课题1金属的性质和利用

一.金属材料

1.金属材料包括纯金属和合金。

2.金属材料发展史：Cu、Fe、Al及其合金。

注： Al与Fe相比的优点：密度小、耐腐蚀。

3.金属的的物理性质：

（1）有金属光泽。常温下一般为固态（汞为液态）

（2）大多数呈银白色（铜为紫红色，金为黄色）

（3）有良好的导热性、导电性、延展性

二.合金

1.合金：在金属中加热熔合某些金属或非金属而形成的具有金属特性的混合物。

2.合金是混合物，而不是化合物。形成过程没有发生化学变化

不一定全部由金属组成，也可以由金属与非金属组成，例如生铁就是铁与碳的合金

合金中至少含一种金属。

3.合金的特性：比形成合金的金属硬度大、强度高、更耐腐蚀。

但熔点比形成合金的金属熔点低。

三．金属之最

（1）铝：地壳中含量最多的金属元素。

（2）钙：人体中含量最多的金属元素

（3）铁：目前世界年产量最多的金属（铁>铝>铜）

（4）银：导电、导热性最好的金属（银>铜>金>铝>铁）（银做保温瓶内胆、铜做导线）

（5）铬：硬度最高的金属

（6）钨：熔点最高的金属 （灯泡的灯丝是“钨”）

（7）汞：熔点最低的金属（ 体温计的水银是“汞”）

（8）锇：密度最大的金属

（9）锂 ：密度最小的金属

四．使用金属材料的考虑因素

除了考虑用途，还要考虑价格、资源、是否美观、是否便利，废料是否易回收和对环境的影响等因素

思考1：用来铸造硬币的金属材料需要具有什么性质？

资源丰富、无毒轻便、耐磨耐腐蚀、美观、易加工

思考2：银的导电性比铜好，但电线一般用铜制而不用银制？

铜的密度比银的密度小，价格比银低很多，资源比银丰富得多。

五．常见合金

（1）铁合金 ：生铁和钢，含碳量不同。钢的含碳量（0.03%～2%），生铁的含碳量（2%～4.3%）

（2）钛合金：称为亲生物金属。

用途：喷气式发动机、人造卫星外壳、火箭壳体、人造骨、海水淡化设备等

（3）铝合金：密度小、强度高。如防锈铝合金、硬铝合金、高强度铝合金等

用途： 制造飞机、舰艇和载重汽车

（4）铜合金：黄铜（铜锌合金）、青铜（铜锡合金）和白铜（铜镍合金）等

注：鉴别黄铜和黄金的方法：取样品放入稀盐酸或稀硫酸中，若有气泡产生，则为黄铜，反之为黄金。

（反应原理：Zn+2HCl==ZnCl2+ H2↑或 Zn+H2SO4==ZnSO4+ H2↑）

课题2 金属的化学性质

一.金属的化学性质

1. Mg与Al常温下就能与O2反应。

2.Fe与Cu在高温时才与能反应。

3.Au、Pt在高温时也不与O2反应。 Au、Pt最不活泼。

结论：Mg、Al比较活泼，Fe与Cu次之，利用该性质可以粗略的判断金属的活泼性

注：Al具有很好的抗腐蚀性的原因：因为Al在空气中与氧气反应生成了致密的氧化膜，阻止里面的金属进一步氧化。

4. 存在：金属中除金、银等少数以单质形式存在外，其余都以化合物形式存在。

二.金属活动性顺序：K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb（H）Cu Hg Ag Pt Au

1.由左至右金属活泼性由强到弱。

2. 金属活动性顺序中位于_H_前面的金属才能跟酸发生反应（K、Ca、Na除外）

3. 排在前面的金属能把位于后面的金属从它们的盐溶液中置换出来（K、Ca、Na除外）

三．.设计实验证明金属活动性顺序的方法：

方法一：利用金属能否与酸反应以及与酸反应的剧烈程度来证明。

方法二：利用金属于盐溶液之间的反应来证明。

◆例1：设计实验证明Fe比Cu活泼。

方法一：将铁片和铜片分别放入相同浓度的盐酸，铁片上有气泡，铜片无。

方法二：将铁片浸入CuSO4溶液中，一段时间后，铁片上有红色物质覆盖。

方法三：将铜片浸入 FeSO4溶液中，无明显现象。

◆例2：设计实验证明Fe、Cu、Ag活泼活泼性。

方法一：两盐加一金 即用Cu分别与Fe(NO3)2、AgNO3反应。

方法二：两金加一盐 即用Fe、Ag分别与Cu(NO3)2反应。

注：Fe与HCl 、H2SO4 、CuSO4等发生置换反应时，生成亚铁化合物（即二价铁）。

四．置换反应：由一种单质与一种化合物反应，生成另一种单质与化合物的反应。

①置换反应：A + BC == B + AC

如：Mg+2HCl=MgCl2+H2↑

Fe+CuSO4=FeSO4+Cu

②化合反应：A + B== AB

③分解反应：AB== A + B

④复分解反应：AB + CD == AD+ CB

五．金属的化学性质小结

1.金属 + 氧气 →金属氧化物。

① 4Al + 3O2 点燃 2Al2O3

(注意：不要把Al2O3写成AlO) 现象：发出_耀眼的_白光，生成_白色_固体

② 2Mg+ O2 点燃 2 MgO

(注意：不要把MgO写成MgO2) 现象：发出_耀眼的_白光，生成_白色_固体

③ 3Fe+ 2O2 点燃 Fe3O4

(注意：不要把Fe3O4写成Fe2O3) 现象：激烈燃烧，火星四射，生成 黒色 固体

④ 2Cu+ O2 Δ 2CuO (注意：不要把Δ写成点燃) 现象：红色固体变 黒 色

2. 金属 + 酸 →盐 + H2↑（条件：①金属比活泼；②酸为盐酸、稀硫酸）

补充：盐的概念：由金属离子或铵根离子与酸根离子组成的化合物，如NaCl、Na2SO4、

NaNO3等。

① Zn+2HCl == ZnCl2+ H2↑

Zn+ H2SO4 == ZnSO4 + H2↑

现象：金属表面有气泡_产生

② Mg+2HCl == MgCl2+ H2↑

Mg + H2SO4 == MgSO4 + H2↑

现象：金属表面有气泡_产生

③ Fe +2HCl == FeCl2+ H2↑

Fe + H2SO4 == FeSO4 + H2↑

现象：金属表面有气泡_产生，溶液由无色变为浅绿色

④ 2Al +6HCl == 2AlCl3+3H2↑

2Al + 3H2SO4 == Al2(SO4)3 + 3H2↑

现象：金属表面有气泡产生

注意:

(1) 相同质量的Mg Al Zn Fe与足量的盐酸、稀硫酸反应。产生H2的量：Al >Mg>Fe> Zn

(2) 相同质量的盐酸、稀硫酸与足量的Mg Al Zn Fe反应。产生H2的量：Al = Mg = Fe = Zn

(3) 以上两种情况下，产生H2的速率： Mg > Al > Zn > Fe

金属与盐酸、稀硫酸能否反应，及反应的剧烈程度，可反映出金属的 活泼性 。

3.金属 + 盐→新金属 + 新盐

条件：①反应物中的金属比盐中金属活泼；②盐必须溶于水；③K Ca Na除外

① Fe + CuSO4 == FeSO4 + Cu （注意生成物中铁元素显+2价）

现象：铁丝表面有红色固体生成，溶液由蓝色变成浅绿色

② 2Al + 3CuSO4 == Al2(SO4)3 + 3Cu

现象：铝丝表面有红色固体生成，溶液由蓝色变成无色

③ Cu +2AgNO3 == 2Ag+ Cu(NO3)2

现象：铜丝表面有银白色生成，溶液由无色变成蓝色

注意：① 多种金属与同一化合物反应时，最活泼的金属先反应。如：Fe、Cu混合物同时放入AgNO3溶液中，Fe先反应。

② 同一金属与多种盐反应时，先置换出最不活泼的金属。如：Fe与AgNO3和Cu(NO3)2 的混合液作用时，先置换出Ag（“先远”“后近”）

课题3金属矿物 铁的冶炼

一．金属矿物

1.常见的铁矿石：

磁铁矿（主要成分是Fe3O4 ）、赤铁矿（主要成分是Fe2O3 ） 赤铜矿（主要成分是Cu2O ）

孔雀石（主要成分是Cu2（OH）2CO3 ）菱铁矿（主要成分为FeCO3）、黄铁矿（主要成分是FeS2）

二．高炉炼铁(工业）

（1）工业炼铁的原料： 铁矿石 、 焦炭 、 石灰石 和空气。设备是 高炉 。

（2）写出炼铁高炉内炼赤铁矿的主要化学方程式

①C+O2 点燃 CO2

②CO2+C 高温 2CO

③Fe2O3+3CO 高温 2Fe+3CO2

焦炭：主要作用是提供热量和产生还原剂CO；

石灰石：主要作用是造渣，除去铁矿石中SiO2等杂质

三.实验室用CO还原氧化铁的实验：

（1）实验现象：红色粉末变为黑色、石灰水变浑浊、尾气燃烧产生蓝色火焰

（2）反应的化学方程式：

3CO + Fe2O3 高温 2Fe +3CO2

CO2 + Ca(OH)2 = CaCO3 ↓+ H2O

2CO + O2 点燃 2CO2

（3）实验中应先进行的步骤是： 先通CO，目的是 排除管内的空气（防加热时爆炸），

结束后先停加热，再停止通CO（防止生成的铁被氧化）

（4）澄清石灰水的目的是 吸收CO2 ；

（5）放置最后一个酒精灯的目的是： 除去多余的CO，防止CO污染空气 。

（6）尾气常见处理：收集、点燃、循环利用

课题4 金属防护和废金属回收

1.金属的腐蚀和防护

①铁生锈的条件是：铁与O2、水同时接触。 铁锈（混合物）的主要成分是氧化铁Fe2O3,红棕色

②铜生铜绿的条件：铜与O2、水、CO2同时接触。铜绿的化学式：Cu2(OH)2CO3）

在有酸性和盐条件下会加快生锈速率；

③ 铁锈很疏松，不能阻碍里层的铁继续与氧气、水蒸气反应，因此铁制品可以全部被锈蚀。

④而铝与氧气反应生成致密的氧化铝薄膜，从而阻止铝进一步氧化，因此，铝具有很好的抗腐蚀性能。

2. 防止铁生锈的措施：

① 保持铁制品表面洁净、干燥。

② 在铁制品表面覆盖保护层. 如:涂油或刷漆、镀一层不易锈蚀的金属。

③ 改变结构。 如：将铁制成不锈钢。

3.除锈的方法

(1)铁锈能与稀酸(稀盐酸，稀硫酸)反应生成可溶性的物质

(2)现象：铁锈逐渐消失，溶液由无色变成棕黄色

4.金属资源保护：

① 防止金属的腐蚀。 ② 回收就利用废旧金属。 ③ 合理有效的开采矿物 ④ 寻找金属的代用品。

5.废旧金属回收利用的意义：a. 节约金属资源； b. 减少对环境的污染