初中化学金属和金属材料
第十一讲金属和金属材料一 金属材料知识点1 纯金属1 金属的物理性质 常温下一般为固态（汞为液态），有金属光泽，大多数银白色（铜为紫红色，金为黄色），有良好的导热性、导电性、延展性。2 金属材料的分类金属材料：黑色金属：通常指铁、锰、铬以及他们的合金。有色金属：重金属：密度在4.5g/cm-3,以上，如铜、锌、铅 轻金属：密度在4.5g/cm-3,以下，如钠、镁、铝。3 金属之最（1）铝：地壳中含量最多的金属，（2）钙：人体中含量最多的金属（3）铁：目前世界年产量最多的金属（4）银：导电、导热性最好的金属（银>铜>金>铝）（5）铬：硬度最高的金属（6）钨：熔点最高的金属（7）汞：熔点最低的金属（8）锇：密度最大的金属（9）锂：密度最小的金属4 几种常见金属的性质和用途物理性质化学性质用途铝银白色，有金属共性在空气中形成氧化物保护膜用于冶炼、电线电缆、铝合金等铜银白色，有金属共性干燥空气中很稳定，潮湿空气中生锈（形成铜绿）广泛应用于电气、轻工、国防工业、建筑工业等领域锌青白色，较脆在空气中不稳定，形成氧化物薄膜用于电镀、制铜合金、干电池等钛银灰色，熔点较高耐腐蚀性好，不受大气、海水的影响，对一些酸碱作用缓慢用于航空工业、造船工业、化学工业、电信器材等知识点2合金 1 定义由一种金属跟其他一种或几种金属（非金属）一起熔合而成的具有金属特性的物质2 结构和性质金属在熔合了其他金属或非金属后，不仅组成发生了变化，其内部结构也发生了变化，从而引起性质的变化。合金有许多优良的物理、化学和机械性能，在许多方面不同于各成分金属。例如，合金的硬度一般比他的各成分金属的硬度大，多数合金的熔点一般比特的各成分金属的熔点低。使用不同的原料，改变原料的配比，改变生产合金的条件等，可以制的具有不同性能的合金。因此，合金在工业上具有比纯金属更广泛的应用。3 一些常见的合金的成分、性质和用途（1）铁合金生铁和钢都是铁的合金，生铁中含碳量为2%-4.3%，另外还含有少量的硅、锰、硫、磷等元素；钢中含碳量为0.03%-2%，还含有极少量的铬锰镍等元素。这是生铁和钢最本质的区别。一般来说，生铁的熔点比钢略低，硬而脆，无韧性，而钢有良好的韧性和塑性。 （2）铝合金硬铝的主要成分是铝、铜、镁、锰、硅，强度和硬度好，主要用于火箭、飞机、轮船等制造业。（3）铜的合金青铜：含铜80%，锡15%，锌5%。青铜的强度高，可塑性好，耐磨，耐腐蚀性，常用来做机械零件，如轴承，齿轮等白铜：含铜50%-70%，镍18%-20%，锌13%-15%。白铜的光泽好，耐磨，耐腐蚀性，易加工，主要用来制刀具，钱币，代替银做饰品黄铜：含铜60%，锌40%。黄铜的强度高，可塑性好，易加工，常用来做机器零件、仪表、日用品（4）钛和钛合金钛是一种银灰色金属，熔点较高，密度较小，机械强度高，且容易加工成型，并具有优异的抗腐蚀性能，在低温和超低温下，钛和钛合金仍能保持他们良好的机械性能。例题 例1 金属材料在人类活动中已得到越来越广泛的应用。下列性质属于金属共性的是（）A 硬度很大，熔点和高 B 有良好的导电性，传热性C 是银白色的固体 D 易于酸反应产生氢气例题2 下列有关铁的说法错误的是（）A 地壳中铁元素含量排在第四位 B 在铁制品表面镀锌可防锈C 用铁矿石与焦炭在高炉内炼钢 D 生铁的含碳量比钢的含碳量高课堂练习1 我省目前已有近百家企业参与奥运建设，产品涉及体育用品，建筑材料，书博相册，食品等，下列产品使用的材料属于金属材料的是（）A 部分书册使用了再生纸 B 场馆建设使用了大量的钢筋C 部分相册使用了塑料粒子 D 部分印刷油墨使用了无毒可食用的大豆油墨2 鞍钢集团全力支持上海世博会，为上海虹桥交通枢纽建设提供了4.7万吨精品钢材，下列关于钢的说法不正确的是（）A 钢是纯净物 B 钢是铁合金 C 钢的含碳量低于生铁 D 钢的性能优于生铁二 金属的化学性质知识点1 金属的化学性质1 与氧气的反应大多数金属都能与氧气反应，但反应的难易和剧烈程度不同。镁、铝等在常温下就能与氧气反应；铁、铜等在常温时几乎不与氧气反应，但在高温时与氧气反应；金在高温时也不与氧气反应，通常所说的真金不怕火炼就是这个意思。即镁、铝比较活泼，铁、铜次之，金不活泼。比较镁、铁、铝与氧气反应的条件与现象如下表示：空气氧气反应方程式镁在空气中剧烈燃烧，发出白光，生成白色固体比在空气中燃烧更为剧烈2Mg + O2=2MgO铝粉末状的铝剧烈燃烧，块状铝一般不燃烧，只缓慢氧化在氧气中剧烈燃烧，发出白光，生成白色固体4Al+3O2 =2Al2O3铁在空气中不燃烧，只与氧气缓慢氧化在氧气中剧烈燃烧，火星四射，生成黑色固体3Fe + 2O2=Fe3O42 与酸的反应许多金属都能与盐酸或稀硫酸反应，生成相应的盐或氢气。常见的金属与酸的反应如下表所示：金属现象反应的化学方程式稀盐酸稀硫酸稀盐酸稀硫酸镁剧烈反应，产生大量的气泡，溶液仍为无色，生成的气体能够燃烧并产生淡蓝色火焰剧烈反应，产生大量的气泡，溶液仍为无色，生成的气体能够燃烧并产生淡蓝色火焰Mg + 2HCl MgCl2 + H2 Mg + H2SO4 MgSO4 + H2 铝反应比较剧烈，产生大量气泡，溶液仍为无色，生成的气体能够燃烧并产生蓝色火焰反应比较剧烈，产生大量气泡，溶液仍为无色，生成的气体能够燃烧并产生蓝色火焰2Al + 6HCl 2AlCl3 + 3H2 2Al + 3H2SO4 Al2(SO4)3 + 3H2 铁反应缓慢，有气泡生成，溶液由无色逐渐变为浅绿色，生成的气体能够燃烧并产生蓝色火焰反应缓慢，有气泡生成，溶液由无色逐渐变为浅绿色，生成的气体能够燃烧并产生蓝色火焰Fe + 2HCl FeCl2 + H2 Fe + H2SO4 Fe SO4 + H2 铜不反应不反应3 金属与盐溶液的反应将锌片、铁丝，铜丝三种金属分别放入硫酸铜溶液中、硝酸银溶液和氯化钠溶液中，现象如下CuSO4溶液AgNO3溶液NaCl溶液Zn锌表面有一层红色金属析出，溶液由蓝色变为无色Zn + CuSO4 = ZnSO4 + Cu锌表面有一层银白色金属析出2AgNO3 + Zn = Zn(NO3)2 + 2Ag无变化，不反应Fe铁表面有一层红色金属析出，溶液由蓝色变为浅绿色Fe + CuSO4 = FeSO4 + Cu铁表面有一层银白色金属析出，溶液由无色变为浅绿色2AgNO3 + Fe = Fe (NO3)2 + 2Ag无变化，不反应Cu无变化，不反应红色的金属表面有一层银白色的金属析出，溶液由无色变为蓝色2AgNO3 + Cu = Cu (NO3)2 + 2Ag无变化，不反应知识点2 金属活动性顺序金属活动性反应了金属在水溶液中失去电子变成金属阳离子的难易程度，是决定置换反应能否进行的重要依据。常见的金属活动性顺序如下：K > Ca > Na > Mg > Al > Zn > Fe > Sn > Pb （H） > Cu > Ag > Pt > Au 注：1 在金属活动性顺序里，金属的位置越靠前，他的活动性就越强。2 位于H 前面的金属能置换出盐酸、稀硫酸中的氢，但在实际应用时应注意硝酸和浓硫酸例外，因为他们都有很强的氧化性，与金属进行反应一般生成水而不生成氢气，另外对于不溶于水的硅酸，酸性很弱的碳酸与排在氢前面的一些金属一般也不发生置换反应3 位于前面的金属能把位于后面的金属从他们的盐中置换出来（除K Ca Na外）知识点3 置换反应1 定义一中单质跟一种化合物反应，生成另一种单质和另一种化合物的反应。2 类型（1）金属置换出非金属A 金属和酸的反应：Fe + H2SO4 Fe SO4 + H2 B 特例 2Mg + CO2=2MgO+ C(2)金属置换出金属金属和盐溶液反应：Fe + CuSO4 = FeSO4 + Cu（3）非金属置换出金属加热高温碳（或氢气）还原金属氧化物： C + 2CuO = 2Cu + CO2 H2 + CuO = Cu + H2O高温（4）非金属置换出非金属C + H2O =CO + H23 置换反应的规律和发生条件如下表所示：规律发生条件氢气+ 金属氧化物=金属+水1加热 2 K Ca Na Mg Al的氧化物除外碳 + 金属氧化物=金属+二氧化碳1 高温 2 K Ca Na Mg Al等的氧化物除外金属+ 酸=盐 + 氢气1浓硫酸、硝酸具有氧化性，与金属反应不生成氢气2 在金属活动性顺序中排在氢前面的金属才能置换出酸中的氢金属+盐=新盐+新金属1 盐必须能溶于水2 在金属活动性顺序中，排在前面的金属才能置换出后面的金属3 K Ca Na 很活泼，与盐溶液反应不能置换出金属例题例1 收藏家收藏的清末铝制品保存至今十分完好，该艺术品不易生锈的原因（）A 铝的氧化物容易发生还原反应B 铝不易氧化C 铝易氧化，但铝表面的氧化铝具有保护内部铝的作用D 铝不易发生化学反应例2 质量相同的下列金属，分别加入到足量的盐酸中充分反应，放出氢气最多的是（）A Mg B Al C Cu D Zn课堂练习1 下列各组物质恰好完全反应,所得的溶液为无色的是A,铁和稀硫酸 B,铁和稀盐酸 C,铜和硝酸银 D,铝和硫酸铜2 向AgNO3(硝酸银),Cu(NO3)2(硝酸铜),Zn(NO3)2(硝酸锌)混合液中,加入一定量的铁粉,充分反应后过滤,向滤出的固体中滴加稀硫酸,有气体生成,则滤出的固体一定有A ,Ag,Cu,Zn B,Cu,Zn,Fe C,Ag,Zn,Fe D,Ag,Cu,Fe三 金属资源的利用和保护知识点1 铁的冶炼1 铁的存在和分布铁在自然界中分布较广，在地壳中含量接近5%。在金属含量中仅次于铝的含量。是岩石圈的重要组成元素，地壳中的铁一化合物的形式存在2 铁的物理性质纯铁具有银白色金属光泽，质软，有良好的延展性和导电、导热性能，熔沸点高，能被磁铁吸引。3 铁的化学性质在一定条件下可以跟多种非金属单质及某些化合物发生化学反应。单质铁参加置换反应的生成物中，铁的化合价为+2价。点燃（1） 与氧气反应a 在纯氧中点燃，发省燃烧（铁在空气中不能燃烧），化学方程式为：3Fe+2O2=Fe3O4b 常温下在干燥的空气中，铁很难与氧气发生化学反应c 在潮湿的空气中发生缓慢氧化而生锈，主要反应为4Fe+3O2=2Fe2O3（2）与酸发生置换反应铁可与稀盐酸和稀硫酸反应，生成亚铁盐和氢气，有气泡产生，溶液由无色变为浅绿色。化学方程式为：Fe+2HCl=FeCl2+H2，Fe+H2SO4=FeSO4+H2（3） 与不活泼金属的盐溶液发生置换反应Fe + CuSO4 = FeSO4 + Cu，2AgNO3 + Fe = Fe (
