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第八单元第八单元 金属和金属材料金属和金属材料一、金属的性质一、金属的性质1.金属材料包括金属材料包括 两大类。常见的纯金属有铁、铜、两大类。常见的纯金属有铁、铜、铝等；常见的合金有生铁、钢、铝合金等。铝等；常见的合金有生铁、钢、铝合金等。2.金属有很多共同的物理性质：金属有很多共同的物理性质：（1）常温下，）常温下，都是固体都是固体（唯一的液体金属是汞）；（唯一的液体金属是汞）；（2）有金属光泽有金属光泽；（；（3）是）是热和电的良导体；热和电的良导体；（4）有）有延展性延展性；（5）密度比较大密度比较大；（；（6）熔点较高熔点较高。3.合金是指一种金属中加热熔合其它合金是指一种金属中加热熔合其它 而而形成的具有金属特性的物质。其性能与组成它们的金属不同，合金形成的具有金属特性的物质。其性能与组成它们的金属不同，合金的强度和硬度一般比它们的的强度和硬度一般比它们的_4.生铁是含碳为生铁是含碳为 及少量硅、锰、硫、磷的铁合金，及少量硅、锰、硫、磷的铁合金，硬度比纯铁大，主要用于炼钢、制造化工机械及铸件等。钢是含碳硬度比纯铁大，主要用于炼钢、制造化工机械及铸件等。钢是含碳为为 及少量硅、锰的合金，质地较硬、抗腐蚀性能及少量硅、锰的合金，质地较硬、抗腐蚀性能好，易于加工，用途更为广泛。好，易于加工，用途更为广泛。纯金属和合金纯金属和合金一种或几种金属或非金属一种或几种金属或非金属纯金属大，抗腐蚀性能强。纯金属大，抗腐蚀性能强。2%4.3%0.03%2%5.不锈钢主要成分为不锈钢主要成分为 ，不锈钢不仅比生铁硬且机械，不锈钢不仅比生铁硬且机械强度性好，广泛用于医疗器械、饮具、容器、反应釜等。强度性好，广泛用于医疗器械、饮具、容器、反应釜等。6.钛和钛合金被认为是未来的重要金属材料钛和钛合金被认为是未来的重要金属材料,_广广泛用于泛用于火箭、导弹、航天飞机、船舶火箭、导弹、航天飞机、船舶、化工和通风设备。、化工和通风设备。7.实验表明大多数金属能与氧气反应，但反应的实验表明大多数金属能与氧气反应，但反应的 _ 不同：镁、铝在常温下就能与氧气反应，而铁、铜在常温下几乎不不同：镁、铝在常温下就能与氧气反应，而铁、铜在常温下几乎不与氧气反应，但在高温下可与氧气反应。与氧气反应，但在高温下可与氧气反应。“真金不怕火炼真金不怕火炼”说明金说明金的化学性质稳定。的化学性质稳定。8.金属除与氧气反应外，还能与金属除与氧气反应外，还能与 反应。反应。9.铁在氧气中燃烧时的现象是剧烈燃烧、火星四射、生成黑色固体，铁在氧气中燃烧时的现象是剧烈燃烧、火星四射、生成黑色固体，化学方程式为化学方程式为_;铝在空气中与氧气反应，其表面形成一层致密的薄膜，从而阻止铝铝在空气中与氧气反应，其表面形成一层致密的薄膜，从而阻止铝进一步被氧化，因此，铝具有很好的抗腐蚀性，化学方程式为进一步被氧化，因此，铝具有很好的抗腐蚀性，化学方程式为铁、铬、镍铁、铬、镍密度小、抗腐蚀性强密度小、抗腐蚀性强难易和剧烈程度难易和剧烈程度酸溶液和某些化合物酸溶液和某些化合物3Fe+2O2 点燃点燃 Fe3O44Al+3O2 点燃点燃 2Al2O3 10.常常见金属的活金属的活动性性顺序序为 _在金属活在金属活动性性顺序中，金属的位置越靠前，它的活序中，金属的位置越靠前，它的活动性就越性就越强强。在金属活在金属活动性性顺序里，位于序里，位于氢前的金属能置前的金属能置换出出 里的里的氢；位于前面的金属能把位于后面的金属从它位于前面的金属能把位于后面的金属从它们的的 中置中置换出来出来【理解一理解一】金属与酸发生置换反应的条件是金属与酸发生置换反应的条件是:_ 金属与盐发生置换反应的条件是金属与盐发生置换反应的条件是:_【理解二理解二】K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb H Cu Hg Ag Pt Au酸溶液酸溶液盐溶液盐溶液1氢前金属置换氢氢前金属置换氢 2盐酸和稀硫酸盐酸和稀硫酸强换弱、前金换后金强换弱、前金换后金盐可溶盐可溶不用钾、钙、钠不用钾、钙、钠。H2 0 t Al Mg Fe Zn【理解三理解三】把把Fe 粉放入粉放入AgNO3、Cu(NO3)2 混合溶液中，各种情况的混合溶液中，各种情况的讨论：Fe 粉粉 AgNO3、Cu(NO3)2 混合溶液混合溶液1当当.Fe粉和粉和 AgNO3 反反应时、Fe 粉不足。粉不足。过滤，得，得滤液和液和滤渣。渣。滤渣渣:_ 滤液中溶液中溶质:_2.当当.Fe粉和粉和 AgNO3 恰好反恰好反应时，过滤，得，得滤液和液和滤渣。渣。滤渣渣:_ 滤液中溶液中溶质:_3.当当Fe 粉和粉和Cu(NO3)2 反反应时，Fe 粉不足。粉不足。过滤，得，得滤液和液和滤渣渣滤渣渣:_ 滤液中的溶液中的溶质:_4.当当Fe 粉和粉和Cu(NO3)2 恰好反恰好反应时。过滤，得，得滤液和液和滤渣。渣。滤渣：渣：_,滤液中溶液中溶质:_5.当当Fe 粉和粉和Cu(NO3)2 反反应后有余。后有余。过滤，得，得滤液和液和滤渣。渣。滤渣渣:_ 滤液中溶液中溶质：Fe(NO3)2AgCu(NO3)2、Fe(NO3)2、AgNO3AgCu(NO3)2、Fe(NO3)2Ag、CuFe(NO3)2、Cu(NO3)2Fe(NO3)2Ag、Cu、FeAg、Cu资料一：料一：典题典题1.我们看到过高大的铁架支撑着一根高压电缆。这些电缆主要我们看到过高大的铁架支撑着一根高压电缆。这些电缆主要由铝制成。由铝制成。（1）阅读资料一和资料二）阅读资料一和资料二11.置换反应是指一种置换反应是指一种单质和一种化合物单质和一种化合物反应，生成反应，生成另一种单质与另另一种单质与另一种化合物一种化合物的反应。的反应。资料二：料二：导电性性(以以银的的导电性性为100作作标准）准）密度密度 g/cm3铜928.92铝612.70通通过上述上述资料的分析，料的分析，说明高明高压电缆用用铝制而不用制而不用铜制的原因制的原因.（2）铝在常温下就能与氧气反在常温下就能与氧气反应，但，但铝制的高制的高压线却很耐腐却很耐腐蚀，说明原因。明原因。答：答：（2）铝在常温下与空气中的氧气反应，其表面生成一种致密的氧）铝在常温下与空气中的氧气反应，其表面生成一种致密的氧化铝薄膜，隔绝了铝与空气的接触，阻止了铝的进一步反应。化铝薄膜，隔绝了铝与空气的接触，阻止了铝的进一步反应。(1)铝在地壳中含量比铜在地壳中含量高铝在地壳中含量比铜在地壳中含量高;铝的导电性大约是铜铝的导电性大约是铜的导电性的的导电性的2/3,但密度不到铜的密度的但密度不到铜的密度的1/3,制相同长度、相同导电制相同长度、相同导电能力的电缆，铝的质量比铜小，避免铁架承受过大的压力和电缆承能力的电缆，铝的质量比铜小，避免铁架承受过大的压力和电缆承受过大的拉力。受过大的拉力。典题典题2.（09河北省）某校同学以河北省）某校同学以“比较锰、铁、铜比较锰、铁、铜3种金属的活动种金属的活动性性”为课题进行探究。提供的药品：铁片、铜片、锰片、稀盐酸、为课题进行探究。提供的药品：铁片、铜片、锰片、稀盐酸、硫酸亚铁溶液、硫酸铜溶液、硫酸锰溶液。硫酸亚铁溶液、硫酸铜溶液、硫酸锰溶液。【做出猜想做出猜想】他们考虑到铁的活动性比铜强，对他们考虑到铁的活动性比铜强，对3种金属的活动性种金属的活动性顺序作出如下猜想。顺序作出如下猜想。猜想一：锰猜想一：锰铁铁铜；猜想二：铁铜；猜想二：铁铜铜锰；猜想三：锰；猜想三：_。【设计实验设计实验】为了验证猜想成立，同学们分成三组，分别针对一为了验证猜想成立，同学们分成三组，分别针对一种猜想设计实验方案。种猜想设计实验方案。（1）第一组验证猜想一。实验方案是将锰片、铁片分别放入稀盐）第一组验证猜想一。实验方案是将锰片、铁片分别放入稀盐酸中，观察现象。酸中，观察现象。（2）第二组验证猜想二。实验方案是将锰片放入）第二组验证猜想二。实验方案是将锰片放入_ 中观察现象。中观察现象。（3）第三组验证猜想三。实验方案是（只用两个实验）：）第三组验证猜想三。实验方案是（只用两个实验）：_铁铁锰锰铜铜硫酸铜溶液硫酸铜溶液将两片锰分别放入硫酸亚铁溶液和硫酸铜溶液中，观察现象将两片锰分别放入硫酸亚铁溶液和硫酸铜溶液中，观察现象【实验及结论实验及结论】各组通过实验和交流，确认猜想一是正确的。第一各组通过实验和交流，确认猜想一是正确的。第一组同学的实验现象是组同学的实验现象是:_【拓展研究拓展研究】随后同学们对探究金属活动性的方案涉及作了进一步随后同学们对探究金属活动性的方案涉及作了进一步研究。为了验证甲、乙、丙、丁研究。为了验证甲、乙、丙、丁4种金属的种金属的活动性依次减弱活动性依次减弱，某同，某同学设计了如下方案：学设计了如下方案：把甲放入乙的盐溶液中；把甲放入乙的盐溶液中；把乙放入丙的盐把乙放入丙的盐溶液中；溶液中；把乙放入丁的盐溶液中；把乙放入丁的盐溶液中；把丁放入丙的盐溶液中。你把丁放入丙的盐溶液中。你认为哪个实验没有必要做？请说明理由。认为哪个实验没有必要做？请说明理由。或将铁片和铜片分别放入硫酸锰溶液中或将铁片和铜片分别放入硫酸锰溶液中,观察现象观察现象都有气泡产生，锰片的反应比铁片的反应剧烈。都有气泡产生，锰片的反应比铁片的反应剧烈。实验实验.实验实验已可验证四种金属的活动性顺序，没必要进已可验证四种金属的活动性顺序，没必要进行实验行实验二、金属资源的利用和保护二、金属资源的利用和保护1.地壳中金属含量非常丰富，除极少数不活泼的金属以地壳中金属含量非常丰富，除极少数不活泼的金属以 形式形式存在外，其余都以存在外，其余都以 形式存在。形式存在。2.铁元素在地壳中含量居金属元素的第二位，铁矿石主要有赤铁矿、铁元素在地壳中含量居金属元素的第二位，铁矿石主要有赤铁矿、黄铁矿、菱铁矿等。炼铁的原料有铁矿石、焦炭、石灰石，设备是黄铁矿、菱铁矿等。炼铁的原料有铁矿石、焦炭、石灰石，设备是高炉，炼铁原理是高炉，炼铁原理是_在实验室模拟该过程的实验中（如图所示），反应现象是玻璃管内在实验室模拟该过程的实验中（如图所示），反应现象是玻璃管内的粉末由的粉末由 ，试管里的澄清石灰水，试管里的澄清石灰水 ，因为，因为尾气中含有有毒一氧化碳会尾气中含有有毒一氧化碳会 ，处理的方法是，处理的方法是_。单质单质化合物化合物Fe2O3+3CO 高温高温 2Fe+3CO2红红色逐渐变黑色逐渐变黑变浑浊变浑浊污染空气污染空气点燃点燃3.铁制品锈蚀的过程，实际上是铁与空气中的铁制品锈蚀的过程，实际上是铁与空气中的 等等发生反应的过程发生反应的过程4.防止铁生锈的方法：除保持铁制品表面的洁净、干燥外，常采用防止铁生锈的方法：除保持铁制品表面的洁净、干燥外，常采用在铁制品表面在铁制品表面 、改变铁的、改变铁的 制成制成 等方法等方法5.保护金属资源的有效途径：保护金属资源的有效途径：（1）防止金属的腐蚀；）防止金属的腐蚀；（2）回收利用废旧金属；）回收利用废旧金属；（3）应有计划、合理开采矿物；）应有计划、合理开采矿物；（4）寻找金属的代用品，如用塑料来代替钢和其它合金制造管道、）寻找金属的代用品，如用塑料来代替钢和其它合金制造管道、齿轮和汽车外壳等。齿轮和汽车外壳等。氧气、水蒸气氧气、水蒸气涂一层保护膜涂一层保护膜 组织结构、组织结构、合金合金典典题1.下下图是是实验室用一氧化碳具有室用一氧化碳具有还原氧化原氧化铁的的实验装置装置图，试回答：回答：（1）仪器器的名称的名称_。（2）实验过程中程中仪器器中中发生的生的现象是象是_；仪器器中中发生反生反应的化学方程式是的化学方程式是 _（3）实验过程中的尾气不能直接排入大气的原因是程中的尾气不能直接排入大气的原因是 _Ca(OH)2+CO2=CaCO3+H2O CO 有毒、会污染空气。有毒、会污染空气。红色粉末逐渐变黑红色粉末逐渐变黑典典题2.钢铁是人是人类生活和生生活和生产中非常重要的材料，但全世界每年都中非常重要的材料，但全世界每年都有有约四分之一的四分之一的钢铁因生因生锈而而损失。某化学失。某化学课外活外活动小小组，对钢铁制品制品锈蚀的条件的条件进行如下探究，行如下探究，设计了如了如图所示的实验，据此回答图所示的实验，据此回答 下列问题：下列问题：A B C干燥的空气干燥的空气洁净的的铁钉洁净的的铁钉植物油植物油水水洁净的的铁钉水水（1）一周后，）一周后，观察到察到编号号为 的的试管中的管中的铁钉锈蚀严重；重；（2）常温下，）常温下，铁生生锈是是铁跟跟 等物等物质相互作用的相互作用的结果，果，铁锈的主要成分的主要成分 ；（3）欲除去）欲除去铁锈，同学，同学们提出了三种不同的提出了三种不同的实验方法：方法：用砂布用砂布擦；擦；用稀用稀盐酸洗；酸洗；用稀碱液泡。你用稀碱液泡。你认为最有效的方法是最有效的方法是_（4）如何防止家庭中常用的）如何防止家庭中常用的铁制品生制品生锈，简单易行的方法有：易行的方法有：_B水和氧气水和氧气Fe2O3 保持铁制品的洁净和干燥（在铁制品表面涂油、刷漆）等保持铁制品的洁净和干燥（在铁制品表面涂油、刷漆）等。历史史.等等质量的量的M、N两种金属，分两种金属，分别与相同与相同质量分数的足量稀量分数的足量稀盐酸反酸反应（已知（已知M、N在生成物中均在生成物中均为+2价），生成价），生成氢气气质量和反量和反应时间的关系如右的关系如右图所示，下列叙述正确的是所示，下列叙述正确的是()AM、N两种金属中两种金属中较活活泼的是的是NB生成生成H2的的质量量MNC相相对原子原子质量量较大的是大的是ND产生生H2的速率的速率NMC
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