資源簡介

第1節 金屬材料
一.金屬與非金屬：
1.金屬的一般屬性：金屬常溫下大多數呈固態，有金屬光澤，有導電性、導熱性和良好的延展性，密度較大，熔點較高。
2.金屬的特殊屬性：
（1）顏色：大多數金屬呈銀白色，而金呈黃色，銅呈紫紅色；
（2）狀態：多數金屬常溫下為固態，而汞呈液態；
（3）硬度：鉻的硬度大，而鋁、鉛等的硬度較小。
3.金屬的物理性質比較：
4.金屬之最：
二.常見的金屬材料：
1．合金的概念：把一種金屬跟其他一種或幾種金屬（或非金屬）一起熔合而成的具有金屬特性的物質。
2．合金的特點：
（1）為金屬熔合而成，所以制合金的金屬熔點不超過其他的沸點
（2）合金是混合物具有金屬性質
（3）合金的硬度一般大于組成它們的金屬的硬度。
（4）合金的熔點一般低于組成它們的金屬的熔點。
（5）合金的抗腐蝕能力一般強于組成它們的金屬的抗腐蝕能力。
3．記憶合金：
（1）一些特定成分的合金（如鎳鉻合金），在外力作用下會發生新編，把外力去掉之后，在一定溫度下，能恢復原來的形狀。這種合金具有上百萬次以上的恢復功能，人們形象的稱之為“記憶合金”
三.金屬的污染和回收利用：
1.金屬的污染：主要是垃圾填埋后，鉛鎘等有毒金屬被腐蝕后會溶于水中形成金屬離子，污染土壤和地下水源。在潮濕的空氣中，金屬的氧化和銹蝕也會污染土壤，危害生態環境。
2.金屬的回收：工業越發達，金屬的廢棄量越大。廢棄金屬堆存，不僅浪費資源，侵占土地，而且污染環境，因此各國都很重視它的循環再生。普遍回收的金屬包括：鋁、鉛、鐵、銅、錫、鋅、銀、金等。
第2節 金屬的化學性質
一.金屬與氧氣的反應：
金屬 條件 反應的化學方程式 現象(或備注)
Mg 點燃 2Mg＋O22MgO 劇烈燃燒，耀眼白光，放出大量熱，生成白色固體
Al 常溫 4Al＋3O2===2Al2O3 表面生成致密保護膜
點燃(氧氣中) 4Al＋3O22Al2O3 劇烈燃燒，放出大量熱和耀眼的白光，生成白色固體
Fe 常溫、潮濕空氣 4Fe＋3O2＋nH2O===2Fe2O3·nH2O 在氧氣和水共同作用下，會生成暗紅色疏松的鐵銹
氧氣中點燃 3Fe＋2O2Fe3O4 劇烈燃燒，火星四射，放出大量熱，生成黑色固體
Cu 加熱 2Cu＋O22CuO 銅絲表面逐漸變為黑色
潮濕空氣 2Cu＋O2＋CO2＋H2O===Cu2(OH)2CO3 銅表面生成一層綠色物質
AuAg 高溫下也不與氧氣反應，“真金不怕火煉”
二.金屬與酸的反應：
金屬 現象 反應的化學方程式
鎂 劇烈反應，大量氣泡，溶液仍為無色，放熱 Mg＋2HCl===MgCl2＋H2↑Mg＋H2SO4===MgSO4＋H2↑
鋁 劇烈反應(比鎂稍緩)，大量氣泡，溶液仍為無色，放熱 2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑2Al＋3H2SO4===Al2(SO4)3＋3H2↑
鋅 反應較劇烈，大量氣泡，溶液仍為無色，放熱 Zn＋2HCl===ZnCl2＋H2↑Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑
鐵 反應緩慢，有氣泡產生，溶液由無色逐漸變為淺綠色 Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑
銅 不反應
【金屬與酸反應圖像的問題】
（1）反應時間與產生氫氣的關系（活動性順序決定反應快慢）
（2）向等質量金屬中加酸反應圖像（與價量比有關）
（3）向等質量酸中加金屬反應圖像
其中，甲、乙、丙、丁分別表示鋁、鎂、鐵、鋅。
三.金屬與鹽的反應：
實驗操作 現象 反應的化學方程式
鐵絲浸入硫酸銅溶液 鐵絲表面出現紅色物質，溶液由藍色逐漸變為淺綠色 Fe＋CuSO4=== Cu＋FeSO4
銅絲浸入硝酸銀溶液 銅絲表面出現銀白色物質，溶液由無色逐漸變為藍色 Cu＋2AgNO3=== Cu(NO3)2＋2Ag
1．金屬活動性順序：
__K、Ca、Na、Mg、Al、Zn、Fe、Sn、Pb、(H)、Cu、Hg、Ag、Pt、Au__。
2．按照金屬活動性順序，一種活動性較強的金屬能把另一種活動性較弱的金屬從它的鹽的水溶液中置換出來，排在氫前面的金屬可以把酸中的氫置換出來。這些反應都是置換反應。
四.金屬的銹蝕與防護：
1．鐵銹蝕的條件：水、氧氣。 銅銹蝕的條件：水、氧氣、二氧化碳。
2．防銹蝕的方法：改變金屬內部結構，如制成不銹鋼等；
在金屬表面形成各種保護層，如涂防銹油、油漆；
形成氧化物保護膜等。
3．保護金屬資源的有效途徑：防止金屬的腐蝕，金屬的回收利用，有計劃合理地開采礦物，尋找金屬的替用品等。
第3節 有機物和有機合成材料
一.簡單的有機物：
1.有機物的自然合成：自然界中的一些無機物，如氫氣、水、二氧化碳、一氧化碳、氮氣等，在一定條件下，經過陽光的照射和雷電作用，會合成一些簡單的有機物，如甲烷（CH4）、甲胺（CH3NH2）、尿素[CO(NH2)2]等。
2.有機物的定義：從物質的組成看，有機物是一類含碳化合物（碳的氧化物、碳酸、碳酸鹽等除外），大多含有C、H、O、N等元素。有了有機物才有生命。
3.甲烷：最簡單的有機物，化學式為CH4。稻草及動物糞便經過發酵會產生大量的沼氣，農村里常用作燃料供熱。沼氣、瓦斯、天然氣的主要成分都是甲烷。火星的大氣層中也發現有很多的甲烷。
(1)結構：1個甲烷分子是由1個碳原子和4個氫原子構成的，如圖所示。
(2)性質：通常狀況下，甲烷是無色無味的氣體，密度比空氣小，極難溶于水。甲烷具有可燃性，純凈的甲烷在空氣中燃燒時產生藍色火焰，生成水和二氧化碳。有機物的充分燃燒基本上都會產生水和二氧化碳。
4.有機物的特性：
（1）大部分有機物熔點較低，受熱易分解，易揮發，易燃燒，不易導電等。所以保存時一定要密封，做實驗時一定要遠離明火，防止著火或爆炸。
（2）有機物可作為很好的溶劑：高度白酒泡藥酒，汽油清洗油污。
4.常見有機物的用途：
（1）汽油：是石油產品之一，用做燃料。 （2）乙酸：用做食醋
（3）氯仿：是化工原料和很好的溶劑。 （4）乙醇：用于消毒和做燃料
（5）乙酸乙酯：做溶劑、香精和粘合劑
二.生物體中的有機物：
1.有機物是生物體各組織的主要成分人體的生長發育和體內各組織的新陳代謝，都需要各種有機物的參與。
2.糖類、蛋白質、脂肪等都是人體內的基本有機物。
(1)糖類：一些食物，如面包、面條、米飯等主要含有糖類物質，這些糖類物質在人體內水解后會生成葡萄糖。葡萄糖是生命活動中不可缺少的重要物質、也是生命活動所需能量的主要來源。
(2)蛋白質：是構成生命體的基本物質，蛋白質是細胞結構里最復雜多變的一類大分子。
(3)脂肪：脂肪不溶于水，可溶于有機溶劑，是生物體內貯藏能量的物質，隨時供人體代謝的需要。
三.有機合成材料：
1.有機合成材料：主要成分是用人工合成的方法制得的高分子化合物。
2.三大合成材料：合成塑料、合成纖維和合成橡膠。
（1）塑料：具有可塑性，如果把它加熱到一定溫度，就能融化成粘稠狀液體，趁熱把它注入不同的模具里，冷卻后就會形成各種形狀的制品。塑料制品一般具有良好的性能，容易加工，輕便實用，有的還有特殊的功能，因此逐漸取代其他材料（如金屬、玻璃和紙），用途非常廣泛。
【常見的塑料制品】
（2）合成纖維：合成纖維是以石油化工產品等為主要原料人工合成制得的。不同品種的合成纖維具有各自獨特的性能，例如，聚酰胺纖維(錦綸)的耐磨性、聚酯纖維(滌綸)的挺括耐摺性、聚丙烯腈纖維(腈綸)的保暖性和良好手感。合成纖維因其具有特殊性能，被廣泛用于制造航天器、飛機、火箭、導彈的絕緣材料特殊防護材料、增強材料以及人造心臟瓣膜外科縫線等。
（3）合成橡膠：合成橡膠是以煤石油、天然氣為主要原料人工合成的高彈性聚合物，具有高彈性、絕緣性、氣密性、耐油、耐高溫或低溫等性能，因而廣泛應用于工農業、國防、交通及日常生活中。
3.合成材料的污染：有機合成材料在給人們的生產、生活帶來便利的同時，也對環境造成了影響。例如，有些塑料的結構穩定、不易分解，因此這些廢棄塑料會帶來嚴重的環境污染問題。
第4節 物質的分類
一.物質的分類方法：
1.為什么要分類：自然界中物質種類繁多性質各異，為了更好地研究和識別它們。
2.分類的方式：按照一定規律和性質進行分類
（1）物理性質：顏色、狀態、氣味、硬度、密度、溶解性、導熱性、導電性等
（2）化學性質：酸堿性、熱穩定性、氧化性或還原性、可燃性等。
（3）按照組成分類：純凈物可分為單質和化合物。
（4）按照元素把單質分為金屬單質和非金屬單質。
（5）一般把由兩種元素組成，其中一種元素是氧元素的化合物稱為氧化物。根據元素組成不同分為金屬氧化物與非金屬氧化物
（6）按照元素的組成不同可分為有機化合物和無機化合物。
第5節 物質的轉化
一.非金屬單質與其化合物之間的轉化：
1.通過與氧氣反應轉化為非金屬氧化物：（書上實驗）
（1）硫與氧氣反應：S+O2 點燃SO2 （2）磷與氧氣反應：4P+5O2 點燃 2P2O5
（3）碳與氧氣反應：C+O2 點燃 CO2 （5）氫與氧氣反應：2H2+O2 點燃 2H2O
2.非金屬氧化物與水反應轉化為酸：
（1）二氧化碳與水反應：CO2+H2O==H2CO3 （2）二氧化硫與水反應：SO2+H2O = H2SO3
（3）三氧化硫與水反應：SO3+H2O = H2SO4
二.金屬單質與其化合物之間的轉化：
1.金屬與非金屬反應：（書上實驗：鐵與硫磺反應）
2.金屬氧化物與水反應：
三.金屬的冶煉：
1.金屬在自然界中的存在
在自然界中，僅有少數金屬(化學性質非常穩定)是以游離態(即單質)的形式存在的，大多數金屬(化學性質活潑)是以化合態的形式存在的。
2.金屬的冶煉原理與方法
(1)冶煉原理:金屬冶煉就是要把金屬從化合態變成游離態。
(2)冶煉方法:用C、CO、H2等還原劑與金屬氧化物反應，奪取金屬氧化物中的氧，得到金屬單質，如 C+2CuO高溫 CO2↑+2Cu CO+CuO高溫 CO2↑+Cu H2+CuO = H2O+Cu
3.氧化還原反應：【非基本反應類型】
（1）定義：有化合價變化的化學反應
（2）與四大基本反應類型的關系：
①置換反應都是氧化還原反應；
②復分解反應都不是氧化還原反應；
③有單質生成的分解反應是氧化還原反應；
④有單質參加的化合反應也是氧化還原反應。
（3）氧化還原反應相關概念：
氧化反應：元素化合價升高的反應 還原反應：元素化合價降低的反應
氧化劑：得電子(或電子對偏向)的物質------氧化性：氧化劑具有的得電子的能力
還原劑：失電子(或電子對偏離)的物質------還原性：還原劑具有的失電子的能力
氧化產物：氧化后的生成物 還原產物：還原后的生成物。
被氧化：還原劑在反應時化合價升高的過程 被還原：氧化劑在反應時化合價降低的過程
氧化性：氧化劑具有的得電子的能力 還原性：還原劑具有的失電子的能力
氧化還原反應的實質：電子的轉移
口訣：升失氧，降得還
四.化合物之間的轉化：
1.氧氣、氫氣、水、氧化物、酸
2.碳與碳的化合物
3.氫氧化鈉、碳酸鈉、碳酸氫鈉、氯化鈉
4.含鈣化合物
5.金屬(鎂、鋁、鋅、鐵、銅)及其化合物
第6節 材料的利用和發展
一.材料與人類社會發展：
1.原始人使用石器：石斧、石刀、箭頭、刮器，還有獸骨和魚骨制成骨針
古代人開始創造和使用陶器
3.四千年前，人類進入青銅器時代（圖為青銅器尊和司母戊鼎）
4.煉鐵技術的發展，人們制造了犁，黏土燒制磚瓦，瓷器
5.人類社會進入信息時代：隨著科學技術的發展，人們有目的的改進材料的性能，使半導體材料、光纖材料、碳纖維復合材料等新型材料不斷涌現，促進了通訊、計算機、航空、航天等行業迅速發展。
二.新型材料：
新型材料：指新出現或正在發展中的、具有優異特性和功能并能滿足技術進步所需的材料。
當前，最引人注目的新型材料有：光電子信息材料、先進復合材料、超級陶瓷材料、新型金屬材料新型高分子材料、超導材料、納米材料等。
納米材料：指其基本顆粒在1 ~ 100納米范圍內的材料。如：納米陶瓷、新型納米油墨、納米鉛粉等。納米材料在機械強度、磁、光、聲、熱等方面和普通材料都有很大的不同。如納米陶瓷具有很好的韌性；新型納米油墨的色調更濃，書寫的字跡色澤更好；將納米鉛粉加入固體燃料中，會使火箭推進器的前進速度加快好幾倍。
三.材料制造與環境保護：
1.背景：人們在制造材料的過程中會產生許多污染。為了減少或消除材料制造過程中的污染，人們需要探尋無污染或低污染的“綠色”新工藝，需要探索污染物的防治、轉化和綜合利用的途徑。
2.實際生產制造產品時，需考慮的因素有：
(1)科學性：合理可行 (2)簡便性：裝置簡單易操作。 (3)經濟性：廉價，高效；
(4)安全性：安全可靠； (5)環保性：少污染，無污染。
3.工業“三廢”及處理
(1)工業“三廢”是指廢水、廢渣和廢氣。
(2)處理方法
①“廢氣”處理一般是安裝回收設備，將有害氣體凈化或吸收
②“廢渣”的處理一般是合理利用，有毒需處理
③“廢水”的處理是建立污水處理廠， 將有毒有害物質清除干凈之后才可排放
在化學工業中,除了要及時處理好“三廢”，還要努力提高原料的利用率，增加產品的產量，從根本上降低生產對環境造成的污染。
浙教版科學九年級第二章《物質的轉化與材料利用》知識提綱

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