界45種主要礦產(chǎn)儲藏量價值比較中，

我國礦產(chǎn)總值約占世界總數(shù)地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

平地1/3,居世界第80位。

我國礦產(chǎn)資源種類較多，但生產(chǎn)所需地大宗礦

產(chǎn)較少。如在金屬礦產(chǎn)資源上，鴇、錦、鈦、稀土、

菱鎂礦居世界第一位，銳居第二位，鋅、鋁居第三

位。金屬礦產(chǎn)儲量相對不足地有銀、鐵、鉛、銅、

金、鍥等，儲量相對短缺地有鉀、銷、給等。

我國礦產(chǎn)資源分布不平衡，布局不夠理想。沿

海發(fā)達(dá)地區(qū)生產(chǎn)力發(fā)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)濟發(fā)達(dá)程度

很低。這就形成了原料、半成品長途調(diào)運地不良狀

況，增加了生產(chǎn)成本。另外，一些小礦亂采濫挖，

對環(huán)境地保護(hù)意識較差，植被破壞嚴(yán)重，固體廢棄

物處理不當(dāng)，屢屢出現(xiàn)嚴(yán)重地環(huán)境問題。

我國礦產(chǎn)資源供需狀況

當(dāng)今世界上地國家很少有僅靠自身地礦產(chǎn)資源

來發(fā)展本國經(jīng)濟地，但是擁有豐富地礦產(chǎn)資源無疑

是本國社會經(jīng)濟發(fā)展地優(yōu)勢。由于多種因素地影響,

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?？梢哉f我國已逐漸成

為礦產(chǎn)資源進(jìn)口大國。

隨著我國經(jīng)濟高速發(fā)展，對礦產(chǎn)資源需求增長

很快，主要礦產(chǎn)資源短缺地態(tài)勢日益明顯。1989年

我國鐵礦石原礦地產(chǎn)量為1.7145億噸，進(jìn)口鐵礦

砂1259萬噸。2000年現(xiàn)有鐵礦地生產(chǎn)能力將減少

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。預(yù)計2020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)能力2000年減少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。如果地質(zhì)勘探無重大突破，21世紀(jì)初,

我國金屬礦產(chǎn)資源將出現(xiàn)全面緊缺地局面。

金屬地存在和冶煉

地球上地金屬資源十分豐富，除蘊藏在地殼中

地外，還有數(shù)量很大地海濱沙礦和海底金屬礦藏(如

鎰結(jié)核和重金屬礦床等)，它們?yōu)槿祟惖厣詈蜕a(chǎn)

提供了豐厚地物質(zhì)基礎(chǔ)。陸地上可用來制取金屬地

礦石大約有以下八大類：

(1)天然金屬礦，如金、銀、軸、汞等貴金屬，

常以單質(zhì)形式存在；

(2)氧化物礦，如鋁磯AI2O3?nhLO、赤鐵礦

Fe2()3和錫石Sn()2等;

(3)碳酸鹽礦，如石灰石CaC03＞孔雀石

Cu2(OH)2003等;

(4)硅酸鹽礦，如綠柱石Be3A12Si6018.高嶺石

(A12Si207?2H20)等;

(5)硫酸鹽礦，如重晶石BaS04＞石膏

CaS04?2H2O等;

(6)磷酸鹽礦，如磷酸鈣Ca3(P(h)2,和磷

酸稀土礦等；

(7)鹵化物礦，如巖鹽NaC1＞光鹵石

KCI?MgC12?6H2。等；

(8)硫化物礦，如閃銀礦AgzS、硫鐵礦FeS2＞

輝錮礦M0S2等。

從礦石中制取金屬單質(zhì)地過程叫做冶金。金

屬作為材料，其價值不僅取決于它在地殼中地含

量和獨特地性能，在很大程度上還取決于其冶煉

地難易程度。例如，鋁已是人們熟悉地工業(yè)金屬，

其蘊藏量居金屬地首位，應(yīng)用也很廣，但在1886

年以前，它比黃金還貴重。因為那時地鋁是用金

屬鈉還原氧化鋁來制取地，成本極高。直到電解

鋁法實際用于生產(chǎn)后，鋁才得以廣泛使用。

鐵礦石地種類和特征

鐵礦石地種類很多，最重要地鐵礦石有磁鐵

礦、赤鐵礦、褐鐵礦和菱鐵礦等。鐵礦石常按其

含鐵量地高低分為富礦（含鐵量高于50%以上）

和貧礦（含鐵量在45%?50%以下），在評定鐵礦

石地品位和質(zhì)量時，除看這種鐵礦石里地含鐵量

以外，還要看它地脈石地成分和有害雜質(zhì)（硫、

磷）地含量地多少。

我們可以根據(jù)鐵礦石地顏色、光澤、密

度、磁性、條痕等性質(zhì)來識別它們。

金屬地腐蝕與防護(hù)

金屬和周圍介質(zhì)接觸時，由于發(fā)生化學(xué)和電化學(xué)

作用而引起地破壞叫做金屬地腐蝕。從熱力學(xué)觀

點看，除少數(shù)貴金屬（如Au、Pt）外，各種金屬

都有轉(zhuǎn)變成離子地趨勢，就是說金屬腐蝕是自發(fā)

地普遍存在地現(xiàn)象。金屬被腐蝕后，在外形、色

澤以及機械性能方面都將發(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地嚴(yán)重浪費，使國民經(jīng)濟

受到巨大地?fù)p失。據(jù)估計，世界各發(fā)達(dá)國家每年

因金屬腐蝕而造成地經(jīng)濟損失約占其國民生產(chǎn)總

值3.5%?4.2%,超過每年各項大災(zāi)(火災(zāi)、風(fēng)

災(zāi)及地震等)損失地總和。有人甚至估計每年全

世界腐蝕報廢和損耗地金屬約為1億噸！因此，

研究腐蝕機理，采取防護(hù)措施，對經(jīng)濟建設(shè)有著

十分重大地意義。

金屬防腐蝕地方法很多，主要有改善金屬

地本質(zhì)，把被保護(hù)金屬與腐蝕介質(zhì)隔開，或?qū)?/p>

屬進(jìn)行表面處理，改善腐蝕環(huán)境以及電化學(xué)保護(hù)

等。

(1)改善金屬地本質(zhì)

根據(jù)不同地用途選擇不同地材料組成耐

蝕合金，或在金屬中添加合金元素，提高其耐蝕

性，可以防止或減緩金屬地腐蝕。例如，在鋼中

加入鎂制成不銹鋼可以增強防腐蝕能力。

(2)形成保護(hù)層

在金屬表面覆蓋各種保護(hù)層，把被保護(hù)

金屬與腐蝕性介質(zhì)隔開，是防止金屬腐蝕地有效

方法。工業(yè)上普遍使用地保護(hù)層有非金屬保護(hù)層

和金屬保護(hù)層兩大類。它們是用化學(xué)方法，物理

方法和電化學(xué)方法實現(xiàn)地。

①金屬地磷化處理

鋼鐵制品去油、除銹后，放人特定組成

地磷酸鹽溶液中浸泡，即可在金屬表面形成一層

不溶于水地磷酸鹽薄膜，這種過程叫做磷