資源簡介

第八單元 金屬和金屬材料
課題一 金屬材料
一、金屬材料（考點一）
純金屬（90多種）
合金 （幾千種）
（1）常溫下一般為固態（汞為液態），有金屬光澤。
（2）大多數呈銀白色（銅為紫紅色，金為黃色）
（3）有良好的導熱性、導電性、延展性、一定的韌性
二、合金（考點二）：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物質。(注：混合物)
★：一般說來，合金的熔點比各成分低，硬度比各成分大，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：含鉻、鎳的鋼
具有抗腐蝕性能
紫銅為純銅
熔點低
注：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。
（1）熔點高、密度小
優點 （2）可塑性好、易于加工、機械性能好
（3）抗腐蝕性能好
課題二、金屬的化學性質
考點一、金屬的化學性質
1、大多數金屬可與氧氣的反應
2Mg +O2 2MgO 常溫下緩慢氧化 成氧化膜 注：MgO：白色固體
4Al +3O2 2Al2O3 注：Al2O3：白色固體
3Fe +2 O2 Fe3O4 2Cu + O2 2CuO 注：CuO：黑色固體
注意：①、雖然鋁在常溫下能與氧氣反應，但是在鋁表面生成了一層致密的氧化鋁薄膜，從而阻止了反應的進行，所以鋁在常溫下不會銹蝕。
②、“真金不怕火煉”說明金即使在高溫時也不能與氧氣反應，金的化學性質極不活潑。
2、金屬 + 酸 → 鹽 + H2↑ 置換反應（條件：活動性：金屬＞H ）
H2SO4 + Mg = MgSO4 + H2↑ 現象：反應劇烈，有大量氣泡產生，液體仍為無色
3H2SO4 + 2Al= Al2(SO4)3 + 3H2↑現象：反應劇烈，有大量氣泡產生，液體仍為無色
H2SO4 +Zn =ZnSO4 + H2↑現象：反應比較劇烈，有大量氣泡產生，液體仍為無色
H2SO4 + Fe= FeSO4 + H2↑現象：反應比較緩慢，有氣泡產生，液體由無色變為淺綠色
小結：①此類反應均屬置換反應，只有在順序表中排在H前的金屬才能和酸發生置換反應生成氫氣。②等質量的鎂、鋁、鐵、鋅和足量的酸反應，產生氫氣的質量由大到小排列順序為：鋁＞鎂＞鐵＞鋅
當一定質量的金屬與足量的稀鹽酸（或硫酸）反應時，產生的氫氣質量與金屬質量的關系：
一價金屬相對原子質量法：
M(H2) =
3、金屬 + 鹽 → 另一金屬 + 另一鹽 置換反應（條件：參加反應的金屬＞化合物中金屬元素）
Fe + CuSO4 == Cu + FeSO4 (“濕法冶金”原理)
現象：鐵釘表面有紅色物質出現，液體由藍色變為淺綠色
2Al + 3CuSO4 == Al2(SO4)3 + 3Cu
現象：鋁絲表面有紅色物質出現，液體由藍色變為無色
Cu + 2AgNO3 == Cu(NO3)2 + 2Ag
現象：銅絲表面有銀白色物質出現，液體由無色變為藍色。
注意：①CuSO4溶液：藍色 FeSO4 、FeCl2溶液：淺綠色
②Fe在參加置換反應時，生成+2價的亞鐵鹽。
考點二、置換反應
1、概念：由一種單質與一種化合物反應，生成另一種單質與另一種化合物的反應
2、特點：反應物、生成物都兩種；物質種類是單質與化合物
考點三、常見金屬活動性順序：
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb（H）Cu Hg Ag Pt Au
金屬活動性由強逐漸減弱
在金屬活動性順序里：
（１）金屬的位置越靠前，它的活動性就越強
（２）位于氫前面的金屬能置換出鹽酸、稀硫酸中的氫元素（不可用濃硫酸、硝酸）
（３）位于前面的金屬能把位于后面的金屬從它們的鹽溶液中置換出來。（除K、Ca、Na）（口訣：鹽可溶，前換后；鉀鈣鈉，不能夠；鐵置換，價落后）
（4）置換反應 活性差異越大，越易進行
課題三、金屬資源的保護和利用
考點一、鐵的冶煉
1、原理：在高溫下，利用焦炭與氧氣反應生成的一氧化碳把鐵從鐵礦石里還原出來。
3CO + Fe2O3 2Fe + 3CO2
2、現象：紅色粉末逐漸變為黑色，產生的氣體能使澄清的石灰水變渾濁。
3、書上圖需注意：
①先通CO再加熱的目的：排出裝置內的空氣，以免加熱時CO與空氣混合，可能會發生爆炸。
②實驗完畢后繼續通入CO的目的；防止氧化鐵被還原成鐵后,在較高的溫度下重新被氧化（以上可簡記為“CO早出晚歸，酒精燈遲到早退”）
③尾氣的處理：因為CO有毒，所以尾氣中的CO氣體要經過處理，變成無毒的氣體。可點燃使其生成無毒的二氧化碳氣體。
4、原料：鐵礦石、焦炭、石灰石、空氣
常見的鐵礦石有磁鐵礦（主要成分是Fe3O4 ）、赤鐵礦（主要成分是Fe2O3 ）
5、石灰石的作用：除去鐵礦石中的二氧化硅
考點二、含雜質化學反應的計算
含雜質的物質質量與純物質質量的轉化：
純物質的質量＝含雜質的物質質量×純物質的純度
考點三、鐵的銹蝕
（1）鐵生銹的條件是：鐵與O2、水接觸（鐵銹的主要成分：Fe2O3·XH2O）
（銅生銅綠的條件：銅與O2、水、CO2接觸。銅綠的化學式：Cu2(OH)2CO3）
（2）防止鐵制品生銹的措施：
①保持鐵制品表面的清潔、干燥
②表面涂保護膜：如涂油、刷漆、電鍍、烤藍等
③改變鐵的單一結構，制成不銹鋼
（3）鐵銹很疏松，不能阻礙里層的鐵繼續與氧氣、水蒸氣反應，因此鐵制品可以全部被銹蝕。因而鐵銹應及時除去。
（4）鋁與氧氣反應生成致密的氧化鋁薄膜，從而阻止鋁進一步氧化，因此，鋁具有很好的抗腐蝕性能。
考點四、金屬資源的保護和利用:
①防止金屬腐蝕
1、保護金屬資源的途徑： ②回收利用廢舊金屬
③合理開采礦物
④尋找金屬的代用
2、意義：節約金屬資源，減少環境污染
訓練反饋：1. 某鋼鐵廠高爐煉鐵的主要反應過程如下：
焦炭
(1)請在方框內填入相應物質的化學式。
(2)寫出步驟①②③的化學方程式：①
② ③
(3)從高爐上排出的廢氣叫高爐廢氣，請推測高爐廢氣的主要成份為 。
2.、（問題探究）
探究一：總結金屬的性質
1.在硝酸銅和硝酸銀的混合溶液中加入一定量的鐵粉，充分反應后過濾，向濾出的固體中滴加稀鹽酸，有氣泡產生。下列判斷正確的是（ ）
A．濾出的固體中一定含有銀，一定不含鐵
B．濾出的固體一定含有銀、銅和鐵
C．濾液中一定含有硝酸亞鐵，可能含有硝酸銅和硝酸銀
D．濾液中一定含有硝酸亞鐵，一定不含硝酸銅、硝酸銀
探究二：尋找金屬生銹的條件及防銹措施
2.請你參與某學習小組的探究活動，并回答相關問題：
發現問題：小麗發現盛水的鐵鍋在與水面接觸的部位最易生銹；小茜發現自己的銅制眼鏡框表面出現了綠色的銅銹；小玲發現蘋果切開不久，果肉上就會產生一層咖啡色的物質，好象生了“銹”一般。
提出問題：這三種物質“生銹”的原因是什么？
收集證據：（1）回憶已有知識：鐵生銹的條件是????????????? ????。
（2）查閱有關資料:“銅銹”主要成分是Cu2（OH）2CO3（俗稱銅綠）；蘋果“生銹”是果肉里的物質（酚和酶）與空氣中的氧氣發生了一系列的反應，生成咖啡色的物質。
（3）實驗探究：將四小塊銅片分別按下圖所示放置一個月，觀察現象如下：（提示：NaOH溶液可用來吸收CO2）
裝置
現象
銅片不生銹
銅片不生銹
銅片不生銹
銅片生銹且水面附近銹蝕最嚴重
由實驗可知，銅生銹是銅與水、???? 、???? 等物質共同作用的結果。
得出結論：經過交流討論，三位同學認為這些物質“生銹”除了可能與水有關外，還可能都與??????????? （填物質名稱）有關。
（4）反思與應用：利用所得結論進行填空：
①寫出一種防止鐵或銅等金屬制品生銹的具體方法??????????? ；
②請你提出一條延長食品保質期的建議????????????????? 。

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